一种基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统及操纵方法

1.本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统及操纵方法。


背景技术：

2.在磁导航手术机器人辅助微创手术中，磁性导丝操纵系统可采用特制的远端带有永磁性磁体或铁磁性物体的导引导丝，利用外在的大型磁体在病人的躯干部位产生梯度变化的磁场空间，通过控制外在磁体的角度和距离来改变对导丝远端磁体产生的力，从而改变导丝远端的朝向，达到远端导向目的。磁性导引导丝进入人体后，需要经过一系列血管分叉才能到达病变部位，在这一过程中，头端转向主要通过外部磁场诱导实现，对磁性导丝操纵系统的性能提出了较高的要求。其中，磁性导丝操纵系统的实时性与可操作性是非常必要的，它不仅可以减少磁导丝在血管内导航的操作延迟，对提高磁导丝递送效率也有极大的帮助，若磁性导丝操纵系统的可操作性过低，不仅在磁导丝递送过程中会使患者遭受痛苦，而且会导致磁导丝无法到达远端的冠脉狭窄，从而导致手术失败。
3.现有技术中磁性导丝操纵系统通常采用机械臂固定永磁体、机械臂集成线圈、梯度线圈等方式，通过使用不同类型的磁场发生器，实现“磁性导丝操纵”功能。在具体实施中，首先需要定制特定尺寸的高性能钕铁硼永磁体、与永磁体尺寸匹配的模型、七自由度协作机械臂。然后，将永磁体装入尺寸匹配的模型中，并将模型与七自由度协作机械臂的末端相连。最后，使用通讯电缆将机械臂与控制台相连，组成基于机械臂固定永磁体的磁性导丝操纵系统。
4.当采用机械臂集成线圈的方式构建磁性导丝操纵系统时，首先需要准备并联机械臂与机械臂的主控台。随后，将定制线圈缠绕在并联机械臂表面，使线圈可以随机械臂移动而移动。最后，将线圈电流控制器集成在机械臂的主控台中，实现对线圈电流的控制，从而控制磁场强度，得到基于机械臂集成线圈的磁性导丝操纵系统。
5.当采用梯度线圈作为磁场发生器时，首先将定制的梯度线圈固定在机械装置上，然后采用主控台控制梯度线圈的电流，从而控制磁场强度与方向，实现对磁性导丝的远程操纵。
6.现有文献(jeon s,hoshiar a k,kim k,et al.a magnetically controlled soft microrobot steering a guidewire in a three-dimensional phantom vascular network[j].soft robotics,2019,6(1):54-68.)中公开采用梯度线圈作为磁场发生器，并将定制的梯度线圈固定在机械装置上，然后采用主控台控制梯度线圈的电流，从而控制磁场强度与方向，实现对磁性导丝的远程操纵。这种方法的缺点是采用梯度线圈作为磁场发生器时，其产生的磁场会由于梯度不均匀导致磁性导丝进行轻微的轴向运动，降低血管内磁性导丝递送精度，而在具有狭窄病变的脆弱血管中，递送精度是手术成功的基础。
[0007]
采用机械臂固定永磁体的形式搭建磁性导丝操纵系统时，由于机械臂成本较高且操纵复杂，会使得系统制作成本居高不下，并严重影响临床推广与医生使用。此外，有研究
表明，当采用机械臂集成线圈的方式时，产生的磁场动力学不稳定，不均匀的磁场梯度会生成牵引磁性导丝头端前进或后撤的拉力，而这种拉力引起的平移是难以控制的，在高精度血管内导航时存在手术风险。同样的，当采用梯度线圈作为磁场发生器时，其产生的磁场会由于梯度不均匀导致磁性导丝进行轻微的轴向运动，降低血管内磁性导丝递送精度。
[0008]
综上，现有技术的缺陷在于：
[0009]
1.磁性导丝操纵系统的制作与使用成本较高的问题。
[0010]
2.梯度磁场导致的牵引力问题。
[0011]
3.永磁体导致的磁场可编程性差问题。


技术实现要素：

[0012]
为了克服以上技术问题，本发明目的是提供一种基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统和操纵方法，通过亥姆霍兹线圈产生的匀强磁场，从而控制磁性导丝在目标环境内进行精准移动，提高控制系统的可编程性，降低整体系统成本。
