Auf der Grundlage der dynamischen Strömungsformen und der 3D-Gewebeschwingung der Stimmlippen (umgangssprachlich Stimmbänder) soll ein verbessertes physikalisches Verständnis der periodischen und rauschbehafteten Anteile in der Stimmbildung erreicht werden. Die Erkenntnisse sollen die Stimmlippenbewegung und das daraus resultierende akustische Signal erklären und somit für unterschiedliche Randbedingungen voraussagbar machen. Solche Ergebnisse würden es erlauben, phonochirurgische Eingriffe und konservative Behandlungen so zu planen, dass die Stimmlippendynamik und somit das primäre Stimmsignal als auch seine Modulation im Vokaltrakt in möglichst vorhersagbarer Weise beeinflusst wird. Das primäre Ziel des Vorhabens ist die Trennung der verschiedenen Entstehungskomponenten bei der Stimmgenerierung. Die bei der Stimmgebung mitwirkenden Schallanteile, der mechanisch induzierte Schall durch die Stimmlippenbewegungen, die harmonischen Anteile durch die Volumenstrommodulation und der wirbelinduzierte Schall sowie ihre Gewichtung für die gesunde und pathologische Stimmbildung sollen untersucht werden. Aufbauend auf dem Verständnis der Ursachen-Wirkungskette soll damit erstmals eine strömungsphysikalisch fundierte Behandlungsplanung entwickelt werden. Im zweiten Projektabschnitt soll zusätzlich die Rückwirkung des kurzen supraglottal gelegenen Vokaltraktanteils bis zu den Taschenfalten in die Messungen und Modellvorstellungen mit einbezogen werden.
Im Folgenden sind die an der Forschergrppe FOR894 beteiligten Teilprojekte und deren Ziele kurz vorgestellt. Die Arbeiten werden seit 2008 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziert.
Lehrstuhl für Angewandte Mathematik II:
1) Formoptimierung des mechanischen Stimmlippenmodells am IMFD
2) Materialoptimierung des physikalischen Modells am IPAT/LSTM
3) Bildregistrierung zeitlich aufeinander folgender Konturen der 3D-Stimmlippenbewegung entlang der Stimmlippenoberfläche
Lehrstuhl für Sensorik, Lehrstuhl für Angewandte Mechatronik:
Das Teilprojekt des LSE entwickelt zunächst ein strukturmechanisches Mehrschichtenmodell, welches sowohl bei der voll-gekoppelten Simulation Strömung-Strukturmechanik-Akustik (gemeinsam mit IPAT/LSTM) verwendet werden soll als auch vom LSOPT für die Materialoptimierung eingesetzt wird. Zusätzlich sollen mit Hilfe eines zu entwickelnden Prüfstandes die Materialparameter der einzelnen Schichten der künstlichen Stimmlippe bestimmt werden.
Institut für Mechanik und Fluiddynamik:
Ziel dieses Vorhabens ist, die Beeinträchtigung der Stimmqualität (tonale und rauschbehaftete Anteile der Stimmgebung) in Abhängigkeit von veränderten Bewegungsmustern der Stimmlippen entsprechend klinischer Beobachtungen zu analysieren und daraus physikalisch fundierte Rückschlüsse auf die strömungsakustische Wirkung von Form und Bewegung der Stimmlippen zu gewinnen.
Instutut für Prozessmaschinen und Anlagentechnik / Lehrstuhl für Strömungsmechanik:
Der Schwerpunkt bei IPAT/LSTM liegt auf experimentellen Untersuchungen der strömungsphysikalischen Zusammenhänge der strömungsinduzierten Stimmlippenbewegungen und der damit verbundenen Generierung der akustischen Quellterme.
Abteilung für Phoniatrie und Pädaudiologie:
Das medizinische Teilprojekt sorgt dafür, dass die theoretischen und experimentellen Voraussetzungen geschaffen werden, die es zukünftig erlauben aus endoskopischen in vivo Hochgeschwindigkeitsaufnahmen dreidimensionale Bewegungsmuster der Stimmlippen zu quantifizieren. Die Methoden werden an physikalischen Modellen erarbeitet um sie zukünftig an endoskopische in vivo Aufnahmen umzusetzen.