Waiting
Elaborazione accesso...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Fremstillingsproces for ikke-klæbende superbløde vokalfoldmodeller

Published: January 5, 2024 doi: 10.3791/66222

Summary

Denne undersøgelse demonstrerer fremstillingen af ikke-klæbrige og superbløde vokalfoldmodeller ved at introducere en bestemt måde at skabe vokalfoldlagene på, give en detaljeret beskrivelse af fremstillingsproceduren og karakterisere modellernes egenskaber.

Abstract

Denne undersøgelse har til formål at udvikle superbløde, ikke-klæbrige vokalfoldmodeller til stemmeforskning. Den konventionelle fremstillingsproces af silikonebaserede stemmefoldmodeller resulterer i modeller med uønskede egenskaber, såsom klæbrighed og reproducerbarhedsproblemer. Disse vokalfoldmodeller er tilbøjelige til hurtig aldring, hvilket fører til dårlig sammenlignelighed på tværs af forskellige målinger. I denne undersøgelse foreslår vi en ændring af fremstillingsprocessen ved at ændre rækkefølgen af lagdeling af silikonematerialet, hvilket fører til produktion af ikke-klæbrige og meget konsistente vokalfoldmodeller. Vi sammenligner også en model produceret ved hjælp af denne metode med en konventionelt fremstillet vokalfoldmodel, der påvirkes negativt af dens klæbrige overflade. Vi beskriver fremstillingsprocessen og karakteriserer modellernes egenskaber til potentielle anvendelser. Resultaterne af undersøgelsen demonstrerer effektiviteten af den modificerede fabrikationsmetode og fremhæver de overlegne kvaliteter af vores ikke-klæbrige vokalfoldmodeller. Resultaterne bidrager til udviklingen af realistiske og pålidelige vokalfoldmodeller til forskning og kliniske anvendelser.

Introduction

Vocal fold modeller bruges til at simulere og undersøge menneskelig stemmeproduktion under normale og patologiske forhold 1,2. En af de største udfordringer ved at skabe vokalfoldmodeller er at opnå en realistisk blødhed og fleksibilitet, der ligger tæt op ad menneskers. For at opnå disse egenskaber anvendes ofte silikoneelastomerer, som fortyndes med store mængder silikoneolie for at opnå det tilsvarende elasticitetsmoduli 3,4. En anden afgørende faktor for at skabe realistiske vokalfoldmodeller er lagdeling, da vokalfolder består af flere lag af varierende blødhed, som bestemmer mønsteret af flowinduceret vibration og frekvensen, hvormed vibrationer er mulige.

I denne undersøgelse skabte vi en typisk vokalfoldmodel. Vi brugte den fælles geometri leveret af Scherer5, som repræsenterer typiske dimensioner for mandlige vokalfolder med 17 mm længde ifølge Zhang6 og består af tre lag: et lag til vocalismusklen (kropslag), et til hele slimhindelaget (dæklag) og et til epitelet. Denne struktur kan ses i koronalt tværsnit i figur 1.

Figure 1
Figur 1: Koronalt tværsnit af strubehovedets moduler. Koronalt tværsnit af strubehovedets moduler, der illustrerer den bredeste bredde af vokalfolderne (8,5 mm). Hver vokalfold består af et kropslag, et dæklag og et epitellag. Dette tal er ændret fra13. Gengivet fra Häsner, P., Prescher, A., Birkholz, P. Effekt af bølgede luftrørvægge på svingningstrykket i silikone vokalfolder. J Acoust Soc Am.149 (1), 466-475 (2021) med tilladelse fra Acoustical Society of America. Klik her for at se en større version af denne figur.

Andre publikationer bruger delvist kun et lag7, to lag uden epitellag2 eller modellerer slimhinden med flere lag3. Normalt støbes lagene indefra og ud, dvs. startende med det dybeste lag. Epitelet, som er meget tyndt med 30 μm tykkelse, støbes i enden over hele kroppen for at omslutte det med en robust hud8.

