システムボード 6312

MAXREFDES100#:ヘルスセンサープラットフォーム



マキシムのMAXREFDES100#ヘルスセンサープラットフォームは、お客様がマキシムの複雑で革新的な医療およびハイエンドフィットネスソリューションを評価するのに役立つ集積型センサープラットフォームです。このプラットフォームは、1つの生体電位アナログフロントエンドソリューション(MAX30003/MAX30004)、1つのパルス酸素濃度計および心拍数センサー(MAX30101)、2つの体温センサー(MAX30205)、1つの3軸加速度計、1つの3D加速度計と3Dジャイロスコープ、および1つの絶対気圧センサーを内蔵しています。

動作モード

ヘルスセンサープラットフォームは、下記の3つのモードのいずれかで使用可能です。

  • テザーモード:ユーザーはUSB Type-A - Type-Cケーブルを使ってヘルスセンサープラットフォームをPCベースのGUIに接続することができます。このモードは、ECG、光、および温度センサーを含む、ボード上に実装された全センサーをサポートします。GUIは、クイックデモの実行(デフォルトのレジスタ設定を使用)、および個々のセンサーまたはアナログフロントエンドのレジスタ設定を変更することによって任意のセンサーを詳細に評価するオプションを提供します。
  • 非テザーモード(オフライン):ヘルスセンサープラットフォームはデータを収集し、それを内蔵フラッシュに保存します。データは、ダウンロードして後処理することが可能です。このモードでは、センサーの設定および内蔵フラッシュへのミッションの書込みのために、テザーモードと同様にヘルスセンサープラットフォームをPC GUIに接続する必要がありますが、その後で切り離して非テザーモードで実行することができます。このモードで動作させるには、バッテリホルダーおよびコイン電池を実装する必要があります(ボックスには付属しません)。
  • 非テザーモード(リアルタイム):お客様はリアルタイムでAndroidにデータをストリーミングすることができます(アプリはダウンロードいただけます)。プラットフォームをアプリに接続する方法を示すために、いくつかの機能を用意しました。お客様は、提供されているソースコードを、お客様の用途にあったアプリの開発に使用することができます。下記に、アプリ内で有効化されている機能のリストを示します。
    • 温度センサーを使用する温度測定
    • 圧力センサーを使用する気圧測定
    • ECGアナログフロントエンドを使用する心拍数測定
    • 加速度計を使用するボードの位置測定
    最初の2つの機能は、HSPボードがアプリに接続されると直ちにストリーミングを開始します。後の2つの機能は、アプリに接続する前にお客様がミッションをセットアップする必要があります。ミッションをセットアップする方法の説明をご覧ください。

「デザインリソース」タブには、PCおよびAndroidアプリケーションが提供されていて、すぐに、お使いいただけるようになっています。PCアプリケーションは、USB接続にて、全センサーの設定や対話形式での操作を可能にするグラフィカルユーザーインタフェース(GUI)を提供します。Androidアプリケーションは、BLE上でセンサーデータを監視する機能を提供します。アプリケーションのインストールおよび実行方法については、「詳細」タブをご覧ください。

プラットフォームの動作をカスタマイズしたいと考える開発者向けに、ARM mbed開発環境がサポートされています。プラットフォームとともに出荷されるコンパニオンプログラミングアダプタのMAXREFDES100HDK#により、ファームウェアアップデート用のドライバ不要なドラッグ&ドロッププログラミング、および仮想UARTインタフェースとCMSIS-DAP対応デバッガが提供されます。ファームウェア開発の詳細とソースコードの例については、ARM mbed開発者サイトのMAX32620HSPプラットフォームのページをご覧ください。

