Name: חקירת הפרדת הזרימה התלת מימדית הנגרמת על ידי מודל פוליפ קיפול ווקאלי (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-02-03T14:15:00.000+00:00
Duration: 9 min 58 s
Description: חקור הפרדת זרימה תלת-ממדית הנגרמת על ידי מודל פוליפ קיפול ווקאלי באמצעות ויזואליזציית זרימת שמן ומדידות לחץ משטחי. שיטה זו מספקת תובנות לגבי דינמיקת הזרימה בפגיעות קוליות פתולוגיות ותורמת להבנת הפרעות קוליות.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכת על ידי הקרן הלאומית למדע, גרנט לא. CBET-1236351 ומרכז GW להנדסה ביומימטית וביוינספיריד (COBRE).

בעבודה זו, פרולט hemispheroid רכוב על הקיר, כלומר פוליפ קיפול קולי מודל, ממוקם על רצפת קטע הבדיקה של מנהרת רוח מסוג יניקה עם יחס התכווצות 5:1. הפרדת זרימה תלת מימדית לא יציבה והשפעתה על עומס הלחץ בקיר נחקרים באמצעות הדמיה של זרימת שמן, מדידות לחץ קיר וממדי תמונת חלקיקים. מדידות הלחץ הלא יציבות נרכשות באמצעות מתמר לחץ סריקת ערוץ שש עשרה עם חיישני לחץ piezoresistive. חיישני הלחץ יש תגובת תדר של 670 הרץ. ברזי לחץ סטטיים שנוצרו צינוריות נירוסטה הם סומק רכוב במעלה הזרם במורד הזרם של פוליפ קיפול קולי מודל כדי להקל על מדידות לחץ פני השטח קצר צנרת למכשיר לחץ הסריקה. הדמיית זרימת שמן ומדידות לחץ פני השטח לא ניתן לרכוש בו זמנית כי שמן יזרום לתוך ברזי הלחץ גורם עכירות.
הסעיף הבא מספק את הפרוטוקול להקמה ורכישה של הדמיה של סרטי שמן ומדידות לחץ על פני השטח סביב ההמיספרואיד הפרולט המותקן על הקיר. למרות מדידות velocimetry תמונת חלקיקים בממוצע שלב וזמן נפתרים נרכשים, רכישת PIV אינה כלולה בפרוטוקול זה. המחברים מציעים את ההפניות על ידי רפל ואח '. 36 ואדריאן ווסטרוויל39 להבנה מעמיקה של התקנה ניסיונית PIV, רכישת נתונים ועיבוד נתונים.
1. צור Protuberance(כלומר פוליפ מודל)
<ol><li>בנה מודל תכנון תלת מימדי בעזרת מחשב (CAD) עם הגיאומטריה הרצויה. צור פוליפ קיפול קולי מודל כמו hemispheroid פרולט מדידה 5.08 ס"מ אורך, 2.54 ס"מ רוחב, ו 1.27 ס"מ גובה. הר בסיס מרובע 2.54 ס"מ בעובי 0.64 ס"מ לתחתית פוליפ קיפול הקול מודל. בסיס זה ישמש לעיגון הדגם לרצפת מקטע הבדיקה.</li>
	<li>יצא את דגם ה- CAD תלת-ממדי כקובץ סטריאוליטוגרפיה (STL). תבנית הקובץ STL יוצרת את משטח הדגם כסדרה של משולשים. בחר רזולוציה מתאימה כדי להבטיח משטח חלק בפוליפ הדגם. מומלץ לקבל רזולוציה של 600 נקודות/in לפחות.</li>
	<li>העלה את קובץ ה- STL לתוכנה המתאימה והדפס את קובץ ה- STL באמצעות מדפסת תלת-ממדית ברזולוציה גבוהה או אב-טיפוס מהיר עם רזולוציית שכבת בנייה של 20 מיקרומטר לפחות.</li>
	<li>מקטע בדיקת מנהרת הרוח הוא כ-30.48 ס"מ x 30.48 ס"מ x 121.92 ס"מ עם לוח תחתון נשלף כפי שמוצג באיור 1. טחנה חור מרובע 2.54 ס"מ כ 0.85 ס"מ עמוק לתוך מנהרת הרוח מבחן קטע צלחת נשלפת כדי לטעון את פוליפ קיפול קולי מודל לבדיקה. החור צריך להיות ממוקם במרכז רוחב קטע הבדיקה ולהיות ממוקם במיקום הרצוי במורד הזרם לבדיקה.</li>
</ol>2. הכנת הדמיה של זרימת שמן
<ol><li>על מנת להכין את קטע הבדיקה, לכסות את משטח קטע הבדיקה בתוך מנהרת הרוח עם נייר דבק לבן. בזהירות למקם ולהחליק את נייר דבק כדי להבטיח כי רצפת סעיף הבדיקה אין בליטות עקב בועות אוויר או קמטים בנייר דבק. חותכים חור בנייר דבק מעל החור המרובע ברצפת קטע הבדיקה עבור עוגן פוליפ המודל לצרף לקיר קטע הבדיקה.</li>
	<li>הכנס את ה-protuberance (פוליפ קיפול קולי מודל) לתוך עמדת העוגן כדי להתכונן לבדיקה. ראו איור 1.</li>
	<li>הר מצלמה ברזולוציה גבוהה מעל מקטע הבדיקה מנהרת הרוח. מקד את המצלמה עבור שדה הראייה שנבחר, כולל פוליפ הדגם ואזור מקטע הבדיקה המקיף אותו. הגדר את הפרמטרים של רכישת המצלמה לבדיקה. יש להשתמש בהגדרת וידאו כדי ללכוד את החלק הארעי של ההדמיה של זרימת השמן או אם זרימות לא יציבות או pulsatile מעניינות.</li>
	<li>הכן את תערובת שמן הדמיית הזרימה על ידי שילוב שמן תינוקות, אבקת טונר העתקה ונפט ביחס של 7:1:2 לפי נפח. לדוגמה: לשלב 35 מ"ל שמן תינוקות, 5 מ"ל להעתיק אבקת טונר, ו 10 מיליליטר נפט. מערבבים את שמן התינוק ואבקת הטונר יחד במיכל ומערבבים עד שהטונר מתמוסס לחלוטין. לאחר מכן מוסיפים את הנפט ומערבבים היטב.</li>
	<li>מעבירים את התערובת לבקבוק ספריי ליישום קל למשטח קטע הבדיקה.</li>
</ol>3. מדידות הדמיה של זרימת שמן
<ol><li>לנקות ולייבש את משטח קטע הבדיקה לפני כל יישום של תערובת השמן.</li>
	<li>השתמש בבקבוק ספריי מלא בתערובת השמן כדי לרסס שכבה דקה, אפילו של נוזל על החלק של עניין. שכבת תערובת שמן דקה ואפילו חשובה להפקת תמונות ויזואליזציה נאותות של סרטי שמן.</li>
	<li>התחל את רכישת התמונה או הווידאו במצלמה. התחל את רכישת המצלמה לפני מנהרת הרוח מופעלת על מנת ללכוד את התנועה הראשונית תערובת שמן ארעי.</li>
	<li>הגדר את מנהרת רוח היניקה למהירות הרצויה. תערובת השמן תתחיל לזרום לאורך משטח קטע הבדיקה.</li>
	<li>לאחר שתערובת השמן מפסיקה לזרום והגיעה למצב יציב(כלומר הדפוסים נייחים), או כאשר הזמן הרצוי חלף, עצרו את הקלטת המצלמה והפעילו את מנהרת הרוח. הערה: סרטון 1 מציג את תערובת השמן הזורמת עד לקבלת מצב יציב ודפוס החיכוך בעור הופך לנייח. בסרטון הזרימה נעה משמאל לימין.</li>
</ol>4. הכנת מדידת לחץ משטח
<ol><li>הכינו את משטח הרצפה של מקטע הבדיקה (צלחת נשלפת) על ידי קידוח חורים להרכבת צינוריות נירוסטה (קוטר חיצוני של 0.16 ס"מ ואורך 2.54 ס"מ) לרצפת קטע הבדיקה לבניית ברזי לחץ סטטיים. החל מקו האמצע של מיקום העוגן של ההמיספרואיד הפרולט, קדח את החורים ברשת המשתרעת על פני 8.89 ס"מ בכיוון spanwise ו- 22.86 ס"מ במורד הזרם עם מרווח רשת של 1.27 ס"מ לאורך טווח ומרווח רשת של 2.54 ס"מ במורד הזרם (ראו איור 1). צינוריות נירוסטה יש בליטה בקצה אחד לחיבור צינורות גמישים והם ישר בצד השני להרכבה. הערה: ניתן למקם את ברזי הלחץ הסטטי במרווחי זמן קרובים יותר עבור רשת עדינה יותר של מיקומי רכישת לחץ.</li>
	<li>הר את הצינוריות המקיפות את מיקום העוגן של הקיר רכוב פרולט hemispheroid(כלומר פוליפ קיפול קולי מודל) בתצורה הרצויה על רצפת קטע הבדיקה כדי להתכונן לבדיקה. הצינוריות צריך להיות מותקן סומק עם רצפת סעיף הבדיקה.</li>
	<li>צרף חתיכות של צינורות גמישים קצרים (6.35 ס"מ אורך, 0.159 ס"מ קוטר פנימי, 0.475 ס"מ קוטר חיצוני ברור צינורות פוליוויניל כלוריד) מן צינוריות נירוסטה רכוב ליציאות מדידת מתמר לחץ הסריקה. מתמר לחץ הסריקה יש שש עשרה יציאות לחץ.</li>
</ol>5. רכישת מדידת לחץ משטח
<ol><li>חבר את מתמר לחץ הסריקה למחשב וקבע את תצורת פרמטרי הרכישה באמצעות תוכנת מתמר הלחץ הסריקה. הגדר את תוכנת הרכישה לרכישת נתונים במהירות של 500 הרץ למשך הזמן הרצוי של רכישת נתונים. הערה: הנתונים נרכשו בקצב הדגימה המרבי של מתמר לחץ הסריקה, 500 הרץ, בשל וריאציות הלחץ הקטנות בתדרי תנודה נמוכים.</li>
	<li>הגדר את מנהרת רוח היניקה למהירות הרצויה.</li>
	<li>התחל רכישת מדידת לחץ. ניתן לרכוש את מדידות הלחץ בו זמנית עם כל טכניקת אבחון זרימה רצויה (למשל PIV, כלנית דופלר בלייזר, אנמומטריית חוט חם וכו ').</li>
</ol>

