Category Archives: General

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

The rising stars of the TU Delft, featuring …

Dante Muratore

After his PhD in what he calls “hardcore analogue microelectronics”, rising star Dante Muratore knew he wanted to continue his career working on systems that are closer to an actual application. A postdoc position at Stanford University, in which he worked on the electronics for an artificial retina to treat medical conditions leading to the loss of vision, brought him just that. Then, wanting to come back to Europe and to continue doing bioelectronics at the highest level possible, an opening at TU Delft crossed his path. ‘It was the easiest choice I ever made,’ he says.

Brain-machine interfaces

As assistant professor within the Bioelectronics group, the central theme of Muratore’s research is to build brain-machine interfaces. In the first few years of his tenure, he will continue development of the artificial retina and also work on applications related to the motor cortex – ultimately allowing treatment of, for example, paralysis and locked-in syndrome. ‘Our aim is to interface with individual cells of the nervous system, also taking into account each neuron’s cell type,’ he says. ‘For the retina, it is mostly about stimulating these neurons so they will send the correct signal to the brain. For the motor cortex, we record the information coming from the brain, which indicates the intention of movement. We then want to use that information to control an external device, such as a mouse cursor or a robotic arm. We are also considering implementing feedback to the motor cortex as this may provide the user with a sense of body position.’

We aim for our brain-machine interfaces to interact with individual cells of the nervous system, also taking into account each neuron’s cell type.

― Dante Muratore

A staggering amount of data

As they will be implanted, these brain-machine interfaces need to be small – the artificial retina device has the size of a pea. Yet, they need to manage massive amounts of data, comparable to streaming a hundred HD Netflix movies at once. Muratore closely collaborates with neuroscientists. ‘Basically, I need them to tell me how bad a job I can do at managing these data for the device to still operate as intended, so I can reduce overall power consumption.’ He also interacts with the people specialised in signal processing to determine, for example, if data compression should be integrated close to the (neural) sensor or if it is better to take it off-chip. ‘The biggest challenge, however, is not a scientific one,’ he says. ‘Each sub-problem requires a completely different academic specialty to design a solution – typically an incredibly complicated one. At the end of the day, you need to put these together to work as a single machine. This is a very challenging engineering problem.’

An implantable brain-machine interface has to be very small, yet able to handle massive amounts of data.

― Dante Muratore

Happy in the Medical Delta

Muratore is very happy with the Medical Delta and the ongoing convergence with Erasmus University and Medical Centre. ‘A brain-machine interface really is not a one-man job,’ he says. ‘You want these medical and technical disciplines to mingle, to have lunch together over which to share the problems we run into. We need to truly understand each other and speak the same language.’ Having arrived pretty much with the country in lockdown, he hasn’t yet been able to build strong multi-disciplinary collaborations. But next month, he is expecting to hear about the Marie Curie grant proposal he submitted. ‘My group leader, Wouter Serdijn, has also involved me in the writing of a couple of large NWO grants. Bringing young people on board is one of the things that is great about TU Delft.’

A REVOLUTION FOR NEURAL IMPLANTS: WIRELESS CHARGING AND NERVE STIMULATION

Posted in Medical Engineering. Published on20/05/2021. Authors: Dr. Vasiliki Giagka and Andrada Iulia Velea

Dr. Vasiliki Giagka
Fraunhofer IZM
Phone +49 30 46403-700
Social media page
Contact us
Andrada Iulia Velea
Fraunhofer IZM
Phone +49 30 46403-709

Contact us

The Moore4Medical project brings together no fewer than 66 companies, universities, and research institutes from more than ten countries. Their aim is to develop open technology platforms that offer revolutionary new opportunities for the medical sector and its patients. Fraunhofer IZM is one of the partners focusing especially on implantable devices. RealIZM met Andrada Velea and Vasiliki Giagka to speak about the status quo, challenges, and the details of the technology.

RealIZM: Can you start us off with a quick overview of the Moore4Medical project?

Vasiliki Giagka:  My team and I are working on a new generation of implantable devices. One of our main goals is to power implants via ultrasound. Implanted devices need to be powered wirelessly, as we cannot have big batteries or long wires inside the human body. Currently, these implants are powered through batteries, which are typically large and need periodic replacement. What we would like is to either remove them completely or be able to recharge smaller ones periodically, which means that we need a way to transfer power wirelesslly to these implants. 

