Fotonicapionier Pim Kat vindt in diagnosticeren hartfalen toepassing voor revolutionaire meettechniek

0

Na de verkoop van zijn bedrijf Technobis in 2019 wilde Pim Kat alleen nog maar leuke technische dingen doen op het gebied van de fotonica, waarmee hij al vijftien jaar pioniert. Maar het bloed kruipt waar het niet gaan kan. Met fotonica-voorvechter Ton Backx en twee medici is hij met Amazec Photonics alweer een nieuwe onderneming gestart. Daarmee wil hij een revolutionaire fotonica-toepassing voor het diagnosticeren van hartfalen ontwikkelen. Kats ‘oude’ bedrijf Technobis en het recent daarvan afgesplitste PhotonFirst zijn de technologiepartners van dienst.

Pim Kat: ‘Het was amazing wat we zagen.’ Foto: Kees Beekmans voor Link Magazine.

‘Een ademteug koude lucht kunnen we al goed meten’

Hartfalen doet bij heel veel mensen afbreuk aan de kwaliteit van leven. Het hart kan het bloed niet meer goed rondpompen en dat veroorzaakt tal van klachten, zoals kortademigheid, vermoeidheid, hartkloppingen en opgezette benen en enkels. Voor het diagnosticeren van de kwaal doen artsen onderzoek naar de circulatie. Dat kan bijvoorbeeld door radioactieve deeltjes in het bloed te volgen, maar dat kent natuurlijk bezwaren. Een gangbare methode is koud fysiologisch zout, zo’n tien cc, in een ader van de patiënt in te spuiten en een thermische sensor via een katheter in de longslagader in te brengen. De sensor kan zo het passeren van die koude ‘blob’ in het hart detecteren, waarna het meten van de temperatuursverandering iets zegt over de conditie van het hart. De meting heeft echter een zeer beperkte resolutie (onderscheidend vermogen) en geeft daarom niet heel veel informatie.

Simpele methode, betere analyse

De onlangs gepensioneerde Erik Korsten deed er jarenlang onderzoek naar. Hij werkte als anesthesioloog/intensivist in het Eindhovense Catharina Ziekenhuis en is deeltijdhoogleraar aan de TU Eindhoven én een Chinese universiteit. Enkele jaren geleden raakte hij tijdens een handelsmissie in China in gesprek met TU/e-hoogleraar Ton Backx. Als president van het Eindhovense Institute for Photonic Integration en ceo (tot begin 2019) van clusterorganisatie PhotonDelta is Backx in Eindhoven de voortrekker op het gebied van de fotonica. Aan de bar in China stortte Korsten zijn professionele hart uit bij Backx en die kwam met een concreet advies: ‘Als je nauwkeurig wilt meten, moet je naar Pim Kat gaan.’ Kat: ‘Erik kwam inderdaad op bezoek, vooral uit beleefdheid, want het kon toch niks worden. Ik had nog een opstelling voor ASML staan, die we tien jaar geleden al hadden gebouwd. Daarmee konden we in een 450-millimeter wafertafel met een glasvezelmeetsysteem temperatuursveranderingen tot op een honderdduizendste graad meten. Ik liet Erik z’n hand naar de fiber toe bewegen en we zagen door de warmte-instraling een heel sterk signaal op het beeldscherm. Erik was meteen overtuigd: “Als we hiermee gaan meten, hebben we veel meer resolutie en kunnen we dus betere analyses maken.” We spraken af om testen te gaan doen. In het lab kreeg Erik Korsten koude vloeistof ingespoten en op diens linkerpols plakten we een sensor. We zagen de koude blob fantastisch goed voorbijkomen en konden die tot op een tienduizendste graad nauwkeurig meten. Ik zei toen al: “Als je zo nauwkeurig kunt meten, ga je van alles zien.” En dat bleek: na ongeveer veertig seconden was er weer een signaal. Het ‘koudefront’ was het hele lichaam doorgegaan. Die recirculatie had nog nooit iemand in metingen gezien. Ook zagen we nog signalen die met de ademhaling en de hartslag leken samen te hangen. Het was te mooi om er niets mee te doen. De methode is simpel en een sensor op de pols is toch minder eng dan een katheter. Zelfs als de patiënt alleen maar een ademteug koude lucht neemt, kunnen we al goed meten; dat is nog simpeler dan het inspuiten van een koude vloeistof.’

