Name: hemi-laryngeal setup for studying vocal fold vibration in three dimensions
Uploaded: 2017-11-25T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 13 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Hemi-laryngeal Setup for Studying Vocal Fold Vibration in Three Dimensions at JoVE.com

עבודה זו נתמכה על ידי מענק APART של האקדמיה האוסטרית של מדעי לאיסור, הסוכנות טכנולוגיה של הרפובליקה הצ'כית פרויקט. לא. TA04010877 (CTH, VH ו JGS), קרן המדע הצ'כית (GACR) פרויקט אין GA16-01246S (כדי JGS). אנו מודים W. שרמן Fitch שלו הצעה להשתמש קרם שיניים תותבות מקבע ולאחר Ing. עמ' ליסקה משירות הצ'כית יער על עזרתו ברכישת את larynges צבי נכרת.

דגימות בעלי חיים ניתח בעיתון הזה טופלו בהתאם לדרישות מוסריות סטנדרטי של האוניברסיטה Palacky בצ'כיה, אולומוץ. הם נובעים רד דיר חי בפראות ביערות, אשר שנרדפת ע י ששירות היערות של הצבא הצ'כי במהלך עונה רגילה ציד.
1. הכנת הדגימה המי-גרון
הערה: רק דגימות הוכנו כראוי אמור לשמש, כמצוין ב-4 . מהירה והקפאה של הגרון25 מיד לאחר כריתה ואחסון ב-80 מעלות צלזיוס ממזער את הפוטנציאל של רקמות השפלה ושינוי של מאפייני ביו-מכני, ומאפשר ביצוע הניסויים בכל עת נוחה.
<ol><li>
מפשירה הגרון
	<ol>
<li>הכנס הגרון קפוא שתי שקיות אוטוקלב או כל שקיות פלסטיק אחרים עם איטום עמיד למים. לאטום את התיקים ולשים אותם לתוך אמבט מים מחומם ל 30 מעלות צלזיוס עד הגרון הוא מופשר לחלוטין. משך הזמן הנדרש נע בין כמה שעות יותר מיום, בהתאם לגודל הגרון ואת טמפרטורת הקיפאון.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
ניקוי הגרון
	<ol>
<li>לאחר הגרון הוא מופשר, להסיר אותו מהתיק, לנקותו ביסודיות עם תמיסת מלח (0.9% NaCl).</li>
		<li>הסר בזהירות את רקמת מיותר לפי הצורך (שרירי הצוואר חיצוני קרי, עצם הלשון וכו ') ללא פגיעה המבנים בגרון הראשי, ולקצר קנה הנשימה לאורך נאותה להרכבת הגרון אל צינור אספקת אוויר (בדרך כלל ca. 4-5 ס מ).</li>
		<li>בדוק את הרקמה בגרון את החריגות רקמות פוטנציאליים, כמו פצעים, דפורמציות אורגני או סדקים פוטנציאל המתרחשים מ תהליך ההקפאה, אשר יכול להפוך הגרון מצוייה הניסוי.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
חשיפה של הסחוסים בלוטת התריס ו הטבעתי
	<ol>
<li>הסרת חלקים של רקמת שריר בגרון החיצוני מסביב בלוטת התריס את הסחוס הטבעתי באמצעות אזמל, ובכך חושף בפני הסחוסים כהכנה החתך מאמצע-הווריד יצירת המי-הגרון. שלב הכנה זה מתואר ב איור 1A ו- 1B.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
