חדשנות מעניקה חיים חדשים לכסאות הגלגלים: פיתוחים חדשים בתחום ה-MedTech

“עבור רוב האנשים, טכנולוגיה היא מכשיר שמייעל את החיים. לאנשים עם מוגבלות היא יכולה לשנות את המציאות. זוהי הנחת העבודה שמכוונת אותנו בכל פרויקט שקשור לעזרים לבעלי מוגבלויות”, אומר דביר ברנד, סמנכ”ל המו”פ של חברת ‘זיו אב הנדסה’, מחברות התכנון ההנדסי והייצור המובילות בישראל. בין תחומי התמחותה גם המכשור הרפואי, וספציפית – תחום הפטנטים והעזרים לבעלי מוגבלויות.
אחד המוצרים לדוגמא פותח עבור הסטארטאפ Step-Up, מוצר המאפשר לכסאות גלגלים ממונעים את היכולת לעלות מדרגה אחת, בעזרת תנועות שלא היו אפשריות קודם לכן. כל זאת הודות לתכנון ייחודי ושימוש במכטרוניקה.

איך נולד המוצר?
“הפיתוח החל בעקבות פנייה מאילן אביב, יזם שהגיע עם רעיון ראשוני אשר נועד לסייע לנכים המתניידים בעזרת כסא גלגלים ממונע, בהם גם הוריה של אשתו. את הצרכים של בעלי המוגבלויות הכיר דרך העיניים שלהם, והבין שהקושי האמיתי בחיי היומיום שלהם, מחוץ לסביבתם המונגשת, הוא עלייה וירידה של מדרגה אחת בלבד.
לדוגמא: מדרכה, מפתן דלת של חנות, או סתם קרטון שחוסם גישה למדרכה מונמכת. זה הצורך שגילה אביב לאחר שנים של ליווי נכים בכסא גלגלים וצפייה מקרוב בהשפלה המתמשכת שהם חווים, כשאינם מסוגלים להיכנס למקומות כמו שאר האנשים. הוא הגיע אלינו וביקש לפתור את המצוקה הזו. הפרויקט נמשך כשנתיים, במהלכו פיתחנו קונספט חדשני, שלא קיים בשום מקום אחר, שיאפשר לנכים על כיסאות גלגלים ממונעים לרדת ולעלות מדרגה”.

