עור מלאכותי חכם

פרופ' חוסאם חאיק. צילום: הטכניון
פרופ' חוסאם חאיק. צילום: הטכניון

מערכת חישה לבישה, גמישה, נושמת וזולה (עור מלאכותי) – שפותחה בטכניון – תסייע בהאצת שיקום מוטורי ובזיהוי מחלות בשלב מוקדם

מערכת חישה גמישה, קטנה וזולה שפותחה בטכניון בחיפה, מוצגת לראשונה בכתב העת Advanced Materials, שבחר להציג אותה גם על שער הגיליון. המערכת עשויה לסייע באבחון מוקדם של מחלות ובהאצת שיקום של פגיעות מוטוריות. המערכת היא יריעה של עור מלאכותי (E-Skin), המתפקדת כחיישן תנועה לביש המזהה בדיוק רב (של חצי מעלה), תנועות של כיפוף ופיתול. מדובר ביריעה נושמת עמידה וקלה – תכונות המקלות את לבישתה לאורך זמן.

המערכת פותחה בהובלת פרופ' חוסאם חאיק, ראש המעבדה להתקנים מבוססי ננו-חומרים בפקולטה להנדסה כימית ע"ש וולפסון, וחבר במכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה. פרופ' חאיק חוקר ומפתח כבר שנים רבות התקנים לבישים, המכילים מערכות חישה חכמות. כיום אומנם קיימים חיישנים לבישים המזהים תנועת כיפוף, אבל לא פיתול; אלה המזהים פיתול בלבד הם גדולים ומסורבלים.

ד"ר יהוא דוד חורב. צילום: הטכניון

"לחיישן החדש יש הרבה יישומים פוטנציאליים," מסביר פרופ' חאיק. "אפשר להשתמש בו לזיהוי מוקדם של מחלות, למשל זיהוי שינויי נשימה והפרעות מוטוריות האופייניים למחלת פרקינסון. אפשר להשתמש בו כדי להאיץ את השיקום של נפגעי תאונות ולשלבו בגפיים תותבות (פרוטזות) כרקמת שריר או עור. ברובוטיקה הוא יכול לתת משוב מדויק על התנועה, ובתעשיות שונות הוא יסייע בניטור מערכות ובשיפור תפקודן".

ההישג של חוקרי הטכניון מבוסס על עבודתם של ד"ר יהוא דוד חורב, שיצר את החומרים המיוחדים ומערכת החישה, והפוסט-דוקטורנט ד"ר ארנב מייטי, שפתר את המתמטיקה של ניתוח האות המתקבל ויצר אלגוריתם הממפה תנועות של כיפוף ופיתול לרבות זווית התנועה, מהירותה וצורתה. לדברי ד״ר חורב, "פולימרים מוליכים המשמשים לייצור חיישנים הם בדרך כלל שבירים ולכן אינם מתאימים לניטור לביש. כדי לפתור בעיה זאת יצרנו חומר מרוכב הדומה ליריעת בד, העומד בעומסים רציניים ובמתיחות משמעותיות בלי להיקרע. מעבר לכך, הצלחנו לייצר את הבד כהתקן אלקטרוני שמספק מידע, ותכונותיו האלקטרוניות אינן נפגעות בעת מתיחה".

פרופ' חאיק מוסיף כי החומרים שפיתחו החוקרים זולים מאוד, ופירוש הדבר הוא שגם החיישן כולו אינו יקר: "המחיר הוא פקטור חשוב מאוד אם אנחנו רוצים להועיל למיליוני אנשים ברחבי העולם בלי קשר למצבם הכלכלי, בין אם הם חיים בעולם המפותח ובין אם בעולם המתפתח".

ד"ר ארנב מייטי. צילום: הטכניון

במחקר תמכו משרד המדע והטכנולוגיה וקרן אילן רמון במתן מלגת דוקטורט לד״ר חורב. לצד פרופ' חאיק, ד"ר חורב וד"ר ארנב מייטי השתתפו במחקר יובין דז'נג, יאנה מיליוטין, ד"ר מוחמד ח'טיב וד"ר נינג טאנג, כולם מהטכניון, וכן מיאומיאו יואן מבית החולים השמיני המסופח לאונבירסיטת סון יאט-סן בסין, ד"ר רן יוסף מהמחלקה להנדסת מים במכללה האקדמית כנרת ופרופ' ווייוי וו מאוניברסיטת שידיאן, סין.

לקריאת המאמר המלא הקליקו כאן:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202102488