Name: 합성, 멀티 레이어, 셀프 진동 보컬 접어 모델 제작 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-12-02T12:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 16 s
Description: 학습하세요 다층 합성 성대 모델 제작 방법을 통해 인간 성대의 자기 진동 특성을 재현하는 기술을. 이 모델은 생체공학 및 음성 생산 연구에 활용됩니다.

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저자는 기꺼이 합성 모델 개발 지원 난청 및 기타 통신 장애에 국립 연구소에서 보조금 R03DC8200, R01DC9616 및 R01DC5788을 인정합니다.

가공 시퀀스 (그림을 참조하십시오. 1), 보컬 접이식 모델 레이어에 대한 금형을 만드는 순서 실리콘 레이어를 주조하고, 테스트를위한 모델을 장착 구성되어 있습니다. 단일 섬유 이외에, 몸, 인대, 표면 얇은 판의 propria, 그리고 상피 : 모델 4 개 층이 있습니다. 배경 레이어는 보컬 접어 모델에 개별 레이어의 정확한 배치를 용이 추가됩니다. 모델 기하학적 매개 변수 정의는 그림에 표시됩니다. 2, 표 1에서 주어진 현재의 모델에 대한 매개 변수 값. 다음 섹션에서 다른 실리콘 혼합 비율이 서로 다른 레이어에 대해 지정된, 이들은 (표 2 참조) 작은 변형 정권 13 인간의 보컬 접어 조직에 대해 보고된 것과 유사 물질 속성을 생산하고 있습니다. 1. 금형 제작 및 준비 <ol><li> supe 세 보컬 배 레이어 솔리드 모델 만들기rficial 얇은 판의 propria, 인대, 그리고 신체 층. 이것은 일반적으로 원하는 형상과 3 차원 컴퓨터 지원 설계 (CAD) 모델을 만드는 stereolit​​hography (STL) 파일을 CAD 모델을 수출하고, 신속한 프로토 타입에 대한 정의 기계 공장에 STL 파일을 전송하여 수행됩니다. </li><li> 아크릴 소재의 얇은 조각을 사용하여 상자 모양의 금형 양식을 만듭니다. 대략 크기는 (중요하지 않음) 2.54 cm 높다 × 5.72 cm 폭 × 6.35 cm 깊이. 평면 아크릴 접시에 준수하여 양식의 하단을 만듭니다. 진공 그리스와 모든 내부 가장자리를 밀봉합니다. </li><li> 원하는 도형의 솔리드 모델 (즉, 몸, 인대, 또는 표면의 얇은 판 propria)의 측면 측면에 진공 그리스의 작은 금액을 넣으십시오. 진공 그리이스는 자리에 부품을 보유하고 있도록 금형 캐비티 양식, 다운 진공 그리스 측면의 하단에 모델을 누르십시오. 후한 코트 금형 양식 및 릴리스 에이전트와 솔리드 모델. 릴리스 에이전트를 보장, 페인트 브러쉬를 사용하면 곳곳에 도달금형 양식 캐비티. </li><li> 10 부품 및 확장을위한 충분한 공간을 가진 용기에 부드러운 실 950 플래티넘 실리콘 고무 (무게로 측정 부품)의 한 부분 B를 섞는다. 진공 챔버에 uncured 실리콘 고무와 공기 방울 장소 금형 양식을 제거하고 약 3 분 (또는 그 이상 이하 필요시)에 대한 압력을 (예를 들어, 대기압 아래에서 HG 26 인치) 낮출 수 있습니다. 챔버에서 degassed 실리콘을 제거하고 금형 양식 캐비티에 부어. 다시 진공 챔버 및 가스를 제거하다에 uncured 실리콘과 장소 금형. 수준의 표면에 진공 챔버와 장소에서 제거합니다. 24 시간 동안 치료 및 금형 양식에서 곰팡이를 제거할 수 있습니다. </li><li> 반복 표면의 얇은 판 propria, 인대, 그리고 신체 레이어마다 금형을 만드는 데 1.4을 통해 1.1 단계를 반복합니다. </li><li> 섬유 삽입하도록하기 위해서 면도칼로 앞쪽에 - 후부 방향으로 중간 표면의 중심에있는 인대 계층 금형을 잘라. </li></ol> 2. 