Si117x 바이오메트릭스 센서, 심장박동 모니터링 기능의 웨어러블 설계에 최적화

실리콘랩스(Silicon Labs, 지사장 백운달)는 광범위한 웨어러블 헬스케어 및 피트니스 제품 설계를 위해 심전도(electrocardiogram, ECG) 기능과 첨단 심박 모니터링(HRM) 기능을 제공하는 광학 바이오메트릭스 센서 제품군을 발표했다. 새로운 Si117x 센서 모듈은 초저전력 소비, 고감도, 고집적 특성을 결합하고 있어 긴 배터리 수명과 강화된 HRM 정확도를 요구하는 스마트 워치, 손목형 패치 타입 및 기타 웨어러블 기기 설계에 이상적이다. 개발자들이 제품 개발을 간소화하고 출시 기간을 앞당길 수 있도록 하기 위해 실리콘랩스는 Si117x 센서 모듈, HRM 알고리즘, 블루투스 커넥티비티용 무선 게코(Wireless Gecko) SoC, 그리고 샘플 코드와 예제 프로젝트가 지원되는, 사용이 용이한 손목형 기반의 제품 개발 키트로 구성되는 완벽한 엔드투엔드 센싱 솔루션을 제공한다.
 
24시간 HRM은 헬스 및 피트니스 웨어러블 기기의 핵심 요건이다. 24시간 심장박동 모니터링을 통해, 최종 사용자와 헬스케어 담당자는 생리학적 패턴을 분석하고 건강상의 이상이 질환으로 악화되기 전에 조기에 추적하고 생활습관을 바로잡을 수 있다. 전력 효율에 대한 시장의 요구를 충족하기 위해 Si117x 센서는 50µA 이하의 전류(센서 + LED의 통합 전류 소비량)를 소비하면서 지속적으로 HRM 작업을 수행한다.
빌트인 버퍼와 가속도계의 동기화 기능은 시스템 레벨의 전력 소비를 더욱 낮춰준다. 이 센서는 전력 효율이 매우 뛰어나기 때문에 개발자는 더 작은 배터리를 사용하더라도 배터리 수명에는 별다른 영향을 주지 않고 연속으로 모니터링 작업을 할 수 있는 웨어러블 기기 설계가 가능하다.
 
Si117x 센서는 보다 강화된 HRM 정확도를 제공함으로써 최종 사용자 경험을 더욱 향상시킨다. 이 센서는 빠른 샘플링 속도와 100dB 이상의 높은 신호대잡음비(SNR), 그리고 주변 잡음과 잘못된 데이터의 소거 기능을 제공한다. 이를 통해 다양한 피부 톤이나 타투처럼 정확한 센싱을 저해하는 각종 생리적 제약에도 불구하고 심박 모니터링을 보다 용이하게 하는 고품질 신호를 감지할 수 있다. HR 파형을 보다 정확히 관찰할 수 있다면 HRV(heart rate variability), 스트레스 분석, 펄스 볼륨 같은 통상적인 HRM 이상의 바이오메트릭스가 가능하다.
 
ECG 측정 기능과 광학적 HR 측정 기능을 결합함으로써, Si117x 센서는 개발자가 새로운 바이오메트릭스 기능을 웨어러블 기기에 구현할 수 있는 가능성을 열어 준다. ECG 파형은 심장 관련 측정에 있어서 가장 기본이 되는 지표인데, Si117x 센서는 손목형 웨어러블 기기에서 이를 비용효과적이고 전력효율적으로 측정할 수 있게 해준다. 동일한 기기에서 동시에 측정이 이루어지기 때문에, Si117x 센서는 개발자가 바이오메트릭스를 광학적 PPG(photoplethysmogram) 측정 결과와 결합하여 매우 가치 있는 생리학적 파라미터를 끌어낼 수 있게 해준다.
 
Si117x 모듈은 집적도가 매우 높아 웨어러블 설계를 간소화할 수 있을 뿐 아니라, 시스템 비용이나 보드 면적을 크게 늘리지 않고도 다양한 센서들의 측정 결과를 손쉽게 동기화할 수 있게 해준다. 각각의 모듈은 최대 4개까지 LED(동시에 4개 모두 구동 가능)를 지원할 수 있고, 이들 4개의 LED 드라이버는 각각 독립적으로 프로그램(1.7 ~ 310mA)이 가능하다. 그 밖에 다른 빌트인 기능으로는 포토디텍터, 100dB 이상의 동적 범위를 지원하는 24bit ADC, I2C와 SPI 디지털 인터페이스, 프로그래머블 이벤트 인터럽트 엔진, 동기화 엔진, 호스트 통신 프로세서, 2개의 외부 포토다이오드를 위한 입력이 지원된다.
 
실리콘랩스의 IoT 제품 마케팅을 담당하는 톰 패널(Tom Pannell) 시니어 디렉터는 “헬스 및 피트니스 웨어러블 시장이 계속 성장함에 따라, 개발자들은 복잡한 통합 작업을 거치지 않고도 이상 없이 동작하는 완벽한 바이오메트릭스 센싱 솔루션을 원한다”며, “실리콘랩스는 센서 모듈과 알고리즘부터 시작해서 측정 결과를 블루투스 LE를 이용해 전송할 수 있는 무선 SoC에 이르기까지 HRM 센싱 토털 솔루션을 자체적으로 제공할 수 있는 유일한 공급회사이다. 실리콘랩스의 예제 HRM 프로젝트는 이러한 부품들 사이의 인터페이스를 처리하는데, 이처럼 컨택 포인트를 일원화 하면 고객 지원과 디버깅을 크게 간소화 할 수 있다”고 말했다.
 
Si117x 센서는 손목형 센싱에 최적화된 실리콘랩스의 고유한, 모션 보상 HRM 알고리즘을 지원하는데, 이 알고리즘은 EFM32 게코(Gecko) MCU와 블루투스 LE(low energy)를 지원하는 EFR32 무선 게코 SoC 상에서 구동된다. 이 센서는 비교할 수 없을 만큼 높은 집적도를 나타나기 때문에 시스템 레벨의 전력 수준과 성능 최적화를 달성할 뿐 아니라, HRM 기능을 추가한 웨어러블 설계 제품의 출시 기간을 앞당길 수 있게 해준다.
 
제품 가격 및 구매 정보
Si117x 센서의 샘플 및 양산 제품은 3.7mm x 7mm 크기의 28핀 LGA 모듈로 제공된다. 이와 함께 실리콘랩스는 깔끔한 3mm x 3mm QFN 패키지에 포토다이오드를 내장한 Si118x 광학 바이오메트릭스 센서도 공급한다. 제품 개발 및 성능 평가를 간소화할 수 있도록 실리콘랩스는 다양한 손목형 ECG 및 PPG 개발 키트와 블루투스형 HRM 평가 워치, 그리고 여러 디바이스들로부터 데이터를 포착할 수 있는 안드로이드 기반의 트리플 하트 애플리케이션(Android-based Triple Heart Application)을 제공한다. 센서와 키트 가격은 실리콘랩스의 지사에 문의하면 된다. 추가 정보와 샘플 주문은 www.silabs.com/hrm 참조.