Summary
يوصف منهجية لافتعال الاصطناعية نماذج أضعاف الصوتية. نماذج هي الحياة الحجم وتحاكي بنية متعددة الطبقات من الطيات الصوتية في الإنسان. النتائج تظهر على نماذج لضغوط مماثلة للضغط على الرئة النفس التأرجح وشرح تدفق بفعل ردود الاهتزازية التي هي مشابهة لتلك الطيات الصوتية البشرية.
Protocol
تسلسل تلفيق (انظر الشكل 1) ويتكون من صنع قوالب للطبقات الصوتية طراز أضعاف ، صب بالتسلسل طبقات السيليكون ، وتركيب نماذج للاختبار. نموذج من أربع طبقات متميزة هي : الجسم ، والرباط ، وسطحية الصفيحة المخصوصة ، وظهارة ، بالإضافة إلى واحد من الألياف. تتم إضافة طبقة دعم لتسهيل توظيف دقيق لطبقات الفردية في تصميم نموذج لحظيرة الصوتية. وتظهر تعريفات نموذج المعلمة في الشكل الهندسي. 2 ، مع القيم المعلمة للنموذج الحالي الوارد في الجدول رقم 1. في المقاطع التالية ، يتم تحديد نسب خلط للسيليكون مختلف طبقات مختلفة ، وهذه المواد التي تنتج خصائص مشابهة لتلك التي أبلغت عن الأنسجة البشرية أضعاف الصوتية في نظام السلالة الصغيرة 13 (انظر الجدول 2).
1. تصنيع القوالب وإعداد
- خلق نماذج طبقات صلبة من ثلاثة أضعاف الصوتية : سوبrficial المخصوصة الصفيحة ، الرباط ، وطبقات الجسم. ويتم ذلك عادة عن طريق إنشاء 3D التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) مع النماذج المطلوبة هندستها ، وتصدير النماذج وكاد المجسمة (STL) الملفات ، وإرسال الملفات STL إلى متجر آلة مخصصة للالنماذج الأولية السريعة.
- إنشاء نموذج قالب مربع الشكل باستخدام قطعة رقيقة من مادة الاكريليك. الأبعاد التقريبية (غير الحرجة) هي 2.54 سم × 5.72 سم ارتفاع × 6.35 سم واسعة عميقة. جعل الجزء السفلي من النموذج من خلال الالتزام على لوحة اكريليك المسطحة. ختم جميع الحواف الداخلية مع الشحوم فراغ.
- وضع كمية صغيرة من الشحوم فراغ على الجانب الوحشي للنموذج متين للهندسة المطلوب (أي الجسد ، الرباط ، أو المخصوصة الصفيحة السطحية). اضغط على الجزء السفلي من نموذج في شكل تجويف القالب ، والشحوم فراغ الجانب الأسفل ، بحيث الشحوم فراغ يحمل الجزء في مكانه. شكل القالب بتحرر معطفا ونموذج متين مع وكيل الإصدار. باستخدام فرشاة الطلاء ، وضمان الافراج عن وكيل يصل الى كل ركن من أركانتجويف القالب النموذج.
- مزيج 10 ألف وقطع جزء من طراز B - سيل السلس البلاتين 950 مطاط السيليكون (أجزاء يقاس الوزن) في وعاء يحتوي على مساحة كافية للتوسع. لإزالة الهواء العفن مكان فقاعات النموذج مع المطاط سيليكون غير مخمر في دائرة الفراغ والحد من الضغط (على سبيل المثال ، إلى حوالي 26 بوصة من الزئبق أقل من الضغط الجوي) لحوالي ثلاث دقائق (أو أقل أو أكثر حسب الضرورة). إزالة السيليكون degassed من الغرفة وتصب في تجويف شكل القالب. مكان العفن مع سيليكون غير مخمر في فراغ الغرفة وديغا مرة أخرى. إزالة من فراغ الغرفة ومكان على سطح مستو. السماح لعلاج لمدة 24 ساعة ، وإزالة العفن من شكل القالب.
- كرر الخطوات من 1.4 إلى 1.1 من خلال إنشاء قوالب لكل من الصفيحة المخصوصة سطحية ، والرباط ، وطبقات الجسم.
- قطع الرباط طبقة العفن في مركز السطح الإنسي في الاتجاه الأمامي الخلفي بشفرة الحلاقة مباشرة للسماح لإدخال الألياف.
