סינטטי, רב שכבתיים, עצמי מתנודדת ווקאלי דגם Fold ייצור

המטרה הכוללת של הליך זה היא לתאר ולהדגים את הייצור של מודל סינתטי רב-שכבתי של מיתרי קול בעלי תנודות עצמיות. ראשית, נוצרים דגמי חיוביים באמצעות אב-טיפוס מהיר ממודלים ממוחשבים תלת-ממדיים. לאחר מכן, נבנים תבניות שליליות מהאבות-טיפוס המהירים.

לבסוף, כל שכבה של מודל מיתר הקול נמזגת, כולל הגוף, הרצועה עם הסיב במרכזה, הלמינה פרופריה השטחית והאפיתל. בסופו של דבר, על ידי השוואת הלחץ התת-גלוטי, תדירות הרטט, קצב הזרימה הגלוטי ותנועת המשטח המדיאלי, התוצאות מראות כי מודלי מיתרי הקול הסינתטיים הרב-שכבתיים מציגים מאפייני תגובה מושרי-זרימה דומים לאלו של רטט מיתרי קול אנושיים. היתרון העיקרי של מודלים אלו על פני מודלים רב-שכבתיים קיימים, כגון מודל דו-שכבתי, הוא שמבנהם של מודלים רב-שכבתיים אלו דומה יותר למבנה מיתרי הקול האנושיים, מה שהופך אותם לישימים יותר למחקר על הפקת קול.

ראשית, צרו מודלים מוצקים של שלוש שכבות מיתרי הקול: הרצועה של הלמינה פרופריה (Lamin propria), השכבה השטחית ושכבת הגוף. פעולה זו מבוצעת בדרך כלל על ידי יצירת מודלים תלת-ממדיים בתוכנת תכנון ממוחשב (CAD) עם הגאומטריות הרצויות, ייצוא מודלי ה-CAD כקבצי סטריאוליתוגרפיה (STL) ושליחת קבצי ה-STL לסדנת ייצור מותאמת אישית לבניית אבות-טיפוס מהירים.

בנו תבנית בצורת קופסה באמצעות חתיכות דקות של חומר אקרילי. חתכו את החומר למידות הרצויות. צרו את תחתית התבנית על ידי הדבקתה ללוח אקרילי שטוח באמצעות גריז ואקום.

מרחו כמות קטנה של גריז ואקום בצד הלטרלי של המודל המוצק בגיאומטריה הרצויה. לחצו את המודל לתחתית חלל תבנית היציקה, כאשר הצד המרוח בגריז פונה כלפי מטה, כך שגריז הוואקום יחזיק את החלק במקומו. מרחו בנדיבות חומר הפרדה על תבנית היציקה ועל המודל המוצק באמצעות מברשת צבע, והבטיחו שחומר ההפרדה מגיע לכל פינות חלל תבנית היציקה.

ערבבו יחד 10 חלקים של רכיב A וחלק אחד של רכיב B של smooth cell, nine 50 platinum silicone rubber, בתוך מכל שיאפשר התפשטות של נפח המוצר במהלך השאיבה בוואקום. כדי להסיר בועות אוויר, הניחו את המכל בתא ואקום והפחיתו את הלחץ לכ-26 אינץ' של כספית מתחת ללחץ האטמוספרי למשך כשלוש דקות. הוציאו את ה-DGAs silicone מהתא ושפכו אותו לתוך חלל של תבנית יציקה.

הכנס זאת שוב לתא הוואקום ול-DGAs. הוצא את התבנית מתא הוואקום והנח אותה על משטח ישר. השאר אותה להתייבשות למשך 24 שעות. לאחר שהגומי התייבש, הוצא את התבנית מהתבנית המקוריּת.

חזור על תהליך זה כדי ליצור תבניות עבור כל אחת מהגיאומטריות האחרות של המודלים המוצקים. לאחר יצירת כל התבניות, חתוך את תבנית שכבת הרצועה במרכז המשטח המדיאלי בכיוון קדמי-אחורי באמצעות תער, כדי לאפשר הכנסת סיבים ליציקת שכבת הגוף. ראשית, מרח שכבה דקה של חומר הפרדה על חלל תבנית הגוף באמצעות מברשת.

