Development of vocal fold vibration analysis model considering effects of vocal fold elongation and voice disturbance

本研究課題では，声帯の伸長を考慮できる解析モデルを開発して，声帯伸長のさせ方（喉の筋肉の使い方）と声帯ポリープ，声帯結節の発症しやすさ（衝突力が強いと発症しやすい）の関係を推定することや，病変による声帯振動変化のメカニズムを解明することで，咽喉医療に有益な知見を提供することを目的としている．この目的を達成するため，2022年度は，声帯の伸長は考慮しない3次元解析モデルの開発を実施した．研究代表者らはこれまで，2次元の発声解析モデルを作成してきたが，声帯の伸長や発声障害を考慮する場合には3次元モデルが必要になるため，2次元モデルを3次元モデルに拡張した．3次元有限要素法により声帯の固有モードを算出し，モード解析による振動解析と1次元声門流体解析を連成させ，計算負荷の小さい3次元声帯振動解析モデルを考案した．解析方法を考案し，プログラムは作成したものの，自励振動が発生しない等の問題があり，問題点をまとめて早急に解決する予定である．さらに，伸長を考慮した人工声帯振動実験装置の製作を実施した．上述の3次元解析モデルの妥当性を確認するために，声帯の伸長を考慮した人工声帯の実験装置を設計した．実際のヒトの喉を模擬し，披裂軟骨の回転と壁面（甲状軟骨）の回転によって声帯の伸長を可能にする．声帯はシリコーンゴムで製作し，実際の声帯を模して柔らかいCover層と硬いBody層の2層構造にする．エアーコンプレッサにより空気を流し，声帯が自励振動する．設計はほぼ終了し，今後実験装置を製作する予定である．

本研究課題では，声帯の伸長を考慮できる解析モデルを開発して，声帯伸長のさせ方（喉の筋肉の使い方）と声帯ポリープ，声帯結節の発症しやすさ（衝突力が強いと発症しやすい）の関係を推定することや，病変による声帯振動変化のメカニズムを解明することで，咽喉医療に有益な知見を提供することを目的としている．この目的を達成するため，2022年度は，声帯の伸長は考慮しない3次元解析モデルの開発を実施した．研究代表者らはこれまで，2次元の発声解析モデルを作成してきたが，声帯の伸長や発声障害を考慮する場合には3次元モデルが必要になるため，2次元モデルを3次元モデルに拡張した．3次元有限要素法により声帯の固有モードを算出し，モード解析による振動解析と1次元声門流体解析を連成させ，計算負荷の小さい3次元声帯振動解析モデルを考案した．解析方法を考案し，プログラムは作成したものの，自励振動が発生しない等の問題があり，問題点をまとめて早急に解決する予定である．さらに，伸長を考慮した人工声帯振動実験装置の製作を実施した．上述の3次元解析モデルの妥当性を確認するために，声帯の伸長を考慮した人工声帯の実験装置を設計した．実際のヒトの喉を模擬し，披裂軟骨の回転と壁面（甲状軟骨）の回転によって声帯の伸長を可能にする．声帯はシリコーンゴムで製作し，実際の声帯を模して柔らかいCover層と硬いBody層の2層構造にする．エアーコンプレッサにより空気を流し，声帯が自励振動する．設計はほぼ終了し，今後実験装置を製作する予定である．