Category Archives: Education

Chips, vaccines and conspiracy theories

SCIENCE 11 juni 2021 – 09:15 door Tomas van Dijk @tomasvd

The researchers did not anticipate the fuss their publication would cause on social media. (Photo: Lindsay Mackenzie/WHO)

Conspiracy theories about chips injected with vaccines are incited by a photo of a microchip made by US scholars and Tiago Costa of TU Delft. “We didn’t see the fuss coming.”

No we are not involved in a conspiracy to chip the world‘s population while injecting vaccines. Really? No, we’re not. You would expect a query like this in a satirical magazine. Yet the Director of Strategic Communications and Media Relations at Columbia University had to answer question like this by Reuters. “This research has nothing to do with Covid-19 and vaccinations,” she told the news organisation. She was asked by Reuters to debunk the rumour that her university was in any way complicit in such a conspiracy.

What prompted all this? A photo of a microchip designed by Columbia University engineers that is doing the rounds among vaccine sceptics. Posts show a picture of the microchip inside the tip of a needle, with captions and comments suggesting a connection with the Covid-19 vaccine. Chipping people would be Bill Gates’ wet dream, many people believe. The comments include: “I heard if a person had the Moderna vaccine, a strong magnet would stick to the arm where the injection was given” and “I’m not taking no bullshit Covid-19 vaccine”.

Is it a hoax? No, not that either. The photo is from a 7 May publication in Science Advances entitled ‘Application of a sub–0.1 mm3 implantable mote for in vivo real-time wireless temperature sensing’. One of the authors is Tiago Costa of the Microelectronics Department (Faculty EEMCS), who until recently worked at Columbia University and is now continuing his research on wireless, miniaturised implantable medical devices at TU Delft.

“We have created a microchip that can be inserted with a needle,” says Costa. “It is the world’s smallest single-chip system, with a volume of less than 0.1 mm3. It uses ultrasound to measure vital signs. Or at least that is the idea. Currently it only measures temperature. But we are working on more diagnostic and therapeutic medical procedures.” The device has been successfully tested on mice.

To date, conventional implanted electronics have been highly volume-inefficient – they generally require multiple chips, packaging, wires, and external transducers, and batteries are often needed for energy storage. A constant trend in electronics has been the tighter integration of electronic components, often moving more and more functions onto the integrated circuit itself.

As big as a grain of salt
The researchers pushed the limits on how small a functioning chip could be made. Measuring just 0.1 mm3, the chip can barely be seen with the naked eye. It is as big as a grain of salt.

The research started several years ago, long before conspiracy theories about chips and vaccines were around. “That the publication came out now, during the height of the vaccination campaigns, is an unfortunate coincidence,” says Costa. He says that neither he nor his colleagues saw the fuss coming. “We were so enthusiastic about our findings, we didn‘t give a moment’s thought to how the study would be seen. I guess you can call us naïve,” he says laughing.

But what more grounds are there to debunk the conspiracy theory, aside from the simple fact that it is not clear what motive the researchers would have to make everyone walk on the leash of Bill Gates? For starters, most of the needles used for Covid-19 vaccinations are the relatively thin so-called 25 Gauge needles and the chips don’t fit through these needles. To be injected they need syringes that are a notch bigger.

‘Bioelectronic medicine is booming’

Addressing concerns about the chip being used wirelessly in the future with 5G, Ken Shepard,  Professor of Electrical and Biomedical Engineering at Columbia and a researcher on the project, told Reuters that the device does not use electromagnetics. ‘It uses ultrasound, meaning that you have to be interacting with an ultrasound imaging device for the chip to be powered or communicate.’

Delta

Tomas van Dijk @tomasvd

Redacteur

For questions/comments, email me at: tomas.vandijk@tudelft.nl

Read more about: #MEDICINE #CORONAVIRUS #MEDICAL-ENGINEERING

Digitale kwakzalverij: het OBERON NLS diagnose-systeem van Metavital

Geachte Heer <naam verwijderd i.v.m. privacy>,

Wederom dank voor uw snelle en uitgebreide antwoord. Dit moet u aanzienlijk veel tijd hebben gekost.

In het onderstaande zal ik eerst puntsgewijs reageren op de door u gegeven antwoorden op de door mij per email gestelde vragen. Daarna zal ik kort mijn bevindingen geven over de door u aangeleverde informatie m.b.t. het OBERON-systeem. Tenslotte zal ik mijn visie t.a.v. de werking van het systeem geven en afsluiten met mijn advies aan <naam verwijderd>.

In uw email van 13 december geeft u aan dat er twee wetenschappelijke methoden bestaan, de inductieve methode en de deductieve methode. Dit is juist, maar nog niet volledig. De wetenschap streeft naar waarheidsvinding en gebruikt daarvoor methodieken, zoals hypothesen, op de hypothesen gebaseerde voorspellingen als logische consequenties, en experimenten of empirische observaties. Belangrijke uitgangspunten hierbij zijn: falsificeerbaarheid, verifieerbaarheid, testbaarheid en reproduceerbaarheid. In dit specifieke geval heeft u niet alleen te maken met mij als wetenschapper, maar bovenal als elektrotechnisch ingenieur. Uw systeem maakt gebruik van de vruchten van de elektrotechniek en de informatica en hiervoor moeten bovenstaande wetenschappelijke begrippen dus sowieso gelden. Het is echter mijn overtuiging dat alle natuur- en bovennatuurlijke verschijnselen op wetenschappelijke wijze onderzocht dienen te worden om een beter begrip van deze verschijnselen te ontwikkelen en om betere technologie te maken waar de mens en onze planeet wel bij varen.

In uw email, maar ook in uw presentatie, gebruikt u de term “lineair” als argument om aan te geven in hoeverre de klassieke wetenschap tekort schiet om uw systeem te begrijpen. Uw systeem is immers niet lineair. Nu ben ik toevallig uitermate bekend met het begrip lineariteit. Ik doceer aan de Technische Universiteit Delft zowel lineaire schakelingen als niet-lineaire schakelingen. Ik ben bovendien uitvinder van de dynamisch-translineaire schakelingen en ontwerp vooral niet-lineaire geïntegreerde schakelingen, ook wel bekend als “chips”, waarover later meer. De manier hoe u “niet-lineair” hanteert is op zich niet verklarend en m.i. uitsluitend bedoeld om de toehoorder ervan af te brengen om verdere vragen te stellen.

U geeft aan dat het OBERON-systeem van Metavital medisch gecertificeerd is. Dit is slechts ten dele juist. Het OBERON-systeem staat (mogelijk) geregistreerd in de categorie van medische producten. Dit betekent echter niet dat het een doelmatig (voor de patiënt zinvol) en veilig systeem betreft. “Medisch gecertificeerd” wordt vaak ten onrechte aangevoerd als een bewijs van kwaliteit.

Ik vroeg u naar de reden waarom de volgende gegevens van de cliënt noodzakelijk zijn om in het OBERON-systeem in te voeren: naam en voornaam, huisadres, geboortedatum en eventueel de bloedgroep. Uw antwoord hierop is dat dit unieke gegevens zijn en dat deze nodig zijn om een precieze verbinding met de cliënt te maken. Dit acht ik echter onwaarschijnlijk. De naam is door de ouders gegeven en is door huwelijk of naamsverandering van de cliënt nadien veranderbaar. Het adres is een keuze van de cliënt en/of diens gezin. De geboortedatum en bloedgroep zijn waarschijnlijk de enige gegevens die niet gekozen zijn. De geboortedatum en het geslacht, af te leiden van de naam, van de cliënt geven wel een indicatie van de waarschijnlijkheid dat bepaalde aandoeningen zich kunnen voordoen. Colitis en het eraan verwante prikkelbare darmsyndroom komen bijvoorbeeld bij mensen ouder dan 65 jaar, zoals de vrouw die tijdens de demonstratie bemeten werd, twee keer zoveel voor als bij mensen tussen de 25 en 44 jaar.

