具有微针阵列的连续皮质醇监测系统的制作方法

本发明总体上涉及皮质醇监测领域。背景技术：1、慢性应激被认为是与各种慢性疾病的许多风险因素相关联的发病前因素。虽然急性应激源可诱导个体对环境需求的适应性应答，但当暴露并不短暂时，它们可降低个人完成认知要求高的任务的能力。过度的应激，无论是慢性的还是非短暂性的，都会通过被称为“非稳态负荷”的概念对短期表现和长期健康结果造成累积的负面影响。2、对于从事高效能工作的那些人而言，实时评估应激的能力对于确保所有利益相关者的安全性和手头任务的忠实执行是极为重要的。为了实现该目的，通常采用主动措施(诸如一系列的问题和完成简单任务)来评估应激的影响。然而，这些方法在大多数相关的操作环境中是高度破坏性的。3、对实时评估应激水平的需要已经驱动了最近对识别认知功能的循环生化标志物的推动，以将其作为用于评价急性和慢性应激源的全身生理影响的真实分子替代物。糖皮质激素皮质醇在科学界被广泛接受为生理应激的主要生物标志物。皮质醇源自肾上腺中的肾上腺皮质的束状带，释放会引起急性分解代谢应答，据信这会增强糖异生，抑制免疫应答，并且由于慢性升高而促成非稳态负荷。皮质醇还表现出全身分布和快速摄取动力学，这是由于其在预期的“战斗或逃跑”反应中具有清除葡萄糖的能力。技术实现思路1、当前主题的各方面涉及一种被配置为感测真皮间质液中的皮质醇的微针阵列。2、在一些变型中，用于感测真皮间质液中的皮质醇的微针阵列可包括多个实心微针，并且该多个实心微针中的至少一个微针可包括具有绝缘远侧顶点的锥形远侧部分。在一些变型中，微针阵列还可包括半导体基板，其中多个实心微针从半导体基板延伸。在一些变型中，该至少一个微针可包括柱状主体部分。在一些变型中，工作电极可位于锥形远侧部分的接近绝缘远侧顶点的表面上。在一些变型中，工作电极可以是环形电极。任选地，环形工作电极的远侧边缘可靠近绝缘远侧顶点的近侧边缘。任选地，环形电极可仅在微针的锥形远侧部分的表面的一段上。在一些变型中，工作电极可被配置为在接触真皮间质液时生成指示真皮间质液中的皮质醇浓度的传感器信号。3、在一些变型中，工作电极可包括电极材料和至少部分地布置在电极材料上的生物识别层，其中生物识别层包括选择性地并且可逆地结合皮质醇的适体。4、在一些变型中，生物识别层可包括导电聚合物层和适体，并且电极材料可包括铂。在一些变型中，适体可经由酰胺接头束缚到导电聚合物层。可通过还原导电聚合物层中的羧基和与适体的3'端或5'端共价结合的胺基，或相反地还原导电聚合物层中的胺基和与适体的3'端或5'端共价结合的羧基来形成酰胺接头。5、在一些变型中，电极材料可包括金，并且适体可经由金和与适体的3'端或5'端共价结合的硫醇基团之间的硫醇连接束缚到电极材料。在一些变型中，生物识别层可进一步包括经由硫醇连接束缚到金的6-巯基-1-己醇。6、在一些变型中，适体可在适体的3'端或5'端处与氧化还原活性分子共价结合，使得皮质醇与适体的选择性结合以及适体的所得构象变化使得氧化还原活性分子更靠近或更远离电极材料的表面，以促进或减弱氧化还原活性分子和电极材料之间的电子转移，从而生成传感器信号。在一些变型中，氧化还原活性分子可以是亚甲蓝或蒽醌。7、在一些变型中，工作电极可进一步包括至少部分地布置在电极材料和生物识别层上的生物相容性层。在一些变型中，生物相容性层可包括或者是亲水性聚合物，该亲水性聚合物可以是聚(氨基甲酸酯)、聚(乙二醇)、聚(乙烯醇)、聚(乳酸)、胶原、藻酸盐、壳聚糖、nafion或乙酸纤维素。8、在一些变型中，皮质醇监测设备可包括微针阵列的上述实施方案。在一些变型中，皮质醇监测设备可以是包括可穿戴壳体的可穿戴设备，并且微针阵列可从可穿戴壳体向外延伸并且被配置为使得当设备被用户穿戴时工作电极到达用户的真皮间质液。在一些变型中，可穿戴壳体可包括通信模块，该通信模块可操作地连接到微针阵列并且被配置为响应于由该至少一个微针生成的传感器信号而发射无线信号。9、在一些变型中，一种用于监测用户的皮质醇的方法可包括：提供具有多个实心微针的皮质醇监测设备，其中多个实心微针中的至少一个微针包括具有绝缘远侧顶点的锥形远侧部分，利用该至少一个微针接近用户的真皮间质液；以及响应于工作电极接触真皮间质液，利用该至少一个实心微针生成传感器信号。在一些变型中，微针阵列还可包括半导体基板，其中多个实心微针从半导体基板延伸。在一些变型中，该至少一个微针可包括柱状主体部分。在一些变型中，工作电极可位于锥形远侧部分的接近绝缘远侧顶点的表面上。在一些变型中，工作电极可以是环形电极。任选地，环形工作电极的远侧边缘可靠近绝缘远侧顶点的近侧边缘。