挑战是：如果传统的说话阀使用不当，可能会发生危险的超压，从而导致严重的并发症甚至死亡。在弗莱堡植物园、弗莱堡大学医学中心和弗莱堡大学卓越生物集群的合作中，研究人员开发了一种带有集成压力释放阀和声音警告信号的说话阀，其灵感来自食肉狸藻植物Utricularia vulgaris的捕获机制。
乌耳草，也被称为膀胱草，是一种食肉植物，它利用专门的中空的、充满水的陷阱膀胱来捕获猎物。多年来，这一直是托马斯·斯佩克博士教授工作组深入研究的课题。这些膀胱在内部产生真空，并由一个特殊的“活板门”关闭。当小生物触摸到门外面细小的触发毛时，门会在0.5毫秒内向内打开。这种快速可靠的陷阱开启机制允许水流入，拖着猎物。然后，活板门通过弹性复位机构再次关闭。
这个创新概念的直接灵感来自所谓的CIRS报告。在弗赖堡医学中心-大学的这个报告和学习系统中，患者护理中的危急情况可以在不受制裁的情况下报告，并且他们的学习潜力转化为改善患者安全的具体解决方案。弗莱堡大学医学中心麻醉学专家兼合著者克劳迪斯·斯塔尔博士说：“我们很幸运地意识到我们在植物园和卓越集群的合作伙伴的创造潜力，并能够为他们的实际临床问题开发出这种优雅的仿生解决方案。”
这种仿生方法可以灵活地调节打开压力，使瓣膜能够适应患者的个人需求。弗莱堡大学已经为这项发明申请了专利。
研究小组将这一原理应用于新的压力释放阀：一种柔性膜模仿植物疏水阀的开启运动，并对讲话阀的临界压力增加做出反应。当达到一个特定的压力阈值（可以根据膜的厚度和成分进行调整）时，膜就会打开，从而可以调节过量空气的释放。空气流经位于“活板门”后面的管道模块，产生声信号。此信号可作为医务人员的警报，立即提请注意潜在的危险情况。
“这种创新的压力释放阀在达到临界压力时自动打开，发出清晰可听的警告信号，”合著者兼项目经理福尔克·陶伯博士解释说。这样的设计确保及时释放压力，并提醒医务人员，以确保快速援助。
原始出版物：https://www.nature.com/articles/s41598-024-77595-0
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