Denkwerk: Allemaal samen tegen corona

Koen Vervloesem

COVID-19, dat staat voor coronavirus disease 2019, is zoals uiteraard bekend een besmettelijke luchtwegenaandoening veroorzaakt door het virus SARS-CoV-2. Niet alleen overheden proberen met man en macht het virus in te dijken, ook heel wat burgers hebben zich ingezet om te helpen, op allerlei manieren. Opvallend is dat veel van deze burgerinitiatieven bijna organisch zijn gegroeid, en dat veel informatie en ontwerpen gewoon worden gedeeld. Het toont de kracht aan van open data, open source en open hardware. In deze Denkwerk bekijken we enkele van deze initiatieven en hoe ze helpen om het coronavirus (zoals SARS-CoV-2 doorgaans genoemd wordt) te bestrijden.

Opensource ontwerp voor ventilatoren

Van veel COVID-19-patiënten die op de intensive care terechtkomen, zijn de longen zo hard beschadigd dat ze beademing aan een toestel nodig hebben. Helaas waren ziekenhuizen niet voorzien op de toestroom van patiënten en was er een wereldwijd tekort aan beademingsapparatuur (ventilatoren). Enkele groepen besloten daarom om zelf ventilatoren te ontwerpen en het ontwerp vrij te geven onder een opensourcelicentie. Daardoor zou elk ziekenhuis zelf de benodigde apparatuur kunnen bouwen.

Een opensource ontwerp voor beademingsapparatuur (bron: MIT)

Wetenschappers van de Amerikaanse universiteit MIT ontwikkelden daarom E-Vent (https://e-vent.mit.edu/). Dit Emergency Ventilator Project is een ontwerp van een gemotoriseerd apparaat, dat de balg van een reanimatiemasker automatisch comprimeert. Het maakt daardoor op een slimme manier gebruik van een hulpmiddel dat ambulancepersoneel nu al vaak gebruikt, zij het handmatig.

Op het moment van de redactiesluiting was het MIT zijn E-Vent nog aan het testen op varkens en had het z’n ontwerp ingediend bij de Amerikaanse toezichthouder FDA. Overigens werd het basisontwerp tien jaar eerder al ontworpen door MIT-studenten als betaalbare ventilator voor in ontwikkelingslanden. Alleen bleef het toen bij een proof-of-concept (https://web.mit.edu/2.75/projects/DMD_2010_Al_Husseini.pdf).

FreeBreathing
Een gelijkaardig initiatief is FreeBreathing (https://freebreathing.org/), dat in samenwerking met het Radboud universitair medisch centrum in Nijmegen de VentilatorPAL heeft ontwikkeld, een goedkope opensourceventilator voor de behandeling van COVID-19-patiënten met ernstige ademhalingsproblemen.

Op het moment van schrijven werd de VentilatorPAL getest en lag hij op schema voor certificering in Nederland en Spanje. Alle ontwerpen en bouwinstructies worden vrijgegeven. Ook in andere landen zijn er al gelijkaardige initiatieven, zoals het Ierse Open Source Ventilator (https://opensourceventilator.ie/) en het ermee samenwerkende OpenLung Emergency Medical Ventilator (https://openlung.org/). En tien jaar geleden al publiceerde Instructables Pandemic Ventilator (https://www.instructables.com/id/The-Pandemic-Ventilator/) een project dat opvalt doordat het eenvoudig verkrijgbare onderdelen gebruikt.

VentilatorPAL van FreeBreathing (bron: Radboudumc)

3D-printers
In Italië dreigde een ziekenhuis in het zwaar getroffen Lombardije op een moment zonder werkende beademingsapparatuur te raken. Er was immers een tekort aan één specifieke component: een ventiel dat bij elke nieuwe patiënt vervangen moest worden. De officiële leverancier kon de vraag niet aan en het ziekenhuis belde daarom het bedrijf Isinnova uit Brescia, dat medische hulpmiddelen ontwikkelt.

