סינטטי, רב שכבתיים, עצמי מתנודדת ווקאלי דגם Fold ייצור

רצף ייצור (ראה איור 1.) מורכב של הפיכת תבניות הקול שכבות מודל לקפל, ברצף הליהוק שכבות סיליקון, ואת הרכבה הדגמים לבדיקה. המודל ארבע שכבות נפרדות: גוף, רצועה, lamina propria שטחית, האפיתל, בנוסף סיב בודד. שכבת גיבוי נוסף כדי להקל על מיקום מדויק של שכבות בודדות למודל פי הקול. מודל הגדרות גיאומטריות פרמטר מוצגות באיור. 2, עם ערכי הפרמטרים עבור המודל הנוכחי נתון בטבלה 1. בסעיפים הבאים, יחס סיליקון שונים ערבוב שצוינו עבור שכבות שונות; אלה לייצר מאפייני החומר, כי הם דומים לאלה שדווחו על רקמה אנושית לקפל ווקאלית במשטר זן קטן ¹³ (ראה טבלה 2).

1. עובש ייצור והכנת

1. יצירת מודלים מוצק של שלוש שכבות לקפל ווקאלית: supelamina propria רצועה rficial, שכבות הגוף. זה נעשה בדרך כלל על ידי יצירת 3D בעזרת מחשב (CAD) עיצוב מודלים עם הגיאומטריות הרצוי, לייצא את המודלים כמו CAD (STL) קבצים stereolithography, ושליחת קבצים STL לחנות מכונת מותאמות אישית עבור אבי טיפוס ודגמים.
2. יצירת טופס בצורת קופסה עובש באמצעות חתיכות דקה של חומר אקרילי. ממדים משוער (לא קריטי) הם 2.54 × 5.72 ס"מ ס"מ × 6.35 ס"מ עמוק. הפוך את התחתון של הטופס על ידי דבקות אותה צלחת שטוחה אקרילי. חותם את כל הקצוות פנים עם גריז ואקום.
3. מניחים כמות קטנה של שומן ואקום בצד הלטרלי של מודל מוצק של הגיאומטריה הרצויה (כלומר, את הגוף, את הרצועה, או lamina propria שטחית). לחצו מודל לתוך החלק התחתון של חלל עובש צורה, גריז ואקום הצד למטה, כך גריז ואקום מחזיקה את החלק במקום. בנדיבות עובש מעיל הטופס מודל מוצק עם סוכן לשחרר. בעזרת מברשת צבע, להבטיח שחרור הסוכן מגיע לכל פינותאת הטופס עובש חלל.
4. מערבבים 10 חלקים ואחד B חלק Smooth-סיל 950 פלטינה גומי סיליקון (חלקים נמדד לפי משקל) במיכל כי יש מספיק מקום להתרחבות. כדי להסיר בועות אוויר במקום טופס עובש עם גומי סיליקון דפוקה בתא ואקום ולהקטין את הלחץ (למשל, סביב 26 ס"מ מתחת כספית בלחץ אטמוספרי) כשלוש דקות (או פחות או יותר לפי הצורך). הסר סיליקון degassed מתא ויוצקים לתוך חלל בצורת התבנית. מניחים בתבנית עם סיליקון דפוקה לתוך ואקום קאמרית דגה שוב. הסר תא ואקום ומניחים על משטח ישר. אפשר לרפא למשך 24 שעות ולהסיר עובש מטופס עובש.
5. חזור על שלבים 1.1 עד 1.4 כדי ליצור תבניות עבור כל אחד lamina propria שטחי הרצועה, שכבות הגוף.
6. חותכים רצועה שכבת עובש במרכז המשטח המדיאלי בכיוון הקדמי, האחורי עם סכין גילוח, כדי לאפשר החדרת סיב.

