你對(duì)“放屁”這件事的認(rèn)知，可能一直是錯(cuò)的。

一天放多少個(gè)屁算正常？10個(gè)？20個(gè)？過去，醫(yī)學(xué)教科書告訴我們，健康成年人每天的排氣次數(shù)大約在這個(gè)區(qū)間。

但現(xiàn)在，一項(xiàng)硬核發(fā)明確鑿地告訴我們：這個(gè)數(shù)字，可能要翻倍了。

來自美國(guó)馬里蘭大學(xué)的科學(xué)家們，最近發(fā)明了一款“智能內(nèi)褲”。它不是什么噱頭，而是一篇發(fā)表在是國(guó)際高水平期刊《Biosensors and Bioelectronics: X》上的嚴(yán)肅科研成果。

圖 1. 智能內(nèi)褲概覽：（A、B）最終版智能內(nèi)褲經(jīng)過五次迭代，在尺寸（26 × 29 × 9 毫米）、舒適度和可靠性方面均有所改進(jìn)。（C）智能內(nèi)褲通過一個(gè)不同尺寸的掛鉤固定在內(nèi)褲外側(cè)，幾乎適用于所有類型的內(nèi)褲。（D）智能內(nèi)褲配備兩個(gè)主要的氣體傳感組件，以及溫度、濕度和加速度傳感器，用于追蹤設(shè)備的佩戴狀態(tài)。此外，該設(shè)備還可通過藍(lán)牙與手機(jī)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

初步測(cè)試結(jié)果令人大跌眼鏡：健康成年人平均每天放屁32次。

這個(gè)項(xiàng)目不僅要顛覆你的“屁事觀”，還要啟動(dòng)一個(gè)更大規(guī)模的計(jì)劃——人類放屁圖譜。他們打算用這款智能內(nèi)褲，系統(tǒng)性地繪制出人類腸道活動(dòng)的基準(zhǔn)線。

消息一出，人們對(duì)“屁事”的關(guān)注度遠(yuǎn)超想象。據(jù)說首批800條內(nèi)褲已被搶光，還有3500多人正在排隊(duì)，就為了給科學(xué)事業(yè)“貢獻(xiàn)自己的屁”。

01.

實(shí)驗(yàn)室“意外”，催生“測(cè)屁”神器

這項(xiàng)發(fā)明的誕生，頗具戲劇性。

故事的主角是馬里蘭大學(xué)的微生物學(xué)家Brantley Hall教授。長(zhǎng)期以來，他和同事們一直被一個(gè)難題困擾：如何實(shí)時(shí)、無創(chuàng)地監(jiān)測(cè)腸道微生物的活動(dòng)？

我們知道，腸道微生物組是一個(gè)復(fù)雜的代謝生態(tài)系統(tǒng)，它們?nèi)绾畏纸馐澄铩⒑螘r(shí)活躍、如何響應(yīng)飲食變化，這些動(dòng)態(tài)過程很大程度上是個(gè)“黑箱”。傳統(tǒng)方法，如分析糞便中的短鏈脂肪酸（SCFA）或進(jìn)行氫呼氣測(cè)試，要么采樣頻率太低，無法捕捉小時(shí)級(jí)別的變化；要么操作繁瑣，難以長(zhǎng)期堅(jiān)持。

人類腸道微生物在分解碳水化合物時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的氫氣（H?）。這些氫氣一部分被吸收到血液中通過呼吸排出，另一部分則直接通過放屁排出。關(guān)鍵在于，屁中的氫氣濃度極高，可達(dá)8萬至63萬ppm，是呼出氣體的數(shù)百倍，這使其成為監(jiān)測(cè)腸道微生物發(fā)酵活動(dòng)的極佳目標(biāo)。

然而，市面上并沒有工具能連續(xù)、無創(chuàng)地監(jiān)測(cè)屁里的氫氣。

就在一次實(shí)驗(yàn)中，Hall團(tuán)隊(duì)試圖在無氧腔室里用傳感器測(cè)量微生物產(chǎn)氫，但屢屢失敗。據(jù)Hall本人回憶，他一氣之下，抓起傳感器塞進(jìn)自己褲子里，嚷嚷著：“去他的，我們直接試試測(cè)個(gè)屁！”

話音剛落，他放了一個(gè)屁，結(jié)果傳感器信號(hào)瞬間“爆表”。

這個(gè)“超級(jí)大”的信號(hào)，讓整個(gè)團(tuán)隊(duì)醍醐灌頂。一個(gè)全新的研究方向就此打開。

他們最終設(shè)計(jì)的“智能內(nèi)褲”，其實(shí)是一個(gè)可以扣在任何普通內(nèi)褲外側(cè)的小盒子。它的尺寸僅為29×29×9毫米，像一枚大號(hào)硬幣，通過一個(gè)精巧的卡扣固定在靠近會(huì)陰的位置，確保能第一時(shí)間“捕獲”排出的氣體。

