Computational Design of Magnetic Soft Shape-Forming Catheters using the Material Point Method

要約

磁気ソフトカテーテル (MSC) は、作動に外部磁場を使用するため小型化が可能です。
MSC 内の磁気要素と外部磁場を注意深く設計することにより、カテーテルの全長に沿った形状を正確に制御できます。
ただし、材料内の磁気応力と弾性応力の間には複雑な関係があるため、軟磁性材料のモデリングは困難です。
従来の有限要素法 (FEM) に基づくアプローチでは、計算時間が長くなり、独自の実装に依存します。
この研究では、磁気ソフト カテーテルの計算設計のための、マテリアル ポイント法 (MPM) に基づいた最近発表されたオープンソース シミュレーション フレームワークを使用して、3D で任意の形状を実現し、リーダー形状の追従を容易にする方法を紹介します。
-フォーミングインサート。

要約(オリジナル)

Magnetic Soft Catheters (MSCs) are capable of miniaturization due to the use of an external magnetic field for actuation. Through careful design of the magnetic elements within the MSC and the external magnetic field, the shape along the full length of the catheter can be precisely controlled. However, modeling of the magnetic-soft material is challenging due to the complex relationship between magnetic and elastic stresses within the material. Approaches based on traditional Finite Element Methods (FEM) lead to high computation time and rely on proprietary implementations. In this work, we showcase the use of our recently presented open-source simulation framework based on the Material Point Method (MPM) for the computational design of magnetic soft catheters to realize arbitrary shapes in 3D, and to facilitate follow-the-leader shape-forming insertion.

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