Сообщая в Science Translational Medicine, Парк и его коллеги описывают систему как «пассивный мониторинг», неинвазивный метод, который, по их словам, разрабатывается для использования искусственного интеллекта для извлечения жизненно важной информации о здоровье из человеческих экскрементов и мочи.
«Мы думаем, что существует психологический барьер. Это один из самых препятствующих факторов для развития умных туалетов, — сказал Парк во время подкаста в журнале Science, ссылаясь на незначительные достижения в использовании умных туалетов для широкомасштабного мониторинга здоровья.
Среди данных о состоянии здоровья, полученных из туалета, умная модель регистрирует цвет мочи и морфологию кала. Умный туалет выглядит как стандартная модель, но разрабатывается для того, чтобы в конечном итоге выявлять множественные признаки болезни путем выявления специфических биомаркеров в образцах мочи и кала. С использованием раннего прототипа, который тестируется среди участников исследования, Парк и его команда работают над еще более сложной версией.
Умные туалеты Стэнфорда могут обнаруживать массив данных о состоянии здоровья с помощью компьютерного зрения и глубокого обучения, поскольку туалеты проводят анализ мочи и кала. В разработке находится умный туалет, который проверяет наличие определенных видов рака, таких как урологические и колоректальные злокачественные новообразования. В недалеком будущем скрининг может означать простой поход в туалет. А в случае анализа кала на колоректальный рак, избавляя от необходимости отправлять образцы по почте.
Другие цели «умных туалетов» включают анализ микробиома, а также скрининг на бактериальные и вирусные заболевания и мониторинг таких параметров, как температура, частота сердечных сокращений и насыщение кислородом.
«Такая технология может облегчить ежедневный сбор широкого спектра данных, связанных со здоровьем, создавая тем самым «ворота для «оцифровки» медицинского обслуживания на дому», — пишут Парк и его коллеги в Science Translational Medicine.
Человеческий стул и моча содержат огромное количество биологической информации, что повышает значимость скромного туалета до уровня современного оборудования 21-го века для мониторинга состояния здоровья и выявления заболеваний. Команда из Стэнфорда разработала специальный датчик, который позволяет туалету выполнять свою работу. Теперь Парк и его сотрудники представляют дополнительные датчики, которые могут сделать умный туалет еще умнее, превратив обычную ванную комнату в пассивную, но сложную лабораторию с возможностью смыва.
«Мы просто используем самый первый датчик, который называется оптическим сканером», — сказал Парк, описывая внутреннюю работу своего нынешнего прототипа.
С помощью оптического сканирования образцы мочи и кала снимаются на видео, а затем анализируются алгоритмами, которые могут отличить здоровую уродинамику — поток мочи — от потока, который является нездоровым. Парк, физик, преподаватель урологии в Стэнфорде. Умный туалет анализирует скорость потока мочи, время потока и общий объем. Также анализируется консистенция кала.
С помощью анализа потока в туалете используются полоски для анализа мочи, или тесты-щупы, для измерения множества молекулярных характеристик. Количество лейкоцитов в крови, уровни определенных белков и многое другое может указывать на целый спектр заболеваний, от инфекции до рака мочевого пузыря и почечной недостаточности. Возможно, в будущем «умном туалете» можно будет даже пройти тест на беременность благодаря встроенной технологии dipstick.
Но, как и в случае с любой новой технологией сбора медицинской информации, существуют опасения по поводу конфиденциальности и этики. Кроме того, во многих культурах существуют табу, предостерегающие от обсуждения привычек пользования туалетом. Кроме того, внедрение пассивного мониторинга состояния здоровья ставит несколько пока нерешенных вопросов, касающихся безопасности данных и согласия.
С самого начала этого проекта команда из Стэнфорда хотела убедиться, что умный туалет может определить, кто из членов семьи пользуется устройством. Возможность различать пользователей важна из-за индивидуального характера собираемых данных о состоянии здоровья. Эта проблема была решена благодаря тому, что рычаг смыва считывал отпечатки пальцев.
Помимо личного здоровья, Парк считает, что умные туалеты играют важную роль в общественном здравоохранении, особенно при вспышках. Сбор и анализ муниципальных сточных вод стали критически важными ресурсами для отслеживания COVID-19, и зависимость от тестирования сточных вод возросла, поскольку в прошлом году в Нью-Йорке и за его пределами появились случаи полиовируса.