ביומימיקרי

משמעות המונח ביומימיקרי היא חיקוי החיים (Biomimicry: Bio=life; mimesis=imitate). ביומימיקרי היא דיסיפלינה רב-תחומית המקדמת חיקוי ולמידה מהטבע לפתרון בעיות בדרכים מקיימות.

חדש(נ)ות מהטבע אפריל 2017

קוראים יקרים שלום,

ההרשמה לכנס השלישי לביומימיקרי – אקדמיה ותעשייה  בעיצומה.

מגוון מרצים מהארץ והעולם, מחקרים אקדמים פורצי דרך לצד חברות פעילות בתעשייה, תערוכת פוסטרים ושילוב אומנויות בהשראת הטבע. אל תפספסו ! 

08.06.17 באוניברסיטת תל אביב. הנחה לסטודנטים ואזרחים ותיקים. מספר המקומות מוגבל. 
לתכנית הכנס והרשמה לחץ כאן.
 
החודש נרחיב על שיטה חדשה לחיבור שתלי עור ותחבושות לרקמות רטובות ורכות בהשראת תולעת פרזיטית, על רחפן גמיש-נוקשה עמיד בהתרסקויות בהשראת כנפי חרקים, על דג ייחודי הבונה מבנים גיאומטריים, ועל נעל ביונית בהשראת היען לפעילות ספורטיבית.

בברכת קריאה מהנה,


צוות ארגון הביומימיקרי הישראלי


על תחבושת שלא זזה, שתלי עור, ופרזיט אחד

מאת: יעל הלפמן כהן

טכניקה חדשה לחיבור שתלי עור ותחבושות לרקמות רטובות ורכות פותחה בהשראת תולעת פרזיטית.

הגנה וסגירה של פצעים וכוויות נקשרת לרוב לשימוש בסיכות כירורגיות, תפירה, או מריחת דבקים. לעיתים שיטות אלו יכולות לפגוע ולזהם את הרקמה (סיכות) או לגרום לתגובות אלרגיות (דבקים). היישומים לעיתים מסובכים ועתירי זמן, במיוחד כאשר מנסים להצמיד דבק לרקמה רכה ורטובה, כמו פצע מדמם.  

בבית החולים Brigham and Women’s שבבוסטון פותח פתרון חדש להיצמדות לרקמה רכה ורטובה, המבוסס על תולעת פרזיטית בשם  Pomphorhynchus laevis, המצויה בסרטני מים מתוקים ובדגים. התולעת מתחברת למעי של המארח על ידי דחיפת מיקרו-מחטים לתוך קיר המעי. הדחיפה מושגת על ידי התנפחות ה"חדק" של התולעת. מהלך זה מייצר חיבור חזק מאוד לרקמה.

החדק של התולעת יעיל מאוד בחדירה ובהיצמדות לרקמה הודות לשני חלקים. האחד מתנפח במגע עם נוזל והשני לא. ראשית, החדק נכנס לרקמה בעזרת קצהו החד – קוץ בעל צורת תער.  אז החלק המתנפח, הראש דמוי הקקטוס, מגיב לנוזל (הרקמה מימית) ומתנפח. החלק המתנפח מבטיח עגינה טובה ברקמה.
 
                                                    
                                               תמונה באדיבות Dr.Karp
טכנולוגיה זו היא בסיס ליישומים שונים. צוות המחקר בבית החולים השתמש בטכניקה זו ליצירת תחבושת / טלאי של מיקרו מחטים, המשתיל עצמו באזור הפגוע. כאשר קצות המיקרו מחטים באים במגע עם הרקמה הרטובה, הם מתנפחים ליצירת מנעול מכאני, המפחית את הפגיעה ברקמה. יישום אחר הוא שתל עור, המורכב ממיקרו-מחטים שהקצוות שלהם מתנפחים עם החשיפה לנוזלים, ומותירים את השתל במקום. החומר חזק פי 3 מחיבור באמצעות סיכות כירורגיות! יש גם אפשרות לשים תרופות בחלק המתנפח, ובכך לתמוך בתהליך הריפוי. המחטים כה עדינות עד שאינן עושות נזק לעור, והתהליך הפיך – ניתן להסיר את התחבושת / טלאי ללא נזק.