Dæklaget i modellen er den blødeste del med Youngs modul på ca. 1,1 kPa9. For kropslaget er det omtrentlige Youngs modul i tværretningen ved hjælp af in vitro-målinger 10 2 kPa. In vivo kan Youngs modul i thyroarytenoidmusklen være højere på grund af tilstedeværelsen af fibre i længderetningen såvel som den mulige spænding af musklen. For at opnå dette ekstremt lave Youngs modul er det nødvendigt at tilføje en høj mængde silikoneolie til silikoneblandingen (ca. 72%). Fabrikanten fraråder dog kraftigt at bruge en olieandel større end 5%. Generelt er tilsætningen af silikoneolie til elastomeren beregnet til at øge strømnings- og dryppetiden samt reducere krympningen af den hærdede silikonepolymer. Det hjælper silikonen med at hærde mere ensartet og derved reducere belastningen i materialet. Dens formål er at optimere formbarheden og egenskaberne af det hærdede materiale snarere end at øge dets blødhed, selvom dette også er en konsekvens. Dette skyldes, at silikoneolie er kemisk inert, hvilket betyder, at den ikke kan polymerisere sig selv og ikke er integreret i netværket af silikonepolymeren11. I stedet forbliver det som en flydende fase i polymermatrixen, hvilket svækker polymerstrukturen på højere niveauer og potentielt får den til at opløses ud af det hærdede materiale og klæbe til overfladen. Som et resultat er andre negative egenskaber såsom hærdningsforstyrrelser, ujævn vulkanisering, kemisk krympning og skørhed mulige. Vocal fold modeller med højt silikone olieindhold blev undersøgt med hensyn til aldring og reproducerbarhed, og det blev konstateret, at der er en høj variabilitet i egenskaberne af forskellige modeller og en ændring i deres egenskaber over tid11.

Ved fremstilling af vokalfoldmodeller på den konventionelle måde 7,12 kan epitellagets klæbrighed være et problem, da det kan påvirke vibrationernes homogenitet og føre til brud på epitelet. Selvom silikonen, der bruges til at fremstille epitelet, er ufortyndet, kan det antages, at olien, der lækker fra det nærliggende slimhindelaget, har lignende virkninger på silikonen, som om den var blevet fortyndet. Problemet med klæbrighed blev løst ved at tilføje forskellige pulvere såsom talkum eller carbonpulver som et mellemlag mellem slimhinden og epitellaget,12. Denne fremgangsmåde kan have været vellykket, fordi olien delvist blev absorberet af pulveret, og som følge heraf kunne epiteloverfladens klæbrighed reduceres.

I denne publikation viser vi, at problemet med klæbrighed kan omgås ved en lille ændring af processen med vokalfoldfremstilling. Ved at ændre rækkefølgen af lagdeling og starte med den ufortyndede epitelsilikone (såkaldt lukket silikone) kan der produceres ikke-klæbrige superbløde vokalfoldmodeller. Denne ændring involverer usædvanlige typer forme og metoder, der bedst præsenteres og forklares i form af en video. I dette papir beskriver vi vores fremstillingsproces i detaljer og demonstrerer, hvordan egenskaberne af vokalfoldmodellerne kan karakteriseres i en applikation.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Design af vokalfoldmodellerne og 3D-print af dele

