科学家发明“智能内裤”来监测我们真实的放屁频率

一种新型可穿戴设备通过测量肠道气体中的氢气，首次提供了关于人们放屁频率的客观数据。研究结果挑战了长期以来的假设，并为研究日常生活中的肠道微生物活动提供了新工具。

布兰特利·霍尔（右二）在“马里兰日”活动中展示了“智能内裤”可穿戴设备的原型。图片来源：马里兰大学

马里兰大学主导的一项新全国性研究正在招募志愿者，帮助记录和分析人类排气的全部范围。

马里兰大学的研究人员揭晓了他们所称的首款专门用于测量人类排气的可穿戴设备。

这款被称为“智能内裤”的隐秘传感器系统，可追踪排气过程中释放的氢气，为科学家提供了一种客观的方式来研究这一长期以来依赖猜测和自我报告的生理功能。除了计算人们放屁的频率，这项技术还为观察日常生活中的肠道微生物活动提供了新工具。

肠道气体过多是门诊中常见的抱怨，但医生历来缺乏可靠的工具来测量它。正如胃肠病学家迈克尔·莱维特（Michael Levitt）在2000年所写：“医生几乎不可能用现有测试客观地记录过量气体的存在。”

为了克服这一局限，由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）领导的团队，开发了一款可附着在普通内衣上的紧凑型可穿戴传感器。该设备使用电化学传感器持续监测全天候的肠道气体产生情况。

在发表在《生物传感器与生物电子学：X》上的研究中，马里兰大学助理研究科学家圣地亚哥·博塔西尼（Santiago Botasini）及其同事报告称，健康成年人平均每天排气32次。这一数字大约是医学文献中常见估计值每天14次的2倍。个体之间的差异也很惊人。一些参与者记录到每天仅4次，而另一些人则高达59次。

早期的估计值可能较低，因为它们依赖于侵入性的实验室设置，样本量小，或者依赖于参与者自己记录排气情况。自我报告可能会遗漏，尤其是在睡眠期间，而且记忆并不总是可靠的。此外，人们对气体的感受也不同。两个人可能产生相似的气体量，但一个人感到明显不适，而另一个人却几乎没注意到。

该研究资深作者霍尔说：“客观测量让我们有机会在一个难以研究的领域增加科学严谨性。”

人类肠道气体主要由氢气、二氧化碳和氮气组成。有些人还会产生甲烷。氢气尤其重要，因为它完全由肠道微生物在分解未消化的碳水化合物时产生。通过持续测量氢气水平，研究人员可以观察微生物组何时以及以何种活跃程度在发酵食物。

霍尔说：“可以把它想象成连续血糖监测仪，但用于肠道气体。”

在测试中，参与者摄入菊粉（一种已知能刺激微生物发酵的益生元纤维）后，该设备检测到了氢气峰值。该系统以94.7%的灵敏度识别出这些增加，证明它可以捕捉到与饮食相关的微生物组活动的实时变化。

这种监测最终可能帮助科学家更好地了解特定食物、益生菌或益生元如何在实验室外影响肠道功能。

医学对于血糖和胆固醇等指标有完善的参考范围。然而，排气尽管是人类普遍的生理功能，却没有广泛接受的标准。

霍尔指出：“我们实际上不知道正常的排气量是多少。没有这个基线，就很难知道一个人的气体产生量是否真的过量了。”

为了建立这个参考点，霍尔实验室正在启动“人类排气图谱”项目。该项目将使用“智能内裤”追踪美国数百名成年人的气体产生情况。参与者可以远程注册，通过邮寄接收设备，这使得从广泛多样的人群中收集数据成为可能。研究人员将分析24小时内的模式，并将结果与参与者的饮食和微生物组概况进行比较。目标是确定美国18岁以上成年人典型的排气量。

早期的发现已经揭示了不同的群体：

禅宗消化者

：摄入高纤维饮食但报告排气很少的人。研究人员认为，这一群体可能为了解肠道微生物组如何适应富含纤维的饮食模式提供见解。

氢气高产者

：简单来说，就是频繁排气的人。研究这一群体可能有助于科学家理解导致高气体产生水平的生物学和微生物因素。

正常人群

：排气量介于两个极端之间的人，代表典型消化模式的中间范围。

为了更好地理解其中的微生物机制，研究人员将从“禅宗消化者”和“氢气高产者”那里收集粪便样本，进行详细的微生物组分析。

霍尔强调：“我们已经了解了很多关于哪些微生物生活在肠道中的信息，但对它们在特定时刻的实际活动了解较少。人类排气图谱将为肠道微生物发酵建立客观基线，这是评估饮食、益生菌或益生元干预如何改变微生物组活动的基础性工作。”

通过将日常生理功能转化为可测量的数据，该项目可能会重塑科学家研究消化、饮食以及数以万亿计居住在人类肠道中的微生物的方式。

基金资助：

该研究得到了马里兰大学、马里兰创新计划第一阶段以及UM Ventures医疗器械发展基金的资助。

项目参与信息：

要报名参加“人类排气图谱”项目，请访问 flatus.info 获取更多信息。报名面向美国18岁及以上成年人开放。参与者将在研究期间收到一套“智能内裤”设备，需日夜佩戴。报名人数有限。

专利与利益声明：

已提交与该技术相关的专利申请，发明人为布兰特利·霍尔（Brantley Hall）和圣地亚哥·博塔西尼（Santiago Botasini）。两人均为Ventoscity有限责任公司的联合创始人，该公司已获得该技术的许可。

参考文献：《智能内裤：一种用于通过肠道气体长期监测肠道微生物产气的新型可穿戴设备》，2025年10月10日发表于《生物传感器与生物电子学：X》。DOI: 10.1016/j.biosx.2025.100699