מחבר: shlomi ben-oz

קונסורציום בין-לאומי שבו שותף פרופ’ רפאל זקס מהפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון זכה במענק של 6 מיליון יורו מטעם האיחוד האירופי. המטרה: לקדם את ענף הבנייה באמצעות הטמעת טכנולוגיות חדשניות מעולמות ההייטק והייצור

קבוצת מחקר בין-לאומית, שבה שותף פרופ’ רפאל זקס מהפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית, זכתה במענק של 6 מיליון יורו מטעם האיחוד האירופי. זהו מענק של הנציבות האירופית למחקר במסגרת תוכנית Horizon 2020.

המענק יסייע לקונסורציום, הנקרא BIM2TWIN, לקדם את ענף הבנייה באמצעות הטמעה של טכנולוגיות חדשניות מעולמות ההייטק והייצור. זאת באמצעות פיתוח קונספט חדש לניהול התכן והייצור בבנייה: “תאומים דיגיטליים לבנייה” – Digital Twins for Construction .

פרופ’ זקס, המשמש מנהל מדעי וטכני של הקונסורציום, מסביר: “קונספט התאום הדיגיטלי לבנייה מתייחס לניהול הבנייה במעגל תכנון, בקרה ושליטה בסבבים קצרים באמצעות ייצוג דיגיטלי מקבילי של מוצר הבנייה ושל תהליך הבנייה, בשני רבדים – התכנון והביצוע. לכל אובייקט או תהליך מיוצר תאום דיגיטלי. עצמֵי התאום מייצגים הן את העתיד המתוכנן (מודל ה-BIM ותכנון הביצוע) והן את העבר כפי שבוצע (באמצעות חיישנים, מחשבים ואמצעים אחרים באתר ובשרשראות האספקה מחוץ לאתר). התאום הדיגיטלי, המשלב את מה שכבר נבנה עם מה שמתוכנן, מאפשר עריכת אנליזות, סימולציות ותהליכי הערכה נוספים. התוצאות המתקבלות מזינות את קבלת ההחלטות בתכן, בתכנון ובניהול הייצור, במעגל של Plan-Do-Check-Act.”

התאום הדיגיטלי לבנייה מושתת על טכנולוגיית BIM, המספקת ייצוג דיגיטלי לאובייקטים ממשיים ומופשטים הקשורים בבנייה, אך הוא כולל גם ייצוג של מצב הפרויקט כפי שהוא מתבצע בפועל (כולל המוצרים הפיזיים והאנשים, מערכות יחסים, יחידות ניהוליות ופעולות שונות), וכך הוא מספק ייצוג עשיר ומורכב של כל ההיבטים הקשורים לפרויקט. מודל זה מעניק למשתמשים כלים יעילים ל:

• ניטור רציף של התקדמות התהליך, התרעה על עיכובים וכשלים ואפשרות להשוות את ההתקדמות בפועל עם התוכניות.
• אופטימיזציה של זרימת החומרים, כוח האדם, הציוד, המידע והמרחבים בתהליך הייצור על בסיס תמונת המצב בכל רגע נתון. התוצאה היא הפחתת הבזבוז במשאבי כוח אדם, כסף וזמן (קיצור משך הבנייה) ואפשרות לחזות בזמן אמת את הצורך במשאבים נוספים.
• שיפור בטיחות ומניעת תאונות. מאחר שהתאום הדיגיטלי מייצג וירטואלית גם את הציוד וגם את העובדים עצמם, הוא יכול לסייע למנהלים לחזות מראש מצבים מסכני חיים ולמנוע אותם, וכן לתת התרעות בזמן אמת.

בקבוצה הזוכה חברים 17 גופים ובהם הטכניון, אוניברסיטת קיימברידג’ ואוניברסיטאות אירופיות נוספות, חברות הטכנולוגיה Siemens ו-Orange, חמש חברות בנייה מובילות מצרפת, ספרד, איטליה ופינלנד, וכן החברה הישראלית Intsite. המכון הצרפתי למחקר בבנייה (CSTB) ינהל את הקונסורציום. המחקר בטכניון ייערך במעבדת Seskin לבנייה וירטואלית (מעבדת פרופ’ זקס) במכון הלאומי לחקר הבנייה.

פרופ’ זקס הוא מומחה במידול מידע בניין (BIM) וב-Lean Construction. הוא השלים תואר ראשון בהנדסה אזרחית בדרום אפריקה, תואר שני בהנדסת מבנים ב-MIT ותואר שלישי בפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון. בשנת 2000 הוא הצטרף לפקולטה כחבר סגל. כיום הוא גם פרופסור אורח באוניברסיטת קיימברידג’.

“הקאתון הקורונה” שהתקיים בטכניון הניב פיתוחים חדשניים המעוררים עניין בקהילה המדעית והרפואית

מרתון הפיתוח Corona Hack, שיצא לדרך ב-6 לאפריל, הסתיים ב-1 במאי עם ההכרזה על הזוכים והענקת פרס של 7,000 שקל לכל אחת משתי הקבוצות הראשונות: MOONA, שפיתחה מערך לייצור מואץ של מסננים למסכות הגנה, וקבוצת VOLNET (“רשת ההתנדבות”) שפיתחה רשת חברתית שנועדה לחבר מבקשי-עזרה למתנדבים המעוניינים לעזור.

במקום הראשון בהקאתון זכה כאמור פרויקט MOONA – ייצור מואץ של מסננים למסכות ההגנה N95. מסננים כאלה, המבוססים על סיבים ננומטריים בעובי 0.3 מיקרון, מיוצרים כיום במפעלים מעטים בעולם בקצב מוגבל ולכן מהווים צוואר בקבוק בייצור המסכות. הפתרון של קבוצת MOONA הוא מערך מבוזר של סדנאות מלאכה שיספק עשרות מיליוני מסננים ביום. זאת בהתבסס על הפעלה של אלף סדנאות כאלה שבכל אחת מהן 10 מכונות ייצור. בקבוצה חברים הסטודנטים עמית פלטי מהפקולטה לחינוך למדע וטכנולוגיה, פאדי האשם, אסף ברימר, סבע אחמד, חאלד אבו דאוד ואיה כתאני מהפקולטה להנדסת מכונות.

 

במקום השני זכתה קבוצת VOLNET (“רשת ההתנדבות”), שפיתחה רשת חברתית שנועדה לחבר מבקשי-עזרה למתנדבים המעוניינים לעזור. הרשת מאפשרת למבקשי העזרה להעלות את בקשותיהם ולמתנדבים להציע את עצמם. חשוב לציין כי האנונימיות של המשתמשים נשמרת עד השלב שבו שני הצדדים מסכמים כי ישתפו פעולה.

 

תמונת זום קבוצתית של הצוות הזוכה. למעלה מימין לשמאל: חאלד אבו דאוד ( מג’ד אל כרום), עמית פלטי (קיבוץ הסוללים), פאדי האשם ( חיפה).למטה מימין: אחמד סבע ( מגד אלכרום), איה קיטאני ( בקע אלגרביה).Corona Hack הוא הקאתון טכנולוגי-חברתי וירטואלי שנועד לרתום משאבים טכנולוגיים לטובת החברה הישראלית בכלל ואוכלוסיית חיפה בפרט. את האירוע הובילו הסטודנט אלעד פריצקי, אס”ט (אגודת הסטודנטים בטכניון), מרכז היזמות והחממה החברתית בטכניון. אלעד פריצקי, חבר בוועד הסטודנטים בפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי, יזם את ההקאתון לזכר בת דודתו דגנית גליק שנפטרה בסוף חודש ינואר מהסתבכות של מחלת השפעת. היא היתה בת 40 במותה. דגנית נולדה וגדלה בלונדון. לפני כשתשע שנים עלתה לישראל עם בעלה הווארד והשניים התיישבו בכרמיאל, משם עברו ליישוב הקהילתי אשחר. לדגנית והווארד ארבעה בנים ובת. היא נפטרה מהסתבכות של שפעת שהפכה לדלקת ריאות נגיפית, ולדברי אלעד, “רציתי לעשות לזכרה משהו שמבטא את הנתינה וטוב הלב שאפיינו אותה. כך עלה הרעיון להקאתון שנועד להציל חיים נוכח מגפת הקורונה. חשוב לציין שגם לקבוצות שלא זכו היו רעיונות מעולים, שחלקם נבחנים כעת על ידי גורמים בתעשייה ובעולם הרפואי, למשל מסכה להגנה על צוותים רפואיים מפני רסס הנפלט מסביבת המטופל, רצועות המאפשרות לאיש צוות בודד להפוך על הבטן חולי ריאות וכך לשפר את מצבם וטכנולוגיה לאיתור אזורים בסיכון גבוה להתפרצות תחלואה על סמך ניטור עומסי זיהום נגיפי במי הביוב.”

