이 작품은 국립 과학 재단에 의해 지원됩니다, 그랜트 번호. CBET-1236351 및 GW 바이오미메틱및바이오영감공학센터(COBRE).

이 작품에서는, 벽걸이 성탈 헤리페로이드, 즉 모델 보컬 폴드 폴리프, 5:1 수축 비율로 흡입형 풍동의 시험 단면 층에 위치된다. 불안정하고 3차원유량 분리 및 벽압력 하중에 미치는 영향은 유류 시각화, 벽압력 측정 및 입자 이미지 속도측정을 사용하여 조사됩니다. 불안정한 압력 측정은 압전 센서가 있는 16개의 채널 스캐닝 압력 변환기를 사용하여 획득됩니다. 압력 센서는 670Hz의 주파수 반응을 가지고 있습니다. 스테인레스 스틸 튜튜레이션에서 형성된 정적 압력 탭은 표면 압력 측정을 용이하게 하기 위해 모델 보컬 폴드 폴리프의 상류 및 하류에 플러시 장착되어 스캐닝 압력 장치에 단배배된다. 오일이 압력 탭으로 유입되어 파울을 유발하기 때문에 오일 흐름 시각화 및 표면 압력 측정을 동시에 획득할 수 없습니다.
다음 섹션에서는 벽에 장착된 프롤레이트 헤리로이드 주위에 오일 필름 시각화 및 표면 압력 측정을 설정하고 획득하기 위한 프로토콜을 제공합니다. 위상 평균 및 시간 해결 된 입자 이미지 속도 측정을 획득 하고 있지만 PIV 수집은이 프로토콜에 포함되지 않습니다. 저자는 Raffel 외에 의해 참조를 제안한다. 36 및 애드리안 과 Westerweel39 PIV 실험 설정, 데이터 수집 및 데이터 처리의 심층적인 이해를 위해.
1. 프로튜비런생성(즉, 모델 용면)
<ol><li>원하는 형상으로 3차원 컴퓨터 지원 설계(CAD) 모델을 빌드합니다. 길이 5.08cm, 너비 2.54cm, 신장 1.27cm의 프롤레이트 헤리프로 모델 보컬 폴립을 생성한다. 모델 보컬 폴드 폴립의 바닥에 두께0.64cm의 2.54cm 제곱베이스를 장착한다. 이 베이스는 모델을 테스트 섹션 바닥에 고정하는 데 사용됩니다.</li>
	<li>3D CAD 모델을 스테레오리소그래피(STL) 파일로 내보냅니다. STL 파일 형식은 일련의 삼각형으로 모델 표면을 생성합니다. 모델 용포에서 매끄러운 표면을 보장하기 위해 적절한 해상도를 선택합니다. 최소 600점/인해상도를 권장합니다.</li>
	<li>STL 파일을 적절한 소프트웨어에 업로드하고 20μm 이상의 빌드 레이어 해상도를 갖춘 고해상도 3차원 프린터 또는 빠른 프로토타입을 사용하여 STL 파일을 인쇄합니다.</li>
	<li>풍동 시험 단면은 도 1에도시된 바와 같이 탈착식 바닥플레이트가 있는 약 30.48cm x 30.48cm x 121.92 cm이다. 2.54cm 평방 홀을 풍동 테스트 단면 바닥 탈착식 플레이트에 약 0.85cm 깊이로 밀어 모델 보컬 폴드 폴리프를 장착하여 테스트를 위해 테스트합니다. 구멍은 테스트 섹션 폭의 중앙에 있어야 하며 테스트를 위해 원하는 다운스트림 위치에 있어야 합니다.</li>
</ol>2. 오일 유량 시각화 준비
<ol><li>시험 단면을 준비하기 위해 윈드 터널 내부의 테스트 섹션 표면을 흰색 접착제 용지로 덮습니다. 접착제 용지를 조심스럽게 배치하고 부드럽게 하여 시험 단면 바닥에 접착제 용지의 기포 또는 주름으로 인한 충돌이 없도록 합니다. 모델 용복숭아 앵커가 테스트 단면 벽에 부착할 수 있도록 테스트 섹션 층의 정사각형 구멍 위의 접착제 용지에 구멍을 잘라냅니다.</li>
	<li>프로튜브런스(모델 보컬 폴드 폴립)를 앵커 위치에 삽입하여 테스트를 준비합니다. 그림 1을참조하십시오.</li>
	<li>풍터널 테스트 섹션 위에 고해상도 카메라를 장착합니다. 모델 용각 및 주변 테스트 섹션 영역을 포함하여 선택한 시야에 대해 카메라를 집중시합니다. 테스트를 위해 카메라 획득 매개 변수를 설정합니다. 비디오 설정을 사용하여 오일 흐름 시각화의 일시적인 부분을 캡처하거나 불안정하거나 맥동이 있는 흐름이 관심 있는 경우 사용해야 합니다.</li>