2. יציקה of כל שכבה

1. שכבה גוף: החל שכבה דקה של סוכן לשחרר לחלל עובש הגוף עם מברשת צבע. מערבבים one B חלק וחלק אחד של Ecoflex 00-30 פלטינום Supersoft סיליקון (לפי משקל). מוסיפים סיליקון חלק רזה (לפי משקל) כדי להפחית את הנוקשות נרפא הסופי של החומר. מערבבים יחד למשך 30 שניות ומקום בתא ואקום למשך דקה אחת כדי להסיר אוויר לכוד. הסר תערובת של אבק ויוצקים לתוך חלל עובש הגוף, אך לא למלא את החלק העליון של חלל את התבנית כולה. מניחים בתנור על 250 מעלות במשך 30 דקות. מוציאים מהתנור ומצננים.
2. גיבוי: אחד לערבב חלק ב 'חלק אחד של עור דרקון להוסיף סיליקון חלק רזה (לפי משקל). מערבבים במרץ למשך 30 שניות, מקום ריק במשך דקה 1, ויוצקים לתוך חלל הגוף עד מלא עובש. מניחים בתנור על 250 מעלות במשך 30 דקות. הסרת עובש מהתנור ומצננים. הסר מודל של עובש, להתקרר לטמפרטורת החדר, ולהסיר כל סוכן שחרור על פני השטח שלשכבת הגוף עם מגבת נייר.
3. שכבה רצועה: למרוח שכבה דקה של סוכן לשחרר עובש על פני השטח חלל רצועה עם מברשת צבע. המקום חוט 30 ס"מ בתבנית על ידי דוחף אותה לתוך חתך מתער ישר. לערבב ביסודיות one B חלק וחלק אחד של Ecoflex 00-30 וארבעה חלקים של מדלל סיליקון (לפי משקל). מקום בתא ואקום כדי להסיר בועות אוויר ויוצקים התערובת לתוך חלל עובש רצועה.
4. רצועה Layer (המשך): גוף גיבוי הקש מודל (מ צעדים 2.1.1 ו - 2.1.2) לתוך חלל עובש רצועה. בגין הכניסה בצד אחד בעדינות לעבור לצד השני, כך המודל דוחף את סיליקון דפוקה עודף בועות אוויר מתוך חלל עובש. אם בועות האוויר הנוכחי, להסיר את מודל מחלל עובש, מילוי עם סיליקון דפוקה, וחזור לחיצה מודל לתוך התבנית. התבנית ומכניסים לתנור למשך 30 דקות, להסיר להתקרר לטמפרטורת החדר. הסר מודל של עובש. הסר סוכן לשחרר עודפי עם מגבת נייר.
5. שכבה שטחית Propria lamina: למרוח שכבה דקה של סוכן שחרור על superifical lamina propria פני השטח (SLP) חלל עובש עם מברשת צבע. מערבבים one חלק ב, חלק אחד של 00-30 Ecoflex ו -8 סיליקון חלקים מדלל לפי משקל. אבק כפי שנעשה בעבר ויוצקים לתוך חלל עובש SLP. שימוש באותו תהליך המתואר שלב 2.1.4 להכניס את מודל הרצועה, הגוף גיבוי לתוך חלל lamina propria שטחית עובש. מניחים בתנור על 250 מעלות צלזיוס במשך שעה אחת לריפוי. מוציאים מהתנור להתקרר. הסר מודל לאט בזהירות רבה כך lamina propria שטחית נשאר שלם.
6. שכבת האפיתל: מודל ווקאלית מקום לקפל על משטח שטוח בגיבוי למטה. הסרת חומר תמיכה עם סכין גילוח. להשעות הנושאים באוויר על ידי צירופם של אובייקט גובה יותר מאשר הדגם. מערבבים one B חלק וחלק אחד של עור דרקון עם חלק אחד של מדלל סיליקון, לערבב, ואקום, ואז לשפוך על המודל ולאפשר תרופה עלהדואר שעה. חזור על התהליך כדי ליצור שכבה עבה יותר. הסרת חומר עודף עם סכין גילוח.
7. אופציונלי: אם כל שכבה הוא הרצוי כדי להיות בצבע שונה (לבדיקה גלוי של שכבות שונות), להוסיף צבע ל-B חלק או את Ecoflex או עור דרקון במהלך תהליך ערבוב.
8. אופציונלי: אם המאפיין נתונים החומר ייאסף, ליצור דגימות מתיחה rheological בד בבד עם ייצור של כל שכבה במודל. עשו זאת על ידי שפיכת חומר דפוקה תוספת לתוך תבניות לשחרר סוכן שטופלו של הצורה הרצויה רכוש דגימת חומר וגודל.
9. אופציונלי: אם מדידות של עובי השכבה הם הרצוי, לחתוך חתך של המודל עם סכין גילוח ולבדוק עם מיקרוסקופ.

