Andningen. Andra muskler. Lungsystemet

Transkript

1 Talapparaten Andningen Bröstkorg och lungorna Andningsapparaten Struphuvudet Artikulationsapparaten Primär funktion: - syresätta blodet - avlägsna koldioxid Tal är andningens sekundärfunktion organ: lungorna, hjärtat, mellangärdet skelett: bröstkorgen (thorax) Bröstkorg (torax): 12 revben, som lyfts och sänks med muskelarbete ökning och minskning av lungvolym andning: inspiration & respiration muskler i två lager yttre lager: yttre intercostalis musklerna inre lager: inre intercostalis musklerna Mellanrevbensmuskler Under normal inandning yttre intercostalismuskler aktiva Under forcerad inandning inre intercostalismuskler aktiva Under normal utandning inga muskler aktiva Under forcerad utandning bägge muskelgrupperna aktiva Andra muskler Scalenusmuskeln från 1:a och 2:a revbenet till halskotorna är fixeringspunkt för inre intercostalismusklerna när bröstkorgen lyfts (inandning) mellangärdet Bröstkorgens kupolformade golv primära utandningsmuskler Intercostalismuskler, scalenusmuskeln, mellangärdet Muskulär aktivitet i andning För att öka lungvolymen (inandning) mellangärdet sänks, bukväggarna trycks utåt, bröstkorgen expanderar För att minska lungvolymen (utandning) bukmusklerna aktiva, mellangärdet trängs tillbaka Lungsystemet (Pulmoniska systemet) Lungsystemet Lungsystemet Trachea (luftstrupen) och lungorna Lungorna: två elastiska säckar trachea har - en huvudförgrening (h/v): bronchus - vidare förgreningar: bronchioler som - slutar i alveolerna (lungblåsor) Pleura (lungsäck) - en på var sida - fäster vid bröstkorgen - vätskefylld - håller lungorna på plats och skyddar - gör andning i olika kroppslägen möjlig Bronker Alveoler

2 Lungsystemet Lungsystemet Några volymmått Den sammanlagda arean av de mest perifera bronkerna är ungefär 1000 ggr större än luftstrupens. Eftersom samma volym som sätts i rörelse i bronkerna ska passera luftstrupen måste luftens hastighet öka i motsvarande grad. Luftens hastighet som börjar med någon millimeter per sekund längst ner i alveolerna ökar undan för undan ju längre upp i andningsapparaten man kommer och blir där någon meter per sekund. I de förträngningar som krävs för att bilda frikativor kan hastigheten bli högre än så. Hastigheter på över 15 meter per sekund kan förekomma. Totalvolym, från lungorna till läpparna varierar mycket mellan olika talare Absolut maximum: 6.5 liter för en stor person vid max inandning Absolut minimum: 1.5 liter restvolym i lungorna vid maximal forcerad utandning Skillnaden mellan totalvolymen och restvolymen kallas vitalkapaciteten. Några volymmått Några volymmått Några volymmått Lungvolymen I relation till vitalkapaciteten (100%) Fysisk aktivitet ökar luftutbytet och minskar reservvolymen. Normal viloandning c:a 0.5 liter per andning c:a 12 per minut. Vitalkapaciteten beror på ålder, kön och kroppslängd. Män har större vitalkapacitet än kvinnor, långa personer har större än korta och unga har större än äldre. VK man = L x (2.8 Å/89) VK kvinna = L x (2.2 Å/99) (efter Sundberg: Rösten) Den totala supraglottala volymen i farynx och munhålan (larynx i neutral läge, höjd velum och tungan i relativt plant läge) är mellan 120cm 3 och 160cm 3 Den supraglottala volymen för olika klusiler (ocklusionsfasen; fram till ocklusionsstället) mellan 120cm 3 och 160cm 3 för p/b mellan 70cm 3 och 100cm 3 för t/d mellan 30cm 3 och 50cm 3 för k/g I fysiken mäts kraft i Newton. En newton (1 N) är en ganska liten kraft. Det motsvarar ungefär den kraft som utövas på din hand om du håller ett medelstort äpple i handen. Enheten för tryck (Pa) är också ganska liten, 1 N per m 2. Därför använder man ofta hektopascal eller kilopascal. Normalt lufttryck är ungefär Pa, dvs 100kPa, men oftast uttrycker man det som 1000 hpa för att det ska överensstämma med den gamla enheten millibar (mb) där normalt luftryck är just 1000 mb. (eg mb) Lufttrycksmätare