  1. Opret en flerlags repræsentation af den almindelige M5-geometri af silikonevokalfolder ved hjælp af forskellige bløde silikonematerialer. Design de enkelte dele ved hjælp af computerstøttet design (CAD) software. Se den supplerende kodningsfil 1, den supplerende kodningsfil 2, den supplerende kodningsfil 3, den supplerende kodningsfil 4, den supplerende kodningsfil 5, den supplerende kodningsfil 6, den supplerende kodningsfil 7, den supplerende kodningsfil 8 for at få flere oplysninger. Filerne navngives efter deres funktion i modellen og tjener som grundlag for de efterfølgende trin.
  2. Kompiler og organiser de nødvendige filer for hvert trin i trin 2. Se listen over påkrævede dele og deres mængder i supplerende figur 1. Se en skematisk skildring af formsamling i supplerende figur 2.
  3. Indlæs STL-filerne i et 3D-udskrivningsprogram for at generere G-kodefiler, der kan læses af 3D-printeren.
  4. Forbered materialerne (se materialetabel) til 3D-printet.
    1. Til supplerende kodningsfil 2 og supplerende kodningsfil 5 skal du bruge et materiale, der forårsager mindre synlige laglinjer, såsom polymælkesyre (PLA+) eller pc.
    2. Til supplerende kodningsfil 1 skal du bruge et hårdere materiale såsom Tough PLA eller polyethylenterephthalatglycol (PETG) på grund af dets modtagelighed for bøjningsspændinger. Der gælder ingen yderligere begrænsninger for valget af trykmateriale for de resterende dele.
  5. Juster indstillingerne for 3D-udskrivningssoftwaren for den tilsvarende valgte 3D-printer.
    1. For supplerende kodningsfil 2 og supplerende kodningsfil 5 skal du indstille en maksimal laghøjde på 0,1 mm.
    2. For supplerende kodningsfil 1 skal du indstille udfyldningsværdien til 100% og udskriftsmønsteret til ZigZag for at opnå bedre stabilitet. Indstil også byggepladens vedhæftningskategori til Nederdel i stedet for rand, fordi delenes geometri ville gøre det betydeligt vanskeligere at fjerne randen.
    3. For de andre dele skal du bruge standardindstillingerne og laghøjderne på 0,2 mm.
  6. Udskriv de nævnte dele på 3D-printeren. Rengør delene, og fjern overskydende materiale såsom rand eller trykfejl. Glat de indvendige kontaktflader med sandpapir (lig med eller finere end anbefalet P1000).