מאמצע-הווריד לחתוך סחוס התריס
	<ol>
<li>להפוך את החלק האנכי הראשונית דרך החלק הקדמי של סחוס התריס.</li>
		<li>בזהירות המקום מעט יותר לצד זה יוסר, כדי לא לגרום נזק הקיפול ווקאלית זה צריך להישאר שהשתמרו החתך. במידת האפשר, השתמש באזמל לחיתוך. אם הסחוס הוא מאובנות, השתמש מסור קטן.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
חותכים את הסחוס הטבעתי
	<ol>
<li>להוביל את החתך אנכית (נלסון.!) מ בין הסחוסים arytenoid ולאחר מכן דרך הסחוס הטבעתי לרמה כ אופקי של החריץ התריס נחות.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הסרה של אחת קיפול ווקאלית, יצירת חתך בצורת L הגרון
	<ol>
<li>להפוך אופקי לחתוך החל מסוף נחות לגזור האנכי שבוצעה בעבר ב הסחוס הטבעתי, ולהוביל גזירה חדשה לקראת החריץ התריס נחות. Anteriorly קיפול הצד של הגרון שהולך יוסרו.</li>
		<li>להפוך את קו אנכי לחתוך דרך הרקמות הרכות על הצד הפנימי של סחוס התריס - להיזהר בעת שמוביל את החתך בין החזקה הקדמי של שפתות הקול סחוס התריס, ובכך נמנע נזק לעדר ווקאלית.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
עידון של לחתוך דרך סחוס התריס
	<ol>
<li>שימוש אזמל, מסור או קובץ, כדי להחיל חתך בדיוק ישר על סחוס התריס ולאחר כמה קרוב ככל האפשר אל החלק הקדמי של הקיפול ווקאלית בעבר שנבדק.</li>
		<li>להסיר גם חלק קטן של סחוס התריס האחורי, על מנת ליצור שטח עבור הוספה של לתקעים של adducting arytenoid את הסחוס ובכך שירה לקפל (ראו להלן). שלב הכנה זה מתואר באיור 1C ו 1 י. הערה: בהתאם שאלת המחקר, תערוכות מלא של קיפול כל ווקאלית עשוי להיות נחוץ כדי לאפשר את הניראות שלו מלמעלה. במקרה כזה, יש להסיר את המבנים מעל האמצע ווקאלי (true) (קרי, חדרית או שיווי המשקל הקיפול, רלוונטי בהתחשב האנטומיה של הדגימה). ב כמה דגימות הרקמות הרכות הפנימי בגרון מעל שפתות הקול עלול לאבד את החיבור שלו עם סחוס התריס, משבשת הקיפול ווקאלית במהלך רטט, ובכך לגרום כדין (בעיקר לא סדיר) דפוסי מתנדנדות. במקרה כזה זהיר הסרת הרקמה הזאת הוא בלתי נמנע.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55303/55303fig1.jpg"> איור 1 : הרכבה והכנה המי-גרון- (א), הדגימה הגרון (B) שירותי ניקיון, תצוגה המדיאלי, האחורי, לפני ההסרה של קיפול ווקאלית השמאלי; (ג) ו מוכן (D) חמי-גרון עם חתך בצורת L (שמאל קיפול ווקאלית הוסר), המדיאלי ונוף האחורי. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55303/55303fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

