웨어러블 헬스케어·피트니스 개발기간 단축

맥심, h센서 플랫폼 출시 … 설계 기간 최대 6개월 단축
  • 2016년 12월호
  • 윤범진 기자, master@elec4.co.kr

맥심 인터그레이티드(maxim integrated)는 웨어러블 헬스케어 및 피트니스 애플리케이션을 빠르게 개발할 수 있도록 각종 센서와 컨트롤러를 결합한 개발 보드 h센서 플랫폼을 발표했다. 기존 하드웨어 및 펌웨어를 그대로 활용함으로써 하드웨어 설계를 신속히 완료할 수 있다.


센서가 있는 맞춤형 보드를 개발할 경우, 설계자는 먼저 사용자 정의(Custom) 하드웨어와 펌웨어를 개발하고 개념(Concept)을 검증한 다음 프로토타입을 제작해 현장 테스트를 시작한다. 일반적으로 프로토타입 제작 시 센서와 기존 솔루션을 평가하는 데 많은 시간을 소비하게 된다. 맥심 인터그레이티드가 발표한 h센서 플랫폼은 필요한 모든 하드웨어 구성요소를 단일 PCB에 통합하고 ARM 엠베드(mbed) 하드웨어 개발 키트(HDK)로 하드웨어 성능을 바로 확인할 수 있어서 프로토타입 개발 기간을 앞당겨준다.

MAXREFDES100 # 레퍼런스 디자인으로 제공되는 h센서 플랫폼은 h센서보드, 드라이버를 갖춘 펌웨어, 디버거보드, 그래픽 사용자 인터페이스(GUI), 배터리 홀더, USB-C 및 Micro-USB 케이블, ECG 케이블 등을 포함하고 있다.

크기가 25.4×30.5 mm에 불과한 h센서 보드에는 업계 유일의 임상급 온도센서 ‘MAX30205’, 1채널 통합형 생체전위(ECG) 아날로그 프런트엔드(AFE) IC ‘MAX30003’, 고감도 산소포화도 및 심박수 측정 센서 ‘MAX30101’, ARM Cortex-M4F MCU 코어를 내장한 웨어러블 기기용 마이크로컨트롤러 ‘MAX32620’, 대기전류가 작은 전력관리 IC(PMIC) ‘MAX14720’ 등이 실장돼 있다. 온도 센서 ‘MAX30205’는 보드 앞면과 뒷면에 한 개씩 탑재돼 있다.

또한 헬스케어·피트니스 기기 등의 개발과 평가에 필요한 관성 센서(3축 가속도계, 6축 가속도계/자이로스코프), 대기압 센서, 플래시 메모리, 저전력 블루투스(BLE) 무선 모듈 등 타사 제품도 실장돼 있다. 코인 셀에서 동작하며, 데이터를 BLE를 통해 모니터링하고 플래시에 저장하거나 USB를 통해 스트리밍 할 수 있다.

 

맥심 웹사이트에서 펌웨어 소스 코드의 액세스를 제공하기 때문에 설계자는 각종 용도의 알고리즘을 플랫폼에 로드하여 특정 애플리케이션에 적용할 수 있다.

맥심 인터그레이티드의 산업 및 헬스케어 제품 담당 앤드류 베이커(Andrew Baker) 기술 수석은 “h센서 플랫폼은 현재 유일하게 사용 가능한 완전한 개발 플랫폼”이라며 “가슴 스트랩(chest strap), 심전도(ECG) 패치, 손목 착용형 기기, 온도계, 일회용 체온 측정 패치, 혈중 산소 측정, 스마트 체중계, 생체인식 등과 같은 헬스케어 및 고급 피트니스 애플리케이션에 이상적”이라고 소개했다.

맥심에 따르면, 한 개의 CR2032 배터리로 기존 솔루션에 비해 2배의 기간 동안 ECG를 지속적으로 기록하는 웨어러블 패치를 설계할 수 있다.

 

h센서 보드에 실장된 MAX30205 인체 온도 센서는 정확한 온도 측정을 통해 과열 경보, 인터럽트, 차단 출력을 제공한다. MAX30205는 고해상도, 시그마-델타, ADC를 사용해 온도측정을 디지털 형태로 전환한다. 원샷 및 차단 모드는 전력 사용을 줄이는 데 도움을 준다. 통신은 표준 I2C 호환, 2선 직렬 인터페이스를 통해 이뤄진다.

MAX30003 생체전위 AFE IC는 고해상도 데이터 컨버터를 포함하고 있으며 단일 생체전위 채널에서 ECG 파형과 심장 박동을 측정한다. 생체전위 채널은 ESD 보호, EMI 필터, 내장리드 바이어싱, DC 리드-오프(leadsoff) 검출, 대기 모드 시 초저전력 리드-온(leads-on) 검출, 내장 셀프-테스트(self-test)를 위한 광범위한 교정 전압을 제공한다. 소프트 부팅(powerup) 시퀀스에 의해 큰 과도현상이 전극에 유입되지 않도록 보장한다.

체전위 채널은 높은 입력 임피던스, 낮은 노이즈, 높은 CMRR, 가변 이득, 각종 로우패스/하이패스 필터 옵션 및 고분해능 ADC를 갖추고 있다. 또한 DC 결합으로 큰 전극 전압 오프셋에 대응 가능하며, 제세동(defibrillation) 및 전기수술(electrosurgery) 등의 오버드라이브 상태에서 신속하게 복구하는 빠른 복구모드를 제공한다.

MAX14720은 전력 스위치, 리니어레귤레이터, 벅 레귤레이터, 벅 부스트레귤레이터를 내장하고 있으며 버튼 모니터 및 시퀀서를 제공한다. 프로그램 가능한 파워 컨트롤러를 갖추고 있기 때문에 진정한 오프 상태를 필요로 하는 애플리케이션에서의 사용에도 상시 온 애플리케이션용으로 설정할 수 있다.

MAX32620은 사용자의 데이터가 안전하게 지켜질 수 있도록 강화된 보안환경을 제공한다.

베이커 기술 수석은 “h센서 플랫폼의 핵심 메시지는 더 좋은 결과를 만들어내기 위한 빠른 반복을 제공한다”며 “유저가 새로운 아이디어와 유스 케이스(use-cases)가 있을 때 빠르게 검증해 보고 싶을 때 h센서 플랫폼으로 프로토타입을 빠르게 하면서 원하는 개념을 빠르게 검증해 볼 수 있다”고 소개했다.

베이커 기술 수석이 꼽은 또 한 가지 장점은 h센서 보드를 그대로 사용할 수도 있다는 것이다. 3D 프린터를 사용해 케이스도 손쉽게 만들 수 있다. 따라서 회사 경영진에게 실물에 가까운 시제품을 빠르게 선보일 수 있다.

베이커 기술 수석은 “맥심은 웨어러블 시장을 지원하기 위해 최선을 다하고 있으며, h센서 플랫폼은 이러한 노력의 증거”라며 “새로운 애플리케이션을 위한 솔루션 개발을 계속하는 가운데 특정 용도에 대응하기 위해 이 플랫폼을 확장해 나가고 있다”고 말했다.
완전한 키트 형태로 제공되는 h센서 플랫폼은 현재 대리점을 통해 150달러에 공급되고 있다.

시장조사 기관인 IDC에 따르면, 웨어러블 기기 시장은 올해 출하 대수가 1억 대를 돌파하고 매년 두 자릿수 성장을 거듭해 2020년에 2억 대에 이를 전망이다.  

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