文献综述（或调研报告）：
基于圆形Helmholtz线圈的三维匀磁场的设计
摘要：各种各样的磁性驱动的机器人设备正在开发，用于对人体的许多区域，其中内窥镜胶囊机器人的外磁场控制已经成为介入诊疗技术的主要驱动方式。本文基于毕奥—萨伐尔定律，依次对载流圆环、一维Helmholtz线圈、三维Helmholtz线圈的磁场分布进行研究，并对其均匀性进行分析。
关键词：毕奥—萨伐尔定律；Helmholtz线圈；内窥镜胶囊机器人；三维磁场；均匀性
0 引言
磁导胶囊内窥镜(MGCE)是一种新型的胃微创检查方法，如图1。柔性内窥镜是目前标准的筛查方法，但在插入消化道时内窥镜的导管会对患者造成不适甚至对胃肠道组织造成伤害[1]。有了MGCE，这些缺点是可以克服的。一个带有两个摄像头和一个永磁体的小胶囊内窥镜，在外部磁场的引导下可以通过充满水的人的胃[2]。为了实现主动控制，研究人员采用三轴正交Helmholtz线圈叠加产生三维磁场，对胶囊机器人进行控制。通过向三轴线圈内分别通入具有一定波幅与相位差的正弦交流电，即可在线圈空间内部叠加出可控的三维旋转磁场[3]。
图1磁导胶囊内窥镜[1]
三轴正交Helmholtz线圈的每一轴都采用一对平行的密绕一定匝数导线的线圈来构成[4]。由于其结构简单且磁场均匀性较好，因此被用于磁控胶囊机器人的磁场发生装置。由于人体胃肠道空间范围较大，而线圈在非中心点处与中心点处的磁场存在一定的误差，而磁场的精度直接影响到胶囊机器人的控制精度。自Helmholtz线圈诞生以来，国内外对其均匀性等磁场特性进行了大量研究。本文对三维Helmholtz线圈磁场分布及其均匀性进行介绍与分析。
1 载流圆环磁场模型
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