<ol><li>Hirano, M., Kakita, Y. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHirano%2C+M+%22Cover-body+theory+of+vocal+fold+vibration.+Speech+science--recent+advances%22">Cover-body theory of vocal fold vibration. Speech science--recent advances</a>. , College Hill Press. San Diego, CA. 1-46 (1985).</li>
<li>Gray, S. D., Titze, I. R., Alipour, F., Hammond, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomechanical+and+histologic+observations+of+vocal+fold+fibrous+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Otol.+Rhinol.+Laryngol%22%5BJournal%5D)">Biomechanical and histologic observations of vocal fold fibrous proteins.</a> Ann. Otol. Rhinol. Laryngol. 109 (1), 77-85 (2000).</li>
<li>Titze, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+physics+of+small-amplitude+oscillation+of+the+vocal+fold%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Acoustic.+Soc.+Am%22%5BJournal%5D)">The physics of small-amplitude oscillation of the vocal fold.</a> J. Acoustic. Soc. Am. 83 (4), 1536-1552 (1988).</li>
<li>Boessenecker, A., Berry, D. A., Lohscheller, J., Eysholdt, U., Döllinger, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mucosal+wave+properties+of+a+human+vocal+fold%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Acustica%22%5BJournal%5D)">Mucosal wave properties of a human vocal fold.</a> Acta Acustica. 93 (5), 815-823 (2007).</li>
<li>Shaw, H. S., Deliyski, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mucosal+wave%3A+a+normophonic+study+across+visualization+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Voice%22%5BJournal%5D)">Mucosal wave: a normophonic study across visualization techniques.</a> J. Voice. 22 (1), 23-33 (2008).</li>
<li>Krausert, C. R., Olszewski, A. E., Taylor, L. N., McMurray, J. S., Dailey, S. H., Jiang, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mucosal+wave+measurement+and+visualization+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Voice%22%5BJournal%5D)">Mucosal wave measurement and visualization techniques.</a> J. Voice. 25 (4), 395-405 (2010).</li>
<li>Fant, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustic+Theory+of+Speech+Production%5BTitle%5D)+AND+%22Mouton+and+Co.+N.+V.%3A+The+Hague%22%5BJournal%5D)">Acoustic Theory of Speech Production.</a> Mouton and Co. N. V.: The Hague. , 15-79 (1960).</li>
<li>Wegel, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theory+of+vibration+of+the+larynx%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Acoustic.+Soc.+Am%22%5BJournal%5D)">Theory of vibration of the larynx.</a> J. Acoustic. Soc. Am. 1, 1-21 (1930).</li>
<li>Den Berg, J. V. an, Zantema, J. T., Doornenbal, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+air+resistance+and+the+Bernoulli+effect+of+the+human+larynx%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Acoustic.+Soc.+Am%22%5BJournal%5D)">On the air resistance and the Bernoulli effect of the human larynx.</a> J. Acoustic. Soc. Am. 29 (5), 626-631 (1957).</li>
<li>Scherer, R. C., Shinwari, D., De Witt, K. J., Zhang, C., Kucinschi, B. R., Afjeh, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intraglottal+pressure+profiles+for+a+symmetric+and+oblique+glottis+with+a+divergence+angle+of+10+degrees%5BTitle%5D)+AND+%22TJ.+Acoustic.+Soc.+Am%22%5BJournal%5D)">Intraglottal pressure profiles for a symmetric and oblique glottis with a divergence angle of 10 degrees.</a> TJ. Acoustic. Soc. Am. 109 (4), 1616-1630 (2001).</li>
<li>Thomson, S. L., Mongeau, L., Frankel, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aerodynamic+transfer+of+energy+to+the+vocal+folds%5BTitle%5D)+AND+%22TJ.+Acoustic.+Soc.+Am%22%5BJournal%5D)">Aerodynamic transfer of energy to the vocal folds.</a> TJ. Acoustic. Soc. Am. 118 (3), 1689-1700 (2005).</li>
<li>Erath, B. D., Plesniak, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+investigation+of+asymmetric+flow+features+in+a+scaled-up+driven+model+of+the+human+vocal+folds%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Fluids%22%5BJournal%5D)">An investigation of asymmetric flow features in a scaled-up driven model of the human vocal folds.</a> Exp. Fluids. 49 (1), 131-146 (2010).</li>
<li>Petrović-Lazić, M., Kosanović, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustic+analysis+findings+in+patients+with+vocal+fold+polyp%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Med.+Saliniana%22%5BJournal%5D)">Acoustic analysis findings in patients with vocal fold polyp.</a> Acta Med. Saliniana. 38 (2), 63-66 (2009).</li>
<li>Erath, B. D., Plesniak, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+laryngeal+flow+fields+induced+by+a+model+vocal+fold+polyp%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Heat+Fluid+Flow%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional laryngeal flow fields induced by a model vocal fold polyp.</a> Int. J. Heat Fluid Flow. 35, 93-101 (2012).</li>
<li>Acarlar, M. S., Smith, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+study+of+hairpin+vortices+in+a+laminar+boundary+layer.+Part+1.+Hairpin+vortices+generated+by+a+hemisphere+protuberance%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">A study of hairpin vortices in a laminar boundary layer. Part 1. Hairpin vortices generated by a hemisphere protuberance.</a> J. Fluid Mech. 175, 1-41 (1987).</li>
<li>Kawanisi, K., Maghrebi, M. F., Yokosi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+instantaneous+3-D+analysis+of+turbulent+flow+in+the+wake+of+a+hemisphere%5BTitle%5D)+AND+%22Boundary-Layer+Meteorol%22%5BJournal%5D)">An instantaneous 3-D analysis of turbulent flow in the wake of a hemisphere.</a> Boundary-Layer Meteorol. 64, 1-14 (1992).</li>
<li>Savory, E., Toy, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hemisphere+and+hemisphere-cylinders+in+turbulent+boundary+layers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Wind+Eng.+Ind.+Aerodyn%22%5BJournal%5D)">Hemisphere and hemisphere-cylinders in turbulent boundary layers.</a> J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 23, 345-364 (1986).</li>
<li>Tamai, N., Asaeda, T., Tanaka, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vortex+structures+around+a+hemispheric+hump%5BTitle%5D)+AND+%22Boundary-Layer+Meteorol%22%5BJournal%5D)">Vortex structures around a hemispheric hump.</a> Boundary-Layer Meteorol. 39, 301-314 (1987).</li>
<li>Savory, E., Toy, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+separated+shear+layers+associated+with+hemispherical+bodies+in+turbulent+boyndary+layers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Wind+Eng.+Ind.+Aerodyn%22%5BJournal%5D)">The separated shear layers associated with hemispherical bodies in turbulent boyndary layers.</a> J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 28, 291-300 (1988).</li>
<li>Ogawa, T., Nakayama, M., Murayama, S., Sasaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characteristics+of+wind+pressures+on+basic+structures+with+curved+surfaces+and+their+response+in+turbulent+flow%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Wind+Eng.+Ind.+Aerodyn%22%5BJournal%5D)">Characteristics of wind pressures on basic structures with curved surfaces and their response in turbulent flow.</a> J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 38, 427-438 (1991).</li>
<li>Manhart, M., Wengle, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-eddy+simulation+of+turbulent+bounday+layer+flow+over+a+hemisphere%5BTitle%5D)+AND+%22Direct+and+Large-Eddy+Simulation+I%3A+Selected+papers+from+the+First+ERCOFTAC+Workshop+on+Direct+and+Large-Eddy+Simulation%22%5BJournal%5D)">Large-eddy simulation of turbulent bounday layer flow over a hemisphere.</a> Direct and Large-Eddy Simulation I: Selected papers from the First ERCOFTAC Workshop on Direct and Large-Eddy Simulation. , 299-301 (1994).</li>
