Met kleine en betaalbare apparaatjes die eenvoudig te bedienen zijn kunnen wetenschappers burgers of anders-geschoold personeel goede metingen laten doen voor hun onderzoek. De Proeftuin Citizen Science helpt bedrijven bij de ontwikkeling hiervan.

Redactie: Els van den Brink | Fotografie: Marco Vellinga, Nutricontrol

Steeds vaker worden burgers betrokken bij wetenschappelijk onderzoek. Het gaat om zogenaamde citizen science projecten, waarbij een deel van de metingen wordt uitgevoerd door consumenten, patiënten of geïnteresseerde burgers. De uitdaging daarbij is om deze mensen op een goede manier een meting te laten doen die wetenschappelijk betrouwbare informatie oplevert. Bij projecten zoals de jaarlijkse tuinvogeltelling hebben de deelnemers niet meer nodig dan pen en papier en wat duidelijke instructies. Maar bij veel andere projecten ligt dat gecompliceerder. In dat geval zou het ideaal zijn als mensen metingen kunnen doen aan bijvoorbeeld luchtkwaliteit, oppervlaktewater of voeding met een klein draagbaar apparaatje, een mobiele sensor.

Mobiele sensoren

De laatste jaren wordt er steeds meer van dit soort draagbare meetapparatuur ontwikkeld. “We zien een trend dat de gewone meetapparatuur steeds kleiner wordt, met een steeds kortere meettijd”, zegt Geert Postma, senior onderzoeker bij de afdeling Analytische Chemie en Chemometrie van de Radboud Universiteit in Nijmegen. Ook binnen universiteiten wordt veel gewerkt aan de ontwikkeling van mobiele en handheld sensoren. “Het probleem daarbij is dat de ontwikkeling op een gegeven moment vaak stokt. Dan is de ontwikkeling zo ver, dat het eigenlijk niet meer op de universiteit thuishoort, terwijl het tegelijkertijd nog niet ver genoeg is ontwikkeld om te worden overgenomen door het mkb”, zegt zijn collega en universitair hoofddocent Jeroen Jansen.

Heel belangrijk om rekening te houden met privacy
Universitair hoofddocent Jeroen Jansen van de Radboud Universiteit in Nijmegen

Proeftuin Citizen Science

Om dit gat te overbruggen is in 2017 gestart met het project Proeftuin Citizen Science. Dankzij een subsidie uit het Europees fonds voor regionale ontwikkeling kon een samenwerking gestart worden van drie universiteiten in Oost Nederland, de Radboud Universiteit, Wageningen University & Research en de Universiteit Twente, samen met vijf mkb-bedrijven. “In feite was dit een project met meerdere sporen”, vertelt Postma, die de dagelijkse leiding heeft van de Proeftuin Citizen Science. “Enerzijds hebben we een aantal concrete projecten uitgevoerd, die nu allemaal zijn afgerond. Maar in tussentijd hebben we ook een organisatiemodel en exploitatiemodel ontwikkeld, zodat we de Proeftuin zelfstandig kunnen voortzetten.” En dat is gelukt. Het gesubsidieerde project is in april 2021 afgerond, maar begin 2021 is het vervolg in gang gezet door de lancering van een website van de Proeftuin Citizen Science in de nieuwe vorm. Via deze website kunnen bedrijven aanvragen doen als ze op zoek zijn naar hulp bij de ontwikkeling en validatie van mobiele en handheld meetapparatuur.

Dit soort apparatuur is interessant voor kleinere fabrieken, voor wie gewone NIR-apparatuur te duur is
Universitair hoofddocent Jeroen Jansen van de Radboud Universiteit in Nijmegen