2. ניסוי חמי-גרון
<ol><li>
הגדרת המי-בגרון
	<ol>
<li>השתמש של צינור אספקת אוויר המספק אוויר ומחוממת humidified לתוך הגרון.</li>
		<li>בניית שני בניצב לארגן לוחות שקופים כמו החלפה עבור חלקים בגרון שהוסר.</li>
		<li>שימוש צדדים 4 להגברת היציבות של הגרון וליצירת תצורה נכונה הגרון pre-phonatory על ידי adducting הקיפול ווקאלית הנותרים לוח הזכוכית אנכי (ראה איור 2 א). הערה: באופן תיאורטי, שפתות הקול עשוי גם להיות adducted על ידי תפרים, משקולות על מערכת גלגלת-ידית 26 . עם זאת, גישה כזו יש, כדי למיטב ידיעת מחברים אלה, עדיין לא היה ניסיון עבור הכנה hemilarynx.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55303/55303fig2.jpg">
איור 2 : חמי-גרון ההתקנה. (א) תומך מבנים: האוויר צינור אספקת, סידור צלחת זכוכית בצורת L, צדדים ההסתמכות. (B) רכוב המי-גרון הכנה עם צדדים ההסתמכות. (ג) (ד) תקריב של המי-גרון-הכנה, להציג מן הצד, מלמעלה, בהתאמה. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55303/55303fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<ol start="2"><li>
הרכבה המי-הגרון
	<ol>
<li>לכסות את הצינור אספקת אוויר עם קרם שיניים תותבות מקבע והר הגרון באמצעות החלק הנותר של קנה הנשימה שלה. הקרם מקבע עובד כמו דבק וסגירת פערים פוטנציאליים, ובכך ליצור חותם של אוויר חזק.</li>
		<li>הדקו את קנה הנשימה עם הידוק רצועה או מהדק צינור פלסטיק.</li>
		<li>גם לכסות את קצות החתך דרך סחוס התריס עם מקבע קרם, תוך הימנעות הפצת מקבע קרם על הקיפול ווקאלית או רקמות רכות הפנימי בגרון.</li>
		<li>לצרף את הצלחות שקוף.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
ייצוב של סחוס התריס, ההסתמכות של קיפול ווקאלית באמצעות צדדים
	<ol>
<li>השתמש ליחצ כדי adduct הקיפול ווקאלית לצלחת ולייצב את סחוס התריס.</li>
		<li>לאחר הקרם מקבע הגדיר, להחיל את זרימת האוויר כדי לבסס קיפול ווקאלית תנודה וחפש דליפות בין חמי-הגרון הזכוכיות.</li>
		<li>חותם פערים המתרחשים בסופו של דבר על-ידי הוספת עוד שמנת מקבע.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

