人間の放屁量と質を測定できる「スマート下着」を開発、おならを検知しBluetoothで水素濃度を追跡

メリーランド大学の研究チームが「人間の放屁を継続的に測定し、腸内細菌の代謝活動を可視化するスマート下着」を開発しました。このデバイスは、おならに含まれる水素濃度を追跡することで、日常生活における腸内環境の変化を非侵襲的かつリアルタイムに把握することを可能にし、従来の自己申告や侵襲的な検査方法では困難だった食事や環境変化に対する腸内細菌の反応を時間単位で正確に記録できるのが大きな特徴です。

Smart underwear: A novel wearable for long-term monitoring of gut microbial gas production via flatus - ScienceDirect
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590137025001268

UMD Scientists Create ‘Smart Underwear’ to Measure Human Flatulence | UMD Department of Cell Biology & Molecular Genetics
https://cbmg.umd.edu/news-events/news/brantley-hall-umd-scientists-create-smart-underwear-measure-human-flatulence

開発されたスマート下着の本体は小型のウェアラブルデバイスで、内部には水素を検知する2つの電気化学センサーやマイクロコントローラー、加速度センサー、銀電池などが搭載されています。

このウェアラブルデバイスは、市販の下着の外側会陰部付近に固定することが可能です。

そして、肛門からおならが放出されると、センサーが信号を検知してデータを記録し、Bluetoothを通じてスマートフォンに送信します。

研究チームは、おならの頻度だけでなく放出の強度や変化率を組み合わせた「マイクロバイオーム・アクティビティ・インデックス(MAI)」という独自の指標を開発し、腸内細菌の活動量を定量化することに成功しました。

38人の健康な成人を対象に実施された研究では、参加者はまず2日間の低繊維および低FODMAP食を維持し、腸内での発酵を最小限に抑えた状態を作ります。3日目以降、対照群は小腸で吸収されやすく腸内細菌の餌になりにくい糖分を含む通常のグミを摂取し、介入群は人間が消化できず大腸の細菌のみが代謝できるイヌリンを6g含んだグミを摂取しました。スマート下着は介入群の食事の変化を94.7％という高い精度で捉え、対照群と比較して有意に高い水素産生を検知することに成功しています。

研究を主導するブラントリー・ホール助教のチームは、アメリカ国内の18歳以上のボランティアを対象とした「ヒューマン・フラタス・アトラス(人間放屁地図)」プロジェクトを本格的に始動させています。

このプロジェクトは、血糖値や血圧のように、これまで医学的に定義されていなかった「正常な放屁」の基準値を確立することを目的としています。研究では、1日に25～38gという十分な量の食物繊維を摂取しても放屁が非常に少ない「ゼン・ダイジェスター(禅の消化者)」や、放出回数が極めて多い「水素超生産者」といった極端な特徴を持つ参加者を募集し、デバイスによる継続測定と同時に糞便サンプルの収集も行っています。これにより、特定の細菌叢(そう)の組成がどのようにガスの産生パターンに影響を与えるのかを解明しようとしています。

さらにこの技術は、すでにホール助教らによって設立されたスタートアップ・Ventoscityを通じて実用化への道を進んでいるとのこと。Ventoscityはメリーランド大学から特許のライセンスを受けており、スマート下着を単なるウェルネスツールとしてだけでなく、小腸内細菌異常増殖症(SIBO)や糖の吸収不良を客観的に診断するための医療支援デバイスとして展開することを目指しています。ホール助教は「『人間放屁地図』は腸内微生物発酵の客観的な基準を確立するものであり、食事、プロバイオティクス、プレバイオティクスによる介入がマイクロバイオームの活動にどのような変化をもたらすかを評価するための重要な基礎となります」とコメントしました。