עבודה זו נתמכת על ידי הקרן הלאומית למדע, גרנט לא. CBET-1236351 ומרכז GW להנדסה ביומימטית וביוינספיריד (COBRE).

בעבודה זו, פרולט hemispheroid רכוב על הקיר, כלומר פוליפ קיפול קולי מודל, ממוקם על רצפת קטע הבדיקה של מנהרת רוח מסוג יניקה עם יחס התכווצות 5:1. הפרדת זרימה תלת מימדית לא יציבה והשפעתה על עומס הלחץ בקיר נחקרים באמצעות הדמיה של זרימת שמן, מדידות לחץ קיר וממדי תמונת חלקיקים. מדידות הלחץ הלא יציבות נרכשות באמצעות מתמר לחץ סריקת ערוץ שש עשרה עם חיישני לחץ piezoresistive. חיישני הלחץ יש תגובת תדר של 670 הרץ. ברזי לחץ סטטיים שנוצרו צינוריות נירוסטה הם סומק רכוב במעלה הזרם במורד הזרם של פוליפ קיפול קולי מודל כדי להקל על מדידות לחץ פני השטח קצר צנרת למכשיר לחץ הסריקה. הדמיית זרימת שמן ומדידות לחץ פני השטח לא ניתן לרכוש בו זמנית כי שמן יזרום לתוך ברזי הלחץ גורם עכירות.
הסעיף הבא מספק את הפרוטוקול להקמה ורכישה של הדמיה של סרטי שמן ומדידות לחץ על פני השטח סביב ההמיספרואיד הפרולט המותקן על הקיר. למרות מדידות velocimetry תמונת חלקיקים בממוצע שלב וזמן נפתרים נרכשים, רכישת PIV אינה כלולה בפרוטוקול זה. המחברים מציעים את ההפניות על ידי רפל ואח '. 36 ואדריאן ווסטרוויל39 להבנה מעמיקה של התקנה ניסיונית PIV, רכישת נתונים ועיבוד נתונים.
1. צור Protuberance(כלומר פוליפ מודל)
<ol><li>בנה מודל תכנון תלת מימדי בעזרת מחשב (CAD) עם הגיאומטריה הרצויה. צור פוליפ קיפול קולי מודל כמו hemispheroid פרולט מדידה 5.08 ס"מ אורך, 2.54 ס"מ רוחב, ו 1.27 ס"מ גובה. הר בסיס מרובע 2.54 ס"מ בעובי 0.64 ס"מ לתחתית פוליפ קיפול הקול מודל. בסיס זה ישמש לעיגון הדגם לרצפת מקטע הבדיקה.</li>
	<li>יצא את דגם ה- CAD תלת-ממדי כקובץ סטריאוליטוגרפיה (STL). תבנית הקובץ STL יוצרת את משטח הדגם כסדרה של משולשים. בחר רזולוציה מתאימה כדי להבטיח משטח חלק בפוליפ הדגם. מומלץ לקבל רזולוציה של 600 נקודות/in לפחות.</li>
	<li>העלה את קובץ ה- STL לתוכנה המתאימה והדפס את קובץ ה- STL באמצעות מדפסת תלת-ממדית ברזולוציה גבוהה או אב-טיפוס מהיר עם רזולוציית שכבת בנייה של 20 מיקרומטר לפחות.</li>
	<li>מקטע בדיקת מנהרת הרוח הוא כ-30.48 ס"מ x 30.48 ס"מ x 121.92 ס"מ עם לוח תחתון נשלף כפי שמוצג באיור 1. טחנה חור מרובע 2.54 ס"מ כ 0.85 ס"מ עמוק לתוך מנהרת הרוח מבחן קטע צלחת נשלפת כדי לטעון את פוליפ קיפול קולי מודל לבדיקה. החור צריך להיות ממוקם במרכז רוחב קטע הבדיקה ולהיות ממוקם במיקום הרצוי במורד הזרם לבדיקה.</li>
</ol>2. הכנת הדמיה של זרימת שמן
<ol><li>על מנת להכין את קטע הבדיקה, לכסות את משטח קטע הבדיקה בתוך מנהרת הרוח עם נייר דבק לבן. בזהירות למקם ולהחליק את נייר דבק כדי להבטיח כי רצפת סעיף הבדיקה אין בליטות עקב בועות אוויר או קמטים בנייר דבק. חותכים חור בנייר דבק מעל החור המרובע ברצפת קטע הבדיקה עבור עוגן פוליפ המודל לצרף לקיר קטע הבדיקה.</li>
	<li>הכנס את ה-protuberance (פוליפ קיפול קולי מודל) לתוך עמדת העוגן כדי להתכונן לבדיקה. ראו איור 1.</li>
	<li>הר מצלמה ברזולוציה גבוהה מעל מקטע הבדיקה מנהרת הרוח. מקד את המצלמה עבור שדה הראייה שנבחר, כולל פוליפ הדגם ואזור מקטע הבדיקה המקיף אותו. הגדר את הפרמטרים של רכישת המצלמה לבדיקה. יש להשתמש בהגדרת וידאו כדי ללכוד את החלק הארעי של ההדמיה של זרימת השמן או אם זרימות לא יציבות או pulsatile מעניינות.</li>
	<li>הכן את תערובת שמן הדמיית הזרימה על ידי שילוב שמן תינוקות, אבקת טונר העתקה ונפט ביחס של 7:1:2 לפי נפח. לדוגמה: לשלב 35 מ"ל שמן תינוקות, 5 מ"ל להעתיק אבקת טונר, ו 10 מיליליטר נפט. מערבבים את שמן התינוק ואבקת הטונר יחד במיכל ומערבבים עד שהטונר מתמוסס לחלוטין. לאחר מכן מוסיפים את הנפט ומערבבים היטב.</li>
	<li>מעבירים את התערובת לבקבוק ספריי ליישום קל למשטח קטע הבדיקה.</li>
</ol>3. מדידות הדמיה של זרימת שמן
<ol><li>לנקות ולייבש את משטח קטע הבדיקה לפני כל יישום של תערובת השמן.</li>
	<li>השתמש בבקבוק ספריי מלא בתערובת השמן כדי לרסס שכבה דקה, אפילו של נוזל על החלק של עניין. שכבת תערובת שמן דקה ואפילו חשובה להפקת תמונות ויזואליזציה נאותות של סרטי שמן.</li>
	<li>התחל את רכישת התמונה או הווידאו במצלמה. התחל את רכישת המצלמה לפני מנהרת הרוח מופעלת על מנת ללכוד את התנועה הראשונית תערובת שמן ארעי.</li>
	<li>הגדר את מנהרת רוח היניקה למהירות הרצויה. תערובת השמן תתחיל לזרום לאורך משטח קטע הבדיקה.</li>
	<li>לאחר שתערובת השמן מפסיקה לזרום והגיעה למצב יציב(כלומר הדפוסים נייחים), או כאשר הזמן הרצוי חלף, עצרו את הקלטת המצלמה והפעילו את מנהרת הרוח. הערה: סרטון 1 מציג את תערובת השמן הזורמת עד לקבלת מצב יציב ודפוס החיכוך בעור הופך לנייח. בסרטון הזרימה נעה משמאל לימין.</li>
</ol>4. הכנת מדידת לחץ משטח
<ol><li>הכינו את משטח הרצפה של מקטע הבדיקה (צלחת נשלפת) על ידי קידוח חורים להרכבת צינוריות נירוסטה (קוטר חיצוני של 0.16 ס"מ ואורך 2.54 ס"מ) לרצפת קטע הבדיקה לבניית ברזי לחץ סטטיים. החל מקו האמצע של מיקום העוגן של ההמיספרואיד הפרולט, קדח את החורים ברשת המשתרעת על פני 8.89 ס"מ בכיוון spanwise ו- 22.86 ס"מ במורד הזרם עם מרווח רשת של 1.27 ס"מ לאורך טווח ומרווח רשת של 2.54 ס"מ במורד הזרם (ראו איור 1). צינוריות נירוסטה יש בליטה בקצה אחד לחיבור צינורות גמישים והם ישר בצד השני להרכבה. הערה: ניתן למקם את ברזי הלחץ הסטטי במרווחי זמן קרובים יותר עבור רשת עדינה יותר של מיקומי רכישת לחץ.</li>
	<li>הר את הצינוריות המקיפות את מיקום העוגן של הקיר רכוב פרולט hemispheroid(כלומר פוליפ קיפול קולי מודל) בתצורה הרצויה על רצפת קטע הבדיקה כדי להתכונן לבדיקה. הצינוריות צריך להיות מותקן סומק עם רצפת סעיף הבדיקה.</li>
	<li>צרף חתיכות של צינורות גמישים קצרים (6.35 ס"מ אורך, 0.159 ס"מ קוטר פנימי, 0.475 ס"מ קוטר חיצוני ברור צינורות פוליוויניל כלוריד) מן צינוריות נירוסטה רכוב ליציאות מדידת מתמר לחץ הסריקה. מתמר לחץ הסריקה יש שש עשרה יציאות לחץ.</li>
</ol>5. רכישת מדידת לחץ משטח
<ol><li>חבר את מתמר לחץ הסריקה למחשב וקבע את תצורת פרמטרי הרכישה באמצעות תוכנת מתמר הלחץ הסריקה. הגדר את תוכנת הרכישה לרכישת נתונים במהירות של 500 הרץ למשך הזמן הרצוי של רכישת נתונים. הערה: הנתונים נרכשו בקצב הדגימה המרבי של מתמר לחץ הסריקה, 500 הרץ, בשל וריאציות הלחץ הקטנות בתדרי תנודה נמוכים.</li>
	<li>הגדר את מנהרת רוח היניקה למהירות הרצויה.</li>
	<li>התחל רכישת מדידת לחץ. ניתן לרכוש את מדידות הלחץ בו זמנית עם כל טכניקת אבחון זרימה רצויה (למשל PIV, כלנית דופלר בלייזר, אנמומטריית חוט חם וכו ').</li>
</ol>

