本文來自微信公眾號：X-MOLNews
大家是不是覺得今天的標題有些重口味？醜話說在前面，後面的內容您可能會覺得有趣，也可能會覺得口味比標題還重，請謹慎決定是否繼續閱讀……
前不久，來自美國史丹福大學醫學院的Sanjiv S. Gambhir（點擊查看介紹）等人在國際生物醫學權威期刊Nature Biomedical Engineering 上發表了他們的最新研究成果「A mountable toilet system for personalized health monitoring via the analysis of excreta」。簡單來說就是一款高科技馬桶蓋！大家先看看下面這圖，對產品全貌有個大致認識。
圖片來源：Nat. Biomed. Eng.
看完了全貌咱們再看看每個模塊。
尿常規，大家體檢的時候都做過吧。尿液中的化學成分是否異常，能直接反映出受檢者是否患有某些疾病。在這款產品中，他們裝備了尿液分析試紙（Accustrip URS 10 Reagent strip）以檢測尿蛋白、酮體、葡萄糖、pH值等10個參數。同時，通過兩個高速攝像頭進行尿流計量，可以檢測排尿時間、最大流量時間、最大流量速率、平均流速等指標。
尿液監測系統。圖片來源：Nat. Biomed. Eng.
驗便，大家應該也不陌生，也是體檢常規項目之一，也是很多胃腸道疾病必做的檢驗。Gambhir博士等人在他們研發的馬桶蓋系統裡面整合了大便分析系統。這個分析系統利用卷積神經網絡技術（convolutional neural network，CNN）對布里斯託大便分類法（Bristol stool form scale，BSFS）進行計算機深度學習。
基於卷積神經網絡的大便分析。圖片來源：Nat. Biomed. Eng.
馬桶蓋上配有壓力感受器，在檢測到人坐上去的持續壓力後開始監測排泄過程，內置LED燈會打開，開啟高速攝像頭記錄整個排便過程直至壓力感受器傳來持續無壓力信號。在分析數據的時候，計算機系統會首先區分馬桶內的東西是大便還是廁紙，確認是大便後開始根據深度學習算法進行大便分析。同時，排便總時間、第一坨大便排出時間等都將被記錄並納入分析系統，以預測使用者是否患有潛在腸道疾病。
排便監測與分析系統。圖片來源：Nat. Biomed. Eng.
監測與分析系統都完備後，最後一個技術難點就是身份識別。在多數情況下，馬桶還是有一定的共用情況。既然這套系統為了更好地關注個人健康，那就更不能張冠李戴。作者為此建立了雙重身份識別機制。第一個機制大家都能想到，也幾乎每天都會用到，那就是指紋識別。他們巧妙地把指紋識別系統裝在了馬桶沖水按鈕上，沖水一按，指紋識別，簡單易行。當然，現實生活中還真有來也匆匆去不沖沖的人。他們用另一套身份識別機制解決了這個問題，那就是「肛紋」識別。沒錯，下圖中P1-P10就是網傳的「絢爛綻放之菊」。
身份識別系統系統：（a）指紋識別；（b）肛紋識別。圖片來源：Nat. Biomed. Eng.
在這個監測系統中，整合了深度學習、生物識別、無線傳輸等時下前沿技術，高科技馬桶蓋的稱呼絕對實至名歸。當然了，作者也對他們的產品可能存在的局限進行了分析。比如，馬桶內的清潔程度是否會影響數據分析；該產品能否適合在公共場所高頻次使用；是否應該配備自凈系統等等。本君覺得，根據咱們現在的生活習慣，排便人有沒有拿手機對於排便時間的監測將具有顯著性影響。
不知道各位看了這文章什麼感覺，反正本君的認知是不斷被刷新。想想排便過程被多個攝像頭圍觀，數據再被上傳到雲端，這心裡多少覺得怪怪的。這可真是全面步入吃喝拉撒大數據時代。不管怎樣，那些或荒誕或有趣的發明在幾經疊代後也許有一天真地走入我們的生活。好比，當年的手機廠商還在糾結九鍵布局和全鍵盤按鍵哪個更好時，誰都不曾想到無鍵盤手機最終一統天下。真是科技改變生活！
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
導師介紹
Sanjiv S. Gambhir
https://www.x-mol.com/university/faculty/54964
（本文由樂只君子供稿）