Name: synthetic, multi-layer, self-oscillating vocal fold model fabrication
Uploaded: 2011-12-02T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthetic, Multi-Layer, Self-Oscillating Vocal Fold Model Fabrication at JoVE.com

Författarna erkänner tacksamt bidrag R03DC8200, R01DC9616 och R01DC5788 från National Institute on Dövhet och andra sjukdomar i kommunikation för att stödja syntetisk modellutveckling.

Tillverkning sekvens (se bild. 1) består av att göra formar för vocal fold modell skikt, sekventiellt gjutning silikon lager och montering av modeller för testning. Modellen har fyra olika skikt: kropp, ligament, ytliga lamina propria, och epitel, förutom en enda fiber. En bakre lagret är lagt för att underlätta exakt placering av enskilda lager till den vokala vika modell. Modellen geometriska parameter definitioner visas i bild. 2, med parametervärden för den nuvarande model...

<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=Cover-body+theory+of+vocal+fold+vibration.">Cover-body theory of vocal fold vibration.</a> Speech Science: Recent Advances. , 1-46 (1985).</li><li>Pickup, B. A., 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+asymmetric+stiffness+on+the+structural+and+aerodynamic+response+of+synthetic+vocal+fold+models.">Influence of asymmetric stiffness on the structural and aerodynamic response of synthetic vocal fold models.</a> Journal of Biomechanics. 42 (14), 2219-2225 (2009).</li><li>Zhang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibration+in+a+self-oscillating+vocal+fold+model+with+left-right+asymmetry+in+body-layer+stiffness.">Vibration in a self-oscillating vocal fold model with left-right asymmetry in body-layer stiffness.</a> Journal of the Acoustical Society of America. 128 (5), EL279-EL285 (2010).</li><li>Popolo, P. S., 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=Qualification+of+a+Quantitative+Laryngeal+Imaging+System+Using+Videostroboscopy+and+Videokymography.">Qualification of a Quantitative Laryngeal Imaging System Using Videostroboscopy and Videokymography.</a> Annals of Otology, Rhinology &amp; Laryngology. 117 (6), 4014-4412 (2008).</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> Journal of the Acoustical Society of America. 118 (3), 1689-1700 (2005).</li><li>Neubauer, J., Zhang, Z., Miraghaio, 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> Journal of the Acoustical Society of America. 121 (2), 1102-1118 (2007).</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> Journal of the Acoustical Society of America. 123 (6), 4434-4445 (2008).</li><li>Becker, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flow-structure-acoustic+interaction+in+a+human+voice+model.">Flow-structure-acoustic interaction in a human voice model.</a> Journal of the Acoustical Society of America. 125 (3), 1351-1361 (2009).</li><li>Spencer, M., Siegmund, T., Mongeau, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+study+of+the+self-oscillation+of+a+model+larynx+by+digital+image+correlation.">Experimental study of the self-oscillation of a model larynx by digital image correlation.</a> Journal of the Acoustical Society of America. 123 (2), 1089-1103 (2007).</li><li>Zhang, Z., Neubauer, J., Berry, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+subglottal+acoustics+on+laboratory+models+of+phonation.">The influence of subglottal acoustics on laboratory models of phonation.</a> Journal of the Acoustical Society of America. 120 (3), 1558-1569 (2006).</li><li>Kniesburges, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+experimental+investigation+of+voice+production.">In vitro experimental investigation of voice production.</a> Current Bioinformatics. , (2011).</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=.">.</a> The Myoelastic Aerodynamic Theory of Phonation. , 82-101 (2006).</li><li>Murray, P. 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> Flow-Induced Responses of Normal, Bowed, and Augmented Synthetic Vocal Fold Models. , (2011).</li><li>Baken, R. J., Orlikoff, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clinical Measurement of Speech and Voice. , (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=.">.</a> Principles of Voice Production. , (2000).</li><li>Pickup, B. A., 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=Flow-induced+vibratory+response+of+idealized+vs.+magnetic+resonance+imaging-based+synthetic+vocal+fold+models.">Flow-induced vibratory response of idealized vs. magnetic resonance imaging-based synthetic vocal fold models.</a> Journal of the Acoustical Society of America. 128 (3), EL124-EL129 (2010).</li></ol>

Denna metod att tillverka syntetisk sång gånger modeller ger modeller som uppvisar vibrerande beteende liknar människans stämbanden. Den flera lager konceptet medför väsentliga fördelar jämfört med tidigare en-och två-lagers modell design 3,6,8,15, i form av minskade debut tryck och förbättrad modell rörelse (konvergent-divergerande profil under svängning, slemhinnor vågliknande rörelse , och minskade sämre överlägsen förskjutning). Den metod som presenteras här är visat på en något id...

