4月6日，《自然生物醫(yī)學(xué)工程》雜志發(fā)布了斯坦福大學(xué)一團(tuán)隊(duì)智能馬桶項(xiàng)目研究成果。他們展示了一種新型的“智能馬桶”，可以自動(dòng)掃描尿液和糞便樣本，以尋找疾病的跡象。據(jù)廚衛(wèi)資訊記者了解，英國(guó)劍橋大學(xué)、美國(guó)羅切斯特理工學(xué)院此前也公布了他們智能馬桶醫(yī)用研究成果。
斯坦福大學(xué)放射學(xué)教授、智能馬桶項(xiàng)目帶頭人Sanjiv Gambhir介紹，“我們的概念可以追溯到15年前，當(dāng)我提出來(lái)的時(shí)候，人們會(huì)笑，因?yàn)檫@似乎是個(gè)有趣的想法，但也有點(diǎn)奇怪。”在通過(guò)一項(xiàng)涉及21名受試者的試驗(yàn)研究證明了它的價(jià)值。
這項(xiàng)技術(shù)可以加裝到現(xiàn)有的馬桶上。這個(gè)附件上裝有一個(gè)攝像頭，可以捕捉尿液和糞便的視頻，然后通過(guò)算法處理，評(píng)估其物理特性。據(jù)該團(tuán)隊(duì)稱，這些算法可以分析尿液樣本的尿液動(dòng)力學(xué)。這意味著它可以評(píng)估流速等，以區(qū)分健康樣本和不健康樣本，而通過(guò)分析大便樣本的一致性可以得出類似的結(jié)論。
此外，該智能馬桶還部署了尿液分析條來(lái)掃描尿液樣本的分子特征。Gambhir表示，以目前的形式，該智能馬桶可以追蹤10種不同的生物標(biāo)志物，包括白細(xì)胞計(jì)數(shù)和某些蛋白質(zhì)的水平，這些蛋白質(zhì)可以指示一系列疾病，包括腎衰竭、感染或膀胱癌。
該團(tuán)隊(duì)通過(guò)他們的試驗(yàn)研究展示了這些能力，他們的試驗(yàn)研究涉及到21名參與者，他們對(duì)馬桶進(jìn)行了幾個(gè)月的測(cè)試。由于目標(biāo)是提供個(gè)性化的健康監(jiān)測(cè)，因此該團(tuán)隊(duì)集成了一個(gè)相當(dāng)有趣的識(shí)別系統(tǒng)，通過(guò)一個(gè)小型掃描儀對(duì)用戶的肛門進(jìn)行成像，以匹配他們的具體數(shù)據(jù)。“我們知道這看起來(lái)很奇怪，但事實(shí)證明，你的肛門指紋是獨(dú)一無(wú)二的。”Gambhir說(shuō)。
隨著進(jìn)一步的發(fā)展，該團(tuán)隊(duì)設(shè)想，當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，該馬桶可以與APP配套，安全地將數(shù)據(jù)傳遞給用戶的醫(yī)生。研究團(tuán)隊(duì)希望繼續(xù)改進(jìn)智能馬桶，從更大規(guī)模的研究開始，讓更多的參與者參與其中，并整合新的功能，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的檢測(cè)功能，比如糖尿病患者的血糖監(jiān)測(cè)。納入大便樣本的分子分析是另一個(gè)目標(biāo)。“這是一個(gè)比較棘手的問(wèn)題，但我們正在朝著這個(gè)目標(biāo)努力。”Gambhir說(shuō)。“智能馬桶是利用通常被忽視的數(shù)據(jù)來(lái)源的完美方式--用戶不必做任何不同的事情。”
與斯坦福大學(xué)研究不同，美國(guó)羅切斯特理工學(xué)院研究智能馬桶在跟蹤測(cè)量心力衰竭領(lǐng)域運(yùn)用，而劍橋大學(xué)研究的是智能馬桶“尿檢”運(yùn)用。
羅切斯特理工學(xué)院:跟蹤測(cè)量心力衰竭的智能馬桶蓋