設計ファイル、ファームウェア、およびソフトウェアは、「デザインリソース」タブから入手可能です。また、ボードもご購入いただけます。

特長

  • 皮膚温
  • 心拍数
  • 生体電位測定(ECG)
  • 動き
  • 回転
  • 気圧

アプリケーション

  • フィットネス機器
  • 医療機器
  • ウェアラブル機器
MAXREFDES100#システムボード 拡大表示+


マキシムは、医療およびハイエンドフィットネスアプリケーション用の複雑で革新的なソリューションを築いています。これらのソリューションは、主としてマキシムの複数の製品ラインが根幹となっています。お客様がこれらのソリューションの特長を迅速に評価し、独自の設計を実現できるよう、マキシムは「hSensor」Platformと呼ばれる集積型センサープラットフォームを開発しました。このプラットフォームを使うと、お客様は様々な用途にマキシムの幅広い製品をより迅速かつ容易に評価することができます。また、hSensorプラットフォームは、マキシムのより新しいソリューションを設計やロードマップに取り入れることができる柔軟性も備えています。

hSensorプラットフォームは、動きの測定、高精度の皮膚温、および心電検査(ECG)、筋電検査(EMG)、脳波検査(EEG)を含む各種の生体電位測定に対応します。さらに、hSensorプラットフォームは、880nm (赤外線、IR)、660nm (赤色)、および537nm (緑色)の3つの波長でのパルス酸素濃度および心拍数(HR)検出を含む、各種の反射型フォトプレチスモグラフィー(光電式容積脈波)測定にも対応します。


MAXREFDES100#システムボード 拡大表示+

このプラットフォームは、Windows®ベースのPCおよびAndroid®ベースの機器上で、簡素なデータ収集と視覚表示用のGUIアプリケーションをサポートします。設定およびデータ収集は、(USB Type-Cコネクタを介した) USB接続とBluetooth® low energy (BLE)無線の両方に対応します。

データ収集用に、フラッシュメモリ直接書込みモードがサポートされています。また、USB接続でのフラッシュメモリ読出しも実装されています。

このプラットフォームのマイクロコントローラには、システムの管理、プラットフォーム上の全デバイスのレジスタの制御、およびPCのGUIとの通信を行うファームウェアがプログラムされています。ユーザーがマイクロコントローラのファームウェアをカスタマイズする場合、詳細についてはmbedのファームウェア開発ガイドを参照してください(MAX32620HSPとして掲載されています)。

このリファレンスデザインのボックスには、以下のものが含まれています。

  • MAXREFDES100#ボード:ヘルスセンサーボード
  • MAXREFDES100HDK#ボード:MAXREFDES100#センサーボード用の開発ボード
  • バッテリーホルダー:USBケーブルを使用しない場合にCR2032タイプのコイン電池を実装するため
  • 2本のECGケーブル:ユーザーはこれらの2本のECGケーブルをボードにはんだ付けしてECG測定を行うことが可能
  • USB Type-C ケーブル:PCとMAXREFDES100#ボード間の接続用
  • Micro-USBケーブル:PCとMAXREFDES100HDK#ボード間の接続用

このプラットフォームを使って、以下の使用例を評価することができます。

  1. フィットネスアプリケーション
    • 胸部ベースのアプリケーション
      • HR内蔵チェストストラップ
      • HRおよびECG内蔵チェストストラップ
    • 手首ベースのアプリケーション
      • 光学式HR内蔵スマートウォッチ
    • 耳ベースのアプリケーション
      • 光学式HR内蔵ヘッドフォン
  2. 医療アプリケーション
    • 胸部ベースのアプリケーション
      • 不整脈検出用1リードECGパッチ(ECGおよびHRのみ)
      • 皮膚温測定
    • 指ベースのアプリケーション
      • 光学式SpO2測定
    • 耳ベースのアプリケーション
      • 光学式HRおよびSpO2
    • 頭部ベースのアプリケーション
      • 光学式HRおよびSpO2
    • 腕ベースのアプリケーション
      • ECG内蔵アームバンド

マキシムの全リファレンスデザインと同様、部品表(BOM)、回路図、レイアウトファイル、ガーバーファイル、ファームウェア、およびソフトウェアはすべてオンラインで入手可能です。

システムダイアグラム

図1. MAXREFDES100#リファレンスデザインのブロック図

ハードウェアの詳細

hSensorプラットフォームの中心には、MAX32620マイクロコントローラがあります。生体電位アナログフロントエンド(AFE)のMAX30003/MAX30004、体温センサーのMAX30205、パルス酸素濃度計および心拍数センサーのMAX30101、3軸加速度計のLIS2DH、3D加速度計/3DジャイロスコープのLSM6DS3、および絶対気圧センサーのBMP280の各センサーが実装されています。

