Synthetische, Multi-Layer, Self-Oscillerende Vocal Fold Model Fabrication

Het algemene doel van deze procedure is het beschrijven en demonstreren van de vervaardiging van een meerlaags synthetisch, zelf-oscillerend stembandmodel. Eerst worden rapid prototype positieven gemaakt op basis van driedimensionale computermodellen. Vervolgens worden vanuit deze rapid prototypes de negatieve mallen vervaardigd.

Ten slotte wordt elke laag van het stemplooimodellen gegoten, inclusief de body, het ligament met de vezel in het midden, de oppervlakkige lamina propria en het epitheel. Uiteindelijk laten de resultaten, door het vergelijken van de subglottische druk, de vibratiefrequentie, de glottale stroomsnelheid en de beweging van het mediale oppervlak, zien dat de meerlaagse synthetische stemplooimodellen vergelijkbare door stroming geïnduceerde responskenmerken vertonen als die van menselijke stemplooi-vibraties. Het belangrijkste voordeel van deze modellen ten opzichte van bestaande meerlaagse modellen, zoals een tweelaags model, is dat de structuur van deze meerlaagse modellen sterker overeenkomt met die van de menselijke stemplooien, waardoor ze geschikter zijn voor onderzoek naar stemproductie.

Maak eerst solide modellen van drie lagen van de stemplooi: de oppervlakkige lamina propria, het ligament en de lichaamslagen. Dit gebeurt doorgaans door 3D computer-aided design of CAD-modellen met de gewenste geometrieën te maken, deze CAD-modellen te exporteren als stereolithografie- of STL-bestanden en de STL-bestanden naar een gespecialiseerd bedrijf voor rapid prototyping te sturen.

Constructeer een doosvormige mal met behulp van dunne stukken acrylmateriaal. Snijd deze op de gewenste afmetingen. Maak de bodem van de mal door deze met vacuümvet aan een vlakke acrylplaat te bevestigen.

Breng een kleine hoeveelheid vacuümvet aan op de laterale zijde van het vaste model van de gewenste geometrie. Druk het model in de bodem van de holte van de malvorm, met de zijde met vacuümvet naar beneden, zodat het vacuümvet het onderdeel op zijn plaats houdt. Smeer de malvorm en het vaste model royaal in met een lossingsmiddel met behulp van een penseel; zorg ervoor dat het lossingsmiddel alle hoeken van de holte van de malvorm bereikt.

Meng 10 delen A en één deel B van smooth cell, nine 50 platinum silicone rubber in een container die voldoende ruimte biedt voor de volumexpansion van het product tijdens het vacuümeren. Om eventuele luchtbellen te verwijderen, plaatst u de container in een vacuümkamer en verlaagt u de druk tot ongeveer 26 inches mercury onder de atmosferische druk gedurende ongeveer drie minuten. Haal de DGAs-silicone uit de kamer en giet deze in een holte van een gietvorm.

Plaats dit opnieuw in de vacuümkamer en de DGA's. Verwijder de mal uit de vacuümkamer en plaats deze op een vlak oppervlak. Laat het 24 uur uitharden. Nadat het rubber is uitgehard, verwijdert u de mal uit de malvorm.

Herhaal dit proces om mallen te maken voor elk van de andere vaste modelgeometrieën. Zodra alle mallen zijn gemaakt, snijdt u met een scheermes de mal van de ligamentlaag door in het midden van het mediale oppervlak in de anterieur-posterieure richting om de invoering van vezels mogelijk te maken voor het gieten van de bodylaag. Breng eerst met een penseel een dunne laag lossingsmiddel aan in de holte van de bodymal.

Meng één deel B en één deel A van eFlex 0 0 30 super zachte platina-silicone door elkaar. Voeg vervolgens één deel siliconenverdunner toe om de uiteindelijke hardheid van het uitgeharde materiaal te verminderen. Meng 30 seconden lang en plaats het daarna gedurende één minuut in de vacuümkamer.

Om ingesloten lucht te verwijderen, haalt u het mengsel uit het vacuüm en giet u het in de holte van de lichaamsvorm, maar vul deze niet tot de bovenkant. Plaats de vorm gedurende 30 minuten in een oven die is voorverwarmd tot 200 graden Fahrenheit. Haal de vorm na het bakken uit de oven en laat deze afkoelen.

Maak vervolgens het model voor de lichaamsondersteuning door één deel component B en één deel component A van dragon skin te mengen. Voeg één deel siliconenverdunner toe en meng dit 30 seconden lang krachtig. Nadat eventuele bellen met behulp van het vacuüm zijn verwijderd, wordt het mengsel in de holte van de lichaamsmal gegoten tot deze volledig gevuld is.

Plaats de mal in een oven op 200 graden Fahrenheit gedurende 30 minuten. Verwijder het model uit de mal zodra het is afgekoeld. Verwijder vervolgens met een papieren handdoek alle lossingsmiddelen op het oppervlak van de الجسمlaag.

Om de ligamentlaag te gieten, brengt u met een kwast een dunne laag loslaatmiddel aan op het oppervlak van de holte van de ligamentvorm. Plaats een draad van 30 centimeter in de vorm door deze grondig in de inkeping van het scheermes te duwen. Meng één deel B en één deel A van eco Lex 0, 0 30 met vier delen siliconenverdunner.

Plaats het mengsel in de vacuümkamer om luchtbellen te verwijderen en giet het mengsel vervolgens in de holte van de ligamentmatrijs. Druk het model van de lichaamsondersteuning in de holte van de ligamentmatrijs. Begin de insertie aan één zijde en beweeg voorzichtig naar de andere zijde, zodat het model het overtollige ongebonden silicone en de luchtbellen uit de matrijs holte duwt.

