Voor analyses van onze spijsvertering moeten artsen en medisch personeel terugvallen op relatief onaangename ingrepen zoals endoscopie. Die, net zoals staalafnames van urine of stoelgang, ook slechts momentopnamen zijn. Volgens Wikipedia dateert het eerste inslikbare elektronisch apparaat al van het midden van de vorige eeuw. En de camerapil, of videocapsule endoscopie (VCE), is ook al een twintigtal jaar op de markt. Maar hoe komt het dat ingestibles nog geen gemeengoed zijn in de medische sector?

We maakten nog maar sinds enkele decennia de overgang van micro- naar nano-elektronica. Aanverwante domeinen zoals microfluidics en bio-elektronica braken sindsdien ook pas door. En op zowat alle aspecten - vormfactor, energieverbruik, draadloze communicatie - is er nog vooruitgang nodig. Pas recent kondigde imec de eerste radiochip aan die klein genoeg is voor ingestibes.

Toch ben ik van mening dat dit geen onoverkomelijke hindernissen zal opleveren. De échte uitdaging voor ingestibles is de juiste keuzes maken in wat je wil meten, hoe, waar en wanneer.

Kip en ei: een levende tunnel

Vocht- en elektrolytbalans, metabolieten, hormonen, bacteriën... de lijst van potentieel interessante parameters in onze spijsvertering is eindeloos. Met traditionele methodes kan je zowat alles analyseren met één staal. De beperkingen bij ingestibles (afmetingen, energieverbruik...) dwingen je om een extreme focus te kiezen. Elke parameter die je wil meten, vereist bijna een geheel nieuwe sensor.

De échte uitdaging voor ingestibles is de juiste keuzes maken in wat je wil meten, hoe, waar en wanneer

Dat zorgt voor een kip-eisituatie. Er is meer medische kennis nodig om de juiste technologieopties te kiezen. Tegelijk is meer technologie nodig om de medische kennis verder te brengen. Deze synergie is goed zichtbaar in de wetenschappelijke literatuur. Telkens een nieuwe technologie voor ingestibles wordt gepubliceerd, zie je een jaar later in de medische vakpers de kennis die opgedaan is dankzij het inzetten ervan.

Los van dit samenspel blijft het spijsverteringsstelsel een omgeving waar vast, vloeibaar en gas zich bewegen door een levende tunnel die in samenstelling verandert naargelang de afstand (maag, darm...), locatie (midden of tegen de wand) en tijd (voor, tijdens, na het eten).

De juiste keuzes in technologie en toepassing

Binnen deze uitdagende context moeten we de juiste keuzes maken. Maken we pillen die uit zichzelf bewegen of die via onze spijsvertering worden voortgeduwd? Moet de pil een tijdje op een bepaalde plaats blijven of niet? Hoe weten we waar de pil zich bevindt?

Daarom filteren we eerst op toepassingsdomein. Voor imec zijn dat: de gezondheid van de spijsvertering zelf (indigestie, transittijd, lekkende darm...); het vroegtijdig detecteren van ziektes (diabetes, Crohn, coeliaki...) en gezonde voeding (vitamines, vochtbalans...). Bij elk van deze domeinen hoort een al wat korter wensenlijstje van zaken die artsen graag willen meten.

Vervolgens maken we eerst ingestibles voor klinisch onderzoek en daarna pas voor toepassingen. Denk aan pillen die gericht stalen kunnen nemen om met traditionele methodes te analyseren. En daarna pas pillen die een specifieke meting of actie moeten uitvoeren voor een diagnostisch of therapeutisch doel.

Er is met andere woorden nog een hele weg af te leggen, maar dankzij de reeds beschikbare kennis én de samenwerking tussen medisch en technologisch onderzoek verschijnt er zeker al licht aan het eind van de tunnel.

Lees ook Chris Van Hoofs eerdere column over de link tussen darmflora en onze lichamelijke en mentale gezondheid.