2. صب سو كل طبقة
- طبقة الجسم : تطبيق طبقة رقيقة من وكيل الافراج عن تجويف القالب الجسم مع فرشاة الطلاء. مزيج من طراز B جزء وجزء واحد من ألف Ecoflex البلاتين مفرط الليونة 00-30 سيليكون (وزنا). إضافة واحد أرق سيليكون جزء (وزنا) للحد من تصلب في نهاية المطاف شفي من المواد. المزيج معا لمدة 30 ثانية ، وتحدث في فراغ الغرفة لمدة دقيقة واحدة لإزالة الهواء المحبوسة. إزالة خليط من فراغ ، وتصب في تجويف الجسم العفن ، ولكن لا تملأ إلى الجزء العلوي من تجويف القالب بأكمله. مكان في الفرن على 250 درجة فهرنهايت لمدة 30 دقيقة. إزالة من الفرن وتبرد.
- بدعم : B مزيج جزء واحد وجزء واحد من الجلد والتنين وإضافة واحد أرق سيليكون الجزء (حسب الوزن). مزيج بقوة لمدة 30 ثانية ، ضع في الفراغ لمدة 1 دقيقة ، وتصب في تجويف القالب حتى الجسم الكامل. مكان في الفرن على 250 درجة فهرنهايت لمدة 30 دقيقة. إزالة القالب من الفرن وتبرد. إزالة النموذج من العفن ، والسماح لتبرد إلى درجة حرارة الغرفة ، وإزالة أي وكيل الافراج عن سطحطبقة الجسم مع منشفة ورقية.
- الرباط طبقة : تطبيق طبقة رقيقة من الافراج عن العفن وكيل الرباط سطح تجويف مع فرشاة الطلاء. وضع الصفحات 30 سم في قالب من خلال دفعه الى قطع من الشفرة على التوالي. مزيج دقيق من طراز B جزء وجزء واحد من ألف Ecoflex 00-30 وأربعة أجزاء من أرق سيليكون (وزنا). تحدث في فراغ الغرفة لإزالة فقاعات الهواء ويسكب الخليط في تجويف القالب الرباط.
- الرباط طبقة (تابع) : اضغط على الجسم ، بدعم نموذج (من خطوات 2.1.1 و 2.1.2) في الرباط تجويف القالب. بدء الإدراج في جانب واحد والانتقال إلى أخرى برفق بحيث يدفع نموذج سيليكون الزائدة غير مخمر وفقاعات الهواء من تجويف القالب. إذا فقاعات الهواء موجودة ، إزالة النموذج من تجويف القالب ، الملء مع سيليكون غير مخمر ، وكرر الضغط على نموذج في القالب. العفن مكان في الفرن لمدة 30 دقيقة ، وإزالة ، وتبرد لدرجة حرارة الغرفة. إزالة النموذج من العفن. إزالة الزائدة وكيل الافراج مع منشفة ورقية.
- طبقة سطحية صفيحة المخصوصة : تطبيق طبقة رقيقة من الافراج عن وكيل superifical الصفيحة المخصوصة (SLP) العفن سطح تجويف مع فرشاة الطلاء. مزيج من طراز B جزء ، جزء واحد من ألف Ecoflex 00-30 ، و 8 قطع سيليكون أرق من حيث الوزن. الفراغ كما فعلت سابقا ، وتصب في تجويف القالب SLP. استخدام نفس العملية الموصوفة في الخطوة 2.1.4 لادخال النموذج الرباط الجسم بالنسبة للدعم في تجويف الصفيحة المخصوصة سطحية العفن. مكان في الفرن على 250 درجة فهرنهايت و علاج لمدة ساعة واحدة. إزالة من الفرن والسماح لتبرد. إزالة النموذج ببطء وبعناية فائقة بحيث المخصوصة الصفيحة السطحية لا تزال سليمة.
- طبقة ظهارة : ضع نموذج أضعاف الصوتية على سطح مستو مع التراجع. إزالة الدعم المادي بشفرة الحلاقة مستقيمة. تعليق المواضيع في الهواء من قبل إرفاقها إلى كائن أكبر من ارتفاع النموذج. مزيج من طراز B جزء وجزء واحد من جلد التنين مع جزء واحد من أرق سيليكون ، مزيج ، والفراغ ، ثم يسكب على النموذج والسماح لعلاج ليومه ساعة. كرر العملية لإنشاء طبقة أكثر سمكا. إزالة المواد الزائدة بشفرة الحلاقة مستقيمة.
- اختياري : إذا كان المطلوب أن تكون كل طبقة بلون مختلف (للتفتيش وضوحا من طبقات مختلفة) ، إضافة إلى صبغ الجزء باء من Ecoflex إما بالجلد أو التنين أثناء عملية الخلط.
