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听说过人脸、指纹识别?Nature子刊,「菊纹」识别了解一下!

2020-04-15 00:00:03医学界
核心提示:世界上没有两片完全相同的雪花,“菊花”亦然~

  科技发展……这年头,马桶也准备开始监管人们的健康了~

  近日,来自斯坦福大学的研究团队开发了一种“菊纹识别”的智能马桶,这个马桶虽然不像日本的马桶圈一样能够提供舒适的如厕服务,但却可以利用深度学习技术识别你的“菊纹”、粑粑和尿液,实现个体化健康监测。目前,该研究已在线发表于《Nature Biomedical Engineering》。


  来!一睹这智能马桶的“尊颜”

  这马桶,乍一看,普普通通嘛。

  仔细一看 ,在马桶圈附近,它安装了四个摄像头:一个粪便摄像头(stool camera)、一个“菊花”摄像头(anus camera)和两个尿流摄像头(uroflow camera)。顾名思义,这些摄像头是分别用来监测如厕者的粑粑、“菊花”和尿液的。

  除此之外,马桶圈上还安装有一系列传感器和试纸,可以记录人坐在马桶上的时间、分析尿液里的成分。

  智能马桶是这样工作的:

  通过视频采集尿液和粪便样本,然后进行算法处理,这些算法可以区分正常的尿液(流速、时间、流量)、粪便特征和不正常的特征。试纸则用于测量某些分子特征,包括白细胞计数、血液污染、特定水平的蛋白质等,这些指标可以反映一系列疾病。

  比如结直肠癌或泌尿系统癌症的患者可以用此检测癌症标志物,肠易激综合征、前列腺癌或肾功能衰竭的高危人群也可借助这一设施实现健康监测。这一装置还可区别健康和不健康的“尿动力学”,分析大便的黏稠程度。

  不过,马桶又不止一个人在用,怎么区分呢?

  为了提供个体化的健康监测,区分如厕者,这套设备在冲水按钮加上了指纹识别,在每次排尿和/或排便结束时,指纹扫描仪都会通过一个绿色指示灯提示用户,当用户按下冲水按钮时,他/她的指纹会被嵌入式扫描仪记录下来。(但是,如果有人忘记冲水了怎么办?)

  为了避免这个bug,研究人员在马桶里专门安装了一个摄像头来扫描如厕者的“菊花”,分析上面的纹路特征,以实现个体化监测。最后,智能马桶收集到的健康数据还会上传到加密的云服务器上进行存储,并供医生访问与分析。

  马桶上安装的摄像头会给如厕者的屁股录制一段短视频,拍摄的片段被分成帧,算法将其与用户“菊纹”的参考图像数据集进行比较区分。

  为了测试这种方法的可行性,研究人员对11名研究参与者的“菊花”进行了分析,对比他们的“菊纹”特征,分别使用MSE(mean squared error)、SSIM(structural similarity index measure)和 CNN(convolutional neural network)三种不同方法来进行“菊纹”识别。结果表明,利用肛门形态作为生物识别标志是可行的。

  但是,这个智能马桶也不是十全十美的

  目前这个智能马桶还在实验室阶段,它对健康监测的益处仍需进一步验证。不过比起监测是否准确,大家更在意的还是被四个摄像头注视着上厕所的隐私问题吧……

  对此,研究者表示,在几个月的时间里,已有21名志愿者参与了马桶的测试。而在一项针对300多名智能马桶潜在用户的调查中,37%的人表示对这个想法比较满意,甚至有15%的人表示对这种以精准健康为目的暴露一切的做法非常满意。

  研究者强调,智能马桶所监测到的数据将被存储于一个安全的云端系统中,并采取严密的措施,而且这些信息在发给医护工作者时会受到 HIPAA (限制公开医疗记录的健康保险便利和责任法案)的保护。

  灵魂拷问:你能接受这样一款智能马桶吗?

  参考来源:

  [1]Seung-min Park,Daeyoun D.Won,et,al.A mountable toilet system for personalized health monitoring via the analysis of excreta.Nature Biomedical Engineering(2020).doi:https://www.nature.com/articles/s41551-020-0534-9

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