הכנת המי-גרון משתף את היתרונות של ההתקנה "קונבנציונאלי" הגרון נכרת (מלאות): בגישה מעין ניסיוני, תנאי גבול פיזי, פיזיולוגי ואת הפרמטרים (כגון לחץ subglottal או קיפול ווקאלית התארכות) יכול להיות נשלט די טוב. אופן הפעולה של hemilarynx זה הומולוגי של הגרון מלא עם מושלם לרוחב סימטריה, למעט הזה מגניטודות של ?...

הקול נוצר בדרך כלל ע י רעידה רקמה בגרון (בעיקר שפתות הקול), אשר ממירה את זרימת אוויר קבועה, המסופק על-ידי הריאות, לתוך רצף של זרימת האוויר פולסים. Waveform לחץ אקוסטי (קרי, הצליל ראשי) העולה מן הרצף הזה של זרימה פולסים המתקפלות מגרה את מערכת הקול אשר מסנן אותם, ואת הצליל המתקבל המוקרנת מן הפה, (במידה מסוימת) של האף1 . ההרכב הספקטרלי של הצליל שנוצר הושפעה איכות רטט קיפול ווקאלית, נשלטת על ידי ביומכניקה בגרון ואינטראקציות עם זרימת אוויר בקנה הנשימה2. גם קליני וגם הקשר מחקר, תיעוד והערכה של קיפול ווקאלית רטט ולכן עניין בראש ובראשונה כשלמדתי הפקת הקול.
בבני אדם, ישיר אנדוסקופי חקירת הגרון במהלך הפקת הצליל ויוו הוא מאתגר, זה כמעט בלתי אפשרי ביונקים במוסר, בהתחשב באמצעים טכנולוגיים הנוכחי. לכן, על מנת להבטיח נשלט היטב גופני ו/או פיזיולוגית ניסיוני תנאי גבול, השימוש של3,larynges נכרת4 הוא במקרים רבים ההחלפה נאותה לחקירה ויוו קול מנגנוני הייצור.
קיפול ווקאלית רטט הוא תופעה תלת מימדי מורכב5. בעוד שיטות חקירה קונבנציונליות כמו אנדוסקופיה בגרון (ב- vivo) או הגרון נכרת ההכנות מספקים בדרך כלל רק נוף מעולה של הרעדת שפתות הקול6, הם אינם מאפשרים ניתוח תלת מימדי מלא של קיפול ווקאלית תנועה. בפרט, בתצוגה סופריור לשוליים (סימטרית) נמוך של שפתות הקול התשומת לב במהלך חלק מרכזי מחזור רטט. זאת בשל העיכוב שלב בין נחותים (סימטרית) וקצה עליון (הגולגולת) שפתות הקול, תופעה אשר נתפסת בדרך כלל במהלך קיפול ווקאלית תנודה5. כמו הוכחה אמפירית ישירה עבור גיבוי ממצאים מן הדגמים סכר אסוואן ומיקום נדיר, את הידע בגיאומטריה ותנועה של שירה התחתון מקפלים קצה7, ובכך הצורה הגיאומטרית של8,subglottal ערוץ9 , 10 חיונית יותר להבין את האינטראקציה בין זרימת אוויר בגרון, קיפול ווקאלית רקמות וכתוצאה מכך הלחצים והכוחות11,12. היבט נוסף של רטט קיפול ווקאלית שהוסתרו מהתצוגה סופריור נהוג הוא העומק האנכי (caudo-גולגולתי) של איש הקשר בין שפתות הקול שני. קשר העומק האנכי קשורה בעובי אנכי שפתות הקול, אשר הוא מחוון פוטנציאלי של האוגר ווקאלית בשימוש13,השירה ("חזה" לעומת "falsetto" הקופה)14.
כדי להתגבר על החסרונות של ההכנות קונבנציונאלי הגרון נכרת (מלאות), מלכודת חמי כביכול-גרון יכול להיות מנוצל, שבו חצי אחד של הגרון מוסר, למוצא את ההערכה של מאפייני רטט הנותרים קיפול ווקאלית בשלושה ממדים. באופן מפתיע, מאז כניסתה של תוכנית התקנה זו השישים15 של אימות של הקונספט ב 199316, מעבדות רבות לא אמורה לבצע ניסויים עם זה מבטיח גישה נסיונית17,18 ,19,20,21,22,23. הסבר זה יכול למצוא את הקשיים של יצירת הכנה מעשית המי-הגרון. בזמן הכנת קונבנציונאלי הגרון (מלאות) נכרת מתועד היטב4, שום הנחיות מעמיק עדיין אינן זמינות ליצירת מלכודת המי-הגרון. לכן המטרה של מאמר זה כדי לספק הדרכה להקמת מלכודת אמין לשחזור המי-בית הקול, שיושלם על-ידי תוצאות ניסויית של רד דיר דגימות.
מלכודת המי-גרון חולק תכונות רבות עם מלכודת הגרון נכרת "רגיל", כגון ציוד מדידה, במהירות גבוהה או אחרים טכנולוגיית הדמיה לתעד את התנודות של המבנים בגרון כראוי במהלך הפקת קול, או ראוי אספקת אוויר מחומם, humidified. שיקולי התקנה כלליות אלה מתוארים בפירוט רב בספר פרק4 והן דו ח טכני של המרכז הלאומי של קול ודיבור24. Reiteration של הוראות אלה יהיה מעבר להיקף של כתב היד הזה. כאן מוצגים רק הוראות מיוחדות ליצירת מלכודת המי-הגרון.

