모델 보컬 폴드 폴립에 의해 유도된 3차원 유동 분리 조사

요약

보컬 폴립은 보컬 접이식 역학을 방해할 수 있으므로 환자의 의사 소통 능력에 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 벽걸이 모델 용형에 의해 유도된 3차원 유동 분리및 벽 압력 하중에 미치는 영향은 입자 영상 속도측정, 피부 마찰 선 시각화 및 벽 압력 측정을 사용하여 검사됩니다.

초록

정상적인 음성을 위한 유체 구조 에너지 교환 과정은 광범위하게 연구되었지만 병리학적 조건에 대해 잘 이해되지 는 않습니다. 폴립과 결절은 보컬 폴드의 내측 표면에 형성되는 기하학적 이상이며, 보컬 폴드 역학을 방해할 수 있으므로 환자의 의사 소통 능력에 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 우리의 실험실은 입자 심상 속도측정 (PIV) 측정을 보고했습니다, 시험관 내 구동 보컬 접이식 모형의 내측 표면에 있는 모형 polyp의 조사 에서, 이러한 기하학적 이상이 상당히 glottal 제트 동작을 방해한다는 것을 보여줍니다. 이러한 유동필드 조정은 폴립 환자에서 보컬 품질의 심각한 저하를 위한 가능성이 높은 이유입니다. 보컬 폴드 폴립과 같은 기하학적 프로튜브로부터의 기하학적 프로튜브로부터의 기형 구조물의 형성 및 전파에 대한 보다 완전한 이해와 보컬 접이식 역학을 구동하는 공기역학적 로딩에 미치는 영향은 이 병리학적 상태의 치료를 발전시키기 위해 필요하다. 본 조사는 오일필름 시각화 기술을 이용하여 교차 유동, 즉 모델 보컬 폴드 폴리프를 교차 유량에 2:1 종횡비로 벽걸이 성구 반구형에 의해 유도된 3차원 유동 분리에 관한 것이다. 피부 마찰 선 시각화 및 벽 압력 측정을 사용하여 불안정하고 3차원 유동 분리 및 벽 압력 하중의 영향을 검사합니다.

서론

보컬 폴드는 보컬 기도를 가로 질러 스트레칭 조직의 두 밴드입니다. 음성 음성은 중요한 폐 압력이 달성될 때 생성되며, 교반 된 보컬 주름을 통해 공기를 강제로 발생시. 보컬 폴드는 많은 조직 층으로 구성되며 종종 단순화 된 2 층 바디 커버 시스템^1로표현됩니다. 커버 층의 대부분을 구성하는 세포외 매트릭스는 콜라겐과 엘라스틴 섬유로 구성되어 보컬 폴드^1,2의적절한 모션에 중요한 비선형 응력-변형 특성을 제공한다. 공기역학적 힘은 보컬 주름의 조직에 에너지를 부여하고 자기 지속 진동^3을자극한다. 보컬이 진동함에 따라, 그(것)들로티라고 불리는 그들 사이의 개구부는 수렴에서 유니폼으로 전환한 다음 사이클^4,6을닫고 반복하기 전에 서로 다른 통로로 전환하는 현면이 다른 오리피스를 형성한다. 정상 음성에 대한 진동 주파수는 일반적으로 남성과 여성의 100-220 Hz에 걸쳐 있으며, 글로티스^7을통과하는 맥동 유동장을 생성합니다. 정상적인 음성을 위한 유체 구조 에너지 교환 공정은^{광범위하게 8-12를}연구하고 있습니다. 그러나 일부 병리학에 대한 이 프로세스의 중단은 잘 이해되지 않습니다. 보컬 폴드의 병리학적 조건은 역학에 극적인 변화를 초래하고 음성 음성을 생성하는 능력에 영향을 ....

프로토콜

이 작품에서는, 벽걸이 성탈 헤리페로이드, 즉 모델 보컬 폴드 폴리프, 5:1 수축 비율로 흡입형 풍동의 시험 단면 층에 위치된다. 불안정하고 3차원유량 분리 및 벽압력 하중에 미치는 영향은 유류 시각화, 벽압력 측정 및 입자 이미지 속도측정을 사용하여 조사됩니다. 불안정한 압력 측정은 압전 센서가 있는 16개의 채널 스캐닝 압력 변환기를 사용하여 획득됩니다. 압력 센서는 670Hz의 주파수 반응을 가지고 있습니다. 스테인레스 스틸 튜튜레이션에서 형성된 정적 압력 탭은 표면 압력 측정을 용이하게 하기 위해 모델 보컬 폴드 폴리프의 상류 및 하류에 플러시 장착되어 스캐닝 압력 장치에 단배배된다. 오일이 압력 탭으로 유입되어 파울을 유발하기 때문에 오일 흐름 시각화 및 표면 압력 측정을 동시에 획득할 수 없습니다.