주조 OF 각 계층 <ol><li> 바디 층 : 페인트 브러시와 함께 신체 금형 캐비티에 릴리스 에이전트의 얇은 레이어를 적용합니다. 한 부분의 B 한 부분의 Ecoflex 00-30 Supersoft 플래티넘 실리콘 (무게로) 섞는다. 자료의 최종 치료 강성을 줄이기 위해 한 부분의 실리콘의 응고를 (무게로) 추가합니다. 갇힌 공기를 제거 한 분 간 진공 챔버에서 30 초 장소 함께 섞는다. 진공에서 혼합물을 제거하고 신체 금형 캐비티에 부어 있지만, 전체 금형 캐비티의 위로 기입하지 않습니다. 250 ° F에서 30 분 동안 오븐에 넣습니다. 오븐과 냉각에서 제거합니다. </li><li> 백업 : 믹스 한 부분의 B 한 부분 드래곤 스킨의 한 부분 실리콘의 응고를 (무게로) 추가합니다. 30 초입니다, 1 분 진공 장소 적극적으로 믹스, 그리고 전체 때까지 신체 금형 캐비티에 부어. 250 ° F에서 30 분 동안 오븐에 넣습니다. 오븐과 시원한에서 곰팡이를 제거합니다. 금형에서 모델을 제거 실온으로 냉각 수 있도록, 그리고 표면에있는 릴리스 에이전트를 제거종이 타월로 몸을 층. </li><li> 인대 층 : 페인트 브러시와 인대 금형 캐비티 표면에 릴리스 에이전트 얇은 레이어를 적용합니다. 면도칼의 상처로 그것을 추진하여 금형에서 30cm 스레드를 배치합니다. 철저 한 부분의 B 한 부분 Ecoflex 00-30과 실리콘의 응고의 네 부분 (무게)의 A를 섞는다. 공기 방울을 제거하고 인대 금형 캐비티에 혼합 잔 진공 챔버에 놓습니다. </li><li> 인대 레이어 (계속) : 인대 금형 캐비티에 보도 바디 - 백업 모델 (단계 2.1.1과 2.1.2에서). 한쪽에서 삽입을 시작하고 부드럽게 모델은 금형 캐비티 밖 초과 uncured 실리콘과 공기 방울들을 못살게 굴지 있도록 다른로 이동합니다. 공기 거품이 존재하는 경우, 금형 캐비티, uncured 실리콘과 리필에서 모델을 제거하고 곰팡이로 모델을 누르면 반복합니다. 30 분 동안 오븐에 넣어 몰드는 제거하고, 실내 온도 냉각. 금형에서 모델을 제거합니다. 종이 타월로 여분의 릴리스 에이전트를 제거합니다. </li><li> 피상적인 얇은 판 Propria 계층 : 페인트 브러시와 superifical 얇은 판 propria (SLP) 금형 캐비티 표면에 릴리스 에이전트 얇은 레이어를 적용합니다. 한 부분의 B, 무게에 의해 Ecoflex 00-30, 8 부품 실리콘의 날씬해 보인다고 한 부분을 섞는다. 진공로 이전 완료 및 SLP 금형 캐비티에 부어. 표면의 얇은 판 propria 금형 캐비티에 인대 - 바디 - 백업 모델을 삽입하는 단계 2.1.4에서 설명한 동일한 절차를 사용하십시오. 250 ° F에서 오븐에 넣어 한 시간 동안 치료. 오븐에서 제거하고 냉각 수 있습니다. 표면의 얇은 판 propria 그대로 남아 있도록 천천히 그리고 극단주의 모델을 제거합니다. </li><li> 상피 층 : 아래 후원과 평평한 표면에 놓으십시오 보컬 접을 모델입니다. 면도칼로 지원 자료를 제거합니다. 모델보다 높이 개체를 첨부하여 공중에 스레드를 일시 중지합니다. 실리콘의 응고의 한 부분, 믹스, 진공 하나의 부품 B 한 부분의 드래곤 스킨을 섞어서 다음 모델을 통해 부어 및 치료에 대한 수E 시간. 두꺼운 레이어를 만들 수있는 과정을 반복합니다. 면도칼로 여분의 물질을 제거합니다. </li><li> 옵션 : 각 레이어가 다른 색 (다른 레이어의 보이는 검사)으로 원하는 경우에는 혼합 과정에서 Ecoflex 또는 드래곤 스킨 중의 일부를 B에 염료를 추가합니다. </li><li> 옵션 : 소재 속성 데이터가 수집되는 경우, 각 모델 계층의 제조와 동시에 인장 및 유변학적 표본을 만들 수 있습니다. 