연구팀, 새로운 생체모방 말하기 밸브 기술 개발

프라이부르크 대학과 프라이부르크 의료 센터의 연구팀은 기관절개술을 받은 환자의 안전을 크게 높일 수 있는 새로운 생체 ​​모방 음성 밸브 기술을 개발했습니다.

과제: 기존의 스피킹 밸브를 부적절하게 사용하면 위험한 과압이 발생할 수 있으며, 이는 심각한 합병증과 사망을 초래할 수 있습니다. Freiburg 식물원, Medical Center-University of Freiburg 및 University of Freiburg의 Cluster of Excellence livMatS의 협업을 통해 연구자들은 식충 식물인 방광초 Utricularia vulgaris 의 트래핑 메커니즘에서 영감을 받아 통합 압력 방출 밸브와 음향 경고 신호가 있는 스피킹 밸브를 개발했습니다.

방광초라고도 알려진 Utricularia vulgaris는 특수한 속이 비어 있고 물이 채워진 함정 방광을 사용하여 먹이를 잡는 육식 식물입니다. 수년 동안 Thomas Speck 교수의 작업 그룹에서 집중적인 연구 주제였습니다. 이 방광은 내부 진공을 생성하고 특수한 '함정 문'으로 닫힙니다. 작은 생물이 문 바깥쪽의 미세한 방아쇠 털을 만지면 0.5ms 이내에 안쪽으로 열립니다. 이 함정의 빠르고 안정적인 개방 메커니즘은 물이 흘러들어와 먹이를 끌고 가게 합니다. 그런 다음 함정 문은 탄성 재설정 메커니즘을 통해 다시 닫힙니다.

"실질적인 임상 문제에 대한 바이오닉 솔루션"

이 혁신적인 개념의 직접적인 영감은 소위 CIRS 보고서에서 나왔습니다. Freiburg 대학 의료 센터의 이 보고 및 학습 시스템에서는 환자 치료의 중대한 상황을 제재 없이 보고할 수 있으며, 학습 잠재력을 환자 안전을 개선하기 위한 구체적인 솔루션으로 전환할 수 있습니다. "식물원과 우수 클러스터의 파트너들의 창의적인 잠재력을 알게 되고, 그들과 함께 구체적인 임상 문제에 대한 우아한 바이오닉 솔루션을 개발할 수 있게 된 것은 우리에게 행운이었습니다." Freiburg 대학 의료 센터의 공동 저자이자 마취과 전문의인 클라우디우스 슈탈 박사가 말했습니다.

생체모방적 접근 방식은 개방 압력을 유연하게 조절하여 밸브를 환자의 개별적 필요에 맞게 조정할 수 있게 해줍니다. 프라이부르크 대학은 이 개발에 대한 특허를 신청했습니다.

연구팀은 이 원리를 새로운 압력 방출 밸브에 적용했습니다. 유연한 멤브레인은 식물 트랩의 개방 동작을 모방하고 스피킹 밸브의 임계 압력 증가에 반응합니다. 멤브레인의 두께와 구성에 따라 조정할 수 있는 특정 압력 임계값에 도달하면 멤브레인이 열려 과도한 공기를 조절하여 방출할 수 있습니다. 공기는 "트랩 도어" 뒤에 있는 파이프 모듈을 통해 흐르면서 음향 신호를 생성합니다. 이 신호는 의료진에게 경고 역할을 하여 잠재적으로 위험한 상황에 대한 주의를 즉시 환기합니다.

"이 혁신적인 압력 방출 밸브는 임계 압력에 도달하면 자동으로 열리고 명확하게 들리는 경고 신호를 내보냅니다." 공동 저자이자 프로젝트 관리자인 팔크 타우버 박사가 설명합니다. 따라서 이 설계는 적시에 압력을 방출하고 의료진에게 신속한 지원을 제공하도록 경고합니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/11/241120133942.htm