Metingen door anders geschoold personeel

“Er zijn meerdere aspecten waar je rekening mee moet houden bij de ontwikkeling van dit soort apparatuur”, legt Jansen uit. “Enerzijds is er natuurlijk de technologische uitdaging om de apparatuur kleiner en hanteerbaarder te maken en de data op een goede manier te verwerken. Daarbij moet je er ook rekening mee houden dat de apparatuur bediend moet kunnen worden door mensen die zelf geen wetenschapper zijn.” Dat geldt overigens niet alleen voor apparatuur die gebruikt wordt voor citizen science. De Proeftuin Citizen Science richt zich ook op gebruikers die dit soort mobiele apparatuur willen gebruiken binnen bedrijven, bijvoorbeeld om de productie te monitoren in een fabriek of de klimaatcondities in een stal of kas. In dat geval worden de metingen ook niet gedaan door wetenschappers, maar door anders-geschoold personeel. “Dat betekent bijvoorbeeld dat je moet zorgen voor duidelijke instructies. Ook moet je er rekening mee houden dat de meetomstandigheden niet altijd ideaal zijn. Het gaat dan bijvoorbeeld om omgevingslicht of de meetafstand. Daarnaast is het heel belangrijk om rekening te houden met privacy”, legt Jansen uit. Voor dat laatste is de Stichting Privacy by Design betrokken, een spin-off van de afdeling Digital Security van de Radboud Universiteit. Deze stichting heeft speciale technologie ontwikkeld, IRMA genoemd, waarmee gebruikers zich op een privacy-vriendelijke manier kunnen authentiseren.

Zelflerend model

Een van de uitgevoerde projecten was in samenwerking met NutriControl, gespecialiseerd in analyses van veevoer en voeding. Christiaan Kapper is als Global NIR Lead verantwoordelijk voor de analyses die het bedrijf doet op basis van Nabij Infrarood Spectroscopie (NIR). De resultaten van deze snelle, indirecte meettechniek kunnen alleen geïnterpreteerd worden via een computermodel, waarin de meetresultaten verwerkt zijn van een serie referentiemonsters die zowel met NIR als met klassieke technieken geanalyseerd zijn. Kapper legt uit: “Met de Proeftuin Citizen Science hebben we gewerkt aan de verdere ontwikkeling van onze prediction engine, waarmee we op basis van een NIR-spectrum kunnen voorspellen wat de waardes zijn voor bijvoorbeeld de hoeveelheid eiwitten, vet of koolhydraten. We hebben een systeem gemaakt dat in staat is om de voorspellingen aan te passen aan de resultaten die er telkens weer bijkomen. Daardoor kan het systeem bijvoorbeeld rekening gaan houden met verschillende gebruikers en voor de ene gebruiker een net iets ander model gebruiken dan voor de andere voor nog nauwkeurigere voorspellingen.”

NIR-sensor voor je dieet

“Daarnaast hebben we met de Proeftuin Citizen Science gewerkt aan de validatie van een handheld NIR-sensor”, vervolgt Kapper. “Dit soort apparatuur is interessant voor kleinere fabrieken, voor wie gewone NIR-apparatuur te duur is. En door de lage prijs wordt het ook interessant voor consumenten, die bijvoorbeeld in het kader van een dieet willen bijhouden hoeveel vet, eiwitten en koolhydraten ze binnenkrijgen. Uiteindelijk willen wij dat consumenten ook van deze technologie gebruik kunnen maken. Het probleem was dat je voor zulke nieuwe goedkope apparaatjes je niet elke keer een uitgebreid duur onderzoek wilt doen om uit te zoeken of ze goed genoeg zijn voor dit soort metingen. Vandaar dat we blij waren dat we via de Proeftuin Citizen Science hulp konden krijgen en samenwerkingen konden aangaan om een validatiemethode voor deze instrumenten op te zetten. Helaas bleek het betreffende apparaatje niet goed genoeg voor de toepassing die wij voor ogen hadden, maar het onderzoek heeft wel geresulteerd in een validatiemethode waarmee we soortgelijke apparaatjes snel en goedkoop kunnen inschatten in wat ze kunnen, wat ook is beschreven in een wetenschappelijke publicatie. Dat stappenplan gebruiken we nu om een ander apparaatje te testen, dat wel goed lijkt te werken.”.

Projecten Proeftuin Citizen Science

De Proeftuin Citizen Science heeft de afgelopen jaren gewerkt aan vier verschillende projecten. Het portfolio laat zien dat er heel veel mogelijk is door al vroeg in de ontwikkeling de samenwerking te zoeken. Enkele successen: • Een zelflerend computermodel (prediction engine) voor de data-analyse van NIR-spectra en de validatie van een draagbare NIR-sensor, samen met NutriControl • Validatie van de Aenose, de elektronische neus van The eNose company, en het opzetten van medisch onderzoek • Miniaturisatie van een gaschromatograaf voor ademanalyse, samen met Qmicro • Ontwikkeling van een biosensor voor het opsporen van pathogenen in bijvoorbeeld lichaamsvloeistoffen of drinkwater, in samenwerking met CMBR Scientific NanoScience.

Handheld