電源
hSensorプラットフォームは、USB接続による給電またはCR2032タイプのコイン電池による給電が可能です。USBとコイン電池の両方が取り付けられている場合、Q4のMOSFET / ショットキーダイオードによってUSBから電力が取得されます。USBなしでコイン電池が取り付けられている場合、コイン電池がhSensorプラットフォームへの給電に使用されます。

hSensorプラットフォームは、パワーマネージメントの大部分にPMICのMAX14720を使用します。このPMICは、SW1の3秒間のボタン押下でデバイスがオンになるプログラムを内蔵しています。SW2の20秒間の押下でPMICがオフになります。

このPMICは、起動時の設定で1.2V、1.8V、およびVSYSの各電圧を提供します。VSYSはバッテリーまたはUSBからPMICのSWIN端子を介してSWOUT端子より供給されます。起動後、マイクロコントローラはPMICのHVOUT端子のブースト電圧を3.3Vに設定し、出力します。

PMICはパワーマネージメントの大部分を提供しますが、他にもいくつかの電源チップがあります。温度センサーはLDOのMAX8880によって給電されます。このLDOはHVOUT (3.3V)によって給電され、その電圧を2.5Vに安定化します。hSensorがUSBに接続されている場合、PMIC自体は3.3V LDOのMAX8881によって給電されます。

ESD保護として、DP/DM 以外の全USB信号には、外付けでMAX3205が実装されています。DP/DMのESD保護はMAX32620によって提供されています。

モード選択信号
hSensorプラットフォームは、デバッグ(プログラミング)およびアクセサリ信号用にUSB Type-C コネクタを使用します。一部の状況では、これらの信号がUSBホストと競合するため、必要に応じてこれらの信号を分離する回路があります。

信号の分離は、低電圧アナログスイッチのMAX4741で行われます。これらのスイッチは、ロジックゲートとシングルコンパレータのMAX9064の組み合わせによって制御されます。

0.2Vの内部比較電圧を備えるMAX9064を2つ使用してUSBのA5およびB5ピン(通常CC/VCONNに割当て)を監視します。USBのA5およびB5ピンは、HSPボード上では5.1kΩのプルダウンを備え、USBケーブルはA5ピンにのみ56kΩのプルアップを備え、デバッグアダプタボードはA5とB5の両方のピンに56kΩのプルアップを備えています。

下記の表は、hSensorプラットフォームがUSBのA5およびB5ピンに基づいてどのように自己設定を行うかを示しています。

USB Pin A5 USB Pin B5 Mode Connection
Low Low Accessory VIO and UART enabled by micro
Low High USB Cable All accessory signals isolated
High Low
High High Debug SWD, RST, VIO, and UART enabled

MAX32620マイクロコントローラ
MAX32620は、32ビットARM® Cortex®-M4F (M4に浮動小数点ユニットを追加)マイクロコントローラで、振興分野の医療およびフィットネスアプリケーションに最適です。このアーキテクチャは、高効率、信号処理機能と、低コスト、および使いやすさを兼ね備えています。このデバイスは、4つの強力で柔軟な電力モードを備え、内蔵の動的クロックゲート機能とファームウェアで制御されたパワーゲート機能が、あらゆるアプリケーションの消費電力を最小限に抑えます。1-Wire®マスターおよびUSBに加え、複数のSPI、UART、およびI2Cシリアルインタフェースによって、多様な外部センサーとの接続が可能です。また、リファレンス電圧の選択可能な4入力10ビットADCを内蔵しています。

詳細および評価キット、開発ツール、およびユーザーガイドを含む設計リソースについては、MAX32620のデータシートを参照してください。

MAX30003/MAX30004生体電位AFE
MAX30003/MAX30004は、ウェアラブルアプリケーション用の完成された生体電位AFEソリューションです。このデバイスは、医療およびフィットネスアプリケーション用に高性能を提供し、超低電力によって長いバッテリー寿命を実現します。MAX30003/MAX30004は単一の生体電位チャネルで、ECG波形および心拍数検出を提供します。