<ol>
	<li>Hirano, M., Kakita, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Cover-body theory of vocal fold vibration. Speech science--recent advances. , 1-46 (1985).</li><li>Gray, S. D., Titze, I. R., Alipour, F., Hammond, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanical+and+histologic+observations+of+vocal+fold+fibrous+proteins.">Biomechanical and histologic observations of vocal fold fibrous proteins.</a> Ann. Otol. Rhinol. Laryngol. 109 (1), 77-85 (2000).</li><li>Titze, I. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+physics+of+small-amplitude+oscillation+of+the+vocal+fold.">The physics of small-amplitude oscillation of the vocal fold.</a> J. Acoustic. Soc. Am. 83 (4), 1536-1552 (1988).</li><li>Boessenecker, A., Berry, D. A., Lohscheller, J., Eysholdt, U., D&#246;llinger, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mucosal+wave+properties+of+a+human+vocal+fold.">Mucosal wave properties of a human vocal fold.</a> Acta Acustica. 93 (5), 815-823 (2007).</li><li>Shaw, H. S., Deliyski, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mucosal+wave:+a+normophonic+study+across+visualization+techniques.">Mucosal wave: a normophonic study across visualization techniques.</a> J. Voice. 22 (1), 23-33 (2008).</li><li>Krausert, C. R., Olszewski, A. E., Taylor, L. N., McMurray, J. S., Dailey, S. H., Jiang, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mucosal+wave+measurement+and+visualization+techniques.">Mucosal wave measurement and visualization techniques.</a> J. Voice. 25 (4), 395-405 (2010).</li><li>Fant, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acoustic+Theory+of+Speech+Production.">Acoustic Theory of Speech Production.</a> Mouton and Co. N. V.: The Hague. , 15-79 (1960).</li><li>Wegel, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theory+of+vibration+of+the+larynx.">Theory of vibration of the larynx.</a> J. Acoustic. Soc. Am. 1, 1-21 (1930).</li><li>Den Berg, J. V. a. n., Zantema, J. T., Doornenbal, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+air+resistance+and+the+Bernoulli+effect+of+the+human+larynx.">On the air resistance and the Bernoulli effect of the human larynx.</a> J. Acoustic. Soc. Am. 29 (5), 626-631 (1957).</li><li>Scherer, R. C., Shinwari, D., De Witt, K. J., Zhang, C., Kucinschi, B. R., Afjeh, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intraglottal+pressure+profiles+for+a+symmetric+and+oblique+glottis+with+a+divergence+angle+of+10+degrees.">Intraglottal pressure profiles for a symmetric and oblique glottis with a divergence angle of 10 degrees.</a> TJ. Acoustic. Soc. Am. 109 (4), 1616-1630 (2001).</li><li>Thomson, S. L., Mongeau, L., Frankel, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aerodynamic+transfer+of+energy+to+the+vocal+folds.">Aerodynamic transfer of energy to the vocal folds.</a> TJ. Acoustic. Soc. Am. 118 (3), 1689-1700 (2005).</li><li>Erath, B. D., Plesniak, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+investigation+of+asymmetric+flow+features+in+a+scaled-up+driven+model+of+the+human+vocal+folds.">An investigation of asymmetric flow features in a scaled-up driven model of the human vocal folds.</a> Exp. Fluids. 49 (1), 131-146 (2010).</li><li>Petrovi&#263;-Lazi&#263;, M., Kosanovi&#263;, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acoustic+analysis+findings+in+patients+with+vocal+fold+polyp.">Acoustic analysis findings in patients with vocal fold polyp.</a> Acta Med. Saliniana. 38 (2), 63-66 (2009).</li><li>Erath, B. D., Plesniak, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+laryngeal+flow+fields+induced+by+a+model+vocal+fold+polyp.">Three-dimensional laryngeal flow fields induced by a model vocal fold polyp.</a> Int. J. Heat Fluid Flow. 35, 93-101 (2012).</li><li>Acarlar, M. S., Smith, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+of+hairpin+vortices+in+a+laminar+boundary+layer.+Part+1.+Hairpin+vortices+generated+by+a+hemisphere+protuberance.">A study of hairpin vortices in a laminar boundary layer. Part 1. Hairpin vortices generated by a hemisphere protuberance.</a> J. Fluid Mech. 175, 1-41 (1987).</li><li>Kawanisi, K., Maghrebi, M. F., Yokosi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+instantaneous+3-D+analysis+of+turbulent+flow+in+the+wake+of+a+hemisphere.">An instantaneous 3-D analysis of turbulent flow in the wake of a hemisphere.</a> Boundary-Layer Meteorol. 64, 1-14 (1992).</li><li>Savory, E., Toy, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemisphere+and+hemisphere-cylinders+in+turbulent+boundary+layers.">Hemisphere and hemisphere-cylinders in turbulent boundary layers.</a> J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 23, 345-364 (1986).</li><li>Tamai, N., Asaeda, T., Tanaka, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vortex+structures+around+a+hemispheric+hump.">Vortex structures around a hemispheric hump.</a> Boundary-Layer Meteorol. 39, 301-314 (1987).</li><li>Savory, E., Toy, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+separated+shear+layers+associated+with+hemispherical+bodies+in+turbulent+boyndary+layers.">The separated shear layers associated with hemispherical bodies in turbulent boyndary layers.</a> J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 28, 291-300 (1988).</li><li>Ogawa, T., Nakayama, M., Murayama, S., Sasaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristics+of+wind+pressures+on+basic+structures+with+curved+surfaces+and+their+response+in+turbulent+flow.">Characteristics of wind pressures on basic structures with curved surfaces and their response in turbulent flow.</a> J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 38, 427-438 (1991).</li><li>Manhart, M., Wengle, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-eddy+simulation+of+turbulent+bounday+layer+flow+over+a+hemisphere.">Large-eddy simulation of turbulent bounday layer flow over a hemisphere.</a> Direct and Large-Eddy Simulation I: Selected papers from the First ERCOFTAC Workshop on Direct and Large-Eddy Simulation. , 299-301 (1994).</li><li>Manhart, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vortex+shedding+from+a+hemisphere+in+a+turbulent+boundary+layer.">Vortex shedding from a hemisphere in a turbulent boundary layer.</a> Theor. Comp. Fluid Dyn. 12, 1-28 (1998).</li><li>Meroney, R. N., Letchford, C. W., Sarkar, P. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+numerical+and+wind+tunnel+simulation+of+wind+loads+on+smooth,+rough+and+dual+domes+immersed+in+a+boundary+layer.">Comparison of numerical and wind tunnel simulation of wind loads on smooth, rough and dual domes immersed in a boundary layer.</a> Wind Struct. 5 (2-4), 347-358 (2002).</li><li>Hunt, J. C. R., Abell, C. J., Peterka, J. A., Woo, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinematical+studies+of+the+flows+around+free+or+surface-mounted+obstacles;+applying+topology+to+flow+visualization.">Kinematical studies of the flows around free or surface-mounted obstacles; applying topology to flow visualization.</a> J. Fluid Mech. 86 (01), 179 (2006).</li><li>Legendre, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lignes+de+courant+d'un+ecoulement+permanent:+decollement+et+separation.">Lignes de courant d'un ecoulement permanent: decollement et separation.</a> La Recherche A&#233;rospatiale. 6, 327-335 (1977).</li><li>Merzkirch, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+of+Surface+Flow.">Visualization of Surface Flow.</a> Flow Visual. , 82-89 (1987).</li><li>Simpson, R. L., Long, C. H. H., Byun, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+vortical+separation+from+an+axisymmetric+hill.">Study of vortical separation from an axisymmetric hill.</a> Int. J. Heat Fluid Flow. 23 (5), 582-591 (2002).</li><li>Byun, G., Simpson, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-pressure+fluctuations+from+separated+flow+over+an+axisymmetric+bump.">Surface-pressure fluctuations from separated flow over an axisymmetric bump.</a> Am. Inst. Aeronaut. Astronaut. J. 48 (10), 2397-2405 (2010).</li><li>Martinuzzi, R., Tropea, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+flow+around+surface-mounted,+prismatic+obstacles+placed+in+a+fully+developed+channel+flow.">The flow around surface-mounted, prismatic obstacles placed in a fully developed channel flow.</a> J. Fluids Eng. 115, 85-92 (1993).</li><li>R&#246;diger, T., Knauss, H., Gaisbauer, U., Kr&#228;mer, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pressure+and+heat+flux+measurements+on+the+surface+of+a+low-aspect-ratio+circular+cylinder+mounted+on+a+ground+plate.">Pressure and heat flux measurements on the surface of a low-aspect-ratio circular cylinder mounted on a ground plate.</a> New Results Num. Exp. Fluid Mech. VI. , 121-128 (2007).</li><li>Martinuzzi, R., AbuOmar, M., Savory, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaling+of+the+wall+pressure+field+around+surface-mounted+pyramids+and+other+bluff+bodies.">Scaling of the wall pressure field around surface-mounted pyramids and other bluff bodies.</a> J. Fluids Eng. 129, 1147-1156 (2007).</li><li>Taniguchi, S., Sakamoto, H., Kiya, M., Arie, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-averaged+aerodynamic+forces+acting+on+a+hemisphere+immersed+in+a+turbulent+boundary.">Time-averaged aerodynamic forces acting on a hemisphere immersed in a turbulent boundary.</a> J. Wind Eng. Indust. Aerodyn. 9, 257-273 (1982).</li><li>Triep, M., Br&#252;cker, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+nature+of+the+glottal+jet.">Three-dimensional nature of the glottal jet.</a> The Journal of the Acoustic. Soc. Am. 127 (3), 1537-1547 (2010).</li><li>Khosla, S., Murugappan, S., Paniello, R., Ying, J., Gutmark, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+vortices+in+voice+production:+normal+versus+asymmetric+tension.">Role of vortices in voice production: normal versus asymmetric tension.</a> Laryngoscope. 119 (1), 216-221 (2009).</li><li>Drechsel, J. S., Thomson, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+supraglottal+structures+on+the+glottal+jet+exiting+a+two-layer+synthetic,+self-oscillating+vocal+fold+model.">Influence of supraglottal structures on the glottal jet exiting a two-layer synthetic, self-oscillating vocal fold model.</a> The Journal of the Acoustical Society of America. 123 (6), 4434-4445 (2008).</li><li>Raffel, M., Willert, C., Kompenhans, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Particle Image Velocimetry: A Practical Guide. , (1998).</li><li>Neubauer, J., Zhang, Z., Miraghaie, R., Berry, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coherent+structures+of+the+near+field+flow+in+a+self-oscillating+physical+model+of+the+vocal+folds.">Coherent structures of the near field flow in a self-oscillating physical model of the vocal folds.</a> J. Acoustic. Soc. Am. 121 (2), 1102-1118 (2007).</li><li>Krebs, F., Silva, F., Sciamarella, D., Artana, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+three-dimensional+study+of+the+glottal+jet.">A three-dimensional study of the glottal jet.</a> Exp. Fluids. 52 (5), 1133-1147 (2011).</li><li>Adrian, R. J., Westerweel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Particle image velocimetry. 30, (2010).</li><li>Tobak, M., Peake, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Topology+of+three-dimensional+separated+flows.">Topology of three-dimensional separated flows.</a> Ann. Rev. Fluid Mech. 14, 61-85 (1982).</li><li>Zhang, Y., Jiang, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asymmetric+Spatiotemporal+Chaos+Induced+by+a+Polypoid+Mass+in+the+Excised+Canine+Larynx.">Asymmetric Spatiotemporal Chaos Induced by a Polypoid Mass in the Excised Canine Larynx.</a> Chaos. 18, 43102 (2008).</li><li>D&#233;lery, J. M., Jean, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Delery+Toward+the+elucidation+of+three-dimensional+separation.">Delery Toward the elucidation of three-dimensional separation.</a> Ann. Rev. Fluid Mech. 33, 129-154 (2001).</li></ol>