	<li>베이비 오일, 복사 토너 분말 및 등유를 부피별로 7:1:2 비율로 결합하여 유량 시각화 오일 혼합물을 준비합니다. 예: 베이비 오일 35ml, 카피 토너 파우더 5ml, 등유 10ml를 결합합니다. 베이비 오일과 토너 파우더를 용기에 넣고 토너가 완전히 녹을 때까지 저어줍니다. 그런 다음 등유를 넣고 잘 섞습니다.</li>
	<li>시험 단면 표면에 쉽게 적용할 수 있도록 혼합물을 스프레이 병으로 옮기다.</li>
</ol>3. 오일 유량 시각화 측정
<ol><li>오일 혼합물의 각 적용 전에 테스트 섹션 표면을 청소하고 건조시십시오.</li>
	<li>오일 혼합물로 채워진 스프레이 병을 사용하여 관심 있는 부분에 얇고 균일한 유체 층을 분사하십시오. 얇고 균일한 오일 혼합물 층은 적절한 오일 필름 시각화 이미지를 생성하는 데 중요합니다.</li>
	<li>카메라에서 이미지 또는 비디오 수집을 시작합니다. 초기 과도 오일 혼합물 모션을 캡처하기 위해 풍동에 전원이 켜지기 전에 카메라 수집을 시작합니다.</li>
	<li>흡입 풍구를 원하는 속도에 설정합니다. 오일 혼합물은 테스트 단면 표면을 따라 흐르기 시작합니다.</li>
	<li>오일 혼합물이 흐르지 못하게 하고 안정된상태(즉, 패턴이 고정됨)에 도달하면 원하는 시간이 경과하면 카메라 녹화를 중단하고 풍동아래로 전원을 공급합니다. 참고: 비디오 1은 안정된 상태에 도달하고 피부 마찰 패턴이 고정될 때까지 흐르는 오일 혼합물을 표시합니다. 비디오에서 흐름이 왼쪽에서 오른쪽으로 이동합니다.</li>
</ol>4. 표면 압력 측정 준비
<ol><li>스테인레스 스틸 튜브(0.16cm 외경 및 2.54cm 길이)를 장착하기 위한 구멍을 드릴링하여 정적 압력 탭을 구축하기 위해 테스트 단면 표면(탈착식 플레이트)을 준비합니다. 프롤레이트 헤미페로이드의 앵커 위치의 중간선에서 시작하여, 스팬와이즈 방향으로 8.89cm, 22.86cm 하류에 걸쳐 있는 그리드의 구멍을 1.27cm 의 범위 별 그리드 간격과 2.54cm 다운스트림 그리드 간격으로 드릴한다(그림 1참조). 스테인리스 스틸 튜핑은 유연한 튜브를 부착하기 위해 한쪽 끝에 벌지가 있으며 장착을 위해 다른 쪽 끝에 똑바로 있습니다. 참고: 정적 압력 탭은 압력 획득 위치의 미세한 그리드를 위해 가까운 간격으로 배치할 수 있습니다.</li>
	<li>테스트 단면 층에서 원하는 구성으로 벽의 앵커 위치를 둘러싼 튜브를 장착한 프래트 헤리로이드(즉, 모델 보컬 폴드 폴리프)를 테스트 단면 바닥에 원하는 구성으로 장착하여 시험을 준비한다. 관은 시험 단면 바닥과 플러시를 장착해야합니다.</li>
	<li>장착된 스테인레스 스틸 튜비에서 짧은 유연한 튜브(길이 6.35cm, 내경 0.159cm, 외경 0.475cm 클리어 폴리염화비닐)를 스캐닝 압력 트랜스듀서 측정 포트에 부착합니다. 스캐닝 압력 변환기에는 16개의 압력 포트가 있습니다.</li>
</ol>5. 표면 압력 측정 획득
<ol><li>스캐닝 압력 변환기를 컴퓨터에 연결하고 스캐닝 압력 변환기 소프트웨어를 사용하여 획득 매개 변수를 구성합니다. 데이터 수집 의 원하는 기간 동안 500 Hz에서 데이터를 수집하도록 수집 소프트웨어를 설정합니다. 참고: 낮은 진동 주파수에서 작은 압력 변화로 인해 스캐닝 압력 변환기500Hz의 최대 샘플링 속도로 데이터를 획득했습니다.</li>
	<li>흡입 풍구를 원하는 속도에 설정합니다.</li>
	<li>압력 측정 수집을 시작합니다. 압력 측정은 원하는 유동 진단기술(예: PIV, 레이저 도플러 무혈, 핫 와이어 아나모메트리 등)과동시에 획득할 수 있습니다.</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>

