De laatste poederbrieven zijn waarschijnlijk nog niet gepost. Toch zullen ze binnenkort weinig paniek veroorzaken. Een op de TU ontwikkelde detector herkent gevaarlijke bacteriën namelijk binnen no time.
Delen
/strong>
In zijn studententijd kreeg hij de bijnaam ‘dokter Vogel’, naar de homeopathische middeltjes bij de drogist. Arjan Wuyckhuyse kreeg de titel niet onterecht. Tijdens zijn stage bij scheikundige technologie ontdekte hij lagere concentraties in oplossingen dan meetbaar waren.
Deeltjes en lage concentraties hebben hem de rest van zijn carrière achtervolgd. Vorige week promoveerde hij op een snelle en gevoelige massaspectrometer, aan de TU beter bekend als ‘snuffelmachine’. Zo gevoelig, dat hij deeltjes die een halve tot tien micrometer groot zijn, binnen enkele seconden kan detecteren uit een poel van 100 duizend deeltjes in de lucht.
Die gevoeligheid heeft de massaspectrometer altijd al gehad. Dat bleek wel toen voorgangers van Van Wuyckhuyse halverwege de jaren negentig aan eerdere versies van de spectrometer knutselden. Zij deden het raam open om te meten wat er in de Delftse lucht zat. ,,Stond de wind naar het westen, dan detecteerde de meter zeezouten. Kwam de wind vanuit het oosten, dan waren het kalkdeeltjes – vermoedelijk materialen die van de bouw kwamen”, vertelt Van Wuyckhuysen in zijn voormalige kantoor bij het deeltjeslaboratorium aan de Julianalaan.
Niet veel later werd de dreiging van biologische wapens in de wereld groter. TNO’s Prins Maurits-laboratorium kwam daarop met de vraag of de detector misschien ook biologische deeltjes kon opsporen, zoals bacteriën. En dus ging Van Wuyckhuyse, met onderzoeksgeld van TNO defensieonderzoek en het ministerie van Defensie, aan de slag met de aerosol time of flight massaspectrometer.
Stofzuiger
De snuffelmachine onderscheidt deeltjes aan de hand van hun massa. De deeltjes komen de meter binnen via een dun buisje, een soort stofzuiger. In een rechte vacuüm buis worden de deeltjes door een krachtige laserstraal beschoten, waardoor ze uiteen vallen in kleinere deeltjes die gedeeltelijk geladen zijn. Vervolgens worden de fragmenten door een elektrisch veld versneld. Omdat kleine deeltjes nu eenmaal sneller zijn dan grotere deeltjes, registreert een teller aan het einde van de buis de verschillende ‘aankomsttijden’. Dat levert een grafiekje op, waarin de pieken corresponderen met verschillende massa’s. ,,Zo karakteristiek als een vingerafdruk is voor ons, is een massaspectrum voor een deeltje”, zegt Van Wuyckhuyse.
De laser in de detector schiet de relatief grote deeltjes kapot in kleinere fragmenten, zoals atomen, ionen en moleculen. Daarna worden ze gedetecteerd. Voor biologische deeltjes bleek de laser testerk. Er bleef nauwelijks meer over van de bacterie dan wat koolstofatomen. ,,Hoe groter de moleculen, hoe moeilijker ze te detecteren zijn, omdat ze te ver opbreken”, aldus Van Wuyckhuyse, die het probleem oploste door de deeltjes een soort beschermlaagje van organisch zuur te geven zodra ze de detector inkomen. ,,Dit laagje zuur eromheen neemt de energie van de laser op”, verklaart Van Wuyckhuyses toegevoegd promotor Jan Marijnissen – de eigenlijke uitvinder van de snuffelmachine. ,,Daardoor expandeert het gehele deeltje, waardoor het vervolgens alsnog wel kapot wordt gereten, maar niet meer in zulke kleine stukjes als zonder zuurlaagje zou gebeuren.”