원하는 재료 속성 표본 모양과 크기의 릴리스 에이전트 - 대우 금형에 추가 uncured 자료를 붓는하여이 작업을 수행합니다. </li><li> 옵션 : 레이어 두께의 측정이 필요한 경우, 면도칼로 모델의 단면을 잘라 현미경으로 검사한다. </li></ol> 3. 테스트를위한 최종 모델 준비 <ol><li> 먼저 뒤로 (측면)과 측면 (에 실리콘 접착제의 얇은 레이어를 적용하여 아크릴 장착 플레이트에 각 완성된 보컬 접을 모델을 마운트nterior - 후부) 모델 표면. 장착 판의 recessed 컷에 모델을 삽입합니다. 아크릴 판의 상단과 중간 모델 표면을 맞춥니다. 멀리 초과 접착제를 닦아주십시오. 접착제 한 시간 동안 치료하실 수 있습니다. </li><li> 표면 tackiness을 줄이기 위해 모델 표면에 활석 가루를 적용합니다. </li><li> 중간 표면 추적을위한 모델에 점을 표시하는 훌륭한 점 Sharpie 펜을 사용합니다. 마킹은 활석 분말의 응용 후에 이루어집니다 경우 최상의 결과가 발생합니다. </li><li> 기존 모델이 이점 될 수있는 모델을 향해 가리키는 스레드 종료와 함께 장착 판의 구멍을 통해 긴 볼트를 놓습니다. 볼트 이상의 스레드를 놓는다. 모든 공기 격차를 닫습 볼트 이상의 폐쇄 셀 거품을 넣어. </li><li> 마찬가지로 단계 3.1 및 3.2을 사용하여 아크릴 홀더에 탑재되어 다른 보컬 접을 모델이 준비 모델을 두 개 있어요. 거품을 압축하고 욕망 사전 진동 간격에 도달할 때까지 함께 중간 표면을 가지고 나사를 조이십시오. 스레드의 두 세트가 오븐을 배치 수 있도록어 볼트와 앞쪽에 - 후부 방향으로 아크릴 접시에서 바깥쪽으로 확장. </li><li> 공기 공급 튜브에 마운트 보컬 배 쌍. </li><li> 루프를 형성하기 위해 함께 앞쪽에 스레드를 묶어. 뒷부분 스레드 반복합니다. 동시에 루프에서 원하는 무게 만요. </li><li> 모델은 이제 테스트 및 데이터 수집을위한 준비가되어 있습니다. </li></ol> 4. 대표 결과 이 제조 프로세스를 사용하여 만든 한 모델에서 진동 응답 데이터는 다음과 같습니다, 이러한 결과는 전형입니다. 섬유에 적용 약 31g의 긴장으로 발병 압력이 발병 압력 (440 PA) 이상 10 % subglottal 압력 400 아빠야 되었음 모델이 210 ML / s의의 glottal 유량과 115 Hz에서에서 진동 이 값은 인간 (표 3) 사람들을 위해보고 값으로 좋은 계약에 있습니다. 모델 움직임을 분석하는 고속 videokymography를 사용하면 뛰어난 사이의 위상 차이의 증거를 보여주었다차 열등 여백, 즉, 뛰어난 마진은 진동 기간 (그림 3)의 오픈 단계에서 하부 여백을 숨겼고. 음성 접어 모델의 중간 및 하부 표면에 적용되는 점들의 스테레오 이미지에서 추출한 궤도는 모델이 인간 phonation, 점막 파도와 같은 운동, 그리고 낮은 전형적인 것입니다 교류 집중 - 분기하는 프로필을 전시 것으로 나타났다 하부를 이전 모델에 비해 뛰어난 운동 (그림 4). <img alt="표 1." src="/files/ftp_upload/3498/3498table1.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="표 1."> 표 1. 모델 기하학 매개 변수 값. <img alt="표 2." src="/files/ftp_upload/3498/3498table2.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="표 2."> 표 2. 무게와 보컬 접어 모델의 개별 섹션 영의 계수를 발생하여 혼합 비율. EF와 DS 지정 실리콘은 Ecoflex과 드래곤 스킨 만든각각 14. <img alt="표 3." src="/files/ftp_upload/3498/3498table3.