Dan de “scalaire golven”. Scalaire golven zijn golven die worden beschreven volgens de Wetten van Maxwell, genoemd naar de wetenschapper James Clark Maxwell (1831-1871). Deze wetten beschrijven de fenomenen zoals ze later ook proefondervindelijk zijn waargenomen door de eveneens wetenschapper Heinrich Hertz (1857-1894). Ten aanzien van het bestaan van scalaire golven wordt echter een belangrijke fout gemaakt. De wetten van Maxwell beschrijven elektromagnetische golven op een wiskundige manier. De beschrijving biedt echter nog een andere mogelijkheid van golven, namelijk één waarvan de wiskundige oplossing is dat zowel het elektrische veld (het E-veld) als het magnetische veld (het H-veld) nul zijn. Dit betekent echter dat de vector van Poynting, welke gelijk is aan het wiskundige “uit-product” van het E-veld en het H-veld gelijk is aan nul en er dus geen energie overgedragen wordt. Echter, dat een wiskundige vergelijking die een bestaand fenomeen beschrijft ook een andere oplossing beschrijft is geen bewijs van het daadwerkelijk bestaan van deze andere oplossing. De scalaire velden worden in de wetenschappelijke literatuur nauwelijks beschreven. Een beschrijving die ik aantrof in de (vrijgegeven) dossiers van de Amerikaanse CIA (in: https://www.cia.gov/library/readingroom/docs/CIA-RDP96-00792R000500240001-6.pdf), die overigens perfect de Maxwell-vergelijkingen interpreteert, was: “Hun bestaan is niet bewezen en als ze bestaan dan is hun energiebron niet duidelijk om dergelijke golven te onderhouden”. Met andere woorden, scalaire golven lijken niet te bestaan en zeker niet op te wekken. Mijn inziens ondermijnt dit argument de geloofwaardigheid van iedere vorm van technologie gebaseerd op scalaire golven, inclusief het OBERON-systeem van Metavital.

Dan ten aanzien van frequenties en de energie. U heeft mij geen antwoord kunnen geven op welke frequenties het systeem werkt en welke hoeveelheden energie er gemeten worden. U stelt dat frequentiepatronen veel complexer zijn dan een normale frequentie. Dit is juist, maar alle frequentiepatronen kunnen geanalyseerd worden met de zogenaamde Fourier-analyse (vernoemd naar Joseph Fourier, 1768-1830) en samengesteld worden met Fourier-synthese, technieken die in de wetenschappelijke en technologische domeinen bekend zijn en worden toegepast in de door u gebruikte computer, draadloze communicatie en elektrische energievoorziening.

In antwoord op mijn vraag over het aantal meetpunten gaf u aan dat een meting ca. 70 biljoen meetpunten betreft. Verderop in uw email gaf u aan 255 dB (decibel) aan energieniveaus te kunnen meten. Over het aantal frequenties was u minder specifiek. Het getal van 4,2 suggereert echter een nauwkeurigheid van 1 decimaal t.o.v. de absolute waarde van 4,2 en dus minstens 42 verschillende frequenties. Deze kunnen binair gecodeerd worden als ^2log(42) = 6 bits (eenheden van binaire informatie). 255 dB is een factor 10^25,5 = 3.16e+25 en kan binair gecodeerd worden als ^2log(3.16e+25) = 43 bits. De totale hoeveelheid data komt hiermee uit op 43 x 6 x 7e+13 =  1.8e+16 bits. Gebruiken we vervolgens de definitie van “kanaalcapaciteit” (Claude Shannon, 1916-2011), dan betekent dat het overzenden van 1.8e+16 bits over een gewone telefoonlijn (zoals ook in uw email als mogelijkheid benoemd) met een maximale overdraagsnelheid van 56 kilo-bit per seconde 321 miljard seconden duurt, ofwel meer dan 10.000 jaar (!). Zelfs via de door u (op uw website) gewantrouwde 5G-netwerken, met een huidige gemiddelde datasnelheid van 100 mega-bit per seconde is de duur van het verzenden van deze informatie 180000000 seconden, ofwel nog steeds een krappe 8 jaar.

Op mijn vraag van hoe u frequenties overzet op water, metaal of chips, verklaart u dat u hiervoor een resonantiekamer gebruikt. Resonantie is echter de voorkeur van een ruimte of component voor een bepaalde (grond-) frequentie en diens “hogere harmonischen”. Dit zijn (veelal oneven, dus 3x, 5x, 7x, etc.) veelvouden van deze grond-frequentie. Het is dus onmogelijk om een heel frequentiespectrum in een resonantiekamer over te zetten op iets anders.

Chips zijn inderdaad meerdere lagen boven elkaar, maar niet per se van metaal, veelal eerder van halfgeleider-materiaal, waarvan silicium het bekendste voorbeeld is. Chips worden ook geïntegreerde schakelingen genoemd en zijn, toevallig, mijn expertise. Ik maak chips voor bioelektronische toepassingen. Chips kunnen alleen geprogrammeerd worden indien ze een elektronisch geheugen bevatten en van energie en informatie worden voorzien. Hiertoe dienen ze op de juiste wijze te worden aangesloten.

Ik dank u voor het delen van 17 bestanden die de door mij betwiste werking van het OBERON-systeem zouden moeten beschrijven of ondersteunen. Opvallend was voor mij dat geen van deze bijdragen aan “peer review” onderworpen zijn geweest. Dat wil zeggen dat ze gepubliceerd zijn zonder toetsing door collega’s of vakgenoten.

Ik heb ook het document “Funktionsweise des OBERON®-Systems” gelezen. Dit document gebruikt veel correcte technologisch-wetenschappelijke terminologie die ik goed begrijp, o.a. over de samenstelling van de infrarood-diode (IR-diode) die in het OBERON-systeem gebruikt wordt. De samenvatting op bladzijde 5 is echter volledig onjuist. Een infrarood-diode biedt niet de mogelijkheid om transversale golven (zoals de scalaire golven) te meten. Infrarood licht heeft weliswaar een kleine golflengte (van ongeveer een micrometer), maar wordt ook geabsorbeerd door het lichaam. Het is dus derhalve niet geschikt om informatie over het hele lichaam en haar organen, weefsel en cellen te weten te komen met behulp van een IR-diode.

In het document “Funktionsweise Thermodynamik–Quantenmechanik.pdf” worden natuurwetenschappelijke begrippen als entropie en energie gehanteerd om de werking van het Oberon-systeem plausibel te maken. Zoals u op bladzijde 3 aantreft wordt daar een vergelijking beschreven voor het door mij hierboven beschreven B-veld. Voor scalaire golven zou echter gelden dat het B-veld nul is. De dik-gedrukte conclusie van Klaus Valentiner is daarmee dus onjuist.

Het artikel van Peter Gariaev over laserlicht heb ik niet in detail gelezen. Het OBERON-systeem maakt immers geen gebruik van lasertechnologie.

Tenslotte het artikel “Spin Matrix Therapie bei Tinnitus” door Johannes A. Ebbers. Tinnitus is een ernstige, veelal neurologische aandoening die voor 2 a 3% van alle mensen tot grote problemen leidt, zoals angsten, slapeloosheid en depressie. Ik werk samen met twee wereld-experts op het gebied van tinnitus, Prof. Dirk de Ridder (van de Universiteit van Otago) en Prof. Berthold Langguth (van de Universiteit van Regensburg). Er is nog geen succesvolle medische behandeling voor tinnitus. Veel behandelaars pretenderen echter wel een succesvolle behandeling te hebben. Er wordt grof geld betaald want de lijders aan tinnitus zijn ten einde raad. Mensen die ernstige tinnitus hebben plegen niet zelden zelfmoord. Om deze reden ben ik met Dirk de Ridder en anderen “Tinnitus House” gestart. Zie https://tinnitushouse.nl/. De bedoeling is om door middel van wetenschappelijk onderzoek onder en met behulp van de ervaringsdeskundigen beter inzicht en betere behandelingen te ontwikkelen. Het bovengenoemde artikel suggereert dat middels het afspelen van een MP3 (een gecomprimeerd geluidsbestand) een zogenaamde Spin-Matrix therapie aangeboden kan worden. Het behoeft echter geen ingewikkelde verklaring dat het aanbieden van geluid invloed heeft op tinnitus, hetgeen een fantoomgeluid is. Het resultaat is echter nooit blijvend. De Spin-matrix therapie is bovendien ook nooit besproken op het gezaghebbende symposium van het Tinnititus Research Initiative (https://www.tinnitusresearch.net/). Ik heb daar overigens wel gesproken, op uitnodiging, in 2012.