[0013]
本发明提供了如下的技术方案：
[0014]
第一方面
[0015]
本发明提供了一种基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统，其包括依次电连接的服务器、信号发生器、功率放大器、所述亥姆霍兹线圈、所述磁性导丝和摄像设备；
[0016]
所述服务器，用于设置从外部获得所述亥姆霍兹线圈的工作电流大小、方向和所述亥姆霍兹线圈的波形参数，并输出用于控制所述亥姆霍兹线圈引导所述磁性导丝的在目标环境内移动的电流信号；
[0017]
所述信号发生器，用于将所述服务器的控制信号进行中转；
[0018]
所述功率放大器，用于将来自所述信号放大器的控制信号放大处理；
[0019]
所述亥姆霍兹线圈包括三对相互正交的线圈即x线圈、y线圈和z线圈，接收来自所述功率放大器的电流信号，并对应分别产生x平面、y平面与z平面的匀强磁场，诱导所述磁性导丝偏转；
[0020]
所述摄像设备，用于采集所述磁性导丝的影像，并将所得影像传输回所述服务器中。
[0021]
根据一些实施方式，所述磁性导丝选自钕铁硼磁粉与聚二甲基硅氧烷组成的组合物。
[0022]
第二方面
[0023]
本发明还提供了上述基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统的操纵方法，其包括以下步骤：
[0024]
s11：准备工作，将所述基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统的部件连接并调试完毕；准备所述磁性导丝；
[0025]
s12：设置亥姆霍兹线圈中x、y、z线圈中各线圈的工作电流大小，所述磁性导丝的偏转参数和波形电流；所述磁性导丝的偏转参数包括偏转角速度和偏转角度；
[0026]
s13:控制磁性导丝进行偏转，将所述磁性导丝固定于目标环境的初始位置，控制磁性导丝操纵系统在x平面、y平面或z平面产生特定大小与方向的匀强磁场，使磁性导丝分别在x平面、y平面或z平面内逆时针偏转与顺时针偏转至目标环境的目标位置。
[0027]
根据一些实施方式，s12具体包括以下步骤：
[0028]
s121:首先分别设计x、y、z线圈的工作电流函数，通过所述工作电流函数，生成对应的电流波形，并将该电流波形分别对应作为x、y、z线圈的工作电流，经过所述信号发生器与所述功率放大器，分别输入到所述亥姆霍兹线圈的x、y、z线圈中，进而分别产生x、y、z平面匀强磁场；
[0029]
s122:控制所述磁性导丝的偏转角速度，所述磁性导丝的偏转角速度等于所述工作电流函数的导数；
[0030]
s123:控制所述磁性导丝的偏转角度大小,通过调整所述功率放大器的放大倍数来调整所述磁性导丝的偏转角度大小。
[0031]
根据一些实施方式，所述x、y、z线圈的工作电流函数为q(p)，其中p为时间，区间为[0,t]，其中t为能够整除9400的正整数；q值为电流的幅值，q值的阶段数量为2～10中的任意自然数。
[0032]
根据一些实施方式，s121步骤中的所述x、y、z线圈的工作电流函数分别如下式：
[0033][0034]
其中p为时间，区间为[0,100]，q值为电流的幅值，区间为[0,10]。
[0035]
根据一些实施方式，s122步骤中的所述磁性导丝的偏转角速度如下式：
[0036][0037]
在上述实施方式中，当p∈[0,10]时，q(p)的导数为0，此时磁性导丝偏转角速度为0，磁性导丝静止，亥姆霍兹线圈准备开始工作；
[0038]
当p∈[10,20]时，q(p)的导数为1，此时磁性导丝以10
°
/s的角速度进行x平面偏转；
[0039]
当p∈[20,100]时，q(p)的导数为0，此时磁性导丝偏转角速度为0，磁性导丝偏转结束，偏转角度不再变化，形态保持不变。
[0040]
根据另一些实施方式，s121步骤中的所述x、y、z线圈的工作电流函数q(p)分别如下式：
[0041][0042]
其中p为时间，区间为[0,100]，q值为电流的幅值，区间为[0,1]。
[0043]
根据一些实施方式，s122步骤中的所述磁性导丝的偏转角速度如下式：