Misselijk
In een kubus lucht van één bij één centimeter zitten gemiddeld tienduizend tot honderdduizend deeltjes. Een uitdaging voor de onderzoekers, want hoe zouden ze de snuffelmachine zo ver krijgen dat hij zich alleen concentreert op bacteriën en de andere stoffen links laat liggen? Daarvoor gebruikten de deeltjestechnologen van de sectie particle technology and risk management een truc: ze bestookten de deeltjes met een bundel ultraviolet licht, want alleen biologische deeltjes fluoresceren in reactie op dat licht.
,,Nadat de deeltjes een beschermlaagje van zuur hebben gekregen, vindt de selectie plaats. Fluoresceert het deeltje niet, dan gaat de laser van de massaspectrometer niet aan. Op die manier is het apparaat volledig beschikbaar voor bacteriën”, aldus Marijnissen, die toen hij in 1987 aan zijn snuffelmachine begon, eigenlijk een apparaat wilde maken om luchtvervuiling op te sporen. ,,Voor onderzoeksgeld moet je toch iets bedenken dat speelt in de maatschappij. En dat is de detectie van biologische wapens.”
Niet alleen voor terroristische aanvallen is het apparaat handig. Ook voor onderzoek naar het sick building syndrome % een ziekte waarbij mensen in kantoorpanden altijd misselijk zijn en hoofdpijn hebben – of voor het opspeuren van cannabis is het handig. ,,Als een stof maar deeltjes afgeeft in de lucht, registreert de detector ze”, zegt Marijnissen.
Daarnaast speurt het apparaat ook radioactieve stoffen op in de lucht, zoals uranium of plutonium, zo bleek uit het promotieonderzoek van een promovendus van Marijnissen, eind jaren negentig. Wie weet kan het in de toekomst zelfs worden gebruikt in ziekenhuizen, of bij een volgende uitbraak van vogelpest of de longziekte Sars. Maar daarvoor is wel een kleinere versie van het apparaat nodig, want nu beslaat de detector vier bureautafels.
Aan dat aspect werkt Van Wuyckhuyse al sinds hij in 1993 bij TNO aan de slag ging. Marijnissen: ,,Het hanteerbaar maken van de machine zodat hij uiteindelijk in een rugzak past, vind ik geen universiteitszaak.” Hij stootte daarom die tak van zijn geesteskind twee jaar geleden gedeeltelijk af.
Geheim
Voor het onderzoek waarop Van Wuyckhuyse promoveerde, hebben TNO en de TU samen ruim zes miljoen euro subsidie gekregen. TNO werkt nu de praktische kant van de snuffelmachine uit. Marijnissen trekt met het geld een nieuwe aio en postdoc aan, en slaat wat apparatuur in.
Want helemáál precies is de detector nog steeds niet. Het apparaat speurt een bacterie zoals miltvuur (Bacillus antracis) zo op, maar heeft nog moeite met alle andere schadelijke en onschadelijke varianten van de bacterie. ,,Het is niet makkelijk de juiste variëteiten te benoemen”, zegt Marijnissen. ,,De volgende onderzoeker zal van al die verschillende varianten een soort bibliotheek in de computer opzetten. In de toekomst vergelijkt de machine een deeltje uit de lucht met de stoffen die hij in zijn bibliotheek heeft staan.”
Intussen kijkt Marijnissen of zijn machine virussen kan ontdekken. De massaspectrometer herkent virussen gedeeltelijk, maar het punt is dat virussen heel klein zijn, veel kleiner dan bacteriën. Marijnissen heeft twee ideeën hoe hij ze kan detecteren. Helaas is het strikt geheim: een volgend patent zit namelijk in de lucht.