- اختياري : إذا كان سيتم جمع البيانات الممتلكات المادية ، وخلق عينات الشد والريولوجية بالتزامن مع تصنيع كل طبقة النموذج. القيام بذلك عن طريق سكب مادة غير مخمر الاضافية الى الافراج عن وكيل قوالب المعالجة المطلوبة من المواد الملكية شكل وحجم العينة.
- اختياري : إذا المطلوب قياس سماكة طبقة ، وقطع شريحة من طراز بشفرة الحلاقة على التوالي وتفقد مع المجهر.
3. إعداد النموذج النهائي للاختبار
- كل جبل أكمل نموذج أضعاف صخبا في لوحة اكريليك متزايدة من خلال تطبيق لأول مرة طبقة رقيقة من السيليكون الغراء على الظهر (الوحشية) والجانب (أnterior الخلفي أسطح النموذج). إدراج نموذج في خفض راحة لوحة التركيب. محاذاة سطح نموذج وسطي مع الجزء العلوي من لوحة الاكريليك. يمسح الغراء الزائد. تسمح الغراء لعلاج لمدة ساعة واحدة.
- تنطبق التلك ومسحوق على السطح نموذج للحد من الابتذال السطح.
- لتتبع السطح الإنسي استخدام قلم Sharpie غرامة نقطة للاحتفال النقاط على النموذج. تحدث أفضل النتائج إذا تم وضع علامات بعد تطبيق بودرة التلك.
- مكان مسامير طويلة من خلال ثقوب في لوحة التركيب مع نهايات الخيوط مشيرا نحو النموذج الذي سيتم إقران نموذج القائمة. وضع المواضيع خلال براغي. وضع رغوة الخلية المغلقة على مسامير لإغلاق أي ثغرات الهواء.
- الزوج هذا النموذج مع نموذج آخر على استعداد أضعاف الصوتية التي تم القيام بالمثل لصاحب الاكريليك باستخدام خطوات 3.1 و 3.2. تشديد الخناق على ضغط الرغوة وتقديم السطوح الإنسي معا حتى يتم التوصل إلى الرغبة قبل اهتزازي الفجوة. ضمان وضعت كلتا المجموعتين من المواضيع اوفإيه مغالق وتمتد إلى الخارج من لوحات الاكريليك في الاتجاه الأمامي الخلفي.
- جبل الزوج أضعاف صخبا بشأن أنبوب إمدادات الهواء.
- ربط المواضيع الأمامي معا لتشكل حلقة. تكرار للمواضيع الخلفي. شنق الوزن المطلوب على حلقات في نفس الوقت.
- نماذج جاهزة الآن للفحص وجمع البيانات.
4. ممثل النتائج
بيانات الاستجابة الاهتزازية من نموذج واحد التي تم إنشاؤها باستخدام هذه العملية هي كما يلي تلفيق ، وهذه النتائج هي نموذجية. التوتر مع ما يقرب من 31 ز تطبيقها على الألياف ، والضغط وظهور 400 في بنسلفانيا ضغط subglottal 10 ٪ أعلى من الضغط ظهور (440 باسكال) ، ونموذج صدي في 115 هرتز مع معدل تدفق مزماري من 210 مل / ثانية. هذه القيم هي في اتفاق جيد مع القيم التي أبلغ عنها لأولئك البشر (الجدول 3). تستخدم عالية السرعة لتحليل حركة videokymography نموذج أظهرت أدلة على وجود فارق بين مرحلة من رئيس أعلىأخفى الهوامش السفلية الثانية ، أي الهامش العلوي الهامش السفلي أثناء مرحلة مفتوحة لفترة الاهتزاز (الشكل 3). وأظهرت الصور المستخرجة من المسارات ستيريو من النقاط تطبيقها على الأسطح الإنسي والسفلي للنموذج حظيرة الصوتية التي عرضها على نموذج بالتناوب متقاربة ، متباعدة التعريف الذي هو نموذجي لمعالجة حكمية الإنسان ، والمخاطية مثل حركة الموجة ، وانخفاض السفلية ، متفوقة في الحركة من النماذج السابقة (الشكل 4).
الجدول 1. قيم نموذج المعلمة هندسية.
الجدول 2. نسب الخليط من حيث الوزن والناتجة من معامل يونغ المقاطع الفردية من طراز حظيرة الصوتية. وأدلى EF DS يعين من السيليكون والجلد Ecoflex التنين، على التوالي 14.