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="표 3."> 표 3. 인간과 합성 보컬 배 진동 응답 사이의 비교. <img alt="그림 1." src="/files/ftp_upload/3498/3498fig1.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="그림 1."> 그림 1. 합성 보컬 접어 모델 제조 공정. CAD - 파생 솔리드 모델 (왼쪽 패널) 각 계층에 대한 금형 (중앙 패널)을 생성하는 데 사용됩니다. 각 계층은 다음 바디 레이어와 함께 시작하고 상피 층 (오른쪽 패널, 가시의 "뒤로 벗겨"각 레이어 포함)로 끝나는, 캐스팅이다. 제조 후, 모델은 테스트를 위해 아크릴 접시에 탑재하고 있습니다. <img alt="그림 2." src="/files/ftp_upload/3498/3498fig2.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="그림 2."> 그림 2. 합성 보컬 접어 모델 크로스 섹션을 참조하십시오. 뚜렷한 몸, 표면 얇은 판의 propria, ligament, 그리고 상피 레이어가 표시됩니다. 매개 변수는 보컬 배 모델 지오메 트리를 정의합니다. 이 수치는 기하학적인 정의를 명확하게 표현에 대한 크기를 조정합니다. 표 1에서 주어진 매개 변수 값을 신청 여기에 표시됩니다 무엇보다 약간 다른 형태로 발생합니다. <img alt="그림 3." src="/files/ftp_upload/3498/3498fig3.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="그림 3."> 그림 3. 모델 진동의 고속 kymogram. 우수와 열등 마진의 위치에 대한 견적은 색의 점선에 표시됩니다. 열등하고 우수한 여백 사이의 위상 차이는 분명 있습니다. <img alt="그림 4." src="/files/ftp_upload/3498/3498fig4.jpg" data-altupdatedat="1788238805000" data-alt="그림 4."> 그림 4. 진동하는 동안 시간이 서로 다른 두 인스턴스에서 캡처한 hemilarynx 배치에서 합성 보컬 접어 모델의 중간 표면 프로파일. 잉크 마커 (중간 표면에 놓여 있었다 쉬로) 오른쪽 이미지에서 자신의 두 동기 고속 카메라를 사용하여 몇 군데, 그리고 진동주기 동안 추적. 왼쪽 줄거리는 오프닝 단계에서 수렴 성문을 보여줍하고 오른쪽 줄거리는 마감 단계에서 분기하는 성문을 보여줍니다.

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</ol>

저자는 공개 아무것도 없어.

인간의 목소리 폴드의 진동과 유사한 동작을 합성 보컬 접어 모델 산출 모델을 fabricating의이 메서드는. 발병 감소 압력 및 향상된 모델 운동의 관점에서 이전과 두 계층 모델 디자인 3,6,8,15에 비해 상당한 장점 (진동, 점막 파도처럼 운동 할 동안 수렴 - 분기하는 프로필에서 멀티 레이어 컨셉 결과 과) 하부 뛰어난 변위를 감소. 여기서 제시하는 방법은 기하학적 측면에서 다소 이상적인 모델에 보여주지만, 그것은 다른 형상과 모델에 적용할 수 있습니다. 예를 들어, 인간의 기하학적 영상 데이터를 기반으로 모델 (예 : MRI 17, CT)이 방법을 사용하여 조작 수 있습니다. 또한,이 제조 공정의 개념은 AP를 수면, 부드러운 소재의 흐름 유발 진동 및 / 또는 여러 레이어가 중심 요소, 예를 들어, 혈관을 통해 흐름을 조사하는 다른 연구 분야에 응용 프로그램을 찾을 수 있습니다NEA, 그리고 동물의 운동 (특히 수영과 비행). <p class="jove_content...