Terrorismebestendig
De snuffelmachine is niet het enige aan de TU dat wordt ontwikkeld om toekomstige terroristen het leven zuur te maken. Zo is de 24-jarige psychologe Simone Sillem op 1 september begonnen aan haar promotieonderzoek ‘compliance theory and evacuation‘, ofwel: hoe krijg je mensen in een noodsituatie zo ver dat je ze kunt laten doen wat jij (als hulpverlener of brandweerman) wilt? Doel: ervoor zorgen dat een noodsituatie geen ramp wordt. ,,En dat kan alleen als mensen goed geëvacueerd worden”, aldus de kersverse promovenda bij de sectie veiligheidskunde van de faculteit Techniek, Bestuur en Management.
Ze zal onderzoeken wat de beste manier is om informatie aan te bieden als iedereen het pand tegelijk moet verlaten. Via borden, een geluidsinstallatie, een videoband of een training vooraf misschien. Alhoewel dat laatste niet handig is voor openbare gebouwen zoals een station. ,,Uit literatuur blijkt dat mensen dezelfde weg die ze gebruikt hebben om een gebouw binnen te komen als vluchtroute kiezen. Ik ga onderzoeken hoe dat anders kan.”
Sillem zal twee locaties bekijken en aan de hand daarvan een algemeen model maken voor gehoorzaamheid en evacuatie. De Rotterdamse heeft al een voorkeur: ,,Rotterdam krijgt een nieuw Centraal Station. Ik wil er graag bij zijn als daarvoor de evacuatieplannen worden gemaakt.”
Verderop in de TU-wijk is een explosieresistente container gemaakt. Deze kubus van twee bij twee meter en met wandjes van bijna vier millimeter dik is bombestendig. Maar hoe groot de bommen zijn die de kist kan tegenhouden, weet Jan Willem Gunnink, directeur van Fibre Metal Laminates Centre of Competence (Fmlc) niet. ,,Dat testen onze Amerikaanse partners. Bovendien vertellen ze dat niet, anders weten terroristen welke bom ze juist wel mee moeten nemen.”
De kist is gemaakt van wondermateriaal glare, uitgevonden door de Delftse professor Boud Vogelesang. Het bestaat uit afwisselende laagjes vezels en aluminium en wordt behalve in explosiewerende containers toegepast in vliegtuigen. Hoewel Gunnink vermoedt dat in het Midden-Oosten al met de containers wordt gevlogen.
Het nadeel van de containers is dat ze minstens 370 pond wegen en te duur zijn. Het Centrum van Gunnink, dat in de faculteitLuchtvaart- & Ruimtevaarttechniek zit en samenwerkt met Fmlc, is daarom bezig om het gewicht terug te brengen tot onder de driehonderd pond . Maar ook wil het de kosten indammen en het nieuwe vliegtuigbouwlaminaat vercommercialiseren.
Railbeheerder Prorail wilde weten wat treinreizigers doen bij een treinramp in een tunnel en schakelde wetenschappers in om die vraag te beantwoorden. Professor Karel Brookhuis van de afdeling transportbeleid en logistieke organisatie (TBM) onderzocht daarop vanuit Groningen hoe mensen uit treintunnels geëvacueerd kunnen worden. Daarvoor stopte de onderzoeker met twee Groningse collega’s honderd proefpersonen in een klaslokaal en keek hoe ze reageerden op diverse typen berichten. Een kort en krachtig bericht (‘Dames en heren, er is brand, verlaat u de trein’), bleek het best aan te slaan. Of dat nu verkondigd wordt via luidsprekers of een lichtkrant (een bordje waar elektronisch letters overheen lopen) maakt niet uit. Meer informatie in tunnels dan ‘nooduitgang’ bleek dan ook onnodig.
Elders in de TU wordt ook gewerkt aan tunnels. Per 1 oktober 2003 beginnen een promovendus en een postdoc bij de afdeling scheikundige technologie (TNW) aan een inventarisatie van de mogelijkheden om de tunnelveiligheid te verhogen.
Zij zullen zich onder meer bezig met de risico’s verbonden aan het transport van gevaarlijke stoffen door openbare infrastructuren, zoals tunnels. Volgens de sectie heeft het onderzoek geen link met terreurbestrijding.
