Synthetische Multi-Layer-, Selbst-Oszillierende Stimmlippen Modell Fabrication

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die Herstellung eines mehrschichtigen synthetischen, selbstoszillierenden Stimmlippenmodells zu beschreiben und zu demonstrieren. Zunächst werden Schnellprototypen in Form von Positivformen aus dreidimensionalen Computermodellen erstellt. Anschließend werden Negativformen für Gusswerkzeuge anhand der Schnellprototypen angefertigt.

Schließlich wird jede Schicht des Stimmlippenmodells gegossen, einschließlich des Körpers, des Ligaments mit der Faser in der Mitte, der oberflächlichen Lamina propria und des Epithels. Letztendlich zeigen die Ergebnisse durch den Vergleich von subglottalem Druck, Vibrationsfrequenz, glottalem Flussvolumen und Bewegung der medialen Oberfläche, dass die mehrschichtigen synthetischen Stimmlippenmodelle ähnliche, durch Strömung hervorgerufene Reaktionseigenschaften aufweisen wie die menschlichen Stimmlippenvibrationen. Der Hauptvorteil dieser Modelle gegenüber bestehenden mehrschichtigen Modellen, wie beispielsweise einem zweischichtigen Modell, liegt darin, dass die Struktur dieser mehrschichtigen Modelle der menschlichen VCA-Stimmlippenstruktur ähnlicher ist und sie daher besser für die Forschung zur Stimmerzeugung geeignet sind.

Erstellen Sie zunächst feste Modelle der drei Stimmlippen-Schichten, der oberflächlichen Ligament- und Körperschicht der Laminapropria. Dies erfolgt typischerweise durch Erstellung dreidimensionaler computergestützter Konstruktionsmodelle (CAD) mit den gewünschten Geometrien, Exportieren der CAD-Modelle als Stereolithographie- oder STL-Dateien und Übermitteln der STL-Dateien an eine spezialisierte Maschinenwerkstatt für schnelle Prototypenerstellung.

Konstruieren Sie eine formförmige Schalung aus dünnen Acrylplatten. Schneiden Sie diese auf die gewünschten Maße zu. Erstellen Sie den Boden der Form, indem Sie diese mit Vakuumfett auf einer flachen Acrylplatte befestigen.

Tragen Sie eine kleine Menge Vakuumfett auf die Seitenfläche des festen Modells der gewünschten Geometrie auf. Drücken Sie das Modell mit der mit Vakuumfett beschichteten Seite nach unten auf den Boden des Formhohlraums, sodass das Vakuumfett das Teil an Ort und Stelle hält. Bestreichen Sie die Form und das feste Modell großzügig mit Trennmittel, und verwenden Sie dazu einen Pinsel. Achten Sie darauf, dass das Trennmittel in alle Ecken des Formhohlraums gelangt.

Mischen Sie 10 Teile A und einen Teil B des glatten Zells, neun 50 Platin-Silikonkautschuks in einem Behälter, der eine Volumenexpansion des Produkts während des Abpumpens ermöglicht. Um Luftblasen zu entfernen, stellen Sie den Behälter in eine Vakuumkammer und senken Sie den Druck auf etwa 26 Zoll Quecksilber unter dem Atmosphärendruck für ungefähr drei Minuten. Nehmen Sie den Silikonkautschuk der DGAs aus der Kammer und gießen Sie ihn in einen Formhohlraum.

Stellen Sie dies in die Vakuumkammer und entgasen Sie erneut. Entnehmen Sie die Form aus der Vakuumkammer und stellen Sie sie auf eine ebene Fläche. Lassen Sie sie 24 Stunden lang aushärten. Nachdem der Gummi ausgehärtet ist, entfernen Sie die Form von der Gussform.

Wiederholen Sie diesen Vorgang, um Formen für jede der anderen festen Modellgeometrien herzustellen. Sobald alle Formen erstellt wurden, schneiden Sie die Ligamentenschichtform mit einem Rasiermesser in anterior-posteriorer Richtung in der Mitte der medialen Oberfläche, um die Einführung von Fasern zum Gießen der Körperschicht zu ermöglichen. Tragen Sie zunächst mit einem Pinsel eine dünne Schicht Trennmittel in den Hohlraum der Körperform auf.

Mischen Sie einen Teil B und einen Teil A von eFlex 0 0 30 superweichem Platinsilikon. Geben Sie anschließend einen Teil Silikonverdünner hinzu, um die spätere Aushärtungssteifigkeit des Materials zu verringern. Mischen Sie 30 Sekunden lang und geben Sie das Gemisch dann für eine Minute in die Vakuumkammer.