RealIZM: How did batteries work until now?

Vasso Giagka: The batteries remain inside the body until their energy is so low that they need to be replaced. This involves surgery, and that is exactly what we want to prevent with rechargeable batteries. Efficient energy storage is one of the biggest technological challenges in medical technology, and it seriously is holding back innovation in the field.

RealIZM: How do you plan to charge the batteries without wires?

Vasiliki Giagka: We want to transfer power wirelessly to very small implants that are placed deeper inside the body, which is why we are looking at ultrasound transducers integrated into these micro-implants themselves. These transducers act as receivers that can absorb the energy contained in the acoustic waves transmitted from the outside. In other words, in order to transfer power in this way, we need two transducers (which could also come in the form of arrays). You need one on the outside that, let’s say, vibrates and sends pressure waves through the tissue. And you need one inside the body, at the implant site, that starts vibrating once these pressure waves reach it. These mechanical vibrations or pressure waves are converted into electricity that is used to power the implant.

RealIZM: How far have you come with your research?

Vasiliki Giagka: Right now, we are looking at different types of transducers that could be used for such applications. This had been tried using piezoelectric transducers. However, the problem with these transducers is that they contain materials that are not compatible with the human body. In our project, we are using new technologies and different types of microfabricated transducers that contain biocompatible materials. Moreover, we are focusing on developing these transducers in the form of arrays for a more efficient transfer of energy.

RealIZM: Are there any other goals you are pursuing in the project?

Vasiliki Giagka: Apart from wireless power for small implants, we are also exploring ways to stimulate tissue. Traditionally, this is done by electrical means but, in this project, we are using ultrasound for neuromodulation. There are billions of neural cells inside the human body and, ideally, we would like to have a means to interact with each of them. Ultrasound could potentially give us this capability, because by combining different acoustic waves, we can create very small focal points to target specific locations inside the body.

Andrada Velea: In the project, we are also focusing more on the peripheral nervous system. The nerve diameters we are targeting are in the range of a few mm, which means that, first, these implants have to be extremely small and, second, the focal points have to be in the range of µm to effectively target the individual neurons or fibers making up the nerves. This way of neurostimulation gives us the power to be very specific when delivering the therapy and, what is even more important, without affecting the whole body, as is usually the case with drug-based treatments.

RealIZM: Are there any other advantages to this?

Andrada Velea: Many treatments come with high costs and severe side effects, or have to use poorly adapted medicines. Nerve stimulation can be used to treat diseases such as rheumatoid arthritis, chronic headaches, asthma, or Parkinson’s disease.

Vasso Giagka: At the same time, the ultrasound waves can also serve as a communication channel between implants and external diagnostics: In this way, the recorded data can be sent directly to the outside world for further evaluation. This allows us to monitor how the therapy is going and see whether it has to be adjusted. This is what we call ‘personalized medicine’.

RealIZM: This sounds like a software solution at some point, right?

Vasiliki Giagka: It could be handled by software or by the physician analyzing the data received from the implant. What we are dreaming of is an automated system that understands on its own what needs to be adjusted – but that is decades from now. To start with, we will get a means to collect the information, and then more competent people will work with it and decide the next steps.

RealIZM: What challenges are you currently facing?

Andrada Velea: The implants consist of so many different components: transducers, electrodes, passive components. They all need to be miniaturized down to µm scales. And maybe even more importantly than this, there are the materials we use. They need to be not only biocompatible, but compatible with the acoustic domain for an efficient transfer of energy between implants and tissue. We are still looking for the right material.

Vasso Giagka: Data security is another important point, too. As we are talking about implants inside the human body, we need to make sure that nobody is able to hack the information. This is not our task, but other people are working on that, because that will be a central issue.

RealIZM: How exactly is the project related to Moore’s Law?

Vasiliki GiagkaAccording to Moore’s Law, the performance of chips should double every two years. This is particularly noticeable in consumer electronics, but not in medical technology. This is due to the fact that the question of energy storage has not yet been solved. If batteries are rechargeable, both batteries and implants can be made smaller. Usually, the size of individual components and resolution that we can achieve improves year after year. This works to our advantage, because we are using microfabricated devices in the project. However, the question of energy storage still remains unresolved. Solutions have to be found, and this is one of the main goals of Moore4Medical.