生体電位チャネルは、ESD保護、EMIフィルタ、内蔵リードバイアス、DCリードオフ検出、スタンバイモード時の超低電力リードオン検出、および内蔵セルフテスト用の広範な校正電圧を備えています。ソフト起動シーケンスによって、大きな過渡電圧が電極に印加されないようになっています。また、生体電位チャネルは、高入力インピーダンス、低ノイズ、高CMRR、可変利得、各種ローパス/ハイパスフィルタオプション、および高分解能アナログ-デジタルコンバータ(ADC)も備えています。さらに、生体電位チャネルはDC結合され、大きな電極電圧オフセットに対処可能で、除細動や電気外科手術などのオーバードライブ状態から迅速に回復するための高速リカバリモードを備えています。

MAX30003/MAX30004のインタフェースは、SPI/QSPI/Micro-wire/DSPに対応しています。hSensorプラットフォームでは、MAX30003/MAX30004はSPIバスを介してMAX32620マイクロコントローラと通信します。

MAX30003/MAX30004は28ピンTQFNおよび30ピンウェハレベルパッケージ(WLP)で提供され、0℃~+70℃の一般温度範囲で動作します。

ECGケーブルを接続して測定を行う場合は、センサーボード上のR6、R21、R44、およびR45を取り外します。センサーボード上のECGPおよびECGNパッドにECGケーブルをはんだ付けします。

詳細については、MAX30003/MAX30004のデータシートを参照してください。

MAX30205体温センサー
hSensorボードには、2つのMAX30205 (上面に1つと裏面に1つ)が実装されています。

体温センサーのMAX30205は、温度を高精度で測定し、過熱アラーム/割込み/シャットダウン出力を提供します。このデバイスは、高分解能デルタシグマADCを使用して、温度の測定値をデジタル形式に変換します。MAX30205の精度は、最終基板実装時におけるASTM E1112の医療用温度測定仕様に適合します。通信はI2C対応、2線式シリアルインタフェースによって行います。

I2Cシリアルインタフェースは、温度データ読出しやオープンドレイン過熱シャットダウン出力の動作設定用に、標準のバイト書込み、バイト読取り、バイト送信、バイト受信の各コマンドを受け付けます。

MAX30205は、3つのアドレス選択ラインを備え、合計32個のアドレスが利用可能です。このセンサーは、2.7V~3.3Vの電源電圧範囲、600µAの低消費電流で、ロックアップ保護付I2C対応インタフェースを備え、ウェアラブルフィットネスおよび医療アプリケーションに最適です。

hSensorプラットフォームでは、上面のMAX30205 (U2)のI2Cアドレスは0b1001-001xで、裏面のMAX30205 (U12)のI2Cアドレスは0b1001-000xです。

このデバイスは8ピンTDFNパッケージで提供され、0℃~+50℃の温度範囲で動作します。

詳細については、MAX30205のデータシートを参照してください。

PCアプリケーションのクイックスタートガイド

MAXREFDES100#のウェブページにある最新のMAXREFDES100#のPC GUIプログラム(MAXREFDES100SWxxx.zip)およびシリアルドライバ(MAXREFDES100SerialDriverxxxx.zip)をダウンロードしてください。

必要機器:

  • MAXREFDES100#ボード
  • 空きUSBポートのあるPC
  • 1本のUSB Type-A - Type-C ケーブル

手順

MAXREFDES100#ボードは、実装および試験済みです。以下の手順を使用して、ボードの適切な動作を確認してください。

  1. hSensorシリアルポートドライバMAXREFDES100SerialPortDriverxxxx.zipをローカルフォルダに解凍します。
  2. PC GUIプログラムMAXREFDES100SWxxx.zipをローカルフォルダに解凍し、MAXREFDES100SWxxx.exeを実行してプログラムをPCにインストールします。
  3. GUIプログラムを実行します。下図のポップアップウィンドウは無視し、OKをクリックして続行します。