Wat doet het OBERON-systeem van Metavital dan precies? Aangezien er geen scalaire golven bestaan, er geen data over 70 biljoen meetpunten overgezonden wordt, de infrarood-diode op afstand geen informatie over een menselijk lichaam kan registreren, er geen degelijk wetenschappelijk onderzoek bestaat dat de werking van het OBERON-systeem verklaart of beschrijft, en er in de beschrijving van het OBERON-steem klakkeloos met wetenschappelijke termen wordt gestrooid die op een geraffineerde maar betekenisloze manier aan elkaar verbonden zijn, kan ik met grote zekerheid stellen dat het OBERON-systeem van Metavital niets meet aan de cliënt en dus niets weet van de cliënt, anders dan de gegevens die door de behandelaar worden ingevoerd. U beschrijft dat het invoeren van de gegevens van de cliënt zorgvuldig dient te gebeuren. Dit verbaast mij niet, omdat dit het enige is dat de software van de cliënt te weten komt.

Mijn beste inschatting is dat het OBERON-systeem van Metavital een bewust ingewikkeld en zorgvuldig ontwikkeld software-pakket is gebaseerd op analyse van de ingevoerde summiere data van de cliënt, een pseudorandom ruis-generator (een mogelijk verband met het woord “Rauschfeld”, ruis-veld, in uw email) om wat spontane meetverschillen te produceren en daarmee het gesuggereerde echtheidsgehalte te vergroten, en een zorgvuldig getrainde trainer om de werking van het systeem toe te lichten maar niet daadwerkelijk uit te leggen. In dit opzicht lijkt het bijzonder sterk op de Healy (https://www.healyworld.net/en/)  die toevallig ook uit Duitsland afkomstig is en waarvan gesuggereerd wordt dat de werking gebaseerd is op een quantumsensor, net zoals in de documentatie van het OBERON-systeem wordt gesuggereerd. Ik heb de Healy onderzocht en de quantumsensor zit er niet in.

Ik heb mij zo open mogelijk verdiept in het OBERON-systeem van Metavital. Ik ben nieuwsgierig van aard en altijd bereid om nieuwe inzichten te verwerven. Ik heb oprecht mijn best gedaan, maar ik ben teleurgesteld. Ik verbaas mij over de slechtheid van de ontwikkelaars van het systeem en de goedgelovigheid van de trainers. Ik maak mij kwaad over hoe mensen die soms ten einde raad zijn en zozeer op genezing hopen om de tuin worden geleid tegen een hoge prijs.

Mijn advies aan <naam verwijderd i.v.m. privacy> is dan ook om, tenzij hij interesse heeft in het opzetten van een duur attractiepark, niet in deze technologie, die wat mij betreft valt onder digitale kwakzalverij, te investeren.

Met professionele groet,

Wouter Serdijn

Hoogleraar Bioelektronica, Technische Universiteit Delft

Elektronica: het medicijn van de toekomst

Hoe bioelektronica de kwaliteit van leven kan vergroten en wat ons nog tegenhoudt in de brede toepassing ervan.

Geschreven door Jill van Remundt,
masterstudent Wetenschapscommunicatie en Industrieel Ontwerpen aan de TU Delft.

Ik was ongeveer 4 maanden oud toen ik met mijn ouders naar Griekenland vloog. Het was de bedoeling om uit te rusten tijdens een ontspannen vakantie aan zee. Uiteindelijk werd het een hel voor mijn vader en is zijn leven daarna nooit meer hetzelfde geworden.

Tijdens die vakantie in Griekenland kreeg hij de eerste symptomen van wat later zou worden gediagnostiseerd als de Ziekte van Ménière. Hij was misselijk, erg duizelig en het enige dat hielp was in bed liggen en slapen. Mijn moeder bleef bij hem in het appartementje terwijl ze in haar eentje op mij, als kleine baby, moest passen.

Nu ruim 24 jaar later zijn de gevolgen van de ziekte nog altijd aanwezig. Mijn vader hoort een constante ruis in zijn oor die nooit meer weg zal gaan. Ook is hij aan zijn linkeroor bijna geheel doof. Hij heeft ermee leren leven, het is een onderdeel van hem geworden, maar heeft er nog dagelijks last van. Een van zijn grootste passies, muziek, heeft een andere betekenis gekregen in zijn leven.

De gevolgen van tinnitus

Mijn vader is niet de enige met deze ervaring. Er wordt geschat dat in Nederland tussen de 10.000 tot 15.000 mensen lijden aan de Ziekte van Ménière [1]. Tinnitus (oorsuizen) kan het gevolg zijn van de Ziekte van Ménière, maar heeft ook andere oorzaken. Mensen die aan tinnitus lijden horen vaak bijna onafgebroken geluid. Dit geluid kan bijvoorbeeld geruis, gepiep, gerinkel of gebonk zijn. 10 tot 15 procent van de bevolking heeft (wel eens) last van tinnitus [2]. In 2017 ging het dus om 1.7 tot bijna 2.6 miljoen Nederlanders. Voor 1 tot 2% van de bevolking vormt het horen van constant geluid aanzienlijke hinder en wordt het gezien als groot probleem [3].

Wouter Serdijn, professor bioelektronica en hoofd van de sectie Bioelektronica aan de TU Delft, vertelt me het verhaal van Gaby Olthuis. Op het eerste gezicht leek ze een gezonde en gelukkige vrouw. Ze leed echter aan tinnitus en hoorde een constante pieptoon in haar hoofd. Daarnaast was ze overgevoelig voor buitengeluid. ‘Ik zit klem in geluid,’ zei ze hier zelf over in een rapportage van Omroep West [4]. Voor Gaby was geluid en de tinnitus zo’n kwelling, dan ze met behulp van euthanasie in 2014 een eind aan haar leven heeft gemaakt.

Bioelektronica als medicijn

Serdijn vertelt me het verhaal van Gaby omdat dit soort voorbeelden voor hem de motivatie vormen voor zijn werk. Binnen de bioelektronica groep op de TU Delft houden professoren, onderzoekers en studenten zich bezig met de (biomedische) toepassing van elektronische implantaten en elektronische medicijnen. Het oudste voorbeeld van een elektronisch implantaat is de pacemaker.

Chemische medicatie (denk aan bijvoorbeeld tabletten of capsules) kan worden gezien als een ‘lichaamsvreemde’ stof die via de bloedbaan wordt verspreid en een interactie aangaat met de biologische systemen in het lichaam. Elektronische medicatie daarentegen, probeert een ziekte of aandoening te onderdrukken door het elektronisch stimuleren van spieren of het zenuwstelsel. Een voordeel van deze methode is dat de behandeling veel gerichter kan worden ingezet op het aangetaste gebied in het lichaam. Waarbij chemische medicatie zich in de bloedbaan door het hele lichaam kan verplaatsen, en een interactie kan aangaan met allerlei organen, focust elektronische medicatie zich op een specifieke spier of zenuw(groep).