ערבבו יחד חלק אחד של B וחלק אחד של A של סיליקון פלטינה רך במיוחד eFlex 0 0 30. לאחר מכן, הוסיפו חלק אחד של מדלל סיליקון כדי להפחית את הקשיחות הסופית של החומר לאחר ההקשחה. ערבבו במשך 30 שניות ולאחר מכן הניחו את התערובת בתא ואקום למשך דקה אחת.

כדי להוציא אוויר כלוא, הוציאו את התערובת מהוואקום ושפכו אותה אל תוך חלל תבנית הגוף, אך אל תמלאו אותה עד למעלה. הניחו את התבנית בתנור שחומם מראש ל-200 degrees Fahrenheit למשך 30 דקות. לאחר האפייה, הוציאו את התבנית מהתנור והניחו לה להצטנן.

בשלב הבא, צרו את דגם תבלית הגוף על ידי ערבוב של חלק אחד של B וחלק אחד של A של dragon skin. הוסיפו חלק אחד של מדלל סיליקון וערבבו נמרצות במשך 30 שניות. לאחר הסרת בועות האוויר באמצעות ואקום, שפכו את התערובת לתוך חלל תבנית הגוף עד למילוי מלא.

הניחו את התבנית בתנור בטמפרטורה של 200 degrees Fahrenheit למשך 30 דקות. לאחר הקירור, הוציאו את המודל מהתבנית. לאחר מכן, הסירו כל שארית של חומר שחרור מפני השטח של שכבת הגוף באמצעות נייר סופג.

כדי ליצוק את שכבת הרצועה, מרחו שכבה דקה של חומר משחר על פני השטח של חלל התבנית לרצועה באמצעות מברשת צבע. הניחו חוט באורך 30 סנטימטר בתבנית על ידי דחיפתו היטב לתוך החתך שבוצע באמצעות התערה.

הנח את התערובת בתא הוואקום כדי להסיר בועות אוויר, ולאחר מכן שפוך את התערובת לתוך חלל התבנית של הרצועה. לחץ את מודל תמיכת הגוף לתוך חלל תבנית הרצועה. התחל את ההחדרה מצד אחד והזז בעדינות לצד השני, כך שהמודל ידחף את הסיליקון שלא התגבש ואת בועות האוויר העודפות מחוץ לחלל התבנית.

לאחר אפייה של 30 דקות, צננו את התבנית והוציאו את הדגם. נגבו שאריות של חומר שחרור באמצעות נייר סופג. כדי ליצוק את שכבת ה-Lamin propria השטחית (SLP), מרחו שכבה דקה של חומר שחרור על פני השטח של חלל תבנית ה-SLP בעזרת מברשת צבע.

ערבבו לפי משקל חלק אחד של B, חלק אחד של A של eco flex, 0 0 30 ושמונה חלקים של מדלל סיליקון תחת ואקום, ושפכו את התערובת לחלל התבנית. הכניסו את דגם תמיכת גוף הרצועה לחלל תבנית ה-SLP. לאחר אפייה בטמפרטורה של 200 degrees Fahrenheit למשך שעה וקירור, הוציאו את הדגם באיטיות ובזהירות רבה כדי שה-Lamin propria השטחי יישאר שלם. לבסוף, עבור שכבת האפיתל, הניחו את דגם מיתר הקול על משטח שטוח כאשר התמיכה פונה כלפי מטה, והסירו את חומר התמיכה בעזרת סכין גילוח.

תלה את החוטים באוויר על ידי חיבורם לאובייקט הגבוה יותר מהדגם. לאחר ערבוב של חלק אחד של B וחלק אחד של A של dragon skin עם חלק אחד של מדלל סיליקון וביצוע ואקום, שפוך את התערובת על הדגם והשאר להתייבשות למשך שעה אחת. חזור על התהליך כדי ליצור שכבה עבה יותר, ולאחר שהדגם התייבש לחלוטין, הסר חומר עודף בעזרת סכין גילוח. רכיב כל דגם של מיתר קול שהושלם בתוך פלטת קיבוע אקרילית, על ידי מריחה ראשונית של שכבה דקה של דבק סיליקון על פני השטח הלטרליים והקדמיים-אחוריים של הדגם.

הכנס את המודל לתוך החריץ השקוע של לוחית העיגון ויישר את המשטח המדיאלי של המודל עם החלק העליון של לוחית האקריליק. נגב שאריות דבק והמתן לייבושו. במשך שעה אחת, מרח אבקת טלק על פני המודל כדי להפחית את הדביקות של המשטח לצורך מעקב אחר המשטח המדיאלי.