    図2. Connection Issueウィンドウ図2. Connection Issueウィンドウ

  4. 下図のポップアップウィンドウでCancelボタンをクリックします。

    図3. Connectionウィンドウ1図3. Connectionウィンドウ1

  5. GUIプログラムが下図のように表示されます。

    図4. Hardware Not Connectedウィンドウ図4. Hardware Not Connectedウィンドウ

  6. USB Type-A - Type-C ケーブルでhSensorボードをPCに接続します。
  7. hSensorボード上のSW1スイッチを3秒間押し続けた後、離します。このコンピュータにマキシムのhSensorシリアルドライバがインストールされていない場合、この間に、PCはhSensor用のデバイスドライバを探します。
  8. Device Managerウィンドウを開くと、下図のウィンドウに示すように、hSensorはCDC Deviceとして列挙されます。

    図5. Device Managerウィンドウ1図5. Device Managerウィンドウ1

  9. CDC DEVICEを右クリックし、次にUpdate Driver Software...をクリックしてドライバのインストールを完了します。ドライバはMAXREFDES100SerialPortDriverxxxx.zipを解凍した場所にあります。
  10. ドライバのインストール後は、hSensorはシリアルポートとして列挙され、Device Managerは下図のように表示されます。

    図6. Device Managerウィンドウ2図6. Device Managerウィンドウ2

  11. hSensor GUIプログラムに戻り、Deviceメニューをクリックして、さらにConnectメニュー項目をクリックすると、GUIプログラムがhSensorハードウェアへの接続を行います。下図のウィンドウが表示されます。ステータスバーを見て、ハードウェアが接続されたことを確認してください。

    図7. Homeタブ図7. Homeタブ

  12. 今後のセッションでは、StartメニューをクリックしてMaxim Integratedフォルダを選択した後、Health Sensor Platformソフトウェアアイコンを選択することによってGUIプログラムを起動します。GUIは自動的にセンサーボードに接続します。接続画面がポップアップした場合は、下図に示すように、適切なシリアルポート番号を選択し、Connectボタンをクリックします。
  13. 図 8. Connectionウィンドウ2図 8. Connectionウィンドウ2

ソフトウェアの詳細

GUIプログラムは、ユーザーがセンサーの機能の設定と評価を迅速に行うことを可能にします。また、データの収集と視覚表示のための直観的なグラフも提供します。

Fileメニューでは、ユーザーはアプリケーションを終了させることができます。

Deviceメニューでは、ユーザーはhSensorハードウェアとGUIプログラムの接続と切断を行うことができます。

Optionsメニューでは、ユーザーはMAX30003/MAX30004のレジスタ名のGUI上での表示/非表示、デバイスのレジスタ設定のロード/セーブ、およびAdvancedタブのイネーブル/ディセーブルを行うことができます。

Loggingメニューでは、ユーザーはECG、R-R、光、および加速度計の各センサーデータをCSVファイル形式で記録することができます。

Helpメニューは、プログラムの情報を表示します。

Homeタブ
Homeタブシート(図7)は、hSensorプラットフォームハードウェアのブロック図を表示するとともに、他のタブシートに移動するためのクイックリンクを提供します。

Opticalタブ
Opticalタブシート(図9)は、MAX30101の光センサーパラメータの設定に使用します。このタブには、センサーモード設定、センサーADC設定、 およびLED設定が含まれています。また、ADCコードおよびLIS2DH加速度計の測定値を表示するグラフも備えています。Start Monitorボタンをクリックすると、光および加速度の測定値がプロットされます。測定を終了するには、Stop Monitorボタンをクリックします。

図9. Opticalタブ図9. Opticalタブ

Temperatureタブ
Temperatureタブシート(図10)は、hSensorボードの上面と裏面にある2つのMAX30205温度センサーを制御します。

図10. Temperatureタブ図10. Temperatureタブ

ECG Channelタブ
ECG Channelタブシート(図11)は、MAX30003/MAX30004のECGチャネルおよびR-Rの設定を制御します。

図11. ECG Channelタブ図11. ECG Channelタブ

ECG MUXタブ
ECG MUXタブシート(図12)は、MAX30003/MAX30004の入力マルチプレクサの設定を制御します。標準的な設定を下図に示します。

