Synthétique, Multi-Layer, auto-oscillation de fabrication Vocal Modèle Fold

L'objectif général de cette procédure est de décrire et de démontrer la fabrication d'un modèle synthétique auto-oscillant des plis vocaux multicouche. Des positifs réalisés par prototypage rapide à partir de modèles informatiques tridimensionnels sont d'abord créés. Ensuite, des négatifs de moule sont fabriqués à partir des prototypes rapides.

Enfin, chaque couche du modèle de pli vocal est moulée, y compris le corps, le ligament avec la fibre au centre, la lame propre superficielle et l'épithélium. En comparant finalement la pression sous-glottique, la fréquence de vibration, le débit du flux glottique et le mouvement de la surface médiale, les résultats montrent que les modèles synthétiques multicouche de plis vocaux présentent des caractéristiques de réponse induites par l'écoulement similaires à celles des vibrations des plis vocaux humains. Le principal avantage de ces modèles par rapport aux modèles multicouches existants, tels qu'un modèle à deux couches, réside dans le fait que la structure de ces modèles multicouches est plus proche de celle des plis vocaux humains, les rendant ainsi plus adaptés à la recherche sur la production de la voix.

Tout d'abord, créez des modèles solides de trois couches des plis vocaux : la couche superficielle de la lame propre, le ligament et les couches du corps. Cette étape est généralement réalisée en concevant des modèles 3D assistés par ordinateur, ou modèles CAO, avec les géométries souhaitées, en exportant les modèles CAO au format stéréolithographie, ou fichiers STL, puis en envoyant les fichiers STL à un atelier de fabrication sur mesure pour la prototypage rapide.

Construire un moule en forme de boîte à l'aide de fines pièces en acrylique. Découper selon les dimensions souhaitées. Réaliser le fond du moule en l'appliquant sur une plaque acrylique plate à l'aide de graisse à vide.

Appliquez une petite quantité de graisse à vide sur le côté latéral du modèle solide présentant la géométrie souhaitée. Appuyez fermement le modèle contre le fond de la cavité du moule, côté graisse à vide vers le bas, afin que la graisse maintienne la pièce en place. Enduisez généreusement le moule et le modèle solide d’agent de démoulage à l’aide d’un pinceau, en veillant à ce que l’agent de démoulage pénètre dans tous les recoins de la cavité du moule.

Mélanger 10 parties de composant A et une partie de composant B du caoutchouc de silicone platine 50 neuf dans un récipient permettant une expansion du volume du produit pendant la mise sous vide. Pour éliminer les bulles d'air, placer le récipient dans une chambre à vide et réduire la pression à environ 26 pouces de mercure en dessous de la pression atmosphérique pendant environ trois minutes. Retirer le silicone DGA de la chambre et le verser dans la cavité du moule.

Placer ceci dans la chambre à vide et effectuer à nouveau les DGA. Retirer le moule de la chambre à vide et le placer sur une surface plane. Laisser durcir pendant 24 heures. Une fois le caoutchouc durci, retirer le moule de la forme du moule.

Répétez ce processus pour créer des moules pour chacune des autres géométries de modèles solides. Une fois tous les moules créés, découpez le moule de la couche ligamentaire au centre de la surface médiale dans le sens antéropostérieur à l’aide d’un rasoir droit afin de permettre l’insertion des fibres pour la coulée de la couche corporelle. Appliquez d’abord une fine couche d’agent de démoulage dans la cavité du moule corporel à l’aide d’un pinceau.

Mélangez une partie de B et une partie de A du silicone platine super souple eFlex 0 0 30. Ajoutez ensuite une partie de diluant pour silicone afin de réduire la rigidité finale du matériau après durcissement. Mélangez pendant 30 secondes, puis placez le mélange dans une chambre sous vide pendant une minute.

Pour éliminer l'air emprisonné, retirez le mélange du vide et versez-le dans la cavité du moule, sans toutefois remplir jusqu'au bord supérieur. Placez le moule dans un four préchauffé à 200 degrés Fahrenheit pendant 30 minutes. Après cuisson, retirez le moule du four et laissez refroidir.

Ensuite, créez le modèle de support du corps en mélangeant une partie B et une partie A de dragon skin. Ajoutez une partie de diluant pour silicone et mélangez vigoureusement pendant 30 secondes. Après avoir éliminé les bulles à l’aide du vide, versez le mélange dans la cavité du moule du corps jusqu’à ce qu’elle soit complètement remplie.

Placer le moule dans un four à 200 degrés Fahrenheit pendant 30 minutes. Une fois refroidi, retirer le modèle du moule. Ensuite, éliminer tout agent de démoulage présent à la surface de la couche corporelle à l’aide d’un essuie-tout.

Pour couler la couche de ligament, appliquez une fine couche d'agent de démoulage sur la surface de la cavité du moule à ligament à l'aide d'un pinceau. Placez un fil de 30 centimètres de long dans le moule en le poussant bien dans l'incision faite avec le rasoir droit. Mélangez une partie de B et une partie de A d'eco Lex 0, 0 30, ainsi que quatre parties de diluant pour silicone.

Placer le mélange dans la chambre à vide pour éliminer les bulles d'air, puis verser le mélange dans la cavité du moule du ligament. Enfoncer le modèle de support dans la cavité du moule du ligament. Commencer l'insertion par un côté et avancer doucement vers l'autre extrémité afin que le modèle expulse l'excès de silicone non durci et les bulles d'air de la cavité du moule.