[0044][0045]
相比于现有技术，本发明具备以下有益效果：
[0046]
(1)磁性导丝操纵系统的制作与使用成本问题。本发明操纵系统利用亥姆霍兹线圈引导磁性导丝，系统结构简洁，在保持磁场实时性、可操作性以及可编程性的同时，降低了磁性导丝操纵系统的制作与使用成本。
[0047]
(2)梯度磁场导致的牵引力问题。本发明专利所提出的磁导丝操纵系统基于亥姆霍兹线圈，产生的磁场为匀强磁场，理论上不存在磁场梯度，对磁性导丝头端不产生牵引力，有效避免了操作过程中牵引力不受控的问题。
[0048]
(3)永磁体导致的磁场可编程性差问题。本发明专利所提出的磁导丝操纵系统采用亥姆霍兹线圈作为磁场发生器，使用过程可通过控制电流大小与方向对磁场进行编程控制，实现磁性导丝头端的精确偏转。
附图说明
[0049]
图1为本发明提供的基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统的控制框架示意图。
[0050]
图2为本发明提供的基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统的操纵方法示意图。
具体实施方式
[0051]
以下结合实施例和附图对本发明进行详细描述，但需要理解的是，所述实施例和附图仅用于对本发明进行示例性的描述，而并不能对本发明的保护范围构成任何限制。所有包含在本发明的发明宗旨范围内的合理的变换和组合均落入本发明的保护范围。
[0052]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”，“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0053]
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
[0054]
如图1所示，一种基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统的控制框架包括服务器、信号发生器、功率放大器、亥姆霍兹线圈、磁性导丝和摄像设备。
[0055]
服务器中安装有上位机控制软件，可以自定义设计与设置亥姆霍兹线圈的工作电流大小、方向与线圈工作电流波形等参数，比如可以将亥姆霍兹线圈的x线圈、y线圈与z线圈工作电流设计为sin函数或cos函数或其他函数，从而控制线圈所产生的匀强磁场。操作
者在服务器上完成电流设计后，可通过通信电缆将电流参数发送至信号发生器中。
[0056]
信号发生器接收来自服务器的电流参数，然后将其输入到功率放大器中。服务器中的电流参数无法直接传输给功率放大器，需要信号发生器作为连接服务器与功率放大器之间的中转。
[0057]
功率放大器放大来自信号发生器中的电流信号，并将其输入到亥姆霍兹线圈中。
[0058]
亥姆霍兹线圈由三对相互正交的线圈即x线圈、y线圈和z线圈组成，可以接收来自功率放大器的电流信号，并对应产生x平面匀强磁场、y平面匀强磁场与z平面匀强磁场，诱导磁性导丝偏转。
[0059]
磁性导丝选自钕铁硼磁粉与聚二甲基硅氧烷组成的组合物，为黑色不透明圆柱状弹性体，在亥姆霍兹线圈产生的匀强磁场控制下，进行定量定向的偏转运动。
[0060]
摄像设备采集磁性导丝的运动影像，并将其传输回服务器中，为操作者提供实时视觉反馈。
[0061]
首先在服务器上完成电流大小、方向与波形设计，然后将电流信号发送至信号发生器中。随后，功率放大器对电流信号进行放大处理。然后，将放大处理后的电流信号输入进亥姆霍兹线圈中，以产生对应的匀强磁场，实现磁性导丝的可编程偏转。最后，使用摄像设备将磁性导丝的运动影像反馈至服务器中，为操作者提供实时视觉反馈。
[0062]
采用亥姆霍兹线圈作为磁场发生器，采用上位机控制软件进行实时磁场操纵，其具备成本可控、操作简便的优势；使用亥姆霍兹线圈生成可编程的匀强磁场，无磁场梯度，从根本上避免了由于不均匀梯度造成的牵引力问题；通过服务器中的上位机控制软件精确编程亥姆霍兹线圈的工作电流大小、方向以及波形，实现了磁场的可编程控制，进而实现了磁性导丝的可编程偏转控制。
[0063]
实施例一