<table border="1"&gt;<tbody&gt;<tr&gt;<td<strong&gt; Reagensets namn</strong</td&gt;<td<strong&gt; Företag</strong</td&gt;<td<strong&gt; Katalognummer</strong</td&gt;<td<strong&gt; Kommentarer</strong</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; High Vacuum Grease</td&gt;<td&gt; Dow Corning</td&gt;<td&gt; 01018817</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Pol-Ease 2300</td&gt;<td&gt; Polytek</td&gt;<td&gt; Pol-Ease2300-1</td&gt;<td&gt; Släppmedel</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Smooth-Sil 950</td&gt;<td&gt; Smooth-On</td&gt;<td&gt; Smooth-Sil 950</td&gt;<td&gt; Mögel gör materialet</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Vakuumpump</td&gt;<td&gt; Edwards</td&gt;<td&gt; E2M2</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Vakuumkammare</td&gt;<td&gt; Kartell</td&gt;<td&gt; 230</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Tryck Gage</td&gt;<td&gt; Marsh Bellofram</td&gt;<td&gt; 11308252A</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Rakkniv</td&gt;<td&gt; Husky</td&gt;<td&gt; 008 till 045-HKY</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Ecoflex 00-30</td&gt;<td&gt; Smooth-On</td&gt;<td&gt; Ecoflex 00-30</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Silikon Tunnare</td&gt;<td&gt; Smooth-On</td&gt;<td&gt; Silikon Tunnare</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Dragon Skin</td&gt;<td&gt; Smooth-On</td&gt;<td&gt; Dragon Skin 10 FAST</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Tråd</td&gt;<td&gt; Omega</td&gt;<td&gt; OmegaCrys</td&gt;<td&gt; Använd endast klar fibrer</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Silikon Dye</td&gt;<td&gt; Smooth-On</td&gt;<td&gt; SILC Pig Black</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Silikon Lim</td&gt;<td&gt; Smooth-On</td&gt;<td&gt; Sil-Poxy</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; Talk Pulver</td&gt;<td&gt; Västra Familj</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;</tbody&gt;</table

synthetic, multi-layer, self-oscillating vocal fold model fabrication

Ljud för den mänskliga rösten är producerad via flödet inducerad-sång gånger vibrationer. Den stämbanden består av flera lager av vävnad, alla med olika materialegenskaper 1. Normal röst produktion bygger på frisk vävnad och stämbanden, och uppstår som ett resultat av komplexa kopplingen mellan aerodynamiska, strukturella dynamiska och akustiska fysikaliska fenomen. Röststörningar hos upp till 7,5 miljoner per år i USA ensamt 2 och leder ofta till betydande ekonomiska, sociala och andra kvalitets-of-life problem. Att förstå fysiken i rösten produktionen har potential att vara till stor nytta röst vård, inklusive kliniska prevention, diagnos och behandling av röststörningar. Befintliga metoder för att studera röst produktion omfattar in vivo experiment med människors och djurs ämnen, in vitro experiment med censurerade larynges och syntetiska modeller, och beräkningsmodellIng. På grund av farliga och svåra instrument tillgång, är in vivo-experiment starkt begränsad omfattning. Censurerade struphuvudet experiment har nytta av anatomiska och några fysiologiska realism, men parametriska studier med geometriska och materiell egendom variabler är begränsade. Dessutom är de oftast bara kunna vibreras under relativt kort tid (vanligtvis i storleksordningen minuter). Att övervinna några av begränsningarna i exciderad struphuvudet experiment, är syntetiska röst gånger modeller fram som ett kompletterande verktyg för att studera röst produktion. Syntetiska modeller kan tillverkas med systematiska förändringar i geometri och materialegenskaper, vilket möjliggör studier av friska och sjuka människors phonatory aerodynamik, strukturell dynamik och akustik. Till exempel har de använts för att studera vänster-höger sång gånger asymmetri 3,4, klinisk instrumentutveckling 5, laryngeal aerodynamik 6-9, VOCAl gånger kontakttryck 10 och subglottal akustik 11 (en mer omfattande lista finns i Kniesburges et al. 12) Befintliga syntetisk sång gånger modeller, dock har antingen homogen (ett lager modeller) eller har tillverkats med hjälp av två material med olika styvhet (två lager modeller). Denna metod ger inte möjlighet till representation av den verkliga flerlagerstrukturen den mänskliga stämbanden 1 som spelar en central roll i styr sång gånger flow-induced vibrations svar. Följaktligen en-och två-lagers syntetiska röst gånger modeller har ställt nackdelar 3,6,8 såsom högre debut tryck än vad som är typiska för mänskliga fonation (debut tryck är det minsta lungan tryck som krävs för att inleda vibration), onaturligt stora underlägsen- överlägsen rörelse, och avsaknaden av en &quot;slemhinnor våg&quot; (ett vertikalt vandringsvågrör som är karakteristisk för friska sång gånger vibrationer). <pclass = &quot;jove_content&quot;&gt; I detta papper, tillverkning av en modell med flera lager av olika materialegenskaper beskrivs. Modellen skikt simulera flerlagerstrukturen den mänskliga stämbanden, inklusive epitel, ytliga lamina propria (SLP), intermediära och djup lamina propria (dvs, ligament, en fiber ingår för främre-bakre stelhet), och muskler (dvs. , kroppen) lager 1. Resultaten ingår som visar att modellen uppvisar förbättrade vibrerande egenskaper under tidigare en-och två-lagers syntetiska modeller, inklusive insättande trycket närmare människans uppkomst tryck, minskad sämre-bättre rörelse, och tecken på slemhinnor våg.