 

“ההאקתון רתם מאות סטודנטים מרחבי הארץ לפיתוח פתרונות לבעיות הקשורות במגפה”, הסבירה יו”ר אס”ט לינוי נגר-שאול. “האקתון הוא אירוע יזמות המתרחש באופן קבוע בטכניון, אלא שהפעם החלטנו להקדיש אותו למגפה, בדגש על הסוגיות החברתיות. זאת הייתה למעשה ‘חממת מחשבות’ שתרתום את הטכנולוגיה למען החברה בכלל ולמען קהילת חיפה בפרט.”

 

“המשבר שהביאה מגפת הקורונה,” אמר ראש מרכז היזמות פרופ’ עזרי טרזי,  “הוא משבר רב-ממדי המצריך שילוב של גישות טכנולוגיות, אנושיות, רגשיות, חברתיות והתנהגותיות. מגוון הצרכים וההזדמנויות מהווה כר נרחב לחדשנות ויזמות. t-hub, מרכז היזמות והחדשנות של הטכניון, שמח לסייע ולתמוך ביוזמת הסטודנטים לקיום ההקאתון בליבה של התפרצות המגפה.”

“משבר הקורונה הוא משבר חברתי-כלכלי המזמן אתגרים רבים,” אמרה ד”ר מירב אהרון-גוטמן, יו”ר אקדמי של החממה החברתית. “רשויות מוחלשות מתקשות לנהל את האירוע מבחינה חברתית בהיעדר נתונים, ולכן נדרשת עבודה בבנייה של נתונים מעולמות התוכן של החברה והרווחה. אתגר אחר הוא הפער הדיגיטלי שהולך ומתרחב ככל שהתלות שלנו בטכנולוגיה הולכת וגדלה. גם כאן מונח בפנינו אתגר גדול בהקשר של שיתוף משאבי רשת ומשאבים טכנולוגיים.”

במקומות הבאים זכו, על פי סדר יורד, הקבוצות הבאות: Shic, שפיתחה ממשק לתקשורת בין הצוות הרפואי למשפחות המטופלים; CovSort, המציעה להאיץ את בדיקות הקורונה באמצעות איגום בדיקות (pooling) – בדיקה “במכה אחת” של דגימות מעשרות נבדקים (הקבוצה הסתייעה בחוקרי הטכניון פרופ’ עופר שטרייכמן מהפקולטה להנדסה תעשייה וניהול ע”ש דוידסון ופרופ’ רועי קישוני מהפקולטה לביולוגיה); CoronaAirForce – הסבת מטוסים למחלקות טיפול בחולים; Come Together – מערכת המחברת אנשים לתחומי עניין; “הפוגה” – בלקונית לבילוי בחוץ ובטבע; ו”מהתגוננות למניעה” – מערכת ל”עטיפה” של חולים כדי להגן עליהם.

לניהול ההקאתון ולהדרכת המשתתפים (מנטורינג) נרתמו מומחים רבים מהטכניון: פרופ’ שחר קוטינסקי והדוקטורנט גל מנדלסון מהפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי; פרופ’ ענת רפאלי, פרופ’ דב דורי, פרופ’ עופר שטרייכמן ופרופ’ אלדד יחיעם מהפקולטה להנדסת תעשייה וניהול ע”ש וולפסון; וד”ר יעל רוזן מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית. גם מחוץ לטכניון נרתמו מומחים מובילים ובהם סרן גאורגי שפירא מהמרכז הטכנולוגי הלאומי להתמודדות עם קורונה, איריס פלורנטין – סמנכ”לית בכירה במשרד הרווחה, וסגן מנהל פנימית ב’ במרכז הרפואי רמב”ם ד”ר גדעון ברגר.

קבוצת המחקר של פרופ’ ארז חסמן מהטכניון ממשיכה “להאיר” חדשנות גם בתקופת הקורונה: האם אפשר למדוד בעזרת אופטיקה אי-אחידות של מבנים בסקאלה ננומטרית? החוקרים פיתחו טכנולוגיה חדשנית המשלבת ננואופטיקה ומגנטיות לאבחון אי-אחידות ננומטרית בשבבים אלקטרוניים ובפוטונים

 

חוקרים מקבוצת המחקר של פרופ’ ארז חסמן ראש המעבדה לננואופטיקה בטכניון, פירסמו מאמר פורץ דרך בכתב העת היוקרתי Nature Nanotechnology. המחקר בוצע והובל על ידי ד”ר בו וונג Dr. Bo Wang) ) בשיתוף החוקרים ד”ר קישו רונג (Dr. Kexiu Rong), ד”ר אלחנן מגיד וד”ר ולדימיר קליינר.

טכנולוגיית השבבים האלקטרונים, ננו-מכניקה וננו-פוטוניקה העוסקת ברכיבים בסקאלה הננומטרית מחייבת בקרת איכות מדויקת ביותר על ייצור השבבים. אי-דיוק הגדול מננומטרים ספורים גורם לכשל בפעילות השבב. בתעשיית המיקרו-ננואלקטרוניקה נבדקת איכות השבבים במיקרוסקופ אלקטרוני, המצריך את הכנסת השבב לתא ואקום עמוק. זהו תהליך ארוך ביותר ומורכב שאינו מאפשר בקרת ייצור רחבה. בקרת איכות בעזרת אופטיקה מתגברת על בעיה זו – המדידה נעשית ללא ואקום והיא מהירה אך אינה מדוייקת מספיק בשל אורך הגל.

הפתרון שמצאה קבוצת המחקר של פרופ’ חסמן מבוסס על חקירה מדעית מעמיקה בתחומים המשלבים את האינטראקציה של האור והחומר עם שדות מגנטיים. שבב אלקטרוני מורכב מרכיבים ננומטריים החייבים להיות מדוייקים ואחידים מאוד (ההבדלים ביניהם לא יעלו על  1-5 ננומטר) במחזוריות הקטנה מאורך הגל. לכן אם נאיר על השבב, האור שמוחזר ממנו או מועבר דרכו לא יאפשר למדוד את הפיזור הננומטרי, שהוא הפרמטר הקריטי לתפקוד השבב, בשל מגבלת אורך הגל. זאת פריצת הדרך של החוקרים ששילבו הפעלת שדה מגנטי במיקרוסקופ האופטי והארה של אור מקוטב על תתי-מבנים פרומגנטיים לא אחידים ננומטרית. כך נוצר פיצול זוויתי של קרן האור, והיא מוחזרת כשתי קרניים עם קיטובים מעגליים הפוכים (הקיטוב המעגלי נקרא בלשון המדעית ספין או דרגת הסחרור של הפוטון, חלקיק האור). הפיצול הזוויתי קטן מאוד ולכן השתמשו החוקרים בשיטה שנקראת “מדידה חלשה”, שפרופסור יקיר אהרונוב מאוניברסיטת תל אביב הציע לצורך מדידות קוונטיות.

חשוב לציין שמעבר לשימוש המתבקש בגישה החדשה, התגלית פותחת אפשרויות חדשות למדידות של אי-אחידות קטנה בשדות מגנטיים ובמגנטיזם בחומרים שונים ולחקירת תופעות של תנודות (פלוקטואציות) שונות בקוונטים ובשטחים אחרים.

פרופ’ חסמן מציין בגאווה ש”הפרסום היוקרתי הזה מראה שגם בתקופות קשות, כדוגמת תקופת הקורונה, הטכניון ממשיך לפרסם מאמרים פורצי דרך בכתבי עת מדעיים מובילים. קבוצת המחקר שלנו כוללת חוקרים מדיסציפלינות שונות ובהן פיזיקה, חומרים והנדסה, והם עוסקים הן במחקר בסיסי והן במחקר יישומי המוביל ליישומים רבים בתעשיית ההייטק. מחקר אינטרדיסציפלינרי זה מוביל לעוד ועוד הצלחות המשפיעות הן על ההתפתחות המדעית והן על פיתוחים של יישומים טכנולוגיים חשובים ומגוונים.”

במחקר תמכו הקרן הלאומית למדע (ISF), משרד המדע והטכנולוגיה, הקרן הדו-לאומית ארה”ב-ישראל (BSF), הטכניון ולשכת המחקר של חיל האוויר האמריקאי. הרכיבים מומשו במרכז לננו-אלקטרוניקה ע”ש שרה ומשה זיסאפל (MNFU) בטכניון. אתר המעבדה: hasman.technion.ac.il

למאמר ב- Nature Nanotechnology  לחצו כאן

אחד האתגרים הגדולים שמציבה מגפת הקורונה בפני הרשויות היא איתור מוקדם של מוקדי הדבקה ובלימתו של מעגל ההדבקה. אף שכמות הבדיקות גדלה בהתמדה, היא מכסה חלק קטן מהאוכלוסייה

גישה חדשה עשויה לשנות את התמונה: ניטור אר-אן-איי של נגיפי קורונה במי הביוב. גישה זו תספק (1) שיעור ההתפרצויות ופיזורן במרחב הגאוגרפי, (2) מידע חיוני להתראה מוקדמת על התפרצויות ולאימות בלימת ההדבקה.