האם תם העידן של תחבושות או טלאים הנופלים במקלחת או עקב תזוזה רבה מדי ?

נוקשה, גמיש, ולא מתרסק

מאת: יעל הלפמן כהן

רחפן גמיש, נוקשה ועמיד בהתרסקויות פותח בשוויץ בהשראת כנפי חרקים.

חרקים כבר נחקרו ושימשו מקור השראה לפיתוח רובוטים בהשראת הטבע. פיתוח חדש, של חוקרים במעבדה למערכות אינטליגנטיות במכון  EPFL אשר בלוזן, שוויץ, עוסק ברחפנים עמידים בהתנגשויות, הפעם בהשראת כנפי חרקים. החוקרים שאפו לשפר תכן של  רחפן "קואדקופטר" מתקפל ומגושם, והפתרון נמצא בטבע.  
החוקרים שמו לב שחרקים הפוגעים במכשול, חלון למשל, אינם נפגעים! פליאה זו (Bio-WOW) הובילה לחקר מבנה כנפי החרקים. החוקרים זיהו, אצל צרעות למשל, כנפיים עם צירים גמישים המאפשרים לכנף להתעוות / להתעקם במהלך התנגשות, מבלי שייווצר נזק קבוע לכנף.
האסטרטגיה הביומכנית של כנפי החרקים העמידות להתנגשויות, המבוססת על מבנה נוקשה אך גמיש, יושמה ברחפן. הרחפן כולל מסגרת פיברגלאס דקה בעובי 0.3 מ"מ, עם ארבע זרועות המוחזקות יחד בעזרת ארבעה מחברים מגנטיים, בהשראת מבנה השלד החיצוני של חרקים. התכן מבוסס על מעבר מהיר ממצב נוקשה למצב גמיש. במהלך הטיסה מסגרת הרחפן נוקשה ועומדת בעומסים אווירודינאמיים. במהלך התנגשות המגנטים נשברים, אז עובר הרחפן למצב גמיש, המאפשר עיוות / קריסה במקום פגיעה.


 
התכן תוקף ברחפן בעל משקל 50 גרם, שעמד בהתנגשויות במהירות גבוהה. במבחן של נפילה מגובה 2 מטר שוחררו הצירים המגנטים באופן אוטומטי, וחל מעבר למבנה גמיש של טרום- התרסקות.  בסך הכול נזרק הרחפן 50 פעם ללא נזק קבוע. בסרטון המצורף ניתן לראות את מבנה הרחפן ואת מבחני ההתרסקות.
הביקוש לרחפנים בעולם הולך וגדל בקצב מהיר. לתכן חדשני זה של רחפן עמיד בהתרסקויות יתכנו דורשים רבים, הן בקרב חובבים, והן בקרב משתמשים טכנולוגיים, ביטחוניים או צבאיים.

למקור הידיעה
 

מעגלים בחול – כיצד דג קטן יוצר אומנות גדולה

מאת: עדי וייס

 בשנת 1995 מאתרת קבוצת צוללנים, סמוך לחופי האי היפני Amami-Oshima, משהו יוצא דופן מתחת למים; צורת מעגל מורכבת, מושלמת ומרובת תעלות, שקוטרה כ-2 מטרים. למרות ניסיונות למצוא את היוצר המסתורי, לא נמצא הסבר ל-''מעגלים בחול'' במשך למעלה מעשור. רק בשנת 2011 התגלה הבנאי הצנוע. זהו דג קטן, קרוב משפחה של הנפוחית (או ה''אבו נפחא'') הישראלית שלנו, שכל גודלו 12 ס''מ.