2. Fremstilling af vokalfoldmodellerne

  1. Saml følgende dele og materialer til oprettelse af kropslaget: vokalfold-positiv (2x), vocalis_mold-cap, vocalis_mold-main-del, vocalis_mold-skrog, primær silikone, slipmiddel og tyndere (Se materialetabel for detaljer).
    1. Påfør noget slipmiddel på indersiden af alle formdelene.
    2. Saml hoveddelen og hætten på formen over det positive, og læg formpakken i den udpegede gryde. Korriger justeringen af de to formdele, hvis det er nødvendigt. Sørg for hullet i det positive for at hælde silikonefladerne opad, og formen har et stabilt fodfæste på en plan overflade.
    3. Opret en blanding af den primære silikone med tre dele tyndere (1: 1: 3), start med at kombinere komponent A med den tyndere, og tilsæt derefter komponent B. Bland komponenterne grundigt. En samlet mængde på 6 g silikoneblanding er tilstrækkelig til at støbe kropslaget fra to vokalfoldhalvdele.
    4. Støvsug silikoneblandingen i et vakuumkammer ved mindst -1 bar undertryk for at forhindre, at der dannes luftbobler i det hærdede silikonelegeme.
    5. Hæld forsigtigt den støvsugede silikoneblanding i formhulrummet, indtil den ser ud til at være fyldt. Fyld de omkringliggende områder af formpotten for at forhindre, at den meget tynde silikoneblanding synker gennem formsamlingerne. Kontroller silikoneniveauet i dryppetiden, og tilsæt mere om nødvendigt. Dryptiden for denne blanding er mellem 1-2 timer.
    6. Efter en hærdningstid på ca. 1 dag, men mindst 8 timer, fjernes formen, inklusive den positive, fra gryden. Fjern silikonen mellem formen og gryden, inden formen åbnes.
    7. Når du åbner formen, skal du først forsigtigt fjerne låget fra bagsiden af det positive. Fjern derefter formens hoveddel. Fjern forsigtigt overskydende silikone ved hjælp af en skalpel eller en sideskærer.
  2. Forbered musosa_mold-back-, musosa_mold-hoveddelen og musosa_mold-skrogdelene samt den sekundære silikone og frigivelsesmiddel til fremstilling af epitelelaget. (Se tabel over materialer).
    BEMÆRK: Trin 2.1 og 2.2 (krops- og epitellag) kan udføres samtidigt.
    1. Saml de to formdele og læg dem i skroget. Forbered indersiden af formen med noget slipmiddel, og sørg for, at de indvendige vægge er belagt i henhold til brugsanvisningen for det respektive slipmiddel. Lad komponenten lufttørre kort, før du fortsætter.
    2. Bland et parti af den sekundære silikone uden at bruge tyndere (1:1:0). Hvis der er indført luftbobler i silikoneblandingen under blandingen, afgasses blandingen som beskrevet i trin 2.1.4.
      BEMÆRK: Vær opmærksom på den korte dryptid for denne blanding, som er ca. 15 min.
    3. Hæld noget af blandingen i formen og hvirvl den rundt (efterlad formen i skroget), indtil alle indvendige overflader er belagt med silikone.
    4. Vend formen og lad overskydende silikone løbe ud. Fastgør formen i denne position over et net, rist eller i en vinkel, der tillader yderligere silikonedræning.
    5. Undgå dannelse af udhæng i silikonen under hærdningsprocessen ved regelmæssigt at udjævne den, især i det område, hvor luftkanalen vil være placeret.
      BEMÆRK: Disse kan også fjernes forsigtigt senere med en tang.
  3. Forbered dig på produktionen af slimhindemellemlaget ved at forberede det positive med vocalis silikonelaget fra trin 2.1, formen fremstillet med epitellaget fra trin 2.2 og silikonen og tyndere som angivet i materialetabellen.
    1. Opret en blanding af den primære silikone med fem dele tyndere (1: 1: 5), start med at kombinere komponent A med den tyndere, og tilsæt derefter komponent B. Bland komponenterne grundigt. En samlet mængde på 4 g silikoneblanding er tilstrækkelig.
    2. Silikoneblandingen støvsuges i et vakuumkammer som beskrevet i trin 2.1.4.
    3. Fyld en del af silikoneblandingen i slimhindeformen med den tilberedte epitelsilikone. Vip formen, indtil alle indvendige overflader af epitelsilikonen er dækket af et tyndt lag olie for at lette indsættelsen af det positive.
      BEMÆRK: Valgfrit: På grund af den høje andel fortyndingsmiddel har blandingen en lang dryptid på flere timer, hvor blandingen kan krympe gennem fordampning. Vent derfor ca. 2-3 timer, før du fortsætter med de næste trin.
    4. Indsæt forsigtigt det positive med vokallegemet i formen. Fastgør det positive i formen, for eksempel med en klemme, hvis det positive flyder op på silikonen. Afhængigt af mængden af silikone, der tidligere er tilsat, kan den slippe ud ved påfyldningsstederne.
    5. Fyld formen på samme måde som til støbning af vocalislaget og fyld op i overensstemmelse hermed, hvis materialet synker.
    6. Vent 24 timer efter dryptiden er slut, indtil silikonen hærder helt.
    7. Efter 24 timer fjernes kroppen fra formen. Fjern først formen fra skallen. Start derefter med den bageste sektion, åbn formen og fjern også hoveddelen af formen.
    8. Fjern forsigtigt overskydende silikone, vask overfladen og lad kroppen tørre.
  4. Monter de to stemmefoldhalvdele på de angivne steder på måle- og monteringsmodulet i supplerende kodningsfil 8. Forbindelsen er designet til to M3-skruer og M3-firkantede møtrikker (DIN 562), men de er ikke obligatoriske.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Den fabrikerede vokalfoldmodel blev integreret i måleopsætningen afbildet i supplerende figur 3 ved vokalfoldpositionen. Opsætningen, der er udførligt detaljeret beskrevet i en tidligere publikation13, består af en flertrins kontrollerbar luftstrømskilde, der stimulerer vokalfoldmodellerne til svingning sammen med en række måleinstrumenter, der registrerer data såsom lydtryk, statisk tryk ved bestemte positioner og volumenhastighed. Til målingerne steg luftstrømmen gradvist, indtil vokalfoldmodellen begyndte at svinge. Derefter blev lufttrykket forhøjet med 200 Pa over begyndelsestrykket for at opnå en stabil og robust svingning. Et ekstra højhastighedskamera blev tilføjet og placeret over vokalkanalmodellen, der fangede vokalfoldoscillationsbevægelserne med en maksimal billedhastighed på 2304 billeder pr. Sekund.