De laatste poederbrieven zijn waarschijnlijk nog niet gepost. Toch zullen ze binnenkort weinig paniek veroorzaken. Een op de TU ontwikkelde detector herkent gevaarlijke bacteriën namelijk binnen no time.
In zijn studententijd kreeg hij de bijnaam ‘dokter Vogel’, naar de homeopathische middeltjes bij de drogist. Arjan Wuyckhuyse kreeg de titel niet onterecht. Tijdens zijn stage bij scheikundige technologie ontdekte hij lagere concentraties in oplossingen dan meetbaar waren.
Deeltjes en lage concentraties hebben hem de rest van zijn carrière achtervolgd. Vorige week promoveerde hij op een snelle en gevoelige massaspectrometer, aan de TU beter bekend als ‘snuffelmachine’. Zo gevoelig, dat hij deeltjes die een halve tot tien micrometer groot zijn, binnen enkele seconden kan detecteren uit een poel van 100 duizend deeltjes in de lucht.
Die gevoeligheid heeft de massaspectrometer altijd al gehad. Dat bleek wel toen voorgangers van Van Wuyckhuyse halverwege de jaren negentig aan eerdere versies van de spectrometer knutselden. Zij deden het raam open om te meten wat er in de Delftse lucht zat. ,,Stond de wind naar het westen, dan detecteerde de meter zeezouten. Kwam de wind vanuit het oosten, dan waren het kalkdeeltjes – vermoedelijk materialen die van de bouw kwamen”, vertelt Van Wuyckhuysen in zijn voormalige kantoor bij het deeltjeslaboratorium aan de Julianalaan.
Niet veel later werd de dreiging van biologische wapens in de wereld groter. TNO’s Prins Maurits-laboratorium kwam daarop met de vraag of de detector misschien ook biologische deeltjes kon opsporen, zoals bacteriën. En dus ging Van Wuyckhuyse, met onderzoeksgeld van TNO defensieonderzoek en het ministerie van Defensie, aan de slag met de aerosol time of flight massaspectrometer.
Stofzuiger
De snuffelmachine onderscheidt deeltjes aan de hand van hun massa. De deeltjes komen de meter binnen via een dun buisje, een soort stofzuiger. In een rechte vacuüm buis worden de deeltjes door een krachtige laserstraal beschoten, waardoor ze uiteen vallen in kleinere deeltjes die gedeeltelijk geladen zijn. Vervolgens worden de fragmenten door een elektrisch veld versneld. Omdat kleine deeltjes nu eenmaal sneller zijn dan grotere deeltjes, registreert een teller aan het einde van de buis de verschillende ‘aankomsttijden’. Dat levert een grafiekje op, waarin de pieken corresponderen met verschillende massa’s. ,,Zo karakteristiek als een vingerafdruk is voor ons, is een massaspectrum voor een deeltje”, zegt Van Wuyckhuyse.
De laser in de detector schiet de relatief grote deeltjes kapot in kleinere fragmenten, zoals atomen, ionen en moleculen. Daarna worden ze gedetecteerd. Voor biologische deeltjes bleek de laser testerk. Er bleef nauwelijks meer over van de bacterie dan wat koolstofatomen. ,,Hoe groter de moleculen, hoe moeilijker ze te detecteren zijn, omdat ze te ver opbreken”, aldus Van Wuyckhuyse, die het probleem oploste door de deeltjes een soort beschermlaagje van organisch zuur te geven zodra ze de detector inkomen. ,,Dit laagje zuur eromheen neemt de energie van de laser op”, verklaart Van Wuyckhuyses toegevoegd promotor Jan Marijnissen – de eigenlijke uitvinder van de snuffelmachine. ,,Daardoor expandeert het gehele deeltje, waardoor het vervolgens alsnog wel kapot wordt gereten, maar niet meer in zulke kleine stukjes als zonder zuurlaagje zou gebeuren.”