Bioelektronica kan een hulpmiddel zijn voor de behandeling van diverse aandoeningen en ziektes. Het is bijvoorbeeld mogelijk om het ongecontroleerd trillen van Parkinsonpatiënten te onderdrukken waardoor deze mensen weer zelf dingen kunnen oppakken. In bepaalde mate is het mogelijk om het geruis veroorzaakt door tinnitus te onderdrukken of weren. Maar ook is bioelektronica tot dingen in staat die verder reiken dan de mogelijkheden van chemische medicatie. Zo is het op dit moment al mogelijk om blinden hun zicht terug te geven en om doven weer geluiden te laten horen [5]. Het is de ambitie van Serdijn om de kwaliteit van leven voor mensen met een aandoening of ziekte te verbeteren. Mensen die hinder ervaren of soms zelfs ondragelijk lijden, zoals in het geval van Gaby, die geen enkele kwaliteit van leven meer ervaarde.

Bioelektronica nog beperkt toegepast

Technologisch gezien is er al een hoop mogelijk, vertelt Serdijn mij, maar een hoop toepassingen zijn nog niet uitgebreid genoeg getest om te kunnen worden geïmplementeerd in behandelingen. Ook spelen de richtlijnen en test-eisen in de medische wereld een rol bij de huidige beperktheid van behandelingsopties. Maar dat is niet alles zegt hij, ‘de behandelaars zelf weten vaak ook nog niet goed wat er al mogelijk is.’

En dan is er nog een vierde reden waardoor bioelektronica en elektrische medicijnen nog niet op brede schaal worden toegepast. ‘Veel mensen zijn bang dat ze gehackt of bestuurd kunnen worden,’ vertelt Serdijn. Recent had hij een journalist aan de telefoon die vroeg; ‘kan Google nou in ons hoofd?’ ‘Die vragen, die leven er,’ zegt hij. Ook nu tijdens de Covid-19 pandemie: mensen zijn bang dat ze in de gaten zullen worden gehouden door een chip in het vaccin. ‘Technologisch kan dat niet eens,’ vertelt Serdijn [*]. ‘Maar je kunt die mensen dat niet uitleggen. Zij zeggen dan, ‘jij bent wetenschapper, dat is ook maar een mening.’’

Het medicijn van de toekomst

De brede toepassing van de bioelektronica en elektronische medicijnen wordt dus niet vertraagd door de snelheid van de innovatieve ontwikkelingen. Het wordt vertraagd omdat nog te weinig bekend is over de langetermijngevolgen, door het lange medische traject van testen, omdat behandelaars vaak niet op de hoogte zijn van de mogelijkheden en omdat mensen sceptisch of zelfs angstig zijn als het gaat om elektronica in hun lichaam. Al die redenen zijn in meerdere of mindere mate begrijpelijk, maar dagelijks zouden de biomedische toepassingen van bioelektronica heel veel mensen een verhoogde kwaliteit van leven kunnen brengen. Was er eerder al meer mogelijk geweest, dan was Gaby Olthuis er nu misschien nog.

Verhalen als die van Gaby zullen Wouter Serdijn blijven drijven om door te gaan met zijn werk en onderzoek. Hij doet zijn best om de neurowetenschappers betere technologie te kunnen geven om de hersenen te onderzoeken en de behandelaars wil hij mogelijkheden toereiken om beter te kunnen behandelen. Zo wordt er op het gebied van bioelektronica in de toekomst hopelijk meer mogelijk en is er misschien nog een kans dat mijn vader in de toekomst opnieuw kan genieten van muziek zoals hij dat vroeger deed.

Video

Valse medische claims achter de Healy

YouTube Preview Image

Uitgezonden op 16 november 2020, om 20:35, bij het programma Radar van de AvroTros op NPO-1. Onderstaande tekst is van de website van Radar: https://radar.avrotros.nl/uitzendingen/gemist/item/valse-medische-claims-achter-de-healy/ 

Het beschermt je tegen stress, depressie, ziekten en zelfs tegen kanker. Tenminste, dat beweren de promotors van het ogenschijnlijk medische product Healy. We leggen de wereld bloot achter de Healy, vol ongefundeerde medische adviezen en vernuftige verdienmodellen.

Het product is afkomstig uit Duitsland, maar maakt sinds een jaar een flinke opmars in Nederland. In een winkel is de Healy niet te koop en het is al helemaal niet verkrijgbaar bij een reguliere arts. ‘Daar is het veel te ingewikkeld voor’, legt een gebruiker en promotor uit.

Frequentie therapie

Zo zou het apparaatje werken met frequentietherapie. Deze alternatieve geneeswijze is echter nooit effectief bewezen. Met een hoop lastige medische termen legt Healy op de websites en in folders uit dat de elektronische frequenties die het apparaat stuurt, je cellen verbetert.

De gezondheid van een cel zou te meten zijn aan de hand van de elektrische spanning van het celmembraan. Vervolgens zou het apparaatje deze elektrische spanning meten en met verschillende stroomsterkten herstellen. Het apparaatje zou exact weten welke frequenties jij nodig hebt.

De Healy weet niks en meet niks

‘Totale onzin’, laat professor in de bio-elektronica Wouter Serdijn ons weten. ‘Healy weet niks en meet niks. Hij stuurt hoogstens willekeurige elektronische frequenties, en ook hiervan is niet bewezen dat ze invloed hebben op je cellen.’

Dit bevestigt ook arts en epidemioloog Alfons den Broeder. Den Broeder is tevens lid van de Vereniging tegen Kwakzalverij. Hij wil de consument waarschuwen tegen bedrijven die inspelen op vage gezondheidsklachten. ‘Het is pure geldklopperij.’ Als tip geeft hij mee: ‘Klinkt het te mooi om waar te zijn, dan is het dat doorgaans ook.’

Multi level marketing werkt claims in de hand

Toch wordt er goed geld betaald voor de ‘aspirine tegen alles’. Het instapmodel kost al gauw 500 euro en afhankelijk van de programma’s die erop zitten stijgt deze prijs. De duurste variant is verkrijgbaar voor 2500 euro. De Healy wordt via een multi level marketing systeem verkocht, ook wel bekend van Tupperware of Herbalife. De gebruikers worden gestimuleerd zelf ook te gaan verkopen.

Expert op het gebied van neuromarketing, Victor Lamme, legt uit dat dit systeem de medische beweringen in de hand werkt. ‘Het gaat er niet eens om wat voor claims Healy zelf maakt. Een persoonlijke ervaring is veel efficiënter. Daar komt emotie bij kijken en dat is overtuigender dan een paar cijfers in een rapport. Daarom is deze manier van verkoop zo effectief.’

CE-markering voor medisch hulpmiddel

Healy staat geregistreerd als medisch hulpmiddel in de CE-klasse 2a. Naar eigen zeggen voor chronische pijn, fibromyalgie en skeletpijn. In de vrijwaring legt het bedrijf uit dat veel andere toepassingen niet erkend worden door de reguliere geneeskunde. Een CE-markering zegt enkel iets over de technische veiligheid van een product, niks over doeltreffendheid of over de medische werking van dat product.

Reactie Healy

Healy houdt vol dat de wetenschappelijke onderbouwing er wel degelijk is. Daarnaast zeggen ze valse claims door hun promotors tegen te gaan. Lees hier de hele reactie van Healy.

Wat vindt de politiek?

Lilianne Ploumen (PvdA) schuift aan in de studio. De PvdA vindt het onbegrijpelijk dat dit soort producten in dezelfde klassen geregistreerd kunnen staan als een MRI-scan. Ze zegt dan ook kamervragen te gaan stellen aan de minister.

“The Rising Stars of TU Delft” featuring Tiago da Costa

Delft Health Initiative introduces “The rising stars of the TU Delft”. Here we present stories of talented researchers, assistant and associate professors in the field of healthcare. The goal is to get to know the rising stars, read about their research and ambitions, and look for collaborations. Read below the story of rising star Tiago da Costa.

Tiago Costa

by Xandra van Megen

Finally arrived in Delft
During the rainy days in October, a rising star came to Delft. His name: Tiago Costa. After doing his bachelor’s, master’s and PhD in Lisbon (Portugal) and a postdoc in New York (USA), he is now an assistant professor at the microelectronics department at the TU Delft.