[0064]
本发明提供了一种基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵方法的模拟操纵过程，具体步骤如下：
[0065]
s11：准备基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统，在本实施例中，准备一个外长12.4厘米，外宽8.45厘米，外高5.37厘米，内部中空，中空空腔内长12.1厘米，内宽8.16厘米，内高4.97厘米，中空矩形亚克力容器用来模拟血管环境；对基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统的服务器、信号发生器、.功率放大器、亥姆霍兹线圈、摄像设备进行依次连接；准备磁性导丝和仿生血液，仿生血液为按体积比6:4混合的清水甘油混合溶液；
[0066]
s12:设计亥姆霍兹线圈中各线圈的工作电流大小，磁性导丝的偏转参数和亥姆霍兹线圈的波形电流。首先，在matlab软件中设计x线圈的工作电流函数为
[0067][0068]
其中p为时间，区间为[0,100]，q为电流的幅值，区间为[0,10]。然后，将该函数生成的曲线转化为以十进制数字，以txt文件的形式储存。随后，截取该txt文件中前9400个数字，构成数字序列。随后，将该数字序列输入到位于服务器的上位机控制软件中，生成与公式(1)形态、幅值、性质一致的波形。然后，上位机控制软件将该波形作为x线圈的工作电流，
经过信号发生器与功率放大器，输入到x线圈中，进而产生x平面匀强磁场。
[0069]
y线圈、z线圈的工作电流函数可选择均与x线圈的工作电流函数相同。
[0070]
其次，控制磁性导丝的偏转角速度。
[0071]
磁性导丝的偏转角速度等于工作电流函数的导数。对公式(1)中的q进行求导，得公式(2)：
[0072][0073]
可知当p∈[0,10]时，q(p)的导数为0，此时磁性导丝偏转角速度为0，磁性导丝静止，亥姆霍兹线圈准备开始工作。
[0074]
当p∈[10,20]时，q(p)的导数为1，此时磁性导丝以10
°
/s的角速度进行x平面偏转。
[0075]
当p∈[20,100]时，q(p)的导数为0，此时磁性导丝偏转角速度为0，磁性导丝偏转结束，偏转角度不再变化，形态保持不变。
[0076]
因此，我们可以通过控制q(p)函数的导数大小来控制磁性导丝的偏转角速度大小，通过控制q(p)函数的导数正负来控制磁性导丝的偏转角速度方向。对于公式(1)提出的q(p)函数来说，磁性导丝的偏转角速度大小恒等为10
°
/s。
[0077]
若想使磁性导丝以变角速度进行偏转，可设定新的工作电流函数：
[0078][0079]
其中p为时间，区间为[0,100]，q值为电流的幅值，区间为[0,1]；对公式(3)进行求导，可得公式(4)：
[0080][0081]
由公式(4)可以看出，当p∈[10,20]时，q(p)的导数为cos(p)，是一个随时间p变化的函数。因此，以公式(3)设计的工作电流所产生的匀强磁场，可以使磁性导丝产生变角速度的偏转运动。
[0082]
首先，公式(1)-(4)中p的区间都为[0,100]，该区间的左极限必须是0，而右极限可以设定为可整除9400的正整数，例如100、200或者400。如果右极限设定为不能被9400整除的正整数，例如300，那么磁性导丝的偏转角速度可能会存在偏差，但是磁性导丝的偏转角速不会受到影响。这是因为当右极限不能被9400整除时，对应的线圈在一个工作周期内(工
作周期可以在上位机控制软件中进行设置)会执行不完整的工作电流，对于公式(4)来说，可能执行到p＝15时即终止了，并重新进入p∈[0,10]的下一个阶段，表现为磁性导丝的偏转角速度由cos(p)突然变成0，磁性导丝由偏转突然变得静止，导致磁性导丝没能按照预定的轨迹或者控制目标进行运动，甚至会导致手术失败。
[0083]
公式(1)-(4)中p的区间都为[0,100]，并且在具体划分里都分成了p∈[0,10]，p∈[10,20]，p∈[20,100]三个阶段，这三个阶段不是固定的，你可以设置成5个、6个或者10个阶段。而且每个阶段的左极限值跟右极限值也不是固定的，只要满足第一个阶段的左极限为0，最后一个阶段的右极限是一个可被9400整除的正整数即可。
