Jedes Mal, wenn wir die Toilette aufsuchen, liefern wir medizinisch wertvolle Proben ab: Anhand von Urin und Stuhl lassen sich zahlreiche Krankheiten feststellen. Doch »smarte Toiletten«, die automatisiert an unseren Hinterlassenschaften Tests durchführen könnten, sind teuer und eher Kunst als Alltagsgegenstand. Das will ein Team um den Radiologen Sanjiv Gambhir von der Stanford University School of Medicine nun ändern. Die Arbeitsgruppe entwickelte Soft- und Hardwarekomponenten, mit denen sich gewöhnliche Toiletten aufrüsten lassen. In der Fachzeitschrift »Nature Biomedical Engineering« erklären die Forscher, wie es funktionieren könnte, damit ein Reizdarmsyndrom oder einen Harnwegsinfekt zu diagnostizieren.

Das System ist dazu mit allerhand technischen Raffinessen ausgerüstet. An der Unterseite der Klobrille befindet sich ein Behälter mit handelsüblichen Teststreifen. Sobald ein Infrarotsensor erkennt, dass jemand pinkelt, wird ein Streifen in Richtung Toilettenmitte ausgefahren. Er untersucht den Urin auf den pH-Wert, auf Biomarker wie Proteine und auf das Vorhandensein von Immunzellen, die Entzündungen anzeigen. Ein anderes Element, das Fachleute als Uroflowmeter bezeichnen, misst die Fließgeschwindigkeit und das Volumen des Urins. Anhand solcher Parameter lässt sich feststellen, ob jemand etwa an einer Entleerungsstörung leidet. Diese Messmethoden haben Forscher bisher allerdings nur an männlichen Personen getestet, die im Stehen pinkelten. In Zukunft wollen sie ihre Technologie auch auf (männliche und weibliche) Sitzpinkler umrüsten.

Handelt es sich um ein größeres Geschäft, wird mittels eines Drucksensors in der Klobrille dokumentiert, wie lange die Sitzung dauert – und was dabei herauskommt. Die Forscher trainierten ein neuronales Netzwerk darauf, Bilder von Stuhlproben in verschiedene Kategorien wie »Verstopfung«, »normal« oder »Durchfall« einzuteilen. Dazu verwendeten sie die so genannte Bristol-Stuhlformen-Skala. Als Goldstandard diente das Urteil eines erfahrenen Proktologen. Laut dem Forscherteam ist der Algorithmus sehr treffsicher. So lag er bei einem Testset mit über 500 Bildern seltener daneben als sechs Medizinstudenten, die die Forscher ebenfalls befragten.

Überwachungskamera in der Toilettenschüssel

Neben einer Kamera, die die Hinterlassenschaften fotografiert, gibt es bei der smarten Toilette ebenfalls eine, die deren Herkunftsort ablichtet. Das klingt im ersten Moment äußerst befremdlich. So ging es wohl auch den elf Personen, die das neue System testeten. Während sie sich mit den Urinuntersuchungen gut anfreunden konnten, empfanden sie den »Analprint« eher als unangenehm. Wozu das also?

Da meist mehrere Menschen in einem Haushalt dieselbe Toilette benutzen, wollten die Forscher sicherstellen, dass die Messdaten der richtigen Person zugeordnet werden. Darum installierten sie an der Toilettenspülung einen Fingerabdruckscanner. Was aber, wenn nicht man selbst, sondern jemand anderes die Spülung betätigt, etwa bei Kindern? Oder wenn sie (bei modernen Modellen) gar automatisch losgeht? Dafür gibt es sprichwörtlich ein Backup. Nicht nur über den Fingerabdruck, sondern auch mittels »Analabdruck« (anal print) könne man den Toilettenbesucher identifizieren, so das Team um Gambhir.

Alle Daten würden dem jeweiligen Nutzer zugeordnet und drahtlos in einer Cloud gespeichert, erklären die Forscher. Die gesammelten Daten könnten Ärzten künftig helfen, Krankheiten früher zu erkennen und besser zu behandeln. Bei solch intimen Daten ist allerdings äußerste Vorsicht geboten. Die größten Bedenken der Testpersonen betrafen den Schutz ihrer Privatsphäre und die Datensicherheit. Freilich betont das Team um Gambhir, dass es diese Aspekte sehr ernst nehme und sich an die geltenden Datenschutzverordnungen halte.

Ob das System tatsächlich einen gesundheitlichen Nutzen hat, muss in weiteren Studien geklärt werden. Dabei sei es wichtig, möglichst viele Menschen zu untersuchen, um genauer herauszufinden, was in Sachen Stuhl und Urin überhaupt normal sei, schreiben die Forscher. Ihr Anliegen sei es auch, mit den gesammelten Daten unbegründeten Sorgen und Fehlalarmen vorzubeugen.