Delfts diagnose-apparaat voor malaria internationale ‘runner up’ James Dyson Award

Met het ontwerp van hun Excelscope 2.0 eindigden studenten van de TU Delft als tweede op 15 november de internationale finale van de James Dyson Award. De Excelscope 2.0 is een diagnose-apparaat voor malaria, gebaseerd op een goedkope smartphone. De studenten ontwierpen de behuizing het apparaat, en monteerden er een optische lens op, zodat deze als microscoop kan functioneren.

Jaarlijks krijgen meer dan 200 miljoen mensen malaria. Met 90% van de gevallen in Sub-Sahara-landen is er dringend behoefte aan betaalbare, accurate diagnose-apparatuur. Huidige methodes zijn namelijk óf goedkoop maar weinig betrouwbaar, óf duur en tijdrovend in het gebruik. De Excelscope van de Delftse studenten combineert betrouwbaarheid met gebruiksgemak om snel en goedkoop tot diagnoses te kunnen komen.

Bedieningsgemak
De studenten monteerden een optische lens op de camera van een smartphone, zodat deze als microscoop kan functioneren. Een speciaal ontwikkeld algoritme kan vervolgens razendsnel de door malariaparasieten geïnfecteerde bloedcellen in bloedmonsters herkennen. Op die manier kunnen veel meer diagnoses gesteld worden. Het apparaat is zo makkelijk te bedienen, dat je het na een korte instructie kunt gebruiken, zonder tussenkomst van medische professionals. Met zijn oplaadbare back-up accu is de Excelscope ook niet afhankelijk van het elektriciteitsnetwerk.

Prijs
Het ingenieuze ontwerp van hun Excelscope leverde de studenten in september de hoofdprijs op tijdens de Nederlandse finale van de James Dyson Award. Deze internationale ontwerpwedstrijd daagt jonge ontwerpers uit met de opdracht ‘ontwerp iets dat een probleem oplost.’ Op 15 november namen ze het op tegen twintig internationale finalisten.

Inspiratie tijdens Hackaton
“Tijdens deelname aan een medische hackaton in Oeganda kregen mijn studenten het idee om iets te ontwerpen voor betere malariadiagnose”, vertelt Jan Carel Diehl, universitair docent duurzame ontwikkeling aan de faculteit Industrieel Ontwerpen. Terug in Delft bleek dat promovendus Temitope Agbana werkte aan een combinatie van een microscoop en een slim algoritme voor malariadiagnose bij de faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen (3mE). "Het was geweldig dat studenten in het gebouw naast ons met hetzelfde idee bezig waren”, zegt Agbana. “Ik wilde ze graag helpen en we besloten om samen verder te gaan met hun concept voor de Excelscope.”

Overkoepelend programma
Die samenwerking heeft zijn vruchten afgeworpen, maar het onderzoek maakt tevens deel uit van een overkoepelend programma. “De Excelscope is zeg maar het instapmodel. Inmiddels kunnen we malaria al bij een concentratie van acht parasieten per microliter bloed detecteren, dat is beter dan bestaande diagnostiek met behulp van microscopen. Die moeten bovendien handmatig bediend worden en het duurt jaren voor mensen ervaren genoeg zijn om dat snel en accuraat te doen ”, aldus Agbana. Om malaria echt te kunnen bestrijden, is juist vroege detectie van groot belang. De parasieten verspreiden zich namelijk ook in omgekeerde richting: via het bloed van besmette patiënten naar muggen en zo verder.

Schistosomiasis
Er wordt ook gewerkt aan diagnostiek voor andere ziekten, zoals schistosomiasis (vroeger bekend als bilharzia). De bijbehorende apparatuur kan straks worden aangepast aan de behoeften van de gebruiker en de beschikbare infrastructuur. “We kunnen iets heel ingewikkelds maken, maar het is veel beter om te kijken naar de context”, stelt Diehl. “In zijn eenvoudigste vorm kun je denken aan een smartphone die je ombouwt met onderdelen die je met een 3D printer kunt maken van plaatselijk beschikbare materialen, en vervolgens programmeren met behulp van een open-source app.” Dat is de oplossing die hij voorstelt voor het opsporen van schistosomiasis, een tropische infectieziekte waar naar schatting 250 miljoen mensen aan lijden, waarvan de meesten geen toegang hebben tot diagnose of behandeling.