Watch this Scientific Journal Video about Synthetic, Multi-Layer, Self-Oscillating Vocal Fold Model Fabrication at JoVE.com

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

Metoden för att tillverka syntetisk sång gånger modellerna beskrivs. Modellerna är i naturlig storlek och härma flerlagerstrukturen den mänskliga stämbanden. Resultaten visar modellerna att själv svänga vid tryck jämförbar med lung-tryck och visa flow-induced vibrations svar som liknar de mänskliga stämbanden.

Syntetisk, Multi-Layer, Self-Oscillerande Vocal Fold Modell 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 ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Engineering Adherent Bacteria by Creating a Single Synthetic Curli Operon

Engineering Vidhäftande bakterier genom att skapa en enda syntetisk Curli Operon

The  method described here consists in redesigning E. coli adherence properties by assembling the minimum number of  curli genes under the control of a ...

Synthetic Spider Silk Production on a Laboratory Scale

Syntetisk Spider Silk Production i laboratorieskala

As society progresses and resources become scarcer, it is becoming increasingly important to cultivate new technologies that engineer next generation ...

Microfluidic Chip Fabrication and Method to Detect Influenza

Mikroflödessystem Chip Fabrication och metod för att upptäcka influensa

Fast  and effective diagnostics play an important role in controlling infectious  disease by enabling effective patient management and treatment. Here, we ...

Generation of Shear Adhesion Map Using SynVivo Synthetic Microvascular Networks

Generering av Shear Adhesion Karta Använda SynVivo Syntetisk Mikrovaskulära Networks

Cell/particle adhesion assays are critical to understanding the biochemical interactions involved in disease pathophysiology and have important ...

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

Undersöka den tredimensionella flödesseparationen inducerad av en modell vokal vikpolyp

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

Human Cartilage Tissue Fabrication Using Three-dimensional Inkjet Printing Technology

Human Brosk Tissue Fabrication Använda Tredimensionell 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 ...

Construction and Characterization of a Novel Vocal Fold Bioreactor

Konstruktion och karakterisering av en roman Vocal Fold Bioreaktor

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

Polymeric Microneedle Array Fabrication by Photolithography

Polymera mikronålmatris Fabrication genom fotolitografi

This manuscript describes the fabrication of polymeric microneedle (MN) arrays by photolithography. It involves a simple mold-free process by using a ...

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer (SALB) Method

Biomembrane Fabrication by the Solvent-assisted Lipid Bilayer SALB Method

Biomembran Fabrication av lösningsmedel assisterad lipiddubbelskiktet (SALB) Metod

In order to mimic cell membranes, the supported lipid bilayer (SLB) is an attractive platform which enables in vitro investigation of membrane-related ...

Using Synthetic Biology to Engineer Living Cells That Interface with Programmable Materials

Använda Syntetisk biologi ingenjör levande celler som har gränssnitt programmerbara material

We have developed an abiotic-biotic interface that allows engineered cells to control the material properties of a functionalized surface. This system is ...