Après avoir cuit pendant 30 minutes, laissez refroidir le moule puis retirez le modèle. Essuyez tout agent de démoulage avec des serviettes en papier. Pour couler la couche de lame propria superficielle (SLP), appliquez une fine couche d'agent de démoulage sur la surface de la cavité du moule SLP à l'aide d'un pinceau.

Mélanger une partie B, une partie A d'eco flex 0 0 30 et huit parties de diluant pour silicone en poids sous vide, puis verser le mélange dans la cavité du moule. Insérer le modèle de support du corps du ligament dans la cavité du moule SLP. Après cuisson à 200 degrés Fahrenheit pendant une heure et refroidissement, retirer le modèle lentement et avec une extrême précaution afin que la lame propria superficielle reste intacte. Enfin, pour la couche épithéliale, placer le modèle de pli vocal sur une surface plane, le support vers le bas, et retirer le matériau de support à l’aide d’un rasoir droit.

Suspendez les fils dans l'air en les fixant à un objet plus haut que le modèle. Après avoir mélangé une partie B et une partie A de dragon skin avec une partie de diluant pour silicone, puis avoir appliqué le vide, versez le mélange sur le modèle et laissez polymériser pendant une heure. Répétez le processus afin d'obtenir une couche plus épaisse, puis, une fois le modèle complètement polymérisé, retirez l'excès de matériau à l'aide d'un rasoir droit. Montez chaque modèle de pli vocal terminé dans une plaque d'assemblage en acrylique en appliquant d'abord une fine couche de colle au silicone sur les surfaces latérales et antéropostérieures du modèle.

Insérez le modèle dans la découpe encastrée de la plaque de fixation et alignez la surface médiale du modèle avec le haut de la plaque acrylique. Essuyez la colle excédentaire et laissez la colle durcir. Appliquez de la poudre de talc sur la surface du modèle pendant une heure afin de réduire l'adhérence de surface pour le suivi de la surface médiale.

Utilisez un stylo feutre fin pour marquer des points sur le modèle. Une fois que le talc a été appliqué, insérez des boulons longs à travers les trous de la plaque de fixation, les extrémités filetées étant orientées vers le modèle auquel sera associé le modèle existant. Disposez les filetages sur les boulons et placez une mousse cellulaire fermée par-dessus les boulons afin de combler tout espace d'air.

Associez ce modèle préparé à un autre modèle de pli vocal qui a été de la même manière monté sur un support en acrylique. Serrez les vis pour comprimer la mousse et rapprocher les surfaces médiales jusqu'à l'obtention de l'entrebâillement pré-vibratoire souhaité. Veillez à ce que les deux jeux de fils soient placés par-dessus les boulons et s'étendent vers l'extérieur des plaques acryliques dans la direction antéro-postérieure, puis fixez la paire de plis vocaux sur un tube d'arrivée d'air.

Attacher les fils antérieurs ensemble pour former une boucle, puis les fils postérieurs ; suspendre le poids souhaité à la boucle simultanément et procéder aux tests et à la collecte des données. En utilisant le modèle fabriqué avec une tension d'environ 31 grammes appliquée aux fibres, la pression de seuil était de 400 pascals à une pression sous-glottique de 10 % supérieure à la pression de seuil. Le modèle vibrait à 115 hertz avec un débit glottique de 210 millilitres par seconde.

Ces valeurs sont en bon accord avec celles rapportées chez l'humain. Des enregistrements vidéo à haute vitesse du modèle vibrant ont montré qu'il se déplace avec un mouvement plus réaliste que les précédents modèles à deux couches. À titre de comparaison.

Dans cette vidéo de la surface supérieure d'un modèle à deux couches, il n'y a pas d'onde muqueuse et le profil de la glotte apparaît principalement divergent tout au long du cycle. Cette limitation des modèles à deux couches peut être mieux observée dans des enregistrements vidéo à haute vitesse du modèle à deux couches configuré en demi-larynx. En examinant les enregistrements à haute vitesse de la vue supérieure du nouveau modèle multicouche.

Des preuves de l'existence d'une onde muqueuse peuvent être observées, et le profil de la glotte ne semble désormais plus divergent tout au long du cycle. Un vidéogramme issu de l'enregistrement à grande vitesse de la vue supérieure du nouveau modèle multicouche révèle des preuves d'une différence de phase entre les bords supérieur et inférieur. Le bord supérieur masque le bord inférieur pendant la phase d'ouverture de la période de vibration.

La vidéo à haute vitesse du nouveau modèle multicouche en configuration de larynx hémilaryngé fournit des preuves plus solides de l'onde muqueuse et du mouvement alterné convergent-divergent caractéristique des plis vocaux humains. Les trajectoires de vibration extraites d'images stéréoscopiques des points appliqués sur les surfaces médiale et inférieure des plis vocaux montrent que le modèle présente un profil alterné convergent-divergent typique de la phonation humaine.

Les points sont étiquetés de A à F en partant du point le plus bas. Le graphique de gauche montre un glotte convergent pendant la phase d'ouverture, et le graphique de droite montre un glotte divergent pendant la phase de fermeture. Cette méthode de fabrication de modèles synthétiques de plis vocaux produit des modèles qui présentent un comportement vibratoire similaire à celui des plis vocaux humains.

Le concept multicouche présente des avantages significatifs par rapport aux modèles antérieurs à une ou deux couches, en termes de réduction du délai d'activation et d'amélioration du mouvement du modèle. Lors de la réalisation de cette procédure, il est important d'utiliser uniquement la quantité nécessaire d'agents de démoulage afin que les couches adhèrent correctement entre elles.