גישה זו נבדקה כעת בישראל והיא מוצגת במאמר שעלה לאוויר ב-1 במאי (באתר “ארכיב”). המאמר מתאר מחקר של קבוצת חוקרים ישראלית שחברים בה פרופ’ ערן פרידלר מהפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית, פרופ’ אריאל קושמרו מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ואוהד רינות מהפקולטה לרפואה באוניברסיטת בן גוריון בנגב, ד”ר יאיר לואיס מהטכניון וד”ר איתי בר אור, מנהל המרכז הארצי לנגיפים בסביבה מהמעבדה המרכזית לנגיפים של משרד הבריאות. בדיקת ההיתכנות נעשתה על מספר גדול של מערכות ביוב ובהן “מלון הקורונה” דן פנורמה, חיפה, רהט, באר שבע, בית החולים שיבא, קיבוץ ניר דוד, ירושלים ובני ברק.

מאחר שהנגיף מגיע דרך הצואה למערכת הביוב, ניטור של מערכת זו יכול להניב מיפוי מהיר של אוכלוסייה גדולה, לרבות חולים א-סימפטומטיים, ומניעה מוקדמת של התפרצות מחודשת. בעולם כבר קיימות טכנולוגיות של “אפידמיולוגיה מבוססת שופכין” (Wastewater-based epidemiology) המשמשת לניטור חיידקים ונגיפים, עמידות חיידקית לאנטיביוטיקה, ואפילו שיירי סמים דרך הביוב. בישראל אותרו נגיפי פוליו במערכת הביוב בשנת 2013 – איתור שהוביל למבצע חיסונים שמנע מגפה ולאימות של סיום ההתפרצות. אתגרים: מיצוי הנגיף ממי הביוב ו”כיול” של הכלים כך שיהיה אפשר להסיק מסקנות כמותיות לגבי האוכלוסייה, כלומר לדעת כמה חולים (בערך) יש באותו אזור.

לדברי פרופ’ פרידלר, “ידוע לנו שנגיף הסארס (SARS-CoV-1) מסוגל לשרוד בביוב 14 ימים בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס, או יומיים בטמפרטורה של 20 מעלות, ואפשר לאתר את האר-אן-איי שלו במשך 8 ימים. אנו יודעים שהנגיף החדש נמצא בביוב, אולם הנתונים האמורים עדיין לא ידועים לגביו. לכן היה חשוב לנו לבצע את הניסוי הראשוני הזה, שהראה לנו שאכן – השיטה האמורה אפקטיבית בזיהוי מוקדי התפרצות של נגיף קורונה החדש.”

בעתיד, מציין פרופ’ פרידלר, יהיה אפשר להשתמש במערכת כדי לזהות התפרצויות עתידיות של קורונה כמו גם התפתחויות של מחלות אחרות בתחילת הדרך.

כאמור, המחקר התפרסם בשלב זה באתר “ארכיב”.

https://bit.ly/3dfGmdo

לכתבה בהארץ : https://bit.ly/3fpNcz4

צוות מומחים של הטכניון והקבינט האזרחי בנה סימולטור המאפשר להעריך כיצד צעדי המדיניות השונים של הממשלה ישפיעו על המשך התפשטות מגפת הקורונה בישראל. לאחר ששילבו בסימולטור נתונים מכל העולם, יוסיפו בשבועיים הקרובים נתונים על השפעת פתיחת הסגר בישראל – ויפרסמו את הסימולטור לציבור

[su_image_carousel source=”media: 39426,39422,39423,39424,39428″ slides_style=”minimal” crop=”none” align=”center” captions=”yes” autoplay=”3″]

המתמטיקה של המגפה: צוות משותף לטכניון ולמיזם “הקבינט האזרחי” מפתח סימולטור המותאם למשק הישראלי, שיסייע למקבלי ההחלטות לבחון חלופות שונות לפעולה. הסימולטור יאפשר למשתמשים לבחון כיווני מדיניות שונים ואת השלכותיהם גם על מערכת הבריאות, אך גם על המשק הישראלי, היקף הבידוד החברתי ותקציב המדינה.

הסימולטור נועד לסייע למקבלי ההחלטות בניהול ההתמודדות עם מגפת הקורונה, דרך ממשק ידידותי למשתמש המאפשר לחבר בין צעדי מדיניות (דוגמת בידוד קבוצות בסיכון או צווי בידוד אישיים) לבין מדדי תוצאה שונים (דוגמת תחזית הנפטרים, היקף המונשמים ואובדן התוצר למשק), הן בטווח הקצר והן בטווח הארוך. הוא מוצג בימים אלה להערות בפני גורמים שונים, ואף זכה לתמיכה מצד גורמים במטה הממשלה.

עד כה השלימו בצוות את מידול צעדי הבידוד הדמוגרפיים והאישיים. בשבועיים הקרובים, עם צבירתם של נתונים אודות השפעת פתיחת העסקים ואולי פתיחת מערכת החינוך, יכנסו למודל נתונים נוספים, על מנת לשקלל את כולם יחד. כאשר יושלם, הסימולטור יאפשר למשתמשים לבחון את השלכותיהם של צעדי מדיניות שונים ובהם: סגר כולל, בידוד קבוצות גיל מסוימות באוכלוסיה, פתיחה חלקית או מלאה של מערכת החינוך, השימוש באמצעי מיגון כריחוק חברתי, שטיפת ידיים וחבישת מסכות, ועד לסוגיית פתיחת השמיים לטיסות. המשתמשים יוכלו להכניס מכלול של משתנים ולקבל את מכלול ההשפעות הנגזר מהם, וכך להרחיב את הדיון מהקשרים צרים כגון מספר המיטות הפנויות או חובת השימוש במסכות הגנה.

את הצוות מובילים חוקרי הטכניון פרופ’ ניר גביש מהפקולטה למתמטיקה ופרופ’ עמרי ברק מהפקולטה לרפואה ע“ש רפפורט – שניהם חברים בתוכנית הבין-יחידתית למתמטיקה שימושית בטכניון, לצד פרופ’ תמי שוחט, ששרתה עד לאחרונה כראש המרכז לבקרת מחלות במשרד הבריאות, וד”ר גל אלון, ראש מיזם הקבינט האזרחי שהקים בעבר את מערך תכנון המדיניות בממשלה. עוד שותפים ד”ר לידיה פרס הרי מהפקולטה למתמטיקה, איתמר מנוחין – בוגר תוכנית טכניון רוטשילד למצוינים בטכניון וכיום סטודנט לתואר שני באוניברסיטת תל אביב, ליהיא פרידמן, מרצה ומנהלת תכנית המצטיינים באסטרטגיה וקבלת החלטות בבי”ס לאודר לממשל, דיפלומטיה ואסטרטגיה במרכז הבינתחומי הרצליה ואופק מושקט, סטודנט לתואר ראשון בתוכנית.

לדברי פרופ’ גביש, “בתקופה האחרונה הוצגו לציבור תוכניות שונות ליציאה מהסגר, חלקן אף סותרות, אך לא הוצגו המודלים המתמטיים שעליהן הן מתבססות. שיתוף המידע על הכלים הללו והנתונים שעליהם הם מתבססים יאפשר לקיים דיון ענייני על תוכניות היציאה מהסגר, ויהווה קרקע פורייה לתרומה של הקהילה המדעית לתהליך קבלת ההחלטות.”

“אחד הערכים המרכזיים שאנחנו מקפידים עליו הוא השקיפות,” אומר פרופ’ ברק. “פירושה של שקיפות היא שיתוף אמיתי של הציבור – הסימולטור יהיה זמין לכל מי שירצה להשתמש בו, וכך הציבור יוכל להבין מדוע מתקבלות החלטות מסוימות ולא אחרות. מהלך כזה יעמיק את האמון הציבורי, שהוא בעינינו משאב חשוב כמעט כמו מיטות אשפוז. אמון מבוסס-שקיפות יגביר את ההיענות להנחיות ובכך יועיל לכולנו.”

המפתחים מדגישים כי הסימולטור נמצא בתהליך פיתוח, וישלב לתוכו את הנתונים של השבועיים הקרובים, ככל שיתפרסמו. “גם כשיושלם,” אומר פרופ’ ברק, “הוא לא יחליף את קבלת ההחלטות ולא יספק תשובות אופרטיביות חד משמעיות. הסימולטור לא ייתן מענה גורף לכל השאלות, אלא יאפשר למקבלי ההחלטות לבחון אפשרויות שונות – הנחיות, איסורים וכו’ – ולהעריך אותן על סמך השלכותיהן הצפויות. אנחנו מקווים ומעריכים שאנשי מקצוע רבים ישתמשו בסימולטור וכך יסייעו בשיפורו ובשיפור תהליך קבלת ההחלטות.”