RealIZM: Is energy storage the only reason for the slower pace of innovation?

Vasso Giagka: Medical technology is a very conservative field, because safety is paramount in it. Consumer electronics are less regulated, because the products usually do not affect anyone’s life. Medical devices have to go through many stages with regulatory aspects and get approval at every turn. That is why medical devices have not changed much over the last years.

RealIZM: How could we imagine the final product of Moore4Medical to look like?

Vasso Giagka: That is not easy to say. We have to develop prototypes that are safe, secure, and effective. There is a lot of back and forth with those devices, as you cannot say ‘Here is my idea, I want to patent it and put it on the market’. Our final product will be what we call a platform. You can imagine it like a toolbox with different building blocks. We develop some components that you can use, and you could also build more components on top of them for specific applications.

DE PROFCAST Episode No. 10: WOUTER SERDIJN

met Dave Boomkens en Marieke Kootte

Wouter Serdijn is een echte Delftse jongen. Zijn hele wetenschappelijke carrière speelde zich namelijk af in Delft: van zijn masterdiploma tot zijn benoeming als hoogleraar. Daarnaast is Wouter een van de weinige ingenieurs met een aangeboren interesse in medische technologie. Vanuit die hoedanigheid werkt hij onder andere aan pacemakers, gehoorimplantaten en neurostimulators. Ook werkt Wouter mee aan baanbrekend onderzoek op het gebied van hartritmestoornissen. Een bijzonder gesprek over kwetsbaar durven zijn, het verbeteren van mensenlevens én Radiohead.

Waar blijft consumenten­elektronica voor de thuiszorg?

Toepassingen in de thuiszorg zijn vaak afhankelijk van medische sensoren. Door goedkopere consumentensensoren te gebruiken, kan de thuiszorg betaalbaarder worden.

Medisch elektronicaspecialist professor Wouter Serdijn (faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica) signaleert een gebrek aan innovatie op het gebied van medische sensoren die er in zijn ogen “een beetje primitief” uitzien en voor “kunstmatig hoge prijzen” worden verkocht. Wie breekt de markt van medische sensoren voor de thuiszorgmarkt open?

In de virtuele Medical Delta bijeenkomst van vorige week deelde longarts Ries van den Biggelaar (Erasmus MC) zijn ervaringen met het gebruiken van beademingsapparatuur voor patiënten thuis. Hij noemde ALS-patiënten en patiënten met thoraxvergroeiing als voorbeeld. Wanneer ze in het stadium komen dat ze niet voldoende kunnen ademen, komen ze meestal op de intensive care terecht. Als hun beademingsapparatuur dan na ongeveer een week goed uitgebalanceerd is, kunnen ze onder toezicht van een online monitoringssysteem weer naar huis.

Dat bewakingssysteem werkt met een sensor die op de oorlel wordt geklemd en die het zuurstof- en kooldioxidegehalte in het bloed meet, evenals de hartslag. Maar de sensor valt er gemakkelijk af, hij wordt onaangenaam warm, hij moet met een gel worden aangebracht. Kortom: hij is ontworpen voor gebruik in een ziekenhuis, in de handen van medische professionals, en niet voor continue monitoring in een thuissituatie.

Hoewel thuisbeademing een optie is voor een groeiend aantal patiënten, legt Van den Biggelaar uit, staat de huidige vorm van de sensoren een grotere uitrol niet toe.

Serdijn vindt dat fabrikanten van medische apparatuur het voorbeeld moeten volgen van consumentenelektronica en slimme horloges, die overigens ook de hartslag en de zuurstofverzadiging meten. Voor een fractie van de kosten.

Professor Douwe Atsma (cardiologie in het Leids Universitair Medisch Centrum) steunt de oproep van Serdijn. Eén van de redenen dat medische technologie zo duur en niet gebruiksvriendelijk is, zei hij, is dat de apparatuur moet voldoen aan de hoge normen van nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid. Maar de thuiszorg heeft daar helemaal geen behoefte aan, zegt Atsma terwijl hij een wegwerp-zuurstofsensor laat zien. De nauwkeurigheid van dergelijke sensoren mag minder zijn dan in het ziekenhuis, zolang het globale beeld maar duidelijk is.” Kachelt het gewoon door, bedoelt Atsma, of is er een plotselinge verandering? “In geval van twijfel kunnen we patiënten altijd bellen en vragen hoe ze zich voelen. Serdijn merkte daarnaast op dat consumentenelektronica over het algemeen tamelijk betrouwbaar is. “Uw auto zit er vol mee.”

