Nat Biomed Eng：有意思！科学家有望开发出一种能检测多种人类疾病的新型“智能马桶”！

2020年4月18日 讯 /生物谷BIOON/ --日前，一项刊登在国际杂志Nature Biomedical Engineering上的研究报告中，来自斯坦福大学医学中心等机构的科学家们通过研究有望开发一种特殊的“智能马桶”来监测人群疾病的迹象。

研究者表示，这是一款智能马桶，其并不像我们可以自己掀开马桶盖使用的那种马桶，这种马桶安装有一种高端技术，其能检测粪便和尿液中针对一系列疾病的生物标志物，比如某些癌症、结肠癌或泌尿系统癌症等；该设备更适用于那些具有遗传倾向患有某些疾病但希望能保持健康的人群，比如肠易激综合征、前列腺癌和肾功能衰竭等。

图片来源：CC0 Public Domain

研究者Gambhir教授指出，提出“智能马桶”这一概念可以追溯到15年前，当时当我提出这一概念的时候，人们可能会笑，因为这似乎是一个非常有趣的想法，但确实显得有些奇怪；目前研究人员已经完成了对21名参与者的试点研究，如今他们对精准健康智能马桶的设想已经成为了现实。研究者所设计的马桶中安装有一些小公举，这些工具涵盖一套不同的技术，其能利用运动感应来部署各种测试，从而评估马桶沉积物中的健康指标，比如对尿液样本进行物理和分子分析，同时基于物理性特征对粪便进行健康评估。

这种智能马桶能自动将从任何样本中提取分析出的数据发送到安全的云端系统中进行保存，未来该系统还能集成到任何医疗机构的记录保存系统中，从而就能够快速简答地对数据进行访问。这种马桶应用了一种被称为持续性健康监测的技术，其包含了诸如智能手表等可穿戴的设备，不过，这种只能马桶的特点在于，我们无法像能摘下来的智能手表一样将其中所含有的设备摘下来，每个人都会上厕所，这或许就提高了这种新型智能马桶作为疾病检测设备的价值。

虽然这种想法需要一段时间来让研究人员适应，但研究人员设想的是，让这种智能马桶成为普通家庭厕所中的一部分。为了促进其广泛的适应性，研究者Gambhir设计了一个附加组件，其能够非常容易地集成到任何老旧瓷碗中，这就有点像购买了一个可以直接安装在现有马桶上坐便器的附加组件一样，就像坐便器一样，其有一些小的扩展装置，能够实现不同的检测目的。

这些附加的装置采用了一系列健康监测技术来寻找疾病的迹象，同时尿液和粪便样本都是通过视频采集的，然后经过一整套算法进行处理，其能分辨出正常的“尿液动力学”（流速和总体积等）和粪便的一致性，同时还能区分不健康的粪便样本。除了物理性的血流分析外，这种智能马桶还会配备一些尿液分析条，来测定某些分子特征，白细胞计数、血液污染、特定水平的蛋白或能指向一系列疾病，比如从膀胱癌到肾脏衰竭等，在目前的开发阶段，这种智能马桶能够测定10种不同的生物标志物。

不过目前这项研究尚处于早期阶段，在过去几个月里研究人员让21名参与者对这种智能马桶进行了相应的测试，为了更广泛地了解用户接受度，目前研究人员调查了300名使用者的使用感受，大约37%的使用者表示他们对这种设备有点接受，而15%的人群则表示，他们非常乐意接受这种新设备。

智能马桶最重要的一面，其可能是最令人惊讶的，也可能是最令人不安的，其中会内置一种智能识别系统，而整体的意义在于提供精准、个体化的健康反馈，所以研究者就需要确保这种智能马桶能够识别出用户的身份；为了做到这一点，研究人员制作了一种可疑读取指纹的冲水杆，然而指纹并不是万无一失的，如果一个人使用了马桶但别人冲了马桶该怎么办呢？或者说，如果马桶是自动冲水型的呢？

于是，研究人员增加了一个小型的扫描仪，其鞥对机体的敏感部位进行成像，我们可以认为其能够进行面部识别，换句话说，如果想充分享受这种智能马桶所带来的好处，用户就必须接受一个能够扫描肛门的摄像头；Gambhir表示，我们知道这似乎很奇怪，但事实证明，每个人肛门的“指纹”是第一无二的，无论是进行手指或非手指的扫描，这些扫描纯碎是作为一种识别系统来匹配用户的具体数据，并没有人会看到这些扫描结果。

当然了，这种新型智能马桶并不能代替医生，甚至是疾病诊断；实际上在很多情况下，这种智能马桶并不会向个人用户报告数据。在理想情况下，如果出现可疑的状况（比如尿血），一个装有隐私保护的应用程序就会向用户的医疗团队发出警报，让专业人员进行下一步更准确的诊断。这些数据也将会被储存在一个安全的云端系统中，研究者表示，无论是在身份识别还是样本分析方面，数据保护都是这项研究的关键部分，如今研究人员已经采取了严格的措施，确保所有的信息都在被发送到云端时都是去身份化的，而且这些信息在发送到医疗服务提供者的时候也会受到美国健康保险携带和责任法案（HIPAA）的保护，其能限制健康医疗记录的泄漏。

当研究者Gambhir及其团队继续开发智能马桶时，他们还在专注于其它几件事情，比如增加参与者的数量、将分子特征整合到粪便分析中，并优化目前正在使用的技术；研究人员可能还需要在对马桶进行的测试中进行个性化定制，比如，针对糖尿病患者，就需要监测其尿液中的葡萄糖，而患有膀胱癌或肾癌倾向的人群则更希望能通过这种智能马桶来监测血液。Gambhir的另一个研究目标是开发对粪便样本的分子分析技术，这或许有点棘手，但研究者正在朝着这一目标努力，最后研究者表示，智能马桶是能利用通常容易被忽略的数据来源的一种完美的方式，用户或许并不需要做任何不同的事情。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

【1】'Smart toilet' monitors for signs of disease

【2】Park, S., Won, D.D., Lee, B.J. et al. A mountable toilet system for personalized health monitoring via the analysis of excreta. Nat Biomed Eng (2020).doi：10.1038/s41551-020-0534-9