الجدول 3. المقارنة بين الاستجابات أضعاف الإنسان وتركيبية صوتية اهتزازي.
الشكل 1. الاصطناعية صخبا تصنيع نموذج أضعاف العملية. وتستخدم CAD المستمدة من النماذج الصلبة (اللوحة اليسرى) لإنشاء قوالب (وسط لوحة) لكل طبقة. ومن ثم يلقي كل طبقة ، بدءا من طبقة الجسم وتنتهي مع طبقة الظهارة (اللوحة اليمنى ، مع كل طبقة "مقشر الظهر" للرؤية). بعد التصنيع ، هي التي شنت نماذج لوحات الاكريليك للاختبار.
الشكل 2. الاصطناعية الصوتية عبر نموذج أضعاف القسم. متميزة الجسم ، وسطحية الصفيحة المخصوصة ، الممتازوترد أهبل ، وظهارة طبقات. تعريف الهندسة الصوتية المعلمات نموذج أضعاف. يتم تحجيم هذا الرقم لتمثيل واضح للتعاريف هندسية. وتطبيق القيم المعلمة الواردة في الجدول 1 نتيجة في شكل مختلف قليلا مما هو موضح هنا.
الشكل 3. عالي السرعة kymogram من الاهتزاز النموذج. وتظهر تقديرات للموقع من الهوامش السفلية والعلوية في الخطوط المنقطة الملونة. مرحلة الخلافات بين الهوامش السفلية والعلوية واضحة.
الشكل 4. الإنسي ملف سطح من طراز الاصطناعية أضعاف صخبا في ترتيب نصف الحنجرة ، استولت على اثنين من حالات مختلفة من الوقت ، بينما تهتز. ووضعت علامات حبر على السطح الإنسي (كما شالخاصة في الصورة على اليمين) ، تصوير باستخدام اثنين مزامنة كاميرات عالية السرعة ، وتتبع مدى دورة اهتزازي. المؤامرة اليسار يظهر المزمار متقاربة خلال مرحلة الافتتاح والمؤامرة الحق يظهر المزمار متباينة خلال المرحلة الختامية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
هذا الأسلوب من افتعال الطية الصوتية الاصطناعية نماذج غلة نماذج السلوك الذي يحمل اهتزازي مماثلة لتلك الطيات الصوتية البشرية. نتائج مفهوم متعدد الطبقات في مزايا هامة على التصاميم السابقة نموذج واحد واثنين من طبقة 3،6،8،15 ، من حيث خفض الضغط وتحسين ظهور الحركة طراز (متقاربة ، متباعدة خلال التعريف التذبذب ، موجة المخاطية مثل الحركة وخفضت التشريد متفوقة السفلي). ويتجلى أسلوب المقدمة هنا على نموذج مثالي إلى حد ما من حيث الهندسة ، ولكن يمكن تطبيقه على نماذج مختلفة مع هندستها. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون ملفقة نموذج استنادا إلى بيانات هندسية التصوير الإنسان (على سبيل المثال ، التصوير بالرنين المغناطيسي 17 ، CT) باستخدام هذا الأسلوب. بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون هذا المفهوم عملية تلفيق تجد التطبيق في مجالات البحوث الأخرى التي يسببها تدفق الاهتزازات و / أو طبقات متعددة من مواد لينة من العناصر المركزية ، على سبيل المثال ، من خلال التحقيقات تدفق الأوعية الدموية ، والنوم APوكالة الطاقة النووية ، وتنقل الحيوانات (وخاصة السباحة والطيران).