<li>Manhart, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vortex+shedding+from+a+hemisphere+in+a+turbulent+boundary+layer%5BTitle%5D)+AND+%22Theor.+Comp.+Fluid+Dyn%22%5BJournal%5D)">Vortex shedding from a hemisphere in a turbulent boundary layer.</a> Theor. Comp. Fluid Dyn. 12, 1-28 (1998).</li>
<li>Meroney, R. N., Letchford, C. W., Sarkar, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+numerical+and+wind+tunnel+simulation+of+wind+loads+on+smooth%2C+rough+and+dual+domes+immersed+in+a+boundary+layer%5BTitle%5D)+AND+%22Wind+Struct%22%5BJournal%5D)">Comparison of numerical and wind tunnel simulation of wind loads on smooth, rough and dual domes immersed in a boundary layer.</a> Wind Struct. 5 (2-4), 347-358 (2002).</li>
<li>Hunt, J. C. R., Abell, C. J., Peterka, J. A., Woo, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinematical+studies+of+the+flows+around+free+or+surface-mounted+obstacles%3B+applying+topology+to+flow+visualization%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">Kinematical studies of the flows around free or surface-mounted obstacles; applying topology to flow visualization.</a> J. Fluid Mech. 86 (01), 179 (2006).</li>
<li>Legendre, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lignes+de+courant+d%27un+ecoulement+permanent%3A+decollement+et+separation%5BTitle%5D)+AND+%22La+Recherche+A%C3%A9rospatiale%22%5BJournal%5D)">Lignes de courant d'un ecoulement permanent: decollement et separation.</a> La Recherche Aérospatiale. 6, 327-335 (1977).</li>
<li>Merzkirch, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualization+of+Surface+Flow%5BTitle%5D)+AND+%22Flow+Visual%22%5BJournal%5D)">Visualization of Surface Flow.</a> Flow Visual. , 82-89 (1987).</li>
<li>Simpson, R. L., Long, C. H. H., Byun, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+of+vortical+separation+from+an+axisymmetric+hill%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Heat+Fluid+Flow%22%5BJournal%5D)">Study of vortical separation from an axisymmetric hill.</a> Int. J. Heat Fluid Flow. 23 (5), 582-591 (2002).</li>
<li>Byun, G., Simpson, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-pressure+fluctuations+from+separated+flow+over+an+axisymmetric+bump%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+Inst.+Aeronaut.+Astronaut.+J%22%5BJournal%5D)">Surface-pressure fluctuations from separated flow over an axisymmetric bump.</a> Am. Inst. Aeronaut. Astronaut. J. 48 (10), 2397-2405 (2010).</li>
<li>Martinuzzi, R., Tropea, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+flow+around+surface-mounted%2C+prismatic+obstacles+placed+in+a+fully+developed+channel+flow%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Fluids+Eng%22%5BJournal%5D)">The flow around surface-mounted, prismatic obstacles placed in a fully developed channel flow.</a> J. Fluids Eng. 115, 85-92 (1993).</li>
<li>Rödiger, T., Knauss, H., Gaisbauer, U., Krämer, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pressure+and+heat+flux+measurements+on+the+surface+of+a+low-aspect-ratio+circular+cylinder+mounted+on+a+ground+plate%5BTitle%5D)+AND+%22New+Results+Num.+Exp.+Fluid+Mech.+VI%22%5BJournal%5D)">Pressure and heat flux measurements on the surface of a low-aspect-ratio circular cylinder mounted on a ground plate.</a> New Results Num. Exp. Fluid Mech. VI. , 121-128 (2007).</li>
<li>Martinuzzi, R., AbuOmar, M., Savory, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scaling+of+the+wall+pressure+field+around+surface-mounted+pyramids+and+other+bluff+bodies%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Fluids+Eng%22%5BJournal%5D)">Scaling of the wall pressure field around surface-mounted pyramids and other bluff bodies.</a> J. Fluids Eng. 129, 1147-1156 (2007).</li>
<li>Taniguchi, S., Sakamoto, H., Kiya, M., Arie, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-averaged+aerodynamic+forces+acting+on+a+hemisphere+immersed+in+a+turbulent+boundary%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Wind+Eng.+Indust.+Aerodyn%22%5BJournal%5D)">Time-averaged aerodynamic forces acting on a hemisphere immersed in a turbulent boundary.</a> J. Wind Eng. Indust. Aerodyn. 9, 257-273 (1982).</li>
<li>Triep, M., Brücker, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+nature+of+the+glottal+jet%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+the+Acoustic.+Soc.+Am%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional nature of the glottal jet.</a> The Journal of the Acoustic. Soc. Am. 127 (3), 1537-1547 (2010).</li>
<li>Khosla, S., Murugappan, S., Paniello, R., Ying, J., Gutmark, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+vortices+in+voice+production%3A+normal+versus+asymmetric+tension%5BTitle%5D)+AND+%22Laryngoscope%22%5BJournal%5D)">Role of vortices in voice production: normal versus asymmetric tension.</a> Laryngoscope. 119 (1), 216-221 (2009).</li>
<li>Drechsel, J. S., Thomson, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+supraglottal+structures+on+the+glottal+jet+exiting+a+two-layer+synthetic%2C+self-oscillating+vocal+fold+model%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+the+Acoustical+Society+of+America%22%5BJournal%5D)">Influence of supraglottal structures on the glottal jet exiting a two-layer synthetic, self-oscillating vocal fold model.</a> The Journal of the Acoustical Society of America. 123 (6), 4434-4445 (2008).</li>
<li>Raffel, M., Willert, C., Kompenhans, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRaffel%2C+M+%22Particle+Image+Velocimetry%3A+A+Practical+Guide%22">Particle Image Velocimetry: A Practical Guide</a>. , Springer Verlag. (1998).</li>
<li>Neubauer, J., Zhang, Z., Miraghaie, R., Berry, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coherent+structures+of+the+near+field+flow+in+a+self-oscillating+physical+model+of+the+vocal+folds%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Acoustic.+Soc.+Am%22%5BJournal%5D)">Coherent structures of the near field flow in a self-oscillating physical model of the vocal folds.</a> J. Acoustic. Soc. Am. 121 (2), 1102-1118 (2007).</li>
<li>Krebs, F., Silva, F., Sciamarella, D., Artana, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+three-dimensional+study+of+the+glottal+jet%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Fluids%22%5BJournal%5D)">A three-dimensional study of the glottal jet.</a> Exp. Fluids. 52 (5), 1133-1147 (2011).</li>
<li>Adrian, R. J., Westerweel, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAdrian%2C+RJ+%22Particle+image+velocimetry%22">Particle image velocimetry</a>. 30, Cambridge University Press. (2010).</li>
<li>Tobak, M., Peake, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Topology+of+three-dimensional+separated+flows%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Rev.+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">Topology of three-dimensional separated flows.</a> Ann. Rev. Fluid Mech. 14, 61-85 (1982).</li>
<li>Zhang, Y., Jiang, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Asymmetric+Spatiotemporal+Chaos+Induced+by+a+Polypoid+Mass+in+the+Excised+Canine+Larynx%5BTitle%5D)+AND+%22Chaos%22%5BJournal%5D)">Asymmetric Spatiotemporal Chaos Induced by a Polypoid Mass in the Excised Canine Larynx.</a> Chaos. 18, 43102 (2008).</li>
<li>Délery, J. M., Jean, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Delery+Toward+the+elucidation+of+three-dimensional+separation%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Rev.+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">Delery Toward the elucidation of three-dimensional separation.</a> Ann. Rev. Fluid Mech. 33, 129-154 (2001).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

