Summary
सिंथेटिक मुखर गुना मॉडल fabricating के लिए पद्धति में वर्णित है. जीवन आकार मॉडल हैं और मानव मुखर परतों के बहु परत संरचना नकल. परिणाम मॉडलों के लिए फेफड़ों के दबाव के बराबर दबाव पर आत्म थरथराना और प्रवाह प्रेरित थरथानेवाला प्रतिक्रिया है कि मानव मुखर परतों के उन लोगों के लिए समान हैं का प्रदर्शन दिखाते हैं.
Protocol
निर्माण अनुक्रम (चित्र देखें 1.) मुखर गुना मॉडल परतों के लिए molds बनाने, क्रमिक रूप से सिलिकॉन परतों कास्टिंग, और परीक्षण के लिए बढ़ते मॉडल के होते हैं . शरीर, बंधन, सतही लामिना propria, और उपकला एक एकल फाइबर के अलावा में: मॉडल चार अलग परतों है. एक समर्थन परत करने के लिए मुखर गुना मॉडल के लिए अलग - अलग परतों के सटीक स्थान की सुविधा के लिए जोड़ा है. मॉडल ज्यामितीय पैरामीटर परिभाषाओं छवि में दिखाया गया हैं. 2, मौजूदा तालिका 1 में दिए गए मॉडल के लिए पैरामीटर मान के साथ. निम्न अनुभागों में, अलग सिलिकॉन मिश्रण अनुपात के विभिन्न परतों के लिए निर्दिष्ट कर रहे हैं, इन सामग्री गुण है कि छोटे तनाव शासन 13 में मानव मुखर गुना ऊतकों के लिए रिपोर्ट (टेबल 2 देखें) उन लोगों के लिए समान हैं.
1. मोल्ड निर्माण और तैयारी
- Supe: तीन मुखर गुना परतों के ठोस मॉडल बनाएँrficial लामिना propria, बंधन, और शरीर परतों. यह आम तौर पर वांछित geometries के साथ 3 डी कंप्यूटर एडेड डिजाइन मॉडल (सीएडी) बनाने, के रूप में stereolithography फ़ाइलें (STL) सीएडी मॉडल का निर्यात, और एक कस्टम मशीन की दुकान करने के लिए रैपिड प्रोटोटाइप के लिए STL फाइलें भेजने के द्वारा किया जाता है.
- बॉक्स के आकार की एक साँचे में ढालना ऐक्रेलिक सामग्री की पतली टुकड़े फ़ॉर्म का उपयोग करके बनाएँ. लगभग आयाम (नहीं) महत्वपूर्ण 2.54 सेमी उच्च रहे हैं × 5.72 सेमी चौड़ी × गहरी 6.35 सेमी. यह एक फ्लैट ऐक्रेलिक प्लेट का पालन करके प्रपत्र के नीचे बनाओ. वैक्यूम तेल के साथ सभी आंतरिक किनारों को सील.
- वांछित ज्यामिति के ठोस मॉडल (यानी, शरीर, बंधन, या सतही लामिना propria) के पार्श्व पक्ष पर एक वैक्यूम तेल की एक छोटी राशि रखें. मोल्ड फार्म गुहा, वैक्यूम तेल नीचे की ओर के निचले भाग में मॉडल प्रेस, ताकि वैक्यूम तेल जगह में हिस्सा रखती है. उदारतापूर्वक कोट मोल्ड फार्म और रिहाई एजेंट के साथ ठोस मॉडल. एक पेंट ब्रश का प्रयोग, रिलीज एजेंट सुनिश्चित करने के सभी कोनों में पहुँचतामोल्ड फार्म गुहा.
- एक 10 और एक चिकना एसआईएल एक कंटेनर है कि विस्तार के लिए पर्याप्त कमरा है में 950 प्लैटिनम सिलिकॉन रबर (वजन द्वारा मापा भागों) का हिस्सा बी भागों मिक्स. Uncured सिलिकॉन रबर के साथ एक निर्वात चैम्बर में हवा बुलबुले जगह मोल्ड फार्म और हटाने के लगभग तीन मिनट (या अधिक या के रूप में आवश्यक कम) के लिए कम दबाव (जैसे, वायुमंडलीय दबाव से नीचे पारा 26 के आसपास इंच). चैम्बर से degassed सिलिकॉन निकालें और मोल्ड फार्म गुहा में डाल देना. निर्वात चैम्बर और Degas में uncured फिर सिलिकॉन के साथ प्लेस ढालना. वैक्यूम और स्तर की सतह पर चैम्बर जगह से निकालें. 24 घंटे के लिए इलाज और मोल्ड रूप से मोल्ड हटाने की अनुमति दें.
