合成、マルチレイヤ、自己発振声帯モデルの作製

この手順の全体的な目的は、多層構造の合成自己振動声帯モデルの作製について記述し、実演することです。まず、3次元コンピュータモデルからラピッドプロトタイピングによって陽型を作成します。次に、そのラピッドプロトタイプを用いて陰型を作成します。

最後に、体部、中心に繊維を含む靭帯、浅層固有層、および上皮を含む声帯モデルの各層を鋳造します。最終的に、声門下圧、振動周波数、声門流量、および内側面運動を比較した結果、この多層合成声帯モデルは、ヒトの声帯振動と同様の流れ誘発応答特性を示すことが明らかになりました。2層モデルなどの既存の多層モデルに対するこれらのモデルの主な利点は、多層モデルの構造がヒトの声帯（VCA）の構造により近いことであり、それにより音声生成研究への適用性が高まっている点にあります。

まず、声帯の3つの層、すなわち固有層の浅層、靱帯層、および筋層のソリッドモデルを作成します。通常、これは目的の形状を持つ3Dコンピュータ支援設計（CAD）モデルを作成し、そのCADモデルをステレオリソグラフィー（STL）ファイルとして書き出した後、ラピッドプロトタイピングを専門とするカスタム工作ショップにSTLファイルを送信することで行われます。

薄いアクリル板を用いて、箱型の金型を作成します。目的の寸法に切り出してください。金型の底部分は、真空グリースを用いて平らなアクリルプレートに密着させて作成します。

希望する形状のソリッドモデルの側面に、少量の真空グリースを塗布します。真空グリースを塗った面を下にしてモデルを金型キャビティの底に押し込み、真空グリースでパーツを固定します。筆を使用して、金型とソリッドモデルに離型剤をたっぷりと塗布し、金型キャビティの隅々まで離型剤が行き渡るようにしてください。

真空脱泡時の製品体積の膨張を考慮した容器の中で、Smooth-On社のplatinum silicone rubber（プラチナシリコーンゴム）のパートA 10部とパートB 1部を混合します。気泡を除去するため、容器を真空チャンバーに入れ、大気圧から約26 inches of mercuryまで減圧し、約3分間保持します。チャンバーからシリコーンを取り出し、型枠の空洞に流し込みます。

これを再び真空チャンバーと脱泡機（DGA）に入れます。真空チャンバーから型を取り出し、水平な面に置きます。24時間硬化させてください。ゴムが硬化した後、型枠から型を取り出します。

この工程を繰り返し、他のすべての固体モデル形状の型を作成します。すべての型が完成したら、ボディ層を鋳造するためのファイバー挿入を可能にするため、カミソリを用いて、靭帯層の型の内側面の中心を前後方向に切断します。まず、ペイントブラシを使用して、ボディ型のキャビティに離型剤を薄く塗布します。

eFlex 0 0 30 超軟質プラチナシリコーンの液剤Aと液剤Bを1:1の割合で混合します。次に、硬化後の材料の剛性を下げるため、シリコーンシンナーを同量（1部）加えます。30秒間混合した後、真空チャンバーに入れて1分間脱泡します。

混入した気泡を取り除くため、混合物を真空状態から取り出し、ボディ成形型のキャビティに注ぎ入れます。ただし、上端まで満たさないようにしてください。成形型を200 °Fに予熱したオーブンに入れ、30分間加熱します。加熱後、成形型をオーブンから取り出し、冷却させます。

次に、Dragon SkinのB剤1部とA剤1部を混合し、ボディのバッキングモデルを作成します。シリコンシンナーを1部加え、30秒間激しく混合します。真空脱泡機を用いて気泡を除去した後、混合液をボディ型枠のキャビティに完全に満たされるまで注ぎます。

型を200°Fのオーブンで30分間加熱します。冷却後、型からモデルを取り出します。次に、ペーパータオルを使用して、ボディ層の表面にある離型剤を除去します。

靱帯層を鋳造するために、ペイントブラシを用いて靱帯型空洞の表面に離型剤を薄く塗布します。カミソリで切り込みを入れた箇所から30 centimeterの長さの糸を型の中にしっかりと押し込みます。eco Lex 0, 0 30のパートBを1部、パートAを1部、およびシリコンシンナーを4部の割合で混合します。

混合物を真空チャンバーに入れ、気泡を除去した後、靭帯型キャビティに混合物を注ぎます。ボディバッキングモデルを靭帯型キャビティに押し込みます。片側から挿入し始め、ゆっくりともう一方へ移動させ、モデルによって未硬化の余剰シリコンと気泡を型キャビティから押し出します。