הרעיון לבניית הסימולטור נולד בקורס “מבוא למתמטיקה שימושית” שפרופ’ ניר גביש מעביר בטכניון. לדבריו, “תמיד אני מביא לקורס מקרה מבחן שעליו אני עובד עם הסטודנטים. בסמסטר הנוכחי כורח המציאות הביא אותי לדבר על מודלים של התפשטות מגפות והדבקה. הכנת הקורס הולידה בלוג שבו אני כותב על הנושא, והבלוג הוביל אלי את ד”ר גל אלון, ראש מיזם הקבינט האזרחי, ואת ליהיא פרידמן, המנהלת המקצועית של המיזם.”

“הקבינט הוא גוף אזרחי התנדבותי שהוקם לאחרונה כדי לקדם החלטות שיחלצו את ישראל ממגפת הקורונה ויצמצמו את נזקיה,” מסביר ד”ר אלון. “הצוות שלנו משלב מומחים מובילים שפועלים לייצר פתרונות חדשניים ומערכתיים שיסייעו למקבלי ההחלטות. בשיתוף הפעולה עם מומחי הטכניון אנחנו מבקשים לייצר ארגז כלים שיאפשר למשתמשים לראות השלכות מורכבות לצעדים מורכבים. זה לא מספיק להתמקד בהיבט אחד, למשל במספר מכונות ההנשמה הזמינות, כי יש כאן מערכת מורכבת של שיקולים והשלכות, שכוללת היבטים תעסוקתיים, חברתיים, כלכליים, חינוכיים ועוד.”

פרופ’ ניר גביש, חבר סגל בפקולטה למתמטיקה בטכניון.  הוא מתמטיקאי שימושי שעושה שימוש במגוון כלים אנליטיים וחישוביים כדי לפתור בעיות הקשורות לתנועת יונים במערכות ביולוגיות או אלקטרוכימיות, מוליכות על, תורת המכרזים ועוד.

פרופ’ עמרי ברק הוא חבר סגל בפקולטה לרפואה על שם רפפורט ובמרכז לחקר רשתות ביולוגיות בטכניון. הוא חוקר כיצד דינמיקה של רשתות נוירונים במוח תומכת בתהליכי למידה וזיכרון. זאת באמצעות כלים תאורטיים מעולמות המתמטיקה והפיזיקה ואנליזה של מידע ניסויי המתקבל ממעבדות מחקר שעמן הוא משתף פעולה.

ד“ר גל אלון השלים את הדוקטורט ב-LSE (בית הספר לכלכלה בלונדון) במדיניות חברתית. הוא עבד כמרצה מן החוץ בבתי הספר למדיניות ציבורית באוניברסיטה העברית ובאוניברסיטת תל אביב וכן כיועץ לפיתוח תהליכים אסטרטגיים במשרד ראש הממשלה.

לסימולטור הקליקו כאן

שיטה חדשה להפרדת מולקולות וחלקיקים בדגימות זעירות

פיתוח משותף של מדענים בטכניון ובמעבדות IBM בשוויץ: התקן המפריד חלקיקים ביולוגיים על פי גודלם באמצעות שדה חשמלי. ההתקן עשוי לשמש באבחון מהיר של חולי קורונה

[su_youtube_advanced url=”https://youtu.be/ueTeXqOazXU” width=”720″ height=”200″ controls=”no” autohide=”yes” autoplay=”yes” rel=”no” fs=”no” theme=”light”]

 

מחקר משותף של חוקרים מהטכניון וממעבדות IBM בציריך הוביל לפיתוח שיטה חדשה להפרדה של חלקיקים ומולקולות מתוך דגימות קטנות. ההתקן עשוי לסייע בניתוח מהיר של דגימות מחולי קורונה, תחת מענק של רשות החדשנות.

במאמר שפרסמו החוקרים בכתב העת Angewandte Chemie הם מציגים שיטה חדשה להפרדה של חלקיקים ומולקולות ביולוגיות מנוזל. פיתוח זה הוגדר על ידי אחד משופטי המאמר (reviewers) כ”תרומה עצומה לתחום ופריצת דרך שכמותה מתרחשות רק אחת לעשור או שניים.”

מדובר בהתקן זעיר המפריד במהירות סוגים שונים של חלקיקים: חלקיקים קטנים נשארים בקרבת פתח הכניסה להתקן ואילו חלקיקים גדולים מתרחקים מהפתח במהירות. לשיטה החדשה קוראת הקבוצה BFF, קיצור של bidirectional flow filter (מסנן מבוסס זרימה דו-כיוונית). המאמר מציג אנליזה תאורטית של המערכת, אימות ניסויי שלה וקווים מנחים לתכן של התקנים עתידיים לשימושים שונים. את קבוצת המחקר בטכניון הוביל פרופ“ח מורן ברקוביץ’ מהפקולטות להנדסת מכונות ולהנדסה ביו-רפואית, ראש המעבדה לטכנולוגיות מיקרוזרימה. 

ההתקן שמציגים החוקרים במאמר הוא שבב מיקרופלואידי (microfluidic chip) שבו מופרדת הדגימה הנוזלית למרכיביה על ידי הזרמתה בתעלות וירטואליות באמצעות אלקטרו-אוסמוזה – שליטה בזרימת נוזל על ידי שדות חשמליים ומטען פני השטח. במחקר הנוכחי השתמשו החוקרים בטכנולוגיה זו ליצירה של זרימה דו-כיוונית – הזרמה של הנוזל לשני כיוונים מנוגדים בעת ובעונה אחת. הגישה המסורתית – שליטה בזרימה באמצעות משאבות, שסתומים ותעלות – אינה מאפשרת להשיג דפוסי זרימה כאלה.

בהתקן החדש, כאשר חלקיקים מוזרקים את תוך שדה הזרימה הם מתנהגים באופן מוסבר היטב אך מפתיע: חלקיקים קטנים נשארים במקום ואילו חלקיקים גדולים מוסעים במהירות. לדברי הדוקטורנטית ונסה בצ’בה מהטכניון, אחת משני המחברים הראשיים של המאמר, “חלקיקים בנוזל ובגז נעים באופן אקראי – תופעה הקרויה תנועה בראונית. התנועה הזאת מובילה לכך שחלקיקים בגז נוטים להתפזר במרחב כך שבסופו של דבר יהיו מפוזרים בו באופן אחיד. זה המנגנון שבזכותו אנחנו יכולים להריח, לאחר זמן מסוים, בקבוק בושם שנפתח בצד השני של החדר – כי המולקולות נעות באופן אקראי ומתפזרות בחלל בתהליך שנקרא גם דיפוזיה.”

תהליכי דיפוזיה מאופיינים במיתאם בין גודל החלקיק לרמת הדִּיפוּזִיביוּת (diffusivity) שלו – חלקיקים קטנים הם דיפוזיביים יותר מחלקיקים גדולים. בהתקן החדשני שפיתחה קבוצת המחקר של פרופ”ח ברקוביץ’ מתקיימת זרימה דו-כיוונית, והתוצאה היא שהחלקיקים הגדולים בדגימה, המאופיינים בדיפוזיביות נמוכה, נסחפים עם הזרם, ואילו החלקיקים הקטנים מתרוצצים במהירות בין קווי הזרם ההפוכים ולכן חווים בממוצע מהירות אפס ונשארים סמוכים לפתח הכניסה לתא הזרימה. התוצאה היא התקן זעיר המפריד חלקיקים על פי גודלם.

“העיקרון כאן די פשוט,” אומר ד”ר פדריקו פרטורה, פוסט-דוקטורנט העובד במעבדות IBM בציריך, גם הוא מחבר מוביל במאמר. “למרבה ההפתעה זה דבר שלא נעשה עד כה, כנראה בשל מגבלות טכנולוגיות. אנחנו הצלחנו להתגבר על המגבלות האלה באמצעות מחקר מתמשך שכלל הרבה ניסיונות ושיפורים, והתוצאה היא התקן מוצק שאפשר לייצרו באופן מסחרי לטובת כלי דיאגנוסטיקה חדשים וכבסיס לכלי מחקר חדשים של דגימות זעירות.”

פרופ”ח מורן ברקוביץ’ מסביר כי “רוב ההתקנים לאבחון ביולוגי מבוססים על יצירת תגובה בין מולקולות חישה ((probes למולקולות או לחלקיקי המטרה שמחפשים, ואחריה הסרה של מולקולות החישה שלא נקשרו למטרה. התהליך הזה, במיוחד בשלב האחרון, מסובך מאוד ליישום בעיקר כשמדובר בדגימות קטנות. השיטה שלנו עושה זאת במהירות וביעילות, כל עוד מולקולות החישה והמטרה שונות מספיק זו מזו.”