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

Microimplants: electricity instead of pills

Interview with Prof. Vasiliki Giagka, Group Leader “Technologies of Bioelectronics”, Fraunhofer Institute for Reliability and Microintegration IZM and Assistant Professor of Bioelectronics, Delft University of Technology

In MEDICA Magazine, 23.11.2020

Image: Prof. Vasiliki Giagka; Copyright: privat

Prof. Vasiliki Giagka

Image: Microimplantat; Copyright: Fraunhofer IZM

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.

Nieuwe sensor-chips: goedkoop, slim en efficient

Met een chip hartcellen analyseren en een slimme pleister die alarm slaat als jouw hartslag te hoog is. Het zijn twee voorbeelden van onderzoek waar Frans Widdershoven aan werkt. Deze kersverse hoogleraar ontwikkelt nieuwe, slimme sensoren.

In een kas groeien mooie komkommers. Een teler kweekt ze onder de beste omstandigheden en gaat precies na hoeveel water ze moeten hebben en of de temperatuur goed is. Zodat jij straks lekkere, sappige en groene komkommers op je bord hebt liggen. Toch heeft zo’n teler voortdurend kopzorgen. Wat nu als een ziekte de groente om zeep helpt?

Om dat te voorkomen werken wetenschappers onder meer aan een elektronische neus. Een plant geeft een geur af, dus ook een komkommer. En zo’n elektronische neus merkt daar meteen aan of er iets mis is. Ook in een stal met kippen of koeien kan je dit toepassen. Zodra er een ziekte uitbreekt heeft deze neus het door en slaat alarm.

Met slimme sensoren maak je het leven van veel mensen beter.

Het zijn een paar voorbeelden van wat mogelijk is met slimme technologie, mede dankzij onderzoek van de TU Delft. Het is daarvoor van belang dat er goedkope chips worden gemaakt, die weinig energie vreten en slim zijn. Daaraan werkt Frans Widdershoven. Hij werkt binnen de muren van de TU Delft als hoogleraar Low Power Embedded Smart Sensors bij de afdeling Bio-elektronica van de faculteit EWI (Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica). Daarnaast is hij als Fellow verbonden aan chipfabrikant NXP.

Coronasensor

Een chip met ingebouwde sensor, die zo gevoelig is dat hij een enkel deeltje van het coronavirus opmerkt. Daaraan werken meerdere onderzoekers van verschillende faculteiten van de TU Delft, waaronder Frans Widdershoven, Peter Steeneken en Murali Ghatkesar. Ook Serge Lemay van de Universiteit Twente is erbij betrokken. ‘We willen de elektrodes zo maken, dat ze de coronadeeltjes aan zich binden. En als het ware eraan blijven plakken en je zo kan tellen hoeveel er zijn,’ zegt Steeneken. Hij is hoogleraar Dynamics of Micro and Nanosystems bij de faculteit 3mE. Ook hierbij wordt weer gebruik gemaakt van CMOS. ‘De slimmigheid zit daar al ingebouwd. We hopen op deze manier een sneltest te maken,’ zegt Steeneken. ‘Je kan ze zelfs in mondkapjes inbouwen, waardoor je weet of je Covid-19 hebt of ergens bent geweest waar het in de lucht zat.’ Het doel is om een test voor een paar euro te maken. Maar dat is nu nog toekomstmuziek, want het onderzoek staat nog in de kinderschoenen.

Slimme pleisters

Wie met de hoogleraar praat, hoort hem al snel vertellen over allerlei interessante mogelijkheden. Neem slimme pleisters. Die plak je op je huid en dan gaan ze van alles meten. Zoals de temperatuur, hartslag, ademhaling en zuurstofverzadiging. Dat is cruciale informatie voor artsen om na te gaan hoe het met hun patiënt gaat. ‘Bewegingen in je lichaam kan je meten met elektrische sensoren,’ zegt Widdershoven.