הבנת היווצרותם והתפשטותם של מבנים וורטיים מתוך תבונה גיאומטרית והשפעתם לאחר מכן על הטעינה האווירודינמית המניעה את דינמיקת הקיפול הקולי, נחוצה כדי לספק תובנות ומודלים על מנת לקדם את הטיפול בפוליפים ובגושים של קיפול ווקאלי. הווריאציות בטעינה אווירודינמית הנגרמות על ידי פוליפ המודל בניסוי זה צפויות לתרום לדינמיקה לא סדירה של קיפול ווקאלי שנצפתה בחולים עם פוליפים13,41. עבודה עתידית כוללת חקירת הפרדת הזרימה התלת מימדית בתנאי זרימה לא יציבים באמצעות ולוצ'ימטריית תמונת חלקיקים ותואמת את התוצאות עם הדמיית זרימת פני הש...

קפלי הקול הם שתי רצועות של רקמה המשתרעות על פני דרכי הנשימה הקוליות. דיבור קולי מופק כאשר מושגת לחץ ריאות קריטי, המאלץ אוויר באמצעות קפלי קול מודבקים. קפלי הקול מורכבים משכבות רבות של רקמה ומיוצגים לעתיםקרובותעל ידי מערכת כיסוי גוף דו שכבתית פשוטה 1 . המטריצה החוץ תאית, המהווה את רוב שכבת הכיסוי, מורכבת מסיבי קולגן ואלסטין, ומספקת מאפיינים לא ליניאריים של מאמץ מתח, החשובים לתנועה הנכונה של קפלי הקול1,2. כוחות אווירודינמיים מעניקים אנרגיה לרקמה של קפלי הקול ומרגשים תנודות מתמשכות עצמית3. כאשר קפלי הקול מתנדנדים, הפתח ביניהם, המכונה glottis, יוצר פתח משתנה זמנית שעובר מהתכנסות למדים ולאחר מכן למעבר מתפצל לפני הסגירה והחזרה על המחזור4,6. תדרי רטט לדיבור רגיל משתרעים בדרך כלל על פני 100-220 הרץ אצל זכרים ונקבות בהתאמה, ויוצרים שדה זרימה פועם העובר דרך glottis7. תהליך חילופי האנרגיה של מבנה הנוזלים לדיבור רגיל נחקר בהרחבה8-12; עם זאת, ההפרעה של תהליך זה עבור כמה פתולוגיות אינו מובן היטב. התנאים הפתולוגיים של קפלי הקול יכולים לגרום לשינויים דרמטיים בדינמיקה שלהם ולהשפיע על היכולת ליצור דיבור קולי.
פוליפים וגושים הם חריגות גיאומטריות היוצרות על פני השטח המדיאליים של קפלי הקול. ליקויים אלה יכולים להשפיע על יכולתו של המטופל לתקשר13. עם זאת, רק לאחרונה יש את ההפרעה של שדה הזרימה עקב protuberance גיאומטרי כגון פוליפ נחשב14. מחקר זה הראה כי תהליך חילופי האנרגיה "הנורמלי" של מבנה הנוזלים השתנה באופן דרסטי, וכי השינוי בשדה הזרימה היה הסיבה הסבירה ביותר לפגיעה חמורה באיכות הקול בחולים עם פוליפים וגושים. לא הוקמה הבנה מקיפה של מבני הזרימה המיוצרים על ידי הפרדת זרימה תלת מימדית מפוליפ בזרימה pulsatile. הדור וההפצה של מבנים וורטיליים מפוליפ, והשפעתם לאחר מכן על הטעינה האווירודינמית המניעה את דינמיקת קיפול הקול היא מרכיב קריטי הכרחי לקידום תיקון כירורגי של פוליפים בחולים.
בעוד הפרדת זרימה מהמיספרואיד רכוב על קיר בזרימה קבועה נחקרה15-23, באופן מפתיע, יש מעט מידע לגבי הפרדת זרימה תלת מימדית לא יציבה מהמיספרואיד על קיר הכפוף לתנאי זרימה פולסאטיים או לא יציבים כפי שנמצאים בדיבור. עבודתם החשובה של אקרלר וסמית'15 סיפקה ניתוח של המבנים התלת מימדיים הקוהרנטיים שנוצרו על ידי זרימה קבועה מעל המיספרואיד רכוב על קיר בתוך שכבת גבול למינארית. אקרלר וסמית' זיהו שני סוגים של מבנים וורטיליים. מערבולת פרסה עומדת נוצרה במעלה הזרם של ההמיספרואיד פרוטוורנס והורחבה במורד הזרם של ההטיה משני הצדדים. בנוסף, מערבולות סיכת ראש נשפכו מעת לעת מהקיר רכוב hemispheroid לתוך האשכבה. התנועה המורכבת וההתקדמות של מערבולות סיכות הראש נחקרו ותוארו בפירוט.
זרימה על גבעה צירית בעלת קווי מתאר חלקים נחקרה בעבר, שבה הן מדידות לחץ סטטי על פני השטח והן הדמיית שמן פני השטח נרכשו במורד הזרם ובמורד הבליטה בתוך זרימת גזירה סוערת. טכניקות צילום שמן מאפשרות הדמיה של קווי חיכוך עור, אזורי מהירות גבוהה ונמוכה ונקודות הפרדה והצמדה בתוך זרימת משטח, ושימושיות לבדיקת בעקבות עצם המותקן על הקיר. עבור טכניקה זו, פני השטח של עניין מצופה בסרט דק של בסיס שמן ופיגמנט אבקה עדין(כלומר lampblack, אבקת גרפיט, או טיטניום דו חמצני) תערובת. בתנאי הזרימה הרצויים, כוחות חיכוך גורמים לשמן לנוע לאורך פני השטח ולגרום לאבקת הפיגמנט להיות מופקדת בפסים. נקודות קריטיות או ייחודיות, מיקומים שבהם הלחץ הגזירה הוא אפס או שניים או יותר מרכיבים של המהירות הממוצעת הם אפס, ניתן לסווג מן דפוס קו חיכוך העור וכתוצאה מכך נקודות אוכף או נקודות nodal24-26.
עבור הגיאומטריה של הגבעה, לא נמצאה סינגולריות הנגרמת על ידי ההפרדה במעלה הזרם; זה יוחס לקווי המתאר העולים בצורה חלקה של הבליטה, אשר לא ליצור את שיפוע הלחץ השלילי המתרחשת עם protuberance hemispheroid. כתוצאה מכך, הזרימה נמצאה להאיץ עד פסגת הבליטה שלאחריה, נקודות הפרדת אוכף-מיקוד לא יציבות התפתחו זמן קצר לאחר קו האמצע של הבליטה, כצפוי מהיווצרות מערבולת סיכת ראש27,28. במחקר באמצעות טכניקות ניסיוניות דומות עם גיאומטריה שונה המותקנת על הקיר, הדמיה של סרט שמן סביב קובייה המותקנת על פני השטח בזרימה קבועה שבוצעה על ידי מרטינוצי וטרופאה29 הציגה שני קווי חיכוך עור ברורים במעלה הזרם של האובייקט. קו החיכוך הראשון של העור התאים לקו ההפרדה העיקרי שנגרם על ידי שיפוע הלחץ השלילי וקו החיכוך השני של העור סימן את המיקום הממוצע בזמן של מערבולת הפרסה. מדידות לחץ פני השטח שבוצעו במעלה הזרם של האובייקט הראו מינימום מקומי לאורך קו מערבולת הפרסה ומקסימום לחץ מקומי בין ההפרדה העיקרית לבין קווי מערבולת הפרסה. קווי הפרדה דומים במעלה הזרם נוצרים עם גיאומטריות אחרות המותקנות על פני השטח, כולל גליל עגול, פירמידה וקונוס29-31. תצוגה חזותית של פני השטח במורד הזרם של אובייקטים המותקנים על הקיר מציגה בדרך כלל שני מוקדים הנגרמים על-ידי אזור ההסתעפות שמאחורי האובייקט30. שני מערבולות נוצרות בעמדות המוקדים ומתאימים למערבולת "סוג הקשת" או סיכת הראש שנראתה בעקבות המיספרואיד רכוב על הקיר32.
velocimetry תמונת חלקיקים (PIV) שימש בעבר כדי ללמוד את הזרימה במורד הזרם של מודלים קיפול קולי סינתטי33-35. PIV היא טכניקת הדמיה לא פולשנית אשר תמונות זורמות תנועת חלקיקי מעקב בתוך מישור ב כדי ללכוד דינמיקה נוזל מרחבי-טמפורלי36. מבנים קוהרנטיים תלת מימדיים היוצרים במורד הזרם של קפלי הקול המתנדנדים נחקרו על ידי Neubauer ואח '. 37; 19. דור המערבולת והסעה וניפוף סילון נצפו. לאחרונה, קרבס ואח '. 38 חקר את התלת מימדי של סילון glottal באמצעות PIV סטריאוסקופי והתוצאות להדגים מיתוג ציר סילון glottal. Erath ו Plesniak14 חקרו את ההשפעה של פוליפ קיפול קולי מודל על פני השטח המדיאלי של מודל 7.5 פעמים קנה מידה דינמי קיפול קולי. אזור מחזור נוצר במורד הזרם של הפוליפ ודינמיקת הסילון הושפעה לאורך כל מחזור הזיופים. המחקרים הקודמים, חסימת מחקר פוליפ קיפול קולי מונע על ידי Erath ו Plesniak14, לא חקרו את הדינמיקה הנוזלית הנגרמת על ידי פוליפ קיפול קולי מדיאלי או גולם.
חשוב להבין את ההשפעה הדינמית הנוזלית של פוליפ המודל בתוך שדות זרימה יציבים ופועמים לפני שתכלול את המורכבות הנוספת של הקירות הנעים של קיפול הקול, שיפוע הלחץ המושרה, נפח גיאומטרי מוגבל ומורכבויות אחרות. העבודה הנוכחית מתמקדת בחתימת מבני הזרימה על הקיר במורד הזרם בתנאי זרימה יציבים ולא יציבים כאחד. האינטראקציות בין המבנים המערבולתיים שנשפכים מבלוט לבין הקיר במורד הזרם מעניינות מאוד את חקירת פוליפים קיפול הקוליים כמו גם שיקולים ביולוגיים אחרים, שכן אינטראקציות אלה מעוררות תגובה ביולוגית.

