De spectrometer

‘Je smartphone stelt straks de diagnose’

Andrea Fiore (48), hoogleraar aan de Technische Universiteit Eindhoven, geeft leiding aan de onderzoeksgroep voor de micro-spectrometer, die smartphones omtovert tot geavanceerde meetinstrumenten.

Andrea Fiore staat op, pakt de spectrometer ter grootte van een luciferdoosje en richt deze op de restanten van het broodje kaas dat nog op zijn bureau ligt. Op zijn mobiel verschijnt de ouderdom van de kaas en een analyse van de voedingswaarde. ‘Binnen tien jaar is elke nieuwe smartphone uitgerust met de micro- spectrometer’, voorspelt hij. ‘Dan is elk toestel in staat om niet alleen de versheid van voedsel te bepalen, maar ook het CO2-gehalte in de lucht. Suikerpatiënten kunnen er zelfs hun bloedwaarden mee meten.’

Fiore’s onderzoeksgroep maakt gebruik van een photonic crystal cavity, een ruimte waarin licht wordt opgevangen door op nanoschaal beweegbare onderdelen, waardoor het mogelijk is om lichtgolven op verschillende spectra te analyseren. ‘Onze micro-spectrometer analyseert het infrarode spectrum waardoor we informatie kunnen verzamelen die onzichtbaar blijft voor het menselijk oog, nadat het een interactie is aangegaan met een bepaald materiaal, bijvoorbeeld kaas’, legt Fiore uit.

‘Een spectrometer vangt licht als een specifieke curve. Door dit apparaat aan je smartphone te koppelen kan die curve via het internet met een database van curves worden vergeleken. Hierdoor kan er worden vastgesteld waarnaar je kijkt. Onze uitvinding maakt het mogelijk deze functie in smartphones te integreren, net zoals gedaan is met camera’s.’

Toen Fiore het onderzoek startte, had hij geen weet van de geavanceerde functies die in het verschiet lagen. ‘We waren op de hoogte van de mogelijkheid om gas of CO2 te meten, maar van voedselanalyses en gezondheidscontroles hadden we geen weet. Ons onderzoek begon vanuit nieuwsgierigheid. De commerciële toepassingen van ons onderzoek kwamen pas veel later. Bedrijven zijn wel vanaf het prille begin betrokken bij het project en helpen met de toepassingen van de uitvinding.’

Over vijf jaar zullen de eerste, simpele spectrometers in smartphones geïntegreerd zijn, denkt de hoogleraar. ‘Meerdere bedrijven zijn de mogelijkheden al aan het onderzoeken, maar dit zal nog behoorlijk beperkte technologie betreffen. We werken nu al aan veel geavanceerdere functies. Met onze technologie zal het bijvoorbeeld haalbaar zijn om het glucosegehalte te meten of om relatief simpele medische diagnoses te maken door de huid te scannen. Complexe medische diagnoses zijn echter nog ver weg.’

Small rc20180513 andrea fiore 01

Het internet of things zorgt ervoor dat we ons gaan omringen met een enorme hoeveelheden sensoren, stelt Fiore. ‘Dit zal uiteindelijk betekenen dat we alles altijd kunnen controleren. Dit kan positieve en negatieve gevolgen hebben. Aan de ene kant wil de mens veel weten en biedt de informatie zekerheid. Onze uitvinding maakt burgers minder afhankelijk van grote bedrijven en overheden omdat ze zelf de luchtkwaliteit of de samenstelling van voedsel kunnen meten. Aan de andere kant zullen mensen ook afhankelijk worden van de technologie. Technologie formaliseert namelijk alledaagse handelingen. Mensen zullen steeds minder op hun eigen waarnemen gaan vertrouwen. In deze zin lijkt de functie van onze technologie op die van zelfsturende auto’s: de technologie kan het beter dan wij, dus waarom zouden we het niet aan de technologie overlaten?’

De grote vraag is natuurlijk ook: willen we wel alles weten? Over een jaar of veertig zouden geavanceerde spectrometers de gezondheid van individuen kunnen voorspellen. ‘Zo’n apparaat kan dan iets vertellen wat je eigenlijk helemaal niet wilt vernemen’, beseft ook Fiore. ‘Zou je willen weten of je over tien jaar kanker krijgt? Of een hartaanval? Misschien niet. Maar het gebruik van dit soort mogelijkheden is niet het terrein van de onderzoeker. Daar moeten filosofen zich over buigen.’