Name: investigating the three-dimensional flow separation induced by a model vocal fold polyp
Uploaded: 2014-02-03T14:15:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Investigating the Three-dimensional Flow Separation Induced by a Model Vocal Fold Polyp at JoVE.com

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

בעבודה זו, פרולט hemispheroid רכוב על הקיר, כלומר פוליפ קיפול קולי מודל, ממוקם על רצפת קטע הבדיקה של מנהרת רוח מסוג יניקה עם יחס התכווצות 5:1. הפרדת זרימה תלת מימדית לא יציבה והשפעתה על עומס הלחץ בקיר נחקרים באמצעות הדמיה של זרימת שמן, מדידות לחץ קיר וממדי תמונת חלקיקים. מדידות הלחץ הלא יציבות ?...

<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>

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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

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

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

Planar and Three-Dimensional Printing of Conductive Inks

הדפסה מישוריים תלת ממדי של דיו מוליך

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

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

סינטטי, רב שכבתיים, עצמי מתנודדת ווקאלי דגם Fold ייצור

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

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

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

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

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

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

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

Human Cartilage Tissue Fabrication Using Three-dimensional Inkjet Printing Technology

ייצור רקמת סחוס אנושי באמצעות שלושה ממדי הזרקת דיו טכנולוגיית הדפסה

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

בנייה ואפיון של Bioreactor פולד רומן וקאלי

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

Analysis of Cell Migration within a Three-dimensional Collagen Matrix

ניתוח של נדידת תאים בתוך קולגן מטריקס תלת ממדי

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

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

דור של עור בעובי מלא תלת ממדי Equivalent ואוטומטי פציעה

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

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

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

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