3 1000 cm H 2 O Normalt lufttryck (1013 hpa, eller 76 cm kvicksilver enligt det gamla systemet) motsvarar ungefär 10 meter (1000 cm) vatten om man skulle få för sig att göra en vattenbarometer. Inte så praktiskt kanske. När det gäller de tryck som normalt förekommer i samband med andning och tal däremot handlar det om helt andra och mycket lägre tryck och där passar det bra att använda just cm H 2 O som tryckenhet. I sådana sammanhang blir typiska tryck i storleksordningen cm H 2 O. Andningsapparaten Andningsapparaten Andningsapparaten Andningsapparaten Andningsapparaten Subglottalt tryck (eg. övertryck) vid normalt tal varierar mellan 0 och 10 cm H 2 O. Man kan lätt bilda sig en uppfattning om hur mycket det är genom att sänka ner ett sugrör 10 cm i ett vattenglas och blåsa tills det precis börjar bubbla. Då är trycket i munhålan 10 cm över normalt atmosfärsstryck.

4 Det subglottala trycket i tal varierar mellan 0 och 10 cm H 2 O vid tal. För att hålla stämläpparnas svängning igång krävs ett supraglottalt (över)tryck som överstiger 2cm H 2 O Supraglottalt tryck i obstruenter samma som subglottalt i andra ljud liknande atmosfären (= 0cm H 2 O) Maximalt respiratoriskt tryck från lungorna mellan 130 och 180 cm H 2 O i talapparaten mellan 100 och 160cm H 2 O. För att få en föreställning på vad detta innebär kan man jämföra med vad som krävs för att åstadkomma en stark ton på ett rörbladsinstrument (65 cm H 2 O). Maximalt tryck har uppmätts för bl.a. trumpetare. FRK FRK Lungvolymen i absolut mått (vänstra skalan) och i % (högra skalan) under läsning av en text med olika styrka. De vänstra kurvorna avser maximal in- och utandning. Siffrorna på kurvornas toppar markerar frasdelar i texten. Den streckade linjen i vart diagram visar funktionella restkapaciteten. Vid pilen i figuren för spontant tal skrattade försökspersonen. Lungvolymen i absoluta mått (vänstra skalan) och i % av vitalkapaciteten (högra skalan) under sång. Den streckade linjen visar funktionella restkapaciteten. FRK Subglottala trycket för en tenor som sjöng en kromatisk skala mellan tonerna E3 och E4 (c:a 165 till 330 Hz) svagt (tomma cirklar), mellanstarkt (kvadrater) och starkt (fyllda cirklar). Trycket ökas för ökad fonationsstyrka men stiger också med stigande fonationsfrekvens. Ljudnivån, subglottala trycket och luftflödet (N, T, F) hos en yrkessångare som sjunger en stigande skala (överst) och fallande glissando (underst). Flödet ligger ganska stilla, medan det subglottala trycket stiger med fonationsfrekvensen. Viloandning

5 Struphuvudet (Larynx) Larynx anatomi Primär funktion: - skydda andningsapparaten från främmande objekt (t.ex. mat) - ventil som reglerar luftflöde Sekundär funktion: - röstkälla i fonerat tal - olika inställningar leder till olika fonationstyper Thyroid/ Sköldbrosket Arytenoids/ Kannbrosken Cricoid/ Ringbrosket Epiglottis/ Struplocket Skyddande funktion, fäste för vocalismuskeln och andra styrande muskler fäste för stämläpparna och andra styrande muskler muskelfäste skyddande så att mat går rätta vägen Struphuvudet Struphuvudet Struphuvudet Struphuvudet Larynx anatomi Larynxmuskler Glottis/Röstspringa Tjänar som ljudgenerator Springan mellan stämläpparna Posterior cricoarytenoid (ringbr-kannbr.) - sära kannbrosken (glottal öppning, t.ex. vid inandning) Lateral Cricoarytenoid - för ihop kannbrosken transverse arytenoid (dto) oblique arytenoid (dto)

