[生物医学]《自然》子刊：神奇马桶自动检测每一坨便便！斯坦福学者开发可安装马桶系统，可通过排泄物分析进行个性化健康监测丨科学大发现 |美好，一直在身边|斯坦福大学|设计|

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今天介绍的这篇论文口味有点奇特，建议大家先放下手里的薯片和可乐（当然这些东西本来也不大健康），最好把水杯也放远一点。
我们单刀直入，今天的主角，是一款神奇的马桶，科技的马桶，拥有指纹识别和录像功能、可以随时进行健康监测的智能马桶。
这个神奇的马桶来自斯坦福大学的Shan X. Wang教授和Sanjiv S. Gambhir教授团队。这款智能马桶，可以自主分析用户的尿液和粪便，不仅能够长期不间断地收集最真实的用户数据，还可以为特定患者群体的筛查和诊断做出贡献，堪称卫生间里的“家庭医生” 。研究发表在《自然·生物医学工程》上[1] 。
那么，研究人员开发这样一个马桶的初衷是什么呢？马桶又是如何检测用户的健康状况的呢？
接下来奇点糕就带大家来研究一下这个神奇的马桶。

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在精准医疗时代，临床医生需要考虑到每个人基因、生活环境和生活方式等的个体差异。在这种情况下，对患者的纵向检测和疾病预防和早期发现也变得更加重要。穿戴式检测器的发明和使用在一定程度上将检测变得简单化，但是依然有一些无法触及的领域。
常规的医学检测包括排泄物分析，即尿液分析、尿量检测和粪便分析等，这些在疾病诊断中起到了很大的作用。但是，要求大家经常进行这类的检测无疑是十分困难的。为了能够可靠地、持续地检测排泄物，智能马桶的概念被提出了。
Shan X. Wang教授和Sanjiv S. Gambhir教授开发的智能马桶分为三个离散的模块，分别是尿液分析模块、尿量分析模块和粪便分析模块，可以安装到现有的马桶上去。

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尿液分析模块
尿液分析对于糖尿病、代谢异常、肝脏疾病、前列腺癌、肾癌、膀胱癌、胆道和肝脏阻塞以及肾脏和尿道疾病[2,3]十分重要。在智能马桶的尿液分析模块中，尿液分析是通过试纸实现的。试纸提供了红细胞、尿胆素原、胆红素、蛋白质、亚硝酸盐、酮、葡萄糖、pH值、尿比重和白细胞等十种生物标记物的定性和半定量分析。
红外运动监测器检测到排尿之后，马桶会自动伸出试纸，等试纸采样完毕，装置会自动回缩到原来的位置。结果分析当然需要一台摄像机，研究人员还十分贴心地加了白色发光二极管，以便更加准确地识别画面。分析结果最后会上传到云端储存。
尿量测定是评估尿路功能的重要诊断测试。但是，记录自己每天上厕所的次数以及每次的尿量未免也太难为人了。智能马桶的可以轻松解决这个问题。

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尿量测定示意图
在尿量分析模块中，两个高速相机在马桶里被固定，分别靠近和远离用户，它们录制的视频被分割成单独的帧，从中提取尿量信息并进行深度和流速的校正。总之，被智能马桶捕捉到的尿流最终变成了计算机中尿量和流速的数值。
粪便检测的重要性似乎不用奇点糕多加赘述，消化不良、胰腺炎、感肠道染、癌症等疾病都可以从粪便中得到信号[4] 。布里斯托尔粪便量表（BSFS ， BS1-BS7）将粪便形态进行了分类，作为诊断各种肠道疾病或评价治疗效果的评估工具。
客观的粪便信息有助于患者和医生之间进行准确的交流，但是，谁都不能要求患者能够准确说出自己的粪便处在哪个等级，更何况，也没有几个人愿意天天和别人分享自己生产了什么样子的便便。