De weg naar Schistoscope

Nieuws - 28 november 2019

Gedurende een half jaar heeft een team van zes toegewijde studenten keihard gewerkt aan het oplossen van de problemen rond de diagnose van Schistosomiasis in Nigeria. Het grote omslagpunt in het project; niet alleen de eieren van de parasiet, maar ook de ruggengraat van de ziekte duidelijk zichtbaar op een foto gemaakt met hun product. Maar om deze mijlpaal te  bereiken heeft het team met hard werk, motivatie en creatief denken, veel obstakels moeten overkomen. Tina Ekhtiar en Talitha Brenninkmeyer delen de ins en outs van het proces.

Tekst: Esther Bosman

Toen ze begonnen wist het team weinig over Schistosomiase. Deze ziekte heeft een vergelijkbaar aantal slachtoffers als malaria, maar het kan jaren duren voordat mensen een diagnose ontvangen. Zoals Tina uitlegt “De parasiet [van schistosomiasis] komt het lichaam binnen via de poriën van je huid. Het legt eieren en leeft in je lichaam, wat uiteindelijk leidt tot orgaan falen.”

Diagnose vormt een groot probleem. Een medisch hulpverlener moet een urinemonster filteren en de parasitische eieren die achterblijven op het filter tellen met een microscoop. Veel mensen krijgen geen diagnose, waarbij voornamelijk afstand tot een kliniek een probleem is. Tina: “Of je moet de microscoop meenemen naar het afgelegen dorp, of je moet de urinemonsters meenemen naar het gezondheidscentrum.” Een andere drempel is het werk zelf; “Je hebt veel technische vaardigheid nodig”, voegt Talitha toe “Het is uitputtend werk, omdat je de hele dag minuscule eieren moet tellen”.

Dit project streeft naar toegankelijke diagnostisering voor Schistosomiase in Nigeria. 

Het Schistoscope team 2019 bestaat uit Talitha Brenninkmeyer, Tina Ekhtiar, Maite Gieskes, Jard van Lent, Chenye Xu, Mingmei Yang

Geschikt voor de werkelijkheid

De werkelijke gebruiksomstandigheden in Nigeria vormden een belangrijke focus gedurende het project. “Hoe verder we in het project kwamen, hoe meer wij ons realiseerden hoe moeilijk dit is” vertelt Talitha. De wens van de studenten om te eindigen met een realistisch prototype zorgde ervoor dat zij vanaf het begin van het project zichzelf een aantal beperkingen op moesten leggen.

Gedurende het project streefden zij naar een geautomatiseerde diagnose ter plaatse, gesteld door iemand met middelbaar onderwijs, door middel van een mobiel en robuust voorwerp dat wordt geproduceerd en gerepareerd in Nigeria door middel van een combinatie van 3D-geprinte onderdelen en een smartphone. “Ons doel is om het zo simpel mogelijk te houden” voegt Tina eraan toe.

Een belangrijke bron van informatie was de groep die hun voorging. Dit project neemt de vorm aan van een estafette, waarin dit team heeft doorgebouwd op het eindwerk van het vorige team. Hun prototype was vrij eenvoudig, maar zij hebben al wel getest in Nigeria. Dit betekende veel bijeenkomsten met het vorige team. “We probeerden constant meer informatie te vergaren” zegt Tina, “maar soms komt belangrijke informatie pas maanden later, wanneer je weet welke vragen je moet stellen”. Aansluitend moesten aanpassingen worden gemaakt, zelfs tegen het einde van het project. De dames lachen wanneer ze vertellen over stukjes informatie van de vorige groep die niet volledig doordrongen “Je zei tegen jezelf, waarom doen ze het op deze manier?”. Die waarom zou later pas duidelijk worden wanneer ze het zelf uitproberen en onderuitgaan.

Het team werd ook scherp gehouden door de opdrachtgevers, die hen er direct op wezen wanneer iets niet gaat werken in de context. "De omstandigheden waarin het product zal worden gebruikt zijn allesbehalve een typische medische omgeving; het zal worden gebruikt in een veld of op een wiebelende tafel, in de zon, in het zand, met hoge temperaturen en luchtvochtigheid, bijvoorbeeld vervoerd op een motor. Het zal niet voorzichtig worden gebruikt, en dan moet het nog steeds werken, als je het jaren zo gebruikt”.

Ze hadden zichzelf een enorm hoog doel gesteld.

Testen, testen en nog meer testen

Wanneer ze het hebben over de hoeveelheid prototypes beginnen de dames weer te lachen: “het waren er zo veel”. Het team splitste zich op in duo’s, om het ontwerp in losse delen aan te pakken. Een nieuw prototype werd al ontworpen voordat de vorige überhaupt af was, wat een constante stroom van nieuwe inzichten opleverde. Iedere iteratie forceert tot de aanpassing van andere onderdelen, wat nog meer prototypes opleverde. Om nog maar te zwijgen over wanneer één van die onderdelen niet blijkt te werken.