הדג, השייך לסוג Torquigenerr ממשפחת הנפוחיתיים, חי סמוך לחופי יפן, במים טרופיים חמימים. משפחת הנפוחיים מפורסמת ביכולתם של נציגיה להתנפח בעת סכנה וברעל העצבים המסוכן,Tetrodotoxinn המצוי בעור ובאיברים הפנימיים של חלק מהם.

המידע על יכולתו של הדג לשרטט צורות גיאומטריות מורכבות, הוא, כאמור, חדש. רק הזכרים טורחים על יצירת מופת כזו - טרחה שתארך 24 שעות עבודה בכל יום, במשך יותר משבוע, בגלל זרמי המים. אם יהיה להם מזל, העבודה גם תשתלם; נקבות מגיעות לבחון את היצירה במהלך עונת החיזור. אם הן יאהבו את מה שהן רואות, הן יבחרו להטיל את ביציהן במרכז המעגל, והזכר יזכה להפרות אותן.


כבר מוכרים דגים שבונים רכסים עבור הביצים שיטילו הנקבות, אבל למבנים של הדג הזה יש 3 מאפיינים חדשים וייחודיים: ראשית, הם כוללים רכסים ותעלות חיצוניים לאזור ההטלה, שמסודרים בצורה מעגלית. שנית, הזכר מוסיף צדפים כקישוט למעגל. ושלישית - הזכר אוסף גרגרי משקע מובחרים, שנותנים לתוצר הסופי צבע ייחודי. את אלה, למרבה הפלא, הוא אוסף תוך שימוש בתצורה עצמה. התעלות מכוונות אל המרכז את הגרגרים. המים מתועלים החוצה, בזמן שהגרגרים נשארים במרכז. מחקרים גילו כי מהירות המים מואטת בכ25% כשהם נמצאים במרכז, היכן שהביצים מונחות.

הנדסת מבנים מורכבים על ידי בעלי חיים קטנים, בתנאים של זרמים ולחץ חזקים, היא אתגר גדול, היצירות עלולות להיהרס תוך זמן קצר, ואז הזכר נאלץ לבנות שוב ושוב מחדש, במקום אחר. מורכבות המבנה, כמו גם יכולתו להוביל מים וחומרים דרכו בצורה יעילה, יכולים לשמש השראה טובה למהנדסים, לאדריכלים ולמעצבים. הגיאומטריה והסיבה לגודלם המרשים של המעגלים עדיין נחקרים, כמו גם הסיבה לאיסוף הקפדני של חלקיקי המשקע הצבעוניים.


לרוץ כמו יען

מאת: רינת פילוסוף ברקו
 
עוד בהיותו נער חלם קאהי סימור להמציא מגפיים שבעזרתם יוכל לרוץ מהר כמו יען. היען הינו העוף הגדול ביותר שחי כיום על פני כדור הארץ. משקלו עשוי להגיע לכדי 150 ק"ג וגובהו עד 2.5 מטרים, והוא בעל החיים היבשתי המהיר ביותר (מבין בעלי החיים ההולכים על שתיים). מהירות ריצתו יכולה להגיע ל כ-65 קמ"ש.

שנים רבות אחר כך, מימש קאהי את הפנטזיה שלו. הוא יצר אב טיפוס עובד שנקרא "Bionic Boot" - "מכשיר התחבורה / כושר של המאה ה -21".

קאהי סימור, וחברת "Bionic Boot" שייצרה את המגפיים, טוענים שקפיצי המגפיים מחקים את גיד אכילס של היען או הקנגורו. כיום, אב טיפוס זה מאפשר לבני אדם לחוות איך זה להגיע למהירות של  25 קמ"ש, אך סימור הבטיח שהוא לא ינוח עד שהוא יצליח לקחת את הגוף האנושי לרמה הבאה, בו בני אדם יוכלו לחוות מהירות כמו של בעלי החיים המהירים ביותר בעולם.
 

הסרטון הבא מדגים ריצת "יען" בנעליים הביוניות, בשטח טבעי פתוח.