למחברים אין מה לחשוף.

הבנת היווצרותם והתפשטותם של מבנים וורטיים מתוך תבונה גיאומטרית והשפעתם לאחר מכן על הטעינה האווירודינמית המניעה את דינמיקת הקיפול הקולי, נחוצה כדי לספק תובנות ומודלים על מנת לקדם את הטיפול בפוליפים ובגושים של קיפול ווקאלי. הווריאציות בטעינה אווירודינמית הנגרמות על ידי פוליפ המודל בניסו?...

קפלי הקול הם שתי רצועות של רקמה המשתרעות על פני דרכי הנשימה הקוליות. דיבור קולי מופק כאשר מושגת לחץ ריאות קריטי, המאלץ אוויר באמצעות קפלי קול מודבקים. קפלי הקול מורכבים משכבות רבות של רקמה ומיוצגים לעתיםקרובותעל ידי מערכת כיסוי גוף דו שכבתית פשוטה 1 . המטריצה החוץ תאית, המהווה את רוב שכבת הכיסוי, מורכבת מסיבי קולגן ואלסטין, ומספקת מאפיינים לא ליניאריים של מאמץ מתח, החשובים לתנועה הנכונה של קפלי הקול1,2. כוחות אווירודינמיים מעניקים אנרגיה לרקמה של קפלי הקול ומרגשים תנודות מתמשכות עצמית3. כאשר קפלי הקול מתנדנדים, הפתח ביניהם, המכונה glottis, יוצר פתח משתנה זמנית שעובר מהתכנסות למדים ולאחר מכן למעבר מתפצל לפני הסגירה והחזרה על המחזור4,6. תדרי רטט לדיבור רגיל משתרעים בדרך כלל על פני 100-220 הרץ אצל זכרים ונקבות בהתאמה, ויוצרים שדה זרימה פועם העובר דרך glottis7. תהליך חילופי האנרגיה של מבנה הנוזלים לדיבור רגיל נחקר בהרחבה8-12; עם זאת, ההפרעה של תהליך זה עבור כמה פתולוגיות אינו מובן היטב. התנאים הפתולוגיים של קפלי הקול יכולים לגרום לשינויים דרמטיים בדינמיקה שלהם ולהשפיע על היכולת ליצור דיבור קולי.
פוליפים וגושים הם חריגות גיאומטריות היוצרות על פני השטח המדיאליים של קפלי הקול. ליקויים אלה יכולים להשפיע על יכולתו של המטופל לתקשר13. עם זאת, רק לאחרונה יש את ההפרעה של שדה הזרימה עקב protuberance גיאומטרי כגון פוליפ נחשב14. מחקר זה הראה כי תהליך חילופי האנרגיה "הנורמלי" של מבנה הנוזלים השתנה באופן דרסטי, וכי השינוי בשדה הזרימה היה הסיבה הסבירה ביותר לפגיעה חמורה באיכות הקול בחולים עם פוליפים וגושים. לא הוקמה הבנה מקיפה של מבני הזרימה המיוצרים על ידי הפרדת זרימה תלת מימדית מפוליפ בזרימה pulsatile. הדור וההפצה של מבנים וורטיליים מפוליפ, והשפעתם לאחר מכן על הטעינה האווירודינמית המניעה את דינמיקת קיפול הקול היא מרכיב קריטי הכרחי לקידום תיקון כירורגי של פוליפים בחולים.
בעוד הפרדת זרימה מהמיספרואיד רכוב על קיר בזרימה קבועה נחקרה15-23, באופן מפתיע, יש מעט מידע לגבי הפרדת זרימה תלת מימדית לא יציבה מהמיספרואיד על קיר הכפוף לתנאי זרימה פולסאטיים או לא יציבים כפי שנמצאים בדיבור. עבודתם החשובה של אקרלר וסמית'15 סיפקה ניתוח של המבנים התלת מימדיים הקוהרנטיים שנוצרו על ידי זרימה קבועה מעל המיספרואיד רכוב על קיר בתוך שכבת גבול למינארית. אקרלר וסמית' זיהו שני סוגים של מבנים וורטיליים. מערבולת פרסה עומדת נוצרה במעלה הזרם של ההמיספרואיד פרוטוורנס והורחבה במורד הזרם של ההטיה משני הצדדים. בנוסף, מערבולות סיכת ראש נשפכו מעת לעת מהקיר רכוב hemispheroid לתוך האשכבה. התנועה המורכבת וההתקדמות של מערבולות סיכות הראש נחקרו ותוארו בפירוט.
זרימה על גבעה צירית בעלת קווי מתאר חלקים נחקרה בעבר, שבה הן מדידות לחץ סטטי על פני השטח והן הדמיית שמן פני השטח נרכשו במורד הזרם ובמורד הבליטה בתוך זרימת גזירה סוערת. טכניקות צילום שמן מאפשרות הדמיה של קווי חיכוך עור, אזורי מהירות גבוהה ונמוכה ונקודות הפרדה והצמדה בתוך זרימת משטח, ושימושיות לבדיקת בעקבות עצם המותקן על הקיר. עבור טכניקה זו, פני השטח של עניין מצופה בסרט דק של בסיס שמן ופיגמנט אבקה עדין(כלומר lampblack, אבקת גרפיט, או טיטניום דו חמצני) תערובת. בתנאי הזרימה הרצויים, כוחות חיכוך גורמים לשמן לנוע לאורך פני השטח ולגרום לאבקת הפיגמנט להיות מופקדת בפסים. נקודות קריטיות או ייחודיות, מיקומים שבהם הלחץ הגזירה הוא אפס או שניים או יותר מרכיבים של המהירות הממוצעת הם אפס, ניתן לסווג מן דפוס קו חיכוך העור וכתוצאה מכך נקודות אוכף או נקודות nodal24-26.
עבור הגיאומטריה של הגבעה, לא נמצאה סינגולריות הנגרמת על ידי ההפרדה במעלה הזרם; זה יוחס לקווי המתאר העולים בצורה חלקה של הבליטה, אשר לא ליצור את שיפוע הלחץ השלילי המתרחשת עם protuberance hemispheroid. כתוצאה מכך, הזרימה נמצאה להאיץ עד פסגת הבליטה שלאחריה, נקודות הפרדת אוכף-מיקוד לא יציבות התפתחו זמן קצר לאחר קו האמצע של הבליטה, כצפוי מהיווצרות מערבולת סיכת ראש27,28. במחקר באמצעות טכניקות ניסיוניות דומות עם גיאומטריה שונה המותקנת על הקיר, הדמיה של סרט שמן סביב קובייה המותקנת על פני השטח בזרימה קבועה שבוצעה על ידי מרטינוצי וטרופאה29 הציגה שני קווי חיכוך עור ברורים במעלה הזרם של האובייקט. קו החיכוך הראשון של העור התאים לקו ההפרדה העיקרי שנגרם על ידי שיפוע הלחץ השלילי וקו החיכוך השני של העור סימן את המיקום הממוצע בזמן של מערבולת הפרסה. מדידות לחץ פני השטח שבוצעו במעלה הזרם של האובייקט הראו מינימום מקומי לאורך קו מערבולת הפרסה ומקסימום לחץ מקומי בין ההפרדה העיקרית לבין קווי מערבולת הפרסה. קווי הפרדה דומים במעלה הזרם נוצרים עם גיאומטריות אחרות המותקנות על פני השטח, כולל גליל עגול, פירמידה וקונוס29-31. תצוגה חזותית של פני השטח במורד הזרם של אובייקטים המותקנים על הקיר מציגה בדרך כלל שני מוקדים הנגרמים על-ידי אזור ההסתעפות שמאחורי האובייקט30. שני מערבולות נוצרות בעמדות המוקדים ומתאימים למערבולת "סוג הקשת" או סיכת הראש שנראתה בעקבות המיספרואיד רכוב על הקיר32.