<table border="1"&gt;<tbody&gt;<tr&gt;<td<strong시약의&gt; 이름</strong</td&gt;<td<strong&gt; 회사 소개</strong</td&gt;<td<strong&gt; 카탈로그 번호</strong</td&gt;<td<strong&gt; 코멘트</strong</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 높은 진공 그리스</td&gt;<td&gt; 다우 코닝</td&gt;<td&gt; 01018817</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 폴 - 용이성 2300</td&gt;<td&gt; Polytek</td&gt;<td&gt; 폴 - Ease2300 - 1</td&gt;<td&gt; 릴리스 에이전트</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 매끈한 실상 950</td&gt;<td&gt; 부드러운 -에</td&gt;<td&gt; 매끈한 실상 950</td&gt;<td&gt; 곰팡이 물질을 만드는</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 진공 펌프</td&gt;<td&gt; 에드워즈</td&gt;<td&gt; E2M2</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 진공 상공 회의소</td&gt;<td&gt; Kartell</td&gt;<td&gt; 230</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 압력 게이지</td&gt;<td&gt; 습지 Bellofram</td&gt;<td&gt; 11308252A</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 면도칼</td&gt;<td&gt; 미식 축구에서</td&gt;<td&gt; 008-045 - HKY</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Ecoflex 00-30</td&gt;<td&gt; 부드러운 -에</td&gt;<td&gt; Ecoflex 00-30</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 실리콘 날씬해 보인다고</td&gt;<td&gt; 부드러운 -에</td&gt;<td&gt; 실리콘 날씬해 보인다고</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 드래곤 스킨</td&gt;<td&gt; 부드러운 -에</td&gt;<td&gt; 드래곤 스킨 10 FAST</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 스레드</td&gt;<td&gt; 오메가</td&gt;<td&gt; OmegaCrys</td&gt;<td&gt;에만 취소 섬유를 사용</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 실리콘 염료</td&gt;<td&gt; 부드러운 -에</td&gt;<td&gt; Silc 돼지 블랙</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 실리콘 접착제</td&gt;<td&gt; 부드러운 -에</td&gt;<td&gt; 실 - Poxy</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 활석 파우더</td&gt;<td&gt; 서양 가족</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;</tbody&gt;</table

합성, 멀티 레이어, 셀프 진동 보컬 접어 모델 제작

Synthetic, Multi-Layer, Self-Oscillating Vocal Fold Model Fabrication

인간의 목소리로 소리가 흐름을 유발 보컬 배 진동을 통해 생산됩니다. 보컬 폴드는 조직의 여러 레이어, 다양한 재료 특성 1 각 구성됩니다. 일반 음성 생산 건강한 조직과 보컬 폴드에 의존하고, 공기 역학적, 구조적 역동적인, 그리고 음향 물리적 현상 사이의 복잡한 결합의 결과로 발생합니다. 음성 장애는 혼자 미국 2 연간 7,500,000까지 영향을 종종 상당한, 금융, 사회, 어려움과 품질의 수명 다른 결과를. 음성 생산의 물리학을 이해하는 것은 임상 예방, 진단, 및 음성 장애의 치료를 포함하여, 크게 음성 치료를 혜택을 가능성이있다. 음성 제작을 공부에 대한 기존 방법은 excised larynges 및 합성 모델을 사용하여 시험 관내 실험에서 인간과 동물의 과목을 사용하여 생체내 실험 및 전산 모델에 포함ING. 위험하고 어려운 악기에 액세스할 때문에, 생체내 실험에서 심각한 범위로 제한됩니다. Excised 후두 실험은 해부학 및 일부 생리 사실주의의 이익을 가지고 있지만, 기하학 및 재료 속성 변수를 포함한 파라메 트릭 연구 제한됩니다. 또한, 그들은 일반적으로 시간이 비교적 짧은 기간 (일반적 분 순서)에 대해 진동하는 유일한 수 있습니다. excised 후두 실험의 한계 중 일부를 극복하고, 합성 보컬 접이식 모델은 음성 제작을 공부에 대한 보완적인 도구로 급부상하고 있습니다. 합성 모델은 건강하고 건강하지 못한 인간의 phonatory 공기 역학, 구조 역학 및 음향 연구에 대한 허용, 기하학 및 재료 속성에 체계적인 변화를 조작하실 수 있습니다. 예를 들면, 그들은 3,4, 임상 기기 개발 5, 후두 공기 역학 6-9, 백성을 비대칭 왼쪽, 오른쪽 보컬 접을을 연구하는 데 사용되었습니다알 배 접촉 압력 10, subglottal 음향 11 (보다 포괄적인 목록이 Kniesburges 외에서 찾을 수 있습니다. 12) 기존 합성 음성 접이식 모델은, 그러나, 중 동질되었습니다 (1 층 모델) 또는 다양한 강성 두 재료 (2 계층 모델)을 사용하여 조작했습니다. 이러한 접근 방식은 보컬 접이식 흐름 유발 진동 응답을 규제에서 중심 역할을 인간의 보컬 주름 하나의 실제 다층 구조의 표현에 대한 허용하지 않습니다. 따라서, 한 두 레이어 합성 보컬 접이식 모델은 인간의 phonation (발병 압력이 진동을 시작하는 데 필요한 최소 폐 압력), 비정상적으로 큰 열등위한 전형보다 높은 발병 압력과 같은 단점에게 3,6,8을 출품했습니다 뛰어난 운동, 그리고 &quot;점막 웨이브&quot;(건강한 사람의 보컬 배 진동의 특징입니다 세로 - 여행 웨이브)의 부족. <p본 논문에서는 클래스 = &quot;jove_content&quot;&gt;, 재료 속성을 다양한 여러 레이어와 함께 모델의 제조가 설명되어 있습니다. (; 섬유 앞쪽에 - 사후 경직이 포함되어 있습니다 즉, 인대), 그리고 근육 (즉, 모델 레이어는 상피, 표면 얇은 판 propria (SLP), 중간 깊이 얇은 판 propria을 포함하여 인간의 보컬 주름의 다층 구조를 시뮬레이션 , 바디) 레이어 1. 결과는 모델보다 향상된 진동 특성을 전시하고 그 쇼를 포함하기 전에 한 두 레이어 발병 인간 발병 압력에 가까운 압력 감소 열등 - 뛰어난 운동, 그리고 점막 파도의 증거를 포함한 합성 모델.