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기하학적 프로튜브에서 vortical 구조의 형성과 전파를 이해하고 보컬 폴립과 결절의 처리를 진행하기 위해 통찰력과 모델을 제공하기 위해 보컬 폴레역학을 구동 공기역학 적재에 미치는 후속 효과를 이해합니다. 본 실험에서 모델 용형포에 의한 공기역학적 하중의 변화는 폴립13,41을가진 환자에서 관찰되는 불규칙한 보컬 접기 역학에 기여할 것으로 기대된다. 향후 작업에는 입자 이미지...

보컬 폴드는 보컬 기도를 가로 질러 스트레칭 조직의 두 밴드입니다. 음성 음성은 중요한 폐 압력이 달성될 때 생성되며, 교반 된 보컬 주름을 통해 공기를 강제로 발생시. 보컬 폴드는 많은 조직 층으로 구성되며 종종 단순화 된 2 층 바디 커버 시스템1로표현됩니다. 커버 층의 대부분을 구성하는 세포외 매트릭스는 콜라겐과 엘라스틴 섬유로 구성되어 보컬 폴드1,2의적절한 모션에 중요한 비선형 응력-변형 특성을 제공한다. 공기역학적 힘은 보컬 주름의 조직에 에너지를 부여하고 자기 지속 진동3을자극한다. 보컬이 진동함에 따라, 그(것)들로티라고 불리는 그들 사이의 개구부는 수렴에서 유니폼으로 전환한 다음 사이클4,6을닫고 반복하기 전에 서로 다른 통로로 전환하는 현면이 다른 오리피스를 형성한다. 정상 음성에 대한 진동 주파수는 일반적으로 남성과 여성의 100-220 Hz에 걸쳐 있으며, 글로티스7을통과하는 맥동 유동장을 생성합니다. 정상적인 음성을 위한 유체 구조 에너지 교환 공정은광범위하게 8-12를연구하고 있습니다. 그러나 일부 병리학에 대한 이 프로세스의 중단은 잘 이해되지 않습니다. 보컬 폴드의 병리학적 조건은 역학에 극적인 변화를 초래하고 음성 음성을 생성하는 능력에 영향을 미칠 수 있습니다.
폴립과 결절은 보컬 폴드의 내측 표면에 형성기학적 이상이다. 이러한 이상은13을전달하는 환자의 능력에 영향을 미칠 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 최근에는 폴리프와 같은 기하학적 프로튜브로 인해 유동장이 중단된것으로 간주된다. 그 연구는 음성의 "정상" 유체 구조 에너지 교환 프로세스가 급격하게 변경되었다는 것을 보여주었고, 유동필드의 수정은 폴립과 결절 환자에서 음성 품질의 가혹한 저하를 위한 가장 확률이 높은 이유이었다는 것을 보여주었습니다. 맥동 유량의 용포로부터 3차원 유동 분리에 의해 생성된 유동 구조물에 대한 포괄적인 이해가 확립되지 않았다. 폴립에서 vortical 구조의 생성 및 전파, 그리고 보컬 접이식 역학을 구동 공기 역학 적재에 대한 후속 영향은 환자에서 폴립의 외과 적 치료를 진행하는 데 필요한 중요한 구성 요소입니다.
15-23년도에탑재된 벽에서 의흐름분리가 꾸준히 조사되고 있는 가운데, 놀랍게도, 음성에서 발견되는 바와 같이 맥동 또는 불안정한 유동 조건에 영향을 받는 벽의 헤미페로이드로부터 불안정한 3차원 유동 분리에 관한 정보는 거의 없다. Acarlar와 Smith15의 정액 작업은 라미나르 경계 층 내에서 벽 마운트 헤미스페로이드를 통해 꾸준한 흐름에 의해 생성 된 3 차원 일관된 구조의 분석을 제공했다. 아카라와 스미스는 두 가지 유형의 소용돌이 구조를 확인했다. 서있는 말굽 소용돌이는 헤미페로이드 프튜브랜스의 상류에 형성되고 양쪽에 있는 확률의 하류로 확장되었습니다. 또한, 헤어핀 vortices는 웨이크에 힌지 에 장착 된 벽에서 주기적으로 흘렸다. 헤어핀 vortices의 복잡한 움직임과 진행을 조사하고 자세히 설명했습니다.