velocimetry תמונת חלקיקים (PIV) שימש בעבר כדי ללמוד את הזרימה במורד הזרם של מודלים קיפול קולי סינתטי33-35. PIV היא טכניקת הדמיה לא פולשנית אשר תמונות זורמות תנועת חלקיקי מעקב בתוך מישור ב כדי ללכוד דינמיקה נוזל מרחבי-טמפורלי36. מבנים קוהרנטיים תלת מימדיים היוצרים במורד הזרם של קפלי הקול המתנדנדים נחקרו על ידי Neubauer ואח '. 37; 19. דור המערבולת והסעה וניפוף סילון נצפו. לאחרונה, קרבס ואח '. 38 חקר את התלת מימדי של סילון glottal באמצעות PIV סטריאוסקופי והתוצאות להדגים מיתוג ציר סילון glottal. Erath ו Plesniak14 חקרו את ההשפעה של פוליפ קיפול קולי מודל על פני השטח המדיאלי של מודל 7.5 פעמים קנה מידה דינמי קיפול קולי. אזור מחזור נוצר במורד הזרם של הפוליפ ודינמיקת הסילון הושפעה לאורך כל מחזור הזיופים. המחקרים הקודמים, חסימת מחקר פוליפ קיפול קולי מונע על ידי Erath ו Plesniak14, לא חקרו את הדינמיקה הנוזלית הנגרמת על ידי פוליפ קיפול קולי מדיאלי או גולם.
חשוב להבין את ההשפעה הדינמית הנוזלית של פוליפ המודל בתוך שדות זרימה יציבים ופועמים לפני שתכלול את המורכבות הנוספת של הקירות הנעים של קיפול הקול, שיפוע הלחץ המושרה, נפח גיאומטרי מוגבל ומורכבויות אחרות. העבודה הנוכחית מתמקדת בחתימת מבני הזרימה על הקיר במורד הזרם בתנאי זרימה יציבים ולא יציבים כאחד. האינטראקציות בין המבנים המערבולתיים שנשפכים מבלוט לבין הקיר במורד הזרם מעניינות מאוד את חקירת פוליפים קיפול הקוליים כמו גם שיקולים ביולוגיים אחרים, שכן אינטראקציות אלה מעוררות תגובה ביולוגית.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="699">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="126">
			<td height="126" style="height:126px;width:216px;">Rapid Prototyper</td>
			<td style="width:139px;">Objet</td>
			<td style="width:119px;">Objet24</td>
			<td style="width:227px;">Tray Size (X&#215;Y&#215;Z): 240 &#215; 200 &#215; 150 mm 
			Build layer thickness =&#160; 28 &#181;m&#160; 
			Accuracy = 0.1 mm 
			Build Resolution: X-axis: 600 dpi, Y-axis: 600 dpi, Z-axis: 900 dpi</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Rapid Prototyper Model Material</td>
			<td style="width:139px;">Objet</td>
			<td style="width:119px;">VeroWhite Plus Fullcure 835</td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Rapid Prototyper Support Material</td>
			<td style="width:139px;">Objet</td>
			<td style="width:119px;">FullCure 705 Support</td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Copy Toner</td>
			<td style="width:139px;">Xerox</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Kerosene</td>
			<td style="width:139px;">Sunnyside</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Baby Oil</td>
			<td style="width:139px;">Johnson&#39;s</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:227px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Adhesive Paper</td>
			<td style="width:139px;">Con-Tact Brand</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:227px;">White adhesive covering</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tygon Tubing</td>
			<td style="width:139px;">Tygon</td>
			<td style="width:119px;">PVC Tubing</td>
			<td style="width:227px;">1/16&#34; ID, 3/16&#34;OD</td>
		</tr>
		<tr height="151">
			<td height="151" style="height:151px;width:216px;">Pressure Scanner (16 channel)</td>
			<td style="width:139px;">Scanivalve</td>
			<td style="width:119px;">DSA3217</td>
			<td style="width:227px;">Used for gas pressure measurements 
			Pressure range = +/- 5&#34; H2O 
			Full scale accuracy = +/-0.3% full scale accuracy.&#160; 
			Maximum scan rate = 500 Hz/channel</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Stainless Steel Tubulations</td>
			<td style="width:139px;">Scanivalve</td>
			<td style="width:119px;">TUBN-063-1.0</td>
			<td style="width:227px;">0.063&#34; Diameter and 1&#34; Length</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