Misselijk
In een kubus lucht van één bij één centimeter zitten gemiddeld tienduizend tot honderdduizend deeltjes. Een uitdaging voor de onderzoekers, want hoe zouden ze de snuffelmachine zo ver krijgen dat hij zich alleen concentreert op bacteriën en de andere stoffen links laat liggen? Daarvoor gebruikten de deeltjestechnologen van de sectie particle technology and risk management een truc: ze bestookten de deeltjes met een bundel ultraviolet licht, want alleen biologische deeltjes fluoresceren in reactie op dat licht.
,,Nadat de deeltjes een beschermlaagje van zuur hebben gekregen, vindt de selectie plaats. Fluoresceert het deeltje niet, dan gaat de laser van de massaspectrometer niet aan. Op die manier is het apparaat volledig beschikbaar voor bacteriën”, aldus Marijnissen, die toen hij in 1987 aan zijn snuffelmachine begon, eigenlijk een apparaat wilde maken om luchtvervuiling op te sporen. ,,Voor onderzoeksgeld moet je toch iets bedenken dat speelt in de maatschappij. En dat is de detectie van biologische wapens.”
Niet alleen voor terroristische aanvallen is het apparaat handig. Ook voor onderzoek naar het sick building syndrome % een ziekte waarbij mensen in kantoorpanden altijd misselijk zijn en hoofdpijn hebben – of voor het opspeuren van cannabis is het handig. ,,Als een stof maar deeltjes afgeeft in de lucht, registreert de detector ze”, zegt Marijnissen.
Daarnaast speurt het apparaat ook radioactieve stoffen op in de lucht, zoals uranium of plutonium, zo bleek uit het promotieonderzoek van een promovendus van Marijnissen, eind jaren negentig. Wie weet kan het in de toekomst zelfs worden gebruikt in ziekenhuizen, of bij een volgende uitbraak van vogelpest of de longziekte Sars. Maar daarvoor is wel een kleinere versie van het apparaat nodig, want nu beslaat de detector vier bureautafels.
Aan dat aspect werkt Van Wuyckhuyse al sinds hij in 1993 bij TNO aan de slag ging. Marijnissen: ,,Het hanteerbaar maken van de machine zodat hij uiteindelijk in een rugzak past, vind ik geen universiteitszaak.” Hij stootte daarom die tak van zijn geesteskind twee jaar geleden gedeeltelijk af.
Geheim
Voor het onderzoek waarop Van Wuyckhuyse promoveerde, hebben TNO en de TU samen ruim zes miljoen euro subsidie gekregen. TNO werkt nu de praktische kant van de snuffelmachine uit. Marijnissen trekt met het geld een nieuwe aio en postdoc aan, en slaat wat apparatuur in.
Want helemáál precies is de detector nog steeds niet. Het apparaat speurt een bacterie zoals miltvuur (Bacillus antracis) zo op, maar heeft nog moeite met alle andere schadelijke en onschadelijke varianten van de bacterie. ,,Het is niet makkelijk de juiste variëteiten te benoemen”, zegt Marijnissen. ,,De volgende onderzoeker zal van al die verschillende varianten een soort bibliotheek in de computer opzetten. In de toekomst vergelijkt de machine een deeltje uit de lucht met de stoffen die hij in zijn bibliotheek heeft staan.”
Intussen kijkt Marijnissen of zijn machine virussen kan ontdekken. De massaspectrometer herkent virussen gedeeltelijk, maar het punt is dat virussen heel klein zijn, veel kleiner dan bacteriën. Marijnissen heeft twee ideeën hoe hij ze kan detecteren. Helaas is het strikt geheim: een volgend patent zit namelijk in de lucht.
