Синтетические, Multi-Layer, автоколебательных голосовых связок Изготовление моделей

Общая цель данной процедуры — описать и продемонстрировать изготовление многослойной синтетической модели голосовой складки с функцией самоколебаний. Сначала на основе трехмерных компьютерных моделей создаются позитивные формы методом быстрого прототипирования. Затем на базе этих прототипов создаются негативные формы для отливки.

Наконец, отливается каждый слой модели голосовой складки, включая тело, связку с волокном в центре, поверхностный слой собственной пластинки и эпителий. В конечном итоге, при сравнении подскладочного давления, частоты вибрации, скорости голосового потока и движения медиальной поверхности, результаты показывают, что многослойные синтетические модели голосовых складок демонстрируют характеристики отклика, индуцированного потоком, аналогичные характеристикам вибрации человеческих голосовых складок. Основным преимуществом этих моделей перед существующими многослойными моделями, такими как двухслойная модель, является то, что структура этих многослойных моделей более схожа со структурой голосовых складок человека, что делает их более применимыми для исследований механизмов голосообразования.

Сначала создайте твердотельные модели трех слоев голосовой складки: поверхностного слоя собственной пластинки, связки и тела. Обычно это выполняется путем создания трехмерных моделей в системе автоматизированного проектирования (САПР) с требуемой геометрией, экспорта этих моделей в формат стереолитографии (STL) и отправки STL-файлов в специализированную мастерскую по быстрому прототипированию.

Изготовьте форму для отливки в виде короба, используя тонкие листы акрила. Вырежьте их по необходимым размерам. Сформируйте дно формы, прикрепив ее к плоской акриловой пластине с помощью вакуумной смазки.

Нанесите небольшое количество вакуумной смазки на боковую сторону твердой модели требуемой геометрии. Прижмите модель к дну полости формы для отливки стороной со смазкой вниз, чтобы вакуумная смазка зафиксировала деталь на месте. Обильно покройте форму для отливки и твердую модель разделительным агентом с помощью кисти, убедившись, что разделительный агент попал во все углы полости формы.

Смешайте в контейнере, позволяющем увеличить объем продукта при вакуумировании, 10 частей компонента A и одну часть компонента B платиновой силиконовой резины Smooth-On Dragon Skin 10. Для удаления пузырьков воздуха поместите контейнер в вакуумную камеру и снизьте давление примерно на 26 дюймов рт. ст. ниже атмосферного в течение приблизительно трех минут. Извлеките силикон из камеры и залейте его в полость формы.

Поместите это в вакуумную камеру и снова проведите дегазацию. Извлеките форму из вакуумной камеры и установите ее на ровную поверхность. Оставьте для отверждения на 24 часа. После отверждения резины извлеките форму из заготовки.

Повторите этот процесс для создания форм для каждой из остальных геометрий твердых моделей. После изготовления всех форм прорежьте форму слоя связок в центре медиальной поверхности в передне-заднем направлении с помощью опасной бритвы, чтобы обеспечить возможность вставки волокон для отливки основного слоя. Сначала нанесите кистью тонкий слой разделительного агента в полость формы основного слоя.

Смешайте одну часть компонента B и одну часть компонента A супермягкого платинового силикона eFlex 0 0 30. Затем добавьте одну часть разбавителя для силикона, чтобы снизить итоговую жесткость отвержденного материала. Перемешивайте в течение 30 секунд, после чего поместите смесь в вакуумную камеру на одну минуту.

Чтобы удалить попавший внутрь воздух, извлеките смесь из вакуума и залейте ее в полость формы для корпуса, не заполняя ее до самого верха. Поместите форму в предварительно разогретую до 200 degrees Fahrenheit печь на 30 минут. После запекания извлеките форму из печи и дайте ей остыть.

Затем создайте модель основы туловища, смешав компоненты A и B силикона Dragon Skin в соотношении один к одному. Добавьте одну часть разбавителя для силикона и интенсивно перемешивайте в течение 30 секунд. После удаления пузырьков воздуха с помощью вакуумного насоса залейте смесь в полость формы для туловища до полного заполнения.

Поместите форму в печь при температуре 200 градусов Фаренгейта на 30 минут. После охлаждения извлеките модель из формы. Затем удалите с поверхности основного слоя остатки разделительного агента с помощью бумажного полотенца.

Для отливки слоя связки нанесите тонкий слой разделительного агента на поверхность полости формы для связки с помощью кисти. Поместите нить длиной 30 сантиметров в форму, тщательно проталкивая ее в разрез, сделанный опасной бритвой. Смешайте одну часть компонента B и одну часть компонента A eco Lex 0, 0 30 и четыре части силиконового разбавителя.

Поместите смесь в вакуумную камеру для удаления пузырьков воздуха, затем залейте ее в полость формы для связки. Вдавите модель основания тела в полость формы для связки. Начните введение с одной стороны и плавно перемещайтесь к другой, чтобы модель вытеснила из полости формы излишки неотвержденного силикона и пузырьки воздуха.