盒子的核心是電化學(xué)氫氣傳感器。為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)一周的續(xù)航，團(tuán)隊(duì)在功耗上花了不少心思。設(shè)備由兩顆更安全的氧化銀紐扣電池供電，在深度睡眠模式下，電流低至173微安；即使在3Hz頻率下工作采樣時(shí)，也只有918微安。

根據(jù)研究數(shù)據(jù)，這款傳感器的檢測(cè)下限為17.1 ppm，響應(yīng)速度也足夠快，14秒內(nèi)即可達(dá)到90%的信號(hào)響應(yīng)，完全能捕捉到轉(zhuǎn)瞬即逝的“屁事”。

02.

顛覆常識(shí)：日均32次，還有“超級(jí)屁制造者”

有了神器，接下來就是實(shí)測(cè)。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了兩項(xiàng)關(guān)鍵研究，結(jié)果不僅驗(yàn)證了設(shè)備的有效性，更顛覆了人們的傳統(tǒng)認(rèn)知。

第一項(xiàng)是“用戶體驗(yàn)研究”。19名健康成年人連續(xù)佩戴智能內(nèi)褲一周。

傳感器記錄下的數(shù)據(jù)讓人大吃一驚：參與者平均每天放屁32次。

這個(gè)數(shù)字是傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)認(rèn)知（10-20次）的兩倍多。更重要的是，個(gè)體差異巨大：最少的一位參與者每天僅放4個(gè)屁，而最多的一位一天竟放了59個(gè)屁。

研究人員指出，這恰恰證明了過去依賴個(gè)人回憶和報(bào)告的方法是多么不靠譜。客觀、連續(xù)的測(cè)量，才帶來了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性的提升。

第二項(xiàng)研究名為“GUMDROP研究”。38名志愿者參與了一項(xiàng)單盲交叉實(shí)驗(yàn)。他們先吃幾天不含纖維的普通軟糖（對(duì)照組），再吃幾天含有6克菊粉的纖維軟糖（實(shí)驗(yàn)組）。菊粉是一種人體無法消化的膳食纖維，會(huì)原封不動(dòng)地進(jìn)入大腸，成為微生物的“盛宴”。

圖 . 用戶體驗(yàn)研究和 GUMDROP 研究的主要結(jié)果 。(A 和 B) 結(jié)果表明，兩項(xiàng)研究中的大多數(shù)參與者都認(rèn)為智能內(nèi)褲穿著舒適。(C) 反饋顯示，大多數(shù)參與者按照指示使用了智能內(nèi)褲6-7 天。(D) 結(jié)果表明，如果人們存在食物不耐受問題，或者 (E 和 F) 如果醫(yī)生開具處方，他們?cè)敢馐褂弥悄軆?nèi)褲。

結(jié)果顯示，智能內(nèi)褲以高達(dá)94.7%的靈敏度，準(zhǔn)確檢測(cè)到參與者在食用菊粉軟糖后，屁中的氫氣含量顯著增加。這強(qiáng)有力地證明了，該設(shè)備能夠靈敏捕捉由飲食變化引起的腸道菌群代謝改變。

為了更科學(xué)地量化這些數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)還首創(chuàng)了一個(gè)新指標(biāo)——微生物活動(dòng)指數(shù)（Microbiome Activity Index, MAI）。

這個(gè)指數(shù)的精髓在于，它不只看放屁的次數(shù)，更關(guān)注氫氣濃度的變化速率（即傳感器信號(hào)的一階導(dǎo)數(shù)）。這意味著，它能綜合評(píng)估排氣的頻率和“量”，更精準(zhǔn)地反映微生物的發(fā)酵強(qiáng)度。

在一個(gè)極端案例中，兩位參與者的放屁次數(shù)相差14倍，但他們的微生物活動(dòng)指數(shù)（MAI）卻相差了21倍。這說明，有的人雖然放屁次數(shù)多，但“濃度”不高；而有的人雖然次數(shù)不多，但每次都“濃度驚人”。這種細(xì)微的差別，在傳統(tǒng)的計(jì)數(shù)方法下是根本無法區(qū)分的。

圖 . 使用智能內(nèi)褲對(duì)腸道微生物代謝進(jìn)行縱向檢測(cè) 。(A) 從受試者穿著智能內(nèi)褲衣一周后采集的排氣信號(hào)。(B) 使用加速度計(jì)和溫

