Un nuovo dispositivo può rilevare i suoni del nostro corpo e fare una diagnosi
Le scoregge non sono solo suoni e odori, ma possono dire molto sulla vostra salute.
L’acustica della pipì, delle flatulenze e della diarrea è stata attualmente resa più importante da David Ancalle, uno studente di ingegneria meccanica del Georgia Tech che studia la dinamica dei fluidi. Infatti, la ricerca dimostra che il monitoraggio del flusso delle nostre escrezioni potrebbe essere utile per la salute pubblica, quindi il suo team ha addestrato l’intelligenza artificiale a riconoscere e valutare il suono di ogni evento legato al bagno.
Secondo questo articolo, Ancalle e Maia Gatlin, ingegnere aeronautico del Georgia Tech Research Institute (GTRI), hanno sviluppato un dispositivo meccanico dotato di pompe, ugelli e tubi per simulare la meccanica e i rumori delle funzioni corporee umane. Al dispositivo è stato dato il nome di Synthetic Human Acoustic Reproduction Testing (S.H.A.R.T.) 😀 [letteralmente ‘sgommare’].
Secondo una presentazione fatta al meeting annuale della American Physical Society sulla dinamica dei fluidi, S.H.A.R.T. è attualmente in fase di sviluppo per un sistema di intelligenza artificiale in grado di rilevare malattie letali come il colera e prevenire un’epidemia, anche se le scoperte di Ancalle e Gatlin non sono ancora apparse su una rivista specializzata.
Il colera e altre malattie diarroiche sono la terza causa di morte infantile nel mondo e uccidono 500.000 bambini ogni anno.
“Ad Haiti c’è un’epidemia e una recrudescenza in questo momento”, ha dichiarato Gatlin. L’intensificazione dell’individuazione delle malattie consentirebbe di migliorare le cure e di prevenire le epidemie, ha spiegato Gatlin.
L’obiettivo è distribuire il modello di apprendimento automatico e i sensori a prezzi accessibili nelle aree soggette a epidemie di malattie diarroiche.
Eppure Ancalle non pensava molto alla diarrea fino a poco tempo fa: “Il nostro obiettivo iniziale per il primo anno era davvero la flatulenza e la minzione”. Stava cercando di collegare il suono delle scoregge alla struttura interna del retto, poiché alterazioni anomale potevano indicare la presenza di un cancro. “Dopo averne discusso con i gastroenterologi, abbiamo pensato che sarebbe stato un buon modo per tentare una via non invasiva”.
Tuttavia, lo studio è cresciuto rapidamente quando Ancalle ha collaborato con gli scienziati del GTRI che stavano lavorando sulle tecniche di rilevamento passivo delle malattie gastrointestinali. Si sono chiesti se i servizi igienici del futuro potessero essere in grado di avvisare le comunità di un’epidemia, oltre a raccogliere semplicemente i loro rifiuti.
È qui che entra in gioco l’acustica. Oltre a essere meno invasiva e difficile di una visita medica, l’analisi del suono è più facile da eseguire a distanza rispetto ai video o alle autodenunce. Inoltre, ogni nostra escrezione produce un suono distinto, tra cui la minzione, i peti, le feci solide e la diarrea. Il gruppo ha capito che questi dati sui servizi igienici potevano essere organizzati utilizzando un dispositivo a basso costo e un sistema di intelligenza artificiale.
Partendo da audio e video di escrezioni accessibili al pubblico, li hanno selezionati, hanno estratto lo spettro di frequenza da ciascuno di essi e lo hanno fornito a un sistema di apprendimento automatico. Dopo aver imparato da tutti quei dati, la loro IA è diventata pronta per i test automatici S.H.A.R.T..
La macchina S.H.A.R.T. contiene vari ugelli e attacchi ed è larga alcuni metri. Il team pompa acqua attraverso il dispositivo mentre registra i rumori. Hanno studiato la fisica alla base di ogni suono di escrezione, quindi hanno creato lo strumento per imitare queste dinamiche sperimentando vari attacchi per ogni componente.
I primi dati hanno dimostrato che il loro algoritmo ha riconosciuto correttamente l'”evento di escrezione” fino al 98% delle volte.
Nella presentazione della conferenza, Ancalle ha anche fornito dettagli sulla modellazione del suono della minzione maschile effettuata dal team.
Il flusso e il suono cambiano in base alla geometria dell’uretra. Utilizzando questo concetto come base di partenza, Ancalle sta attualmente collaborando con urologi per applicare lo stesso metodo di apprendimento automatico per identificare i cambiamenti irregolari nella minzione e nelle scoregge.
“L’autodiagnosi non è molto affidabile”, ha affermato Ancalle. “Stiamo cercando di trovare un modo non invasivo per far sì che le persone ricevano una notifica per sapere se è il caso o meno di farsi controllare. Ad esempio: ‘Ehi, la tua urina non scorre alla velocità che dovrebbe. Le tue scoregge non suonano come dovrebbero. Dovresti fare un controllo”.
Secondo la loro teoria, questa acustica mostrerebbe i cambiamenti nel tratto causati dal cancro o da un’altra malattia. Nonostante abbia lavorato anche su un modello per la minzione femminile, Ancalle ha terminato il modello maschile solo in tempo per la sua presentazione.
“È ragionevole supporre che si possa rilevare con i microfoni”, ha affermato il matematico applicato Jared Barber dell’Università dell’Indiana, che ha presieduto la sessione ma non era impegnato nella ricerca.
Gli scienziati vogliono ampliare i loro test e creare infine un gadget distribuibile, che potrebbe contenere un piccolo computer Raspberry Pi. In più, Gatlin prevede di combinare questo sforzo con altre iniziative per costruire servizi igienici sostenibili.
Barber riconosce che il lavoro è nelle sue fasi iniziali, ma la presentazione gli ha dato speranza. Secondo Barber, “sembra che possa avere un impatto molto grande… Sembra tutto sia fattibile. Stanno utilizzando tecniche in grado di fornire la sperata capacità di diagnosi”.
Anche se è ancora presto, il team di progettazione sta pensando al prodotto finito. Ancalle ha spiegato: “Non stiamo cercando di creare un’apparecchiatura da milioni di dollari… Stiamo cercando di fare in modo che sia alla portata di tutti, soprattutto perché il progetto si concentra su aree urbane con sistemi sanitari deboli. L’aspetto dell’accessibilità è molto importante per noi”.