<table><tbody><tr>גודל מגש <td>Rapid Prototyper</td><td>Objet Objet24</td><td></td><td>(X xY x Z): 240 x 200 x 150 מ"מ עובי שכבת בנייה =&nbsp; 28 &micro; מ&nbsp; דיוק = 0.1 מ"מ רזולוציית בנייה: ציר X: 600 dpi, ציר Y: 600 dpi, ציר Z: 900 dpi</td></tr><tr><td>חומר דגם אב טיפוס מהיר</td><td>Objet</td><td>VeroWhite Plus Fullcure 835</td><td></td></tr> חומר <tr><td>תמיכה מהיר אב טיפוס</td><td>Objet</td><td>FullCure 705 תמיכה</td><td></td></tr><tr><td>בהעתקת טונר</td><td>Xerox</td><td></td><td></td></tr><tr><td>נפט</td><td>Sunnyside</td><td></td><td></td></tr><tr><td>שמן</td> <td>תינוקותנייר דבק של ג'ונסון</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Con-Tact מותג</td><td></td><td>דבק לבן המכסה צינורות</td></tr><tr><td>טיגון</td><td>צינורות PVC</td><td>טיגון</td><td>1/16 בתעודת זהות, 3/16 בסורק לחץ OD</td></tr><tr><td>(16 ערוצים)</td> <td>Scanivalve</td><td>DSA3217</td><td>משמש למדידות לחץ גז טווח לחץ = &#177; 5 ב-H2O דיוק בקנה מידה מלא = &#177; 0.3% דיוק בקנה מידה מלא.&nbsp; קצב סריקה מקסימלי = 500 הרץ/ערוץ</td></tr><tr><td>צינורות נירוסטה</td><td>Scanivalve</td><td>TUBN-063-1.0</td><td>בקוטר 0.063 ואורך 1</td></tr></tbody></table>