עליית מדרגה – איך זה עובד?
StepUp הוא מתקן אוניברסאלי, אשר יכול להתלבש על כל כסא גלגלים ממונע (Add-on kit), ומאפשר לעבור מכשולים עד גובה של 20 ס”מ, לרדת ולעלות מדרגה – גם קדימה וגם אחורה. המתקן פשוט להפעלה, אינו מצריך עזרה חיצונית, ומעניק עצמאות בניידות.
המתקן כולל שני זוגות של קשתות טלסקופיות שמתחברות אל הכיסא, וזאת מבלי להרחיב אותו, מבלי לשנות את קוטר הסיבוב שלו ובמינימום תוספת למשקלו. כל קשת ממונעת באמצעות מנועים חשמליים, נשלפת החוצה או מתכנסת חזרה פנימה, ומאפשרות לכסא לעלות ולרדת מדרגה של עד 20 ס”מ – גם בנסיעה לפנים וגם בנסיעה לאחור.
בזמן עליה או ירידה, הקשתות “פוגשות” את המדרגה, מרימות את הכסא בצורה מבוקרת ומאוזנת, מסיעות אותו אל מעבר למדרגה ומנמיכות אותו חזרה בבטחה ארצה.
כל רצף הפעולות הנ”ל מתרחש בצורה אוטומטית, במינימום התערבות או דרישות מהמשתמש.
בתכנון המערכת ניתנה חשיבות עליונה לבטיחות המשתמש – המערכת מפוקדת ע”י בקר ממוחשב המזהה את שפת המכשול ומנטר בכל עת את הזוית המרחבית של הכסא, ובכך מונע הפעלה לא בטוחה המסכנת את המשתמש. הממשק לכסא תוכנן להתאים למגוון רחב של כסאות ממונעים הקיימים בשוק ע”י מתאמים מכאניים פשוטים, כשהחיבור היחיד הינו למקור אנרגיה ממצברי הכסא. צריכת האנרגיה הינה מזערית וכמעט שאינה משפיעה על ביצועי הכסא המקוריים.
“במהלך התכנון הקפדנו שהמתקן לא יחרוג מגבולות הכסא, שיהיה קל לתפעול, לא מסורבל ושיוכל להרים ולהוריד משקל גבוה יחסית, הן של הכסא עצמו והן של הנכה. הגענו לפיתרון הנדסי שיאפשר מענה על הבעיה מבחינת פונקציונאלית, אך מתחשב גם באתגרים העיצובים והנוחות של המשתמש”, אומר ברנד.
אחד האתגרים הגדולים של הפרויקט היה שמירת היציבות האופקית של הכסא והרוכב עליו, בעת ירידה ועליה בשיפועים חדים. העיקרון שהנחה אותנו היה שהמתקן צריך להעניק תחושת ביטחון למשתמש וכמובן- בטיחות.
כיצד מכטרוניקה מסייעת לקדם פיתוחים כאלה?
“מכטרוניקה היא המפתח לדרך בה סטפ-אפ פועל: שילוב של אלקטרוניקה, מכניקה וחיישנים, דואגים לבטיחות המשתמש בכסא”, אומר ברנד. המערכת פותחת את הקשתות עד שהכסא מתרומם לגובה המתאים מעל המדרגה, ואז דוחפת קדימה את הכסא על הקשת, תוך שימוש במנועים חשמליים המותקנים על גלגלי הקשתות האחוריות, עד שהוא מגיע לקרקע בטוחה על המדרגה. כדי להבטיח הפעלה בטוחה, המערכת משתמשת בחיישני קירבה (proximity sensors) שמזהים הבדלי גובה ובמד שיפוע שמבטיח עליה או ירידה מקבילות בכל רגע נתון. האלקטרוניקה מבוססת על מיקרו-מעבד, ששולט במנועי DC ומאפשר תקשורת עם חיישנים שונים.
“מכשול מדרגה אחת – כמו טיפוס על מדרכה – הוא בעל משמעות גדולה בחייהם של אנשים בכסאות גלגלים” אומר ברנד. “הפתרון של Step-up מאפשר לאנשים עם מוגבלויות ליהנות מעצמאות רבה יותר”.
SoftWheel – ממציאים את הגלגל מחדש
3 שנים של פיתוח מאתגר עם זיו אב הנדסה, איפשרו לסטארטאפ Softwheel להציג טכנולוגיה פורצת דרך שמשנה את התפיסה של הגלגל ותפקידו כפי שהיו עד היום. מדובר בגלגל חכם, שיודע בעצמו לבלום זעזועים ולשכך מכות והשפעת מכשולים ומהמורות בדרך, ומשמש במקום מערכות שיכוך מורכבות ומסובכות הנמצאות כיום במגוון כלי רכב.
החברה מייעדת את הטכנולוגיה לכל כלי תחבורה על גלגלים, אך הפיתוח בשלב ראשון ומרכזי בוצע עבור כסאות גלגלים ואופניים עירוניים, שניהם חווים את דרכי העיר ורגישים לכל מהמורה בדרך, לכל שקע, מדרגה, ובטח לכל ירידה מהמדרכה לכביש.
גלגלי ה-Acrobat של סופטוויל המיועדים לכסאות גלגלים מאפשרים לנכים חופש תנועה יוצא דופן, בכך שהם מאפשרים למשתמש, אשר לרוב בוחר להימנע ממכשולים ומדרכות (בגלל הנזק ועוצמת המכה), להתנייד בחופשיות ללא צורך לחפש הנמכות או שאר עזרי נגישות.
הטכנולוגיה המתקדמת של סופטוויל אשר משלבת את מערכת הריסון והשיכוך כחלק אינטגרלי מהגלגל עצמו, מאפשרת לעבור על פני כל מכשול בצורה חלקה תוך מיזעור הזעזוע לשילדה ולמשתמש ושמירה על יעילות ביצועים גבוהה. אחד היתרונות הגדולים בטכנולוגיה, הוא היכולת להתקין את גלגלי סופטוויל בקלות על כל כסא גלגלים מכל סוג שהוא בצורה פשוטה וקלה כך שהמשתמש חופשי לבחור בכל כלי שיעדיף, ולנסוע על כל מסלול שירצה.

איך זה עובד?
“האתגר ההנדסי היה ליצור גלגל שבתוכו כבר מערכת שיכוך שמגיבה סלקטיבית, כלומר רק כשנתקלים במכשולים. בזמן נסיעה שגרתית על שטח חלק, מנגנון השיכוך נעול, הגלגל קשיח ולא “קופץ”, כך שאין איבוד אנרגיה לטובת המרסנים”.טכנולוגית השיכוך הסלקטיבי שפותחה, מציגה מנגנון נעילה לגלגל, הדומה לברך אנושית, הננעל ונפתח בהתאם לתנאי הדרך. הפתרון של SoftWheel הוא בולם שמורכב משלוש זרועות זהות המקשרות בין טבור האופן לחישוק. כל השלוש עובדות בו זמנית – במתיחה או בלחיצה בצורה סימטרית.
ברגע היתקלות במכשול או מהמורה המנגנון נכנס לפעולה: טבור הגלגל זז ממיקומו באמצעות מנגנונים שיכולים להתארך או להתקצר באופן סימטרי (כשאחד מתארך השני מתכווץ וההיפך), כתלות באוריינטציית הגלגל ולכיוון ממנו הגיעה המכה. כך מתפתח אפקט של שיכוך שמפחית באופן דרמטי את ההלם המועבר לשילדה ולרוכב. בעצם, הגלגל עצמו הוא זה שסופג את רוב המכה במקום כלי הרכב או גופו של המשתמש.
לאחר שעוברים את המכשול, טבור הגלגל זז חזרה למיקומו במרכז, והגלגל חוזר למצב קשיח. המערכת הינה סלקטיבית, פועלת רק מעבר להלם מוגדר (נפילת מדרגה, התנגשות, מהמורה וכו’) ובשאר הזמן קשיחה כך שהמשתמש לא מאבד אנרגיה בזמן נסיעה שגרתית.
אתגר משמעותי נוסף היה שמירה על משקל מינימאלי של כל המכלול – הן בכיסאות גלגלים והן באופניים הנושא הינו בעל חשיבות עליונה.

Wheelchairs of Hope
כסא גלגלים בעלות נמוכה המיועד לאוכלוסיית הילדים הנכים במדינות עולם שלישי, רבים מהם נאלצים להסתדר בחייהם ללא כסא, וזוחלים על הקרקע (ממש כך), או נאלצים להסתדר עם כסא שאינו מותאם לתנאי חייהם. מדובר בכסא קל משקל (פחות מ-10 ק”ג), צבעוני ועליז, עמיד לתנאי השטח במקומות ללא תשתיות, ללא צרכי תחזוקה, רובוסטי, בהרכבה פשוטה ואפשרות כוונון עם גדילת הילד.

סיפור המוצר ואיך התחיל?
היזם הוא פבלו קפלן, לשעבר סמנכ”ל שיווק של כתר פלסטיק, שפנה לד”ר אמיר זיו אב, לשעבר מנהל הפיתוח בכתר וכיום בעלי ‘זיו אב הנדסה’, שמייד התגייס לפרויקט על מנת לפתח את הכסא האופטימלי, שיתאים לתנאים הקשים בעולם השלישי ויהיה נעים ונוח לילדים. המוצר שפותח עומד באתגר ונותן מענה לכל אותם צרכים שהוגדרו מראש: כסא קל משקל, צבעוני ועליז, עמיד לתנאי השטח במקומות ללא תשתית, אפס תחזוקה, רובוסטי ובעל הרכבה וכוונון פשוטים. הכסא ידידותי לילדים ואינו נראה כמו עוד מכשיר רפואי מאיים. כל זאת בעלות זולה במיוחד, של פחות מ-100$ לכסא. אב-טיפוס של הכסא נבנה בטכנולוגיה החדשנית ביותר – באמצעות מדפסת תלת מימדית ענקית.

איך זה עובד?
לאחר בחינת רכיבים נפוצים בשוק נבחרו גלגלים פניאומאטיים גדולים וזולים, תוכננו מושב ומסעד רגליים בטכנולוגיה של הזרקת פלסטיק, תוך אנליזות חוזק ויכולת הערמה (stackability), תוכננה שלדת מתכת קלה ורובוסטית ונוספו כריות ורצועות קשירה כנדרש.
כל התכן התמקד, מעבר לפן ההנדסי, להיות מכוון עלויות יצור, שינוע, הרכבה, כיוון ותחזוקה נמוכות במיוחד ובטכנולוגיות שכיחות בארצות היעד. כמובן שעל הכל נוסף עיצוב וגוונים שמחים המוסיפים לכסא פן “צעצועי” יותר ממתקן עזר לנכים.