斯坦福的这篇Nature子刊，插图里真的有便便

大家是不是觉得今天的标题有些重口味？丑话说在前面，后面的内容您可能会觉得有趣，也可能会觉得口味比标题还重，请谨慎决定是否继续阅读……

前不久，来自美国斯坦福大学医学院的Sanjiv S. Gambhir（点击查看介绍）等人在国际生物医学权威期刊Nature Biomedical Engineering 上发表了他们的最新研究成果“A mountable toilet system for personalized health monitoring via the analysis of excreta”。简单来说就是一款高科技马桶盖！大家先看看下面这图，对产品全貌有个大致认识。

图片来源：Nat. Biomed. Eng.

看完了全貌咱们再看看每个模块。

尿常规，大家体检的时候都做过吧。尿液中的化学成分是否异常，能直接反映出受检者是否患有某些疾病。在这款产品中，他们装备了尿液分析试纸（Accustrip URS 10 Reagent strip）以检测尿蛋白、酮体、葡萄糖、pH值等10个参数。同时，通过两个高速摄像头进行尿流计量，可以检测排尿时间、最大流量时间、最大流量速率、平均流速等指标。

尿液监测系统。图片来源：Nat. Biomed. Eng.

验便，大家应该也不陌生，也是体检常规项目之一，也是很多胃肠道疾病必做的检验。Gambhir博士等人在他们研发的马桶盖系统里面整合了大便分析系统。这个分析系统利用卷积神经网络技术（convolutional neural network，CNN）对布里斯托大便分类法（Bristol stool form scale，BSFS）进行计算机深度学习。

基于卷积神经网络的大便分析。图片来源：Nat. Biomed. Eng.

马桶盖上配有压力感受器，在检测到人坐上去的持续压力后开始监测排泄过程，内置LED灯会打开，开启高速摄像头记录整个排便过程直至压力感受器传来持续无压力信号。在分析数据的时候，计算机系统会首先区分马桶内的东西是大便还是厕纸，确认是大便后开始根据深度学习算法进行大便分析。同时，排便总时间、第一坨大便排出时间等都将被记录并纳入分析系统，以预测使用者是否患有潜在肠道疾病。

排便监测与分析系统。图片来源：Nat. Biomed. Eng.

监测与分析系统都完备后，最后一个技术难点就是身份识别。在多数情况下，马桶还是有一定的共用情况。既然这套系统为了更好地关注个人健康，那就更不能张冠李戴。作者为此建立了双重身份识别机制。第一个机制大家都能想到，也几乎每天都会用到，那就是指纹识别。他们巧妙地把指纹识别系统装在了马桶冲水按钮上，冲水一按，指纹识别，简单易行。当然，现实生活中还真有来也匆匆去不冲冲的人。他们用另一套身份识别机制解决了这个问题，那就是“肛纹”识别。没错，下图中P1-P10就是网传的“绚烂绽放之菊”。

身份识别系统系统：（a）指纹识别；（b）肛纹识别。图片来源：Nat. Biomed. Eng.

在这个监测系统中，整合了深度学习、生物识别、无线传输等时下前沿技术，高科技马桶盖的称呼绝对实至名归。当然了，作者也对他们的产品可能存在的局限进行了分析。比如，马桶内的清洁程度是否会影响数据分析；该产品能否适合在公共场所高频次使用；是否应该配备自净系统等等。本君觉得，根据咱们现在的生活习惯，排便人有没有拿手机对于排便时间的监测将具有显著性影响。

不知道各位看了这文章什么感觉，反正本君的认知是不断被刷新。想想排便过程被多个摄像头围观，数据再被上传到云端，这心里多少觉得怪怪的。这可真是全面步入吃喝拉撒大数据时代。不管怎样，那些或荒诞或有趣的发明在几经迭代后也许有一天真地走入我们的生活。好比，当年的手机厂商还在纠结九键布局和全键盘按键哪个更好时，谁都不曾想到无键盘手机最终一统天下。真是科技改变生活！

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

A mountable toilet system for personalized health monitoring via the analysis of excreta

Seung-min Park, Daeyoun D. Won, Brian J. Lee, Diego Escobedo, Andre Esteva, Amin Aalipour, T. Jessie Ge, Jung Ha Kim, Susie Suh, Elliot H. Choi, Alexander X. Lozano, Chengyang Yao, Sunil Bodapati, Friso B. Achterberg, Jeesu Kim, Hwan Park, Youngjae Choi, Woo Jin Kim, Jung Ho Yu, Alexander M. Bhatt, Jong Kyun Lee, Ryan Spitler, Shan X. Wang, Sanjiv S. Gambhir

Nat. Biomed. Eng., 2020, DOI: 10.1038/s41551-020-0534-9

导师介绍

Sanjiv S. Gambhir

https://www.x-mol.com/university/faculty/54964

（本文由乐只君子供稿）