美国马里兰州大学帕克分校的研究人员开发了一种智能内裤，能够测量肠胃胀气。这种可穿戴传感器系统旨在长期提供对肠道微生物组活性的洞察，据他们在专业期刊《生物传感器与生物电子学：X》上报道（2025年；DOI：10.1016/j.biosx.2025.100699）。
该系统由研究人员描述如下：“智能内裤通过按扣系统方便地固定在用户内裤外侧靠近会阴的位置，内裤布料内侧的一个小型塑料按扣与智能内裤另一侧的相应孔洞相匹配。”集成的传感器可持续测量肠道气体中的氢气含量。
氢气由肠道微生物的代谢过程产生，并通过呼吸或肠道气体排出。然而，肠道气体中的浓度明显更高，因此特别适合作为生物标志物，作者写道。
两项研究测试
在一项为期一周的使用研究中，19名成年受试者在日常生活中测试了该系统。参与者报告称，每天佩戴超过11小时后，传感器具有高舒适度和良好接受度。
在第二项涉及38名健康成年人的研究中，团队检验了是否能够检测到微生物活性的变化。为此，参与者服用了菊粉，这是一种会被肠道细菌发酵的膳食纤维。智能内裤确实在36名参与者中检测到服用菊粉后第4天微生物活性增强，灵敏度为94.7%。
该系统未来可能有助于更精确地研究肠道微生物代谢过程的动态。以往的方法——例如分析粪便或血液中的代谢产物——通常只能进行稀少的测量，因此几乎无法提供关于短期变化的信息。
智能技术填补数据空白
根据研究作者布兰特利·霍尔的说法，传感器的想法源于实验室的一个即兴实验。该团队此前曾尝试用传感器在无氧箱中测量肠道微生物的氢气产量，但未成功。
“我们把传感器从箱子里拿出来，说：‘管它呢！我们试试测量一个屁’，”这位马里兰大学的微生物学家在《科学新闻》杂志的采访中回忆道。随后霍尔直接测试了传感器：“信号非常强。”
对志愿者的初步测试表明，肠胃胀气的频率可能差异很大。在一项小型研究中，参与者平均每天放屁32次，范围在每天4次到59次之间——远高于文献中迄今报告的每天10到20次。
霍尔向《科学新闻》强调，目前尚无可靠的参考值：“我们知道正常的心率是多少，知道正常的胆固醇水平是多少，但当你去看医生时，他们不知道你通常会放多少次屁。”
“人类排气图谱”扩大数据基础
借助这项新技术，研究人员希望现在能够系统地收集这些数据。他们写道：“我们的智能内裤的开发弥补了微生物组研究中的一个根本空白：无法在自然条件下连续、长期地观察肠道微生物的代谢活动。”
在19名参与者中成功进行的一周使用表明，对肠胃胀气的持续监测在技术上可行且对使用者可接受。因此，基于他们的初步研究，团队于二月份发起了“人类排气图谱”，以通过更多志愿者扩大数据基础。
“我们在了解肠道中生活着哪些微生物方面学到了很多，但对其在特定时间实际做了什么却知之甚少，”霍尔在一份声明中引述道。“人类排气图谱将为肠道微生物发酵设定客观基线值，这是评估饮食、益生菌或益生元干预措施如何影响微生物组活动的重要基础。”
根据先前的研究，新的参与者将从三类人中招募：
- 禅式消化者：饮食富含纤维（每日25-38克纤维），但胀气最少的人。这些人可能提供微生物组如何适应高纤维饮食的线索。
- 氢气超级生产者：放屁很多的人。研究这些人可能揭示过量气体产生的原因。
- 正常人：介于上述两类之间的人。
为了研究极端情况下气体产生的微生物原因，团队将收集禅式消化者和氢气超级生产者的粪便样本进行微生物组分析。
影响肠道菌群的因素
作者总结道：“通过提供此前无法获得的时间分辨率，这项技术为理解饮食、昼夜节律和其他因素如何影响肠道微生物群的功能开辟了新途径。”
【全文结束】