2019年3月，美國(guó)羅切斯特理工學(xué)院博士后尼古拉斯•康恩開發(fā)了一種智能馬桶蓋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這款智能馬桶蓋可跟蹤測(cè)量心力衰竭患者的健康情況，降低充血性心力衰竭患者的住院再入院率。
該智能馬桶蓋數(shù)據(jù)檢測(cè)有專用的先進(jìn)的算法，能捕獲超過(guò)九項(xiàng)臨床相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)，包括用于測(cè)量心臟活動(dòng)的單導(dǎo)聯(lián)心電圖(ECG)、用于測(cè)量血液氧合和局部脈搏計(jì)時(shí)的光容積描記圖(PPG)、用于測(cè)量與心臟周期相關(guān)的機(jī)械力的心包膜心描記圖(BCG)和體重傳感器。馬桶蓋上的設(shè)備可以監(jiān)測(cè)到人的心率、血壓、血容量、血氧水平，體重和心博量。這些數(shù)據(jù)將由尼古拉斯設(shè)計(jì)的算法分析，如發(fā)現(xiàn)病人的病情有惡化趨勢(shì)，信息將直接傳遞給患者私人醫(yī)生，醫(yī)生會(huì)在第一時(shí)間判斷是否需要安排病人進(jìn)行進(jìn)一步的治療。
英國(guó)劍橋大學(xué)：“尿檢”智能馬桶
2018年8月，英國(guó)劍橋大學(xué)科學(xué)家設(shè)計(jì)出一款可以“尿檢”的智能馬桶。據(jù)了解，這款智能馬桶內(nèi)置的光學(xué)傳感器可將尿液中的生物標(biāo)記物捕獲在金納米粒子之間，并使它們發(fā)出不同的顏色，從而能夠測(cè)量它們的濃度水平，被監(jiān)測(cè)的生物標(biāo)記可以揭示很多有關(guān)人的身體的信息。該款智能馬桶還可以將監(jiān)測(cè)報(bào)告發(fā)送至手機(jī)上，甚至提醒用戶的私人醫(yī)生。
據(jù)英國(guó)劍橋大學(xué)科學(xué)家據(jù)研發(fā)人員介紹，目前他們使用的納米檢測(cè)材料是石墨烯，“用戶的抗體位于石墨烯上，尿液中有生物標(biāo)記，標(biāo)記物會(huì)與石墨烯上的抗體對(duì)接。”劍橋大學(xué)工程系教授斯蒂芬·霍夫曼透露。該團(tuán)隊(duì)正在使用化學(xué)氣象沉積法制造石墨烯，并開始嘗試其他納米材料，以確定使用哪種納米材料制造出更好的納米傳感器，并且可以大規(guī)模生產(chǎn)。
除了劍橋大學(xué)研究智能馬桶“尿檢”之外，2019年11月，《自然》旗下期刊npj Digital Medicine也發(fā)表了威斯康星大學(xué)麥迪遜分校代謝研究團(tuán)隊(duì)一項(xiàng)“超大規(guī)模尿液檢測(cè)”試驗(yàn)結(jié)果。據(jù)了解，人類尿液代謝數(shù)據(jù)庫(kù)(HMDB)中記錄了4240種已知的尿液代謝物，其中1424種代謝物與超過(guò)600種人類疾病相關(guān)聯(lián)，包括肥胖、癌癥、糖尿病、腎臟疾病、阿爾茨海默病等。目前，該研究團(tuán)隊(duì)正在設(shè)計(jì)智能馬桶，配備便攜式質(zhì)譜儀，以識(shí)別不同的如廁個(gè)體，并能夠處理分析不同個(gè)體尿液中的代謝成分。研究通訊作者Joshua Coon教授指出， “這些分析在實(shí)驗(yàn)室中都可以進(jìn)行，我們確信設(shè)計(jì)一個(gè)能夠采樣分析的馬桶也不難。真正的挑戰(zhàn)是開發(fā)適用于馬桶的技術(shù)平臺(tái)，讓收集過(guò)程足夠簡(jiǎn)單，價(jià)格足夠合理。”
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