Onderdeel van de NWA-route Meten en detecteren: alles, altijd en overal
Hoofdaanvrager: Prof.dr. M.W. (Marco) Beijersbergen, Universiteit Leiden

Meten en detecteren vindt steeds meer plaats buiten het laboratorium. In dit programma gaan we daaraan werken voor gezondheid van de mens. Bijvoorbeeld door iedere dag een druppeltje bloed, je voeding of de lucht die je in- en uitademt te meten. We gaan technologie ontwikkelen om dat te kunnen doen en uitzoeken hoe we verstandig van die gegevens gebruik kunnen maken. Gezien het belang van meten en detecteren voor wetenschap in het algemeen is dit programma belangrijk voor een groot deel van de Nationale Wetenschapsagenda.

Aanpak
Het programma stelt zich ten doel om metingen die tot nu toe in een laboratoriumomgeving gedaan worden naar buiten te verplaatsen. Hierdoor kunnen complexe systemen in hun natuurlijke omgeving worden gemeten. De uitdagingen die zich hierbij voordoen zijn niet alleen van technische aard, maar relateren ook aan de interactie met de gebruiker van de meetapparatuur en met de maatschappij. We kiezen voor een belangrijk, maar complex onderwerp: de gezondheid van de mens in relatie tot zijn gedrag en omgeving. Om de wetenschappelijke uitdagingen te adresseren is het Startimpulsprogramma Meten en Detecteren van Gezond Gedrag opgebouwd uit een zevental wetenschappelijke werkpakketten en een management- en kennisdelingpakket.

Werkpakket

(1) Ontdekking en validatie van (bio)markers/parameters van gezond gedrag
Contactpersoon: Prof. dr. T. (Thomas) Hankemeier, Universiteit Leiden

We willen gedurende het hele leven gezondheid op maat mogelijk maken. Door tijdens ziekte- en behandelingsprocessen metabole profielen te bestuderen kunnen we interventies optimaliseren. Zo willen we vroegtijdig kunnen vaststellen of iemand ziek dreigt te worden, zodat hij/zij op tijd de juiste maatregelen (voeding, levensstijl, medicijnen) kan nemen. Uiteindelijk moeten sensoren ontwikkeld worden waarmee mensen zelf thuis meerdere metabolieten in een druppel bloed kunnen meten. Daarvoor is miniaturisering van analytische methoden nodig. In de eerste twee jaar zullen wij werken aan een proof-of-concept om per individu de ontwikkeling van diabetes kan voorspellen.

(2) Sensing van de blootstelling van individuen aan luchtverontreinigingen
Contactpersoon: Dr. S. M. (Simona) Cristescu, Radboud Universiteit Nijmegen

Verontreinigde lucht verhoogt het risico op aandoeningen. Daarom willen we in dit project vervuilende componenten in de buitenlucht relateren aan metabole processen geassocieerd met ziektes. We werken hiervoor twee casussen uit. Ten eerste, het monitoren van de interactie tussen luchtverontreiniging en de mens gedurende een periode van intensieve menselijke activiteit zoals de Vierdaagse in Nijmegen. Ten tweede, aangezien veel mensen een groot deel van de tijd in gebouwen verblijven, waarbij zij ‘binnenlucht’ inademen, kan dit potentieel gevaar opleveren voor de gezondheid. Het meten van de binnenlucht, tezamen met uitademingslucht van de individuen die zich daarin bevinden vormt de tweede casus in dit werkpakket.

(3) Ontwikkeling van persoonlijke sensoren voor de monitoring van gezonde voeding
Contactpersoon: Prof. dr. M.W.F. (Michel) Nielen, Wageningen University & Research

De uitdaging in dit project is om consumenten zelf hun voedsel- en energie-inname te laten meten, gebruikmakend van handzame meetinstrumenten en wearables. In dit werkpakket worden handheld en smartphone-gebaseerde apparaten ontwikkeld en vergeleken met laboratoriumapparatuur. Daarna worden zij doorontwikkeld met oog voor de eindgebruiker en ingezet in demonstratiecasussen in cohortstudies.