In deze simulatie voor een gezond hart (temperatuurverandering versus tijd) is de recirculatie van het ‘koudefront’ goed te zien. Bron: Ton Backx

98 procent superenthousiast

Backx, Kat, Korsten en diens collega-anesthesioloog Arthur Bouwman sloegen de handen ineen. Kat: ‘Ik wilde wel eerst weten: als we dit ontwikkelen, gaat het echt iets in de markt betekenen? We stelden een uitgebreide vragenlijst op en stuurden er wereldwijd honderd naar medisch specialisten. Ik wilde er minimaal zeventig terug die overwegend heel positief zouden zijn. We kregen 130 reacties – blijkbaar hadden ontvangers de vragenlijst doorgestuurd naar collega’s – en 98 procent was superenthousiast.’ Alle reden voor een volgende stap. Backx maakte in samenwerking met de twee medici een omvangrijk model van de bloedsomloop om het effect van een koude blob te simuleren. Kat: ‘De uitkomsten kwamen wonderwel overeen met onze eerste metingen. We zagen de ademhaling en de hartslag in het model terug, en zelfs een derde en vierde recirculatie. Nu konden we, als ook de hartslag werd gemeten, het totaal circulerende bloedvolume bepalen, als indicatie voor hartfalen. Toen gingen de remmen helemaal los en kwamen ook andere applicaties in beeld. Zoals het meten van bloedverlies bij patiënten op de OK of IC.’

Europa in

De vier kompanen richtten Amazec Photonics op. ‘Het was amazing wat we zagen en de meettechniek berust op een Mach-Zehnder-chip’, verklaart Kat de naam. Ze vroegen patent aan op de meetmethode, wisten snel investeerders te interesseren, deden een beroep op PhotonFirst voor de fotonische chips en betrokken Technobis erbij als specialist in het ontwikkelen en leveren van medisch gecertificeerde instrumenten. Kat: ‘Als ik weer voor mezelf zou beginnen, zo had ik beloofd, dan zou ik het werk bij hen inkopen. Ook als we naar duizenden systemen per jaar gaan, is er in Alkmaar voldoende productiecapaciteit.’ Technobis werkt nu aan een minimum viable product en gebruikt daarvoor een tussenoplossing die al tijdens het project voor ASML was ontwikkeld. ‘Die heeft niet de hoogste nauwkeurigheid, maar het is voldoende om ongelooflijk veel informatie te leveren voor deze medische toepassing en tegelijk nog redelijk eenvoudig om te maken. We gaan over plusminus twee jaar een pre-serie uitzetten bij strategisch gekozen specialisten, om zo te zorgen voor tractie. Vanwege de medische certificering doen we dat eerst alleen in Europa.’ Het hart van techneut annex ondernemer Pim Kat begint alweer sneller te kloppen.

Lichttechnologie met Technobis en PhotonFirst

Lees Link magazine 3 2021 vraag een exemplaar op: mireille.vanginkel@linkmagazine.nl

Begonnen als researcher bij Hoogovens (het huidige Tata Steel) koos Pim Kat in de jaren negentig voor het ondernemerschap. Hij startte Technobis in Uitgeest, waarmee hij zich stortte op mechatronische systeemleverantie en nam later de kristallisatietak van researchbedrijf Avantium over. Ruim vijftien jaar geleden begon Kat te pionieren met geïntegreerde fotonica. Datacommunicatie op basis van deze lichttechnologie biedt veel meer capaciteit bij een veel lager energieverbruik dan de huidige halfgeleidergebaseerde elektronica kent. Daarnaast biedt fotonica ongekende mogelijkheden voor sensing met behulp van glasvezeldetectiesystemen die geïntegreerde fotonische chips bevatten. Als een glasvezel onder invloed van mechanische of thermische invloeden van lengte verandert, is dat heel nauwkeurig te meten met licht dat door de fiber wordt gestuurd. Technobis ontwikkelde onder meer toepassingen voor het bewaken van de ‘structurele integriteit’ van vliegtuigen, precisiemachines (voor ASML) en bouwwerken zoals bruggen.

‘Het was te mooi om er niets mee te doen’

In 2019 verkocht Kat zijn bedrijf, begin dit jaar werden de fotonica-activiteiten afgesplitst. Technobis telt nu nog de businessunits High-Tech Solutions en Crystallization Systems, terwijl PhotonFirst helemaal focust op de ontwikkeling van fotonische sensoren en applicaties voor complete meetoplossingen. Beide ondernemingen blijven gevestigd in Alkmaar en PhotonFirst opende onlangs een satellietkantoor op de High Tech Campus Eindhoven.

Share.

Reageer

CAPTCHA Image

Reload Image

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.