합성 음성 접는 모델을 fabricating에 대한 방법론은 설명합니다. 모델은 실물 크기이며, 인간의 보컬 주름의 다층 구조를 모방. 결과는 모델 폐 압력에 비해 압력에 자체 진동과 인간의 보컬 폴드의 것과 유사 흐름 유발 진동 응답을 증명할 보여줍니다.

인간 목소리의 소리는 기류로 유도된 성대 진동을 통해 생성됩니다. 성대는 여러 층의 조직으로 구성되어 있으며, 각 층은 서로 다른...

이 절차의 전반적인 목표는 다층 구조의 합성 자가 진동 성대 모델의 제작 과정을 설명하고 시연하는 것입니다. 우선 3차원 컴퓨터 모델을 이용하여 쾌속 조형(rapid prototype) 양각 모델을 제작합니다. 그 다음, 이 쾌속 조형 모델을 바탕으로 음각 몰드를 제작합니다.마지막으로, 체부, 중앙에 섬유가 포함된 인대, 표층 고유층 및 상피를 포함하여 성대 모델의 각 층을 캐스팅합니다. 최종적으로 성문하압, 진동 주파수, 성문 유량 및 내측 표면 운동을 비교한 결과, 다층 합성 성대 모델이 인간의 성대 진동과 유사한 유동 유발 응답 특성을 나타내는 것으로 나타났습니다. 2층 모델과 같은 기존의 다층 모델과 비교했을 때 이 모델의 주요 장점은 다층 모델의 구조가 인간의 VCA 성대 구조와 더 유사하여 음성 생성 연구에 더욱 적합하다는 점입니다.먼저, 성대의 세 가지 층인 표층, 고유층 인대 및 체층의 솔리드 모델을 제작합니다. 이는 일반적으로 원하는 기하학적 구조로 3D 컴퓨터 지원 설계(CAD) 모델을 생성하고, 해당 CAD 모델을 스테레오리소그래피(STL) 파일로 내보낸 후, 이를 맞춤형 신속 조형 제작소로 전송하여 수행합니다.얇은 아크릴 판을 사용하여 상자 모양의 몰드 틀을 제작합니다. 원하는 치수로 절단하십시오. 진공 그리스를 사용하여 틀의 바닥면을 평평한 아크릴 판에 접착하여 고정합니다.원하는 형상의 고체 모델 측면에 소량의 진공 그리스를 바릅니다. 진공 그리스가 부품을 고정할 수 있도록 진공 그리스를 바른 면이 아래로 향하게 하여 모델을 몰드 폼 공동 바닥으로 누릅니다. 붓을 사용하여 몰드 폼과 고체 모델에 이형제를 충분히 도포하며, 이형제가 몰드 폼 공동의 모든 구석까지 도달하도록 합니다.진공 처리 중 제품 부피 팽창을 수용할 수 있는 용기에 smooth cell, nine 50 platinum silicone rubber의 A 성분 10부와 B 성분 1부를 함께 섞습니다. 기포를 제거하기 위해 용기를 진공 챔버에 넣고 기압보다 약 26 inches of mercury 낮은 압력으로 약 3분 동안 유지합니다. 챔버에서 DGAs silicone을 꺼내 몰드 형틀 공동에 붓습니다.이를 진공 챔버와 DGA에 다시 넣습니다. 진공 챔버에서 몰드를 꺼내 평평한 표면에 놓습니다. 24시간 동안 경화시킵니다. 고무가 경화되면 몰드 형태에서 몰드를 분리합니다.이 과정을 반복하여 나머지 모든 고체 모델 형상에 대한 몰드를 제작합니다. 모든 몰드 제작이 완료되면, 체층(body layer) 주조를 위한 섬유 삽입이 가능하도록 직선 면도기를 사용하여 내측 표면 중앙의 전후 방향으로 인대층 몰드를 절개합니다. 먼저, 붓을 사용하여 체층 몰드 공동에 이형제를 얇게 도포합니다.eFlex 0 0 30 초연질 백금 실리콘의 A제와 B제를 1:1 비율로 혼합합니다. 