圖 .GUMDROP研究結(jié)果。(A) GUMDROP 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程圖。參與者在研究開始前兩天開始，并在整個(gè)研究期間避免食用高纖維食物。(B) GUMDROP 研究中一位參與者的示例，顯示了兩個(gè)組別的脹氣強(qiáng)度：首先是服用安慰劑軟糖（藍(lán)線），然后是服用菊粉軟糖（橙線）。(C) 佩戴追蹤數(shù)據(jù)顯示，兩個(gè)組別中設(shè)備均被有效佩戴（閾值概率 ≥ 51%）。(D) 計(jì)算每位參與者的微生物組活性指數(shù)，結(jié)果顯示，94.7% 的參與者（n = 38）在菊粉組別中表現(xiàn)出較高的微生物組活性。(E) Wilcoxon 單尾符號(hào)秩檢驗(yàn)顯示 p 值為 3.6 × 10?11 ，統(tǒng)計(jì)值為 5.0。（有關(guān)圖例中顏色含義的解釋，請(qǐng)參閱本文的在線版本。）

03.

“人類放屁圖譜”：構(gòu)造精準(zhǔn)健康的未來

這項(xiàng)研究的意義，絕不止于滿足人們對(duì)“屁事”的好奇心。它真正打開的，或?qū)⑹且簧韧ㄍ傲炕晕摇保≦uantified Self）和精準(zhǔn)健康管理的新大門。

正如Hall教授所說：“我們知道正常心率是多少，知道正常膽固醇水平是多少，但如果你去看醫(yī)生說‘我一天放屁50次’，他們其實(shí)沒有任何基準(zhǔn)可以參考。”

為了建立這個(gè)基準(zhǔn)，團(tuán)隊(duì)雄心勃勃地啟動(dòng)了“人類放屁圖譜”計(jì)劃。他們計(jì)劃招募更廣泛、更多樣化的人群，進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)30天的連續(xù)監(jiān)測(cè)，同時(shí)記錄他們的飲食結(jié)構(gòu)，分析腸道菌群組成。

圖 | 人類放屁圖譜計(jì)劃（來源：https://www.flatus.info/）

基于初步數(shù)據(jù)，他們甚至已經(jīng)為未來的參與者劃分了有趣的類別：

• 禪意消化者（Zen Digesters）：這類人即使吃高纖維食物也很少放屁。研究他們，有助于理解腸道菌群是如何高效適應(yīng)、悄無聲息地處理纖維的。
  

• 氫氣高產(chǎn)者（Hydrogen Hyperproducers）：他們是“超級(jí)屁制造者”，頻繁排氣。研究他們，有望揭示驅(qū)動(dòng)氣體過量產(chǎn)生的關(guān)鍵生物學(xué)因素。
  

• 正常人：介于兩者之間的龐大群體，他們的數(shù)據(jù)將構(gòu)成整個(gè)圖譜的基線

更宏觀的視角看，這款智能內(nèi)褲本質(zhì)上是一種新型的、高度個(gè)人化的生物傳感器。它所提供的這種高頻、連續(xù)、長(zhǎng)周期的生理數(shù)據(jù)流，正是未來個(gè)性化健康管理和精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)干預(yù)所急需的。

一個(gè)先進(jìn)的機(jī)器人需要依賴精確的傳感器（如激光雷達(dá)、攝像頭）來實(shí)時(shí)感知和理解外部世界，從而做出精準(zhǔn)的決策和行動(dòng)。同樣，要實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的精準(zhǔn)調(diào)控和健康管理，我們也需要更先進(jìn)的傳感器來“讀取”身體內(nèi)部的狀態(tài)。

這款智能內(nèi)褲，就是這樣一個(gè)探入人體“黑箱”的傳感器。它收集的數(shù)據(jù)，未來可以用于訓(xùn)練更智能的健康診斷算法，評(píng)估益生菌、益生元等干預(yù)手段的真實(shí)效果，甚至為開發(fā)更復(fù)雜的健康管理機(jī)器人系統(tǒng)提供關(guān)鍵的生理數(shù)據(jù)輸入。

目前，Hall教授和同事已經(jīng)為這項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)了專利，并成立了一家名為Ventoscity的公司，旨在推動(dòng)其商業(yè)化。

從一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里的偶然發(fā)現(xiàn)，到一個(gè)可能改變我們對(duì)腸道健康認(rèn)知的科學(xué)工具，再到一個(gè)宏大的“人類放屁圖譜”計(jì)劃。這小小的智能內(nèi)褲，或許正在以一種意想不到的方式，推動(dòng)我們對(duì)自身健康的理解，進(jìn)入一個(gè)更量化、更精準(zhǔn)的時(shí)代階段。

目前，“人類放屁圖譜”項(xiàng)目尚在試驗(yàn)階段，其數(shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí)意義和最終能達(dá)到的效果仍是未知數(shù)。

與此同時(shí)，也有網(wǎng)友開玩笑地?fù)?dān)憂，為避免尷尬，測(cè)試者可能會(huì)“脫褲子放屁”，從而影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.biosx.2025.100699