“智能马桶”能成为下一个健康数据的源泉吗?

可穿戴的智能技术正在改变监测和改善健康状况的能力，但一种科技含量很低的商品——不起眼的厕所——可能有潜力超越所有这些产品。

这是威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin-Madison)和莫格里奇研究所(morridge Institute for Research)的一组代谢科学家得出的结论，他们正在努力将尿液中包含的大量代谢健康信息用于个性化医疗。

尿液包含一个人的营养习惯、运动、药物使用、睡眠模式和其他生活方式选择的虚拟液体历史。尿液还与600多种人体疾病的代谢有关，包括一些主要杀手，如癌症、糖尿病和肾脏疾病。

该团队有两个基本问题。首先，尿样的频繁监测和测试能否收集到有关个人健康的有用实时信息?第二，是否有一种技术平台可以适用于厕所，使收集过程简单、准确、负担得起?

在今年进行的一项小型试点研究中，他们对第一个问题得到了一些有希望的答案，研究结果发表在11月11日的《科学》杂志上自然数字医学。两名研究对象在10天的时间内持续收集所有尿液样本，并将这些样本提交气相色谱法和质谱法测试，以获得代谢特征的完整读数。

这两名研究对象也恰好是论文的主要作者:乔舒亚·库恩，莫格里奇研究所托马斯和玛格丽特·派尔主席，威斯康星大学麦迪逊分校生物分子化学和化学教授;以及库恩研究小组的数据科学家伊恩·米勒。他们在10天的时间里总共提供了110个样本，并使用可穿戴技术来跟踪心率和步数、卡路里消耗和睡眠模式。

结果呢?这些样本确实包含了一个引人注目的健康指纹，伴随着日常生活的起起伏伏。例如，研究对象记录了咖啡和酒精的摄入量，并对与这两种饮料已知相关的生物标志物进行了大量测量。一名受试者服用对乙酰氨基酚，通过尿液中的离子强度峰值来测量。运动和睡眠的代谢输出也可以精确测量。

下一步:库恩研究小组正在设计一种马桶，它将包含一个便携式质谱仪，可以识别个人并处理各种主题的样本。他们计划在他们的研究大楼里安装这种厕所，并将用户群体扩大到十几个或更多的受试者。库恩说，这个设计“有点像鲁布·戈德伯格”，但很实用。

库恩说:“我们知道在实验室里我们可以进行这些测量。”“我们很确定我们可以设计一个可以采集尿液的厕所。我认为真正的挑战是我们必须在工程上投资，使这个仪器足够简单，足够便宜。这就是我们要么走得更远，要么根本不会发生的地方。”

虽然试点实验没有检查健康问题，但存在许多可能性。例如，测试可以显示个人如何以健康或危险的方式代谢某些类型的处方药。此外，随着人口年龄的增长，需要更多的居家护理，尿检将表明药物是否服用得当，是否达到预期效果。

库恩还认为，“智能马桶”概念可能会对人口健康产生重大影响，就像美国国立卫生研究院的“我们所有人”人类基因组数据库一样。“如果你有成千上万的用户，你可以将这些数据与健康和生活方式联系起来，那么你就可以开始拥有真正的诊断能力，”他说。它可以提供病毒或细菌爆发的早期预警。

库恩是国家复杂系统定量生物学中心的负责人，他说，超规模尿液测试的想法吸引了他一段时间。米勒回忆道:“乔希在一次小组会议上提到了这件事，大家都笑了。“我想，你知道，我有点喜欢这个想法。在我的日常生活中，我已经追踪了很多这样的东西。”

库恩补充说:“所以我们出去买了几个冷却器，开始收集。”

库恩说，虽然质谱小分子分析是在30万美元的机器上完成的，但便携式质谱技术的成本只有它的十分之一。他说，面对如此庞大的市场，他们最终可能会达到合理的成本门槛。

“路上几乎每辆汽车都比便携式质谱仪复杂，”他说。

这张图说明了一个集成的“智能厕所”系统是如何作为一种实时监测健康状况的方法工作的。虽然应用可能还需要几年的时间，但约书亚·库恩教授的实验室正在开发原理证明。资料来源:威斯康星大学麦迪逊分校生物分子化学系Joshua Coon实验室的Dasom (Somi) Hwang

-资料来源:莫里奇研究所