3. מודל הכנה הסופי לבדיקות

1. הר כל מודל השלימה לקפל ווקאלית לתוך צלחת הרכבה אקריליק על ידי הראשון מריחת שכבה דקה של דבק סיליקון על גב (לרוחב) ואת הצד (אnterior-posterior) משטחים מודל. הכנס לתוך מודל לחתוך הפסקה של צלחת גובר. יישר את השטח מודל המדיאלי עם החלק העליון של הצלחת אקרילי. נגבו ממנו דבק עודף. אפשר לרפא דבק למשך שעה אחת.
2. החל אבקת טלק על פני השטח מודל להפחית tackiness פני השטח.
3. למעקב פני השטח המדיאלי להשתמש בעט מצוין נקודות לנוכל לסמן נקודות על המודל. התוצאות הטובות ביותר להתרחש אם הסימון נעשה לאחר בקשה של אבקת טלק.
4. המקום ברגים ארוכים דרך החורים של במתלה עם סיום הליכי הצבעה לכיוון המודל שאליו המודל הקיים יהיה לזווג. Lay הנושאים על הבריחים. שים קצף תא סגור על ברגים כדי לסגור את כל הפערים האוויר.
5. זוג דגם מוכן עם מודל אחר לקפל ווקאלית כי כבר רכוב דומה לבעל אקריליק באמצעות צעדים 3.1 ו 3.2. להדק ברגים כדי לדחוס את קצף ולהביא את משטחי המדיאלי יחד עד הפער מראש הרטט הרצון הוא הגיע. ודא שתי קבוצות הנושאים ממוקמים ovאה את הברגים ולהרחיב החוצה מהצלחות אקריליק בכיוון הקדמי, האחורי.
6. הר זוג לקפל ווקאלית על צינור אספקת האוויר.
7. לקשור את החוטים הקדמי יחד כדי ליצור לולאה. חזור על הנושאים האחורי. חכה למשקל הרצוי על לולאות בו זמנית.
8. מודלים מוכנים כעת בדיקות ואיסוף נתונים.

4. נציג תוצאות

נתונים בתגובה הרטט של מודל אחד נוצר באמצעות תהליך ייצור זה הן כדלקמן: תוצאות אלו אופייניים. עם מתח של כ 31 גרם להחיל את הסיבים, הלחץ היה 400 תחילת אבא בלחץ subglottal של 10% מעל תחילת הלחץ (440 אבא), המודל רטט ב 115 הרץ עם קצב זרימת בית הקול של 210 מ"ל / s. ערכים אלה הם בהסכם טוב עם ערכים דיווחו לאלו של בני אדם (לוח 3). בעזרת מהירות גבוהה videokymography לנתח תנועה מודל הראו עדות להבדל בין שלב מעולהשולי nd נחות, כלומר, את השוליים מעולה הסתיר את השוליים נחות בשלב פתוח של תקופת רטט (איור 3). מסלולי מופק תמונות סטריאו של נקודות להחיל את המשטחים המדיאלי ונחות של המודל לקפל ווקאלית הראה כי המודל הציג מתכנסת לסירוגין, מסתעף פרופיל אופייני phonation אדם, תנועה הרירית כמו גל, וכן נמוך יותר נחות, תנועה מעולה יותר מאשר הדגמים הקודמים (איור 4).

טבלה 1. דגם גיאומטרי פרמטר ערכים.

טבלה 2. תערובת יחסי לפי משקל וכתוצאה מכך מודולוס יאנג של חלקים בודדים של המודל פי הקול. EF ו DS לייעד סיליקון עשוי Ecoflex והעור הדרקוןבהתאמה ^14.

לוח 3. השוואה בין הקול האנושי התגובות סינתטי הרטט לקפל.