השתמשו בטוש Sharpie בעל חוד דק כדי לסמן נקודות על המודל. לאחר מריחת הטלק, הכניסו ברגים ארוכים דרך החורים של לוח העיגון, כאשר הקצוות המוברגים פונים לעבר המודל שאליו יצומד המודל הקיים. הניחו את ההברגות מעל הברגים והניחו ספוג תאי-סגור מעל הברגים כדי לסגור מרווחי אוויר.

שייכו את המודל המוכן למודל מיתר קול נוסף שהורכב באופן דומה למחזיק אקרילי. הדקו את הברגים כדי לדחוס את הספוג ולהקרב את המשטחים המדיאליים זה לזה עד להשגת המרווח הפרה-ויברטורי הרצוי. ודאו ששני סטים של הברגות מונחים על הבורגים ובולטים החוצה מהלוחות האקריליים בכיוון האנטרו-פוסטריורי, ולאחר מכן הרכיבו את זוג מיתרי הקול על צינור אספקת אוויר.

קשרו את החוטים הקדמיים יחד ליצירת לולאה, ולאחר מכן את החוטים האחוריים; תלו משקל רצוי על הלולאה בו-זמנית ועברו לבדיקה ולאיסוף נתונים. בשימוש במודל המיוצר עם מתיחות של כ-31 גרם המופעלת על הסיבים, לחץ הסף היה 400 פסקאלים בלחץ תת-גלוטלי של 10% מעל לחץ הסף. המודל רעד בתדר של 115 הרץ עם קצב זרימה גלוטלית של 210 מיליליטר לשנייה.

ערכים אלו תואמים היטב לערכים שדווחו עבור בני אדם. הקלטות וידאו במהירות גבוהה של המודל הרוטט הראו כי הוא נע בתנועה חיונית (lifelike) יותר מאשר מודלים קודמים בעלי שתי שכבות. לצורך השוואה.

בסרטון זה של המשטח העליון של מודל דו-שכבתי, לא נצפה גל רירי ופרופיל הגלוטיס נראה בעיקר מבתר לאורך המחזור. מגבלה זו של מודלים דו-שכבתיים ניתנת לצפייה טובה יותר בהקלטות וידאו במהירות גבוהה של המודל הדו-שכבתי בתצורת Hemi larynx. כעת נבחן הקלטות במהירות גבוהה של המבט העליון של המודל הרב-שכבתי החדש.

ניתן להבחין בעדות לגל ריריות, ופרופיל המיתרי now כבר אינו נראה מしていב לאורך המחזור. וידאוגרמה מההקלטה במהירות גבוהה של המבט העליון של המודל הרב-שכבתי החדש חושפת עדות להפרש מופע בין השוליים העליונים לתחתונים. השוליים העליונים מסתירים את השוליים התחתונים במהלך שלב הפתיחה של תקופת הרטט.

סרטון במהירות גבוהה של המודל הרב-שכבתי החדש בתצורת גרון חציתית (Hemi larynx) מספק ראיות חזקות יותר לגלי הרירית ולתנועה מתחלפת של התכנסות והתרחבות (convergent divergent motion) המאפיינת את מיתרי הקול האנושיים. מסלולי רטט שהופקו מתמונות סטראו של נקודות שהוחלו על המשטחים המדיאליים והתחתונים של מודל מיתרי הקול. הדגם מראה פרופיל מתחלף של התכנסות והתרחבות האופייני לפונציה אנושית.

הנקודות מסומנות באותיות A עד F, החל מהנקודה הנמוכה ביותר. הגרף השמאלי מציג גלוטיס קונברגנטי (מתכנס) במהלך שלב הפתיחה, והגרף הימני מציג גלוטיס דיברגנטי (מתבדר) במהלך שלב הסגירה. שיטה זו לייצור מודלים סינתטיים של מיתרי קול מניבה מודלים המפגינים התנהגות רטטית הדומה לזו של מיתרי קול אנושיים.

קונספט הרב-שכבות מביא ליתרונות משמעותיים על פני תכנוני מודלים קודמים בעלי שכבה אחת או שתיים, במונחים של הפחתת זמן התחלה ושיפור תנועת המודל. בעת ביצוע הליך זה, חשוב להשתמש רק בכמות הנחוצה של חומרי שחרור כדי שהשכבות יידבקו זו לזו כראוי.