[0084]
其次，设置磁性导丝的偏转角度大小。
[0085]
磁性导丝的偏转角度大小与功率放大器的放大倍数有关。通过手动调整功率放大器的旋钮，可以调整功率放大器的放大倍数，使x线圈的工作电流幅值在2a-22a之间切换。当功率放大器的放大倍数较小时，x线圈的工作电流幅值较小，此时磁性导丝的偏转角度也相应减小。工作电流与磁场强度之间的映射关系如表7所示，磁场强度与偏转角度大小之间的映射关系如表1-6所示。
[0086]
波形电流由位于服务器的上位机软件输入到信号发生器中，并经过功率放大器作用到亥姆霍兹线圈中的x线圈，y线圈与z线圈，从而产生与电流函数相对应的匀强磁场，诱导磁性导丝偏转。
[0087]
s13：控制磁性导丝进行偏转，将磁性导丝固定在亚克力容器底部，其后，将仿生血液装入亚克力容器中，直至亚克力容器内充满仿生血液，其后，控制磁性导丝操纵系统在x平面、y平面或z平面产生特定大小与方向的匀强磁场，使磁性导丝分别在x平面、y平面或z平面内逆时针偏转与顺时针偏转，测试并记录其偏转角度或偏转位移。
[0088]
所得测试结果如下表1-6所示(磁场强度单位：毫特；偏转角度单位：度；偏转位移单位：毫米)：
[0089]
表1在x平面内不同磁场强度下的磁性导丝逆时针偏转角度
[0090][0091]
表2在x平面内不同磁场强度下的磁性导丝顺时针偏转角度
[0092][0093]
表3在y平面内不同磁场强度下的磁性导丝逆时针偏转角度
[0094][0095]
表4在y平面内不同磁场强度下的磁性导丝顺时针偏转角度
[0096][0097]
表5在z平面内不同磁场强度下的磁性导丝逆时针偏转位移
[0098][0099]
表6在z平面内不同磁场强度下的磁性导丝顺时针偏转位移
[0100][0101]
本实施例中，基于亥姆霍兹线圈的磁导丝操纵系统及操纵方法可以有效控制磁导丝在x平面、y平面以及z平面分别顺时针偏转与逆时针偏转，磁导丝的偏转角度与位移随着磁场强度大小的增加而增加，两者呈现良好的相关性与线性关系，基于此，可实现磁导丝在血管内的远程操控。
[0102]
实施例二
[0103]
对本发明提出的基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统进行磁场性能测试，测试过程包括：
[0104]
s21：基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统连接并调试完成；准备高斯计，用于测试亥姆霍兹线圈中的磁场强度；
[0105]
s22：在上位机软件中设计x线圈、y线圈与z线圈的工作电流函数为q＝sin(p),其中p为时间，q为电流的幅值，然后，将该波形电流由位于服务器的上位机软件输入到信号发生器中，并经过功率放大器作用到亥姆霍兹线圈中的x线圈，y线圈与z线圈，从而产生与电流函数相对应的匀强磁场，诱导磁性导丝偏转；
[0106]
s23：控制磁性导丝操纵系统在x平面、y平面或z平面的工作电流，使磁性导丝操纵系统分别在x平面、y平面或z平面内产生相应大小的匀强磁场，使用高斯计测试并记录其磁场强度与电流强度。
[0107]
所得测试结果如下表7所示(磁场强度单位：高斯；电流强度单位：安)：
[0108]
表7磁性导丝操纵系统在不同电流强度下产生的磁场强度
[0109][0110]
从表7中可知，随着工作电流强度的增加，本实施例中的亥姆霍兹线圈所产生的磁场强度也随之增加，两者呈现相对线性的关系。基于此，可以通过控制工作电流精确有效地控制x平面、y平面以及z平面的磁场强度。
[0111]