매끄럽게 윤곽이 있는 축변 언덕 위로의 흐름은 이전에 표면 정적 압력 측정과 표면 오일 시각화가 난류 전단 흐름 내에서 범프의 상하류와 하류에 획득되는 것을 연구했습니다. 오일 필름 기술은 피부 마찰 선, 높고 낮은 속도 영역, 표면 흐름 내의 분리 및 부착 점을 시각화할 수 있게 해주며, 벽걸이 물체의 여파를 조사하는 데 유용하다. 이 기술의 경우, 관심 의 표면은 오일 베이스 및 미세 분말 안료(즉, 램프 블랙, 흑연 분말 또는 이산화 티타늄) 혼합물의 박막으로 코팅된다. 원하는 유동 조건에서 마찰력으로 인해 오일이 표면을 따라 움직이면 안료 분말이 줄무늬로 증착됩니다. 임계 또는 특이점, 전단 응력이 0 또는 2개 이상의 구성 요소가 평균 속도의 0 또는 2개 이상의 성분인 위치는 안장 점 또는 노달점(24-26)으로결과 피부 마찰 선 패턴으로부터 분류될 수 있다.
언덕 형상의 경우 분리로 인한 특이점이 상류에서 발견되지 않았습니다. 이것은 반구체 성 무언으로 발생하는 불리한 압력 그라데이션을 생성하지 않은 범프의 원활하게 상승 윤곽에 기인했다. 결과적으로, 플로우는 범프의 정점까지 가속화되는 것으로 나타났으며, 그 후, 불안정한 안장 초점 분리 점은27,28의헤어핀 소용돌이 형성에서 예상되는 바와 같이 범프 중심선 바로 지나서 개발되었다. 다른 벽걸이 형상을 가진 유사한 실험 기법을 이용한 연구에서, 마르티누치와트로페아(29)가 수행한 꾸준한 흐름에서 표면에 장착된 큐브 주위의 오일 필름 시각화는 물체의 상류에 두 개의 명확한 피부 마찰 선을 표시하였다. 제1 피부 마찰 라인은 불리한 압력 그라데이션에 의한 1차 분리 선에 대응하고 두 번째 피부 마찰 라인은 말굽 소용돌이의 시간 평균 위치를 표시하였다. 물체의 상류에서 수행된 표면 압력 측정은 말굽 소용돌이 라인을 따라 로컬 최소값과 1차 분리 및 말굽 소용돌이 라인 사이의 국소 압력 최대치를 보였다. 유사한 업스트림 분리 선은 원형 실린더, 피라미드 및 콘29-31을포함한 다른 표면 장착 형상으로 형성된다. 벽에 장착된 개체의 표면 시각화 다운스트림은 일반적으로오브젝트(30)뒤에 재순환 영역으로 인한 두 개의 포시를 표시합니다. 2개의 vortices는 foci 위치에서 생성되고 벽장착 된 헤미페로이드(32)의여파로 본 "아치 형"또는 헤어 핀 소용돌이에 대응한다.
입자 이미지 속도측정(PIV)은 이전에 합성 보컬 접이식모델33-35의하류를 연구하는 데 사용되어 왔다. PIV는 스파티오-측두유체역학(36)을 캡처하기 위해 평면 내에서 추적자 입자 이동을 유도하는 비침습적 시각화 기술이다. 진동 보컬 주름의 하류를 형성하는 3 차원 일관된 구조는 Neubauer 외에 의해 연구되었다. 37; 소용돌이 발생 및 대류 및 제트 플래핑이 관찰되었다. 최근, 크렙스 외. 38은 입체 PIV를 사용하여 글로탈 제트의 입체성을 연구하고 그 결과는 글로탈 제트 축 스위칭을 보여줍니다. Erath 및 Plesniak14는 7.5배 스케일업 동적으로 구동된 보컬 폴드 모델의 내측 표면에 모델 보컬 폴드 폴리프의 효과를 조사했다. 재순환 영역은 용종의 하류로 형성되었고, 제트 역학은 음경 주기 내내 영향을 받았다. 이전 연구, 에라스와 플레스니아크에 의해 구동 보컬 폴립 연구를 금지14,내측 보컬 폴드 폴리프 또는 결절에 의해 유도 된 유체 역학을 탐구하지 않은.
보컬 폴드 이동 벽의 추가 복잡성, 유도된 압력 그라데이션, 제한된 기하학적 볼륨 및 기타 복잡성을 포함하기 전에 모델 폴립의 유체 동적 효과를 이해하는 것이 중요합니다. 현재 작업은 안정적이고 불안정한 흐름 조건 하에서 다운스트림 벽의 흐름 구조의 서명에 중점을 둡니다. 돌출과 하류 벽에서 흘린 소용돌이 구조 사이의 상호 작용은 이러한 상호 작용이 생물학적 반응을 유도하기 때문에 보컬 폴립뿐만 아니라 다른 생물학적 고려 사항의 조사에 큰 관심을 가지고 있습니다.