30分間焼成した後、型を冷却し、モデルを取り出します。離型剤が付着している場合は、ペーパータオルで拭き取ってください。表層固有層（SLP）層を鋳造するために、ペイントブラシを用いてSLP型のキャビティ表面に離型剤を薄く塗布します。

EcoFlex 00-30のパートAとパートBを1:1の重量比で混合し、さらに重量比で8部のシリコンシンナーを加えて真空脱泡し、混合液を型 cavity に注ぎます。その後、靭帯体バックモデルを SLP 型 cavity に挿入します。200 °F で1時間加熱し、冷却後、 superficial Lamin propria が損傷しないよう、細心の注意を払ってゆっくりとモデルを取り出します。最後に、上皮層を作成するため、声帯モデルをバック側を下にして平らな面に置き、ストレートカミソリでサポート材を取り除きます。

モデルよりも高い位置にある物体に糸を固定し、空中に吊り下げます。Dragon SkinのパートAとパートBを1:1の割合で混ぜ、さらに同量のシリコンシンナーを加えて脱気した後、モデルに注ぎ、1時間硬化させます。この工程を繰り返し、層を厚くします。モデルが完全に硬化した後、ストレートカミソリで余分な材料を取り除きます。各声帯モデルの側面および前後の表面にシリコングルーを薄く塗り、アクリル製マウントプレートに固定します。

モデルをマウンティングプレートの凹みに挿入し、モデルの内側表面をアクリルプレートの上端に合わせます。余分な接着剤を拭き取り、硬化させます。内側表面のトラッキング時の表面のべたつきを軽減するため、モデル表面にタルク粉末を塗布し、1時間放置します。

極細のシャーピーペンを使用して、モデルに点を書き込みます。タルクを塗布した後、既存のモデルとペアにするモデルに向けてネジ山側を向け、取付プレートの穴に長いボルトを挿入します。ボルトの上にスレッドを重ね、ボルトの上に独立気泡フォームを置いて、空気隙間を塞ぎます。

この準備したモデルを、同様にアクリルホルダーに取り付けた別の声帯モデルと組み合わせます。ネジを締めてフォームを圧縮し、目的の振動前ギャップになるまで内側表面を接近させます。両方のネジ山がボルトにかかり、アクリルプレートから前後方向に伸びていることを確認し、その後、声帯ペアを空気供給チューブに取り付けます。

前方のスレッドをまとめてループを作り、続いて後方のスレッドをまとめます。ループに所定の重りを同時に吊るし、試験およびデータ収集に進みます。繊維に約31 gramsの張力を加えた作製モデルを用いたところ、声門下圧が開始圧より10%高い状態で、開始圧は400 pascalsでした。このモデルは、声門流量210 milliliters per secondにおいて115 hertzで振動しました。

これらの値は、ヒトについて報告されている値とよく一致しています。振動モデルの高速ビデオ録画により、従来の2層モデルよりも生命感のある動きをすることが示されました。比較のため。

2層モデルの上 surfaces のこのビデオでは、粘膜波は見られず、声門プロファイルはサイクルを通じてほとんど発散しているように見えます。2層モデルのこの限界は、半喉頭構成における2層モデルの高速ビデオ録画でより明確に確認できます。次に、新しい多層モデルの上方視の高速録画を確認します。

粘膜波の証拠が確認でき、声門プロファイルはサイクル全体を通して発散しているようには見えなくなります。新しい多層モデルを上方から高速撮影したビデオグラムからは、上縁と下縁の間に位相差があることが分かります。振動周期の開放相において、上縁が下縁を覆い隠します。

Hemi喉頭構成の新多層モデルの高速ビデオでは、ヒト声帯の特徴である粘膜波および交互の収束・発散運動のより強力な証拠が得られています。声帯モデルの内側および下面に塗布したドットのステレオ画像から抽出された振動軌跡です。このモデルが、ヒトの発声に典型的な交互の収束・発散プロファイルを示すことが分かります。

各点は、最低点から順にAからFまでラベル付けされています。左のプロットは開口相における収束型の声門を、右のプロットは閉鎖相における発散型の声門を示しています。この合成声帯モデルの作製法により、ヒトの声帯と同様の振動挙動を示すモデルが得られます。

多層構造のコンセプトは、従来の1層および2層のモデル設計と比較して、オンセット（開始時点）の短縮とモデルの可動性の向上という点で大きな利点をもたらします。この手順を行う際は、層同士が適切に密着するように、離型剤を必要な量だけ使用することが重要です。