Synthetische Multi-Layer-, Selbst-Oszillierende Stimmlippen Modell Fabrication

Zusammenfassung

Die Methodik zur Herstellung von synthetischen Stimmlippen Modelle beschrieben. Die Modelle sind lebensgroße und imitieren die mehrschichtige Struktur des menschlichen Stimmlippen. Die Ergebnisse zeigen die Modelle bei einem Druck vergleichbar mit Lungenhochdruck selbst schwingen und zeigen, flussinduzierte Schwingungsreaktionen, die ähnlich denen der menschlichen Stimmlippen sind.

Zusammenfassung

Sound für die menschliche Stimme ist über Fluss-induzierte Schwingungen der Stimmlippen produziert. Die Stimmlippen bestehen aus mehreren Schichten von Gewebe, die jeweils mit unterschiedlichen Materialeigenschaften ^1. Normale Stimme Produktion setzt auf gesundes Gewebe und Stimmlippen, und tritt als Folge von komplexen Kopplung zwischen Aerodynamik, strukturelle Dynamik und akustische Phänomene. Stimmstörungen sind bis zu 7,5 Millionen jährlich in den Vereinigten Staaten allein ² und oft in erhebliche finanzielle, soziale und andere Quality-of-life Schwierigkeiten führen. Das Verständnis der Physik der Stimme Produktion hat das Potenzial, deutlich profitieren Stimme Versorgung, einschließlich klinischer Vorbeugung, Diagnose und Behandlung von Stimmstörungen.

Bestehende Methoden zur Untersuchung von Sprach-Produktion sind in vivo Experimenten mit menschlichen und tierischen Probanden in vitro Experimente mit ausgeschnittenen Kehlköpfe und synthetische Modelle und Rechenmodelling. Aufgrund der gefährlichen und schwierigen Instrument zugreifen, sind in vivo Experimente stark in ihrem Umfang begrenzt. Abgeschnittene Kehlkopf Experimente haben den Vorteil der anatomischen und einen physiologischen Realismus, sondern parametrische Studien mit geometrischen und materiellen Eigentum Variablen sind begrenzt. Darüber hinaus sind sie in der Regel nur in der Lage, für relativ kurze Zeiträume (typischerweise in der Größenordnung von Minuten) in Schwingung versetzt werden.

Die Überwindung der einige der Einschränkungen des ausgeschnittenen Kehlkopf Experimente sind synthetische Stimmlippen Modelle als ergänzendes Instrument für die Untersuchung Stimme Produktion entstehen. Synthetische Modelle können mit systematischen Veränderungen der Geometrie und Materialeigenschaften hergestellt werden, so dass für die Untersuchung von gesunden und ungesunden Menschen phonatorische Aerodynamik, Strukturdynamik und Akustik. Zum Beispiel haben sie genutzt, um links-rechts Stimmlippen Studie Asymmetrie ^3,4, klinische Entwicklung von Instrumenten ^5, Kehlkopf-Aerodynamik ^6-9, vocal fold Anpressdruck ^10, und subglottisch Akustik ¹¹ (eine ausführliche Liste kann in Kniesburges et al. ¹²⁾

Bestehende synthetischen Stimmlippen Modelle haben jedoch entweder homogen (Ein-Schicht-Modelle) oder hergestellt worden sind mit zwei Materialien unterschiedlicher Steifigkeit (Zwei-Schicht-Modelle). Dieser Ansatz nicht zur Darstellung der tatsächlichen Multi-Layer-Struktur des menschlichen Stimmlippen ^1, die eine zentrale Rolle bei der Leitung der Stimmlippen flussinduzierte Vibrations-Reaktion spielt ermöglichen. Folglich Ein-und Zwei-Schicht-synthetischen Stimmlippen Modelle ausgestellt haben Nachteile wie höhere ^3,6,8 Beginn Druck als das, was typisch für die menschliche Stimmbildung (onset Druck ist die minimale Lungen-Druck benötigt, um Vibrationen zu initiieren), unnatürlich groß inferior- überlegen Bewegung, und das Fehlen einer "Randkantenverschiebung" (eine vertikal Wanderwelle, die charakteristisch für gesunde menschliche Stimmlippen Vibration). 1. Die Ergebnisse sind, die zeigen, dass das Modell eine verbesserte Schwingungsverhalten zeigt über enthalten vor Ein-und Zwei-Schicht synthetischer Modelle, einschließlich Beginn Druck näher an menschlichen Beginn Druck, verringerte inferior-superior Bewegung und Hinweise auf eine Randkantenverschiebung.

Protokoll

Die Herstellung Sequenz (siehe Abb. 1). Besteht aus Formen für Stimmlippen-Modell Schichten nacheinander Abformsilikon Schichten, und die Montage der Modelle zum Testen. Das Modell verfügt über vier verschiedene Ebenen: Körper, Bänder, oberflächlichen Lamina propria und Epithel, zusätzlich zu einer einzigen Faser. Eine Trägerschicht wird hinzugefügt, um die genaue Platzierung der einzelnen Schichten der Stimmlippe Modell erleichtern. Das Modell geometrischen Parameter-Definitionen sind in Abb.. 2, mit dem Parameter-Werte für das aktuelle Modell in Tabelle 1 angegeben. In den folgenden Abschnitten werden verschiedene ....

Diskussion

Dieses Verfahren zur Herstellung von synthetischen Stimmlippen Modelle liefert Modelle, Schwingungsverhalten ähnlich der menschlichen Stimmlippen aufweisen. Die Multi-Layer-Konzept ergeben sich wesentliche Vorteile gegenüber den bisherigen Ein-und Zwei-Schichten-Modell entwirft ^3,6,8,15, in Form von geringeren Auftreten Druck und verbessertes Modell Bewegung (konvergent-divergenten Profil in Schwingung, Randkantenverschiebung-like motion und reduziert inferior überlegen Verschiebung). Die hier vorgestellte Me.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Name des Reagenzes Unternehmen Katalog-Nummer Kommentare
Hochvakuumfett	Dow Corning	01018817
Pol-Ease 2300	Polytek	Pol-Ease2300-1	Trennmittel
Smooth-Sil 950	Smooth-On	Smooth-Sil 950	Formenbau Material
Vakuum-Pumpe	Edwards	E2M2
Vakuum-Kammer	Kartell	230
Manometer	Marsh Bellofram	11308252A
Rasiermesser	Husky	008 bis 045-HKY
Ecoflex 00-30	Smooth-On	Ecoflex 00-30
Silikon Thinner	Smooth-On	Silikon Thinner
Dragon Skin	Smooth-On	Dragon Skin 10 FAST
Themen	Omega	OmegaCrys	Verwenden Sie nur klare Fasern
Silikon Dye	Smooth-On	Silc Pig Schwarz
Silikonkleber	Smooth-On	Sil-Poxy
Talkumpuder	Western Familie