Not physically penetrating the brain
Tiago Costa is developing technologies, specifically using integrated circuits on microchips, to try to interfere with the nervous system, brain, spinal cord, and peripheral nerves. This is useful because nowadays diseases, such as Parkinson or rheumatoid arthritis can be treated with electrical signals. However, this still requires surgery to implant large electrodes in the brain or placing electrodes around nerves, which is very risky.

The goal of Tiago Costa is to create microchips for minimal invasive or non-invasive treatments.  In order to achieve this, he is exploring ultrasound. Ultrasound can propagate through tissue and can be focused on a specific depth and location. This way chips of a few millimeters or centimeters can be used as wearables. This way no surgery is needed to physically penetrate through body parts, such as the brain.

This way no surgery is needed to physically penetrate through body parts, such as the brain.

A wake-up call
Tiago Costa is doing this research after getting a wake-up call. “For 6 months in between my master’s and PhD, I went to work for a big car company, as an electrical engineer. It was a big shock when I realized that I only used a little knowledge from my background because the work was much more superficial. Another thing was that I saw that the industry was only led by profits, regardless of the applications. I was not seeing myself working there for the next 20 years. I really wanted to do something that can help mankind in some way, not just work in a company developing products people even don’t know why they need it. That is why I went back to university and continued with microelectronics in the medical field to really add value.”

I was not seeing myself working there for the next 20 years. I really wanted to do something that can help mankind in some way.

Bridge the gap
He is motivated to continue this research because he is convinced he can make the step to the actual reality. “People have been talking about brain-machine interfaces for the last 20 years, but you don’t see any. The promise that science made to the world has somehow failed the expectations. I still see a big gap between the potential outcomes and the actual reality. I think I am able to make this step. However, I don’t know how much time it will take. Hopefully, it will turn out to be something meaningful.”

People have been talking about brain-machine interfaces for the last 20 years, but you don’t see any.

Bikes, flatland, tulips. Lunch?!
As Tiago Costa just started at the beginning of October he is starting to find collaborations with other colleagues and professors. The research he is conducting is very multidisciplinary. He is focusing on a device, but there is much more to it. He needs collaboration with medical specialists and neuroscientists, but he is also seeking collaborations in micro-fabrication facilities, such as the Else Kooi laboratory and signal processing experts.

He already mentioned that the group environment in his department is very nice, friendly, open and multicultural. However, he is still surprised by the Dutch people in his group. “I knew about the bikes, I knew about the flatland and I knew about the tulips, but I was very surprised about the lunch; Seeing people eating two slices of bread with cheese and drinking a glass of milk! I did not adapt to that yet.”

Studium Generale PODCAST: De Bionische Mens

Wil jij lekker onbekommerd van de zomer genieten maar nog wel wat kennis opdoen? Ga dan luisteren naar onze nieuwe podcast-serie “Van Droom Naar Daad”. Hierin gaan we in gesprek met de Delftse wetenschappers over de toekomst. Hoe zien zij de wereld voor zich en welke rol nemen zij daarin op. Ga mee op ontdekkingstocht in een wekelijkse aflevering zodat jij je deze zomer niet hoeft te vervelen.

In de allereerste aflevering voelen we hoogleraar bio-elektronica Wouter Serdijn aan de tand. Ziet hij de opkomst van de bionische mens voor zich? Een versmelting van mens en machine? En hoe dit te beschouwen, positief of negatief? En wat is dat nou precies bio-elektronica, wat kunnen we daar nu al mee? Je kunt de podcast beluisteren via Soundcloud, Stitcher en ITunes.

Hoe verbeteren chips het menselijk lichaam?

Hoe verbeteren chips het menselijk lichaam?

Luister naar de podcast op: https://www.nporadio1.nl/wetenschap-techniek/10388-hoe-verbeteren-chips-het-menselijk-lichaam

donderdag 28 juni 2018 | NTR | Bouwe van Straten

Ruim 200 Nederlanders lopen al rond met een chip in hun lichaam, en het aantal groeit. Dat kan voor allerlei doeleinden zijn, van gemak tot verbetering van de kwaliteit van leven.

Hoe verbeteren chips het menselijk lichaam?

“Ik heb een thermometer, een rfid-chip waarmee ik mijn auto kan ontgrendelen en een chip waar data op staan, waaronder bitcoins,” vertelt Tom Oudenaarden, een piercer en bio-hacker die chips implanteert, ook bij zichzelf. De reden? Gemak. “Ik hoef geen sleutels meer bij me te dragen, en als banken straks gaan meewerken hoef ik ook geen pasje meer mee te nemen.” Oudenaarden zou zijn arsenaal aan geïmplanteerde chips graag ook nog uitbreiden met een gps-tracker.

Gemak, of een beter leven?

Wouter Serdijn, bio-elektronicus aan de TU Delft, houdt zich bezig met de medische toepassing van chips in het menselijk lichaam. Zelf draagt hij geen chips: “Ik richt me vooral op mensen die wat minder fortuinlijk zijn, die een stoornis hebben. Ik probeer technologie te ontwikkelen die hun kwaliteit van leven kan verbeteren.”

Dergelijke implantaten kun je bijvoorbeeld gebruiken om insuline af te geven. Maar daarvoor is het nodig dat zo’n chip ook nauwkeurig kan meten wat de behoefte van de patiënt is. “Als je kijkt naar elektronische implantaten, is dat eigenlijk de heilige graal: enerzijds meten wat de patiënt nodig heeft en dat dan vervolgens ook kunnen toedienen.”

Alles wat digitaal is, is te hacken

Een probleem is wel dat dergelijke apparatuur ook gehackt kan worden. “Alles wat digitaal is, kan gehackt worden”, erkent Oudenaarden. Maar echt zorgen maakt hij zich daar niet over: “Wie wil mijn tweedehands Alfa nu hebben? Er zijn veel leukere auto’s”.

Serdijn is er minder gerust op, met name als het om medische apparatuur gaat: “Veel medische apparaten zijn bijzonder makkelijk te hacken, en daar ben ik niet gerust op. Wij zijn ook in gesprek met medische bedrijven, omdat we vinden dat ze er iets aan moeten doen.” Hij erkent dat de beveiligingen tegen hacken steeds beter worden, maar ziet tegelijkertijd dat bedrijven nog lang niet het maximale doen om hun apparaten ‘onhackbaar’ te maken.

Dit artikel is verzorgd door de wetenschapsredactie van NPO Focus.

Objectief en gericht behandelen van patiënten met elektroceutica

EO

17 mei 2018 om 14:32 uur

Objectief en gericht behandelen van patiënten met elektroceutica

Medici grijpen vaak naar farmaceutische middelen om een kwaal bij een patiënt te verhelpen. De elektronische tegenhanger werkt in sommige gevallen echter beter. Langzaam wint deze techniek terrein zoals bij behandelingen voor het syndroom van Tourette, epilepsie en oorsuizen. Elektroceutica, een medische toepassing van bio-elektronica. Klein, flexibel en intelligent.

Iedereen heeft wel eens een afbeelding van de hersenen bekeken. Wat daarbij opvalt is dat de structuur van de hersenen – voor de leek – vrijwel homogeen is. Je kunt geen duidelijk onderscheid maken tussen de  verschillende kwabben. Wel weten we dat die hersenkwabben elk verantwoordelijk zijn voor andere hersenfuncties. De frontale kwab helpt bij de verwerking van taal en spraak. De pariëtale kwab is betrokken bij cognitieve functies zoals rekenen en lezen en de kleinste kwab, de achterhoofdskwab, is betrokken bij zien.