כעת שוקד הצוות על התאמת השיטה לניטור מהיר של נגיף SARS-CoV-2 על סמך דגימה ממשטח גרון. ד”ר גובינד גאיקלה מ-IBM מסביר כי “למרבה המזל, הנגיפים גדולים יחסית – קוטרם כ-100 ננומטר, הרבה יותר גדול מנוגדנים או ממולקולות חישה אחרות שמשמשות אותנו. הרעיון שלנו הוא להכניס את הדגימה לתא הזרימה שלנו, שם הנגיפים ייפגשו מולקולות חישה זוהרות שייצמדו אליהם, ורק הנגיפים המסומנים יזרמו החוצה בזמן שמולקולות החישה העודפות יישארו מאחור.”

המחקר מומן על ידי מענק MetamorphChip מטעם הנציבות האירופית למחקר (ERC) ותוכנית BRIDGE שמממנות רשות החדשנות השוויצרית (Innosuisse) והקרן השוויצרית למדע (SNF).

המחקר במעבדתו של פרופ’ מורן ברקוביץ נתמך ע”י המרכז לננו-אלקטרוניקה על שם שרה ומשה זיסאפל.

למאמר לחצו כאן

[su_youtube_advanced url=”https://youtu.be/r_LGIXhlLnM” width=”720″ height=”200″ controls=”no” autohide=”yes” autoplay=”yes” rel=”no” fs=”no” theme=”light”]

מודל שפותח בפקולטה לפיזיקה בטכניון מסביר את מאפייניו הייחודיים של Arrokoth – עצם שצילמה הגשושית New Horizons ב-2006. למודל השלכות חשובות על הבנת השלבים הראשונים בהיווצרותם של כוכבי לכת

חוקרים בפקולטה לפיזיקה בטכניון ועמיתיהם בגרמניה פרסמו ב-Nature הסבר למאפייניו הייחודיים של “איש השלג”, העצם הרחוק ביותר במערכת שמופה וצולם מקרוב.

בראשית 2006 נשלחה הגשושית New Horizons כדי לצלם מקרוב לראשונה את פלוטו, כוכב הלכת היחיד במערכת השמש שעדיין לא מופה. המשימה: למפות את פלוטו וללמוד על תכונותיו ועל פני השטח שלו.

עוד באותה שנה קבע איגוד האסטרונומיה הבין-לאומי (IAU) כי פלוטו אינו כוכב לכת “אמיתי” אלא פלנטואיד, כוכב לכת ננסי, וכך צמצמה במחי יד את משפחת מערכת השמש מ-9 כוכבי לכת ל-8 בלבד. כל זה כמובן לא עצר את משימתה של New Horizons, שהגיעה לפלוטו כ-9 שנים לאחר שיגורה וסיפקה מידע ויזואלי ומדעי רב על פלוטו ועל ירחו כארון. משם המשיכה הגשושית הלאה אל שולי מערכת השמש. ב-27 בדצמבר 2017 כיבתה נאס”א את המערכות של New Horizons כדי לחסוך באנרגיה והדליקה אותן שוב כעבור חצי שנה.

המסע אל מעבר לפלוטו נועד לחקור את 2014 MU69 – עצם שמימי הנמצא כ-6 מיליארד קילומטרים מכדור הארץ בחגורת קויפר – חגורת אסטרואידים המכילה מספר עצום של אסטרואידים שגודלם נע בין מטרים ספורים ועד עצמים בגודל אלפי קילומטרים (פלוטו, לדוגמה). כאן, בניגוד לחגורת האסטרואידים הפנימית הנמצאת בין מסלוליהם של מאדים וצדק, הטמפרטורות נמוכות מאוד ולכן חלק מאותם עצמים עשויים מקרח.

 

MU69 התגלה ב-2014 על ידי טלסקופ החלל האבל, ובשל העניין הרב בו הוחלט שהוא יהיה היעד הבא של New Horizons אחרי פלוטו. וכך, בתאריך  1 בינואר 2019, חלפה הגשושית על פני MU69 וצילמה אותו ממרחק מינימלי של 3,500 קילומטר.

בשל ריחוקו מכדור הארץ – כ-6 מיליארד קילומטרים מאיתנו – הדביקו אנשי נאס”א לגוף הנידח את השם אוּלְטִימָה ת’וּלֶה (“קצה העולם” בתרגום חופשי מלטינית, בגלל מקומו בקצה מערכת השמש). בהמשך שונה שמו ל-Arrokoth, מילה שפירושה “שמיים” או “ענן” בשפה האינדיאנית הנכחדת פאוואטן.

צילומיה של New Horizons, ומידע נוסף שהגיע מהאבל וממקורות אחרים, סיפקו לקהילה המדעית מידע רב על העצם המרוחק, שאורכו כ-30 קילומטר והוא מורכב משתי “אונות” פחוסות שונות בגודלן המחוברות זו לזו במעין צוואר דק. זה מקורו של כינוי נוסף שקיבל העצם הדו-אונתי – “איש השלג”.

אף שכבר בשלבים מוקדמים הוסכם כי Arrokoth נוצר בעקבות התנגשות שני עצמים שונים – שתי האונות המרכיבות אותו – המודלים שהוצעו עד כה אינם מסבירים את תכונותיו המרכזיות של “איש השלג”, ובפרט את מהירות הסיבוב האיטית שלו סביב עצמו, ואת זווית הנטייה הגבוהה שלו. כעת, במאמר בכתב העת הנודע Nature, מציגים חוקרי הטכניון מודל מבוסס סימולציות התואם את אותן תכונות.

את המחקר הובילו הדוקטורנט יבגני גרישין, הפוסט-דוקטורנט ד”ר אורי מלמוד והמנחה שלהם פרופ’ חגי פרץ, עם קבוצת מחקר גרמנית. לדברי גרישין, “התנגשות פשוטה בין שני עצמים מקריים בחגורת קויפר הייתה מנפצת אותם כיוון שהם עשויים בעיקר מקרח רך, וההתנגשות הייתה מתרחשת במהירות גבוהה מדי. לכן הנחנו שלהתנגשות קדמה תקופה ארוכה שבה שני הגופים הקיפו זה את זה במסלול מעגלי, בדומה לירח שמקיף את כדור הארץ. בתקופה זו התקרבו הגופים זה אל זה בהדרגה, וכשפגעו זה בזה בסופו של דבר זו לא הייתה התנגשות קטלנית אלא מעין שפשוף.”

לאותה מערכת דו-גופית הוסיפו חוקרי הטכניון עצם שלישי, השמש, וכך הפכו אותו למערכת משולשת. כעת נותרה בעיה נוספת – אם שני חלקי Arrokoth נעו במעגל זה סביב זה, קשה להסביר את נתוני התנועה הנוכחיים של העצם המשותף, לרבות מהירות סיבובו הנמוכה וזווית הנטייה הגדולה שלו (ההטיה יחסית למישור הסיבוב סביב השמש), העומדת על 98 מעלות – כך שהוא כמעט שוכב על הצד ביחס למסלול שלו. “הסימולציות שלנו פתרו גם את הבעיה הזאת,” אומר פרופ’ פרץ. “הראינו שבתחילת הדרך נעו שני הגופים במסלול מעגלי ובמרחק רב זה מזה, הרי שעם הזמן המסלול נעשה יותר ויותר אליפטי בגלל ההפרעות של כוחות המשיכה בין שלושת הגופים, ובנקודות מסוימות שתי האונות של Arrokoth מתקרבות מאוד. סיטואציה כזו צפויה להוביל להתנגשות במהירות איטית, שלא תנפץ את העצמים המתנגשים אלא תגרום להם להידבק זה לזה, ויותר מכך – לגרום לכך שמהירות הסיבוב הסופי של העצם המשותף תהיה נמוכה וזווית הנטייה גבוהה.”

“הרצנו הדמיות רבות של תנועת הגופים זה סביב זה וגם של ההתנגשות עצמה,” מסכם ד”ר מלמוד, “וגילינו שאכן הדינמיקה הזאת יכולה ליצור את העצם המשותף, ‘איש השלג’.”