6 Larynxmuskler Larynxmuskler Larynxmuskler IA POST Cricothyroid (mellan ring och sköldbrosk) - struphuvuds spännmuskel - primärmuskel för reglering av stämläpparnas längd Thyroarytenoid (mellan kann- och sköldbrosk) - vocalis muskel - drar ihop stämläpparna, förkortning TA/VOC LCA Bernoullis lag Aerodynamik mm Aerodynamik mm statiskt tryck Bernoullis lag är egentligen härledd ur energikonserveringsprincipen som säger att ingen energi kan skapas eller förintas och att den därför förblir konstant i ett slutet system. dynamiskt tryck hölje ligament Epitelium 0.05 mm Superficial layer 0.3 mm Ligament 0.8 mm (Lamina propria 1.1 mm)

7 Vibration: Greatest Intermediate Least s deformering under en glottisvåg Epitelium thin stiff capsule Intermediate layer bundle of soft rubber bands Schematisk framställning av höljets och ligamentets rörelse under glottisvågen Vocalis bundle of rather stiff rubber bands Superficial layer mass of soft gelatine Deep layer bundle of cotton thread Successiva former på den ena stämläppen under den deformering den genomgår under glottisvågen Maximalt flöde T p = tid för positiv fas T n = tid för negativ fas Q = T p /T n (skevheten, Skewing) Låt oss se och lyssna på några olika fonationstyper för att bilda oss en uppfattning om hur stämläppssvängning och resulterande röstintryck hänger ihop Q 0 = (T p + T n )/T Maximalt tryck öppetkvot, open quotient Flöde Tryck T = Periodtid (F = 1/T) direct imaging Normal voice 26yr. 5µs light flashes with 10 µs latency Strobe single normal Sp Flow direct monitoring EGG/Laryngograph signal in relation to acoustic and airflow waveforms & flow modal voice adult male Normal Sp & modal voice adult male xh31-54 Normal Sp &

8 peaks of primary and secondary contact intervals of breathy voice adult male Breathy Sp & breathy voice adult male rb 9-32 Breathy Sp & creaky voice adult male Creaky Sp & peaks of primary and secondary contact intervals of creaky voice adult male rb Creaky Sp & falsetto voice adult male Falsetto Sp & falsetto voice adult male Falsetto Sp & Modal Läckande Sammanfattning c:a 8 db/oktav Knarr c:a 8 db/oktav (mest brus i det övre registret Falsett Modal röst Jämt, flackt fall, rikt på starka övertoner ger en fyllig röst Läckande röst Jämt, flackt fall, men här består det övre frekvensregistret mest av brus ger en brusig röst Knarrig röst Brantare fall, särskilt i början, ger en övertonsfattig, hård röst I normalt tal (modal röst) regleras grundtonen fram för allt genom att stämläpparnas längd och spänning regleras. Talstyrkan däremot regleras nästan helt genom det subglottala trycket. Låt oss påminna oss hur det kan låta c:a 9 db/oktav c:a 10 db/oktav Falsett Brant fall, särskilt i början, ger en övertonsfattig, gäll röst

9 Paralingvistisk variation Spektrum som funktion av talstyrkan Version Avstånd (m) Fonerat tal Viskat tal Jag har klippt ut det andra a-et i ordet åtta ur samtliga versioner. Låt oss titta på hur de skiljer sig åt akustiskt. Manlig talare Version 3 (7,5 m, rött) mot version 4 (37.5 m, svart). Vi kan se hur de högre frekvenserna lyfts upp. Version 4 (37,5 m, rött) mot version 5 (187.5 m, svart). Vi kan se hur de högre frekvenserna lyfts ytterligare en bit.