<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

정상적인 음성을 위한 유체 구조 에너지 교환 과정은 광범위하게 연구되었지만 병리학적 조건에 대해 잘 이해되지 는 않습니다. 폴립과 결절은 보컬 폴드의 내측 표면에 형성되는 기하학적 이상이며, 보컬 폴드 역학을 방해할 수 있으므로 환자의 의사 소통 능력에 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 우리의 실험실은 입자 심상 속도측정 (PIV) 측정을 보고했습니다, 시험관 내 구동 보컬 접이식 모형의 내측 표면에 있는 모형 polyp의 조사 에서, 이러한 기하학적 이상이 상당히 glottal 제트 동작을 방해한다는 것을 보여줍니다. 이러한 유동필드 조정은 폴립 환자에서 보컬 품질의 심각한 저하를 위한 가능성이 높은 이유입니다. 보컬 폴드 폴립과 같은 기하학적 프로튜브로부터의 기하학적 프로튜브로부터의 기형 구조물의 형성 및 전파에 대한 보다 완전한 이해와 보컬 접이식 역학을 구동하는 공기역학적 로딩에 미치는 영향은 이 병리학적 상태의 치료를 발전시키기 위해 필요하다. 본 조사는 오일필름 시각화 기술을 이용하여 교차 유동, 즉 모델 보컬 폴드 폴리프를 교차 유량에 2:1 종횡비로 벽걸이 성구 반구형에 의해 유도된 3차원 유동 분리에 관한 것이다. 피부 마찰 선 시각화 및 벽 압력 측정을 사용하여 불안정하고 3차원 유동 분리 및 벽 압력 하중의 영향을 검사합니다.

