斯坦福发表智能马桶“医用”成果,多所高校已加入研究

icon 2020-04-08 10:40:04
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摘要:4月6日,《自然生物医学工程》杂志发布了斯坦福大学一团队智能马桶项目研究成果。

金科<a href=

  4月6日,《自然生物医学工程》杂志发布了斯坦福大学一团队智能马桶项目研究成果。他们展示了一种新型的“智能马桶”,可以自动扫描尿液和粪便样本,以寻找疾病的迹象。据厨卫资讯记者了解,英国剑桥大学、美国罗切斯特理工学院此前也公布了他们智能马桶医用研究成果。

  斯坦福大学放射学教授、智能马桶项目带头人Sanjiv Gambhir介绍,“我们的概念可以追溯到15年前,当我提出来的时候,人们会笑,因为这似乎是个有趣的想法,但也有点奇怪。”在通过一项涉及21名受试者的试验研究证明了它的价值。

  这项技术可以加装到现有的马桶上。这个附件上装有一个摄像头,可以捕捉尿液和粪便的视频,然后通过算法处理,评估其物理特性。据该团队称,这些算法可以分析尿液样本的尿液动力学。这意味着它可以评估流速等,以区分健康样本和不健康样本,而通过分析大便样本的一致性可以得出类似的结论。

  此外,该智能马桶还部署了尿液分析条来扫描尿液样本的分子特征。Gambhir表示,以目前的形式,该智能马桶可以追踪10种不同的生物标志物,包括白细胞计数和某些蛋白质的水平,这些蛋白质可以指示一系列疾病,包括肾衰竭、感染或膀胱癌。

  该团队通过他们的试验研究展示了这些能力,他们的试验研究涉及到21名参与者,他们对马桶进行了几个月的测试。由于目标是提供个性化的健康监测,因此该团队集成了一个相当有趣的识别系统,通过一个小型扫描仪对用户的肛门进行成像,以匹配他们的具体数据。“我们知道这看起来很奇怪,但事实证明,你的肛门指纹是独一无二的。”Gambhir说。

  随着进一步的发展,该团队设想,当出现问题时,该马桶可以与APP配套,安全地将数据传递给用户的医生。研究团队希望继续改进智能马桶,从更大规模的研究开始,让更多的参与者参与其中,并整合新的功能,实现个性化的检测功能,比如糖尿病患者的血糖监测。纳入大便样本的分子分析是另一个目标。“这是一个比较棘手的问题,但我们正在朝着这个目标努力。”Gambhir说。“智能马桶是利用通常被忽视的数据来源的完美方式--用户不必做任何不同的事情。”

  与斯坦福大学研究不同,美国罗切斯特理工学院研究智能马桶在跟踪测量心力衰竭领域运用,而剑桥大学研究的是智能马桶“尿检”运用。

 罗切斯特理工学院:跟踪测量心力衰竭的智能马桶盖

  2019年3月,美国罗切斯特理工学院博士后尼古拉斯•康恩开发了一种智能马桶盖监测系统,这款智能马桶盖可跟踪测量心力衰竭患者的健康情况,降低充血性心力衰竭患者的住院再入院率。

  该智能马桶盖数据检测有专用的先进的算法,能捕获超过九项临床相关测量数据,包括用于测量心脏活动的单导联心电图(ECG)、用于测量血液氧合和局部脉搏计时的光容积描记图(PPG)、用于测量与心脏周期相关的机械力的心包膜心描记图(BCG)和体重传感器。马桶盖上的设备可以监测到人的心率、血压、血容量、血氧水平,体重和心博量。这些数据将由尼古拉斯设计的算法分析,如发现病人的病情有恶化趋势,信息将直接传递给患者私人医生,医生会在第一时间判断是否需要安排病人进行进一步的治疗。

  英国剑桥大学:“尿检”智能马桶

  2018年8月,英国剑桥大学科学家设计出一款可以“尿检”的智能马桶。据了解,这款智能马桶内置的光学传感器可将尿液中的生物标记物捕获在金纳米粒子之间,并使它们发出不同的颜色,从而能够测量它们的浓度水平,被监测的生物标记可以揭示很多有关人的身体的信息。该款智能马桶还可以将监测报告发送至手机上,甚至提醒用户的私人医生。

  据英国剑桥大学科学家据研发人员介绍,目前他们使用的纳米检测材料是石墨烯,“用户的抗体位于石墨烯上,尿液中有生物标记,标记物会与石墨烯上的抗体对接。”剑桥大学工程系教授斯蒂芬·霍夫曼透露。该团队正在使用化学气象沉积法制造石墨烯,并开始尝试其他纳米材料,以确定使用哪种纳米材料制造出更好的纳米传感器,并且可以大规模生产。

  除了剑桥大学研究智能马桶“尿检”之外,2019年11月,《自然》旗下期刊npj Digital Medicine也发表了威斯康星大学麦迪逊分校代谢研究团队一项“超大规模尿液检测”试验结果。据了解,人类尿液代谢数据库(HMDB)中记录了4240种已知的尿液代谢物,其中1424种代谢物与超过600种人类疾病相关联,包括肥胖、癌症、糖尿病、肾脏疾病、阿尔茨海默病等。目前,该研究团队正在设计智能马桶,配备便携式质谱仪,以识别不同的如厕个体,并能够处理分析不同个体尿液中的代谢成分。研究通讯作者Joshua Coon教授指出, “这些分析在实验室中都可以进行,我们确信设计一个能够采样分析的马桶也不难。真正的挑战是开发适用于马桶的技术平台,让收集过程足够简单,价格足够合理。”(来源:厨卫资讯)

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