Isinnova had een 3d-printer die snel genoeg de ventielen kon produceren, maar de leverancier wilde de specificaties van zijn ventielen niet delen. Isinnova heeft daarom een ventiel exact opgemeten om het na te maken. Daarna werd het getest op gezonde personen en toen de ventielen bleken te werken, produceerde het bedrijf er onmiddellijk honderd. Nadien klopten nog andere ziekenhuizen bij Isinnova aan.

Kan de leverancier een levensbelangrijk ventiel niet op tijd leveren? Dan 3d-print je het toch gewoon? (bron: Isinnova)

Snorkelmasker, gezichtsbescherming en mondkapje
Hetzelfde bedrijf Isinnova werkte een idee uit van dokter Renato Favero, die bedacht dat je van het snorkelmasker Easybreath van Decathlon een beademingsmasker kon maken (https://www.isinnova.it/easy-covid19-eng/). Easybreath beslaat immers je hele gezicht en laat je zo vrij ademen door je mond en neus. Door bovenaan geen snorkel aan te sluiten maar een zuurstofslang, kun je een patiënt beademen. Het ziekenhuis van dokter Favero paste dit bij honderden patiënten toe.

Ook aan gezichtsbescherming voor dokters en verpleegkundigen was er een tekort dat met 3d-printers opgevangen kon worden. Het 3d-printinglab van de universiteit van Hong Kong ontwierp en printte gezichtsbescherming: een 3d-geprint frame dat je op het voorhoofd draagt, waaraan een plastic vel bevestigd is dat het hele gezicht beschermt. Ook Josef Průša, de maker van de opensource 3d-printers Prusa, heeft een open hardware-ontwerp gemaakt voor gezichtsbeschermers (https://www.prusa3d.com/covid19/). Niet alleen in ziekenhuizen zijn die handig, maar ook bij tandartsen of bij winkeliers.

Ook aan mondkapjes was al snel een gebrek, zowel bij zorgverleners als bij burgers. Een Belgische groep makers publiceerde de website Maak een mondmasker (https://maakjemondmasker.be/) met instructies om zelf een masker te naaien. Uiteraard dien je het te steriliseren door het op 90° C te wassen. Iemand heeft zelfs een lijst van projecten om zelf mondkapjes te maken (https://adulau.github.io/DIY-face-masks/) online gezet.

Voorkom besmettingen
Omdat deurklinken grote verspreiders van virussen zijn, heeft de Belgische 3d-printingspecialist Materialise een deuropener ontworpen die je met je arm (https://www.materialise.com/en/hands-free-door-opener) opent. De ontwerpbestanden staan gratis op de website, zodat je de deuropener zelf kunt 3d-printen.

Het bedrijf heeft een gelijkaardig idee uitgewerkt voor winkelkarretjes. Om te voorkomen dat je in de supermarkt besmet raakt door een winkelkarretje met je handen voort te duwen, heeft Materialise een ‘handvat’ ontworpen dat je met je armen voortduwt.

Open deuren met deze 3d-geprinte deuropener zonder de klink aan te raken (bron: Materialise)

Tracing-apps
In Singapore vroeg de overheid aan burgers om de app TraceTogether (https://play.google.com/store/apps/details?id=sg.gov.tech.bluetrace) te installeren. De app gebruikt bluetooth-signalen om de aanwezigheid van andere personen in de buurt te traceren. Als iemand besmet blijkt met het coronavirus, kunnen zo andere personen die de laatste tijd in de buurt waren, gewaarschuwd worden dat ze mogelijk ook besmet zijn. De makers hebben beloofd om het gebruikte protocol BlueTrace (https://bluetrace.io/) en de broncode van de app TraceTogether te publiceren.