investigating the three-dimensional flow separation induced by a model vocal fold polyp

תהליך חילופי האנרגיה של מבנה הנוזלים לדיבור רגיל נחקר בהרחבה, אך הוא אינו מובן היטב לתנאים פתולוגיים. פוליפים וגושים, שהם חריגות גיאומטריות היוצרות על פני השטח המדיאליים של קפלי הקול, יכולים לשבש את הדינמיקה של קיפול הקול ובכך יכולות להיות השלכות הרסניות על יכולתו של המטופל לתקשר. המעבדה שלנו דיווחה על מדידות velocimetry תמונת חלקיקים (PIV), בתוך חקירה של פוליפ מודל הממוקם על פני השטח המדיאלי של מודל קיפול קולי מונחה במבחנה, אשר מראים כי חריגה גיאומטרית כזו משבשת במידה ניכרת את התנהגות סילון glottal. התאמת שדה זרימה זו היא סיבה סבירה לפגיעה חמורה באיכות הקול בחולים עם פוליפים. הבנה מלאה יותר של היווצרות והתפשטות של מבנים מערבולת מתוך protuberance גיאומטרי, כגון פוליפ קיפול קולי, ואת ההשפעה וכתוצאה מכך על הטעינה האווירודינמית המניעים את הדינמיקה קיפול הקול, יש צורך לקידום הטיפול במצב פתולוגי זה. החקירה הנוכחית נוגעת להפרדת הזרימה התלת מימדית הנגרמת על ידי חמיספרויד פרולט רכוב על הקיר עם יחס גובה-רוחב של 2:1 בזרימה צולבת, כלומר פוליפ קיפול קולי לדוגמה, בטכניקת הדמיה של סרט שמן. הפרדת זרימה תלת מימדית לא יציבה והשפעתה על עומס לחץ הקיר נבחנים באמצעות הדמיית קו חיכוך העור ומדידות לחץ על הקיר.

עבודה קודמת באמצעות 7.5 פעמים קנה מידה למעלה דינמית מונחה מודל קיפול קולי הוכיחה כי נוכחות של protuberance גיאומטרי, מודל פוליפ קיפול קולי, משבש את הדינמיקה הרגילה של סילון glottal לאורך כל מחזור phonatory. תוצאות מייצגות ממחקר מודל קיפול הקול הקודם מוצגות באיור 2 ובוידאו 2. הסרטון מדגים...