Zo’n pleister doet nog meer. Deze interpreteert ook zelf de verzamelde gegevens. Zo checkt het of alles goed met je gaat. ‘Er moet dus intelligentie ingebouwd worden en daarom is het verstandig om een chip te gebruiken. Die analyseert de data, slaat alarm als er iets mis dreigt te gaan en stuurt deze gegevens draadloos door. Uiteraard wordt ook beveiliging ingebouwd, want je wil dat deze persoonlijke info wordt beschermd. Bovendien moet het allemaal weinig energie kosten. Op de korte termijn kunnen we zo’n pleister maken.’

Iedereen gebruikt het, maar bijna niemand is zich er bewust van.

Dit voorbeeld geeft een inkijkje in wat er in de nabije toekomst al kan. Met slimme sensoren maak je op deze manier het leven van veel mensen beter. Intelligentie is daarbij een van de sleutelwoorden. En die is mogelijk door gebruik te maken van de zogeheten CMOS-technologie. Het is een woord dat misschien niet veel mensen kennen, maar we komen deze technologie voortdurend tegen zonder het te beseffen. ‘Iedereen gebruikt het, maar bijna niemand is zich er bewust van,’ zegt Widdershoven. CMOS-technologie zit namelijk in vrijwel alle elektronische apparaten die we voortdurend gebruiken, zoals smartphones, laptops, televisies en camera’s.

Superkracht

‘Dankzij de ontwikkeling van de CMOS-technologie de afgelopen vijftig jaar stoppen we nu een miljard transistoren op een vierkante centimeter silicium. Die verwerken allerlei rekenopdrachten en zorgen er zo voor dat jouw smartphone en slimme speaker werkt. Ze zijn bovendien enorm energie-efficiënt,’ aldus Widdershoven.

CMOS is een superkracht achter alles wat tegenwoordig slim is en elektronica bevat, legt de hoogleraar uit. En die technologie kan je voor nog meer toepassingen inzetten. Bijvoorbeeld voor sensoren. Nu zijn sensoren vrijwel altijd losse componenten die je ergens aankoppelt. Ze meten bijvoorbeeld beweging of CO2 en geven hun signalen door aan een CMOS-chip. Daar worden die signalen vervolgens geanalyseerd en verwerkt. ‘Als ik bij mijn vakgebied vooruitkijk naar de toekomst, dan zou je bijna alle sensoren direct willen inbedden in die CMOS-chip. Ik denk dat dit mogelijk is. Op die manier maak je sensoren zelf slim, verklein je het totale oppervlak en bespaar je energie en kosten.’

Het is van belang dat er goedkope chips worden gemaakt, die weinig energie vreten en slim zijn.

Een algemene aanpak is daarbij belangrijk, volgens Widdershoven. ‘Want je wilt niet voor elk type sensor speciale aanpassingen in de CMOS-technologie maken. Dat is veel te complex en duur en kan niet hergebruikt worden. Daarom ontwikkel ik een nieuwe, universele methode.’ Daarbij breid je de CMOS-chip uit met een speciaal sensorveld. Dat bestaat uit vele piepkleine elektroden die net onder het chip-oppervlak zitten. ‘Hiervoor hoef je de CMOS-technologie zelf niet aan te passen. De micro-elektroden kunnen dwars door het oppervlakte van de chip meten welke materialen of objecten er zich net boven bevinden.’ Op die manier voeg je dus een nieuwe sensoroptie toe aan de al bestaande CMOS-technologie.

Microscopisch touchscreen

35Met een inkjetprinter is het mogelijk om meerdere materialen naast elkaar bovenop dat sensorveld te printen. Dit kan van alles zijn, afhankelijk van wat je nodig hebt. ‘Stel je maakt een alcoholtest. Dan print je materiaal dat daar gevoelig voor is. Maar dit materiaal reageert ook op andere stoffen in jouw adem, zoals waterdamp. Deze zogeheten kruisgevoeligheid wil ik eruit filteren. Dit is mogelijk door een tweede materiaal ernaast te printen dat gevoeliger is voor waterdamp dan voor alcohol. De chip berekent dan zelf wat je precies meet.’