<table><tbody><tr><td>Surgical blades</td><td>Surgeon</td><td>Jai Surgical Ltd., New Delhi, India</td><td></td></tr><tr><td>Saw</td><td>Hand saw (Lux, 150 mm length)</td><td>Lux, Wermelskirchen, Germany</td><td></td></tr><tr><td>Thermometer</td><td>Testo 922</td><td>Testo Ltd., Hampshire, UK</td><td>K-type Probe, Operating temperature -20 to +50 &amp;deg;C</td></tr><tr><td>Autoclave bags</td><td>Autoclave bags</td><td>vwr.com, VWR International s.r.o., Stribrna Skalice, Czech republic</td><td></td></tr><tr><td>Conductive glass plates</td><td>Custom made</td><td>UPOL - Joint laboratory of Optics&lt;br/&gt; Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, the Czech Rep.</td><td></td></tr><tr><td>Fixative cream</td><td>Denture fixative cream</td><td>Blend-a-dent Natural</td><td></td></tr><tr><td>Prongs and fastening system</td><td>Customized Kanya Al eloxed profiles</td><td>Distributor: VISIMPEX a.s.. Seifertova 33, 750 02 Prerov, the Czech Rep.;</td><td>&amp;nbsp;Combination of Kanya RVS and PVS fastening systems (http://www.kanya.cz/) + custom made prongs</td></tr><tr><td>Mounting tube</td><td>Custom made</td><td>UPOL - Joint laboratory of Optics,&lt;br/&gt; Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, the Czech Rep.</td><td></td></tr><tr><td>LED Light</td><td>Verbatim 52204 LED Lamp</td><td>Mitsubishi Chemical Holdings Corporation, Tokyo, Japan</td><td></td></tr><tr><td>Camera</td><td>Canon EOS1100D</td><td>Canon Inc.</td><td>18-55 mm lens</td></tr><tr><td>Airpump</td><td>Resun LP100</td><td>Resun</td><td></td></tr><tr><td>Strobe light</td><td>ELMED Helio-Strob micro2</td><td>ELMED Dr. Ing. Mense GmbH, Heiligenhaus, Germany</td><td></td></tr><tr><td>Humidifier</td><td>Custom made</td><td>Voice Research Lab, Dept. Biophysics, Faculty of Sciences, Palacky University Olomouc, Czech republic</td><td></td></tr><tr><td>Subglottic tract</td><td>Custom made adjustable subglottic tract</td><td>Voice Research Lab, Dept. Biophysics, Faculty of Sciences, Palacky University Olomouc, Czech republic</td><td>Hampala, V., Svec, Jan, Schovanek, P., and Mandat, D. Uzitny vzor c. 25585: Model subglotickeho traktu. [Utility model no. 25585: Model of subglottal tract] (In Czech) Soukup, P. 2013-27834(CZ 25505 U1), 1-7. 24-6-2013. Praha, Urad prumysloveho vlastnictvi</td></tr></tbody></table>

hemi-laryngeal setup for studying vocal fold vibration in three dimensions

קולו של רוב היונקים שאינם בני אדם ובני נוצרת הגרון דרך מתוספי תנודה של שפתות הקול. תיעוד חזותי ישיר של קיפול ווקאלית רטט הוא מאתגר, במיוחד אצל יונקים שאינם בני אדם. כחלופה, הגרון נכרת ניסויים מספקים ההזדמנות לחקור את הקיפול ווקאלית רטט בתנאים מבוקרים פיזיולוגיים ופיזי. עם זאת, השימוש הגרון מלא רק מספק תצוגה העליון של שפתות הקול, למעט חלקים קריטיים של המבנים נדנוד תוך התבוננות במהלך האינטראקציה שלהם עם כוחות אווירודינמי. מגבלה זו ניתן להתגבר על ידי ניצול מלכודת המי-גרון שבו מחצית אחת של הגרון אמצע-sagittally מוסר, מתן ממונה והן תצוגה לרוחב של הקיפול ווקאלית הנותרים במהלך תנודה עצמית מתמשכת.
. הנה, מדריך צעד אחר צעד להכנת אנטומי המי-בגרון מבנים, שלהם גובר על הספסל מעבדה ניתנת. קוליות העיצורים למופת של הכנת המי-גרון מתועדת עם נתונים וידיאו במהירות גבוהה שנתפסו על ידי שתי מצלמות מסונכרן (תצוגות מעולה ולא לרוחב), מראה תלת מימדי קיפול ווקאלית תנועה אזור קשר משתנה זמן מתאים. התיעוד של ההתקנה המי-גרון בפרסום זה יקל על יישום, הדיר אמין במחקר ניסיוני, מתן קול מדענים עם פוטנציאל להבין טוב יותר את ביומכניקה של הפקת הקול.

איורים של המי-גרון והכנה שלה גובר על המרקע אספקת אוויר, כמו הפניה בסעיף הקודם, הינם מסופקים בכל איור 1 , איור 2, בהתאמה.
תיעוד של קיפול ווקאלית רטט משתי זוויות מצלמה
?...