Medicijnen kunnen het onderscheid tussen de kwabben ook niet altijd maken. Ze bieden daardoor een globaal effect. Alle kwabben worden tegelijkertijd en in dezelfde mate beïnvloed. Een groot nadeel als een aandoening zich op een specifieke plek en onverwacht moment manifesteert. Bio-elektronica biedt een uitkomst. Zeker nu wetenschappers steeds kleinere, flexibelere en intelligentere oplossingen bieden om elektroceutica tot een succes te maken.

Elektrochemische machine

In een volle zaal op de Hogeschool van Amsterdam bij de faculteit van Techniek vertelt professor Wouter Serdijn tijdens een lezing over medische toepassingen van de bio-elektronica. Studenten en docenten luisteren aandachtig naar de mogelijkheden die elektronica biedt voor behandelingen van het syndroom van Tourette, epilepsie en oorsuizen.

Simpel gezegd kun je de hersenen beschouwen als een elektrochemische machine. Dat betekent dat je een chemische interactie kunt aangaan, zoals met medicijnen. Maar je kunt ook contact maken met de hersenen door de elektrische interactie aan te gaan op de plek waar de aandoening zich manifesteert.

probe

Ziekte van Parkinson

“We moeten nog veel leren over de hersenen en over de interactie van elektriciteit met de hersenen of ander zenuwweefsel. Maar veel hersenaandoeningen zijn zeker succesvol te behandelen met elektriciteit”, zegt professor Serdijn. “Een bijkomend voordeel is dat de toepassing instantaan werkt. Dat houdt in dat je het effect ziet zodra je de elektriciteit aanbiedt. De behandeling lijkt echter niet te zijn plaatsgevonden zodra er geen elektrische interactie is”. Als voorbeeld toont hij een filmfragment over een man die lijdt aan Parkinson, een ziekte die de aansturing van de spieren aantast. Zijn handen trillen zo hevig dat hij niet in staat is om een telefoonnummer in te toetsen of om zichzelf te scheren.

“Er zijn meerdere elektroden-arrays in zijn hoofd aangebracht met metaaloppervlakken die een overschot of een tekort aan elektronen aanbieden die de ionen in het hersenweefsel aantrekken of afstoten. Daardoor bouwt een lading op waarmee je hersencellen kunt verleiden om gewenste activiteit te vertonen of om een ongewenste activiteit te onderdrukken”.

Elektrotechnisch gezien een relatief eenvoudige toepassing. De elektroden kun je zien als stekkers in de hersenen via draden verbonden met elektronica van een implementeerbare pulsgenerator in de borst. Op regelmatige momenten zendt de generator zeer voorspelbare pulsen naar de hersenen. Het filmfragment toont een zeer duidelijk gunstig effect in de fijne motoriek van de man. Tot de generator weer wordt uitgeschakeld.

hoofd

b

Was het maar zo simpel. De hersenen laten zich echter niet zomaar sturen. Ze krijgen de kunstmatige beïnvloeding door. Ze maken zich hier ongevoelig voor door de synaptische weegfactoren aan te passen en nieuwe neurale paden aan te leggen. Als reactie kan de arts eigenlijk alleen maar de intensiteit opschroeven of anders doseren.

Miniaturisering

“We weten dat het werkt met relatief eenvoudige micro-elektronica. Daarbij bepaalt vooral de batterij de afmeting van het implantaat. Deze heeft twee functies; de elektronica voeden en het hersenweefsel via de elektronica voorzien van de juiste pakketjes elektrische lading. We streven naar een energiezuinig ontwerp van een klein en flexibel implantaat dat in zijn geheel in het hoofd bij de hersenen past. Dus zonder oncomfortabele, aan de huid vastklevende draden en titanium behuizing in de borst”.

mini

Overbodige componenten

Als je kijkt naar de huidige implantaten dan vraagt de elektronica voor de gewenste functies verschillende spanningsniveaus. Daar zijn discrete componenten voor nodig waar je eigenlijk geen ruimte voor hebt. De groep van Serdijn werkt er daarom hard aan om alles in een implantaat te laten werken op één enkel spanningsdomein.

Ook heeft de groep in simulaties en experimenten aangetoond dat de vaak toegepaste koppelcondensatoren niet nodig zijn om de apparaten veilig te maken. Sterker nog, ze hebben een ongunstig effect waardoor lading in het weefsel opbouwt. Gelukkig zijn er andere efficiëntere methoden om ze te vervangen.

Intelligenter

“We willen het implantaat niet alleen kleiner maar ook intelligenter maken. Om rekening te houden met het lerend effect van de hersenen en om de patiënt in zijn therapeutische behoefte te voorzien.

Een groot bijkomend voordeel van het laatste is dat het implantaat een objectieve en exacte analyse kan uitvoeren. Want hoe weet je dat iets werkt? Dat moet je meestal aan de patiënt vragen. Maar je kunt je voorstellen dat zijn antwoorden door emoties niet altijd objectief zijn”.

Veiligheid

Hacken van medische apparatuur is momenteel nog vrij gemakkelijk. Fabrikanten hebben er simpelweg te weinig aandacht aan besteed. Maar we moeten oppassen met het beperken van toegang voor bijvoorbeeld alleen jezelf, je cardioloog of je neuroloog. “Wat als je ergens bewusteloos op de grond ligt? Dan zou het fijn zijn dat een ambulancemedewerker er ook bij kan. Gelukkig zijn daar slimme oplossingen voor bedacht bij de afdeling Neurowetenschappen van het Erasmus Medisch Centrum waar we nauw mee samenwerken. Zoals de hulpverlener die hetzelfde hartritme  kan aantonen als het implantaat meet. Dan is er een match”.

Bio-elektrische medicijn

Zijn we er dan, als het lukt om toepassingen op deze wijze kleiner, flexibeler en slimmer te maken? “Nee”, zegt Serdijn. “Er doen zich nieuwe ontwikkelingen voor waar we zelf ook onderzoek naar doen. Het kan nog kleiner, het bio-elektrische medicijn”.

Kleine medische apparaatjes die zeer lokaal ‘praten’ met zenuwweefsel tussen organen en de hersenen. Het implantaat verbetert de aansturing van de organen door de hersenen als dat niet helemaal goed gaat, zoals bij reumatische artritis, astma en diabetes type 2. Het implantaat monitort en overschrijft de code van de hersenen als deze niet juist is.

Voor deze implantaten gelden nog strengere eisen dan de toepassingen hiervoor beschreven. Het moet levenslang meegaan, de behuizing mag geen schade toebrengen aan (de gezonde) zenuwbaan en het moet natuurlijk veilig zijn. Discrete componenten kun je bij deze afmeting nagenoeg niet toepassen. Dus ook geen batterij. Maar wat dan wel?

Een neurostimulator is nog te voeden door een inductieve koppeling. Bijvoorbeeld door een soort oplaad-spoel op je borst te plaatsen. Dat is geen optie voor zo’n klein implantaat diep in het lichaam. Er komt maar weinig energie ter plekke aan. “Op de TU Delft hebben we een chip ontworpen die gebruik maakt van het Seebeck effect om temperatuurverschillen om te zetten in bruikbare elektriciteit. Dit werkt echter niet diep in het lichaam en bij de hersenen waar de temperatuur nagenoeg constant is. Kinetische energie omzetten door elementjes die gaan resoneren bij een beweging? Dit levert in de orde van 10 microwatt op wat toereikend zou zijn voor een implantaat. Maar toch verre van praktisch om een patiënt regelmatig te vragen om op één vaste  frequentie te bewegen of erger, om de chip in je hoofd te voeden door te headbangen…”

Omzetten van glucose of gebruik maken van het metabolisme in ons lichaam dan? “Allebei in theorie een optie maar het meest kansrijk lijkt het inbrengen van een energieomzetter in het lichaam waarbij de energie ultrasoon wordt aangeboden aan het implantaat. Dat kunnen we vrij goed richten en het lijkt erop dat het lichaam deze golven minder absorbeert dan elektromagnetische golven. Dus een hoger rendement”.

