非粘着性超軟質ボーカルフォールドモデルの製造工程

要約

本研究では、声帯層の具体的な作成方法を紹介し、製造手順を詳細に説明し、モデルの特性を特徴付けることにより、非粘着性で超軟質の声帯モデルの製造を実証します。

要約

本研究は、音声研究のための超ソフトでべたつかない声帯モデルの開発を目的としています。シリコーン系声帯模型の従来の製造工程では、粘着性や再現性の問題など、望ましくない特性を持つ模型ができあがっていました。これらの声帯モデルは急速に老化する傾向があり、異なる測定値間の比較可能性が低くなります。本研究では、シリコーン材料の積層順序を変えることで製造工程を改良し、べたつかない一貫性の高い声帯モデルの作製につなげることを提案する。また、この方法で作製したモデルと、粘着面の悪影響を受ける従来製造の声帯モデルとの比較も行っています。製造プロセスを詳細に説明し、潜在的なアプリケーションのためにモデルの特性を特徴付けます。この研究の結果は、改良された作製法の有効性を実証し、粘着性のない声帯モデルの優れた品質を強調しています。この知見は、研究および臨床応用のための現実的で信頼性の高い声帯モデルの開発に貢献します。

概要

声帯モデルは、正常および病理学的条件下での人間の声の生成をシミュレートおよび調査するために使用されます^1,2。声帯モデルを作成する上で最大の課題の1つは、人間に近いリアルな柔らかさと柔軟性を実現することです。これらの特性を達成するために、シリコーンエラストマーがしばしば使用され、それらは大量のシリコーンオイルで希釈されて、対応する弾性率^3,4を達成します。声帯は柔らかさの異なる複数の層で構成されており、流れによって引き起こされる振動のパターンと振動が可能な周波数を決定するため、リアルな声帯モデルを作成する上でもう1つの重要な要素は層状化です。

本研究では、代表的な声帯モデルを作成した。Scherer⁵ が提供する一般的な幾何学は、Zhang⁶ によると長さ 17 mm の男性声帯の典型的な寸法を表し、声帯筋 (体層)、粘膜層全体 (被覆層)、上皮の 3 つの層で構成されています。この構造は、 図1のコロナ断面図で見ることができます。

プロトコル

1. 声帯模型の設計と部品の3Dプリント

1. さまざまな軟質シリコン材料を使用して、シリコン声帯の一般的な M5 形状を多層的に表現します。コンピューター支援設計 (CAD) ソフトウェアを使用して個々の部品を設計します。詳細は 、補助符号化ファイル1、補助符号化ファイル2、補助符号化ファイル3、補助符号化ファイル4、補助符号化ファイル5、補助符号化ファイル6、補助符号化ファイル7、補助符号化ファイル8 を確認してください。ファイルは、モデル内の機能に応じて名前が付けられ、後続の手順の基礎として機能します。
2. 手順 2 の各手順に必要なファイルをコンパイルして整理します。 補足図1の必要な部品とその数量のリストを参照してください。 補足図2の金型アセンブリの概略図を参照してください。
3. STLファイルを3Dプリントプログラムにロードして、3Dプリンターで読み取ることができるGコードファイルを生成します。
4. 3Dプリント用の材料( 材料表を参照)を準備します。
   1. 補助コーディングファイル2と補助コーディングファイル5には、ポリ乳酸(PLA+)やPCなど、層線が目立ちにくい素材を使用してください。
   2. ....

ディスカッション

ここで紹介する製造プロセスには、その成功に大きな影響を与える重要なステップが含まれます。第一に、提示された製造プロセスは、声帯本体材料中の油飽和の問題を解決するものではなく、むしろ特定の負の副作用を回避することに留意すべきである。ガス放出とそれに伴う収縮と表面のうねりは、程度は低いものの、依然として持続しています。これらの問題の解決策には、実際の声?.......

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
3D Printer	ULTIMAKER		Type S5
3D Printing software	ULTIMAKER CURA		Version 5.2.2
CAD Software	Autodesk Inventor		Version 2023
High Speed Camera	XIMEA GmbH		MQ013CG-ON
PLA+ 3D Printer Material	eSun	none	white
Primary silicone	KauPo Plankenhorn	09301-005-000041	EcoFlex 00-30
Release Agent	KauPo Plankenhorn	09291-006-000001	UTS Universal
Secondary silicone	KauPo Plankenhorn	09301-005-000181	DragonSkin NV10
Silicone Thinner	KauPo Plankenhorn	09301-010-000002
Tougth PLA 3D Printer Material	BASF		black