Workshop Meten & Detecteren

Op 28 maart 2018 kwamen professionals vanuit de community van de route Meten en Detecteren bij elkaar in Leiden om zich gezamenlijk voor te bereiden op toekomstige NWA-initiatieven. Met ongeveer 100 deelnemers is de interesse en het enthousiasme van de community benadrukt: er waren vertegenwoordigers uit vele onderzoeksrichtingen, waaronder de chemie, fysica, het voedingsonderzoek, geneeskunde en informatica.

De meet- en detectie technologie is een essentiele, op zichzelfstaande wetenschap, die aansluit bij en overlapt met vele andere wetenschapsterreinen. Dit betekent dat de route samenwerking zoekt met andere routes. We hebben een goede uitgangspositie voor een sterk programma, te ontwikkelen en uit te voeren met sterkte consortia waarbinnen de grenzen van de verschillende onderzoeksgebieden overbrugd worden.

Bij deze workshop is een start gemaakt met bruggen slaan naar andere routes. Twee routes hebben zich aan onze gemeenschap gepresenteerd en gezamenlijk is gebrainstormd over samenwerkingsmogelijkheden. Dank gaat uit naar onze gasten Ir. Marinke Wijngaard van TNO (Route “Circulaire economie en grondstoffenefficiëntie”) en Dr. Ir. José Vogelezang (Route “Duurzame productie van gezonde en veilige voeding”). Ook gaat speciale dank uit naar Dr. Rob Hamer, bij Unilever verantwoordelijk voor voedsel-innovatie en boegbeeld van de NWA route “Duurzame productie van gezonde en veilige voeding”.

Tijdens de workshop is ook is een overzicht gepresenteerd over het Startimpuls-programma van de route Meten & Detecteren, met de titel “Meten en Detecteren van Gezond Gedrag”. In dit programma, dat in Januari 2018 officieel is begonnen, werken 15 onderzoeksgroepen uit (technische) universiteiten, medische centra en het HBO aan de ontwikkeling van persoonlijke sensoren om het gezond gedrag van mensen te meten.

Als belangrijkste conclusie van de workshop kunnen wij constateren dat er een breed draagvlak is om verbanden te leggen met andere NWA routes. Gezondheid, voedsel en circulaire economie lijken de meest voor de hand liggende keuzes, maar we stellen ons tot doel om verder te verbreden en meer nieuwe samenwerkingsverbanden aan te gaan. De route heeft de ambitie om in de komende maanden meer workshops te organiseren waarin de synergie met andere thema’s zoals bij voorbeeld Water en Smart Industry wordt onderzocht.

 

 

 

Start onderzoeksprogramma Meten en Detecteren van Gezond Gedrag

Op 1 januari 2018 is het NWA-Startimpulsprogramma Meten en Detecteren van Gezond Gedrag van start gegaan. Het onderzoeksprogramma wordt uitgevoerd door 14 onderzoeksgroepen uit de chemie, fysica, geneeskunde, voedingsonderzoek, geofysica, informatica en ethiek. Het breed samengestelde consortium gaat metingen verrichten aan complexe systemen in hun natuurlijke omgeving.

Het consortium voor de startimpuls is samengesteld uit onderzoeksgroepen van universiteiten, Medical Centers, TO2 en het HBO. In zes workpackages wordt onderzocht wat de uitdagingen en oplossingen zijn als je metingen en detectie die tot nu toe in een laboratoriumcontext worden verricht buiten het laboratorium gaat brengen en metingen gaat verrichten aan complexe systemen in hun natuurlijke omgeving.

Gezondheid van de mens in relatie tot zijn gedrag en omgeving

Binnen het onderzoeksprogramma is gekozen voor een belangrijk, maar complex onderwerp: de gezondheid van de mens in relatie tot zijn gedrag en omgeving. De voornaamste doelen van het programma zijn:

  • Nieuwe parameters en/of (bio)markers vinden die een relatie met gezondheid en ziekte hebben, in het bloed, in voedingsproducten en in de lucht die we in- en uitademen;
  • Methoden ontwikkelen om dergelijke parameters in het laboratorium én daarbuiten te meten;
  • Bestaande methoden die nu al buiten het laboratorium gebruikt kunnen worden gebruiken om de relatie tussen deze metingen en gezondheid en ziekte te bepalen;
  • Onderzoeken wat er nodig is om op deze manier gegevens te verzamelen met een kwaliteit die geschikt is om er conclusies over de gezondheid van een individu aan te verbinden, hoe we de interactie tussen de gebruiker en de meetapparatuur moeten inrichten om tot goede metingen maar ook tot goed begrip van de resultaten te komen, en hoe we verstandig met deze gegevens kunnen omgaan.

Workshop route Meten & Detecteren

De route Meten & Detecteren bestrijkt nagenoeg het volledige wetenschappelijke spectrum dat in de Nationale Wetenschapsagenda is vertegenwoordigd. Op 28 Maart 2018 organiseert de route een grote workshop waarin de community de ervaringen uit het Startimpulsprogramma wil delen, maar zich vooral ook wil voorbereiden op toekomstige NWA-initiatieven.

Geïnteresseerden kunnen contact opnemen met:

 

 

Startimpulsprogramma: Meten en detecteren van gezond gedrag

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.

Meten en detecteren: altijd, alles en overal

Door meten tot weten. Onder dat motto groeit onze behoefte aan detailinformatie. Die groei stelt echter eisen aan de benodigde instrumentatie, aan de interpretatie van meetgegevens en aan communicatie, perceptie, en eigendom van meetresultaten.

Metingen aan complexe systemen en de integratie van verschillende meetgegevens worden steeds belangrijker. Daarnaast willen we veranderingen in meetgegevens beter en sneller kunnen identificeren, om daarmee de overgang van curatief of reactief handelen naar preventief of proactief handelen mogelijk te maken. Vier gamechangers laten zich onderscheiden

Van puntmeting naar systeembegrip
We kunnen een systeembegrip verkrijgen door de materiële werkelijkheid en haar dynamiek vanuit verschillende invalshoeken te bekijken, en een studie te maken van hoe het geheel van de verschillende componenten zich gedraagt. Dit vraagt om complementaire en vaak ongelijksoortige metingen vanuit verschillende invalshoeken, met verschillende mate van fysisch, chemisch of biologisch detail, op verschillende lengte- en tijdsschalen.

Meten waar en wanneer het nodig is
Om tijd te besparen en snel ingrijpen mogelijk te maken, moeten we de metingen, de verwerking ervan en in veel gevallen de terug- of doorkoppeling van de resultaten op dezelfde plek doen. Eigenlijk moet het lab dus naar of zelfs in het te meten object of individu gebracht worden. Miniaturisering van hightech-instrumentatie is daarvoor cruciaal.

Het begrijpen van de relatie tussen structuur, samenstelling en functie
Om stoffen echt te leren kennen is het nodig meerdere structuuranalytische technieken in te zetten en het gedrag van de stof onder verschillende condities te bestuderen. Een tweede stap is het in kaart brengen van de prestaties van de stof in haar functie.

Leren omgaan met meetgegevens
De wetenschap zal in staat zijn om door verdergaand begrip van systemen onzekerheidsmarges te verkleinen, maar onzekerheden zijn inherent aan meten. We moeten voor gebruikers inzichtelijk maken wat de betekenis van de onzekerheidsmarges is.

Lees meer over deze route in het Portfolio voor Onderzoek en Innovatie.