Laat de mal na 30 minuten bakken afkoelen en verwijder het model. Veeg eventueel lossingsmiddel af met papieren handdoeken. Om de oppervlakkige lamina propria-laag (SLP-laag) te gieten, brengt u met een penseel een dunne laag lossingsmiddel aan op het oppervlak van de SLP-malholte.

Meng per gewicht één deel B, één deel A van EcoFlex 00-30 en acht delen siliconenverdunner in vacuüm, en giet het mengsel in de holte van de mal. Plaats het ondersteuningsmodel van het ligamentlichaam in de SLP-malholte. Na het bakken bij 200 °F gedurende één uur en het afkoelen, verwijdert u het model langzaam en met uiterste zorg, zodat de oppervlakkige lamina propria intact blijft. Plaats ten slotte voor de epitheellaag het model van de stemplooi met de achterzijde naar beneden op een vlak oppervlak en verwijder het ondersteuningsmateriaal met een scheermesje.

Hang de draden in de lucht door ze te bevestigen aan een object dat hoger is dan het model. Nadat één deel B en één deel A van dragon skin is gemengd met één deel siliconenverdunner en is vacuümgetrokken, giet u dit over het model en laat u het één uur uitharden. Herhaal dit proces om een dikkere laag te creëren. Nadat het model volledig is uitgehard, verwijdert u overtollig materiaal met een scheermesje. Monteer elk voltooid stembandmodel in een acryl montageplaat door eerst een dunne laag siliconenlijm aan te brengen op de laterale en anterieur-posterieure oppervlakken van het model.

Plaats het model in de uitsparing van de montageplaat en richt het mediale oppervlak van het model uit met de bovenkant van de acrylplaat. Veeg overtollige lijm weg en laat de lijm uitharden. Breng gedurende één uur talkpoeder aan op het oppervlak van het model om de kleverigheid van het oppervlak te verminderen voor de tracking van het mediale oppervlak.

Gebruik een scherpe marker met fijne punt om stippen op het model aan te brengen. Nadat het talk is aangebracht, worden lange bouten door de gaten van de montageplaat gestoken, waarbij de schroefdraadeinden naar het model wijzen waarmee het bestaande model zal worden gekoppeld. Plaats de draden over de bouten en breng gesloten-cel schuim over de bouten aan om eventuele luchtspleten te dichten.

Combine dit voorbereide model met een ander stemplooimodell dat op een soortgelijke manier aan een acrylhouder is bevestigd. Draai de schroeven aan om het schuim samen te persen en breng de mediale oppervlakken samen tot de gewenste pre-vibratoire opening is bereikt. Zorg ervoor dat beide sets draden over de bouten zijn geplaatst en naar buiten steken vanaf de acrylplaten in de anterieur-posterieure richting, en monteer vervolgens het stemplooipaar op een luchttoevoerbuis.

Knoop de anterieure draden samen om een lus te vormen, gevolgd door de posterieure draden, hang het gewenste gewicht gelijktijdig aan de lus en ga over tot het testen en de gegevensverzameling. Met behulp van het vervaardigde model, waarbij een spanning van ongeveer 31 gram op de vezels werd uitgeoefend, was de onsetdruk 400 pascals bij een subglottale druk van 10% boven de onsetdruk. Het model vibreerde met 115 hertz met een glottale stroomsnelheid van 210 milliliters per seconde.

Deze waarden stemmen goed overeen met de gerapporteerde waarden voor mensen. High-speed video-opnamen van het trillende model lieten zien dat het met een meer levensechte beweging beweegt dan eerdere twee-laags modellen. Ter vergelijking.

In deze video van het bovenste oppervlak van een tweelaags model is er geen slijmvliesgolf zichtbaar en het glottisprofiel lijkt gedurende de gehele cyclus grotendeels divergent te zijn. Deze beperking van tweelaags modellen is beter zichtbaar in hogesnelheidsvideo-opnamen van het tweelaags model in een hemi-larynxconfiguratie. We bekijken nu de hogesnelheidsopnamen van het bovenaanzicht van het nieuwe meerlaagse model.

Er kan bewijs van een mucosagolf worden waargenomen en het profiel van de glottis lijkt nu niet langer divergent te zijn gedurende de cyclus. Een videogram van de hogesnelheidsopname van het superieure zicht van het nieuwe meerlaagse model onthult bewijs van een faseverschil tussen de superieure en inferieure randen. De superieure rand maskeert de inferieure rand tijdens de open fase van de vibratieperiode.

Hogesnelheidsvideo van het nieuwe meerlaagsmodel in een Hemi-larynxconfiguratie levert sterker bewijs voor de mucosagolf en de alternerende convergerende-divergerende beweging die kenmerkend is voor de menselijke stemband. Vibratietrajecten geëxtraheerd uit stereobeelden van de stippen die zijn aangebracht op de mediale en inferieure oppervlakken van de stembandmodel. Toon aan dat het model een alternerend convergerend-divergerend profiel vertoont dat typisch is voor menselijke fonatie.

De punten zijn gelabeld van A tot F, beginnend bij het laagste punt. De linkergrafiek toont een convergerende glottis tijdens de openingsfase, en de rechtergrafiek toont een divergerende glottis tijdens de sluitingsfase. Deze methode voor het vervaardigen van synthetische stembandmodellen levert modellen op die een vibratiegedrag vertonen dat vergelijkbaar is met dat van menselijke stembanden.

Het meerlaagsconcept biedt aanzienlijke voordelen ten opzichte van eerdere ontwerpen van één- en tweelaagsmodellen, wat betreft een verminderde inzettijd en een verbeterde beweging van het model. Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om slechts de noodzakelijke hoeveelheid lossingsmiddel te gebruiken, zodat de lagen correct aan elkaar hechten.