באיור 1. סינתטי ייצור ווקאלית פי מודל תהליך. CAD-derived מודלים מוצק (פאנל משמאל) המשמשים ליצירת תבניות (במרכז הפאנל) עבור כל שכבת. כל שכבה הוא יצוק אז, עם תחילת שכבת הגוף וכלה שכבת האפיתל (פאנל הנכון, עם כל השכבה "קילף" עבור הנראות). לאחר ייצור, מודלים מורכבים על צלחות אקריליק לבדיקה.

באיור 2. סינתטי לחצות קטע ווקאלי פי מודל. גוף ברורים, lamina propria שטחית, ligשכבות חסר דעה, ואת אפיתל מוצגים. פרמטרים מגדירים מודל ווקאלית הגיאומטריה לקפל. נתון זה ישתנה לייצוג ברור של הגדרות גיאומטריות. יישום של ערכי פרמטר נתון בטבלה 1 תגרום צורה מעט שונה ממה שמוצג כאן.

באיור 3. במהירות גבוהה kymogram של רטט מודל. ההערכות לגבי מיקומו של שולי עליונים ונחותים מוצגים קווים מקווקווים צבעוניים. ההבדלים בין שלב שולי נחות מעולה ניכרים.

איור 4. פרופיל פני השטח המדיאלי של מודל סינתטי לקפל ווקאלית בהסדר hemilarynx, כבש בשני מקרים שונים של זמן בעוד רוטט. סמנים דיו הונחו על פני השטח המדיאלי (כפי שלבד בתמונה מימין), צילמו באמצעות שתי מסונכרן מצלמות מהירות גבוהה, מסומנים על מחזור התנודה. העלילה שמאל מראה בית הקול מתכנסת במהלך שלב הפתיחה את העלילה ימין מראה בית הקול מסתעף בשלב הסגירה.

שיטה זו של בודה מודלים סינתטיים ווקאלית פי התשואות דגמים הרטט התנהגות דומה לזו של קפלי הקול האנושי. רב שכבתיים מושג התוצאות יתרונות משמעותיים על פני אחד ושני שכבת עיצובים קודמים מודל ^3,6,8,15, במונחים של הופעת לחץ מופחת ותנועה מודל משופר (מתכנסת-מסתעף פרופיל במהלך תנודה, תנועה הרירית כמו גל , והקטינו עקירה מעולה נחות). השיטה המוצגת כאן באה לידי ביטוי על מודל אידיאלי במקצת מבחינת הגיאומטריה, אבל זה יכול להיות מיושם על מודלים בגיאומטריות שונות. לדוגמה, מודל המבוסס על נתוני הדמיה אנושית גיאומטריים (למשל, ¹⁷ MRI, CT) יכול להיות מפוברק באמצעות שיטה זו. בנוסף, המושג הזה תהליך הייצור עלול למצוא את היישום תחומי מחקר אחרים בהם הזרימה המושרה ויברציות ו / או מספר שכבות של חומרים רכים הם מרכיבים מרכזיים, למשל, חקירות של זרימה דרך כלי הדם, לישון apתנועה רח"ל, ובעלי חיים (בעיקר שחייה טיסה).

המודל המתואר כאן יש מספר מגבלות שניתן נושאים למחקר ופיתוח בעתיד. חומרים יש ליניארי מתח המאפיינים זן בתגובה, ושיפור העתיד הצפוי כולל שילוב של מתח מתח חומרים קוי. השימוש ביולוגי ולא חומרים סינתטיים בתהליך ייצור הוא גם אפשרי. בגלל גמישות הקיצוני של שכבת lamina propria, המודל הוא פחות חזק מאשר רטט תחת אחד ושני שכבת הדגמים הקודמים. עם זאת, שמירה על לחץ subglottal מתחת kPa כ 1 ולפעמים החלת אבקת טלק כדי למזער את משטח הדבקה צריך לאפשר המודל לשמש משכי זמן בסדר גודל של ימים עם מינימום שינויים בהתנהגות המודל, בדרך כלל אלה החורגים אפשרי באמצעות larynges נכרת.