다음 섹션에서는 벽에 장착된 프롤레이트 헤리로이드 주위에 오일 필름 시각화 및 표면 압력 측정을 설정하고 획득하기 위한 프로토콜을 제공합니다. 위상 평균 및 시간 해결 된 입자 이미지 속도 측정을 획득 하고 있지만 PIV 수집은이 프로토콜에 포함되지 않습니다. 저자는 Raffel 외에 의해 참조를 제안한다. ³⁶ 및 애드리안 과 Westerweel³⁹ PIV 실험 ....

결과

7.5배 스케일업 동적으로 구동되는 보컬 폴드 모델을 사용한 이전 작업은 기하학적 프로튜비, 모델 보컬 폴립의 존재가 음경 사이클 전반에 걸쳐 글로탈 제트의 정상적인 역학을 방해한다는 것을 입증했다. 이전 구동 보컬 폴드 모델 스터디의 대표적인 결과는 도 2 및 비디오 2에표시됩니다. 이 비디오는 수렴에서 서로 다른 형상으로 변경될 때 구동 보컬 폴드의 움직임을 보여줍니다. 보컬 폴드 모델은 레이놀즈 수가 995개, 스트라굴 번호1.9 x 10^-2로1.67Hz에서 동적으로 구동되었다. 데이터는 위상 평균 입자 이미지 속도^{측정(14)을}사용하여 폴립의 7.5mm 하류의 횡단 평면에서 획득되었다. 보컬 주름이 열리기 시작하면 수렴 채널이 형성되고 유리한 압력 그라데이션이 개발됩니다. 플로우는 곡동면이 최대 폭이고 보컬 주름이 병렬 구성에 있고 닫는 단계로 회전할 때 모델 용힙 주위에서 오프닝 단계의 끝을 향해 회전하기 시작합니다.

토론

기하학적 프로튜브에서 vortical 구조의 형성과 전파를 이해하고 보컬 폴립과 결절의 처리를 진행하기 위해 통찰력과 모델을 제공하기 위해 보컬 폴레역학을 구동 공기역학 적재에 미치는 후속 효과를 이해합니다. 본 실험에서 모델 용형포에 의한 공기역학적 하중의 변화는 폴립^13,41을가진 환자에서 관찰되는 불규칙한 보컬 접기 역학에 기여할 것으로 기대된다. 향후 작업에는 입자 이미지 속도 측정을 사용하여 불안정한 유량 조건에서 3차원 유량 분리를 조사하고 표면 흐름 시각화 및 표면 압력 데이터와 결과를 상호 연관시키는 작업이 포함됩니다.

오일 유량 시각화는 피부 마찰 선 및 높고 낮은 속도 영역과 같은 표면 위상학적 특징을 식별하는 데 유용하고 효과적인 기술입니다. 표면 흐름 시각화에서 분리 또는 부착 선 및 노드의 분류는 임계점 이론^24,40,42에기초하여 복잡한 3차원 흐름의 분리 및 부착 영역의 소용돌이 골격이라고도 하는 토폴로지 맵을 구.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
Rapid Prototypingr	Objet	Objet24	트레이 크기 (x xY x Z) : 240 x 200 x 150 mm < br / > 빌드 레이어 두께 =  28 µ 엠  정확도 = 0.1 mm 빌드 해상도: X축: 600dpi, Y축: 600dpi, Z축: 900dpi
래피드 프로토타이퍼 모델 재질	Objet	VeroWhite Plus Fullcure 835
래피드 프로토타이퍼 지원 재질	Objet	FullCure 705 지원
복사 토너	제록스
등유	Sunnyside
베이비 오일	Johnson's
접착지	Con-Tact 브랜드		흰색 접착제 커버
Tygon 튜빙	Tygon	PVC 튜빙	1/16 인치 ID, 3/16 인치
OD 압력 스캐너 (16 채널)	Scanivalve	DSA3217	가스 압력 측정에 사용됩니다 압력 범위 = ± 5 in H2O 전체 스케일 정확도 = ± 0.3% 풀 스케일 정확도.  최대 스캔 속도 = 500Hz/채널
스테인리스강 튜블러	Scanivalve	TUBN-063-1.0	직경 0.063 및 길이 1