- 1.1 1.4 के माध्यम से कदम सतही लामिना propria, बंधन, और शरीर की परतों में से प्रत्येक के लिए molds बनाने दोहराएँ.
- फाइबर प्रविष्टि के लिए अनुमति देने के लिए एक सीधी रेजर के साथ पूर्वकाल - पीछे दिशा में औसत दर्जे की सतह के केंद्र में बंध परत मोल्ड कट.
2. कास्टिंग ओच प्रत्येक परत
- शारीरिक परत: शरीर मोल्ड गुहा पेंट ब्रश के साथ रिलीज एजेंट की पतली परत लागू करें. मिश्रण एक हिस्सा बी और एक हिस्सा एक के Ecoflex 00-30 Supersoft प्लेटिनम सिलिकॉन (वजन) के द्वारा. जोड़ें एक हिस्सा सिलिकॉन पतली (वजन) के द्वारा सामग्री का अंतिम ठीक कठोरता को कम. 30 सेकंड और जगह के लिए एक साथ एक मिनट के लिए निर्वात चैम्बर में फँस हवा निकालने के मिश्रण. मिश्रण को वैक्यूम से निकालें और शरीर मोल्ड गुहा में डाल, लेकिन पूरे मोल्ड गुहा के ऊपर भरने नहीं. 250 ° F 30 मिनट के लिए ओवन में रखें. ओवन और ठंडे से निकालें.
- का बैकअप लेने के: मिक्स एक हिस्सा बी और एक हिस्सा ड्रैगन त्वचा की एक और एक हिस्सा सिलिकॉन पतली (वजन) के द्वारा जोड़ने . 30 सेकंड, 1 मिनट के लिए शून्य में जगह के लिए सख्ती मिश्रण, और पूर्ण जब तक शरीर मोल्ड गुहा में डालना. 250 ° F 30 मिनट के लिए ओवन में रखें. ओवन और शांत से मोल्ड निकालें. मोल्ड से मॉडल निकालें, कमरे के तापमान शांत करने के लिए अनुमति देते हैं, और की सतह पर किसी भी रिलीज एजेंट निकालनेकागज तौलिया के साथ शरीर परत.
- बंध परत: बंधन मोल्ड गुहा सतह पर पेंट ब्रश के साथ रिलीज एजेंट की पतली परत लागू करें. यह सीधे उस्तरा से कटौती में धकेलने के द्वारा मोल्ड में एक 30 सेमी धागा रखें. अच्छी तरह से एक हिस्सा बी और एक हिस्सा 00-30 Ecoflex और सिलिकॉन पतली के चार भागों (वजन) के द्वारा एक मिश्रण. निर्वात चैम्बर में प्लेस हवाई बुलबुले को हटाने और बंधन मोल्ड गुहा में मिश्रण डालना.
- बंध परत (जारी): प्रेस बंधन मोल्ड गुहा में मॉडल शरीर वाचिक (चरण 2.1.1 और 2.1.2 से). एक पक्ष में सम्मिलन शुरू और धीरे से दूसरे को ऐसा कदम है कि मॉडल अतिरिक्त uncured सिलिकॉन और मोल्ड गुहा के हवाई बुलबुले बाहर धक्का. यदि हवा बुलबुले मौजूद हैं, मोल्ड गुहा, uncured सिलिकॉन के साथ फिर से भरना से मॉडल निकालने के लिए, और मोल्ड में मॉडल का उपयोग दोहराने. 30 मिनट के लिए ओवन में रखें मोल्ड, हटाने, और कमरे के तापमान को शांत. मोल्ड से मॉडल निकालें. कागज तौलिया के साथ अतिरिक्त रिलीज़ एजेंट निकालें.