Watch this Scientific Journal Video about Hemi-laryngeal Setup for Studying Vocal Fold Vibration in Three Dimensions at JoVE.com

Hemi-laryngeal Setup for Studying Vocal Fold Vibration in Three Dimensions

מאמר זה מציג את פרוטוקול עבור הכנת דגימות המי-גרון הקלת תצוגה רב ממדית של קיפול ווקאלית רטט, במטרה לחקור היבטים שונים ביופיזיקלי של הפקת הקול של בני אדם ויונקים אנושיות.

חמי-בגרון ההתקנה ללמוד לקפל ווקאלית רטט בשלושה ממדים

The voice of humans and most non-human mammals is generated in the larynx through self-sustaining oscillation of the vocal folds. Direct visual ...

hemi-laryngeal-setup-for-studying-vocal-fold-vibration-three

Research

JoVE Journal

Biology

10.9K Views.  Palacky University Olomouc. מאמר זה מציג את פרוטוקול עבור הכנת דגימות המי-גרון הקלת תצוגה רב ממדית של קיפול ווקאלית רטט, במטרה לחקור היבטים שונים ביופיזיקלי של הפקת הקול של בני אדם ויונקים אנושיות.

Video: Hemi-laryngeal Setup for Studying Vocal Fold Vibration in Three Dimensions

Studying Aggression in Drosophila (fruit flies)

Aggression is an innate behavior that evolved in the framework of defending or obtaining resources. This complex social behavior is influenced by genetic, hormonal and environmental factors. In many organisms, aggression is critical to survival but controlling and suppressing aggression in distinct contexts also has become increasingly important. In recent years, invertebrates have become increasingly useful as model systems for investigating the genetic and systems biological basis of complex social behavior. This is in part due to the diverse repertoire of behaviors exhibited by these organisms. In the accompanying video, we outline a method for analyzing aggression in Drosophila whose design encompasses important eco-ethological constraints. Details include steps for: making a fighting chamber; isolating and painting flies; adding flies to the fight chamber; and video taping fights. This approach is currently being used to identify candidate genes important in aggression and in elaborating the neuronal circuitry that underlies the output of aggression and other social behaviors.

Studying Aggression in Drosophila fruit flies

לימוד תוקפנות תסיסנית (זבובי פירות)

Aggression is an innate behavior that evolved in the framework of defending or obtaining resources.  This complex social behavior is influenced by ...

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 ...

Bioengineering

Chip-based Three-dimensional Cell Culture in Perfused Micro-bioreactors

We have developed a chip-based cell culture system for the three-dimensional cultivation of cells. The chip is typically manufactured from non-biodegradable polymers, e.g., polycarbonate or polymethyl methacrylate by micro injection molding, micro hot embossing or micro thermoforming. But, it can also be manufactured from bio-degradable polymers. Its overall dimensions are 0.7 1 x 20 x 20 x 0.7 1 mm (h x w x l). The main features of the chips used are either a grid of up to 1156 cubic micro-containers (cf-chip) each the size of 120-300 x 300 x 300 &mu; (h x w x l) or round recesses with diameters of 300 &mu; and a depth of 300 &mu; (r-chip). The scaffold can house 10 Mio. cells in a three-dimensional configuration. For an optimal nutrient and gas supply, the chip is inserted in a bioreactor housing. The bioreactor is part of a closed steril circulation loop that, in the simplest configuration, is additionaly comprised of a roller pump and a medium reservoir with a gas supply. The bioreactor can be run in perfusion, superfusion, or even a mixed operation mode. We have successfully cultivated cell lines as well as primary cells over periods of several weeks. For rat primary liver cells we could show a preservation of organotypic functions for more than 2 weeks. For hepatocellular carcinoma cell lines we could show the induction of liver specific genes not or only slightly expressed in standard monolayer culture. The system might also be useful as a stem cell cultivation system since first differentiation experiments with stem cell lines were promising.

We describe a chip-based platform for the three-dimensional cultivation of cells in micro-bioreactors. One chip can house up to 10 Mio. cells that can be cultivated under precisely defined conditions with regard to fluid flow, oxygen tension etc. in a sterile, closed circulation loop.

שבב מבוסס תלת ממדי נייד תרבות Micro-bioreactors perfused

We have developed a chip-based cell culture system for the three-dimensional cultivation of cells. The chip is typically manufactured from ...