(4) Ontwikkeling van sensoren voor belangrijke gezondheidsparameters
Contactpersoon: Prof. dr. L. (Leo) Koenderman, Universitair Medisch Centrum Utrecht

Door haar snelheid en accuratesse is mobiele medische meettechnologie zeer veelbelovend voor het vaststellen van gezondheid en ziekte zonder een noodzakelijk bezoek aan een kliniek. In dit werkpakket worden verschillende sensoren ontwikkeld voor gezondheidsparameters die onderdeel zullen worden van het ‘mobiele laboratorium’. Zo kunnen bijvoorbeeld de kenmerken van het afweersysteem tijdens ziekte en veroudering in kaart gebracht worden. Het meten van vitale parameters als zuurstofverzadiging, hydratatie en bloedvolume is essentieel bij het monitoren van patiënten op de intensive care en ook voor het optimaal presteren van sporters.

(5) Data Science & Chemometrie
Contactpersonen: Prof. dr. L.M.C. (Lutgarde) Buydens en Dr. J. J. (Jeroen) Jansen, Radboud Universiteit Nijmegen

Het beschikbaar zijn van diverse mobiele, gepersonaliseerde devices roept de wetenschappelijke uitdaging op om algoritmen te ontwikkelen om de continue datastromen van zulke devices te gebruiken voor het monitoren van complexe systemen. We gaan voor drie casussen algoritmen ontwikkelen. Aan de hand van verkregen data uit de ‘Framingham Heart study’, eerdergenoemde werkpakketten en data van ‘Tour for Life’ gaan we onderzoek doen ten behoeve van 1) een preklinische triage score, 2) een spatio-temporale monitor voor luchtkwaliteit, en 3) een predicatief risicoprofiel voor overtraining.

(6) Exploratieve sensorontwikkelingen voor het mobiel monitoren van persoonlijke gezondheid
Contactpersoon: Prof. dr.ir. M.W.J. (Menno) Prins, Technische Universiteit Eindhoven 

Voor het persoonlijk monitoren van gezondheid zijn meetmethoden nodig die accuraat en betrouwbaar merkstoffen detecteren. Hiertoe moeten nieuwe meetmethoden ontwikkeld worden waarmee enkele moleculen en enkele deeltjes gedetecteerd kunnen worden. Hiervoor worden drie casussen uitgewerkt: de ontwikkeling van atoomdikke grafeen-nanospleten, de optimalisatie van een microfluidische chip, en het onderzoeken van affiniteitsgebaseerde biosensingmethoden met hoge selectiviteit.

(7) Ethiek en gebruikersinterface
Contactpersoon: Prof. dr. M.J. (Jeroen) van den Hoven, Technische Universiteit Delft

 In de samenleving van de 21e eeuw zullen sensoren en meetapparatuur alomtegenwoordig zijn, geïntegreerd zijn in slimme apparaten, en vaak met elkaar verbonden zijn. Zij zullen grote hoeveelheden data genereren, opslaan en analyseren. Er zal onderzoek gedaan worden naar ethische en sociologische aspecten van het meten en detecteren van gedrag van mensen in relatie tot hun gezondheid. De aanvaarding en (morele) aanvaardbaarheid worden onderzocht, voor de in andere werkpaketten ontwikkelde meettechnieken en -devices waarbij metingen worden gedaan aan of in de nabijheid van de mens.

Consortiumleden

Het consortium bestaat o.a. uit: Academisch Medisch Centrum (Amsterdam), Radboud Universiteit Nijmegen, Technische Universiteit Eindhoven, Technische Universiteit Delft, UMC Maastricht, Universitair Medisch Centrum Utrecht, Universiteit Leiden, Universiteit Twente, Universiteit Utrecht, Universiteit van Amsterdam, Vrije Universiteit Amsterdam, Wageningen Universiteit en Researchcentrum, Hogeschool Leiden, WUR/RIKILT.