- सतही लामिना propria परत: superifical लामिना propria पेंट ब्रश के साथ (SLP) मोल्ड गुहा सतह पर रिलीज एजेंट की पतली परत लागू करें . मिश्रण एक हिस्सा बी, एक Ecoflex 00-30, और 8 भागों सिलिकॉन के एक वजन द्वारा पतली हिस्सा है. वैक्यूम के रूप में पहले से किया है और SLP मोल्ड गुहा में डाल देना. एक ही चरण 2.1.4 में वर्णित करने के लिए सतही लामिना propria मोल्ड गुहा में बंधन शरीर समर्थन मॉडल सम्मिलित प्रक्रिया का उपयोग करें. 250 ° एफ पर एक ओवन में रखें और एक घंटे के लिए इलाज. ओवन से निकालें और शांत करने के लिए अनुमति. मॉडल निकालें और धीरे धीरे चरम देखभाल के साथ इतना है कि सतही लामिना propria बरकरार है.
- उपकला परत: नीचे समर्थन के साथ एक फ्लैट सतह पर प्लेस मुखर गुना मॉडल. एक सीधी रेजर के साथ समर्थन सामग्री निकालें. उन्हें मॉडल की तुलना में अधिक से अधिक ऊंचाई के किसी ऑब्जेक्ट के लिए संलग्न द्वारा हवा में निलंबित धागे. सिलिकॉन पतली का एक हिस्सा है, मिश्रण, वैक्यूम के साथ मिश्रण एक हिस्सा बी और एक हिस्सा एक के ड्रैगन त्वचा है, तो मॉडल पर डालना और पर के लिए इलाज की अनुमतिई घंटे. एक मोटा परत बनाने के लिए प्रक्रिया को दोहराएँ. एक सीधी रेजर के साथ अतिरिक्त सामग्री निकालें.
- वैकल्पिक: यदि प्रत्येक परत एक अलग रंग (अलग परतों के दृश्य निरीक्षण के लिए) करने के लिए वांछित है, मिश्रण की प्रक्रिया के दौरान या तो Ecoflex या ड्रैगन त्वचा का हिस्सा बी करने के लिए डाई जोड़ने.
- वैकल्पिक: यदि सामग्री संपत्ति डेटा एकत्र हो जाएगा, तन्यता और rheological नमूनों प्रत्येक मॉडल परत के निर्माण के साथ एक साथ बना. वांछित सामग्री संपत्ति नमूना आकार और आकार के एजेंट के इलाज रिलीज molds में अतिरिक्त uncured सामग्री डालने का कार्य द्वारा इस मत करो.
- वैकल्पिक: यदि परत मोटाई की माप वांछित हैं, एक सीधी रेजर के साथ मॉडल के एक क्रॉस सेक्शन में कटौती और खुर्दबीन के साथ निरीक्षण .
3. परीक्षण के लिए अंतिम मॉडल तैयारी
- एक एक्रिलिक बढ़ते थाली में पहले (पार्श्व) वापस और पक्ष (पर सिलिकॉन गोंद की एक पतली परत लागू करने के द्वारा माउंट प्रत्येक पूरा मुखर गुना मॉडलnterior पोस्टीरियर) मॉडल सतहों. बढ़ते थाली के recessed कटौती में मॉडल डालें. औसत दर्जे सतह एक्रिलिक थाली के शीर्ष मॉडल के साथ संरेखित करें. दूर अतिरिक्त गोंद साफ कर लें. एक घंटे के लिए इलाज करने के लिए गोंद की अनुमति दें.
- मॉडल सतह के लिए तालक पाउडर लागू करने के लिए सतह tackiness कम.
- औसत दर्जे की सतह पर नज़र रखने के लिए एक ठीक बिंदु Sharpie कलम का उपयोग करने के लिए मॉडल पर डॉट्स निशान. सर्वश्रेष्ठ परिणाम होते हैं, अगर अंकन तालक पाउडर के आवेदन के बाद किया जाता है.
- लड़ी पिरोया जो मौजूदा मॉडल मॉडल के लिए रखा जाएगा की ओर इशारा करते हुए समाप्त होता है के साथ बढ़ते थाली के छेद के माध्यम से लंबे बोल्ट प्लेस. बोल्ट पर धागे लेटाओ. बोल्ट पर बंद सेल फोम के लिए किसी भी हवा अंतराल बंद रखो.