 図12. ECG MUXタブ図12. ECG MUXタブ

ECG測定のベストプラクティス

  • USB Type-A - Type-Cケーブルを使ってデータをGUIにストリーミングする場合、バッテリーで動作するノートPCを使用して、AC電源からのノイズを排除するとともに、ヘルスセンサープラットフォームには絶縁が施されていないため、患者との接続を避けてください。
  • モニタやプロジェクタなどの他の機器をノートPCから切り離して干渉を低減してください。
  • ボードとECGケーブルを電気的ノイズの発生源から遠ざけ、電極が取り付けられている人体に近づけてください。
  • 長い非シールドECGケーブルは非常にノイズが混入しやすいため、短くかつ/またはツイストされたECGケーブルを使用し、電極が配置されている人体に近づけてノイズ結合を低減してください。
  • シールド付きECGケーブルをPCBのグランドと接続し使用することによってノイズ結合が低減する場合があります。
  • ECGケーブルを使用せずPCBを測定対象の人体に近づけることで性能が向上します。
  • 人体上のRLまたは類似の位置とヘルスセンサープラットフォームPCB上のVCMテストポイントの間に第3の電極を接続すると、ボディバイアスとして機能し結合ノイズを低減します。

Plotsタブ
Plotsタブシート(図13)は、MAX30003/MAX30004のECG測定値および入力MUXの状態を表示します。

図13. Plotsタブ図13. Plotsタブ

Flash Logタブ
Flash Logタブシート(図14)では、ユーザーはフラッシュメモリへのデータログの設定をすることができます。Readボタンは、現在の設定をフラッシュメモリから読み取って、UIに反映します。Eraseボタンは、データログ設定をクリアします。Writeボタンは、このタブ上で対象のログチャネルとパラメータを選択し、データログの設定をフラッシュメモリに記録します。これによって、フラッシュメモリに保存されているデータ値もクリアされます。光センサー、およびMAX30003/MAX30004の設定の場合、それぞれのタブのドロップダウンオプションを使用します。Advancedボタンは、UIからの生のコマンドパラメータまたはフラッシュメモリから読み取った設定を表示します。PrefixおよびSuffixフィールドを使うと、ユーザーはカスタムコマンドを実行することができます。Save to Fileボタンは、フラッシュメモリから1つまたは複数のCSVファイルにデータをダウンロードします。フラッシュメモリに保存されているデータ量によっては、WriteボタンとSave to Fileボタンの動作の完了に長い時間がかかる場合があります。

図14. Flash Logタブ図14. Flash Logタブ

Registersタブ
Registersタブシート(図15)は、MAX30101、MAX30205 (上面)、MAX30205 (裏面)、MAX30003/MAX30004、MAX14720、およびLIS2DHの全レジスタを表示します。ユーザーはレジスタを直接読み書きすることができます。

図15. Registersタブ図15. Registersタブ

Androidアプリケーションのクイックスタートガイド

hSensor Androidアプリは、Android機器上で動作するGUIプログラムです。このプログラムはhSensorのデータを収集し、機器の画面上にグラフィック表示します。このプログラムは、Bluetooth 4.0 Low Energy無線を介してhSensorハードウェアと通信します。

必要機器:

  • MAXREFDES100#ボード
  • 少なくともバージョン4.4が動作するAndroid機器
  • Bluetooth 4.0対応のAndroid機器
  • 1つのCR2032コイン電池(オプション)
  • 空きUSBポートのあるPC (バッテリー給電の場合はオプション)
  • 1本のUSB Type-A - Type-C ケーブル(バッテリー給電の場合はオプション)