Watch this Scientific Journal Video about Investigating the Three-dimensional Flow Separation Induced by a Model Vocal Fold Polyp at JoVE.com

Investigating the Three-dimensional Flow Separation Induced by a Model Vocal Fold Polyp

פוליפים קיפול קולי יכול לשבש את הדינמיקה קיפול הקול ולכן יכול להיות השלכות הרסניות על היכולת של המטופל לתקשר. הפרדת זרימה תלת מימדית הנגרמת על ידי פוליפ מודל רכוב על הקיר והשפעתו על עומס לחץ הקיר נבדקים באמצעות ולוצ'ימטריה של תמונת חלקיקים, הדמיה של קו חיכוך העור ומדידות לחץ על הקיר.

חקירת הפרדת הזרימה התלת מימדית הנגרמת על ידי מודל פוליפ קיפול ווקאלי

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. ...

investigating-three-dimensional-flow-separation-induced-model-vocal

Research

JoVE Journal

Bioengineering

8.4K Views.  The George Washington University. פוליפים קיפול קולי יכול לשבש את הדינמיקה קיפול הקול ולכן יכול להיות השלכות הרסניות על היכולת של המטופל לתקשר. הפרדת זרימה תלת מימדית הנגרמת על ידי פוליפ מודל רכוב על הקיר והשפעתו על עומס לחץ הקיר נבדקים באמצעות ולוצ'ימטריה של תמונת חלקיקים, הדמיה של קו חיכוך העו?...

Video: Investigating the Three-dimensional Flow Separation Induced by a Model Vocal Fold Polyp

The Three-Dimensional Human Skin Reconstruct Model: a Tool to Study Normal  Skin and Melanoma Progression

Most in vitro studies in experimental skin biology have been done in 2-dimensional (2D) monocultures, while accumulating evidence suggests that cells behave differently when they are grown within a 3D extra-cellular matrix and also interact with other cells (1-5). Mouse models have been broadly utilized to study tissue morphogenesis in vivo. However mouse and human skin have significant differences in cellular architecture and physiology, which makes it difficult to extrapolate mouse studies to humans. Since melanocytes in mouse skin are mostly localized in hair follicles, they have distinct biological properties from those of humans, which locate primarily at the basal layer of the epidermis. The recent development of 3D human skin reconstruct models has enabled the field to investigate cell-matrix and cell-cell interactions between different cell types. The reconstructs consist of a "dermis" with fibroblasts embedded in a collagen I matrix, an "epidermis", which is comprised of stratified, differentiated keratinocytes and a functional basement membrane, which separates epidermis from dermis. Collagen provides scaffolding, nutrient delivery, and potential for cell-to-cell interaction. The 3D skin models incorporating melanocytic cells recapitulate natural features of melanocyte homeostasis and melanoma progression in human skin. As in vivo, melanocytes in reconstructed skin are localized at the basement membrane interspersed with basal layer keratinocytes. Melanoma cells exhibit the same characteristics reflecting the original tumor stage (RGP, VGP and metastatic melanoma cells) in vivo. Recently, dermal stem cells have been identified in the human dermis (6). These multi-potent stem cells can migrate to the epidermis and differentiate to melanocytes.

In this report, we describe the three-dimensional skin reconstruct model which mimics human skin in architecture and composition. Melanocyte physiology, melanoma progression and the fate of dermal stem cells have been investigated using the skin reconstruct model. The model is also useful as a preclinical tool for drug assessment.

עור תלת ממדי האדם לשחזר דגם: ככלי מחקר עור רגיל התקדמות מלנומה

Most in vitro studies in experimental skin biology have been done in 2-dimensional (2D) monocultures, while accumulating evidence suggests that cells ...

Planar and Three-Dimensional Printing of Conductive Inks

Printed electronics rely on low-cost, large-area fabrication routes to create flexible or multidimensional electronic, optoelectronic, and biomedical devices1-3. In this paper, we focus on one- (1D), two- (2D), and three-dimensional (3D) printing of conductive metallic inks in the form of flexible, stretchable, and spanning microelectrodes.
Direct-write assembly4,5 is a 1-to-3D printing technique that enables the fabrication of features ranging from simple lines to complex structures by the deposition of concentrated inks through fine nozzles (~0.1 - 250 &mu;m). This printing method consists of a computer-controlled 3-axis translation stage, an ink reservoir and nozzle, and 10x telescopic lens for visualization. Unlike inkjet printing, a droplet-based process, direct-write assembly involves the extrusion of ink filaments either in- or out-of-plane. The printed filaments typically conform to the nozzle size. Hence, microscale features (&lt; 1 &mu;m) can be patterned and assembled into larger arrays and multidimensional architectures.
In this paper, we first synthesize a highly concentrated silver nanoparticle ink for planar and 3D printing via direct-write assembly. Next, a standard protocol for printing microelectrodes in multidimensional motifs is demonstrated. Finally, applications of printed microelectrodes for electrically small antennas, solar cells, and light-emitting diodes are highlighted.

Planar and three-dimensional printing of conductive metallic inks is described. Our approach provides new avenues for fabricating printed electronic, optoelectronic, and biomedical devices in unusual layouts at the microscale.

הדפסה מישוריים תלת ממדי של דיו מוליך

Printed electronics rely on low-cost, large-area fabrication routes to create flexible or multidimensional electronic, optoelectronic, and biomedical ...

Synthetic, Multi-Layer, Self-Oscillating Vocal Fold Model Fabrication

Sound for the human voice is produced via flow-induced vocal fold vibration. The vocal folds consist of several layers of tissue, each with differing material properties 1. Normal voice production relies on healthy tissue and vocal folds, and occurs as a result of complex coupling between aerodynamic, structural dynamic, and acoustic physical phenomena. Voice disorders affect up to 7.5 million annually in the United States alone 2 and often result in significant financial, social, and other quality-of-life difficulties. Understanding the physics of voice production has the potential to significantly benefit voice care, including clinical prevention, diagnosis, and treatment of voice disorders.
Existing methods for studying voice production include in vivo experimentation using human and animal subjects, in vitro experimentation using excised larynges and synthetic models, and computational modeling. Owing to hazardous and difficult instrument access, in vivo experiments are severely limited in scope. Excised larynx experiments have the benefit of anatomical and some physiological realism, but parametric studies involving geometric and material property variables are limited. Further, they are typically only able to be vibrated for relatively short periods of time (typically on the order of minutes).
Overcoming some of the limitations of excised larynx experiments, synthetic vocal fold models are emerging as a complementary tool for studying voice production. Synthetic models can be fabricated with systematic changes to geometry and material properties, allowing for the study of healthy and unhealthy human phonatory aerodynamics, structural dynamics, and acoustics. For example, they have been used to study left-right vocal fold asymmetry 3,4, clinical instrument development 5, laryngeal aerodynamics 6-9, vocal fold contact pressure 10, and subglottal acoustics 11 (a more comprehensive list can be found in Kniesburges et al. 12)
Existing synthetic vocal fold models, however, have either been homogenous (one-layer models) or have been fabricated using two materials of differing stiffness (two-layer models). This approach does not allow for representation of the actual multi-layer structure of the human vocal folds 1 that plays a central role in governing vocal fold flow-induced vibratory response. Consequently, one- and two-layer synthetic vocal fold models have exhibited disadvantages 3,6,8 such as higher onset pressures than what are typical for human phonation (onset pressure is the minimum lung pressure required to initiate vibration), unnaturally large inferior-superior motion, and lack of a "mucosal wave" (a vertically-traveling wave that is characteristic of healthy human vocal fold vibration).
In this paper, fabrication of a model with multiple layers of differing material properties is described. The model layers simulate the multi-layer structure of the human vocal folds, including epithelium, superficial lamina propria (SLP), intermediate and deep lamina propria (i.e., ligament; a fiber is included for anterior-posterior stiffness), and muscle (i.e., body) layers 1. Results are included that show that the model exhibits improved vibratory characteristics over prior one- and two-layer synthetic models, including onset pressure closer to human onset pressure, reduced inferior-superior motion, and evidence of a mucosal wave.

