A Fluorometric skin-interfaced microfluidic device and smartphone imaging module for quantitative analysis of sweat chemistry

スウェットケミストリーのin situ定量分析を目的とした蛍光検出用マイクロ流路デバイスとスマートフォンイメージングシステム

関根 由莉奈   ; Kim, S. B.*; Zhang, Y.*; Bandodkar, A. J.*; Xu, S.*; Choi, J.*; 入江 将大*; Ray, T. R.*; Kohli, P.*; 香西 直文   ; 杉田 剛   ; Wu, Y.*; Lee, K.-H.*; Lee, K.-T.*; Ghaffari, R.*; Rogers, J. A.*

Sekine, Yurina; Kim, S. B.*; Zhang, Y.*; Bandodkar, A. J.*; Xu, S.*; Choi, J.*; Irie, Masahiro*; Ray, T. R.*; Kohli, P.*; Kozai, Naofumi; Sugita, Tsuyoshi; Wu, Y.*; Lee, K.-H.*; Lee, K.-T.*; Ghaffari, R.*; Rogers, J. A.*

近年、スウェットに含まれる代謝産物やイオン等を用いたPoint of Careが高く注目されている。本研究では、それらのバイオマーカーを効果的にその場で検出することを目的として、ソフトで薄いウェアラブルマイクロ流路デバイスとスマートフォンを基盤とした蛍光イメージングシステムを提案する。精密に設計されたマイクロ流路は、皮膚から汗を時間シーケンス制御で集めることを可能にした。また、集められた汗から蛍光検出剤によって検出された塩化物,ナトリウム,亜鉛濃度をスマートフォンを基盤とした蛍光イメージングシステムで正確に定量分析することに成功した。このシステムを実際に試験したところ、正確に効率よく作動することを確認した。

The rich composition of solutes and metabolites in sweat and its relative ease of collection upon excretion from skin pores make this class of biofluid an attractive candidate for point of care analysis. Here, we present a complementary approach that exploits fluorometric sensing modalities integrated into a soft, skin-interfaced microfluidic system which, when paired with a simple smartphone-based imaging module, allows for in-situ measurement of important biomarkers in sweat. A network array of microchannels and a collection of microreservoirs pre-filled with fluorescent probes that selectively react with target analytes in sweat (e.g. probes), enable quantitative, rapid analysis. Field studies on human subjects demonstrate the ability to measure the concentrations of chloride, sodium and zinc in sweat, with accuracy that matches that of conventional laboratory techniques.