- इस तैयार मॉडल है कि इसी तरह किया गया है एक ऐक्रेलिक धारक चरण 3.1 और 3.2 का उपयोग कर के लिए मुहिम शुरू की एक और मुखर गुना मॉडल के साथ जोड़ी. शिकंजा कस फोम सेक और औसत दर्जे का सतहों को एक साथ लाने जब तक इच्छा के पूर्व थरथानेवाला अंतराल तक पहुँच जाता है. सुनिश्चित करें कि धागे के दोनों सेट ov रखा जाता हैएर बोल्ट और पूर्वकाल - पीछे दिशा में एक्रिलिक प्लेटों से जावक विस्तार.
- माउंट हवा की आपूर्ति ट्यूब पर मुखर गुना जोड़ी.
- पूर्वकाल धागे के साथ टाई के लिए एक पाश फार्म. पीछे धागे के लिए दोहराएँ. रुको एक साथ छोरों पर वांछित वजन.
- मॉडल अब कर रहे हैं परीक्षण और डेटा संग्रह के लिए तैयार है.
4. प्रतिनिधि परिणाम
इस निर्माण की प्रक्रिया का उपयोग कर बनाई गई मॉडल से थरथानेवाला प्रतिक्रिया डेटा प्रकार के रूप में कर रहे हैं, इन परिणामों ठेठ हैं. लगभग 31 तंतुओं को लागू जी के तनाव के साथ, शुरुआत दबाव शुरुआत दबाव (440 पा) के ऊपर 10% की एक subglottal दबाव फोनों 400 था, मॉडल 210 मिलीग्राम / एस के glottal प्रवाह की दर के साथ 115 हर्ट्ज पर स्फूर्त इन मूल्यों को मनुष्य (3 टेबल) के उन लोगों के लिए रिपोर्ट मूल्यों के साथ अच्छे समझौते में हैं. उच्च गति videokymography का उपयोग करने के लिए मॉडल गति का विश्लेषण बेहतर एक के बीच अंतर चरण का सबूत दिखायाएन डी अवर हाशिये, अर्थात्, बेहतर मार्जिन कंपन अवधि (छवि 3) के खुले चरण के दौरान अवर मार्जिन छिपाई. मुखर गुना मॉडल के औसत दर्जे का है और अवर सतहों लागू डॉट्स की स्टीरियो छवियों से निकाले trajectories से पता चला है कि मॉडल एक बारी संसृत - मुक़्तलिफ़ प्रोफ़ाइल है कि मानव शब्दोच्चार, एक mucosal लहर की तरह गति, और एक कम की विशिष्ट है प्रदर्शन अवर पिछले मॉडल की तुलना में बेहतर गति (4 छवि) .
तालिका 1. मॉडल ज्यामितीय पैरामीटर मान.
तालिका 2. वजन और मुखर गुना मॉडल के अलग - अलग वर्गों की यंग मापांक जिसके परिणामस्वरूप मिश्रण अनुपात. एफई और डी एस नामित सिलिकॉन Ecoflex और ड्रैगन त्वचा से बनाया, क्रमशः 14.
तालिका 3. मानव और सिंथेटिक मुखर गुना थरथानेवाला प्रतिक्रियाओं के बीच तुलना करें.
चित्रा 1 सिंथेटिक मुखर गुना मॉडल निर्माण की प्रक्रिया. सीएडी व्युत्पन्न ठोस मॉडल (बाएं पैनल) के लिए प्रत्येक परत के लिए नए नए साँचे (केंद्र पैनल) बनाने के लिए उपयोग किया जाता है. प्रत्येक परत डाली है, तब शरीर की परत के साथ शुरुआत और उपकला परत (सही पैनल, प्रत्येक परत दृश्यता के लिए "वापस खुली" के साथ) के साथ समाप्त. निर्माण के बाद, मॉडल परीक्षण के लिए एक्रिलिक प्लेटों को बढ़ रहे हैं.
चित्रा 2 सिंथेटिक मुखर गुना मॉडल पार अनुभाग. अलग शरीर, सतही लामिना propria, ligलड़ी, और उपकला परतों दिखाए जाते हैं. पैरामीटर को परिभाषित मुखर गुना मॉडल ज्यामिति. यह आंकड़ा ज्यामितीय परिभाषा के स्पष्ट प्रतिनिधित्व के लिए बढ़ाया है. तालिका 1 में दिए गए पैरामीटर मूल्यों के आवेदन यहाँ क्या दिखाया गया है की तुलना में थोड़ा अलग आकार में परिणाम होगा.