The methodology for fabricating synthetic vocal fold models is described. The models are life-sized and mimic the multi-layer structure of the human vocal folds. Results show the models to self-oscillate at pressures comparable to lung pressure and demonstrate flow-induced vibratory responses that are similar to those of human vocal folds.

סינטטי, רב שכבתיים, עצמי מתנודדת ווקאלי דגם Fold ייצור

Sound for the human voice is produced via flow-induced vocal fold vibration. The vocal folds consist of several layers of tissue, each with differing ...

Three-dimensional Cell Culture Model for Measuring the Effects of Interstitial Fluid Flow on Tumor Cell Invasion

The growth and progression of most solid tumors depend on the initial transformation of the cancer cells and their response to stroma-associated signaling in the tumor microenvironment 1. Previously, research on the tumor microenvironment has focused primarily on tumor-stromal interactions 1-2. However, the tumor microenvironment also includes a variety of biophysical forces, whose effects remain poorly understood. These forces are biomechanical consequences of tumor growth that lead to changes in gene expression, cell division, differentiation and invasion3. Matrix density 4, stiffness 5-6, and structure 6-7, interstitial fluid pressure 8, and interstitial fluid flow 8 are all altered during cancer progression.
Interstitial fluid flow in particular is higher in tumors compared to normal tissues 8-10. The estimated interstitial fluid flow velocities were measured and found to be in the range of 0.1-3 &mu;m s-1, depending on tumor size and differentiation 9, 11. This is due to elevated interstitial fluid pressure caused by tumor-induced angiogenesis and increased vascular permeability 12. Interstitial fluid flow has been shown to increase invasion of cancer cells 13-14, vascular fibroblasts and smooth muscle cells 15. This invasion may be due to autologous chemotactic gradients created around cells in 3-D 16 or increased matrix metalloproteinase (MMP) expression 15, chemokine secretion and cell adhesion molecule expression 17. However, the mechanism by which cells sense fluid flow is not well understood. In addition to altering tumor cell behavior, interstitial fluid flow modulates the activity of other cells in the tumor microenvironment. It is associated with (a) driving differentiation of fibroblasts into tumor-promoting myofibroblasts 18, (b) transporting of antigens and other soluble factors to lymph nodes 19, and (c) modulating lymphatic endothelial cell morphogenesis 20.
The technique presented here imposes interstitial fluid flow on cells in vitro and quantifies its effects on invasion (Figure 1). This method has been published in multiple studies to measure the effects of fluid flow on stromal and cancer cell invasion 13-15, 17. By changing the matrix composition, cell type, and cell concentration, this method can be applied to other diseases and physiological systems to study the effects of interstitial flow on cellular processes such as invasion, differentiation, proliferation, and gene expression.

Interstitial fluid flow is elevated in solid tumors and can modulate tumor cell invasion. Here we describe a technique to apply interstitial fluid flow to cells embedded in a matrix and then measure its effects on cell invasion. This technique can be easily adapted to study other systems.

תלת מימדי תרבית תאים מודל למדידת השפעת זרימת הנוזל ביניים על הפלישה תאים סרטניים

The growth and progression of most solid tumors depend on the initial transformation of the cancer cells and their response to stroma-associated signaling ...

A Novel Three-dimensional Flow Chamber Device to Study Chemokine-directed Extravasation of Cells Circulating under Physiological Flow Conditions

Extravasation of circulating cells from the bloodstream plays a central role in many physiological and pathophysiological processes, including stem cell homing and tumor metastasis. The three-dimensional flow chamber device (hereafter the 3D device) is a novel in vitro technology that recreates physiological shear stress and allows each step of the cell extravasation cascade to be quantified. The 3D device consists of an upper compartment in which the cells of interest circulate under shear stress, and a lower compartment of static wells that contain the chemoattractants of interest. The two compartments are separated by porous inserts coated with a monolayer of endothelial cells (EC). An optional second insert with microenvironmental cells of interest can be placed immediately beneath the EC layer. A gas exchange unit allows the optimal CO2 tension to be maintained and provides an access point to add or withdraw cells or compounds during the experiment. The test cells circulate in the upper compartment at the desired shear stress (flow rate) controlled by a peristaltic pump. At the end of the experiment, the circulating and migrated cells are collected for further analyses. The 3D device can be used to examine cell rolling on and adhesion to EC under shear stress, transmigration in response to chemokine gradients, resistance to shear stress, cluster formation, and cell survival. In addition, the optional second insert allows the effects of crosstalk between EC and microenvironmental cells to be examined. The translational applications of the 3D device include testing of drug candidates that target cell migration and predicting the in vivo behavior of cells after intravenous injection. Thus, the novel 3D device is a versatile and inexpensive tool to study the molecular mechanisms that mediate cellular extravasation.

The three-dimensional flow chamber device is a novel in vitro technology for the quantitative and step-wise evaluation of the extravasation cascade of cells circulating under conditions of physiological shear stress. The device therefore fills a critical need for basic, preclinical, and clinical studies of cell migration.

התקן תזרים הלשכה תלת ממדי רומן ללמוד chemokine ביים-extravasation של תאים במחזור בתנאי זרימה פיסיולוגיים

Extravasation of circulating cells from the bloodstream plays a central role in many physiological and pathophysiological processes, including stem cell ...

Construction and Characterization of a Novel Vocal Fold Bioreactor

In vitro engineering of mechanically active tissues requires the presentation of physiologically relevant mechanical conditions to cultured cells. To emulate the dynamic environment of vocal folds, a novel vocal fold bioreactor capable of producing vibratory stimulations at fundamental phonation frequencies is constructed and characterized. The device is composed of a function generator, a power amplifier, a speaker selector and parallel vibration chambers. Individual vibration chambers are created by sandwiching a custom-made silicone membrane between a pair of acrylic blocks. The silicone membrane not only serves as the bottom of the chamber but also provides a mechanism for securing the cell-laden scaffold. Vibration signals, generated by a speaker mounted underneath the bottom acrylic block, are transmitted to the membrane aerodynamically by the oscillating air. Eight identical vibration modules, fixed on two stationary metal bars, are housed in an anti-humidity chamber for long-term operation in a cell culture incubator. The vibration characteristics of the vocal fold bioreactor are analyzed non-destructively using a Laser Doppler Vibrometer (LDV). The utility of the dynamic culture device is demonstrated by culturing cellular constructs in the presence of 200-Hz sinusoidal vibrations with a mid-membrane displacement of 40 &#181;m. Mesenchymal stem cells cultured in the bioreactor respond to the vibratory signals by altering the synthesis and degradation of vocal fold-relevant, extracellular matrix components. The novel bioreactor system presented herein offers an excellent in vitro platform for studying vibration-induced mechanotransduction and for the engineering of functional vocal fold tissues.

