每天放屁32次才正常？科學家發(fā)明「智能內褲」，要建人類放屁圖譜

你對“放屁”這件事的認知，可能一直是錯的。

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

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

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

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

初步測試結果令人大跌眼鏡：健康成年人平均每天放屁32次。

這個項目不僅要顛覆你的“屁事觀”，還要啟動一個更大規(guī)模的計劃——人類放屁圖譜。他們打算用這款智能內褲，系統(tǒng)性地繪制出人類腸道活動的基準線。

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

01.

實驗室“意外”，催生“測屁”神器

這項發(fā)明的誕生，頗具戲劇性。

故事的主角是馬里蘭大學的微生物學家Brantley Hall教授。長期以來，他和同事們一直被一個難題困擾：如何實時、無創(chuàng)地監(jiān)測腸道微生物的活動？

我們知道，腸道微生物組是一個復雜的代謝生態(tài)系統(tǒng)，它們如何分解食物、何時活躍、如何響應飲食變化，這些動態(tài)過程很大程度上是個“黑箱”。傳統(tǒng)方法，如分析糞便中的短鏈脂肪酸（SCFA）或進行氫呼氣測試，要么采樣頻率太低，無法捕捉小時級別的變化；要么操作繁瑣，難以長期堅持。

人類腸道微生物在分解碳水化合物時，會產生大量的氫氣（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。關鍵在于，屁中的氫氣濃度極高，可達8萬至63萬ppm，是呼出氣體的數(shù)百倍，這使其成為監(jiān)測腸道微生物發(fā)酵活動的極佳目標。

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

就在一次實驗中，Hall團隊試圖在無氧腔室里用傳感器測量微生物產氫，但屢屢失敗。據(jù)Hall本人回憶，他一氣之下，抓起傳感器塞進自己褲子里，嚷嚷著：“去他的，我們直接試試測個屁！”

話音剛落，他放了一個屁，結果傳感器信號瞬間“爆表”。

這個“超級大”的信號，讓整個團隊醍醐灌頂。一個全新的研究方向就此打開。

他們最終設計的“智能內褲”，其實是一個可以扣在任何普通內褲外側的小盒子。它的尺寸僅為29×29×9毫米，像一枚大號硬幣，通過一個精巧的卡扣固定在靠近會陰的位置，確保能第一時間“捕獲”排出的氣體。

盒子的核心是電化學氫氣傳感器。為了實現(xiàn)長達一周的續(xù)航，團隊在功耗上花了不少心思。設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，也只有918微安。

根據(jù)研究數(shù)據(jù)，這款傳感器的檢測下限為17.1 ppm，響應速度也足夠快，14秒內即可達到90%的信號響應，完全能捕捉到轉瞬即逝的“屁事”。

02.

顛覆常識：日均32次，還有“超級屁制造者”

有了神器，接下來就是實測。研究團隊進行了兩項關鍵研究，結果不僅驗證了設備的有效性，更顛覆了人們的傳統(tǒng)認知。

第一項是“用戶體驗研究”。19名健康成年人連續(xù)佩戴智能內褲一周。

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。

這個數(shù)字是傳統(tǒng)醫(yī)學認知（10-20次）的兩倍多。更重要的是，個體差異巨大：最少的一位參與者每天僅放4個屁，而最多的一位一天竟放了59個屁。

研究人員指出，這恰恰證明了過去依賴個人回憶和報告的方法是多么不靠譜?？陀^、連續(xù)的測量，才帶來了科學嚴謹性的提升。

第二項研究名為“GUMDROP研究”。38名志愿者參與了一項單盲交叉實驗。他們先吃幾天不含纖維的普通軟糖（對照組），再吃幾天含有6克菊粉的纖維軟糖（實驗組）。菊粉是一種人體無法消化的膳食纖維，會原封不動地進入大腸，成為微生物的“盛宴”。

圖 . 用戶體驗研究和 GUMDROP 研究的主要結果 。(A 和 B) 結果表明，兩項研究中的大多數(shù)參與者都認為智能內褲穿著舒適。(C) 反饋顯示，大多數(shù)參與者按照指示使用了智能內褲6-7 天。(D) 結果表明，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，他們愿意使用智能內褲。