En lampe integreret i lungen udsender lys gennem subglottalkanalen, hvilket får glottis til at se hvid ud. Figur 2 viser to serier af svingningsbilleder, der hver består af seks rammer, hvilket illustrerer en typisk tæt-åben-luk-cyklus. Den øverste række (figur 2A) viser svingningen af vokalfolder fremstillet ved hjælp af den præsenterede metode, mens den nederste række (figur 2B) demonstrerer et ekstremt eksempel på en konventionel vokalfoldmodel, skabt under det indledende arbejde13, ude af stand til at generere stabil svingning på grund af dens klæbrige overflade. For sidstnævnte får overfladens klæbrighed glottis til at åbne ved de forreste og bageste ender først, og den centrale del åbner senere. Modellens overflade er allerede lidt beskadiget på et bestemt tidspunkt på grund af vedhæftning.

Figure 2
Figur 2: Sekvens af individuelle billeder optaget af højhastighedskameraet. Sekvens af individuelle billeder optaget af højhastighedskameraet, der viser en tæt-åben-luk-cyklus af stemmefoldvibrationer. (A) Vokalfolder fremstillet ved hjælp af den præsenterede metode. (B) Vibration af en konventionel vokalfoldmodel med klæbrig overflade. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figur 3 og figur 4 viser tidsfunktionerne for henholdsvis det glottale område af den foreslåede model og den konventionelle (klæbrige) model. Områdebølgeformen (venstre del i hver af figurerne) blev beregnet ved hjælp af GlottalImageExplorer-softwaren14 ud fra de tilgængelige billedsekvenser. De højre dele af figurerne viser tidsfunktionernes størrelsesspektre for at angive deres grad af periodicitet. Den grundlæggende frekvens blev ekstraheret fra tidsfunktionerne ved hjælp af Praat-softwaren15. Det fremgår tydeligt af figur 3 , at den foreslåede vokalfoldmodel viser en stabil svingning over den valgte varighed, hvilket muliggør nøjagtig beregning af den grundlæggende frekvens. I modsætning hertil viser figur 4 en atypisk og kaotisk glottal arealfunktion med inkonsekvente minima og maksimum sammen med forskellige artefakter. Udtrækningen af den grundlæggende frekvens bliver udfordrende eller endda umulig i dette scenario.

Figure 3
Figur 3: Arealbølgeform for en vokalfoldmodel fremstillet ved hjælp af den præsenterede metode. Repræsentation af områdebølgeformen opnået fra højhastighedskamerabilleddata ved hjælp af (A) GlottalImageExplorer samt (B) det afledte størrelsesspektrum for en vokalfoldmodel fremstillet ved hjælp af den præsenterede metode. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 4
Figur 4: Arealbølgeform for en vokalfoldmodel med klæbrig overflade. Repræsentation af områdebølgeformen opnået fra højhastighedskamerabilleddata ved hjælp af (A) GlottalImageExplorer samt (B) størrelsesspektret ved hjælp af en konventionel vokalfoldmodel med klæbrig overflade. Klik her for at se en større version af denne figur.