חוקרי הטכניון מתייחסים במאמר גם לסיכוי של שני גופים במודל כזה להתנגש זה בזה – כ-15%. לדברי פרופ’ פרץ, “עד כה לא הוצע מודל שמסביר את התצורה הייחודית של ההתנגשות. המודל שלנו מסביר לא רק את הנתונים המיוחדים של המערכת המאוחדת כיום אלא גם את הסבירות הגבוהה להתנגשות. הצלחנו להסביר, באופן שמנוגד לאינטואיציה הבסיסית, כיצד סיכויי ההתנגשות גדלים דווקא ככל שהמרחק ההתחלתי בין שתי האונות גדול יותר. יתר על כן, המודל הזה מנבא כי עצמים רבים נוספים בחגורת קויפר, ואולי אפילו המערכת של פלוטו וירחו ‘כארון’, התפתחו באופן דומה, וכי עצמים רבים כאלה עשויים להתגלות במקומות אחרים במערכת השמש. לתהליכים אלו יש משמעות חשובה לא רק להבנת הדינמיקה של הגופים, היווצרותם והבנת מרכיביהם אלא גם להבנת התנאים שהתקיימו בשלבי היצירה הראשונים של מערכת השמש כולה ושל התפתחותה בהמשך. ”

למאמר לחצו כאן

 

[su_image_carousel source=”media: 39307,39308,39309,39310,39311″ slides_style=”minimal” crop=”none” align=”center” captions=”yes” autoplay=”3″]

הטכניון מרחיב משמעותית את מעטפת התמיכה בסטודנטים

הטכניון, המספק לסטודנטים את התמיכה הנרחבת ביותר גם בימי שגרה, הכריז על שורה של צעדים יוצאי דופן שיקלו על הסטודנטים בתקופת המשבר: הלוואות נוחות בהיקף של עד 20,000 ₪ לסטודנט, מלגות נוספות, גמישות בתשלום שכר הלימוד וסיום חוזה ללא קנס על מעונות

החזר הלוואות אחרי תום הלימודים, מלגות נוספות, גמישות בתשלום שכר הלימוד, וסיום חוזה ללא קנס על מעונות ומחשבים במחיר סמלי – אלה הצעדים שנוקט הטכניון כדי לסייע לסטודנטים בתקופה קשה זו. הצעדים חסרי התקדים הם תוצאה של שיתוף פעולה בין הנהלת הטכניון, דיקנית הסטודנטים ואגודת הסטודנטים בטכניון (אס”ט).

לדברי המשנה לנשיא ומנכ”ל הטכניון, פרופ’ בועז גולני, “מאז ומתמיד הצענו לסטודנטים הלוואות בתנאים טובים, אולם הן הותנו במבחני הכנסה. כעת, בעקבות המשבר, פתחנו ערוץ הלוואות מיוחד בהיקף של עד 20,000 ₪ לסטודנט המיועד לסטודנטים לתואר ראשון, כולל סטודנטים עד שנה שישית בפקולטות לרפואה ולארכיטקטורה, ואנחנו מאפשרים להם להחזיר את ההלוואה אחרי תום הלימודים ללא ריבית וללא הצמדה. ערוץ הלוואות מיוחד זה מצטרף למסלולי הסיוע האחרים שלנו ומציב את הטכניון במקום הראשון מבין האוניברסיטאות בישראל ברמת התמיכה הניתנת לסטודנטים בהתמודדות עם ההשלכות הכספיות של המשבר.”

“היה לנו ברור שנצטרך להתארגן אחרת לתקופה המיוחדת הזאת,” אומרת דיקנית הסטודנטים בטכניון פרופ’ אילת פישמן, “וקיבלנו כאן החלטות מרחיקות לכת כדי לאפשר לסטודנטים שלנו להמשיך ולהתמקד בלימודים בלי להיות טרודים יותר מדי בהישרדות כלכלית. כפי שהערכנו, הסטודנטים נענו להלוואות ולמלגות שהצענו; בחודש מרץ בלבד אישרנו הלוואות בסכום כולל של יותר מחצי מיליון שקלים, והיקף המלגות הטכניוניות הוכפל יחסית לשנה שעברה והסתכם עד כה ביותר מ-700,000 שקל. מלבד המלגות הטכניוניות השגנו אישורים מיוחדים להענקת מלגות מכמה קרנות חיצוניות, וכך נסייע לסטודנטים נוספים.”

“הסוגיות הראשונות שמטרידות את הסטודנטים בכל האוניברסיטאות הן שכר לימוד ומעונות,” אומרת יו”ר אס”ט לינוי נגר-שאול, “ולכן טיפלנו מיד בשני הנושאים האלה. בהקשר הראשון, שכר לימוד, הודענו לסטודנטים שעיכוב בתשלום לא יוביל להפסקת לימודיהם בסמסטר הזה, ובהקשר השני החלטנו שסטודנטים שעזבו את המעונות בעקבות המשבר יוכלו לסיים את החוזה ללא קנס, ובמילים אחרות – שחררנו אותם מהחוזה המחייב תשלום עד סוף הסמסטר. למרות המצב נקלטו בתחילת הסמסטר (מרץ 2020) סטודנטים חדשים במעונות, ובעקבות המגפה הקצה הטכניון כמה מהדירות לסטודנטים הנדרשים לשהות בבידוד. במסגרת פרויקט מל”ך (מחשבים לכולם) אנחנו מספקים לסטודנטים מחשבים במחיר סמלי של 100 שקל לסטודנט, ובמקרים של קושי כלכלי חריג אנחנו מעבירים לסטודנטים גם תרומה של מצרכי מזון. אם אתם סטודנטים בטכניון ונקלעתם למצב כלכלי קשה, אנו מזמינים אתכם לפנות אלינו (social@asat.technion.ac.il) ונסייע ככל האפשר.”

היחידות השונות בלשכת דיקנית הסטודנטים אומנם פועלות במתכונות מצומצמת אך מספקות מענה לכל הפניות – בתמיכה נפשית ורגשית מקוונת, בהרצאות זום בנושא הפגת חרדה ותכנון קריירה, בטיפים ללמידה מרחוק, בפרסום תרגילי הרפיה ועוד. היחידה לסיוע מספקת מענה לצרכים החריגים והייחודיים שהמצב החדש מזמן לה ומלווה, כעת יותר מתמיד, אוכלוסיות מיוחדות ובהן סטודנטים שאין להם משפחה בארץ, חרדים ובני העדה האתיופית. במסגרת היחידה חונכים סטודנטים מהטכניון כ-200 תלמידי בתי ספר מהפריפריה החברתית-כלכלית באזור בחיפה, מכינים תלמידים לבגרות ומתנדבים בפרויקט “נוער לומד מדעים” לתלמידי חטיבת ביניים במגזר הערבי.

מידע והגשת בקשה להלוואה באתר דיקן הסטודנטים:

https://aid.web.technion.ac.il/loans/

מעבדת המחקר בעיצוב תעשייתי בטכניון ואגף המחקר של בית החולים רמב”ם פיתחו מערכת ייחודית הנלבשת על ראשם של הצוותים הרפואיים, ומזרימה אוויר באופן רציף על פניהם במטרה ליצור מנגנון הגנה נוסף מפני הידבקות, להתגבר על האדים המצטברים על המשקף ולצנן את פניהם

פרופ’ עזרי טרזי, ראש המסלול לעיצוב תעשייתי וצוות מעבדת Design-Tech בטכניון ביחד עם הצוותים הרפואיים של בית החולים רמב”ם, המטפלים בכל שעות היממה בחולי הקורונה, פיתחו מערכת אקטיבית הנותנת מענה לשתי בעיות שעלו בקרב צוותים רפואיים בישראל ובעולם – בתוך המיגון המלא מצטבר חום גוף היוצר אדים על משקפי המטפלים ומקשה על הטיפול. בנוסף, עלה חשש מכך שאין די במיגון הקיים כדי להרחיק הדבקה טיפתית.

המעצבים התעשייתיים מהטכניון ביחד עם רופאי רמב”ם הצליחו להתגבר על האתגרים. “בשבועות הבאים יימשך העומס על הצוותים הרפואיים ואף יגבר שכן כל הידבקות של איש צוות מחייבת את כל העובדים במשמרת להיכנס לבידוד. לכן, ראינו בהגנה על אנשי הצוות הרפואי משימה עליונה”, אומר פרופ’ טרזי.

ד”ר רונן זלץ, שהיה הראשון לנסות את המערכת במחלקת הקורונה ברמב”ם ופרופ’ טרזי מהטכניון מסבירים כי “המערכת החדשה מזרימה אוויר מאזור המצח ומטה ויוצרת מעין ‘וילון אוויר’ המפריד בין הרופא המטפל ובין הסביבה העלולה להכיל את הנגיף. האוויר מגיע ממפוח הצמוד למותניים, זורם בצינור העולה לאזור המצח ונפלט מחרירים במניפה ייעודית המקובעת למצח. במניפה יש חריץ שלתוכו נכנס שקף דק המהווה מסכת הגנה (משקף) המגנה על העובד מרסס העלול להכיל חיידקי קורונה”. במעבדה של פרופ׳ דויד גרינבלט בפקולטה להנדסת מכונות נבדק אופן זרימת האויר בצורה אחידה בבדיקות מקיפות.

מסכת ההגנה N95 המשמשת את הצוותים הרפואיים מספקת הגנה של 95%, אך ביקשנו לעבות את ההגנה בשכבה נוספת. התפשטות מגיפת הקורונה בישראל ובעולם מחייבת שילוב כוחות וידע רב-תחומי. בעוד שמהנדסי וחוקרי הטכניון היו אמונים על הצד הטכני של הפיתוח רופאי רמב”ם היו אחראיים על הניסוי בשדה הקליני. “בדרך כלל פיתוחים מהסוג הזה לוקחים זמן רב, הפעם אנחנו מפתחים תוך כדי ריצה, ניסוי ותעיה, עד שהגענו לתוצאה הסופית, והיא מדהימה”, אומרים ברמב”ם ובטכניון.

