2019年04月19日 | 监测心脏健康的智能马桶座来了

　　美国罗切斯特理工学院（RIT）的研究人员开发出一种智能马桶座监测系统，旨在跟踪心力衰竭患者的健康情况，降低医院的再入院率。

　　研究人员在JMIR mHealthand uHealth期刊论文中称，新型的智能马桶座防水，使用电池供电，数据与云端连接。内部放置了三个传感器，用于测量心电图（ECG），光电容积描记图（PPG）和心冲击描记图（BCG），准确程度和医院级监测设备相当。

　　目前，RIT的博士后研究员、该研究成员之一Nicholas Conn创立了一家名为Heart Health Intelligence的公司，来将这项技术商业化。目的是提供一种FDA认可的设备。未来将对医院出售，用于病人出院后将其转送给病人。

　　马桶座与心脏健康

　　心血管疾病是全球死亡的主要原因。其中心力衰竭（heart failure）简称HF，是一种以心肌功能减弱为特征的心血管疾病，每年影响约650万美国人，新发病例超过96万。

　　当心肌虚弱并且无法维持足够的血流以满足身体的需要时，心力衰竭就会发生。在心力衰竭的整个管理和治疗过程中，持续监测血压是至关重要的，因为最佳血压控制是心力衰竭的主要目标。

　　据论文数据显示， 心力衰竭每年花费美国估计为307亿美元，预计到2030年将增加127%，达到697亿美元，其中，住院治疗占心力衰竭总成本约为80%。因此降低住院率是降低心力衰竭成本的有效方法。

　　由于心脏病发病时常具有突发性和一过性的特点，许多心脏病患者在发病时并不在医院，医院无法记录到当时的心电图，而患者在医院时往往又处于正常状况，以致检测不出疾病的原因。

　　雷锋网了解到，曾有专家做过实验，在模拟排便时，人体腹内压增大的同时，血压也会随之上升，心率也相应加快。中老年人或有多种疾病者往往有便秘，解大便时血压上升得更高。这一切都会增加心脏负担，可能导致心肌梗死。

　　美国罗切斯特理工学院（RIT）的研究人员为了方便心力衰竭患者在家中更舒适地去监测病情，降低患者再次住院率，设计了一款智能马桶座。

　　原理：机械传感器检测心输出量

　　由Nicholas Conn和RIT工程师David Borkholder开发的智能马桶座圈使用电池供电，能将健康数据直接无线传输到云上，日常可以使用家用清洁剂清洁。无论何时用户坐在马桶上，该监控系统都会不受干扰地自动捕获心血管数据。

　　由于心力衰竭的特征是心脏性能差，心输出量（CO）是心力衰竭诊断和治疗的重要组成部分。

　　CO被定义为每搏输出量（SV）和心率（HR）的乘积，并且通常使用超声心动图，心脏磁共振成像（MRI）或导管插入术来测量。在急性心力衰竭中，心肌无法维持足够的CO，如果不治疗则导致慢性心力衰竭甚至死亡。

　　目前，没有用于远程和准确监控CO和SV的家庭解决方案。出现低氧血症（血氧饱和度<90%）的患者需要住院治疗，并且需要每天监测血氧饱和度和其他生命体征，直至稳定。

　　美国罗切斯特理工学院的研究目的，旨在证明智能马桶座的心血管监测系统能够测量收缩压和舒张压，每搏输出量和血氧饱和度。

　　基于马桶座的心血管监测系统完全独立，电池供电，无线和可清洁，所有传感器和电子仪器集成在座椅内。

　　该座椅可以用于测量心脏的心电图（ECG），测量与心动周期相关的机械力的心冲击描记图（BCG）和用于测量心脏周期的光电容积描记图（PPG）测量。

测量心电图（ECG），光电容积描记图（PPG）和心冲击描记图（BCG）

　　研究人员对18名受试者进行为期8周的医院级生命体征监测，并将基于马桶座的血压和外周血氧合估计值进行比较。

　　在测试中，受试者不能说话、小便或排便，要像往常一样坐在家中。因为排尿和排便可以改变每搏输出量（SV）和心率（HR）。Conn 表示，在未来，公司计划将排除的那部分尿便时刻的数据整合到算法中来。

　　测试结果显示，基于马桶座的心血管监测系统已经成功地证明了血压，每搏输出量和血氧饱和度与医院的黄金标准测量结果一致。该系统可以捕获以前无法实现的家庭心脏数据。

　　“定期使用这款马桶座圈，患者就可以知道心脏状况是否在恶化，是否需要去看医生。不过，还需要通过临床试验进行验证。” Conn说。

　　Conn 表示，一家医院接纳150名出院后再住院的患者，每年损失可高达50万美元，而Heart Health Intelligence公司150个智能马桶座的成本仅为20万美元左右。

　　马桶相关的健康检测技术

　　据雷锋了解，美国罗切斯特理工学院研发的这款智能马桶盖并不是“厕所”检测健康状况的第一例。Google、英国剑桥大学、日本松下等均开发有智能马桶。

　　Google的一项专利描述了未来的智能浴室。浴室中配备多个非侵入式健康监测仪器，包括超声波浴缸以及压力传感马桶，可以全面监测用户的心血管健康。

　　其中，压感马桶座圈不仅可测量血压，还能分析人体排泄状况 。专利称，这一技术可以探明“人体生理系统的功能状态及趋势”，因此它可以在疾病形成之前对人发出警示。

2018年，英国剑桥大学科学家设计出的一款可以检测用户健康的智能马桶，通过“尿检”，对人体健康状况进行分析。

　　据雷锋网了解，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。

　　松下的智能马桶除了测体脂肪率、体水分含量、肌肉水平等数据外，还可进行尿液检测。用户只需在如厕时将尿液样本放置于尿液检测仪内，它即可对尿液成分进行自动分析，读取尿液PH值、潜血、肌酐等7大常规数据，为健康自测提供相应的依据。

　　不过，目前大多数与健康有关的厕所技术侧重于分析马桶池内的尿液和粪便情况，而不是使用座圈中的传感器跟踪生命体征从而检测出身体疾病。