A novel vocal fold bioreactor capable of delivering physiologically relevant, vibratory stimulation to cultured cells is constructed and characterized. This dynamic culture device, when combined with a fibrous poly(&#949;-caprolactone) scaffold, creates a vocal fold-mimetic environment that modulates the behaviors of mesenchymal stem cells.

בנייה ואפיון של Bioreactor פולד רומן וקאלי

In vitro engineering of mechanically active tissues requires the presentation of physiologically relevant mechanical conditions to cultured cells. To ...

Analysis of Cell Migration within a Three-dimensional Collagen Matrix

The ability to migrate is a hallmark of various cell types and plays a crucial role in several physiological processes, including&#160;embryonic development, wound healing, and immune responses. However, cell migration is also a key mechanism in cancer enabling these cancer cells to detach from the primary tumor to start metastatic spreading. Within the past years various cell migration assays have been developed to analyze the migratory behavior of different cell types. Because the locomotory behavior of cells markedly differs between a two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) environment it can be assumed that the analysis of the migration of cells that are embedded within a 3D environment would yield in more significant cell migration data. The advantage of the described 3D collagen matrix migration assay is that cells are embedded within a physiological 3D network of collagen fibers representing the major component of the extracellular matrix. Due to time-lapse video microscopy real cell migration is measured allowing the determination of several migration parameters as well as their alterations in response to pro-migratory factors or inhibitors. Various cell types could be analyzed using this technique, including lymphocytes/leukocytes, stem cells, and tumor cells. Likewise, also cell clusters or spheroids could be embedded within the collagen matrix concomitant with analysis of the emigration of single cells from the cell cluster/ spheroid into the collagen lattice. We conclude that the 3D collagen matrix migration assay is a versatile method to analyze the migration of cells within a physiological-like 3D environment.

Cell migration is a biological phenomenon that is involved in a plethora of physiological, such as wound healing and immune responses, and pathophysiological processes, like cancer. The 3D-collagen matrix migration assay is a versatile tool to analyze the migratory properties of different cell types within in a 3D physiological-like environment.

ניתוח של נדידת תאים בתוך קולגן מטריקס תלת ממדי

The ability to migrate is a hallmark of various cell types and plays a crucial role in several physiological processes, including&#160;embryonic ...

Generation of a Three-dimensional Full Thickness Skin Equivalent and Automated Wounding

In vitro models are a cost effective and ethical alternative to study cutaneous wound healing processes. Moreover, by using human cells, these models reflect the human wound situation better than animal models. Although two-dimensional models are widely used to investigate processes such as cellular migration and proliferation, models that are more complex are required to gain a deeper knowledge about wound healing. Besides a suitable model system, the generation of precise and reproducible wounds is crucial to ensure comparable results between different test runs. In this study, the generation of a three-dimensional full thickness skin equivalent to study wound healing is shown. The dermal part of the models is comprised of human dermal fibroblast embedded in a rat-tail collagen type I hydrogel. Following the inoculation with human epidermal keratinocytes and consequent culture at the air-liquid interface, a multilayered epidermis is formed on top of the models. To study the wound healing process, we additionally developed an automated wounding device, which generates standardized wounds in a sterile atmosphere.

The goal of this protocol is to build up a three-dimensional full thickness skin equivalent, which resembles natural skin. With a specifically constructed automated wounding device, precise and reproducible wounds can be generated under maintenance of sterility.

דור של עור בעובי מלא תלת ממדי Equivalent ואוטומטי פציעה

In vitro models are a cost effective and ethical alternative to study cutaneous wound healing processes. Moreover, by using human cells, these models ...

Studying Protein Function and the Role of Altered Protein Expression by Antibody Interference and Three-dimensional Reconstructions

A strict management of protein expression is not only essential to every organism alive, but also an important strategy to investigate protein functions in cellular models. Therefore, recent research invented different tools to target protein expression in mammalian cell lines or even animal models, including RNA and antibody interference. While the first strategy has gathered much attention during the past two decades, peptides &#160;mediating a translocation of antibody cargos across cellular membranes and into cells, obtained much less interest. In this publication, we provide a detailed protocol how to utilize a peptide carrier named Chariot in human embryonic kidney cells as well as in primary hippocampal neurons to perform antibody interference experiments and further illustrate the application of three-dimensional reconstructions in analyzing protein function. Our findings suggest that Chariot is, probably due to its nuclear localization signal, particularly well-suited to target proteins residing in the soma and the nucleus. Remarkably, when applying Chariot to primary hippocampal cultures, the reagent turned out to be surprisingly well accepted by dissociated neurons.

Controlling protein expression is not only essential to every organism alive, but also an important strategy to investigate protein functions in cellular models. The protocol presented shows the application of antibody interference in mammalian cells including primary hippocampal neurons and demonstrates the use of three-dimensional reconstructions in studying protein function.

תפקוד חלבון לימוד ותפקיד ביטוי חלבון לשנות על ידי הפרעת נוגדן שחזור תלת ממדי

A strict management of protein expression is not only essential to every organism alive, but also an important strategy to investigate protein functions ...

Development of a Multicellular Three-dimensional Organotypic Model of the Human Intestinal Mucosa Grown Under Microgravity

Because cells growing in a three-dimensional (3-D) environment have the potential to bridge many gaps of cell cultivation in 2-D environments (e.g., flasks or dishes). In fact, it is widely recognized that cells grown in flasks or dishes tend to de-differentiate and lose specialized features of the tissues from which they were derived. Currently, there are mainly two types of 3-D culture systems where the cells are seeded into scaffolds mimicking the native extracellular matrix (ECM): (a) static models and (b) models using bioreactors. The first breakthrough was the static 3-D models. 3-D models using bioreactors such as the rotating-wall-vessel (RWV) bioreactors are a more recent development. The original concept of the RWV bioreactors was developed at NASA&#39;s Johnson Space Center in the early 1990s and is believed to overcome the limitations of static models such as the development of hypoxic, necrotic cores. The RWV bioreactors might circumvent this problem by providing fluid dynamics that allow the efficient diffusion of nutrients and oxygen. These bioreactors consist of a rotator base that serves to support and rotate two different formats of culture vessels that differ by their aeration source type: (1) Slow Turning Lateral Vessels (STLVs) with a co-axial oxygenator in the center, or (2) High Aspect Ratio Vessels (HARVs) with oxygenation via a flat, silicone rubber gas transfer membrane. These vessels allow efficient gas transfer while avoiding bubble formation and consequent turbulence. These conditions result in laminar flow and minimal shear force that models reduced gravity (microgravity) inside the culture vessel. Here we describe the development of a multicellular 3-D organotypic model of the human intestinal mucosa composed of an intestinal epithelial cell line and primary human lymphocytes, endothelial cells and fibroblasts cultured under microgravity provided by the RWV bioreactor.

Cells growing in a three-dimensional (3-D) environment represent a marked improvement over cell cultivation in 2-D environments (e.g., flasks or dishes). Here we describe the development of a multicellular 3-D organotypic model of the human intestinal mucosa cultured under microgravity provided by rotating-wall-vessel (RWV) bioreactors.

פיתוח תאיים תלת ממד Organotypic דגם של אדם המעיים הריריים Grown במיקרוגרבטיציה

Because cells growing in a three-dimensional (3-D) environment have the potential to bridge many gaps of cell cultivation in 2-D environments (e.g., ...