科学家开发智能马桶，可自动检测排泄物的疾病生物标志物
2020-04-11 19:49:00 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
据麦姆斯咨询报道，美国斯坦福大学（Stanford University）的研究人员开发出一款智能马桶，可检测尿液与粪便中的疾病生物标志物，如结直肠癌或泌尿系统癌症等生物标志物。
据麦姆斯咨询报道，美国斯坦福大学（Stanford University）的研究人员开发出一款智能马桶，可检测尿液与粪便中的疾病生物标志物，如结直肠癌或泌尿系统癌症等生物标志物。对于易患遗传性疾病（如肠易激综合症、前列腺癌或肾衰竭）的人来说，这款设备将有助于他们实时监测自己的健康状况。
图1：智能马桶系统示意图
这款智能马桶通过压力和运动传感器自动运行，使用护理标准中的比色分析法检测使用者的尿液，该比色分析法可从尿液分析试纸的图像中追踪红绿蓝值，再采用计算机视觉作为尿流计测量尿液流速和尿液量，对粪便的分类检测则是依据布里斯托大便分类法，其检测水平堪比训练有素的医护人员。该设备装有可以识别指纹的冲洗杆，为了解决使用者以外的其他人冲马桶的可能，研究团队还专门开发了隐私部位扫描装置，每个使用者结合其指纹和肛门皮肤的独特特征进行身份识别，获取的数据将安全地存储到加密的云服务器中以进行分析。这款智能马桶可用于特定患者人群的疾病筛查、诊断和纵向监测。
图2：采用计算机视觉作为尿流计测量尿液流速和尿液量
图3：使用卷积神经网络（CNN）进行粪便分析
为了预估排泄物的速度、大小和其它空间参数，该设备的原型系统使用一对立体声GoPro Hero 7摄像机以120万像素、240帧/秒的高速模式重建3D场景图像。另外两台摄像机用于排泄物的颜色和形状分析以及人员识别。
图4：智能马桶系统排便监测模块
图5：结合指纹和肛门皮肤的独特特征进行身份识别
智能马桶属于一种持续健康监测技术，该技术类别还包括如智能手表一类的可穿戴设备。研究人员表示智能马桶与可穿戴设备不同的是，每个人都无可避免地需要使用马桶，这相应地提高了其作为疾病检测设备的价值。
让人们接受并适应智能马桶的检测功能还需要时间，为了推进智能马桶的广泛使用，研究人员将“智能”设计作为附加组件，让这项技术可简易集成到卫浴产品中，用户购买后可直接安装在家里的马桶上。马桶的功能得到扩展却几乎没有增加额外的有形组件，让用户轻松实现不同的使用目的。
除了进行物理分析外，这款智能马桶还配有尿液分析条，也称为“试纸测试”，以检测某些分子特征。白细胞计数、持续的血液污染、特定水平的蛋白质等指标可以作为一系列疾病的诊断依据，如尿路和肠道感染、膀胱癌以及肾衰竭。研究人员称，现阶段该智能马桶可以检测10种不同的生物标志物。
这款智能马桶目前尚处于开发初期阶段，在过去几个月的时间里，共有21位受试者参与了该设备的测试。为了更广泛地了解“用户接受度”，研究团队对300名潜在智能马桶使用者进行了调查。约37%的使用者表示“有点满意”，15%的使用者对以“精准健康”为名义将排泄物做完全检测的功能表示“非常满意”。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41551-020-0534-9
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