צוותים רפואיים בכל העולם מדווחים על הצטברות חום ואדים על המשקף כאחת הבעיות המקשות על הטיפול בחולי קורונה. פרופ’ טרזי, הסתמך על מפוח אב״כ הקיים בפיקוד העורף, אולם התאים את המערכת החדשה לצורכי הצוות הרפואי. “פיתחנו צינור דק וגמיש, מניפה קלה ומשקף דק וסוללה נטענת. כל החלקים במערכת הם פריטים קיימים, ואילו המניפה מיוצרת בטכניון במיוחד לצורך זה במדפסות תלת-ממד תעשייתיות של חברת HP”.

ד”ר זלץ מציין כי “בדקנו שתי גרסאות של המערכת החדשה וביצענו מקצה שיפורים על מנת לוודא שמדובר במערכת סטרילית. עבדתי במחלקה עם המערכת במשך 3 שעות ביום שישי האחרון. מדובר במערכת מדהימה שגם מקררת ומונעת הצטברות של אדים, מקלה באופן משמעותי על הטיפול בחולים, וגם נוסכת תחושת בטחון בשל סילוק רציף של ארוסולים ויצירת שכבה הגנה נוספת מפני הדבקה טיפתית”.

הטכניון ייצר סדרה ראשונה של מערכות חדשות עבור בית החולים רמב”ם, והן נכנסו כבר לשימוש.

טכנולוגיה חדשנית ופורצת דרך שפותחה בטכניון צפויה לשפר משמעותית את יעילותן של תרופות קיימות בטיפול במחלות ריאה. הפיתוח עשוי להציל את חייהם של חולים הסובלים מתסמונת מצוקה נשימתית חריפה (ARDS) – גורם התמותה העיקרי בקרב חולי קורונה

[su_image_carousel source=”media: 39228,39227″ slides_style=”minimal” crop=”16:9″ align=”center” captions=”yes” autoplay=”3″]

צוות מחקר בראשות פרופ’ ג’וזואה שניטמן מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון בוחן את יעילותו של טיפול חדשני לתסמונת מצוקה נשימתית חריפה (ARDS), סיבת המוות העיקרית מנגיף הקורונה החדש SARS-CoV-2. הצוות פועל במלוא המרץ לקידומו של המחקר האמור לכדי ניסויים קליניים בחודשים הקרובים. זאת לאור העובדה שכיום אין טיפול למחלה, והחולים בה מקבלים טיפול תומך בלבד הכולל הנשמה מלאכותית.

אחת התופעות העיקריות ב-ARDS היא פגיעה בסורפקטנט (surfactant), נוזל המצפה את נאדיות הריאה – שקיקי אוויר שבתוכם נספג החמצן בדם. תפקידו העיקרי של הסורפקטנט הוא לאפשר לריאות להתנפח. הוא מפחית את מתח הפנים בנאדיות וכך מצמם את הכוח שהריאות נדרשות להפעיל כדי לאפשר לאדם לנשום.

מחקרים שונים (לדוגמה Rio & Malani, Jama, 2020) מראים שנגיף הקורונה פוגע בתאי האפיתל המפרישים את הסורפקטנט בריאות, ולכן מעריך פרופ’ שניטמן כי הפגיעה בייצור הסורפקטנט עלולה להיות חמורה במיוחד בחולי קורונה הסובלים מ-ARDS.

 

ARDS הוא תופעה שקיימת גם בקרב פגים שריאותיהם עדיין אינן מייצרות סורפקטנט. בפגים אלה מטפלים בהצלחה באמצעות הזלפה של סורפקטנט נוזלי חיצוני לתוך הריאות, אולם שיטה זו אינה יעילה במבוגרים. סיבה אפשרית לכשלון הטיפול במבוגרים היא שבשל גודל ריאותיהם, חלק ניכר מהסורפקטנט מצטבר ב”בריכות” בתחתית הריאות בהשפעת כוח הכבידה. התוצאה היא שרקמות מסוימות מוצפות בסורפקטנט ואחרות אינן מקבלות סורפקטנט כלל.

זה הרקע לפיתוחה של טכנולוגיה טיפולית חדשה בשם LIFT – Liquid Foam Therapy, שפותחה על ידי פרופ’ שניטמן וד”ר יאן אוסטרובסקי והוגשה לרישום כפטנט. טכנולוגיה זו נועדה לשפר משמעותית את פיזור הסורפקטנט החיצוני בריאות, וזאת באמצעות הטמעת התרופה בתוך קצף או לחלופין הקצפה של התרופה עצמה. צמיגותו של הקצף, והנפח שהוא תופס, מאפשרים לו להתפזר טוב יותר בין ענפי הריאות, להתפלג באופן אחיד ולחזור לצורתו הנוזלית לאחר ההגעה ליעד.

פיתוחה של טכנולוגיה זו נמשך במסגרת חברת “נשימה מדיקל”, שנוסדה על ידי ד”ר אוסטרובסקי, גב’ אביטל פרנקל, ד”ר רמי פישלר ופרופ’ שניטמן בסיוע היחידה העסקית של הטכניון. בעקבות המגפה הנוכחית האיצה החברה את פיתוח הטכנולוגיה האמורה, ולאחר שהושלם ייצורו של אב טיפוס של המערכת נערכים כעת ניסויים פרה-קליניים בחיות גדולות. בקרוב יחלו ניסויים דומים בסין כדי להביא את הטיפול בהקדם לשימוש קליני וכך לסייע לחולי הקורונה הקשים ביותר.

במחקר, שיוגש בקרוב לפרסום מדעי, בחנו החוקרים את יעילותה ובטיחותה של הטכנולוגיה החדשנית בחולדות הסובלות ממצוקה נשימתית (מודל ARDS). ואכן, הטיפול הוביל לשיפור דרמטי במדדים תפקודיים של הריאות לרבות עלייה ברמות החמצן בדם וירידה בלחצי ההנשמה הנדרשים. מאחר שריאותיהן של חולדות קטנות מכדי להדגים את פיזור התרופה המוקצפת בריאות, הקבוצה ביצעה ניסויי מעבדה בריאות של חזיר, שם הודגם פיזור יעיל של הקצף ברחבי הריאה (בהשוואה לשימוש בנוזל שלא הוקצף).

בעקבות הצלחת הניסויים ממשיכה הקבוצה לפעול לסיום פיתוח המכשיר הרפואי השלם ולקידומם של ניסויים פרה-קליניים בחזירים. אם ניסויים אלה יוכתרו בהצלחה, ימשיכו החוקרים לניסויים קליניים בבני אדם, במאמץ להנגיש את הטיפול בהקדם לטובת חולי הקורונה הקשים ביותר ולהפחית את שיעורי התמותה מהמחלה.

קבוצה של תלמידים ובוגרי תוכנית הרובוטיקה FIRST מבית הספר הריאלי בחיפה מפתחת בהובלת פרופ’ גיל יודילביץ מהפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל בטכניון פלטפורמה רובוטית שתופעל מרחוק על ידי הצוותים הרפואיים ותצמצם את סכנת ההדבקה בנגיף

[su_youtube_advanced url=”https://youtu.be/2Yg6TmtHEBI” width=”200″ height=”200″ controls=”no” autohide=”yes” autoplay=”yes” rel=”no” fs=”no” theme=”light”]

 

בשבועות האחרונים השבית נגיף הקורונה אלפי עובדים בצוותים הרפואיים בבתי חולים, בבתי אבות, במרפאות ובמוסדות אחרים. זאת משום שבכל מקרה של איש צוות חולה, הצוות כולו נשלח לבידוד. כתוצאה מכך, השמירה על בריאותם של עובדי הצוותים הרפואיים הפכה למשימה לאומית.

הבעייה היא כמובן שהצוותים הרפואיים, הנמצאים בחזית המאבק בנגיף הקורונה, הם גם החשופים ביותר לנגיף. לכן השאיפה היא לצמצם ככל האפשר את המגע בינם לבין החולים.

מנכ”ל הקריה הרפואית רמב”ם פרופ’ מיקי הלברטל, המתמודד יום-יום עם האתגר הסבוך הזה מאז פתיחת “מחלקת כתר” ברמב”ם, העלה את הנושא בפגישה משותפת עם מנכ”ל רמב”ם הקודם פרופ’ רפי ביאר ועם סגן נשיא הטכניון לקשרי חוץ ופיתוח משאבים פרופ’ אלון וולף, מומחה ברובוטיקה ובמכניקה. בשיחתם עלה הצורך לפתח רובוט ייעודי שישרת את חולי הקורונה וכך יצמצם את חשיפת הצוות הרפואי לנגיף ואת סכנת ההידבקות בו.