그 후, 경화 후의 재질 강도를 낮추기 위해 실리콘 희석제(silicone thinner)를 동일한 비율(1부)로 추가합니다. 30초 동안 혼합한 다음, 진공 챔버에 넣고 1분간 처리합니다.갇힌 공기를 제거하기 위해 혼합물을 진공 상태에서 꺼내어 체형 몰드 캐비티에 붓되, 끝까지 가득 채우지 마십시오. 몰드를 200 °F로 예열된 오븐에 넣고 30분 동안 가열합니다. 베이킹 후, 몰드를 오븐에서 꺼내어 식힙니다.다음으로, Dragon Skin의 A제와 B제를 1:1 비율로 혼합하여 바디 백킹 모델을 제작합니다. 실리콘 희석제 1부를 추가하고 30초 동안 격렬하게 혼합합니다. 진공 장치를 사용하여 기포를 모두 제거한 후, 바디 몰드 캐비티가 완전히 찰 때까지 혼합물을 붓습니다.몰드를 200 °F의 오븐에 30분 동안 둡니다. 식힌 후, 몰드에서 모델을 꺼냅니다. 그런 다음 페이퍼 타월을 사용하여 바디 레이어 표면의 이형제를 제거합니다.인대 층을 성형하려면, 페인트 붓을 사용하여 인대 몰드 캐비티 표면에 이형제를 얇게 바릅니다. 면도날로 절개한 틈으로 30 centimeter 길이의 실을 밀어 넣어 몰드 안에 배치합니다. eco Lex 0, 0 30의 B제 1부, A제 1부, 그리고 실리콘 희석제 4부를 혼합합니다.혼합물을 진공 챔버에 넣어 기포를 제거한 다음, 혼합물을 인대 몰드 공동(cavity)에 붓습니다. 바디 백킹 모델을 인대 몰드 공동에 누르며 넣습니다. 한쪽 끝부터 삽입을 시작하여 반대쪽으로 천천히 이동시키며, 모델이 몰드 공동 내의 과잉 미경화 실리콘과 기포를 밀어내도록 합니다.30분 동안 베이킹한 후, 몰드를 식히고 모델을 제거합니다. 페이퍼 타월로 이형제를 닦아냅니다. 표층 고유층(superficial Lamin propria, SLP) 층을 캐스팅하려면, 페인트 브러시를 사용하여 SLP 몰드 공동 표면에 이형제를 얇게 도포합니다.Eco flex 00-30의 A제 1부, B제 1부와 실리콘 희석제 8부를 중량비로 혼합하여 진공 처리한 후, 혼합물을 몰드 캐비티에 붓습니다. SLP 몰드 캐비티에 인대체 배킹 모델을 삽입합니다. 화씨 200°F에서 1시간 동안 베이킹하고 냉각시킨 후, 표층 고유층(superficial lamina propria)이 손상되지 않도록 매우 주의하여 모델을 천천히 제거합니다. 마지막으로 상피층을 위해 성대 모델의 배킹 부분이 아래로 향하게 하여 평평한 표면에 놓고, 직선 면도기로 지지물을 제거합니다.모델보다 높은 물체에 실을 연결하여 공중에 매달아 고정합니다. Dragon Skin의 A제 1부와 B제 1부를 실리콘 희석제 1부와 혼합한 후 진공 처리하고, 모델 위에 부어 1시간 동안 경화시킵니다. 이 과정을 반복하여 더 두꺼운 층을 만들고, 모델이 완전히 경화되면 직선 면도기로 과잉 재료를 제거합니다. 각 완성된 성대 모델의 측면 및 전후방 표면에 실리콘 접착제를 얇게 도포하여 아크릴 장착 플레이트에 장착합니다.모델을 장착 플레이트의 오목한 절삭 부위에 삽입하고, 모델의 내측면을 아크릴 플레이트의 상단과 맞춥니다. 과잉 접착제를 닦아내고 접착제가 경화될 때까지 기다립니다. 내측면 추적 시 표면의 끈적임을 줄이기 위해 1시간 동안 모델 표면에 탈크 가루를 도포합니다.세밀한 끝의 샤피 펜을 사용하여 모델에 점을 표시합니다. 