После выпекания в течение 30 минут охладите форму и извлеките модель. Удалите остатки разделительного агента с помощью бумажных полотенец. Для отливки поверхностного слоя собственной пластинки слизистой оболочки (SLP) нанесите тонкий слой разделительного агента на поверхность полости формы SLP с помощью кисти.

Смешайте по весу одну часть компонента B, одну часть компонента A EcoFlex 00-30 и восемь частей силиконового разбавителя в вакууме, затем залейте смесь в полость формы. Вставьте модель основы тела связки в полость формы SLP. После запекания при температуре 200 °F в течение одного часа и охлаждения медленно и с крайней осторожностью извлеките модель, чтобы поверхностный слой собственной пластинки слизистой оболочки остался неповрежденным. Наконец, для создания эпителиального слоя поместите модель голосовой складки на плоскую поверхность тыльной стороной вниз и удалите вспомогательный материал с помощью опасной бритвы.

Подвесьте нити в воздухе, прикрепив их к объекту, который выше модели. Смешав одну часть компонента B и одну часть компонента A силикона Dragon Skin с одной частью силиконового разбавителя и подвергнув смесь вакуумированию, залейте модель и оставьте для отверждения на один час. Повторите этот процесс для создания более толстого слоя, а после полного отверждения модели удалите излишки материала using опасной бритвы. Закрепите каждую готовую модель голосовой складки в акриловой монтажной пластине, предварительно нанеся тонкий слой силиконового клея на латеральные, передние и задние поверхности модели.

Вставьте модель в углубление монтажной пластины и совместите медиальную поверхность модели с верхним краем акриловой пластины. Удалите излишки клея и дайте ему затвердеть. В течение одного часа наносите тальк на поверхность модели, чтобы уменьшить липкость поверхности для трекинга медиальной поверхности.

С помощью тонкого перманентного маркера нанесите точки на модель. После нанесения талька вставьте длинные болты в отверстия монтажной пластины резьбовыми концами в сторону модели, с которой будет сопрягаться существующая модель. Наложите нити на болты и поместите поверх них пенопласт с закрытыми порами, чтобы устранить любые зазоры для воздуха.

Соедините подготовленную модель с другой моделью голосовой складки, аналогично закрепленной в акриловом держателе. Затяните винты, чтобы сжать пену и сблизить медиальные поверхности до достижения желаемого зазора перед началом вибрации. Убедитесь, что обе пары резьбовых соединений надеты на болты и направлены от акриловых пластин в переднезаднем направлении, после чего установите пару голосовых складок на трубку подачи воздуха.

Свяжите передние нити вместе, чтобы образовалась петля, затем проделайте то же самое с задними нитями; одновременно подвесьте к петле груз желаемой массы и приступайте к тестированию и сбору данных. При использовании изготовленной модели с натяжением волокон приблизительно 31 грамм пороговое давление составило 400 паскалей при подскладочном давлении на 10% выше порогового давления. Модель вибрировала с частотой 115 герц при скорости голосового потока 210 миллилитров в секунду.

Эти значения хорошо согласуются с данными, представленными для людей. Высокоскоростная видеозапись вибрирующей модели показала, что она движется более естественно, чем предыдущие двухслойные модели. Для сравнения.

На данном видео верхней поверхности двухслойной модели слизистая волна отсутствует, а профиль голосовой щели на протяжении всего цикла выглядит преимущественно расходящимся. Это ограничение двухслойных моделей более отчетливо видно на высокоскоростных видеозаписях двухслойной модели в конфигурации гемигортани. Рассмотрим высокоскоростные записи вида сверху новой многослойной модели.

Можно наблюдать признаки слизистой волны, и профиль голосовой щели теперь не выглядит расходящимся на протяжении всего цикла. Видеограмма высокоскоростной записи новой многослойной модели при виде сверху выявляет наличие разности фаз между верхним и нижним краями. Верхний край перекрывает нижний край во время открытой фазы периода вибрации.

Высокоскоростная видеозапись новой многослойной модели в конфигурации Hemi larynx предоставляет более веские доказательства наличия слизистой волны и чередующегося конвергентно-дивергентного движения, характерного для голосовых складок человека. Траектории вибрации, извлеченные из стереоизображений точек, нанесенных на медиальную и нижнюю поверхности модели голосовой складки. Показано, что модель демонстрирует чередующийся конвергентно-дивергентный профиль, типичный для фонации человека.

Точки обозначены буквами от A до F, начиная с самой нижней. На левом графике показана конвергентная голосовая щель в фазе размыкания, а на правом — дивергентная голосовая щель в фазе смыкания. Данный метод изготовления синтетических моделей голосовых складок позволяет создавать модели, которые демонстрируют вибрационное поведение, сходное с поведением голосовых складок человека.

Многослойная концепция дает значительные преимущества по сравнению с предыдущими моделями с одним или двумя слоями с точки зрения сокращения времени начала движения и улучшения кинематики модели. При выполнении этой процедуры важно использовать только необходимое количество разделительных агентов, чтобы слои надлежащим образом сцеплялись друг с другом.