人类的粪便和尿液包含大量的健康数据：“智能马桶”可以检测日常波动和严重疾病

哈耶萨鲁亚源

人类的粪便和尿液包含大量的健康数据：“智能马桶”可以检测日常波动和严重疾病Credit: Science Translational Medicine (2023). DOI: 10.1126/scitranslmed.abk3489

（）据by Delthia Ricks , Medical Xpress：一种能够进行一系列监测和监视活动的疾病检测厕所可能很快就会成为现实，虽然这种设备可以测试从尿液流动速度到报告生命体征的一切，但一些人可能会对无处不在的臭废物容器的日常健康更新感到有点不安。

这种新型马桶被称为“智能马桶”，由加州斯坦福大学开发。在那里，研究人员正在将旧的陶瓷王座改造成一个高科技的筛选和监控设备，该设备融入了人工智能，并与基于云的技术相连接。斯坦福大学的科学家正在对智能马桶进行测试，参与者自愿在冲水前接受检查。

其中一个原型厕所在斯坦福大学研究员朴成民博士的家里，在该大学的网站上，他被认为是精确健康厕所的发明者。

除了智能马桶筛选的所有健康参数外，该设备还记录了一号和二号马桶的每次沉积时间，每87天为用户提供一次完整的记录。作为一个名副其实的家庭实验室，斯坦福研究小组认为智能马桶将成为世界各地浴室的必备品。

在《科学转化医学》的报道中，Park和他的同事将该系统描述为“被动监测”，他们说，这是一种非侵入性的方法，旨在使用人工智能从人类粪便和尿液中提取重要的健康信息。

“我们认为存在心理障碍。这是智能马桶发展的最大障碍之一，”Park在科学杂志的播客中说，他指的是智能马桶在大规模健康监测方面的应用进展甚微。

“人们只是认为它太脏或令人不快，”他继续说道。“即使是科学家也认为这不是一个值得研究的课题。这就是我在医学院开始这个项目的原因，因为[卫生保健专业人员]每天都在处理一种人体物质，如血液、尿液和粪便。他们对待人类排泄物的态度更加开放。”

在从厕所提取的健康数据中，智能模型记录了尿液颜色和粪便形态。“这对医生来说都是非常重要的信息，”Park在播客中说。“事实上，我和各种胃肠医生[和]泌尿科医生交谈过，他们非常渴望知道这些参数。”

这种智能马桶看起来像一个标准模型，但其设计目的是通过识别尿液和粪便样本中的特定生物标志物，最终检测多种疾病迹象。Park和他的团队正在使用一个早期的原型，并在研究参与者中进行测试，他们正在开发一个更加复杂的版本。

斯坦福大学的智能厕所有可能使用计算机视觉和深度学习来检测一系列健康数据，因为厕所会对尿液和粪便进行分析。正在研发的智能马桶可以筛查某些癌症，如泌尿系统和结肠直肠恶性肿瘤。在不太遥远的将来，去做筛查可能意味着去趟洗手间。并且在用于结肠直肠癌的粪便分析的情况下，减轻了通过邮件发送样本的需要。

其他智能马桶目标包括微生物组分析以及细菌和病毒疾病筛查和监控参数，如温度、心率和氧合。

Park和他的同事在《科学转化医学》上写道，这种技术可以促进广泛的健康相关数据的日常收集，从而创造“家庭医疗保健‘数字化’的门户”。

人类的粪便和尿液包含丰富的生物信息，因此将低级厕所提升为21世纪健康监测和疾病检测的首选设备。斯坦福大学的团队开发了一种定制的传感器，可以让马桶发挥作用。现在，Park和他的合作者设想增加传感器，使智能厕所更加智能，将普通的浴室变成被动但复杂的可冲洗实验室。

“我们只是使用了第一个传感器，它被称为光学扫描仪，”Park说，描述了他目前原型的内部工作原理。

通过光学扫描，尿液和粪便样本都被捕捉到视频上，然后通过算法进行分析，这些算法可以区分健康的尿动力学(尿流)和不健康的尿流。物理学家Park是斯坦福大学泌尿学讲师。智能马桶可以分析尿液流速、流出时间和总量。还分析了粪便的稠度。

“光学扫描仪不需要任何试剂，它唯一需要的是电力，”Park补充道。“我们正在扫描每次人们大小便时的人类排泄物，”他在谈到研究参与者时说。

通过水流分析，厕所使用尿液分析条或试纸测试来测量一系列分子特征。白细胞计数、特定蛋白质水平等可以指出一系列疾病，从感染到膀胱癌和肾衰竭。未来的智能马桶甚至可能通过内置的试纸技术进行怀孕测试。

但是，正如任何收集健康信息的新技术一样，隐私和伦理方面也存在问题。除此之外，许多文化中的禁忌是告诫不要讨论如厕习惯。此外，被动健康监测的实施提出了关于数据安全性和同意的几个尚未解决的问题。

“从人类排泄物的活动和产品中收集数据存在无数的技术、行为和伦理挑战，”帕克在推特上写道，指的是他的发明。“例如，在许多文化中，讨论如厕事件仍然是不被社会接受的。

“用于健康监测的智能马桶已经在科幻小说中描绘了几十年，”Park补充道。"但是只有少数商业产品能够自动收集和分析人类排泄物中的健康信息."

最新报道的研究建立在已故的Sanjiv“Sam”gamb hir博士领导的早期研究基础上，他也是斯坦福大学的一名智能马桶概念的早期创新者。2020年4月，Gambhir是发表在《自然生物医学工程》上的一篇论文的高级作者，该论文涉及21名参与者。Park担任该报告的高级研究科学家。

从该项目一开始，斯坦福大学的团队就希望确保智能马桶能够辨别出家庭中的哪个成员正在使用该设备。由于所收集的健康数据的个体化性质，能够区分用户是很重要的。这个问题通过让冲水手柄读取指纹得到了解决。

除了个人健康，Park认为智能厕所在公共卫生中发挥着作用，特别是在疫情爆发时。城市废水收集和分析已成为新冠肺炎追踪的关键资源，随着去年纽约和纽约以外地区出现脊髓灰质炎病毒病例，对废水检测的依赖增加。

Park看到了一个智能厕所系统——可能有数百个——可以更快、更深入地提供精确的疫情信息。"废水研究只是一个集体，每个人的粪便的总和，对不对？"

“我认为，如果我们有一个大型的智能厕所系统网络，这将是一个非常非常有用的公共卫生资源，因为我们[将]知道疫情是从哪里开始的，我们可以有效地控制它，”Park说。