Supplerende figur 1: Liste over væsentlige komponenter til fremstilling af en vokalfoldhalvdel. Liste over væsentlige komponenter til fremstilling af en vokalfoldhalvdel. 1 - Støttestrukturer til en vokalfoldhalvdel, 2a-c - Formkomponenter til fremstilling af kropslaget, 3a-c - Formkomponenter til udformning af dæklaget, 4 - Støttestrukturer til fastgørelse. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende figur 2: Skematisk skildring af formsamling. Skematisk skildring af formsamling. Venstre - Skimmelsvamp til oprettelse af kropslaget, Højre - Skimmelsvamp til oprettelse af dæklaget. Etiketterne svarer til styklisten i supplerende figur 1. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende figur 3: Komplet opsætning af målesystemet. Komplet opsætning af målesystemet. Dette tal er ændret fra13. Gengivet fra Häsner, P., Prescher, A., Birkholz, P. Effekt af bølgede luftrørvægge på svingningstrykket i silikone vokalfolder. J Acoust Soc Am.149 (1), 466-475 (2021) med tilladelse fra Acoustical Society of America. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende kodningsfil 1: Støttestrukturer til en vokalfoldhalvdel. Dette er filen til at producere vokal-fold-positiv. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende kodningsfil 2: Formkomponent 1 til udformning af kropslaget. Dette er filen, der skal produceres vocalis_mold-hoveddel. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende kodningsfil 3: Formkomponent 2 til udformning af kropslaget. Dette er filen, der skal produceres vocalis_mold-cap. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende kodningsfil 4: Formskroget til udformning af kropslaget for at undgå lækage af silikone. Dette er filen til fremstilling af vocalis_mold-skrog. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende kodningsfil 5: Formkomponent 1 til fremstilling af dæklaget. Dette er filen, der skal produceres mucosa_mold-hoveddel. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende kodningsfil 6: Formkomponent 2 til fremstilling af dæklaget. Dette er filen, der skal produceres mucosa_mold-back. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende kodningsfil 7: Formskroget til udformning af dæklaget for at undgå lækage af silikone. Dette er filen til fremstilling af mucosa_mold-skrog. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende kodningsfil 8: Støttestrukturer til fastgørelse af vokalfoldhalvdelene. Dette er filen til at producere måle-tryk-tap-adapter. Støttestrukturer til fastgørelse af vokalfoldhalvdelene, herunder trykmålehane. Klik her for at downloade denne fil.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Fremstillingsprocessen, der præsenteres her, involverer kritiske trin, der i væsentlig grad påvirker dens succes. For det første skal det bemærkes, at den præsenterede fremstillingsproces ikke løser problemet med oliemætning i vokalfoldens kropsmateriale, men snarere omgår visse negative bivirkninger. Afgasningen og den dermed forbundne krympning og overfladebølge varer ved, om end i mindre grad. En løsning på disse problemer ville indebære brugen af en ultrablød silikone eller alternativt materiale, der kombinerer elasticitetsmodulet for ægte vokalfolder med en stabil og holdbar polymerstruktur. Manglen på et sådant materiale understreger imidlertid de fortsatte begrænsninger med hensyn til at opnå en omfattende løsning på disse spørgsmål.

Fremstillingsprocessen er noget mere kompleks end konventionelle fremstillingsmetoder til vokalfoldmodeller, der består af to halvdele, da den involverer flere komponenter, og den sædvanlige indefra-ud-monteringsmetode er ikke anvendelig her. Iboende fordele omfatter den integrerede overløbsbeskyttelse, som letter arbejdet med stærkt fortyndet silikone, og evnen til bedre at observere og reagere på påfyldningsniveauet og potentiel bobledannelse under hærdningsprocessen. Dette er nyttigt, når man sigter mod at minimere produktionsinducerede variationer i egenskaberne af modeller i en lille serie produceret med de samme silikoneblandinger. Desuden reducerer det frasorteringsprocenten.

I sammenligning med konventionel vokalfoldmodellering giver den præsenterede teknik forskellige fordele. Med videooptagelser af glottalområdet under svingning blev det demonstreret, at klæbrigheden af vokalfoldoverfladen kunne reduceres. Som et resultat kunne der genereres stabile flowinducerede svingninger, og rene, artefaktfrie bølgeformdata kunne opnås fra billederne uden behov for hjælpemidler såsom talkum eller vask før måling. Mens den præsenterede konventionelle model (som reference) er et ekstremt eksempel, er klæbrighed ikke desto mindre et problem for målinger og en risiko for det skrøbelige tynde epitellag. Den præsenterede tekniske løsning kan omgå dette problem og bidrager til mere pålidelige og reproducerbare resultater.

Fremadrettet lover den modificerede fremstillingsproces forskellige applikationer. Teknikkens egnethed til at producere humanoide robotter eller taleapparater med menneskelignende stemmekanaler16 åbner muligheder for fremskridt inden for kunstig intelligens og robotik. Desuden betyder dets anvendelse i grundforskning om talegenerering og stemmeproduktion 6,17 dets potentielle bidrag til det bredere videnskabelige samfund.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer, at de ikke har nogen kendte konkurrerende økonomiske interesser eller personlige forhold, der kunne have syntes at påvirke det arbejde, der er rapporteret i dette papir.