7.5배 스케일업 동적으로 구동되는 보컬 폴드 모델을 사용한 이전 작업은 기하학적 프로튜비, 모델 보컬 폴립의 존재가 음경 사이클 전반에 걸쳐 글로탈 제트의 정상적인 역학을 방해한다는 것을 입증했다. 이전 구동 보컬 폴드 모델 스터디의 대표적인 결과는 도 2 및 비디오 2에표시됩니다. 이 비디오는 수렴에서 서로 다른 형상으로 변경될 때 구동 보컬 폴드의 움직임을 ...

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

보컬 폴립은 보컬 접이식 역학을 방해할 수 있으므로 환자의 의사 소통 능력에 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 벽걸이 모델 용형에 의해 유도된 3차원 유동 분리및 벽 압력 하중에 미치는 영향은 입자 영상 속도측정, 피부 마찰 선 시각화 및 벽 압력 측정을 사용하여 검사됩니다.

모델 보컬 폴드 폴립에 의해 유도된 3차원 유동 분리 조사

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 조회수.  The George Washington University. 보컬 폴립은 보컬 접이식 역학을 방해할 수 있으므로 환자의 의사 소통 능력에 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 벽걸이 모델 용형에 의해 유도된 3차원 유동 분리및 벽 압력 하중에 미치는 영향은 입자 영상 속도측정, 피부 마찰 선 시각화 및 벽 압력 측정을 사용하여 검사됩니다.

비디오: 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.

3 차원의 인간 피부 모델을 재구성 : 도구는 일반 피부와 흑색증의 진행을 공부하기

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

연구

생체공학

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.

전도성 잉크의 평면 및 3 차원 인쇄

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.

합성, 멀티 레이어, 셀프 진동 보컬 접어 모델 제작

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.

종양 세포 침략에 중간 유체 흐름의 효과를 측정하는 세 가지 차원 세포 배양 모델

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.

생리 흐름 조건에서 순환 세포의 케모카인 - 감독 넘쳐을 연구하는 소설 입체 흐름 챔버 장치

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

Human Cartilage Tissue Fabrication Using Three-dimensional Inkjet Printing Technology

Bioprinting, which is based on thermal inkjet printing, is one of the most attractive enabling technologies in the field of tissue engineering and regenerative medicine. With digital control&#160;cells, scaffolds, and growth factors can be precisely deposited to the desired two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) locations rapidly. Therefore, this technology is an ideal approach to fabricate tissues mimicking their native anatomic structures. In order to engineer cartilage with native zonal organization, extracellular matrix composition (ECM), and mechanical properties, we developed a bioprinting platform using a commercial inkjet printer with simultaneous photopolymerization capable for 3D cartilage tissue engineering. Human chondrocytes suspended in poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) were printed for 3D neocartilage construction via layer-by-layer assembly. The printed cells were fixed at their original deposited positions, supported by the surrounding scaffold in simultaneous photopolymerization. The mechanical properties of the printed tissue were similar to the native cartilage. Compared to conventional tissue fabrication, which requires longer UV exposure, the viability of the printed cells with simultaneous photopolymerization was significantly higher. Printed neocartilage demonstrated excellent glycosaminoglycan (GAG) and collagen type II production, which was consistent with gene expression. Therefore, this platform is ideal for accurate cell distribution and arrangement for anatomic tissue engineering.

The methods described in this paper show how to convert a commercial inkjet printer into a bioprinter with simultaneous UV polymerization. The printer is capable of constructing 3D tissue structure with cells and biomaterials. The study demonstrated here constructed a 3D neocartilage.

입체 잉크젯 인쇄 기술을 사용하여 인간의 연골 조직 제작

Bioprinting, which is based on thermal inkjet printing, is one of the most attractive enabling technologies in the field of tissue engineering and ...

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.

소설 보컬 폴드 생물 반응기의 구조 및 특성

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.

세 가지 차원 콜라겐 매트릭스 내에서 세포의 이동 분석

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.

3 차원 전체 두께 피부의 세대 동등한 및 자동화 부상

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.

공부 단백질 기능 및 항체의 간섭과 3 차원 재건에 의해 변경 단백질 발현의 역할

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