合成、マルチレイヤ、自己発振声帯モデルの作製
Summary
合成声帯モデルを製造するための方法論が説明されています。モデルは等身大であり、人間の声帯の多層構造を模倣する。結果は、モデルは肺の圧力に匹敵する圧力で自己発振し、人間の声帯に似ている流動誘起振動応答を示すことを示しています。
Abstract
人間の声のための音が流れ誘発性声帯振動を介して生成されます。声帯は、組織のいくつかの層、異なる材料特性1との各々で構成されています。通常の発声は、健康な組織と声帯に依存しており、空気力学、構造的なダイナミック、そして音響物理現象との間の複雑な結合の結果として発生します。音声障害は米国だけで2の年間750万まで影響し、しばしば重要な、経済的、社会的、その他のQOLの難しさにつながる。発声の物理を理解することは臨床予防、診断、および音声障害の治療を含め、大幅にボイスケアに利益をもたらす可能性を秘めています。
発声を研究するための既存の方法は、切り出されたlarynxの複数形と合成モデルを用いた in vitro実験で 、人間と動物の被験者を用いた in vivo実験、および計算モデルに含まれていますING。危険と困難な機器へのアクセスのおかげで、in vivoの実験で深刻なスコープに制限されています。切除した喉頭の実験では、解剖学的および生理的リアリズムの利点がありますが、幾何学的および材料プロパティの変数を含むパラメトリック解析は限られている。さらに、彼らは通常、時間の比較的短い期間（通常は分のオーダー）のために振動することのみ可能です。
切除した喉頭の実験のいくつかの制限を克服し、合成声帯モデルは、音声の制作を研究するための補完的なツールとして浮上している。合成モデルは、健康と不健康な人間の発声空気力学、構造力学、および音響の研究を可能にする、幾何学と材料特性の体系的変化に作製することができます。例えば、彼らは3,4、医療機器の開発5、喉頭空気力学6-9、VOCを非対称左右の声帯を研究するために使用されているら倍の接触圧10、及びsubglottal音響11（より包括的なリストがKniesburgesらで見つけることができます。12）
合成声帯モデル、既存の、しかし、いずれの均質されている（1層モデル）または（二層モデル）剛性の異なる二つの材料を用いて製造されている。このアプローチでは、声帯流動誘起振動応答を支配する中心的な役割を果たしている人間の声帯1の実際の多層構造の表現のために許可されていません。その結果、1次元および2層の合成声帯モデルは、（発症の圧力が振動を開始するために必要な最小肺の圧力である）人間の発声のための代表的なものよりも高い発症の圧力などの欠点3,6,8を展示し、不自然に大きな劣る-している優れた運動、そして"粘膜波動"（健康な人間の声帯振動の特徴である縦型進行波）の欠如。
<p本論文ではクラス="jove_content">、材料特性の異なる複数の層を持つモデルの製造が記載されている。 、そして筋肉（すなわち、モデル層は上皮を含む人間の声帯、、表面的な粘膜固有層（SLP）、中間および深い粘膜固有層（繊維が前後剛性のために含まれているすなわち、靭帯）の多層構造をシミュレート、体）層1。結果は、モデルが上の改善振動特性を示すことをその番組を含まれている前に1桁および2層の発症の人間の発症の圧力に近い圧力、減少劣る – 優れたモーション、および粘膜波動の証拠を含む合成モデル、。Protocol
Discussion
合成声帯モデルを作製するのは、このメソッドは、人間の声帯に似た振動挙動を示すモデルが得られます。削減発症圧と改良されたモデルの動きの点で以前の1〜2層モデルのデザイン3,6,8,15上の重要な利点、（発振、粘膜波状運動の中に収束-発散プロファイルのマルチレイヤの概念の結果、と）劣る優れた変位を減少させた。ここで紹介する手法は、幾何学の面でやや理想化されたモ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作者は感謝して合成モデル開発の支援のための難聴とその他のコミュニケーション障害の国民の協会からの補助金R03DC8200、R01DC9616、およびR01DC5788を認めます。
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 |
References
- Hirano, M., Kakita, Y. Cover-body theory of vocal fold vibration. Speech Science: Recent Advances. , 1-46 (1985).
- Pickup, B. A., Thomson, S. L. Influence of asymmetric stiffness on the structural and aerodynamic response of synthetic vocal fold models. Journal of Biomechanics. 42 (14), 2219-2225 (2009).
- Zhang, Z. Vibration in a self-oscillating vocal fold model with left-right asymmetry in body-layer stiffness. Journal of the Acoustical Society of America. 128 (5), EL279-EL285 (2010).
- Popolo, P. S., Titze, I. R. Qualification of a Quantitative Laryngeal Imaging System Using Videostroboscopy and Videokymography. Annals of Otology, Rhinology & Laryngology. 117 (6), 4014-4412 (2008).
- Thomson, S. L., Mongeau, L., Frankel, S. H. Aerodynamic transfer of energy to the vocal folds. Journal of the Acoustical Society of America. 118 (3), 1689-1700 (2005).
- Neubauer, J., Zhang, Z., Miraghaio, R., Berry, D. A. Coherent structures of the near field flow in a self-oscillating physical model of the vocal folds. Journal of the Acoustical Society of America. 121 (2), 1102-1118 (2007).
- Drechsel, J. S., Thomson, S. L. Influence of supraglottal structures on the glottal jet exiting a two-layer synthetic, self-oscillating vocal fold model. Journal of the Acoustical Society of America. 123 (6), 4434-4445 (2008).
- Becker, S., et al. Flow-structure-acoustic interaction in a human voice model. Journal of the Acoustical Society of America. 125 (3), 1351-1361 (2009).
- Spencer, M., Siegmund, T., Mongeau, L. Experimental study of the self-oscillation of a model larynx by digital image correlation. Journal of the Acoustical Society of America. 123 (2), 1089-1103 (2007).
- Zhang, Z., Neubauer, J., Berry, D. The influence of subglottal acoustics on laboratory models of phonation. Journal of the Acoustical Society of America. 120 (3), 1558-1569 (2006).
- Kniesburges, S., et al. In vitro experimental investigation of voice production. Current Bioinformatics. , (2011).
- Titze, I. R. . The Myoelastic Aerodynamic Theory of Phonation. , 82-101 (2006).
- Murray, P. R. . Flow-Induced Responses of Normal, Bowed, and Augmented Synthetic Vocal Fold Models. , (2011).
- Baken, R. J., Orlikoff, R. F. . Clinical Measurement of Speech and Voice. , (2000).
- Titze, I. R. . Principles of Voice Production. , (2000).
- Pickup, B. A., Thomson, S. L. Flow-induced vibratory response of idealized vs. magnetic resonance imaging-based synthetic vocal fold models. Journal of the Acoustical Society of America. 128 (3), EL124-EL129 (2010).
