על פיתוח מערכות נוזלים חכמות

מים הם הנוזל הכי יומיומי שיש. אנחנו שותים אותו, מתקלחים איתו, משקים בו צמחים, ומשחקים בו בחג השבועות. אבל כשמדובר בפיתוח מערכות שמנהלות, מובילות או מקציבות נוזלים – זה כבר סיפור אחר לגמרי. בתוך קפסולה רפואית, מכשיר אסתטי או מערכת ביוטכנולוגית, מים (או כל נוזל אחר) לא יכולים פשוט “לזרום”.

הם צריכים להישאב, להימדד, להיבדק, ולזרום בלחץ, צריכה להיות שליטה גם על מהירות הזרימה, הטמפרטורה ופרמטרים נוספים באופן מדויק ומבוקר. למעשה, שם המשחק הוא שליטה ובקרה. כאשר מדברים על נוזלים שאינם מים, נוספת לנו סיבוכיות, כמו צמיגות החומר, אידוי, החומרים המומסים והשפעתם על התפקוד המערכת, ועוד.

כמה אפשר לדבר על מים?

המון!

ב-NEAT פיתחנו בשנים האחרונות שורה של פתרונות חכמים לניהול נוזלים. המשותף לכולם הוא השילוב בין מספר טכנולוגיות שחייבות לעבוד יחד:

• מכניקה מדויקת שמאפשרת תנועה חלקה ונקייה של נוזלים בתוך מערכות קטנות או סבוכות.
• סנסורים שיודעים למדוד באופן מדויק לחץ, טמפרטורה, כמות, זרימה, שינויי צמיגות ועוד.
• RealTime Control – תגובה מיידית לשינויים תוך אלפיות שנייה.
• חומרה חכמה שמדברת עם תוכנה (Firmware-Hardware integration) ששולטת בהכל.

מדובר למשל, על מזרק, שמזריק נוזל באופן מדוד ומדויק. על פילטרים אוטומטיים שנפתחים רק כשמתקיימים התנאים המתאימים. על פתרונות שמשלבים חיישנים אופטיים, משאבות, שסתומים ומעגלי בקרה. כל אלה בתוך יחידה בגודל של חצי קופסת גפרורים כחלק ממכשיר רפואי, או במכולה ששולטת על השקיה של שדות שלמים.

אם כבר לצלול לפרטים, אז עד הסוף. מה הופך את התחום הזה למורכב כל כך?

קודם כל, הדיוק הנדרש.

סטייה של מ”ל (ולפעמים גם מיקרו-ליטר!) בודד במערכת שמטפלת בחומר פעיל או בתרופה עלולה לשנות תוצאה (קלינית או סיכון להרעלה). שנית, הצורך ברב-תחומיות. כל מערכת נוזלים מודרנית בשילוב טכנולוגיות ותחומי הנדסה שונים – פיזיקה ומכניקה, אלקטרוניקה, ותוכנה ברמות השונות (מ-Embedded ועד Software).

אבל אולי יותר מהכול, מדובר בתחום שבו אין מקום לקיצורי דרך. תכנון מערכת ניהול נוזלים מחייב עבודה שיטתית, בנייה של אב טיפוס, וליטוש חוזר ונשנה עד שהכול “זורם” – תרתי משמע.

אז מה כבר עשינו?

למשל, פיתחנו מערכת סינון לנוזלים פעילים שמבצעת סינון מדויק בתנאים משתנים של לחץ, מהירות זרימה וטמפרטורה. המערכת יודעת לזהות מתי יש צורך בסינון, לפתוח או לסגור מסננים בהתאם, ולשמור על זרימה חלקה ומדויקת לאורך כל הטיפול.

בפרויקט אחר, פיתחנו מערכת רפואית לניהול נוזלים הכוללת שסתומים זעירים, בקרה סופר מדויקת המבוססת חיישנים יעודיים, שחלקם פותחו במיוחד, ברזולוציה של מאיות בודדות המאפשרת שטיפה רפואית מדויקת בהתאם לכל שלבי הטיפול.

כל טיפה מדודה, כל פעולה מתוזמנת, וכל רכיב מתואם – כי אין מקום לפשרות.

אז פעם הבאה שאתם מוזגים מים, תדעו שמתחת לפני השטח יש הרבה מאוד דיוק, מחשבה וטכנולוגיה.