任选地，环形电极可仅在微针的锥形远侧部分的表面的一段上。10、在一些变型中，工作电极可被配置为在工作电极接触真皮间质液时生成指示真皮间质液中的皮质醇浓度的传感器信号。在一些变型中，工作电极可包括电极材料和至少部分地布置在电极材料上的生物识别层，其中生物识别层可包括选择性地并且可逆地结合皮质醇的适体。在一些变型中，适体可在适体的3'端或5'端处与氧化还原活性分子共价结合，使得皮质醇与适体的选择性结合以及适体的所得构象变化使得氧化还原活性分子更靠近电极材料的表面，以促进氧化还原活性分子和电极材料之间的电子转移，从而生成传感器信号。在一些变型中，氧化还原活性分子可以是亚甲蓝或蒽醌。在一些变型中，工作电极可进一步包括至少部分地布置在电极材料和生物识别层上的生物相容性层。11、在一些变型中，该方法可进一步包括响应于由该至少一个微针生成的传感器信号而发射无线信号。12、在一些变型中，皮质醇监测设备可包括具有用户界面的可穿戴壳体、从可穿戴壳体向外延伸并且被配置为当设备被用户穿戴时到达用户的真皮间质液的至少一个微针和位于该至少一个微针的表面上并且被配置为生成指示真皮间质液中的皮质醇浓度的传感器信号的工作电极。在一些变型中，用户界面可包括一个或多个指示灯，该一个或多个指示灯中的每一个指示灯被配置为响应于传感器信号而被选择性地点亮。13、在一些变型中，工作电极可包括电极材料和至少部分地布置在电极材料上的生物识别层，生物识别层可包括选择性地并且可逆地结合到皮质醇的适体，并且工作电极可被配置为响应于皮质醇结合适体而生成传感器信号。14、在一些变型中，皮质醇监测设备可包括一个或多个处理器和存储指令的至少一个存储器，当该指令由该一个或多个处理器执行时导致包括以下的操作：基于传感器信号确定用户状态以及基于用户状态控制该一个或多个指示灯的点亮。在一些变型中，点亮的控制可包括基于用户状态以空间模式和/或时间模式选择性地点亮一个或多个指示灯。15、在一些变型中，用户状态可以是用户的当前皮质醇水平。当前皮质醇水平可以是真皮间质液中的当前皮质醇浓度，或者可以是用户的血流中的当前皮质醇浓度。在一些变型中，用户状态可以是用户的心理状态，诸如用户的应激程度。16、在一些变型中，该一个或多个指示灯包括多个指示灯；并且点亮的控制包括响应于传感器信号的上升趋势或下降趋势以渐进顺序点亮多个指示灯。在一些变型中，点亮的控制可包括在第一方向上点亮多个指示灯以传送上升趋势，以及在第二方向上点亮多个指示灯以传送下降趋势。17、在一些变型中，皮质醇监测设备可以是皮肤粘附贴片。18、在一些变型中，皮质醇监测设备可包括多个实心微针，该多个实心微针包括被配置为感测皮质醇的该至少一个微针。在一些变型中，多个实心微针在与用户界面相对的方向上从可穿戴壳体向外延伸。19、在一些变型中，可穿戴壳体可包括通信模块，该通信模块可操作地连接到该至少一个微针并且被配置为响应于由工作电极生成的传感器信号而发射无线信号。20、在一些变型中，一种用于监测用户的皮质醇的方法可包括：利用至少一个实心微针接近用户的真皮间质液；生成指示接触该至少一个微针的真皮间质液中的皮质醇浓度的传感器信号；基于传感器信号确定用户状态；以及基于用户状态选择性地点亮一个或多个指示灯。在一些变型中，该至少一个实心微针可包括工作电极，该工作电极具有至少部分地布置在电极材料上的生物识别层。在一些变型中，生物识别层包括选择性地结合到皮质醇的适体，并且工作电极被配置为响应于皮质醇结合适体而生成传感器信号。21、在一些变型中，至少一个实心微针是从可穿戴壳体向外延伸的多个实心微针中的至少一个实心微针。22、在一些变型中，一个或多个指示灯基于用户状态以空间模式和/或时间模式点亮。23、在一些变型中，用户状态是用户的当前皮质醇水平。在一些变型中，当前皮质醇水平可以是用户的真皮间质液或血流中的当前皮质醇浓度。在一些变型中，用户状态是用户的心理状态，诸如用户的应激程度。24、在一些变型中，该一个或多个指示灯包括多个指示灯，并且该方法可进一步包括响应于用户状态的上升趋势或下降趋势以渐进顺序点亮一个或多个指示灯。25、在一些变型中，该方法进一步包括在第一方向上点亮多个指示灯以传送上升趋势，以及在第二方向上点亮多个指示灯以传送下降趋势。26、在一些变型中，该方法进一步包括基于传感器信号或用户状态而发射无线信号。27、前面的一般描述和下面的详细描述都仅是示例性和解释性的，而不是限制性的。除了本文所阐述的特征和/或变型之外，还可提供另外的特征和/或变型。例如，本文所述的具体实施可针对所公开的特征的各种组合和子组合。