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

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. Polyps and nodules, which are geometric abnormalities that form on the medial surface of the vocal folds, can disrupt vocal fold dynamics and thus can have devastating consequences on a patient&#39;s ability to communicate. Our laboratory has reported particle image velocimetry (PIV) measurements, within an investigation of a model polyp located on the medial surface of an in&#160;vitro driven vocal fold model, which show that such a geometric abnormality considerably disrupts the glottal jet behavior. This flow field adjustment is a likely reason for the severe degradation of the vocal quality in patients with polyps. A more complete understanding of the formation and propagation of vortical structures from a geometric protuberance, such as a vocal fold polyp, and the resulting influence on the aerodynamic loadings that drive the vocal fold dynamics, is necessary for advancing the treatment of this pathological condition. The present investigation concerns the three-dimensional flow separation induced by a wall-mounted prolate hemispheroid with a 2:1 aspect ratio in cross flow, i.e. a model vocal fold polyp, using an oil-film visualization technique. Unsteady, three-dimensional flow separation and its impact of the wall pressure loading are examined using skin friction line visualization and wall pressure measurements.

Vocal fold polyps can disrupt vocal fold dynamics and thus can have devastating consequences on a patient&#39;s ability to communicate. Three-dimensional flow separation induced by a wall-mounted model polyp and its impact on the wall pressure loading are examined using particle image velocimetry, skin friction line visualization, and wall pressure measurements.

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. ...

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 ...

Microinjection Techniques for Studying Mitosis in the Drosophila melanogaster Syncytial Embryo

This protocol describes the use of the Drosophila melanogaster syncytial embryo for studying mitosis1. Drosophila has useful genetics with a sequenced genome, and it can be easily maintained and manipulated. Many mitotic mutants exist, and transgenic flies expressing functional fluorescently (e.g. GFP) - tagged mitotic proteins have been and are being generated. Targeted gene expression is possible using the GAL4/UAS system2. 

The Drosophila early embryo carries out multiple mitoses very rapidly (cell cycle duration, &asymp;10 min). It is well suited for imaging mitosis, because during cycles 10-13, nuclei divide rapidly and synchronously without intervening cytokinesis at the surface of the embryo in a single monolayer just underneath the cortex. These rapidly dividing nuclei probably use the same mitotic machinery as other cells, but they are optimized for speed; the checkpoint is generally believed to not be stringent, allowing the study of mitotic proteins whose absence would cause cell cycle arrest in cells with a strong checkpoint. Embryos expressing GFP labeled proteins or microinjected with fluorescently labeled proteins can be easily imaged to follow live dynamics (Fig. 1). In addition, embryos can be microinjected with function-blocking antibodies or inhibitors of specific proteins to study the effect of the loss or perturbation of their function3. These reagents can diffuse throughout the embryo, reaching many spindles to produce a gradient of concentration of inhibitor, which in turn results in a gradient of defects comparable to an allelic series of mutants. Ideally, if the target protein is fluorescently labeled, the gradient of inhibition can be directly visualized4. It is assumed that the strongest phenotype is comparable to the null phenotype, although it is hard to formally exclude the possibility that the antibodies may have dominant effects in rare instances, so rigorous controls and cautious interpretation must be applied. Further away from the injection site, protein function is only partially lost allowing other functions of the target protein to become evident.

Microinjection Techniques for Studying Mitosis in the Drosophila melanogaster Syncytial Embryo

This protocol describes the use of microinjection and high resolution imaging in the Drosophila melanogaster syncytial embryo to study mitosis.

Microinjection טכניקות לימוד מיטוזה ב תסיסנית melanogaster סינסיציאלי עובריים

This protocol describes the use of the Drosophila melanogaster syncytial embryo  for studying mitosis1.  Drosophila has useful genetics with a sequenced ...