Chris Van Hoof is vicepresident R&D, Connected Health Solutions bij imec en leidt teams op drie verschillende imec sites (Eindhoven, Leuven en Gent). Imec's Connected Health Solutions teams maken oplossingen voor het monitoren van patiënten met chronische aandoeningen en voor preventieve geneeskunde met behulp van virtuele coaches. Van Hoof bekleedde verschillende functies als manager en directeur, in verschillende onderzoeksdomeinen (sensoren, beeldsensoren, 3D-integratie, MEMS, energie-oogsters, netwerken van lichaamssensoren, biomedische elektronica, draagbare gezondheidssensoren) en publiceerde reeds meer dan 600 papers in journals en conferentie-proceedings. Hij is eveneens professor aan KU Leuven.

Voor analyses van onze spijsvertering moeten artsen en medisch personeel terugvallen op relatief onaangename ingrepen zoals endoscopie. Die, net zoals staalafnames van urine of stoelgang, ook slechts momentopnamen zijn. Volgens Wikipedia dateert het eerste inslikbare elektronisch apparaat al van het midden van de vorige eeuw. En de camerapil, of videocapsule endoscopie (VCE), is ook al een twintigtal jaar op de markt. Maar hoe komt het dat ingestibles nog geen gemeengoed zijn in de medische sector?We maakten nog maar sinds enkele decennia de overgang van micro- naar nano-elektronica. Aanverwante domeinen zoals microfluidics en bio-elektronica braken sindsdien ook pas door. En op zowat alle aspecten - vormfactor, energieverbruik, draadloze communicatie - is er nog vooruitgang nodig. Pas recent kondigde imec de eerste radiochip aan die klein genoeg is voor ingestibes.Toch ben ik van mening dat dit geen onoverkomelijke hindernissen zal opleveren. De échte uitdaging voor ingestibles is de juiste keuzes maken in wat je wil meten, hoe, waar en wanneer.Kip en ei: een levende tunnelVocht- en elektrolytbalans, metabolieten, hormonen, bacteriën... de lijst van potentieel interessante parameters in onze spijsvertering is eindeloos. Met traditionele methodes kan je zowat alles analyseren met één staal. De beperkingen bij ingestibles (afmetingen, energieverbruik...) dwingen je om een extreme focus te kiezen. Elke parameter die je wil meten, vereist bijna een geheel nieuwe sensor.Dat zorgt voor een kip-eisituatie. Er is meer medische kennis nodig om de juiste technologieopties te kiezen. Tegelijk is meer technologie nodig om de medische kennis verder te brengen. Deze synergie is goed zichtbaar in de wetenschappelijke literatuur. Telkens een nieuwe technologie voor ingestibles wordt gepubliceerd, zie je een jaar later in de medische vakpers de kennis die opgedaan is dankzij het inzetten ervan.Los van dit samenspel blijft het spijsverteringsstelsel een omgeving waar vast, vloeibaar en gas zich bewegen door een levende tunnel die in samenstelling verandert naargelang de afstand (maag, darm...), locatie (midden of tegen de wand) en tijd (voor, tijdens, na het eten).De juiste keuzes in technologie en toepassingBinnen deze uitdagende context moeten we de juiste keuzes maken. Maken we pillen die uit zichzelf bewegen of die via onze spijsvertering worden voortgeduwd? Moet de pil een tijdje op een bepaalde plaats blijven of niet? Hoe weten we waar de pil zich bevindt? Daarom filteren we eerst op toepassingsdomein. Voor imec zijn dat: de gezondheid van de spijsvertering zelf (indigestie, transittijd, lekkende darm...); het vroegtijdig detecteren van ziektes (diabetes, Crohn, coeliaki...) en gezonde voeding (vitamines, vochtbalans...). Bij elk van deze domeinen hoort een al wat korter wensenlijstje van zaken die artsen graag willen meten.Vervolgens maken we eerst ingestibles voor klinisch onderzoek en daarna pas voor toepassingen. Denk aan pillen die gericht stalen kunnen nemen om met traditionele methodes te analyseren. En daarna pas pillen die een specifieke meting of actie moeten uitvoeren voor een diagnostisch of therapeutisch doel. Er is met andere woorden nog een hele weg af te leggen, maar dankzij de reeds beschikbare kennis én de samenwerking tussen medisch en technologisch onderzoek verschijnt er zeker al licht aan het eind van de tunnel.Lees ook Chris Van Hoofs eerdere column over de link tussen darmflora en onze lichamelijke en mentale gezondheid.