Haut‐integrierte Mikrofluidiksysteme, die harte und weiche Materialien für anspruchsvolle Anwendungen in der Schweißgewinnung und -analyse kombinieren

Eccriner Schweiß enthält eine reichhaltige Mischung aus Elektrolyten, Metaboliten, Proteinen, Metallionen und anderen Biomarkern. Veränderungen in den Konzentrationen dieser chemischen Spezies können auf Veränderungen im Hydrationsstatus hinweisen und auch Gesundheitszustände wie Mukoviszidose, Schizophrenie und Depressionen widerspiegeln. Jüngste Fortschritte in weichen, hautintegrierten Mikrofluidiksystemen ermöglichen die Echtzeitmessung des lokalen Schweißverlusts und der Konzentrationen von Schweißbiomarkern, mit einer breiten Palette von Anwendungen im Gesundheitswesen. In bestimmten Kontexten sind jedoch physische Auswirkungen auf den Körper damit verbunden, die diese Plattformen dynamisch verformen können, was negative Auswirkungen auf die Messgenauigkeit hat. Die hier präsentierte Arbeit überwindet diese Einschränkung durch den Einsatz von mikrofluidischen Strukturen, die aus relativ hochmodulierten Polymeren hergestellt sind und in Geometrien entworfen wurden, die weiche systemweite Mechanik bieten, wenn sie in elastische Materialien mit niedrigem Modul eingebettet sind. Analytische Modelle und die Finite-Elemente-Analyse definieren quantitativ die relevante Mechanik dieser Systeme und dienen als Grundlage für Layouts, die darauf optimiert sind, einen robusten Betrieb in anspruchsvollen, rauen Szenarien wie im Fußball zu ermöglichen, während die mechanische Dehnbarkeit für einen komfortablen, wasserdichten Kontakt mit der Haut erhalten bleibt. Bench-Top-Tests und Feldstudien zur Messung von Schweißverlust und Chloridkonzentration unter auferlegten mechanischen Einwirkungen und Stößen demonstrieren die Schlüsselfunktionen dieser Plattformen.