Soft, environmentally degradable microfluidic devices for measurement of sweat rate and total sweat loss and for colorimetric analysis of sweat biomarkers

発汗速度と発汗量測定およびバイオマーカーの比色分析のための、柔らかく、環境的に分解可能なマイクロ流体デバイス

Liu, S.*; Yang, D. S.*; Wang, S.*; Luan, H.*; 関根 由莉奈   ; Model, J. B.*; Aranyosi, A. J.*; Ghaffari, R.*; Rogers, J. A.*

Liu, S.*; Yang, D. S.*; Wang, S.*; Luan, H.*; Sekine, Yurina; Model, J. B.*; Aranyosi, A. J.*; Ghaffari, R.*; Rogers, J. A.*

発汗量やバイオマーカーの非侵襲的でin situモニタリング技術は、人間の生理学的状態,健康、およびパフォーマンスに関するリアルタイムの洞察を取得するために重要である。最近、様々なウェアラブル型のマイクロ流体システムが開発されているが、ほとんどは使い捨てとして設計されおり、廃棄物問題への懸念がある。本研究では、発汗量の測定、バイオマーカーの比色分析など、あらゆる機能を備えた生分解性マイクロ流体システムを通じて、廃棄物問題を解決する材料と成形技術を確立した。本技術で利用する材料は、自然の土壌環境または産業用堆肥施設での微生物の酵素作用によって完全に分解した。構成材料、製造手順、組み立てプロセス、および完成したデバイスの詳細な特性評価により、従来のデバイスに匹敵する、またはそれよりも優れた性能パラメータが明らかになった。実際の利用試験により、これらのデバイスが身体活動および熱曝露中の発汗速度、発汗量、pH、および塩化物濃度の正確な測定値を取得可能であることが明らかとなった。

Advanced capabilities in noninvasive, in situ monitoring of sweat serve as the basis for obtaining real-time insights into human physiological state, health, and performance. Although recently reported microfluidic systems support powerful functions, most are designed as single-use disposables. Here, we introduce materials and molding techniques that bypass these concerns through biodegradable microfluidic systems with a full range of features. The key components fully degrade through the enzymatic action of microorganisms in natural soil environments. Detailed characterization of the device reveal a set of essential performance parameters that are comparable to, or even better than, those of non-degradable counterparts. Human subject studies illustrate the ability of these devices to acquire accurate measurements of sweat loss, sweat rate, pH, and chloride concentration.