号数	ばね論文集 62 号（ 2017 年）
ページ数	pp.27-35
種類	論文
論文名	閉塞空間内における細線ばね材料の大変形挙動解析 （医療用ガイドワイヤーへの応用の試み）
Title	Analysis of Large Deformations of Thin Elastic Spring Materials in a Rigid Channel （Attempt of Application to Medical Guide Wire）
著者	大槻敦巳1)，奥田将大1)
Author	Atsumi OHTSUKI1), Masahiro OKUDA1)
抄録	近年、可撓性ばね材料の示す大たわみ変形挙動の解析がかなり注目を浴びている。しかしながら、チャネル（またはパイプ）内のケーブルの示す大たわみ変形を始め、鉱業、石油産業における掘削ホール内のドリルの大たわみ変形、医療デバイスとしての血管内のガイドワイヤー（カテーテル）の大たわみ変形などは実際上注目すべき問題であるが、未だ十分解析されていない。薄肉の変形し易い材料が狭い空間に押し込まれたとき、その先端が障害物（バリアー）などにぶつかり、それ以上進むことができない場合には、材料に座屈が生じる。座屈後の大たわみ変形はこうした柔軟性のある材料を扱うに当たっては重要な関心事である。この観点から、本論文は、摩擦のある剛体壁内にある柔軟弾性はりに軸圧縮が作用した場合の大たわみ変形について取り扱ったものである。ここでは、異なる3種類の大たわみ変形についてモデル化を行い、非線形変形理論を適用して、だ円積分を用いた無次元化解析解を誘導した。また、いくつかの実験を実施するとともに解析理論との比較も行った。その結果、はりに負荷する荷重とはりの押込み長さの関係について、実験は理論で予測したものとほぼ同じであった。また、はりとチャネル壁間の摩擦の存在によって大たわみ変形挙動が異質で、一様にならないことも明らかになった。なお、こうした本論文の解析は医療デバイスであるガイドワイヤー（カテーテル）の変形解析に応用可能であり、また柔軟弾性材料、例えばシート、テープ、フィルム、紙、織布などを対象としる機械の設計に大いに役立つものであり、加えて、ドリルや管状ストリング用の機械を始め、縫製機械などの設計者にとって有意性があり、容易に利用可能な解析である。
Abstract	In recent years, large deformation analyses of flexible spring materials have attracted attention considerably. However, there is not sufficient analysis for practical problems such as large deformation of a cable within a channel (or a pipe), or of a drill inserted in a drilling hole in rock engineering and petroleum production, or of a medical guide wire (catheter) within a blood vessel, and so on. When a thin flexible beam material is pushed through the narrow space, the beam may buckle since the leading edge of the material strikes an obstacle (or a barrier) and cannot proceed any more. The large deformation behavior will be of great concern in handling these flexible materials. This paper deals with large deformations of a flexible elastic beam contained within a rigid channel with friction under the action of axial compressive forces at each end. Three different deformation stages in a channel are prescribed for our analysis. Using the nonlinear deformation theory, nondimensionalized analytical solutions are derived in terms of elliptic integrals. In this study, several experiments were presented and the experimental results were compared with the theoretical formulas. As a result, the relation between the applied axial force and the pushed-in beam length is similar to that of predicted calculation by the analytical theory. Furthermore, it is made clear that the existence of friction between the beam and the wall causes a nonuniform large deformation. Incidentally, the analysis presented in this paper would be applied to the medical guide wire (catheter) and the design of machinery for handling flexible elastic materials such as sheets, tapes, films, papers, cloths and so on. In addition, designers of machines for drill , tubing strings, and sewing machines should find the results useful and easy to apply.
著者の所属	1)名城大学大学院
Belonging	1)Meijo University Graduate School
Key Words	Large deformation, Postbuckling deformation, Nonlinear problem, Flexible material, Rigid channel.