탈크를 도포한 후, 마운팅 플레이트의 구멍을 통해 긴 볼트를 삽입하며, 나사산 끝부분이 기존 모델과 결합될 모델을 향하도록 합니다. 볼트 위에 나사산을 덮고, 볼트 위에 독립 기포 폼을 얹어 공기 틈새를 메웁니다.준비된 모델을 아크릴 홀더에 비슷하게 장착된 다른 성대 모델과 결합하십시오. 나사를 조여 폼을 압축하고, 원하는 진동 전 간격(pre vibratory gap)이 될 때까지 내측 표면을 서로 밀착시킵니다. 두 세트의 나사산이 볼트 위에 놓여 있고 아크릴 판의 전후 방향으로 바깥쪽으로 뻗어 있는지 확인한 후, 성대 쌍을 공기 공급 튜브에 장착하십시오.앞쪽 실들을 묶어 루프를 만들고 이어서 뒤쪽 실들을 묶은 다음, 루프에 원하는 무게추를 동시에 매달아 테스트 및 데이터 수집을 진행합니다. 섬유에 약 31 grams의 장력이 가해진 제작된 모델을 사용하여, 성문하압이 발성 임계압보다 10% 높을 때의 발성 임계압은 400 pascals였습니다. 해당 모델은 초당 210 milliliters의 성문 유량에서 115 hertz로 진동하였습니다.이 값들은 인간에 대해 보고된 값들과 잘 일치합니다. 진동하는 모델의 고속 비디오 촬영 결과, 이전의 2층 모델보다 더 실감 나는 움직임을 보이는 것으로 나타났습니다. 비교를 위해.두 층 모델의 상단 표면을 촬영한 이 영상에서는 점막 파동이 나타나지 않으며, 성문 프로파일은 주기 전반에 걸쳐 대부분 발산하는 형태로 보입니다. 이러한 두 층 모델의 한계는 Hemi larynx 구성의 두 층 모델을 고속 영상으로 기록했을 때 더 명확하게 확인할 수 있습니다. 이제 새로운 다층 모델의 상단 뷰를 촬영한 고속 영상을 살펴보겠습니다.점막 파동의 증거를 확인할 수 있으며, 성문의 프로파일은 이제 주기 전체에 걸쳐 더 이상 발산하는 형태로 보이지 않습니다. 새로운 다층 모델의 상단 뷰를 고속 촬영한 비디오그램을 통해 상단 가장자리와 하단 가장자리 사이에 위상차가 있음이 드러납니다. 진동 주기의 개방 단계 동안 상단 가장자리가 하단 가장자리를 가리게 됩니다.Hemi larynx 구성의 새로운 다층 모델을 촬영한 고속 비디오는 인간 성대의 특징인 점막파와 교차하는 수렴-발산 운동에 대한 더욱 강력한 증거를 제공합니다. 성대의 내측 및 하단 표면에 부착된 도트의 스테레오 이미지에서 추출한 진동 궤적입니다. 모델이 인간의 발성에서 전형적으로 나타나는 교차 수렴-발산 프로파일을 보임을 나타냅니다.가장 낮은 지점부터 A에서 F까지 지점이 표시되어 있습니다. 왼쪽 그래프는 개방 단계에서의 수렴형 성문을 보여주며, 오른쪽 그래프는 폐쇄 단계에서의 발산형 성문을 보여줍니다. 이러한 합성 성대 모델 제작 방법을 통해 인간의 성대와 유사한 진동 특성을 보이는 모델을 만들 수 있습니다.다층 구조 개념은 이전의 단층 및 이층 모델 설계와 비교하여 시작 시간 단축 및 모델 움직임 개선 측면에서 상당한 이점을 제공합니다. 이 절차를 수행할 때는 층들이 서로 적절하게 접착될 수 있도록 필요한 양의 이형제만 사용하는 것이 중요합니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

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