馬裡蘭大學的研究人員開發了一種智慧內衣。它是第一款專門為測量人類腹脹而設計的可穿戴設備。微型感測器追蹤風中的氫氣，它使科學家能夠檢驗長期以來關於人們傳播這種氣體的頻率的假設。該技術還提供了一種觀察腸道微生物日常代謝的新方法。
許多年前，醫生評估報告腸道氣體問題的患者的工具有限。胃腸病學家邁克爾·萊維特 (Michael Levitt) 醫學博士在該領域廣為人知，被稱為“放屁之王”，他在 2000 年強調了這一挑戰，他寫道：“醫生實際上不可能使用現有的測試來記錄存在過量氣體的證據。”
追蹤腸道氣體的穿戴式感測器
為了解決這個問題，由UMD細胞生物學和分子遺傳學系助理教授Brantley Hall領導的研究小組創造了一種智慧內衣。它是一款緊湊的可穿戴設備，可以牢固地夾在普通胸罩上。該設備由電化學感測器組成，可全天候連續監測腸道氣體的產生。
在發表於的研究中 生物感測器和生物電子學：由 UMD 助理研究科學家 Santiago Botasini 領導的一項研究使用該設備來測量健康成年人的腹脹情況。參與者平均每天經歷 32 次腹脹，大約是先前醫學文獻中常見的每天 14 (±6) 次腹脹事件的兩倍。然而，個體之間的結果差異很大。總數從每天 4 場活動到最多 59 場活動不等。
較早的估計值可能較低，因為早期的研究依賴小組進行的侵入性測量技術或依賴自我報告。無論哪種方式，都可能會錯過事件。基於不完美的記憶 無法記錄人睡眠時的氣體產生量。此外，人們的內臟器官敏感性差異很大。這意味著兩個人腹部的空氣量可能相同，但感知卻截然不同。
該研究的資深作者霍爾說：“客觀措施為我們提供了在難以研究的領域提高科學嚴謹性的機會。”
透過氫氣追蹤腸道中的微生物活動。
對大多數人來說，腹脹是由氫氣組成的。二氧化碳和主要是氮氣 有些人也會產生甲烷。氫氣僅由生活在腸道中的微生物產生。因此，連續測量脹氣中的氫氣是微生物發酵活動的直接訊號。這是因為腸道中的細菌會分解食物成分。
「可以把它想像成一個連續血糖監測儀。但用於監測腸道氣體，」霍爾說，並解釋說，該設備在參與者食用菊粉後檢測到氫氣產量增加。感測器識別出這些增加，靈敏度為 94.7%。
人類腸胃氣圖譜旨在定義什麼是正常的。
科學家已經確定了許多健康指標的正常範圍，例如血糖和膽固醇水平。然而，對於腹脹沒有廣泛接受的基線。
「我們真的不知道。霍爾說：『胃中正常的產氣量是多少？ 」。也很難知道某人的產氣量實際上何時過多。”
為了解決這一差距，霍爾實驗室正在啟動一個名為「人類腸胃脹氣圖譜」的大型計畫。該研究將使用智慧內衣連續測量數百名參與者的腹脹模式。同時，也分析了他們的飲食和腸道微生物組組成。這些設備將直接發送給志工。以便美國各地的成年人可以在家中參與。目標是確定美國 18 歲以上人群風力發電的正常範圍。
研究不同類型的腸道氣體產生器。
捕捉所有的變化。研究人員正在招募符合各種標準的志願者。在早期研究中發現
Zen消化者是指那些吃高纖維飲食（每天25-38克纖維）但很少產生腹脹的人。研究這些可能有助於研究人員了解微生物組如何適應富含纖維的飲食。
超級氫氣生產者是指經常排出氣體的人。對這一群體的檢查可能會揭示導致高產氣量的生物因素。
普通人代表了介於這兩個極端之間的人。
為了更了解造成這些差異的微生物，團隊將從 Zen Digesters 和 Hydrogen Hyper Producers 收集糞便樣本。用於微生物組分析
「我們已經了解了很多關於生活在腸道中的微生物的知識。這與它們在任何特定時間所做的事情無關，」霍爾說。 “人類腸胃氣圖譜為腸道微生物群的發酵奠定了明確的基礎。這為評估飲食、益生菌或益生元乾預措施如何改變微生物組活性提供了重要基礎。”
如何參與人類阿特拉斯研究
有興趣參與的人可以訪問 flatus.info 以了解更多資訊。註冊對美國 18 歲及以上的成年人開放。參與者將收到一個智慧內衣設備，並在研究期間日夜佩戴。報名人數有限。
該技術已提交專利申請，發明人為布蘭特利霍爾 (Brantley Hall) 和聖地亞哥博塔西尼 (Santiago Botasini)。兩人也是 Ventoscity LLC 的聯合創始人，該公司已獲得該設備的許可。
這項研究得到了馬裡蘭大學、馬裡蘭州創新計畫第一階段和 UM Ventures 醫療器材開發基金的支持。