Tina denkt terug aan het werken aan het filter, ergens gedurende de tweede helft van het project. Het filter vangt de eieren op uit de urine, zodat deze voor diagnose kunnen worden gefotografeerd. Het is slechts 4mm wijd. Na ongeveer 30 variaties was er nog geen succes. Tina herinnert zich dat ze op dit moment dacht dat het niet ging lukken, wat zou betekenen dat het volledige product opnieuw moest worden ontworpen. “Het voelde enorm stressvol. Maar de week erna zijn we overgeschakeld naar een andere 3d-printer en hadden we onze eerste succesvolle test.”

Zelfs wanneer het team aan verschillende onderdelen werkten zaten ze meestal samen in een ruimte. "Op momenten waar grote stappen werden gezet kon je echt de energie in de kamer voelen” zegt Talitha. “Iedereen was zo enthousiast”.

Uiteindelijk heeft het team alleen al voor het filter meer dan 60 prototypen geproduceerd. Het gebruik van 3d-printen zorgt ervoor dat het uiteindelijke product volledig in Nigeria kan worden geproduceerd. Die techniek maakte wel het behalen van de enorm kleine toleranties die nodig waren voor het product bijna onmogelijk. De realisatie dat ze zulke kleine toleranties nodig hadden kwam enorm laat; Talitha legt uit dat de output-kwaliteit van 3d-printen als techniek erg varieert. Uiteindelijk waren de studenten erg trots op hun bereikte toleranties; in plaats van het probleem versimpelen en ervan uitgaan dat de toleranties met de tijd ooit wel bereikt zouden worden, hebben ze daadwerkelijk de toleranties behaald die nodig waren.

Al die prototypes moesten natuurlijk ook worden getest. En aangezien de parasitaire eieren zich in de urine bevinden, moest er worden getest met echte urine. Het team ontving de tip van het voorgaande team, dat wanneer je test met water, dit niet hetzelfde is. Vergeleken met water zit er veel meer spul in je urine, iets waar het filter op ontworpen moet zijn. Een andere factor is dat gezondheidswerkers om duidelijke redenen graag hun handen urine-vrij houden. Je vindt het vast niet erg om water te morsen, maar zou je even makkelijk doen over urine? Toen het team erachter kwam dat water niet werkte, zijn ze overgestapt op thee, wat kleine onzuiverheden bevat van de theebladeren. Op deze manier konden ze de stroming door het filter testen, voordat ze op het einde overstapten op echte urine.

Verwachtingen overtreffen

Een cruciaal punt in het project was de eerste test van het volledige product, met echte geïnfecteerde urine. De test vond plaats op ongeveer driekwart van de duur van het project. Talitha legt uit “Het was een beetje stuntelig, omdat kort voor de test het eerste moment was dat we alle onderdelen bij elkaar hadden. We moesten gewoon hopen dat alles werkt”. Uiteraard waren de losse onderdelen wel getest, maar zouden ze allemaal samen werken? Met zwetende handjes zetten ze stuk voor stuk de losse onderdelen in elkaar.

Alles paste perfect.

En verbazingwekkend genoeg overtrof de foto die zij maakten met het Schistoscope-prototype op die dag alle verwachtingen. Niet alleen de eieren van de parasiet waren duidelijk te zien, maar ook de ruggengraat van de eieren. Het was een onverwacht succes. Tina en Talitha herinneren zich nog heel levendig het gevoel van “we hebben het echt waargemaakt!” Dat de ruggengraat van de eieren goed zichtbaar was maakt de foto vergelijkbaar met beelden die worden gemaakt met een echte microscoop. Alles viel op zijn plek, Talitha: “Het gaf ons de zekerheid dat het kon werken, je kon het echt voor je zien”.

Met de eindstreep in zicht kon het team nu niet meer afremmen, de mogelijkheid van echt impact maken was dichterbij dan ooit. Die laatste weken werd alles tot in het laatste detail uitgewerkt. Prototypes werden geproduceerd tot op de allerlaatste deadline. Talitha beschrijft wat er voor het proces nodig was; “vastberadenheid, echt tot op de laatste dag” - “tot op het laatste moment zelfs”, voegt Tina toe, “en dat was zo enorm stressvol”.

Voor hun inspanningen werd het team achter de Schistoscope genomineerd voor de wereldwijde finale van de Internationale James Dyson Award 2019.

Ze hebben vastgehouden aan hun hoge eisen gedurende verschillende tegenslagen en uiteindelijk zijn zij alle verwachtingen voorbijgeschoten. De echte impact waar zij voor gingen is onderweg. De Schistoscope wordt binnenkort geproduceerd en getest in Nigeria. Het team is vastberaden om hun kennis te delen met het nieuwe team dat hun werk zal voortzetten.

De Schistoscope is een geweldige stap binnen de grotere doelen van het Delft Global Initiative; Diagnostics For All. Wie weet wat voor verbeteringen het volgende team zal brengen? Tijdens de Impact Day van het Delft Global Initiative op 26 november 2019 won student Samenjo (Karl Heinz) Tondo €10.000 voor de volgende stap in het Schistoscope project: onderzoek naar daadwerkelijke productie van het ontwerp in Kenya.

/* */