חקירת הפרדת הזרימה התלת מימדית הנגרמת על ידי מודל פוליפ קיפול ווקאלי

Investigating the Three-dimensional Flow Separation Induced by a Model Vocal Fold Polyp

תהליך חילופי האנרגיה של מבנה הנוזלים לדיבור רגיל נחקר בהרחבה, אך הוא אינו מובן היטב לתנאים פתולוגיים. פוליפים וגושים, שהם חריגות גיאומטריות היוצרות על פני השטח המדיאליים של קפלי הקול, יכולים לשבש את הדינמיקה של קיפול הקול ובכך יכולות להיות השלכות הרסניות על יכולתו של המטופל לתקשר. המעבדה שלנו דיווחה על מדידות velocimetry תמונת חלקיקים (PIV), בתוך חקירה של פוליפ מודל הממוקם על פני השטח המדיאלי של מודל קיפול קולי מונחה במבחנה, אשר מראים כי חריגה גיאומטרית כזו משבשת במידה ניכרת את התנהגות סילון glottal. התאמת שדה זרימה זו היא סיבה סבירה לפגיעה חמורה באיכות הקול בחולים עם פוליפים. הבנה מלאה יותר של היווצרות והתפשטות של מבנים מערבולת מתוך protuberance גיאומטרי, כגון פוליפ קיפול קולי, ואת ההשפעה וכתוצאה מכך על הטעינה האווירודינמית המניעים את הדינמיקה קיפול הקול, יש צורך לקידום הטיפול במצב פתולוגי זה. החקירה הנוכחית נוגעת להפרדת הזרימה התלת מימדית הנגרמת על ידי חמיספרויד פרולט רכוב על הקיר עם יחס גובה-רוחב של 2:1 בזרימה צולבת, כלומר פוליפ קיפול קולי לדוגמה, בטכניקת הדמיה של סרט שמן. הפרדת זרימה תלת מימדית לא יציבה והשפעתה על עומס לחץ הקיר נבחנים באמצעות הדמיית קו חיכוך העור ומדידות לחץ על הקיר.

עבודה קודמת באמצעות 7.5 פעמים קנה מידה למעלה דינמית מונחה מודל קיפול קולי הוכיחה כי נוכחות של protuberance גיאומטרי, מודל פוליפ קיפול קולי, משבש את הדינמיקה הרגילה של סילון glottal לאורך כל מחזור phonatory. תוצאות מייצגות ממחקר מודל קיפול הקול הקודם מוצגות באיור 2 ובוידאו 2. הסרטון מדגים את התנועה של קפלי הקול המונעים כשהם משתנים מהתכנסות לגיאומטריה מפוצלת. דגמי קיפול הקול היו מונעים באופן דינמי ב 1.67 הרץ עם מספר ריינולדס של 995 ומספר Strouhal של 1.9 x 10-2. הנתונים נרכשו במי...

פוליפים קיפול קולי יכול לשבש את הדינמיקה קיפול הקול ולכן יכול להיות השלכות הרסניות על היכולת של המטופל לתקשר. הפרדת זרימה תלת מימדית הנגרמת על ידי פוליפ מודל רכוב על הקיר והשפעתו על עומס לחץ הקיר נבדקים באמצעות ולוצ'ימטריה של תמונת חלקיקים, הדמיה של קו חיכוך העור ומדידות לחץ על הקיר.

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. ...

