Sintéticos, Multi-Layer, auto-oscilante Fabricação Modelo Vocal Fold

Summary

A metodologia sintética para a fabricação de modelos vocal fold é descrito. Os modelos são em tamanho real e imitar a estrutura multi-camada das pregas vocais humanas. Os resultados mostram os modelos de auto-oscilar em pressões comparáveis ​​à pressão pulmonar e demonstrar o fluxo induzido respostas vibratórias que são semelhantes aos da prega vocal humana.

Abstract

Som para a voz humana é produzida através de fluxo induzido por vibração das pregas vocais. As pregas vocais consistem em várias camadas de tecido, cada uma com diferentes propriedades dos materiais ^1. Produção normal de voz se baseia em tecidos saudáveis ​​e pregas vocais, e ocorre como resultado de acoplamento complexa entre dinâmicas, aerodinâmica estrutural, acústica e fenômenos físicos. Distúrbios da voz afetar até 7,5 milhões anualmente nos Estados Unidos ² e muitas vezes resultam em significativa financeira, social, e outros de qualidade de vida dificuldades. Compreender a física da produção de voz tem o potencial de beneficiar significativamente o cuidado de voz, incluindo a prevenção clínica, diagnóstico e tratamento de distúrbios da voz.

Métodos existentes para o estudo da produção de voz incluir na experimentação in vivo utilizando seres humanos e animais, na experimentação in vitro utilizando laringes excisadas e modelos sintéticos, e um modelo computacionaling. Devido ao acesso instrumento perigoso e difícil, em experimentos in vivo são severamente limitadas em seu escopo. Experimentos laringe excisadas têm o benefício de algum realismo anatômico e fisiológico, mas estudos paramétricos envolvendo variáveis ​​propriedade geométrica e material são limitadas. Além disso, eles são normalmente apenas capaz de ser vibrada por períodos de tempo relativamente curto (tipicamente da ordem de minutos).

Superar algumas das limitações dos experimentos laringe excisadas, sintético vocal fold modelos estão emergindo como uma ferramenta complementar para o estudo da produção da voz. Modelos sintéticos podem ser fabricados com mudanças sistemáticas às propriedades geometria e material, permitindo o estudo da saúde humana e insalubres aerodinâmica da fonação, dinâmica estrutural e acústica. Por exemplo, eles têm sido usados ​​para estudar esquerda-direita a assimetria das pregas vocais ^3,4, desenvolvimento de instrumentos clínicos ^5, a aerodinâmica da laringe ^6-9, vocal pressão de contato fold ^10, e acústica subglotal ¹¹ (uma lista mais completa pode ser encontrada em Kniesburges et al. ¹²⁾

Sintéticos existentes vocal fold modelos, no entanto, quer tenham sido homogênea (uma camada de modelos) ou que tenham sido fabricados usando dois materiais de rigidez diferentes (duas camadas de modelos). Esta abordagem não permite a representação da estrutura multi-camada real das pregas vocais humanas ^1, que desempenha um papel central no governo vocal resposta do fluxo induzido por vezes vibratório. Conseqüentemente, uma e duas camadas sintéticas vocal fold modelos têm demonstrado desvantagens ^3,6,8, tais como pressões mais elevadas do que o início são típicas para a fonação humana (pressão início é a pressão de pulmão mínimo necessário para iniciar a vibração), anormalmente grandes inferior- movimento superior, e da falta de uma "onda mucosa" (uma onda verticalmente itinerante que é característica da vibração vocal humana saudável vezes).

<pclass = "jove_content"> Neste papel, fabricação de um modelo com múltiplas camadas de diferentes propriedades do material é descrito. As camadas do modelo simular a estrutura multi-camada das pregas vocais humanas, incluindo epitélio, superficial da lâmina própria (SLP), intermediária e profunda da lâmina própria (isto é, ligamento, uma fibra é incluído para ântero-posterior rigidez) e músculo (isto é, , corpo) camadas ^1. Resultados são incluídos que mostram que o modelo apresenta melhores características vibratórias mais antes de uma e duas camadas de modelos sintéticos, incluindo pressão início mais perto do início da pressão humana, a redução de movimento inferior-superior, e evidência de uma onda de mucosa.

Protocol

A seqüência de fabricação (ver Fig. 1.) Consiste em fazer moldes para camadas do modelo vocal fold, seqüencialmente fundição camadas de silicone, e montagem dos modelos para teste. O modelo tem quatro camadas distintas: corpo, ligamento, superficial da lâmina própria e epitélio, além de uma única fibra. A camada de suporte é adicionado para facilitar a colocação exata das camadas individuais para o modelo da prega vocal. O modelo de definições de parâmetros geométricos são mostrados …

Discussion

Este método de fabricação sintética vocal rendimentos vezes modelos que exibem modelos de comportamento vibratório semelhante ao da prega vocal humana. O multi-camada resultados conceito em vantagens significativas sobre os projetos anteriores de uma e duas camadas de modelo ^3,6,8,15, em termos de pressão reduzida e início do movimento do modelo melhorado (convergente-divergente perfil durante a oscilação, o movimento ondulatório da mucosa e reduziu deslocamentos superiores inferior). O método aqui…

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