De toekomst

Volgens Serdijn zullen we deze eeuw heel veel te weten komen over onze hersenen en de interactie die we ermee kunnen aangaan. “We zijn er nog niet. Maar waar farmaceutica ons tot op heden ver heeft geholpen, bieden elektroceutica en het bio-elektrische medicijn behandelingen voor de 21e eeuw”.

Dit artikel is gebaseerd op de presentatie ‘Beter worden met elektroceutica – Bioelectric Medicine to the rescue’ gegeven door prof. dr. ir. Wouter Serdijn, hoogleraar bio-elektronica aan de Technische Unversiteit Delft.

How Master student Alberto contributes to impact

Master student Alberto Gancedo from Spain got the opportunity, via Delft University Fund, to start his Master’s programme Microelectronics at TU Delft in September 2017. Besides studying, he is also working on his own project ‘Amplitude-integrated EEG measurement system (aEEG)’. Alberto’s goal: to develop a small, portable and cheap monitoring device to detect babies unusual brain activity directly after birth.

When unusual brain activity can be detected at an early stage, than early action can take place to limit or even prevent the damage. Alberto started this project during an internship for his Bachelor study. He now wants to take the project to a higher level and get everything out of it: ‘My motivation? I just love working on a project where the social impact is so clearly present .’

Alberto felt himself at home in the Netherlands almost right away. ‘The best part of the Netherlands is the fact that it is quite easy to adapt to the country, nearly everyone speaks English which makes everything a lot easier. I also really enjoy the multicultural environment and the quality of education at TU Delft.’

During the last couple of months, Alberto mainly focussed on  combining his intensive Master’s programme with working on his aEEG project. By now, Alberto has found a good balance in dividing his hours between studying and working on his project. He has already made progress with his project:

‘As of today, there is a working analog board that is the responsible of the measurements, and a digital board prepared for testing and debugging. Once it can be ensured that the digital board is working as intended, I can start to develop the code for this board in order to prepare it for the live measurements.’

Alberto expects to be able to carry out the first test measurements in the summer of this year. By then, he really hopes to have proof that his system works. Through his supervisor prof.dr. Wouter A. Serdijn, he already has a network of doctors and hospitals in the Netherlands. Once the evidence is there, Alberto will focus on the implementation of his system in a hospital.

Alberto’s aEEG project is made possible by donations from EEMCS alumni, initiated by Delft University Fund. Because EEMCS alumni gave Alberto this opportunity, he can now work towards his goal:  ‘to make the aEEG system available for hospitals in developing countries who cannot afford the current large and expensive measurement systems’.

Copied from: https://www.tudelft.nl/en/2018/universiteitsfonds/how-master-student-alberto-contributes-to-impact/

Link

Voor een ingenieur is het prima te begrijpen wat er in de hersenen gebeurt

Auteur: Pieter Edelman

Bits & Chips, d. 14 oktober 2016

Omdat het lichaam gedeeltelijk elektrisch werkt, kunnen veel aandoeningen elektronisch worden behandeld. Dat is de gedachte achter de opkomende beweging van de ‘elektroceutica’, de elektronische tegenhanger van de farmaceutica. TU Delft-hoogleraar Wouter Serdijn vertelt over de ontwikkelingen en uitdagingen van het veld.

Farmaceutica is tot nu toe bijna het exclusieve domein geweest van de scheikunde, maar wellicht dat de elektronica de komende jaren net zo’n belangrijke rol gaat spelen. Het lichaam werkt immers gedeeltelijk elektrisch: denk aan de hersenen en het zenuwstelsel en het hart en andere spieren. Er zijn sterke aanwijzingen dat patiënten bij veel aandoeningen baat kunnen hebben bij een elektronische ingreep.

De aanpak wordt natuurlijk al toegepast. Cochleaire implantaten kunnen uitkomst bieden voor mensen met gehoorproblemen door direct signalen naar de gehoorzenuw te sturen. Hartritmestoornissen kunnen met een elektronische pacemaker worden gecorrigeerd. En bij Parkinson of chronische depressie kunnen elektrodes diep in het brein ontregelde elektrische activiteit aldaar tegengaan. Minister Schippers van Volksgezondheid heeft net aangekondigd om elektrostimulatie van het ruggenmerg bij chronische darmklachten te vergoeden.

Toch is dat in zekere zin nog pionierswerk. Volgende generaties van de aanpak kunnen de behandelingen waarschijnlijk nog aanzienlijk verbeteren. En niet alleen op neurologisch gebied; ook chronische aandoeningen zoals diabetes en astma zouden er baat bij kunnen hebben. Met als grote voordeel dat de behandeling, in tegenstelling tot bij medicijnen, kan worden toegespitst op het doelgebied, waardoor bijwerkingen mogelijk veel kleiner zijn.

Een duidelijk teken dat er iets te gebeuren staat, is dat de Britse farmareus GSK (Glaxosmithkline) eerder dit jaar de handen ineen heeft geslagen met Verily, zeg maar de medische tak van Google, om het nieuwe bedrijf Galvani Bioelectronics op te richten, dat exclusief onderzoek doet naar ‘elektroceutica’. Ze trekken samen 540 miljoen Britse pond uit voor het onderzoek de komende zeven jaar.

Een kolfje naar de hand van Wouter Serdijn, die de vakgroep Bio-elektronica aan de TU Delft leidt en zich de laatste jaren precies hierop profileert. ‘De term ‘elektroceutica’ bestond eigenlijk al langer, maar GSK is er een paar jaar geleden een betekenis aan gaan geven die exact de lading dekte van wat ik op dat moment deed. Dus toen ben ik daarmee verdergegaan.’

Niet dat hij medisch onderlegd is; zijn onderzoek richtte zich in eerste instantie op energiezuinige analoge ic’s en draadloze communicatie, pure elektrotechniek dus. De toepassingen ervan kwamen tijdens zijn carrière echter steeds meer te liggen bij implanteerbare devices, en dat effect heeft zichzelf versterkt: ‘Ik profileerde me altijd als low-power circuit-man, maar op een gegeven moment deed iedereen dat. Dus toen ging ik nadenken over wat mij nu onderscheidt van anderen, en dat waren de medische toepassingen, dus toen ben ik gaan spreken over biomedische elektronica. Op dat moment wisten de mensen uit de medische industrie me ineens te vinden. Heel gek, maar toen kwamen er ineens mensen die zeiden dat ze wat hebben aan ons onderzoek. Terwijl dat daarvoor ook zo zou zijn, maar dat werd nog niet gezien.’

De Bio-elektronica-groep komt nu regelmatig over de vloer bij academische ziekenhuizen – vooral die in Leiden en Rotterdam – maar ook bij de grote spelers op het gebied van implanteerbare devices. ‘We doen geen productontwikkeling voor hen, maar ze houden ons wel heel goed in de gaten als we weer een stap zetten in energiezuinig stimuleren en dergelijke. En dan willen ze ook wel van ons weten hoe het zit. Er zitten zeg maar stukjes Delft in patiëntenharten.’ Het mag dan ook geen verrassing heten dat Serdijn contacten heeft lopen bij GSK en al aan het kijken is of er gezamenlijke projecten mogelijk zijn met Galvani.

Dat laatste medische bolwerk

Spijt van die profilering heeft hij zeker niet; er blijken best raakvlakken te zijn tussen de elektronica en de biologie. ‘We geven hier al jaren het vak bioelectricity, dat gaat over de elektrische activiteit van cellen. Je kunt gewoon die interactie aangaan met neurostimulatoren en cochleaire implantaten en dergelijke. En voor een ingenieur is het eigenlijk prima te begrijpen wat er in de hersenen gebeurt – natuurlijk niet de psychologische processen maar wel de basale neurale processen. Het is ook fascinerend dat technologie kan inhaken op zeg maar dat laatste medische bolwerk, waar zo veel belangrijks van ons in zit maar waar we nog zo weinig van weten. Dat merk ik ook bij studenten.’