चित्रा 3 मॉडल कंपन की उच्च गति kymogram. बेहतर और अवर हाशिये के स्थान के लिए अनुमान रंग बिंदीदार लाइनों में दिखाए जाते हैं. चरण अवर और बेहतर मार्जिन के बीच मतभेद स्पष्ट हैं.
चित्रा 4 सिंथेटिक एक hemilarynx व्यवस्था में मुखर गुना मॉडल, समय के दो विभिन्न उदाहरणों पर कब्जा कर लिया, जबकि हिल के औसत दर्जे सतह प्रोफ़ाइल. इंक मार्करों औसत दर्जे की सतह पर रखा गया था (श के रूप मेंसही छवि में अपनी), दो सिंक्रनाइज़ उच्च गति कैमरों का उपयोग imaged किया है, और थरथानेवाला चक्र पर नज़र रखी. बाईं साजिश खोलने के चरण के दौरान एक संसृत उपजिह्वा से पता चलता है और सही साजिश समापन चरण के दौरान एक मुक़्तलिफ़ उपजिह्वा से पता चलता है.
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Discussion
सिंथेटिक मुखर गुना मॉडल पैदावार मॉडल है कि थरथानेवाला कि मानव मुखर परतों के समान व्यवहार एक्ज़िबिट fabricating का यह तरीका है. बहु परत कम शुरुआत दबाव और बेहतर मॉडल गति के मामले में, पिछले एक और दो परत मॉडल 3,6,8,15 डिजाइन के अधिक महत्वपूर्ण लाभ (संसृत - मुक़्तलिफ़, लहर की तरह mucosal गति दोलन के दौरान प्रोफ़ाइल में अवधारणा का परिणाम और अवर बेहतर विस्थापन कम). यहाँ प्रस्तुत विधि ज्यामिति के मामले में कुछ हद तक एक idealized मॉडल पर प्रदर्शन किया है, लेकिन यह अलग geometries के साथ मॉडलों के लिए लागू किया जा सकता है. उदाहरण के लिए, एक मानव इमेजिंग ज्यामितीय डेटा पर आधारित मॉडल (जैसे 17, एमआरआई, सीटी) इस पद्धति का उपयोग करके निर्मित किया जा सकता है. इसके अतिरिक्त, इस निर्माण की प्रक्रिया की अवधारणा के अन्य अनुसंधान क्षेत्रों में प्रवाह प्रेरित कंपन और / या नरम सामग्री के कई परतों केंद्रीय तत्व, जैसे, रक्त वाहिकाओं के माध्यम से प्रवाह की जांच कर रहे हैं में आवेदन मिल जाए, एपी सो हो सकता हैएनईए, और जानवर हरकत (विशेष रूप से तैराकी और उड़ान).
मॉडल वर्णित यहाँ कुछ सीमाएँ है कि भविष्य के अनुसंधान और विकास के लिए विषयों किया जा सकता है. सामग्री रैखिक तनाव तनाव प्रतिक्रिया विशेषताओं है, और एक प्रत्याशित भविष्य सुधार nonlinear तनाव तनाव सामग्री का समावेश भी शामिल है. इस निर्माण की प्रक्रिया में सिंथेटिक सामग्री के बजाय जैविक का प्रयोग भी संभव है. लामिना propria परत के चरम लचीलेपन के कारण, मॉडल कम पिछले एक और दो परत मॉडल की तुलना में कंपन के तहत मजबूत है. हालांकि, लगभग 1 kPa के नीचे subglottal दबाव रखने और कभी कभी तालक पाउडर लागू करने के लिए सतह आसंजन कम से कम durations के लिए मॉडल व्यवहार में कम से कम परिवर्तन के साथ, आम तौर पर जहाँ तक संभव हो उन excised larynges का उपयोग कर अधिक दिनों के आदेश पर इस्तेमाल किया जा मॉडल के लिए अनुमति चाहिए.
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Disclosures
लेखकों खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.
Acknowledgments
लेखकों को आभार सिंथेटिक मॉडल विकास के समर्थन के लिए बहरापन और अन्य संचार विकार पर राष्ट्रीय संस्थान से R03DC8200 अनुदान, R01DC9616, और R01DC5788 स्वीकार करते हैं.
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
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