פרופ’ אלון וולף, המוביל בשנים האחרונות את תוכנית הרובוטיקה FIRST בישראל, פנה לד”ר יוסי בן-דב, מנהל בית הספר הריאלי העברי בחיפה. בבית הספר הריאלי פועלת כבר שנים קבוצת הרובוטיקה המצליחה “גלקסיה על שם דודי זהר”, שכבר השתתפה כמה פעמים בגמר העולמי של FIRST בארצות הברית. משם התגלגלו הדברים במהירות, והרובוט הוצג בשבוע שעבר לצוות הרפואי ברמב”ם.

בטכניון התגייסו למאמץ פרופ’ גיל יודילביץ, מנהל פרויקטי הגמר בפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל, וראשי מרכז היזמות פרופ’ עזרי טרזי ופרופ’ ראובן כץ. הדגם הראשון שפותח ממלא היטב את המשימה הבסיסית של הסעת הציוד: הוא נוסע מחדר ההתמגנות ב”מחלקת כתר” אל המתחם המבודד בו מאושפזים המטופלים ומעביר את הציוד הדרוש לצוות הרפואי שם. הוא יופעל מרחוק על ידי הצוות הרפואי באמצעות ג’ויסטיק או אפליקציה בסמארטפון, תוך הסתייעות במצלמות הווידאו המותקנות עליו.

מנהל בית הספר ד”ר יוסי בן-דב אמר כי “בימים האחרונים עבדנו קשה, כמובן תוך שמירה על הנחיות משרד הבריאות, ובתוך פחות משבוע פיתחנו רובוט ייעודי בהתאם לאפיונים שהציגו אנשי רמב”ם. ראוי לציין את תלמידי ביה”ס ואת הבוגרים – חלקם בצבא, חלקם בטכניון וחלקם מושבתים כרגע מעבודה – וכמובן את ההורים שהתגייסו לסייע בפרויקט החיוני הזה. תודה גם לתרצה והוכברג ואסף שולמן, מורי בית-הספר, שלא חסכו כל מאמץ לטובת הפרויקט החשוב הזה, ולחברת “שנפ”, שתרמה חלקים חשובים לרובוט.

לדברי פרופ’ אלון וולף, “אם הרובוט יעבור את ‘טבילת האש’ שלו ברמב”ם נוכל, בזמן קצר יחסית, לפתח רובוטים נוספים לטובת רמב”ם ולטובת מחלקות דומות בבתי חולים אחרים בישראל. במאמץ הזה יקחו חלק קבוצות תלמידים נוספות של FIRST  ברחבי הארץ.”

לדברי פרופ’ יודילביץ, “בשלב הבא נרכיב על הרובוט מערכת תקשורת שתכלול מסך, מצלמה, מיקרופון ורמקול, והוא יוכל לעבור בין מיטות המטופלים ולהעביר בזמן אמת מידע לצוות הרפואי. בעתיד, אני מקווה, נוסיף לו יכולות שיסייעו גם בטיפול עצמו כגון חיישנים שיסייעו לבדוק דופק ורמת החמצן בדם אצל המטופלים.”

על FIRST

FIRST הוא ארגון חינוכי עולמי לטיפוח יזמות ולמידה בקרב ילדים ובני נוער באמצעות תחרויות רובוטיקה. ארגון FIRST ISRAEL, שהפך בשנת 2013 לפרויקט רשמי של הטכניון, מפעיל מאות קבוצות ברחבי הארץ ובהן כ-14,000 תלמידים בגילי 18-6.

חוקרים בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון מפתחים בדיקת PCR לזיהוי הנגיף, ללא מכשור ובאמצעות מים חמים

[su_image_carousel source=”media: 39253″ slides_style=”minimal” crop=”none” align=”center” captions=”yes” autoplay=”3″]

ד”ר נעמה גבע-זטורסקי מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון עובדת בימים אלה, עם צוות המחקר שלה, על פיתוח בדיקה ביתית מהירה לאבחון נגיף SARS-CoV-2 על סמך דגימת רוק. הערכה שהיא מפתחת תאפשר לכל אדם לבדוק אם נדבק בקורונה, וזאת בתהליך פשוט ומהיר ללא שימוש בחומרים מסוכנים. בפיתוח ערכת האבחון החדשנית שותפות ראש המעבדה לווירולוגיה ברמב”ם ד”ר מורן שוורצוורט-כהן ומנהלת היחידה למחלות זיהומיות ברמב”ם פרופ’ מיכל פאול.

בשל פשטותה ומהירותה תתאים ערכת הבדיקה לשימוש ביתי ולאבחון מהיר במקומות עבודה. לדברי ד”ר גבע-זטורסקי, “על סמך כ-200 דגימות ממאגר הדגימות ברמב”ם – דגימות של חולי קורונה מאומתים ונבדקים ‘חשודים’ – פיתחנו בדיקה המצריכה רק דגימת רוק, חומרים מגיבים (ראגנטים ואנזימים) וכוס תרמית. את הדגימה צריך רק לטבול במבחנה המכילה את החומרים המגיבים ואחר כך בכוס תרמית עם מים חמים. אם צבע התגובה משתנה – יש לנו זיהוי חיובי של נגיף הקורונה. התוצאה מתקבלת בתוך כשעה, ללא צורך במעבדות או בכוח אדם מקצועי לפענוח הבדיקה.”

ד”ר גבע-זטורסקי מדגישה כי “אנחנו משלימים כעת את הניסויים כדי לשפר את רגישות השיטה להימצאות הנגיף גם בריכוזים קטנים. הוכחנו שבריכוזים בינוניים וגבוהים של הנגיף אנחנו מגיעים לזיהוי של 99%, ושבריכוזים נמוכים תידרש בדיקה נוספת כעבור כמה ימים. אישור משרד הבריאות יאפשר הפצה נרחבת של הערכות, ואפשר יהיה להציב עמדות בדיקה בכניסה לבתי חולים, למקומות עבודה, למוסדות גריאטריים, בנמל התעופה ואף ביישובים. הבדיקה לא נועדה להחליף את הבדיקה השגרתית הקיימת.”

“הבדיקה החדשה תסייע בראש ובראשונה להעלות את מספר הבדיקות ולסרוק אוכלוסיות במסה ובמהירות גדולות יותר,” אמרה פרופ’ מיכל חוברס, מנהלת היחידה למחלות זיהומיות בבית החולים מאיר, שהיתה שותפה במחקר. “החידוש המשמעותי יהיה בכך הצוות שיקבל את דגימת הרוק יוכל לבצע במקום גם את הבדיקה, וכך לבצע אותה בכל עמדה ניידת (דרייב-אין) במהירות וללא צורך לשלוח אותה למעבדה מיוחדת. כך אפשר יהיה לצמצם את הצוותים באותן עמדות. הבדיקה גם תוכל לסייע לצוות הרפואי בקבלת חולים בבית החולים בכך שתאפשר לאבחן ולבודד תוך שעה חולים חיוביים.”

אמינותה של הטכנולוגיה החדשנית נבדקה על דגימות שהתקבלו ממאגר דגימות הקורונה בבית החולים רמב”ם. המאגר נוסד לאחרונה ברמב”ם במסגרת מאגר הדגימות הביולוגיות (biobank) הפועל בבית החולים מאז 2014 במסגרת מידג”ם – המאגר הלאומי הישראלי של דגימות ביולוגיות.
בית החולים רמב”ם היה בין הראשונים לזהות את הצורך האדיר במאגר דגימות ביולוגיות של חולי קורונה לצורך מחקר והקים, בזמן שיא, את הביובנק המרכזי הראשון בישראל המכיל לא רק דגימות של דרכי הנשימה אלא גם דגימות דם בהיקף נרחב.

לדברי ד”ר שלומית יהודאי-רשף, מנהלת המכון למחקר רפואי ברמב”ם, “מאגר דגימות הקורונה מבוסס על דגימות שנאספו מהחולים שהגיעו אלינו, וזאת לא רק לצורך איבחון ואימות אלא גם לצורכי מחקר.” לדברי ד”ר דני איתן, רופא בכיר במחלקת טיפול נמרץ ילדים ברמב”ם וחבר סגל בטכניון, “לכל דגימה אצלנו יש גם הקשר קליני – מידע מפורט על הרקע הרפואי של המטופל ועל מצבו בתקופת מחלתו בקורונה. המידע הזה יספק לנו כלי משמעותי בקבלת החלטות ובחלוקת משאבים.”

במחקר השתתפו ד”ר טל גפן,  נדב בן-אסא, ראוי נדאף, ד”ר טל קפושה, הייתם חג’ו, נועה מנדלבאום, לילך אלבוים, ד”ר שי קפלן וד”ר אסף רותם.