המטרה הכללית של הניסוי הבא היא לחקור את הפרדת הזרימה התלת-ממדית המושרית על ידי מודל של פוליפ במיתרי הקול. זאת מושג על ידי התקנת חצי-ספירה פרוטזית עם יחס היבט של שניים לאחד בתוך מקטע הבדיקה של מנהרת רוח, כדי לדמות בליטה המורכבת על דופן, כגון פוליפ או נודול. כשלב שני, מבוצעות טכניקות לוויזואליזציה של זרימת שמן, המאפשרות את הדמיית קווי חיכוך השטח ונקודות הפרדה והצמדה בתוך הזרימה על פני השטח.בשלב הבא נרכשו מדידות של לחץ שטח לא יציב סביב הבליטה המותקנת על הדופן. על מנת לכמת את עומסי הלחץ על הדופן סביב הפוליפ של המודל, התוצאות בשילוב עם נתוני סימטריה של דימוי חלקיקים מראות נוכחות של מערבולת פרסה השולפת מערבולות סיכה, וכן עומסי לחץ מרחביים וזמניים סביב פוליפ מיתר הקול של המודל, אשר צפויים לתרום לדינמיקה לא סדירה של מיתרי הקול הנצפית בחולים עם מצבים פתולוגיים כגון פוליפים או נודולים. שיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי הדינמיקה של זרימה בהפרעות פתולוגיות של מיתרי הקול.ניתן להחיל זאת גם על מערכות אחרות כגון זרימת דם ועורקים עם סטנוזיס, ניהול דיונות חול חופיות, זרימה משנית, ומחליפי חום ויישומים של אנרגיית רוח. בדרך כלל, אנשים שאינם בקיאים בשיטה זו עלולים להתקשות בקביעת תערובת השמן המתאימה לתנאי הבדיקה הספציפיים שלהם. כדי ליצור את מודל הפוליפ של מיתרי הקול, התחילו בבניית מודל תלת-ממדי של הפוליפ באמצעות תכנון מ komputer-aided design או CAD.כחצי-ספירה מוארכת, הוסף בסיס ריבועי לתחתית המודל של הפוליפ במיתר הקול, שישמש לעיגון המודל לרצפת מקטע הבדיקה. ייצא את מודל ה-CAD התלת-ממדי כקובץ stereolithography או STL. בחר רזולוציה של לפחות 600 dpi כדי להבטיח שטח פנים חלק של מודל הפוליפ.העלו את קובץ ה-STL לתוכנה המתאימה והדפיסו אותו באמצעות מדפסת תלת-ממדית ברזולוציה גבוהה או מכשיר לדגם מהיר (rapid prototyper). עם רזולוציית שכבה מובנית של לפחות 20 micrometers, הפוליפ מוכן כעת להרכבה במנהרת הרוח. למקטע הבדיקה של מנהרת הרוח יש פלטה תחתונה ניתנת להסרה עם חור ריבועי הממוקם לאורך קו המרכז של המפתח (span-wise center line), ובמיקום הרצוי במורד הזרם.החור משמש להרכבת דגם פוליפ של מיתר הקול. כדי להתכונן לבדיקות זרימת השמן, כסו את המשטח הפנימי של מקטע הבדיקה של מנהרת הרוח בנייר דביק לבן. הניחו את הנייר הדביק בזהירות כדי להבטיח שאין קמטים או בליטות כתוצאה מבועות אוויר.גזרו חור בנייר הדביק מעל החור המרובע ברצפת מקטע הבדיקה. לאחר מכן, החזירו את לוחית התחתית הניתנת להסרה למקום במקטע הבדיקה. כעת הכניסו את דגם הפוליפ למיקום העיגון.כדי להתכונן לבדיקה באמצעות מצלמה בעלת רזולוציה גבוהה המותקנת מעל חלקי הבדיקה של מנהרת הרוח, התמקדו במצלמה כך ששדה הראייה שלה יכלול את דגם הפוליפ ואת אזור חלקי הבדיקה שסביבו. הגדירו את המצלמה לרכישת תמונות או וידאו. הכינו את תערובת השמן להדמיית זרימה על ידי ערבוב של שמן תינוקות, אבקת טונר למדפסת ונפט ביחס של שבעה ל-אחד לשניים לפי נפח.ערבבו את שמן התינוקות ואת אבקת הטונר יחדיו בתוך כלי וערבבו למשך מספר שניות עד שהטונר יתמוסס לחלוטין. לאחר מכן, הוסיפו את הקרוסין וערבבו. העבירו את התערובת לבקבוק ריסוס כדי לאפשר יישום קל על פני השטח של אזור הבדיקה.לפני מריחת תערובת השמן, נקו את פני השטח של מקטע הבדיקה בעזרת מים וייבשו אותו בנייר סופג. לאחר מכן, הניחו לו להתייבש באוויר למשך מספר דקות. השתמשו בבקבוק הריסוס המלא בתערובת השמן כדי לרסס שכבה דקה ואחידה של נוזל על האזור שסביב הפוליפ של מודל מיתרי הקול.שכבה דקה ואחידה של תערובת שמן חשובה להפקת שמן תקין. תמונות ויזואליזציה של שכבת השמן משמשות להפעלת רכישת התמונה או הווידאו במצלמה. רכישת התמונה במצלמה מתחילה לפני הפעלת מנהרת הרוח.על מנת ללכוד את תנועת תערובת השמן החולפת הראשונית, הפעילו את מנהרת הרוח עם השאיבה במהירות הרצויה. תערובת השמן תתחיל לזרום לאורך פני השטח של מקטע הבדיקה. ברגע שתערובת השמן תפסיק לזרום ותגיע למצב יציב, כפי שמעידים דפוסים סטטיים, או כאשר יעבור הזמן הרצוי, הפסיקו את הקלטת המצלמה וכבו את מנהרת הרוח כדי להוסיף לחץ סטטי.הקישו על פני השטח של רצפת אזור הבדיקה. התחילו בקו האמצע של מיקום העיגון של הפוליפ המודל וקדחו חורים בלוח הניתן להסרה כדי ליצור תבנית רשת ברוחב 8.89 סנטימטרים ובאורך 22.86 סנטימטרים במורד הזרם. לאחר מכן, התקינו לשוניות מפלדת אל-חלד בחורים המקיפים את הפוליפ המודל בתצורה הרצויה.לפיוצים יש בליטה בקצה אחד לחיבור צינור גמיש והם ישרים בקצה השני לצורך התקנה. כאשר הפיוצים מותקנים כראוי, הם נמצאים במישור אחד עם רצפת מקטע הבדיקה. לאחר מכן, חברו קטעים קצרים של צינור פוליביניל כלוריד (PVC) גמיש ושקוף כדי לחבר את הפיוצי הנירוסטה המותקנים לנקודות המדידה של חיישן הלחץ הסורק.במתמר הלחץ הסורק ישנם 16 פתחי לחץ. התחל ברכישת נתוני לחץ פני השטח על ידי חיבור מתמר הלחץ הסורק למחשב והגדרת פרמטרי הרכישה באמצעות התוכנה של מתמר הלחץ הסורק. הגדר את תוכנת הרכישה לרכוש נתונים בתדר של 500 hertz למשך משך זמן רכישת הנתונים הרצוי.בשלב הבא, הגדירו את מנהרת הרוח של היניקה למהירות הרצויה. כעת התחילו ברכישת מדידות הלחץ. ניתן לרכוש את מדידות הלחץ בו-זמנית עם כל טכניקה רצויה לאבחון זרימה.לדוגמה, לייזר PIV, סימטריה של Doppler vela ואנמומטר חוט חם. פוליפ המודל נבדק בתנאי זרימה יציבה עם מספר Reynolds של 9,000. קו ההפרדה העיקרי במעלה הזרם מוצג כקו כהה במעלה הזרם מהפוליפ.בסמוך לשחייה של הפוליפ נמצאים שני צמתי ריכוז וורטיסיות (vorticity), המהווים את נקודות ההיחברות של שני צינורות מערבולת המסתובבים בכיוונים מנוגדים, היוצרים את "רגלי" מערבולת ה-hairpin במורד הזרם. מוצגת כאן תמונת ויזואליזציה של זרימת שמן עבור מודל של פוליפ בזרימה רוחבית עם מספר ריינולדס של 9,000. הקווים הכהים הנמתחים במורד הזרם מצדי הפוליפ, המייצגים את הגבולות החיצוניים של השחייה, מתכנסים עד לנקודת ההיחברות בשל מערבולת רסירקולציה שנוצרת מאחורי האובייקט.תוצאות ויזואליזציית זרימת השמן עבור תנאי זרימה רציפה מאשרות את היווצרותו של מערכת מערבולת פרסות (horseshoe vortex) במעלה הזרם של הפוליפ המודל ומערבולות סיכת ראש (hairpin vortices) במורד הזרם של הפוליפ. מדידות הלחץ במעלה ובמורד הזרם לאורך מחזור תנודה בודד מוצגות כאן. הקו האדום הממוקם בעמדה מספר שלוש מציין את נקודת הלחץ הנמוך ביותר באזור זרימת החזור (backflow) ישירות במורד הזרם של הפוליפ.נמצא כי ערכי המתמירים הבודדים של הלחץ השתנו לאורך המחזור, וההפרש בלחץ בין מיקומי המתמירים השתנה כפונקציה של מיקומו במחזור ולפיכך של המהירות הממוצעת המוצגת. להלן מחקר קשור המשתמש במיתרי קול של מודל מונע ובפוליפ של מיתר קול במודל המותקן על דופן. כיוון זרימת הנוזל הוא החוצה מהמסך.החצים הצבעוניים מראים את תרשימי הווקטורים של גודל המהירות כאשר מיתרי הקול מתחילים להיפתח. נוצר תעלה מתכנסת ומתפתח מדרג לחצים חיובי. הזרימה עוברת מעל הפוליפ ומופנית לעבר קו האמצע.כאשר הפתח של הגלטיס (glottis) מגיע לרוחבו המקסימלי ומקבל תצורה מקבילה, נוצרים שני מערבולות זרימה סיבוביות בכיווןים מנוגדים. כאשר מיתרי הקול נסגרים, הזרימה נאלצת לעקוף את הפוליפ ולהתרחק מקו האמצע הקדמי-אחורי. ברגע שהטכניקה נשלטת, ניתן לבצע אותה תוך דקות ספורות אם היא מבוצעת כראוי. לאחר צפייה בסרטון זה, תהיו בעלי הבנה טובה לגבי האופן שבו ניתן להשיג נתוני ויזואליזציה של זרימת שמן, אשר ניתן להשתמש בהם כדי לזהות קווי חיכוך עורי, אזורים בעלי מהירות גבוהה ונמוכה, ולבנות מפות טופולוגיות של זרימות תלת-ממדיות מורכבות.