Um eingeschlossene Luft zu entfernen, nehmen Sie die Mischung aus dem Vakuum und gießen Sie sie in den Formhohlraum des Körpers, füllen Sie jedoch nicht bis zum oberen Rand. Stellen Sie die Form in einen auf 200 Grad Fahrenheit vorgeheizten Ofen und lassen Sie sie 30 Minuten backen. Entfernen Sie die Form nach dem Backen aus dem Ofen und kühlen Sie sie ab.

Als Nächstes wird das Körperverstärkungsmodell hergestellt, indem ein Teil B und ein Teil A von Dragon Skin gemischt werden. Ein Teil Silikonverdünner hinzufügen und 30 Sekunden lang kräftig vermischen. Nach dem Entfernen eventueller Blasen mittels Vakuum die Mischung in den Körperformhohlraum gießen, bis dieser vollständig gefüllt ist.

Stellen Sie die Form 30 Minuten lang in einen Ofen bei 200 Grad Fahrenheit. Nach dem Abkühlen entfernen Sie das Modell aus der Form. Entfernen Sie anschließend jegliches Trennmittel von der Oberfläche der Körperschicht mit einem Papiertuch.

Um die Bandlage zu gießen, tragen Sie mit einem Pinsel eine dünne Schicht Trennmittel auf die Oberfläche des Bandformhohlraums auf. Legen Sie einen 30 Zentimeter langen Faden in die Form, indem Sie ihn gründlich in den Schnitt vom Rasiermesser hineinschieben. Mischen Sie ein Teil B und ein Teil A von eco Lex 0,030 sowie vier Teile Silikonverdünner.

Stellen Sie die Mischung in die Vakuumkammer, um Luftblasen zu entfernen, und gießen Sie sie anschließend in den Bandformhohlraum. Drücken Sie das Körperunterbau-Modell in den Bandformhohlraum. Beginnen Sie mit dem Einsetzen an einer Seite und bewegen Sie sich vorsichtig zur anderen Seite, sodass das Modell überschüssiges, nicht ausgehärtetes Silikon und Luftblasen aus dem Formhohlraum herausdrückt.

Nach 30 Minuten Backzeit abkühlen lassen und das Modell aus der Form entfernen. Eventuelle Trennmittel mit Papiertüchern abwischen. Um die oberflächennahe Laminapropria- oder SLP-Schicht zu gießen, eine dünne Schicht Trennmittel mit einem Pinsel auf die Hohlraumoberfläche der SLP-Form auftragen.

Mischen Sie ein Teil B, ein Teil A von Eco Flex, 0 0 30 und acht Teile Silikonverdünner gewichtsmäßig im Vakuum und gießen Sie die Mischung in den Formhohlraum. Setzen Sie das Ligamentkörper-Modell in den SLP-Formhohlraum ein. Nach dem Backen bei 200 Grad Fahrenheit für eine Stunde und anschließendem Abkühlen entfernen Sie das Modell langsam und äußerst vorsichtig, damit die oberflächliche Lamina propria intakt bleibt. Schließlich platzieren Sie das Stimmlippenmodell zur Erzeugung der Epithelschicht mit der Unterseite nach unten auf einer flachen Oberfläche und entfernen Sie das Stützmaterial mit einem Rasiermesser.

Befestigen Sie die Fäden an einem Objekt, das höher ist als das Modell, sodass sie in der Luft hängen. Nach dem Mischen von einer Portion B und einer Portion A Dragon Skin mit einer Portion Silikonverdünner und anschließendem Entgasen die Mischung über das Modell gießen und eine Stunde lang aushärten lassen. Wiederholen Sie den Vorgang, um eine dickere Schicht zu erzeugen, und entfernen Sie nach vollständiger Aushärtung überschüssiges Material mit einem Rasiermesser. Bringen Sie jedes fertige Stimmlippenmodell in einer Acrylhalterung an, indem Sie zunächst eine dünne Schicht Silikonkleber auf die lateralen sowie die anterioren und posterioren Modellflächen auftragen.

Setzen Sie das Modell in den ausgesparten Ausschnitt der Montageplatte ein und richten Sie die mediale Fläche des Modells mit der Oberkante der Acrylplatte aus. Entfernen Sie überschüssigen Klebstoff und lassen Sie den Klebstoff aushärten. Tragen Sie eine Stunde lang Talkumpuder auf die Modellfläche auf, um die Oberflächenhaftung für die Verfolgung der medialen Fläche zu verringern.

