Sintético, multi-capa, auto-oscilante Fabricación Vocal Modelo Doble

Summary

La metodología para la fabricación de los modelos de síntesis de las cuerdas vocales se describe. Los modelos son de tamaño natural y de imitar la estructura de múltiples capas de las cuerdas vocales humanas. Los resultados muestran que los modelos de auto-oscilar a presiones similares a la presión pulmonar y demostrar las respuestas inducidas por el flujo de vibración que son similares a los humanos de las cuerdas vocales.

Abstract

El sonido de la voz humana se produce a través de la vibración inducida por el flujo de las cuerdas vocales. Las cuerdas vocales constan de varias capas de tejido, cada una con diferentes propiedades de los materiales ^1. Producción normal de voz se basa en los tejidos sanos y los pliegues vocales, y se produce como resultado del acoplamiento entre la dinámica compleja aerodinámica, estructurales y acústicas fenómenos físicos. Trastornos de la voz afectan a hasta 7,5 millones de dólares anuales en los Estados Unidos solamente ^dos ya menudo resultan en los mercados financieros significativos, sociales, y otros de la calidad de vida de dificultades. Entender la física de producción de la voz tiene el potencial de beneficiar significativamente cuidado de la voz, incluida la prevención clínica, diagnóstico y tratamiento de trastornos de la voz.

Los métodos existentes para el estudio de producción de la voz incluyen la experimentación in vivo con seres humanos y animales, la experimentación in vitro utilizando la laringe extirpada y modelos sintéticos, y el modelo computacionalING. Debido al acceso de instrumentos peligrosos y difíciles, en los experimentos in vivo son muy limitadas en su alcance. Extirpado la laringe experimentos tienen el beneficio de la anatomía y algo de realismo fisiológico, pero los estudios paramétricos involucran variables de las propiedades geométricas y materiales son limitados. Además, son por lo general sólo es capaz de hacer vibrar durante períodos relativamente cortos de tiempo (típicamente del orden de minutos).

Para superar algunas de las limitaciones de los experimentos de la laringe extirpada, modelos sintéticos de las cuerdas vocales están emergiendo como una herramienta complementaria para el estudio de producción de la voz. Modelos sintéticos se pueden fabricar con cambios sistemáticos a las propiedades de la geometría y el material, lo que permite el estudio de la aerodinámica saludables y no saludables humanos fonatorio, dinámica estructural, y la acústica. Por ejemplo, se han utilizado para estudiar izquierda-derecha de las cuerdas vocales asimetría ^3,4, el desarrollo de instrumentos clínicos ^5, la aerodinámica de laringe ^6-9, vocal doblar la presión de contacto ^10, y la acústica subglótica ¹¹ (una lista más completa se puede encontrar en Kniesburges et al. ¹²⁾

Actuales modelos de síntesis de las cuerdas vocales, sin embargo, o bien han sido homogéneas (una sola capa los modelos) o han sido fabricados utilizando dos materiales de rigidez diferentes (dos capas de los modelos). Este enfoque no permite la representación de la actual estructura de múltiples capas de las cuerdas vocales humanas que ^uno juega un papel central en el gobierno de las cuerdas vocales inducida por el flujo de respuesta vibratoria. Por lo tanto, de una y dos capas sintéticas modelos de las cuerdas vocales han mostrado desventajas ^3,6,8 como las presiones inicio superior a lo que son típicos de la fonación humana (presión de inicio es la presión pulmonar mínima requerida para iniciar la vibración), extrañamente grande-inferior movimiento superior, y la falta de una "onda mucosa" (una onda que viaja verticalmente que es característico de la salud humana a las vibraciones de las cuerdas vocales).

<pclass = "jove_content"> En este trabajo, la fabricación de un modelo con múltiples capas de diferentes propiedades de los materiales se describe. Las capas del modelo simula la estructura de múltiples capas de las cuerdas vocales humanas, incluyendo epitelio, lámina propia superficial (SLP), intermedias y profundas de la lámina propia (es decir, el ligamento, la fibra se incluye la rigidez anterior-posterior), y el músculo, es decir ( , el cuerpo) en las capas ^1. Los resultados se incluye que muestran que el modelo presenta características mejoradas de vibración más antes de una y dos capas de modelos sintéticos, incluyendo la presión de inicio más cercano a la presión de inicio humanos, limitación de movimiento inferior-superior, y la evidencia de una onda mucosa.

Protocol

La secuencia de fabricación (ver Fig. 1.) Consiste en hacer moldes de las capas del modelo vocal veces, de forma secuencial de fundición capas de silicona, y el montaje de los modelos para la prueba. El modelo tiene cuatro capas distintas: el cuerpo, el ligamento, la lámina propia superficial, y el epitelio, además de una única fibra. Una capa de refuerzo se agrega para facilitar la colocación precisa de las capas individuales para el modelo de las cuerdas vocales. Las definiciones de modelo geom?…

Discussion

Este método de fabricación sintética vocal rendimientos veces los modelos de los modelos que exhiben un comportamiento similar a la vibración de las cuerdas vocales humanas. El multi-capa de los resultados en concepto de ventajas significativas sobre los anteriores diseños de modelos de una y dos capas de ^3,6,8,15, en términos de reducción de presión de inicio y de movimiento del modelo mejorado (convergente-divergente perfil durante la oscilación, la mucosa de onda como el movimiento , y la reducci?…

Materials

Name of the reagent	Company	Catalogue 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	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	OmegaCrys	Use only clear fibers
Silicone Dye	Smooth-On	Silc Pig Black
Silicone Glue	Smooth-On	Sil-Poxy
Talc Powder	Western Family