investigating-three-dimensional-flow-separation-induced-model-vocal

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

המתודולוגיה בודה מודלים סינתטיים לקפל ווקאלית מתואר. הדגמים הם בגודל טבעי ו לחקות את המבנה רב שכבתיים של קפלי הקול האנושי. תוצאות מראים המודלים עצמית להתנדנד בלחצים דומים הלחץ הריאות להדגים זרימת המושרה התגובות התנודה כי הם דומים לאלה של קפלי הקול האנושי.

סינטטי, רב שכבתיים, עצמי מתנודדת ווקאלי דגם Fold ייצור

טכניקה לביצוע הדמיה כמותית תלת ממדי (3D) עבור מגוון של זורם נוזל מוצגת. שימוש במושגים מתחום הדמית שדה אור, אנו משחזרים כרכי 3D ממערכים של תמונות. התוצאות שלנו 3D להקיף מגוון רחב הכוללים שדות מהירות והפצות גודל בועות רבות שלבים.

קביעת שדות זרימה 3D באמצעות מצלמה מרובה אור תחום הדמיה

ביו-ריאקטור חדשני של קפלי הקול המסוגל לספק גירוי רטט רלוונטי מבחינה פיזיולוגית לתאים מתורבתים נבנה ומאופיין. מכשיר תרבית דינמי זה, בשילוב עם פיגום פולי (ε-קפרולקטון) סיבי, יוצר סביבה מחקה קפלי קול המווסתת את ההתנהגויות של תאי גזע מזנכימליים.

בנייה ואפיון של Bioreactor פולד רומן וקאלי

מאמר זה מציג את פרוטוקול עבור הכנת דגימות המי-גרון הקלת תצוגה רב ממדית של קיפול ווקאלית רטט, במטרה לחקור היבטים שונים ביופיזיקלי של הפקת הקול של בני אדם ויונקים אנושיות.

חמי-בגרון ההתקנה ללמוד לקפל ווקאלית רטט בשלושה ממדים

מחקר זה מדגים ייצור של דגמי קיפול קולי לא דביקים וסופר-רכים על ידי הצגת דרך ספציפית ליצירת שכבות קיפול הקול, מתן תיאור מפורט של תהליך הייצור ואפיון תכונות הדגמים.

תהליך ייצור לדגמי קיפול קולי רך במיוחד ללא הדבקה

מיקרוסקופיה אופטית ברזולוציה photoacoustic (OR-PAM) היא טכנולוגיה המתעוררים מסוגל קליטה הדמיה אופטית...

תלת ממדית ברזולוציה אופטית photoacoustic מיקרוסקופית

בדו"ח זה, אנו מתארים את העור תלת ממדי לשחזר מודל אשר מחקה העור האנושי באדריכלות הרכב. הפיזיולוגיה מלנוציט, התקדמות מלנומה גורל בתאי גזע עורי נחקרו באמצעות העור לשחזר מודל. המודל שימושית גם ככלי קליני להערכת תרופות.

עור תלת ממדי האדם לשחזר דגם: ככלי מחקר עור רגיל התקדמות מלנומה

הדפסה מישוריים תלת ממדי של דיו מתכתי מוליך מתואר. הגישה שלנו מספק אפיקים חדשים אלקטרוניים מודפסים בודה, אופטו, והתקנים ביו פריסות יוצא דופן בבית microscale.

הדפסה מישוריים תלת ממדי של דיו מוליך

זרימת הנוזל ביניים הוא גבוה בגידולים מוצקים והוא יכול לווסת את הפלישה תאים סרטניים. כאן נתאר את הטכניקה ליישם זרימת הנוזל ביניים לתאים משוקע בתוך ולאחר מכן למדוד את השפעותיו על הפלישה התא. טכניקה זו ניתן להתאים בקלות ללמוד מערכות אחרות.

תלת מימדי תרבית תאים מודל למדידת השפעת זרימת הנוזל ביניים על הפלישה תאים סרטניים

מכשיר תא הזרימה תלת ממדים הוא...

התקן תזרים הלשכה תלת ממדי רומן ללמוד chemokine ביים-extravasation של תאים במחזור בתנאי זרימה פיסיולוגיים

חקור הפרדת זרימה תלת-ממדית הנגרמת על ידי מודל פוליפ קיפול ווקאלי באמצעות ויזואליזציית זרימת שמן ומדידות לחץ משטחי. שיטה זו מספקת תובנות לגבי דינמיקת הזרימה בפגיעות קוליות פתולוגיות ותורמת להבנת הפרעות קוליות.

חקירת הפרדת הזרימה התלת מימדית הנגרמת על ידי מודל פוליפ קיפול ווקאלי

גלה סרטונים נוספים