وقد وصفت نموذج هنا بعض القيود التي يمكن أن تكون الموضوعات المطروحة للبحث والتطوير في المستقبل. المواد والخصائص الخطية استجابة الإجهاد والانفعال ، وحدوث تحسن في المستقبل من المتوقع يتضمن دمج المواد الإجهاد سلالة غير الخطية. استخدام البيولوجية بدلا من المواد الاصطناعية في هذه العملية تلفيق ممكن أيضا. بسبب المرونة القصوى من الصفيحة المخصوصة طبقة ، هذا النموذج هو أقل قوة من نماذج الاهتزاز تحت واحد واثنين من الطبقة السابقة. ومع ذلك ، يجب الحفاظ على الضغط تحت subglottal حوالي 1 كيلو باسكال وتطبيق بودرة التلك في بعض الأحيان إلى تقليل التصاق السطح تسمح للنموذج ليتم استخدامها لفترات بناء على أمر من الأيام مع تغيرات طفيفة في سلوك النموذج ، وعادة ما تتجاوز بكثير تلك التي من الممكن استخدام الحناجر استئصاله.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
Acknowledgments
الكتاب الامتنان المنح R03DC8200 ، R01DC9616 وR01DC5788 من المعهد القومي للصمم واضطرابات التواصل الأخرى للحصول على الدعم من نموذج التنمية الصناعية.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| High Vacuum Grease | Dow Corning | 01018817 | |
| Pol-Ease 2300 | Polytek | Pol-Ease2300-1 | Release agent |
| Smooth-Sil 950 | Smooth-On | Smooth-Sil 950 | Mold making material |
| Vacuum Pump | Edwards Lifesciences | E2M2 | |
| Vacuum Chamber | Kartell | 230 | |
| Pressure Gage | Marsh Bellofram | 11308252A | |
| Straight Razor | Husky | 008-045-HKY | |
| Ecoflex 00-30 | Smooth-On | Ecoflex 00-30 | |
| Silicone Thinner | Smooth-On | Silicone Thinner | |
| Dragon Skin | Smooth-On | Dragon Skin 10 FAST | |
| Thread | Omega Engineering, Inc. | OmegaCrys | Use only clear fibers |
| Silicone Dye | Smooth-On | Silc Pig Black | |
| Silicone Glue | Smooth-On | Sil-Poxy | |
| Talc Powder | Western Family |
References
- Hirano, M., Kakita, Y. Cover-body theory of vocal fold vibration. Speech Science: Recent Advances. , 1-46 (1985).
- Voice, Speech, and Language Quick Statistics [Internet]. , National Institute on Deafness and Other Communication Disorders. Bethesda (MD). Available from: http://www.nidcd.nih.gov/health/statistics/vsl/Pages/stats.aspx (2010).
- Pickup, B. A., Thomson, S. L. Influence of asymmetric stiffness on the structural and aerodynamic response of synthetic vocal fold models. Journal of Biomechanics. 42 (14), 2219-2225 (2009).
- Zhang, Z. Vibration in a self-oscillating vocal fold model with left-right asymmetry in body-layer stiffness. Journal of the Acoustical Society of America. 128 (5), EL279-EL285 (2010).
- Popolo, P. S., Titze, I. R. Qualification of a Quantitative Laryngeal Imaging System Using Videostroboscopy and Videokymography. Annals of Otology, Rhinology & Laryngology. 117 (6), 4014-4412 (2008).
- Thomson, S. L., Mongeau, L., Frankel, S. H. Aerodynamic transfer of energy to the vocal folds. Journal of the Acoustical Society of America. 118 (3), 1689-1700 (2005).
- Neubauer, J., Zhang, Z., Miraghaio, R., Berry, D. A. Coherent structures of the near field flow in a self-oscillating physical model of the vocal folds. Journal of the Acoustical Society of America. 121 (2), 1102-1118 (2007).
- Drechsel, J. S., Thomson, S. L. Influence of supraglottal structures on the glottal jet exiting a two-layer synthetic, self-oscillating vocal fold model. Journal of the Acoustical Society of America. 123 (6), 4434-4445 (2008).
- Becker, S., et al. Flow-structure-acoustic interaction in a human voice model. Journal of the Acoustical Society of America. 125 (3), 1351-1361 (2009).
- Spencer, M., Siegmund, T., Mongeau, L. Experimental study of the self-oscillation of a model larynx by digital image correlation. Journal of the Acoustical Society of America. 123 (2), 1089-1103 (2007).
- Zhang, Z., Neubauer, J., Berry, D. The influence of subglottal acoustics on laboratory models of phonation. Journal of the Acoustical Society of America. 120 (3), 1558-1569 (2006).
- Kniesburges, S., et al. In vitro experimental investigation of voice production. Current Bioinformatics. , (2011).
- Titze, I. R. The Myoelastic Aerodynamic Theory of Phonation. , National Center for Voice and Speech. 82-101 (2006).
- Murray, P. R. Flow-Induced Responses of Normal, Bowed, and Augmented Synthetic Vocal Fold Models. , Brigham Young University. (2011).
- Baken, R. J., Orlikoff, R. F. Clinical Measurement of Speech and Voice. , 2nd, Singular Publishing. (2000).
- Titze, I. R. Principles of Voice Production. , National Center for Voice and Speech. (2000).
- Pickup, B. A., Thomson, S. L. Flow-induced vibratory response of idealized vs. magnetic resonance imaging-based synthetic vocal fold models. Journal of the Acoustical Society of America. 128 (3), EL124-EL129 (2010).