Op korte tijd ontstonden er vele initiatieven op de hele wereld om dit soort apps te ontwikkelen. Sommigen door overheden ontwikkeld of ondersteund, andere door burgerinitiatieven of bedrijven. Zo werd aan het MIT Private Kit (http://safepaths.mit.edu/) ontwikkeld. Een samenwerkingsverband van Europese onderzoekers werkte Pan-European Privacy-Preserving Proximity Tracing (https://www.pepp-pt.org/) uit, met een sterke nadruk op privacy en decentralisatie. Een vergelijkbaar initiatief was Disposable Identities for Health Crisis (https://github.com/disposableidentities/healthcrisis).

Het coronavirus heeft een specifieke structuur (bron: Centers for Disease Control and Prevention)

Doneer computertijd
Een andere manier om mee te helpen om het coronavirus te bestrijden, is deelnemen aan fold.it (https://fold.it/). Je installeert deze software op je pc, die je dan kunt laten rekenen om eiwitten te vouwen die aan de buitenkant van het coronavirus kunnen binden.

Een vergelijkbare manier is deelnemen aan Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (BOINC), dat met Rosetta@home (https://boinc.bakerlab.org) stabiele eiwitten probeert te vinden die aan het coronavirus binden. BOINC is een gedistribueerd netwerk, zodat je door je computer te laten rekenen deel uitmaakt van een wereldwijde supercomputer. Ook bij het bekendere vergelijkbare project Folding@home (https://foldingathome.org/) kun je terecht om eiwitten te vouwen. Doneer je computertijd aan het subproject COVID19 (https://foldingathome.org/covid19/) om het coronavirus te bestrijden.

Help je computer mee zoeken naar een medicijn voor het coronavirus (bron: Rosetta@home)

Zijn doe-het-zelvers goed genoeg?
De vraag die altijd bovenkomt als doe-het-zelvers zonder medische kennis proberen te helpen, is of hun hulp de zaken niet slechter maakt. Dat hobbyisten zelf ventilatoren aan het ontwerpen waren waarvan onduidelijk was of ze medisch veilig waren, was een van de redenen voor het team van MIT om zo snel mogelijk hun ontwerp openbaar te maken en door de Amerikaanse toezichthouder FDA te laten goedkeuren. Er waren al goedbedoelde ontwerpen gepubliceerd die niet voldoende waren om slachtoffers van het coronavirus te beademen of zelfs schadelijk waren.

Ook bij tracing-apps is het de vraag of doe-het-zelvers wel capabel genoeg zijn. Dit soort apps kan een grote bedreiging voor de privacy zijn als ze niet goed uitgedacht en niet veilig geïmplementeerd zijn. En helaas begonnen heel wat initiatieven snel-snel een app in elkaar te boksen. Zo ontdekten we zelf een door makers gecreëerde website die mensen vroeg om gezondheidsinformatie door te sturen, maar niet eens https gebruikte of een privacyverklaring had.

Datavisualisatie
Vele IT’ers met wat ervaring in datavisualisatie voelden zich ook geroepen om visualisaties te maken van de evolutie van COVID19-infecties en doden. Als het bij loutere visualisaties van officiële gerapporteerde gegevens bleef, liep er doorgaans niet veel mis, maar sommigen waagden zich ook aan voorspellingen en dat is als je geen diepgaande domeinkennis hebt en weet hoe je de gegevens kunt interpreteren, nogal gevaarlijk.

Gelukkig waren er meer dan genoeg goede visualisaties te vinden door epidemiologen en andere geneeskundigen, zoals die van Johns Hopkins University (https://coronavirus.jhu.edu/map.html). In Nederland viel de dataspecialist Datagraver (https://www.datagraver.com/) op met zijn regelmatige updates van grafieken over de impact van het coronavirus, gebaseerd op de officiële gegevens van verschillende landen. Andere interessante visualisaties waren Covid Trends (https://aatishb.com/covidtrends/) en Coronavirus tracker (https://gorkang.shinyapps.io/2020-corona/). Kortom, genoeg technologie te vinden om samen de strijd tegen het coronavirus aan te gaan.

Datagraver visualiseert het verloop van het coronavirus in allerlei landen (bron: Datagraver)