随身光声感知：嵌入式光声传感平台

皮肤下数厘米处存在多种生物标志物（如葡萄糖、血氧水平及血流），定期且非侵入式地监测这些标志物可为代谢状态和血管健康提供早期线索。目前仅有少数非侵入式监测系统。光学方法具分子特异性（即多生物标志物监测），但穿透深度有限（仅几毫米）；超声波穿透更深，但缺乏特异性；MRI 则体积大、运行缓慢且成本高昂。光声（PA）感知融合了光学与超声波方法的优势：激光发射器发出被不同分子吸收的脉冲，提供分子特异性；这些光脉冲引起压力变化，由超声波接收器捕获，提供深度信息。尽管 PA 感知前景广阔，但现有平台笨重、复杂且成本高。我们提出首个嵌入式 PA 平台。我们的贡献包括：首先，灵感来自激光雷达技术，我们提出新型发射器，发出类似最新方法的脉冲，但无需高压电源和复杂电子接口，仅使用低功耗微控制器（MCU）；其次，我们对自定义发射器和商业系统进行彻底分析；第三，我们构建基础超声接收器，能够处理我们发射器产生的微弱信号；最后，我们将平台性能与商业最新方法进行比较，表明我们在两个受控溶液实验中能够检测葡萄糖和（脱）氧化血红素。结果信号特征表明，这一平台通往非侵入、实时、居家式血糖监测的道路具备可能性。更广泛地说，该平台为将 PA 感知的前景转化为更广泛的实际应用奠定了基础。