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统，其包括依次电连接的服务器、信号发生器、功率放大器、亥姆霍兹线圈、磁性导丝和摄像设备；所述服务器，用于设置从外部获得所述亥姆霍兹线圈的工作电流大小、方向和所述亥姆霍兹线圈的波形参数，并输出用于控制所述亥姆霍兹线圈引导所述磁性导丝的在目标环境内移动的电流信号；所述信号发生器，用于将所述服务器的控制信号进行中转；所述功率放大器，用于将来自所述信号放大器的控制信号放大处理；所述亥姆霍兹线圈包括三对相互正交的线圈即x线圈、y线圈和z线圈，接收来自所述功率放大器的电流信号，并对应分别产生x平面、y平面与z平面的匀强磁场，诱导所述磁性导丝偏转；所述摄像设备，用于采集所述磁性导丝的影像，并将所得影像传输回所述服务器中。2.根据权利要求1所述基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统，其特征在于：所述磁性导丝选自钕铁硼磁粉与聚二甲基硅氧烷组成的组合物。3.根据权利要求1～2任一所述基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统的操纵方法，其特征在于：包括以下步骤：s11：准备工作，将所述基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统的部件连接并调试完毕；准备所述磁性导丝；s12：设置亥姆霍兹线圈中x、y、z线圈中各线圈的工作电流大小，所述磁性导丝的偏转参数和波形电流；所述磁性导丝的偏转参数包括偏转角速度和偏转角度；s13:控制磁性导丝进行偏转，将所述磁性导丝固定于目标环境的初始位置，控制磁性导丝操纵系统在x平面、y平面或z平面产生特定大小与方向的匀强磁场，使磁性导丝分别在x平面、y平面或z平面内逆时针偏转与顺时针偏转至目标环境的目标位置。4.根据权利要求3所述的操纵方法，其特征在于：s12具体包括以下步骤：s121:首先分别设计x、y、z线圈的工作电流函数，通过所述工作电流函数，生成对应的电流波形，并将该电流波形分别对应作为x、y、z线圈的工作电流，经过所述信号发生器与所述功率放大器，分别输入到所述亥姆霍兹线圈的x、y、z线圈中，进而分别产生x、y、z平面匀强磁场；s122:控制所述磁性导丝的偏转角速度，所述磁性导丝的偏转角速度等于所述工作电流函数的导数；s123:控制所述磁性导丝的偏转角度大小,通过调整所述功率放大器的放大倍数来调整所述磁性导丝的偏转角度大小。5.根据权利要求4所述的操纵方法，其特征在于：所述x、y、z线圈的工作电流函数为q(p)，其中p为时间，区间为[0,t]，其中t为能够整除9400的正整数；q值为电流的幅值，q值的阶段数量为2～10中的任意自然数。6.根据权利要求5所述的操纵方法，其特征在于：s121步骤中的所述x、y、z线圈的工作电流函数分别如下式：
其中p为时间，区间为[0,100]，q值为电流的幅值，区间为[0,10]。7.根据权利要求6所述的操纵方法，其特征在于：s122步骤中的所述磁性导丝的偏转角速度如下式：8.根据权利要求5所述的操纵方法，其特征在于：s121步骤中的所述x、y、z线圈的工作电流函数q(p)分别如下式：其中p为时间，区间为[0,100]，q值为电流的幅值，区间为[0,1]。9.根据权利要求8所述的操纵方法，其特征在于：s122步骤中的所述磁性导丝的偏转角速度如下式：

技术总结
本发明涉及医疗设备领域，其公开了一种基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统和操纵方法，包括依次电连接的服务器、信号发生器、功率放大器、亥姆霍兹线圈、所述磁性导丝和摄像设备；服务器用于设置从外部获得所述亥姆霍兹线圈的工作电流大小、方向和波形参数，并输出用于控制亥姆霍兹线圈引导磁性导丝的在通道内移动的电流信号；所述亥姆霍兹线圈产生x平面、y平面与z平面的匀强磁场，诱导所述磁性导丝偏转。本发明提供的基于亥姆霍兹线圈的磁性导丝操纵系统和操纵方法利用亥姆霍兹线圈产生的匀强磁场引导磁性导丝，系统结构简洁，在保持磁场实时性、可操作性以及可编程性的同时，降低了磁性导丝操纵系统的制作与使用成本。低了磁性导丝操纵系统的制作与使用成本。低了磁性导丝操纵系统的制作与使用成本。


技术研发人员：张金会 魏思亿 吴志伟 陈端端 李峥 高玥扬 赵若彤 谷少萌 刘欣 曹城玮 胡兴
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/7/18