Verwenden Sie einen feinen Edding-Stift, um Punkte auf dem Modell zu markieren. Nachdem Talkum aufgetragen wurde, führen Sie lange Bolzen durch die Löcher der Montageplatte ein, wobei die Gewindeenden in Richtung des Modells zeigen, mit dem das vorhandene Modell verbunden wird. Legen Sie die Gewinde über die Bolzen und platzieren Sie geschlossenzelligen Schaumstoff über die Bolzen, um Luftspalte zu schließen.

Kombinieren Sie dieses vorbereitete Modell mit einem weiteren Stimmlippenmodell, das auf ähnliche Weise an einem Acrylhalter befestigt wurde. Ziehen Sie die Schrauben fest, um den Schaumstoff zu komprimieren und die medialen Oberflächen so zusammenzuführen, bis der gewünschte prävibratorische Spalt erreicht ist. Stellen Sie sicher, dass beide Fadenpaare über die Bolzen gelegt sind und in anterior-posteriorer Richtung von den Acrylplatten nach außen verlaufen, und befestigen Sie dann das Stimmlippenpaar an einem Luftzufuhrrohr.

Binden Sie die vorderen Fäden zu einer Schlaufe zusammen, gefolgt von den hinteren Fäden, hängen Sie das gewünschte Gewicht gleichzeitig an die Schlaufe und fahren Sie mit der Prüfung und Datenerfassung fort. Bei Verwendung des hergestellten Modells mit einer Zugkraft von etwa 31 Gramm auf die Fasern betrug der Ansprechdruck 400 Pascal bei einem subglottalen Druck von 10 % über dem Ansprechdruck. Das Modell vibrierte mit 115 Hertz bei einer glottalen Strömungsrate von 210 Milliliter pro Sekunde.

Diese Werte stimmen gut mit den für Menschen berichteten Werten überein. Hochgeschwindigkeits-Videobildaufnahmen des vibrierenden Modells zeigten, dass es sich lebensechter bewegt als frühere zweischichtige Modelle. Zum Vergleich.

In diesem Video der oberen Fläche eines Zweischichtmodells ist keine Schleimhautwelle erkennbar, und das Glottisprofil erscheint während des gesamten Zyklus überwiegend divergent. Dieser Nachteil von Zweischichtmodellen wird deutlicher in Hochgeschwindigkeitsaufnahmen des Zweischichtmodells in einer Hemi-Larynx-Konfiguration. Betrachtet man Hochgeschwindigkeitsaufnahmen der dorsalen Ansicht des neuen Mehrschichtmodells.

Hinweise auf eine Schleimhautwelle sind erkennbar, und das Glottisprofil erscheint nun während des gesamten Zyklus nicht mehr divergent. Ein Videogramm aus der Hochgeschwindigkeitsaufnahme der dorsalen Ansicht des neuen mehrschichtigen Modells zeigt Hinweise auf eine Phasendifferenz zwischen der oberen und der unteren Kante. Während der Öffnungsphase der Vibrationsperiode verdeckt die obere Kante die untere Kante.

Videos mit hoher Geschwindigkeit des neuen Mehrschichtmodells in einer Hemi-Larynx-Konfiguration liefern stärkere Belege für die Schleimhautwelle und die abwechselnd konvergente und divergente Bewegung, die für menschliche Stimmlippen charakteristisch ist. Aus Stereobildern der auf die mediale und untere Oberfläche der Stimmlippe aufgebrachten Punkte extrahierte Vibrationsbahnen zeigen, dass das Modell ein abwechselnd konvergentes und divergentes Profil aufweist, das typisch für die menschliche Phonation ist.

Die Punkte sind mit A bis F bezeichnet, beginnend beim tiefsten Punkt. Das linke Diagramm zeigt einen konvergenten Glottis während der Öffnungsphase, und das rechte Diagramm zeigt einen divergenten Glottis während der Schließphase. Diese Methode zur Herstellung synthetischer Stimmlippenmodelle führt zu Modellen, die ein Schwingungsverhalten aufweisen, das dem menschlicher Stimmlippen ähnelt.

Das Mehrlagensystem bietet im Vergleich zu früheren ein- und zweilagigen Modellkonzepten erhebliche Vorteile hinsichtlich einer verkürzten Ansprechzeit und verbesserter Modellbeweglichkeit. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, nur die notwendige Menge an Trennmitteln zu verwenden, damit die Schichten richtig miteinander haften. Es.