Terrorismebestendig
De snuffelmachine is niet het enige aan de TU dat wordt ontwikkeld om toekomstige terroristen het leven zuur te maken. Zo is de 24-jarige psychologe Simone Sillem op 1 september begonnen aan haar promotieonderzoek ‘compliance theory and evacuation‘, ofwel: hoe krijg je mensen in een noodsituatie zo ver dat je ze kunt laten doen wat jij (als hulpverlener of brandweerman) wilt? Doel: ervoor zorgen dat een noodsituatie geen ramp wordt. ,,En dat kan alleen als mensen goed geëvacueerd worden”, aldus de kersverse promovenda bij de sectie veiligheidskunde van de faculteit Techniek, Bestuur en Management.
Ze zal onderzoeken wat de beste manier is om informatie aan te bieden als iedereen het pand tegelijk moet verlaten. Via borden, een geluidsinstallatie, een videoband of een training vooraf misschien. Alhoewel dat laatste niet handig is voor openbare gebouwen zoals een station. ,,Uit literatuur blijkt dat mensen dezelfde weg die ze gebruikt hebben om een gebouw binnen te komen als vluchtroute kiezen. Ik ga onderzoeken hoe dat anders kan.”
Sillem zal twee locaties bekijken en aan de hand daarvan een algemeen model maken voor gehoorzaamheid en evacuatie. De Rotterdamse heeft al een voorkeur: ,,Rotterdam krijgt een nieuw Centraal Station. Ik wil er graag bij zijn als daarvoor de evacuatieplannen worden gemaakt.”
Verderop in de TU-wijk is een explosieresistente container gemaakt. Deze kubus van twee bij twee meter en met wandjes van bijna vier millimeter dik is bombestendig. Maar hoe groot de bommen zijn die de kist kan tegenhouden, weet Jan Willem Gunnink, directeur van Fibre Metal Laminates Centre of Competence (Fmlc) niet. ,,Dat testen onze Amerikaanse partners. Bovendien vertellen ze dat niet, anders weten terroristen welke bom ze juist wel mee moeten nemen.”
De kist is gemaakt van wondermateriaal glare, uitgevonden door de Delftse professor Boud Vogelesang. Het bestaat uit afwisselende laagjes vezels en aluminium en wordt behalve in explosiewerende containers toegepast in vliegtuigen. Hoewel Gunnink vermoedt dat in het Midden-Oosten al met de containers wordt gevlogen.
Het nadeel van de containers is dat ze minstens 370 pond wegen en te duur zijn. Het Centrum van Gunnink, dat in de faculteitLuchtvaart- & Ruimtevaarttechniek zit en samenwerkt met Fmlc, is daarom bezig om het gewicht terug te brengen tot onder de driehonderd pond . Maar ook wil het de kosten indammen en het nieuwe vliegtuigbouwlaminaat vercommercialiseren.
Railbeheerder Prorail wilde weten wat treinreizigers doen bij een treinramp in een tunnel en schakelde wetenschappers in om die vraag te beantwoorden. Professor Karel Brookhuis van de afdeling transportbeleid en logistieke organisatie (TBM) onderzocht daarop vanuit Groningen hoe mensen uit treintunnels geëvacueerd kunnen worden. Daarvoor stopte de onderzoeker met twee Groningse collega’s honderd proefpersonen in een klaslokaal en keek hoe ze reageerden op diverse typen berichten. Een kort en krachtig bericht (‘Dames en heren, er is brand, verlaat u de trein’), bleek het best aan te slaan. Of dat nu verkondigd wordt via luidsprekers of een lichtkrant (een bordje waar elektronisch letters overheen lopen) maakt niet uit. Meer informatie in tunnels dan ‘nooduitgang’ bleek dan ook onnodig.
Elders in de TU wordt ook gewerkt aan tunnels. Per 1 oktober 2003 beginnen een promovendus en een postdoc bij de afdeling scheikundige technologie (TNW) aan een inventarisatie van de mogelijkheden om de tunnelveiligheid te verhogen.
Zij zullen zich onder meer bezig met de risico’s verbonden aan het transport van gevaarlijke stoffen door openbare infrastructuren, zoals tunnels. Volgens de sectie heeft het onderzoek geen link met terreurbestrijding.
Comments are closed.