手順

  1. CR2032コイン電池をバッテリーホルダーB1に装着します。
  2. バッテリーがない場合、USB Type-A - Type-C ケーブルでhSensorプラットフォームハードウェアをPCまたはMacに接続します。
  3. ボード上のSW1スイッチを押して離します。スイッチの横にある赤いLEDが点滅します。
  4. MAXREFDES100#のウェブページにある最新の MAXREFDES100# AndroidアプリMAXREFDES100_Androidxxx.zipをダウンロードします。それを解凍して機器にインストールします。このアプリには、Android 4.4 以降が必要です。
  5. MAXREFDES100アイコンをタップして、hSensor Androidアプリを起動します。

    図16. Androidアプリケーションのスクリーンショット1図16. Androidアプリケーションのスクリーンショット1

  6. 画面下部にあるScanボタンをタップします。スキャンによって、現在Bluetooth 4.0を使ってアドバタイズを行っている全デバイスが表示されます。
  7. リスト内のMAXREFDES100デバイスをタップして、hSensorプラットフォームハードウェアに接続します。

    図17. Androidアプリケーションのスクリーンショット2図17. Androidアプリケーションのスクリーンショット2

  8. 下図の画面が表示されます。
  9. 図18. Androidアプリケーションのスクリーンショット8図18. Androidアプリケーションのスクリーンショット8

hSensorの操作
デバイスが接続されると、hSensorプラットフォームのセンサー(温度、加速度、および圧力)が表示されます。心拍数の情報は、MAX30003/MAX30004 ECGデバイスから表示することができます。

hSensorは、最初はECG設定パラメータを含んでおらず、デフォルトの設定ではECGとR-Rが有効で、内部自己校正が4Hzで動作するため、240bpmの心拍数として表示されます。図11、12、14に示すように、ECG Channel、ECG Mux、およびFlash Logの各タブ上のGUIを使ってECGをカスタム設定することができます。Flash LogタブにあるGUIのAdvancedボタンは、UIからの生のコマンドパラメータを表示し、さらなるカスタム設定を可能にします。この設定をhSensorに書き込む場合、ECGパラメータの他に、加速度計を有効にする必要があります。Androidアプリ使用時は、温度センサーと圧力センサーは常に表示され、設定は不要です。GUI内のWriteボタンは、新しい設定をhSensorに書き込みます。この設定は、AndroidアプリのStartボタンを推したときに使用されます。

GUIを使ってECG設定を行った後、正常な読み値を表示するには、ECGケーブルをhSensorプラットフォームと人体に接続する必要があります。ケーブルの接続後、画面上のStartボタンをクリックします。プラットフォームはECGのR-R情報のサンプリングを開始し、計測した心拍数を、温度、加速度、および気圧のデータとともに画面上に表示します。

切断
画面の上部にあるDISCONNECTボタンを押すことによって、hSensor機器を切断することができます。

ファームウェアの説明
MAXREFDES100#のファームウェアは、割込み駆動の設計モデルに基づいています。起動後、マイクロコントローラはパワーマネージメントデバイスとセンサーをそれぞれのデフォルト設定に設定します。その後、マイクロコントローラはGUIまたはAndroidアプリケーションからのリモートプロシージャコール(RPC)を待ちます。

下図は、ファームウェアの簡略フローチャートを示します。

図19. ファームウェアのフローチャートV10図19. ファームウェアのフローチャートV10

1-WireはMaxim Integrated Products, Inc.の登録商標です。
AndroidはGoogle Inc.の登録商標です。
ARMはARM Limitedの登録商標および登録サービスマーク、CortexはARM Limitedの登録商標です。
Bluetoothワードマークおよびロゴは、Bluetooth SIG, Inc.が所有する登録商標であり、マキシムはこれら商標をライセンスに基づいて使用しています。
QSPIはMotorola, Inc.の商標です。
WindowsはMicrosoft Corporationの登録商標および登録サービスマークです。

PCアプリケーションのクイックスタートガイド

MAXREFDES100#のウェブページにある最新のMAXREFDES100#のPC GUIプログラム(MAXREFDES100SWxxx.zip)およびシリアルドライバ(MAXREFDES100SerialDriverxxxx.zip)をダウンロードしてください。

必要機器:

  • MAXREFDES100#ボード
  • 空きUSBポートのあるPC
  • 1本のUSB Type-A - Type-C ケーブル
手順

クイックスタートデモ:

GUIのHomeタブに3つのクイックスタートデモボタンがあり、それぞれのセンサーを設定して迅速にデモを実行することができます。

  • ECG Demo:ECG ChannelおよびECG Muxタブのレジスタ設定を行い、Plotsタブに移動します。電極の接続後、Start MonitorをクリックしてECGのデモを行います。
  • Optical Sensor Demo:Optical Sensorタブのレジスタ設定を行い、このタブに移動します。測定対象の位置に光センサーを配置した後、Start Monitorをクリックして光センサーのデモを行います。
  • Temperature Sensor Demo:Temperature Sensorタブのレジスタ設定を行い、このタブに移動します。直ちに温度の表示が開始されます。ボードの各面に1つずつ、2つの温度センサーがあります。

Androidアプリケーションのクイックスタートガイド

hSensor Androidアプリは、Android機器上で動作するGUIプログラムです。このプログラムはhSensorのデータを収集し、機器の画面上にグラフィック表示します。このプログラムは、Bluetooth 4.0 Low Energy無線を介してhSensorハードウェアと通信します。

必要機器:

  • MAXREFDES100#ボード
  • 少なくともバージョン4.4が動作するAndroid機器
  • Bluetooth 4.0対応のAndroid機器
  • 1つのCR2032コイン電池(オプション)
  • 空きUSBポートのあるPC (バッテリー給電の場合はオプション)
  • 1本のUSB Type-A - Type-C ケーブル(バッテリー給電の場合はオプション)
手順
 
Status:
Package:
Temperature:

MAX30205
体温センサー

  • 高精度で低電圧の動作によってエラーおよび電力バジェットへの適合に貢献
  • ワンショットおよびシャットダウンモードによって電力使用量を削減
  • 動作消費電流:600µA (typ)

MAX30003
超低電力、シングルチャネル集積型生体電位(ECG、R-R検出) AFE

  • 高分解能データコンバータを備えた医療グレードECG AFE
  • 現実的条件でのCMRRの大幅な向上と高い入力インピーダンスによってドライスタートを改善
  • 高い入力インピーダンスによってコモンモード-差動モード変換の向上を提供

MAX30101
高感度パルス酸素濃度計および心拍数センサー、ウェアラブルヘルス用

  • 心拍数モニタおよびパルス酸素濃度センサーをLED反射型ソリューションに内蔵
  • 小型14ピン光モジュール(5.6mm × 3.3mm × 1.55mm)
  • 超低電力動作によってモバイル機器に対応

MAX14720
パワーマネージメントソリューション

  • システムバッテリの使用時間を延長
  • 製品自体の寿命を延長
  • 実装しやすいシステム制御

MAX32620
超低電力FPU内蔵Arm Cortex-M4ベースのマイクロコントローラ(MCU)、2MBのフラッシュおよび256KBのSRAM内蔵

  • ウェアラブル機器用の高効率マイクロコントローラ
  • 電源管理によってバッテリアプリケーションのアップタイムを最大化
  • 最適なペリフェラルミックスによってプラットフォーム拡張性を実現

MAX4995A
50mA~600mAに設定可能な電流制限スイッチ

  • 設定可能な電流制限:50mA~600mA
  • 電流制限精度:±10%
  • 過負荷アクティブローFLAGスレッショルド

MAX3205E
デュアル、クワッド、およびヘックス(6回路)の高速差動ESD保護IC

  • 低入力容量:2pF (typ)
  • I/Oチャネル間のばらつきが少ない(0.05pF)
  • 高速差動またはシングルエンドのESD保護

MAX8880
POK付き、12V、超低IQ、低ドロップアウトリニアレギュレータ

  • 消費電流:3.5µA (12V)
  • バッテリ逆挿入保護
  • 入力電圧範囲:2.5V~12V

MAX8881
POK付き、12V、超低IQ、低ドロップアウトリニアレギュレータ

  • 消費電流:3.5µA (12V)
  • バッテリ逆挿入保護
  • 入力電圧範囲:2.5V~12V


ヘルスセンサープラットフォームのご紹介
2:15 min
November 2016