Acknowledgments

Dette projekt er støttet af den tyske forskningsfond (DFG), bevillingsnr. BI 1639/9-1.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3D Printer ULTIMAKER Type S5
3D Printing software ULTIMAKER CURA Version 5.2.2
CAD Software Autodesk Inventor  Version 2023
High Speed Camera XIMEA GmbH MQ013CG-ON
PLA+ 3D Printer Material  eSun none white
Primary silicone KauPo Plankenhorn 09301-005-000041 EcoFlex 00-30
Release Agent KauPo Plankenhorn 09291-006-000001 UTS Universal
Secondary silicone KauPo Plankenhorn 09301-005-000181 DragonSkin NV10
Silicone Thinner KauPo Plankenhorn 09301-010-000002
Tougth PLA 3D Printer Material  BASF black

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Drechsel, J. S., Thomson, S. L. Influence of supraglottal structures on the glottal jet exiting a two-layer synthetic, self-oscillating vocal fold model. J Acoust Soc Am. 123 (6), 4434-4445 (2008).
  2. Stevens, K. A., Shimamura, R., Imagawa, H., Sakakibara, K. I., Tokuda, I. T. Validating Stereo-endoscopy with a synthetic vocal fold model. Acta Acustica United with Acustica. 102 (4), 745-751 (2016).
  3. Murray, P. R., Thomson, S. L. Synthetic, multi-layer, self-oscillating vocal fold model fabrication. J Vis Exp. (58), e3498 (2011).
  4. Spencer, M., Siegmund, T., Mongeau, L. Determination of superior surface strains and stresses, and vocal fold contact pressure in a synthetic larynx model using digital image correlation. J Acoust Soc Am. 123 (2), 1089-1103 (2008).
  5. Scherer, R. C., et al. Intraglottal pressure profiles for a symmetric and oblique glottis with a divergence angle of 10 degrees. J Acoust Soc Am. 109 (4), 1616-1630 (2001).
  6. Zhang, Z. Mechanics of human voice production and control. J Acoust Soc Am. 140 (4), 2614-2635 (2016).
  7. Birkholz, P., Wang, L. Studientexte zur Sprachkommunikation: Elektronische Sprachsignalverarbeitung. , TUD Press. Dresden, Germany. 58-66 (2017).
  8. Murray, P. R. Flow-induced responses of normal, bowed, and augmented synthetic vocal fold models. , Brigham Young University. (2011).
  9. Alipour, F., Vigmostad, S. Measurement of vocal folds elastic properties for continuum modeling. J Voice. 26 (6), e21-29 (2012).
  10. Chhetri, D. K., Zhang, Z., Neubauer, J. Measurement of young's modulus of vocal folds by indentation. J Voice. 25 (1), 1-7 (2011).
  11. Häsner, P., Birkholz, P. Reproducibility and aging of different silicone vocal folds models. J Voice. , (2023).
  12. Gabriel, F., Häsner, P., Dohmen, E., Borin, D., Birkholz, P. Studientexte zur Sprachkommunikation: Elektronische Sprachsignalverarbeitung. , TUD Press. Dresden, Germnay. 221-230 (2019).
  13. Häsner, P., Prescher, A., Birkholz, P. Effect of wavy trachea walls on the oscillation onset pressure of silicone vocal folds. J Acoust Soc Am. 149 (1), 466-475 (2021).
  14. Birkholz, P. Studientexte zur Sprachkommunikation: Elektronische Sprachsignalverarbeitung. , TUD Press. Dresden, Germany. (2016).
  15. Boersma, P., Weenink, D. Praat, a system for doing phonetics by computer. Glot. Int. 5, 341-345 (2001).
  16. Fukui, K., Shintaku, E., Honda, M., Takanishi, A. Mechanical vocal cord model for anthropomorphic talking robot based on human biomechanical structure. Trans Japan Soc Mech Eng Ser C. 73 (734), 2750-2756 (2007).
  17. Syndergaard, K. L., Dushku, S., Thomson, S. L. Electrically conductive synthetic vocal fold replicas for voice production research. J Acoust Soc Am. 142 (1), 63 (2017).

Tags

Engineering udgave 203
Fremstillingsproces for ikke-klæbende superbløde vokalfoldmodeller
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Häsner, P., Birkholz, P.More

Häsner, P., Birkholz, P. Manufacturing Process for Non-Adhesive Super-Soft Vocal Fold Models. J. Vis. Exp. (203), e66222, doi:10.3791/66222 (2024).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter