Author Archives: Wouter Serdijn

[NL] Elektriciteit maakt menselijk brein gezond

eletriciteit-vonken-pexelsElektriciteit kan bij steeds meer hersenziekten uitkomst bieden. Vooral mensen met verlamming, depressie, Parkinson en chronische pijn hebben baat bij een stroomstoot concludeert UMC Utrecht geneeskundestudent Bart Lutters op basis van zijn wetenschappelijke ontdekkingsreis naar de geneeskrachtige werking van elektriciteit op het brein.

De resultaten staan in zijn boek Vonken in de Meterkast dat deze week wordt gepresenteerd. ,,Het grote publiek heeft geen idee hoe je met een simpele stroomstoot van je klachten kan worden afgeholpen”, stelt Bart Lutters. “Patiënten hebben recht om meer over deze behandelingen te weten zodat ze een weloverwogen behandelkeuze kunnen maken.

Klachtenvrij

Elektriciteit werd al eeuwen geleden, weliswaar op primitieve wijze, succesvol ingezet om hersenziektes te genezen. ,,Nu zijn deze behandelingen in een modern jasje weer terug van weggeweest, aldus Lutters. ,,Simpelweg omdat elektriciteit goed blijkt te werken”. De onderzoeksresultaten liegen er inderdaad niet om. Van elektroshocktherapie blijkt 60% van de depressieve patiënten op te knappen. Met diepe hersenstimulatie verminderen Parkinsonklachten als trillen en spierstijfheid met vijftig procent.
Maar ook veelvoorkomende vormen van hoofdpijn, rugpijn en zenuwpijn reageren goed op stroom. ,,Met de juiste dosering en timing kunnen we met elektriciteit pijn onderdrukken, blinden laten zien, doven laten horen en een groot scala aan hersenziekten behandelen”, aldus Wouter Serdijn, hoogleraar bioelelektronica aan de TU Delft.

Brain-computerinterface

Naast het stimuleren van de hersenen kunnen artsen ook elektrische signalen van de hersenen aflezen. Hierdoor is het mogelijk om met gedachten computers en robotarmen aan te sturen. ,,Deze brain-computerinterfaces staan nu nog in de kinderschoenen”, aldus Nick Ramsey, hoogleraar cognitieve neurowetenschappen aan het UMC Utrecht. ,,Maar zullen in de toekomst mogelijk verlamde patiënten helpen om te communiceren en bewegingen uit te voeren.”
Volgens Lutters zijn we al een heel eind op weg. Ons brein is een meterkast, en het is een kwestie van tijd voor we de elektrische eigenschappen van de hersenen zo goed doorgronden dat patiënten werkelijk van hun hersenziekten kunnen worden afgeholpen.

Wat te doen wanneer je lijdt aan ernstige tinnitus?

Foto en artwork: Marleen Serdijn

Foto en artwork: Marleen Serdijn

Regelmatig ontvang ik een noodkreet van mensen die zelf ernstig lijden aan tinnitus (oorsuizen) of iemand in de nabije omgeving hebben die lijden aan deze pijnigende aandoening. Veelal is de vraag dan of ik iets voor hen kan doen. De patiënten zelf zijn vaak ten einde raad.

Ik ben zelf geen arts, maar technisch specialist, en ik kan dus niet veel meer bieden dan een luisterend oor en advies geven over wie hen mogelijk wel zou kunnen helpen. Omdat ik daarbij vaak dezelfde dingen herhaal, dacht ik dat het goed is om een paar suggesties op deze weblog te vermelden.

Dirk de Ridder

In mijn ogen is een van de autoriteiten op het gebied van het begrijpen en behandelen van tinnitus professor Dirk de Ridder. Voorheen was Dirk verbonden aan het Universitair Ziekenhuis Antwerpen, maar sinds 2012 is hij verbonden aan de Dunedin School of Medicine, onderdeel van de Universiteit van Otago in Nieuw-Zeeland. Dirk is in mijn ogen iemand met een groot begrip van het menselijk brein, een uitstekend neurochirurg en expert op het begrijpen en behandelen van tinnitus. Zie: http://www.otago.ac.nz/dsm/people/expertise/profile/?id=1297.

Berthold Langguth

Omdat Nieuw-Zeeland nu eenmaal niet naast de deur is en ik graag mensen een bereisbaar alternatief voor zijn kennis en kunde wil aanraden, vroeg ik Dirk wie in Europa een goed aanspreekpunt zou zijn voor mensen met ernstige tinnitus. Hij raadde mij professor Berthold Langguth van de Universiteit van Regensburg in Duitsland aan. Zie: http://www.tinnituszentrum-regensburg.de/htmls/tinnituszentrum/berthold_langguth.php.

In Nederland kunt u eventueel terecht bij de KNO-afdeling van Maastricht UMC+: zie http://kno.mumc.nl/tinnitus.

Mijn advies aan tinnitus-patienten die ten einde raad zijn: Laat u vooral niet met een kluitje in het riet sturen of met het magere advies dat u er maar mee dient te leven. Hopelijk gebeurt dit niet bij bovenstaande mensen/groepen.

Tenslotte: tinnitus gaat meestal niet vanzelf over en het is raadzaam om ruim binnen 2 jaar na de eerste pijnlijke en aanhoudende symptomen een behandelend arts te hebben gevonden.

Ik wens u veel succes.

Wouter Serdijn

Wouter A. Serdijn, PhD, F-IEEE

Visiting Honorary Professor
University College London
Department of Electronic & Electrical Engineering
Sensors Systems and Circuits

Full Professor of Bioelectronics
Head Section Bioelectronics
Delft University of Technology

http://bioelectronics.tudelft.nl/~wout
http://bioelectronics.tudelft.nl

Vonken in de meterkast

De schokkende strijd tegen depressie, Parkinson en andere hersenziekten

VoorkantOns brein is een meterkast, een netwerk van kabels dat het lichaam van stroom voorziet. Soms ontstaat er kortsluiting – kabels slijten, stoppen slaan door – met hersenziekten als gevolg. Op dat moment kan elektriciteit uitkomst bieden. Depressie, Parkinson en chronische pijn; met een stroomstoot kunnen steeds meer mensen van hun klachten worden afgeholpen.

In Vonken in de meterkast laat Bart Lutters ons kennismaken met de fascinerende wereld van de neurostimulatie; van de allereerste vonk tot de nieuwste wetenschappelijke ontwikkelingen. Wie is er ooit op het idee gekomen om een patiënt onder stroom te zetten? Welke ziektes kunnen er met stroom behandeld worden? En wat doet zo’n stroomstoot eigenlijk met onze hersenen? Vonken in de meterkast gaat over elektrische vissen en op-afstand bestuurbare stieren, robotarmen en gereanimeerde ledematen, maar vooral over hoe stroom ons al duizenden jaren beter maakt.

bart_luttersBart Lutters is zijn artsenopleiding aan het afronden (Selective Utrecht Medical Master) en wordt gefascineerd door alles wat met de hersenen te maken heeft. Hij heeft diverse prijzen gewonnen voor zijn onderzoek naar epilepsie en schrijft regelmatig over de geschiedenis van de geneeskunde in onder andere Brain, het toonaangevende wetenschappelijke tijdschrift op het gebied van de neurowetenschappen.

Vonken in de meterkast is vanaf 14 oktober verkrijgbaar in de betere boekhandel, ook online te bestellen via Bol.com.

Wouter Serdijn (hoogleraar bioelektronica aan de TU Delft) heeft middels interviews aan de inhoud van dit boek bijgedragen.

Google wil nu ook data uit je lichaam

Google wil nu ook data uit je lichaam

Bio-elektronica Techbedrijven verzamelen met farmareuzen zeer gevoelige informatie over medische aandoeningen. Ligt die straks bij je baas of je verzekeraar?

MRI-scan van een jongen van 9. Aan het verzamelen en verwerken van medische data kleven privacyrisico’s. Foto ANP

Wouter van Noort, NRC Handelsblad, 7 augustus 2016

Gadgets die werken als medicijnen. Het is de toekomst als een groeiende groep farmacie- en technologiebedrijven zijn zin krijgt. Googles moederbedrijf Alphabet kondigde vorige week een samenwerking aan met farmareus GlaxoSmithKline (GSK) op het gebied van zogeheten bio-elektronica, minuscule implanteerbare apparaatjes die via elektrische signalen ziektes kunnen genezen en voorkomen. Ook Apple en Samsung werken al een tijdje aan bio-elektronica en biosensoren: meetapparaatjes voor lichamelijke functies die je zowel buiten als binnen in je lijf kunt dragen.

Apple en Samsung hebben, net als Google, bovendien steeds nauwere banden met de farmaceutische industrie. Googles zusterbedrijf Verily, dat zich helemaal richt op farmaceutische toepassingen, sloot op andere gebieden al eerder samenwerkingen met Johnson & Johnson en Novartis. Apple werkt ook samen met GSK, en Samsung investeert veel om zelf meer een farmaceutisch bedrijf te worden.

Dat juist bedrijven uit de consumententechnologie ineens zo geïnteresseerd zijn in de farmacie, en vooral in de bio-elektronica, roept interessante vragen op. Met name over privacy: behalve informatie óver mensen, kunnen technologiebedrijven dankzij bio-elektronica straks namelijk ook data verzamelen ín mensen.

„Ik ben er niet gerust op”, zegt Wouter Serdijn, hoogleraar bio-elektronica aan de TU Delft en London University College. „Een bedrijf als Google weet al heel veel van je, en juist als je gegevens uit bio-elektronica combineert met grote hoeveelheden andere data, ontstaan mogelijk interessante inzichten over de gezondheid van individuen.”

Die inzichten kunnen nuttig zijn voor de genezing van bepaalde aandoeningen, maar er zitten ook privacyrisico’s aan. Ook de Haagse technologiedenktank Rathenau Instituut spreekt al jaren zijn zorgen uit over privacygevolgen van geïmplanteerde elektronica.

Wat kunnen techbedrijven nou precies te weten komen ín een lichaam? „Het gaat met de huidige bio-elektronica vooral om de communicatie tussen cellen of bijvoorbeeld informatie over de zuurtegraad in je darmen”, zegt Serdijn. Volgens hem is de informatie die uit bio-elektronica en -sensoren komt op zichzelf commercieel nog niet direct heel bruikbaar. Maar gecombineerd met andere informatie, over bijvoorbeeld lichaamsbeweging, zijn daar mogelijk wel interessante patronen in te ontdekken. „Dan zou je er mogelijk zaken als epileptische aanvallen mee kunnen voorspellen, en misschien wel andere ernstige aandoeningen”, zegt Serdijn. En dat is informatie die je niet altijd wilt delen met je werkgever of verzekeraar.

GSK wil geen details geven over hoe het informatie uit bio-elektronica precies gaat delen met Googles zusterbedrijf Verily. Wel zegt woordvoerder Carien Mulder: „Wij staan honderd procent voor het waarborgen van vertrouwelijke patiënteninformatie, en dat is ook een prioriteit in de nieuwe samenwerking met Verily.” Ze geeft echter geen antwoord op wat er precies is afgesproken over de data die er worden verzameld in het lichaam.

Een woordvoerder van Alphabet kon niet op tijd reageren op vragen van NRC. Wel zei Brian Otis, de technologiedirecteur van Alphabet-dochter Verily, vorige week tegen het Amerikaanse Forbes Magazine dat het zijn bedrijf bij deze samenwerking vooral te doen is om de data. „De uitdaging met bio-elektronica zit ’m uiteindelijk in data. Het uitlezen en interpreteren van de signalen. Natuurlijk heeft Google expertise in het omgaan met grote hoeveelheden data, beslissingen nemen op basis van data en feedback geven aan de gebruiker.”

Google beschikt over enorm veel gegevens over menselijk gedrag. Via de Android-smartphones van het bedrijf verzamelt het ook veel informatie over bijvoorbeeld lichaamsbeweging. Het blijkt bij dit soort big data-toepassingen vaak erg lastig om verbanden tussen gegevens te ontdekken die ook echt bruikbaar zijn. Maar juist een bedrijf als Google is daar heel goed in.

Informatie uit bio-elektronica zou ook bepaald niet de eerste medische data zijn die Google de laatste tijd verzamelt. Via de zoekmachine ziet het bedrijf al jaren welke medische vragen bezoekers stellen. Via zusterbedrijf 23andMe, dat genetische tests ontwikkelt, heeft Google de laatste jaren daarnaast van vele duizenden mensen DNA-informatie verzameld. Onlangs sloot het een samenwerking met de Britse National Health Service voor het analyseren van grote hoeveelheden patiëntengegevens van Britse burgers.

Dat zijn zeer uiteenlopende projecten, met ook zeer uiteenlopende privacyvoorwaarden. Het is niet automatisch zo dat Google met die informatie allerlei gedetailleerde profielen opbouwt die het zomaar kan herleiden tot individuen. Laat staan dat het die zomaar kan doorverkopen, als het bedrijf dat al zou willen. Er gelden voor medische gegevens strengere privacywetten dan voor andere soorten informatie.

Maar de Amerikaanse technologiereus verdient wel veruit het meeste van zijn geld met op maat gemaakte advertenties. En als je advertenties op basis van je zoekgeschiedenis krijgt voorgeschoteld, waarom dan niet op basis van data uit een biosensor die uitwijst dat je binnenkort misschien behoefte krijgt aan een bepaald medicijn?

„Zover is het voorlopig waarschijnlijk nog niet,” zegt hoogleraar Serdijn. „Maar het is wel zaak om dit heel goed in de gaten te houden.”

HOE BIG PHARMA EN BIG TECH SAMENWERKEN

Apple sloot in juli een samenwerking met Glaxo Smith Kline (GSK) om behandelingen te ontwikkelen voor reuma. GSK gaat daarvoor Apples onderzoekssoftware ResearchKit gebruiken. Dat platform brengt allerlei gegevens samen die Apple over zijn gebruikers verzamelt, bijvoorbeeld over lichaamsbeweging. Die is te meten via de bewegingssensoren in iPhones. Dergelijke sensoren kunnen volgens de twee bedrijven ook worden gebruikt om nauwkeuriger in kaart te brengen hoe reuma het leven van patiënten beïnvloedt.

Googles zusterbedrijf Verily werkt samen met Novartis om een slimme contactlens te ontwikkelen die bloedsuiker meet in het oogvocht van diabetespatiënten. Zo’n lens zou in de plaats kunnen komen van andere manieren om bloedsuikers te meten, bijvoorbeeld van de bloedprikken die nu gebruikelijk zijn.

Telefoonmaker Samsung investeert ook fors in biotech en farmacie, onder meer via Samsung Bioepis en Samsung Biologics.

Bio-elektronica: de medicijnen van de toekomst

New Book: Analog IC Design Techniques for Nanopower Biomedical Signal Processing

41LufUQMnzLChutham Sawigun (Mahanakorn University of Technology, Thailand) and Wouter Serdijn (Delft University of Technology) published a new textbook on Analog IC Design Techniques for Nanopower Biomedical Signal Processing with River Publishers.

  • The River Publishers Series in Biomedical Engineering 
  • ISBN: 9788793379299
  • eBook ISBN: 9788793379282
  • Price : € 80.00
  • Available:  May 2016
Description:

As the requirements for low power consumption and very small physical dimensions in portable, wearable and implantable medical devices are calling for integrated circuit design techniques using MOSFETs operating in the subthreshold regime, this book first revisits some well-known circuit techniques that use CMOS devices biased in subthreshold in order to establish nanopower integrated circuit designs.

Based on the these findings, this book shows the development of a class-AB current-mode sample-and-hold circuit with an order of magnitude improvement in its figure of merit compared to other state-of-the-art designs. Also, the concepts and design procedures of 1) single-branch filters 2) follower-integrator-based lowpass filters and 3) modular transconductance reduction techniques for very low frequency filters are presented. Finally, to serve the requirement of a very large signal swing in an energy-based action potential detector, a nanopower class-AB current-mode analog multiplier is designed to handle input current amplitudes of more than 10 times the bias current of the multiplier circuit. The invented filter circuits have been fabricated in a standard 0.18 µ CMOS process in order to verify our circuit concepts and design procedures. Their experimental results are reported.

 

Keywords:

Analog integrated circuit, Biomedical electronics, Bionic ear, Bio-potential, CMOS, Current-mode, Cochlear implant, ECG, Filter, Gm-C, Multiplier, Neural recording, Sample-and-hold, Signal processing, Subthreshold, Switched-current, Transconductance reduction, Transconductor, Weak inversion

Initiative That Advises EU Policymakers on Energy and ICT Makes Headway

13 mei 2016, as appeared in The Institute, the IEEE news source. 

(Wouter Serdijn is a member of the IEEE European Public Policy Initiative Working Group on ICT)

/img/iStock_000036822458_Full-1462898926900.jpg
Image: iStockphoto

Both the energy and the information and communications technology (ICT) sectors are undergoing tremendous changes in Europe. The European Union wants to be the world leader when it comes to renewable energy, but it faces hurdles. Communications technologies are being shaped by European policymakers as much as it is by technical experts—which brings its own set of challenges.

That’s where the IEEE European Public Policy Initiative (EPPI) comes in. Since 2013, the initiative has been expanding the dialogue between the European engineering community and public authorities to help technologists share their expertise and concerns. The EPPI also provides technologists’ input on matters relating to IEEE’s fields of interest. The initiative has two working groups—one on energy and the other on ICT—that are composed of experts who are IEEE volunteers.

The initiative has made significant progress, according to IEEE Senior Member Marko Delimar, the EPPI team leader.

“Officials from the EU and the European Commission [EC] now see IEEE as a European and global resource and have welcomed greater engagement,” Delimar says. This, in part, is the result of two summits the initiative organized. One on sustainable green energy, was held in November 2015.  The other, on Internet governance, took place in 2014.

“EPPI is working to raise the visibility of policy matters within IEEE as well,” he says. “For example, we helped identify speakers from the European Commission for the recent IEEE EnergyCon.”

Each working group issues monthly news bulletins, reporting on recent EU policy developments in its area, and IEEE encourages members to use those resources. Here are highlights of some recent reports:

RENEWABLE ENERGY

The EU member states agreed in January to invest €217 million in key trans-European energy infrastructure projects, mainly in central and southeastern Europe.

Under the Renewable Energy Directive, countries need to generate 23 percentage of their energy from renewable sources by 2020. Some EU countries have exceeded their 2020 objectives including Bulgaria, Estonia, Lithuania, Romania, and Sweden. Wind power is a bit more than 42 percent of the total electricity consumption in Denmark—the highest such percentage in the world.

The European Technology and Innovation Platform on Renewable Heating and Cooling in February provided an input paper to the EC’s “De­velop New Ma­te­ri­als and Tech­nolo­gies for En­ergy Ef­fi­ciency So­lu­tions for Buildings” report and determined that it had failed to highlight that 80 percent of buildings are still using fossil fuels for heating—which makes it difficult for the EU to achieve 2030 and 2050 decarbonization targets.

ICT ACTIONS

After four years of negotiations, the EU tightened its rules on data protection, updating legislation written in 1995. Before the new rules went into effect, companies faced different, sometimes conflicting guidelines. In exchange for tighter regulation and higher sanctions, businesses should benefit from less bureaucracy and greater legal certainty. Or at least that was the plan. In reality, the sanctions have gotten more expensive, with fines jumping to 4 percent of a retailer’s global turnover for egregious breaches or enough to wipe out the annual profits of a typical retailer. Companies also are now also required to report data breaches within three days.

In February, the EC and the United States agreed on a new framework for transatlantic data flows.  The new agreement, the EU-US Privacy Shield, is designed to protect the fundamental rights of Europeans where their data is transferred to the United States and ensure legal certainty for businesses. The new laws, which require stronger obligations from U.S. companies to protect Europeans’ data, call for better monitoring by the U.S. Department of Commerce and Federal Trade Commission, including cooperation with the European data protection authorities.

A white paper published by the EC shows how 5G will transform EU manufacturing, health, energy, automotive, media and entertainment sectors.

Wouter Serdijn to give lecture for Universiteit van Nederland

18 May 2016 by webredactie

Prof. Wouter Serdijn is to give the lecture: ‘Hoe kun je een dove weer laten horen en een blinde weer laten zien?’ (How can you get a deaf person to hear and a blind person to see again?) for the Universiteit van Nederland. This lecture, lasting around 15 minutes, is part of a lecture series on the senses, in which a total of five leading scientists are taking part. The recordings will take place on Tuesday 31 May. Students and staff at TU Delft receive a 25% discount on the ticket price. The lectures will be in Dutch.

More information available in Dutch.

IEEE CAS award for Wouter Serdijn

20 May 2016 by webredactie

Wouter Serdijn (Section Bioelectronics) received from the IEEE Circuits and System Society (CAS) the Meritorious Service Award. This award honors the individual with exceptional long-term service and dedication to the interest of the CAS Society.

Wouter Serdijn was awarded for his extraordinary leadership in improving technical quality and organization of IEEE CASS’ Flagship Conferences, such as the IEEE International Symposium on Circuits and Systems and the IEEE Biomedical Circuits and Systems Conference, and Transactions, in particular the IEEE Transactions on Circuits and Systems. The award ceremony will be next week in Montreal during the annual ISCAS conference.

2016 IEEE Biomedical Circuits and Systems Conference (BioCAS 2016), Oct. 17-19 | Shanghai, China

IEEE BioCAS is a premier international forum for researchers and engineers to present their state-of-the-art multidisciplinary research and development activities at the frontiers of medicine, life sciences, and engineering. The conference will enable members of circuits and systems communities to broaden their knowledge in emerging areas of research at the interface of the life sciences and engineering.

BioCAS 2016 comprises invited talks on cutting-edge development, insightful tutorials in engineering and medicine, demonstrations, and technical sessions. The three-day program of BioCAS 2016 is multidisciplinary in topics including but not limited to:

  • Bio-inspired and Neuromorphic Circuits and Systems
  • Bio-medical Sensors and Interfacing Circuits
  • Biomedical Imaging Technologies & Image Processing
  • Electronics for Brain Science
  • Genomics and Systems Biology
  • Implantable and Wearable Devices and Systems
  • Internet of Things (IoT) for Healthcare
  • Innovative Circuits for Medical Applications
  • Lab-on-Chip/BioMEMS/Point-of care Devices
  • Medical Information Systems and Bioinformatics
  • Rehabilitation and Assistive Technologies
  • Signal Processing Systems for Bio-medical Applications
  • Therapeutic Devices and Closed-loop Systems
  • Wireless and Energy Harvesting/Scavenging Technology

Call for Papers

The complete 4-page paper (in standard IEEE double-column format), including the title, authors’ names, aliations and e-mail addresses, as well as a short abstract and an optional demonstration video link (3 minutes max) are requested during submission. Papers must be submitted electronically in PDF format through http://www.biocas2016.org.

Important dates:

  • Special Session Proposal Due: June 5, 2016
  • Paper Submission Due: June 15, 2016
  • Demonstration Proposal Due: July 31, 2016
  • Author Notication Date: August 31, 2016
  • Author Registration Date: September 15, 2016
  • Conference Dates: October 17-19, 2016
  • Post Conference Workshop Dates: October 20-21, 2016

Highlights:

Selected BioCAS2016 papers will be published in the IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems Special Issue.

BrainCAS, a 2-day post conference workshop, will be held in Hangzhou (a beautiful city near Shanghai) from Oct. 20-21, 2016. More details of BrainCAS will be available in BioCAS2016 website soon.