Juist het gebied van hersenstimulatie wordt echter nog weleens bestempeld als ‘middeleeuws’, een karakterisering die Serdijn onderschrijft: ‘Eigenlijk zijn het nog steeds een soort knipperlichten die in je hoofd gaan: ze geven met een strikte regelmaat een puls af. Maar je wilt daar slechts enkele cellen mee bereiken en die zijn heel erg klein, van een heel andere ordegrootte dan de afmetingen van de elektrodes. Als je dat misschien iets meer doseert, bijvoorbeeld door een burst te geven in plaats van een tonische puls, dan stimuleer je misschien net alleen de cellen die je wilt bereiken. Maar het is opvallend dat het bepalen van de juiste vorm van stimulatie vandaag de dag vooral gebaseerd is op trial-and-error.’

‘Het is ook wel grappig om te zien trouwens dat die neurostimulatoren momenteel al veel meer kunnen dan waarvoor ze zijn vrijgegeven. Fabrikanten brengen al ondergronds die geavanceerde stimulatiepatronen in, hoewel die nog niet gebruikt mogen worden omdat niet onomstotelijk is vastgesteld dat er geen ongewenste effecten optreden. Maar wanhopige patiënten willen best ver gaan als ze daarmee geholpen worden. Het is niet zo moeilijk om die functionaliteit in te bakken.’

Joh, ingenieur

Het minder goede nieuws voor Serdijns groep is dan ook dat er niet altijd evenveel technisch-wetenschappelijke eer te behalen valt aan de toepassingen. ‘Met de ‘vrijdagmiddagprojecten’ van ons kunnen we best al een grote impact hebben voor neurowetenschappers. We hebben bijvoorbeeld op een gegeven moment met een Beaglebone en eenvoudige analoge elektronica een systeem in elkaar gezet waarmee we closed-loop een muis vrij konden krijgen van epileptische aanvallen. Voor ons was dat gewoon een pcb’tje met een paar discrete componenten en een microcontroller; in feite stelde het niks voor. Maar het heeft wél een grote impact op het neurowetenschappelijke domein. En we hebben wel meer van dat soort dingen hier gehad.’

Het is dan ook niet altijd makkelijk om de juiste samenwerkingen op te zetten met de medici, merkt Serdijn. ‘Zwart-wit gezegd zijn er medisch wetenschappers of artsen die herkennen dat jij ook een specialisme vertegenwoordigt, en anderen die dat niet doen, die zeggen van: joh ingenieur, trek even die oplossing van de plank die ik nodig heb. Dan loopt de samenwerking heel snel dood. Maar als het wel lukt om van elkaar te begrijpen wat nou echt de uitdaging is en elkaars taal te spreken, dan heb je een dijk van een samenwerking. Dat is echt heel erg leuk.’

‘Je ziet nu ook wel dat er een behoefte aan het ontstaan is om die kloof tussen de medische en technische wereld te dichten. Ook vanuit de medische hoek. Dat heeft ook met het financieringsklimaat te maken. Ik heb het eerlijk gezegd weleens geprobeerd hoor, een project voor neurostimulatoren bij STW inzenden zonder daar een arts bij te betrekken. Maar ook al haal ik de relevante specificaties uit de literatuur, dan nog krijg ik de vraag of de arts het ermee eens is dat dit ook een verbetering is.’

En eerlijk is eerlijk, daarmee hebben ze wel een punt, moet Serdijn toegeven. ‘Bij die muis bijvoorbeeld hebben we gestimuleerd in de kleine hersenen, maar de meting was op de cortex, een andere plek. Zou ik niet hebben bedacht, want dat is niet mijn vakgebied. De elektronische oplossing is er nauwelijks door veranderd, maar er was dus nog wel een extra stap te maken. En soms zijn er andere dingen belangrijker dan alleen maar de technologische innovatie. Uiteindelijk moet het zijn weg vinden naar een kliniek en dan kunnen dat soort aspecten een rol spelen.’

Poor man’s silicon

Voor het elektroceutica-concept is er voor elektronici gelukkig nog meer dan genoeg te doen. Een van de belangrijke thema’s is terugkoppeling, zodat de neurostimulator zich kan aanpassen aan de reactie van het lichaam op de pulsen. Maar dit is nog problematisch, want hoe meet je de minuscule respons van een zenuwcel tegen de achtergrond van de veel grotere stimulatiepuls? ‘Die elektronica hebben we dus nog niet, maar er zijn verschillende manieren om dat aan te pakken’, vertelt Serdijn. ‘Je kunt het in het spatiële domein oplossen, dus gewoon verderop aan de zenuwbaan meten wat het effect is. Dat wordt bijvoorbeeld toegepast voor ruggenmergstimulatie. Je kunt het ook in het tijddomein proberen op te lossen. Je meet dan eerst het signaal na stimulatie en vlak daarna doe je dat nog een keer als die zenuw eigenlijk nog een beetje doof is, dus dan krijg je alles behalve de neurale respons. Wij proberen het te doen met een ad-omzetter die zich snel aanpast, die dus heel snel die stimulus volgt en daarbovenop dus die fijne resolutie probeert te pakken.’

Daarnaast richten de methodes zich nu nog vooral op het centrale zenuwstelsel, dat wil zeggen: de hersenen en het ruggenmerg. Maar voor veel van de nieuwe toepassingen, zoals die van Galvani, wordt het perifere zenuwstelsel beoogd, ofwel de vertakkende zenuwbundels die door het lichaam lopen. Daarmee moet het mogelijk zijn om de signalen naar specifieke organen te adresseren. Bovendien maken deze zenuwbundels – waarschijnlijk – allerlei onvoorziene interacties mogelijk. ‘Het AMC in Amsterdam heeft bijvoorbeeld aangetoond dat je door stimulatie van zo’n zenuwbundel reumatische artritis, die ontstekingsreacties die zich in de gewrichten voordoen, kunt onderdrukken. Dus door elektrische stimulatie kun je iets chemisch teweegbrengen verder op die zenuwbaan.’

De aanpak vraagt wel om geheel andere vormfactoren. ‘Tot nu toe zijn stimulatoren altijd gewoon blikjes, en die zijn stijf en groot en vooral gevuld met batterij. Dat moet dus anders, want je kunt ze niet eventjes rondom een zenuw aanbrengen die naar de maag toe loopt of zo. Elektronisch gezien is het exact dezelfde uitdaging, maar je moet elektronica maken die meebeweegt, want bijvoorbeeld zo’n maag staat te kneden en gaat op en neer.’

‘Wat momenteel best veel in de aandacht staat en waar wij ook mee werken, is PDMS, siliconenrubber. Ik verwacht dat je op den duur een soort hybride oplossing krijgt met flexibele actieve elektrodes in een soort poor man’s silicon die zich over grotere afstand kunnen verdelen en wat preprocessing doen. En je hebt natuurlijk een flexibele antenne voor energieoverdracht en de communicatie. Maar het hart van het implantaat zal gewoon een braaf high-performance cmos-ic zijn.’

Een andere stap is het inbouwen van leds in de neurostimulatoren. Dit heeft te maken met een techniek die de laatste jaren sterk in opkomst is: optogenetica, een techniek waarbij zenuwcellen via genetische modificatie lichtgevoelig worden gemaakt, zodat ze onder invloed van licht een puls vuren of juist onderdrukken. ‘Het grote voordeel is dat je die injectie heel lokaal kunt doen en dus alleen die cellen lichtgevoelig maakt die je wilt stimuleren. Dus het kan spatieel nog veel selectiever zijn dan elektrische stimulatie.’

‘Maar goed, het is dus wel genetische modificatie en dat is niet geaccepteerd om bij mensen te doen. Maar op het moment dat het een veel betere behandelingsoptie wordt, zou dat wel eens kunnen veranderen. De langetermijneffecten zijn nog niet bekend, maar ik denk dat mensen die nu al ondraaglijke pijn lijden niet lang hoeven na te denken of ze dat zouden willen.’