Het type sensoren dat gebruikt wordt heet met een lastig woord capacitief. Maar de manier waarop het gebruikt wordt staat helemaal niet zover van ons af als dat vreemde woord doet vermoeden. De werking van zo’n sensor lijkt namelijk op de aanraaktoetsen van een koffieautomaat dat je in veel kantoren vindt. ‘Die aanraaktoetsen zijn ook zogeheten capacitieve sensoren. Als je een vinger op de toets legt, dan merken kleine sensoren dit direct op waardoor het apparaat weet welke koffie je wilt. Het aanmaakscherm van jouw telefoon of tablet werkt op een vergelijkbare manier. Zo’n zelfde soort aanpak willen we ook gebruiken, maar dan in microscopische uitvoering. Een beetje vergelijkbaar met een piepklein touchscreen van een vierkante millimeter of zelfs kleiner.’

Zo’n chip bevat heel veel zeer kleine elektrodes. Wanneer je daar met een inkjetprinter iets op aanbrengt dan is zo’n druppel groter dan één zo’n elektrode. Stel je brengt verschillende druppels op een chip aan, bijvoorbeeld om luchtvochtigheid en de CO2-concentratie te meten. Hoe weet je dan of een druppel op de juiste plek is gekomen? ‘Dat laat je de chip zelf uitzoeken. Die scant de oppervlakte en gaat zo na wat er precies op is gekomen. Het ingebouwde rekenprogramma herkent welk materiaal het is. Je maakt dan slim gebruik van de intelligentie op de chip.’

Levende hartcellen

Deze nieuwe aanpak om slimme chips te maken heeft de potentie om de sensor-wereld op zijn kop te zetten, volgens Widdershoven. ‘Dat is ons einddoel. Maar dit is ingrijpend, mede omdat de waardeketen van sensorsystemen op deze manier zal veranderen. Als je geen aparte sensoren meer nodig hebt dan zet je de gevestigde sensorfabrikanten buiten spel. Dat is nogal een verandering. Zelfs het bedrijf NXP waar ik werk moet nog een beetje wennen aan dat idee.’

Daarnaast werkt Widdershoven momenteel bij de TU Delft samen met Wouter Serdijn en promovendus Rui Guan aan een chip voor onderzoek naar levende hartcellen en -weefsel. ‘Stel iemand krijgt een hartoperatie en daarvoor haal je weefsel weg. Dat is waardevol materiaal, omdat het afkomstig is van iemand met een kwaal. En dit wil je natuurlijk juist verhelpen of verslechtering voorkomen. Je kunt het nog levende weefsel op een speciale chip leggen. Een hartcel bedekt dan meerdere elektrodes aan de bovenkant van de chip. Daar breng je een spanningspuls op aan en dan meet je of de hartcellen in het weefsel signalen goed aan elkaar doorgeven en samentrekken. Dit levert waardevolle informatie op over hoe hartweefsel op microscopische niveau werkt.’ De TU Delft werkt hiervoor samen met Natasja de Groot en Yannick Taverne van het Erasmus MC.

Dat Widdershoven op zoek is naar slimme oplossingen met behulp van nieuwe technologie is geen toeval. Al van jongs af aan is hij bezig met techniek. Als jochie haalde hij al radio’s uit elkaar en bouwde daar weer andere dingen mee. ‘Ik maakte mijn eerste gitaarversterker zelf met radiobuizen. Die fascinatie is er altijd geweest. Ik wil altijd wel eerst de theorie begrijpen, dan een voorspelling maken en vervolgens pas iets bouwen om na te gaan of het werkt.’

Hij keek ook graag naar de eerste Star Trek-serie en haalde daar inspiratie uit. ‘Als je met het moederschip wilde communiceren moest je even op een kastje tikken en dan kon je met elkaar praten. Dat lijkt op de mobiele telefoon die we nu hebben. Toen was het fantasie, iets dat niet echt leek te kunnen. En zo waren er meer voorbeelden. Het inspireerde me om niet alleen toepassingen die dichtbij liggen te onderzoeken, maar ook ver de toekomst in te kijken.’

Tekst: Robert Visscher | Fotografie: Marcel Krijger

Meer informatie

Dave Boomkens
Communicatieadviseur faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica,
+31 6 40 28 75 77
d.j.boomkens@tudelft.nl