הדפסה תלת מימדית של דגמי קיפול קולי סיליקון רב שכבתיים

Manufacturing Process for Non-Adhesive Super-Soft Vocal Fold Models

This study aims to develop super-soft, non-sticky vocal fold models for voice research. The conventional manufacturing process of silicone-based vocal fold models results in models with undesirable properties, such as stickiness and reproducibility issues. Those vocal fold models are prone to rapid aging, leading to poor comparability across different measurements. In this study, we propose a modification to the manufacturing process by changing the order of layering the silicone material, which leads to the production of non-sticky and highly consistent vocal fold models. We also compare a model produced using this method with a conventionally manufactured vocal fold model that is adversely affected by its sticky surface. We detail the manufacturing process and characterize the properties of the models for potential applications. The outcomes of the study demonstrate the efficacy of the modified fabrication method, highlighting the superior qualities of our non-sticky vocal fold models.&#160;The findings contribute to the development of realistic and reliable vocal fold models for research and clinical applications.

מחבר זרקור: התקדמות בייצור מודלים סינתטיים של קיפול קול עבור יישומים פונטיים ורובוטיים

This study demonstrates the manufacturing of non-sticky and super-soft vocal fold models by introducing a specific way to create the vocal fold layers, providing a detailed description of the manufacturing procedure, and characterizing the properties of the models.

תהליך ייצור לדגמי קיפול קולי רך במיוחד ללא הדבקה

This study aims to develop super-soft, non-sticky vocal fold models for voice research. The conventional manufacturing process of silicone-based vocal ...

Engineering

Patch Clamp and Perfusion Techniques for Studying Ion Channels Expressed in Xenopus oocytes

The protocol presented here is designed to study the activation of the large conductance, voltage- and Ca2+-activated K+ (BK) channels. The protocol may also be used to study the structure-function relationship for other ion channels and neurotransmitter receptors1. BK channels are widely expressed in different tissues and have been implicated in many physiological functions, including regulation of smooth muscle contraction, frequency tuning of inner hair cells and regulation of neurotransmitter release2-6. BK channels are activated by membrane depolarization and by intracellular Ca2+ and Mg2+ 6-9. Therefore, the protocol is designed to control both the membrane voltage and the intracellular solution. In this protocol, messenger RNA of BK channels is injected into Xenopus laevis oocytes (stage V-VI) followed by 2-5 days of incubation at 18&deg;C10-13. Membrane patches that contain single or multiple BK channels are excised with the inside-out configuration using patch clamp techniques10-13. The intracellular side of the patch is perfused with desired solutions during recording so that the channel activation under different conditions can be examined. To summarize, the mRNA of BK channels is injected into Xenopus laevis oocytes to express channel proteins on the oocyte membrane; patch clamp techniques are used to record currents flowing through the channels under controlled voltage and intracellular solutions.

Patch Clamp and Perfusion Techniques for Studying Ion Channels Expressed in Xenopus oocytes

Ionic current of BK channels is recorded using patch clamp techniques. BK channels are expressed in Xenopus oocytes by injecting messenger RNA. The intracellular solution during patch clamp recordings is controlled by a perfusion system.

הצמד תיקון וטכניקות זלוף עבור לימוד תעלות יונים מתבטא Xenopus ביציות

The protocol presented here is designed to study the activation of the large conductance, voltage- and Ca2+-activated K+ (BK) channels. The protocol may ...

חמי-בגרון ההתקנה ללמוד לקפל ווקאלית רטט בשלושה ממדים

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

לימוד תוקפנות תסיסנית (זבובי פירות)

סינטטי, רב שכבתיים, עצמי מתנודדת ווקאלי דגם Fold ייצור

שבב מבוסס תלת ממדי נייד תרבות Micro-bioreactors perfused

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

בנייה ואפיון של Bioreactor פולד רומן וקאלי

Microinjection טכניקות לימוד מיטוזה ב תסיסנית melanogaster סינסיציאלי עובריים

תהליך ייצור לדגמי קיפול קולי רך במיוחד ללא הדבקה

תהליך ייצור לדגמי קיפול קולי רך במיוחד ללא הדבקה

תהליך ייצור לדגמי קיפול קולי רך במיוחד ללא הדבקה

הצמד תיקון וטכניקות זלוף עבור לימוד תעלות יונים מתבטא Xenopus ביציות