Firmy Ambiq Micro oraz PixArt Imaging podjęły współpracę, której celem było stworzenie niezwykle energooszczędnego rozwiązania monitorującego pracę serca (HRM), z myślą o produktach ubieralnych następnej generacji.

Dynamiczny rozwój rynku urządzeń ubieralnych wiąże się z odejściem od urządzeń dla amatorów fitness i skupieniem na bardziej zaawansowanych systemach, które monitorują zdrowie i samopoczucie użytkowników. Tym samym możliwość ciągłego monitorowania rytmu serca staje się kluczową funkcją tych urządzeń. Stanowi to poważne wyzwanie dla projektantów urządzeń ubieralnych – muszą oni znaleźć „złoty środek” pomiędzy rozmiarem baterii a potrzebą ciągłego pomiaru rytmu serca.

Rozwiązanie opracowane dzięki współpracy PixART z Ambiq Micro pozwala skonstruować czujnik, który będzie pracował w sposób ciągły. Dzięki temu konstruktorzy i dostawcy OEM mogą tworzyć urządzenia następnej generacji monitorujące stan człowieka. Podczas ciągłej pracy pobór prądu układu Ambiq Micro Apollo ARM M4 wynosi 350 ?A. Układ ten zawiera jednostkę zmiennoprzecinkową i stanowi główny procesor w tym rozwiązaniu monitorowania pracy serca. Drugą częścią jest unikalny czujnik pracy serca CMOS opracowany przez PixArt.

Monitor pracy serca PixArt wykorzystuje technikę fotopletyzmografii (PPG). Polega ona na emisji światła przez diody LED do skóry użytkownika i pomiarze zmian absorpcji spowodowanych przez pulsującą krew. Na podstawie otrzymanych danych PPG możliwe jest określenie tempa pracy serca i poziomu stresu.

Zorientowanie firmy PixArt na rynek produktów zdrowotnych jest związane z czujnikiem optycznym CMOS sprawdzonym w interfejsach HMI. Rodzina czujników 800X HRM to układy w bardzo małych obudowach, o niskim poborze mocy i możliwe do szybkiego wdrożenia na rynku produktów ubieralnych.

Dotychczas nikt też nie zaimplementował stale działającego monitora pracy serca w praktyce – ze względu na wysoki pobór mocy. Dzięki wykorzystaniu najwyższej klasy komponentów oraz silnie zoptymalizowanego oprogramowania Ambiq oraz PixArt udało się uzyskać najniższy pobór mocy na rynku HRM,. Daje to też szansę na stworzenie monitora HRM pracującego bez przerwy.

Mikrokontroler Apollo Ambiq Micro jest oparty na 32-bitowym rdzeniu ARM Cortex-M4F. W rzeczywistych zastosowaniach zużywa on od 5 do 10 razy mniej energii, niż konkurencyjne układy o podobnej wydajności. Wysoka moc obliczeniowa na wat pozwala znacznie wydłużyć czas pracy na baterii, co jest kluczowe w przypadku urządzeń ubieralnych oraz zasilanych z baterii.

Znaczne obniżenie poboru mocy zostało uzyskane dzięki opatentowanej przez Ambiq technologii SPOT (Subthreshold Power Optimized Technology). Ponadto mikrokontrolery Apollo optymalizują zużycie energii zarówno w trybie pracy, jak i w trybie uśpienia – jest to unikane rozwiązanie na rynku. Mikrokontroler pobiera prąd 34 ?A/MHz podczas wykonywania instrukcji z pamięci Flash. Średni pobór prądu w trybie uśpienia wynosi natomiast 140 nA.