据scitechdaily报道,马里兰大学牵头的一项全国性研究正在招募志愿者,旨在全面记录和分析人体排气的全貌。研究人员为此推出了一款名为“智能内裤”的可穿戴设备,这是首款专门用于测量人体排气的穿戴式装置。

该设备通过内置的隐蔽传感器监测排气中的氢气含量,从而为科学家提供了一种超越以往猜测和依赖自我报告数据的客观手段,来研究这一长期以来鲜为人知的身体功能。除了统计排气的频率,这项技术还能间接反映日常生活中肠道微生物的活跃程度。
肠胃胀气是常见的健康抱怨,然而,长期以来医生却一直缺乏可靠的测量工具。正如肠胃病专家Michael Levitt在2000年所写:“利用现有的检测手段,几乎不可能客观记录过量肠气的存在。”这句话道出了该领域研究的瓶颈。
为了解决这一难题,马里兰大学细胞生物学与分子遗传学系助理教授布兰特利·霍尔(Brantley Hall)带领团队开发出了一款紧凑型可穿戴传感器,它可以方便地直接贴合在普通内裤上。该设备利用高灵敏度的电化学传感器,能够全天候监测肠道气体的产生情况。

研究团队在《Biosensors and Bioelectronics: X》期刊上发表的研究报告指出,健康成年人平均每天排气约32次。这一数字显著高于医学文献中普遍引用的估算值(每天14±6次),几乎是其两倍。更令人惊讶的是个体间的差异巨大:部分参与者每天仅记录到4次排气,而另一些人则高达59次,显示出显著的生理差异性。
人体排气的主要成分包括氢气、二氧化碳和氮气,其中部分人群还会产生甲烷。氢气尤其受到关注,因为它主要是由肠道微生物分解未被消化的碳水化合物所产生的。通过连续监测氢气水平,研究人员得以观察微生物群发酵食物的时间以及其活跃程度。
在实验测试中,当参与者摄入菊粉(一种可刺激肠道微生物发酵的益生元纤维)后,该设备能够检测到氢气水平的显著上升,灵敏度高达94.7%。这充分证明了该技术能够实时捕捉饮食变化引起的微生物活动变化。这项监测手段在未来有望帮助科学家更深入地理解特定食物、益生菌或益生元对肠道功能的影响,为个体化肠道健康管理提供科学依据。

为了建立起一个详尽的人体排气参考基准,霍尔实验室正在启动“人类放屁图谱”项目。该项目将利用智能内裤对美国各地数百名成年人的气体产生情况进行追踪。参与者可以通过远程方式报名,设备将邮寄到家,这样便能收集到来自广泛且多样化人群的数据。研究人员将分析24小时周期的排气模式,并将结果与参与者的饮食习惯和肠道微生物群特征进行比对。项目的最终目标是确定美国18岁以上成年人典型的排气情况。
初步的研究发现已经揭示出几类不同的群体:
消化极佳者:这类人群摄入高纤维饮食(每日25–38克纤维),但排气次数却非常少。研究人员推测,这类群体的消化系统可能已经适应了高纤维饮食模式,其肠道微生物的运作方式值得深入研究。
氢气高产者:这类人群的排气次数相对频繁。对这类群体的研究,有助于科学家理解导致高气体产生的生物学机制和微生物因素。
普通人:他们的排气量介于两者之间,代表了典型消化模式的中间范围。