結果顯示，智能內褲以高達94.7%的靈敏度，準確檢測到參與者在食用菊粉軟糖后，屁中的氫氣含量顯著增加。這強有力地證明了，該設備能夠靈敏捕捉由飲食變化引起的腸道菌群代謝改變。

為了更科學地量化這些數(shù)據(jù)，團隊還首創(chuàng)了一個新指標——微生物活動指數(shù)（Microbiome Activity Index, MAI）。

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

在一個極端案例中，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”。這種細微的差別，在傳統(tǒng)的計數(shù)方法下是根本無法區(qū)分的。

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

圖 .GUMDROP研究結果。(A) GUMDROP 實驗設計流程圖。參與者在研究開始前兩天開始，并在整個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，顯示了兩個組別的脹氣強度：首先是服用安慰劑軟糖（藍線），然后是服用菊粉軟糖（橙線）。(C) 佩戴追蹤數(shù)據(jù)顯示，兩個組別中設備均被有效佩戴（閾值概率 ≥ 51%）。(D) 計算每位參與者的微生物組活性指數(shù)，結果顯示，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 單尾符號秩檢驗顯示 p 值為 3.6 × 10?11 ，統(tǒng)計值為 5.0。（有關圖例中顏色含義的解釋，請參閱本文的在線版本。）

03.

“人類放屁圖譜”：構造精準健康的未來

這項研究的意義，絕不止于滿足人們對“屁事”的好奇心。它真正打開的，或將是一扇通往“量化自我”（Quantified Self）和精準健康管理的新大門。

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’，他們其實沒有任何基準可以參考?！?/p>

為了建立這個基準，團隊雄心勃勃地啟動了“人類放屁圖譜”計劃。他們計劃招募更廣泛、更多樣化的人群，進行長達30天的連續(xù)監(jiān)測，同時記錄他們的飲食結構，分析腸道菌群組成。

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

基于初步數(shù)據(jù)，他們甚至已經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、悄無聲息地處理纖維的。
  

• 氫氣高產者（Hydrogen Hyperproducers）：他們是“超級屁制造者”，頻繁排氣。研究他們，有望揭示驅動氣體過量產生的關鍵生物學因素。
  

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

更宏觀的視角看，這款智能內褲本質上是一種新型的、高度個人化的生物傳感器。它所提供的這種高頻、連續(xù)、長周期的生理數(shù)據(jù)流，正是未來個性化健康管理和精準營養(yǎng)干預所急需的。

一個先進的機器人需要依賴精確的傳感器（如激光雷達、攝像頭）來實時感知和理解外部世界，從而做出精準的決策和行動。同樣，要實現(xiàn)對人體的精準調控和健康管理，我們也需要更先進的傳感器來“讀取”身體內部的狀態(tài)。

這款智能內褲，就是這樣一個探入人體“黑箱”的傳感器。它收集的數(shù)據(jù)，未來可以用于訓練更智能的健康診斷算法，評估益生菌、益生元等干預手段的真實效果，甚至為開發(fā)更復雜的健康管理機器人系統(tǒng)提供關鍵的生理數(shù)據(jù)輸入。

目前，Hall教授和同事已經為這項技術申請了專利，并成立了一家名為Ventoscity的公司，旨在推動其商業(yè)化。

從一個實驗室里的偶然發(fā)現(xiàn)，到一個可能改變我們對腸道健康認知的科學工具，再到一個宏大的“人類放屁圖譜”計劃。這小小的智能內褲，或許正在以一種意想不到的方式，推動我們對自身健康的理解，進入一個更量化、更精準的時代階段。

目前，“人類放屁圖譜”項目尚在試驗階段，其數(shù)據(jù)的現(xiàn)實意義和最終能達到的效果仍是未知數(shù)。

與此同時，也有網友開玩笑地擔憂，為避免尷尬，測試者可能會“脫褲子放屁”，從而影響數(shù)據(jù)的準確性。

論文鏈接：

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