Maxim Integrated Products, Inc.

Das Referenzdesign MAXREFDES104# erfasst Blutsauerstoff, EKG, Herzfrequenz, Körpertemperatur und Aktivitätsdaten und ist zum Tragen am Handgelenk konzipiert

MÜNCHEN – 28. Oktober 2020 – Mit der Health Sensor Plattform 3.0 (HSP 3.0) von Maxim Integrated Products, Inc. (NASDAQ: MXIM) können Hersteller von Wearables mindestens sechs Monate Entwicklungszeit einsparen. Das Referenzdesign MAXREFDES104#, zum Tragen am Handgelenk vorgesehen, überwacht Blutsauerstoffsättigung (SPO2), Elektrokardiogramm (EKG), Herzfrequenz (HF), Körpertemperatur und Bewegung. Die enthaltenen Algorithmen liefern Informationen zu HF, Herzfrequenzvariabilität (HRV), Atemfrequenz (RR), SPO2, Körpertemperatur, Schlafqualität und Stresslevel auf klinischem Niveau. Das Referenzdesign ermöglicht es Entwicklern von Wearable-Applikationen, direkt mit der Datenerfassung zu beginnen. Damit sparen sie sich mindestens sechs Monate Entwicklungszeit, die für eine Neuentwicklung derartiger Geräte sonst notwendig wäre. Die HSP 3.0 wurde zwar in erster Linie für Lösungen zur Messung am Handgelenk entwickelt, kann aber auch für Trockenelektroden-Anwendungen wie Brustpflaster oder intelligente Ringe angepasst werden.

Im Vergleich zu ihrer branchenführenden Vorgängerin, der Health Sensor Plattform 2.0 (HSP 2.0), bietet die HSP 3.0 zusätzlich optische SPO2-Messung und Trockenelektrodenfunktionen für das EKG. Dadurch ermöglicht sie Endanwendungen für die Überwachung von Herz- und Atemwegsproblemen zur Behandlung unter anderem der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD), von Infektionskrankheiten (z.B. COVID-19), Schlafapnoe und Vorhofflimmern (AFib). Im Vergleich zu ihrer Vorgängerin verfügt die HSP 3.0 über einen schmaleren Formfaktor und eine weiterentwickelte optische Architektur, wodurch eine höhere Qualität der Signalerfassung erreicht wird, und verwendet verbesserte Mikrocontroller-, Leistungs-, Sicherheits- und Sensor-ICs. Das Referenzdesign umfasst komplette optische und Elektroden-Designs sowie Algorithmen für die Erfüllung klinischer Anforderungen.

Maxim Integrated steht an der Spitze der Revolution der tragbaren Gesundheitsüberwachung und der Fernüberwachung von Patienten und ermöglicht damit eine personalisierte Gesundheitsfürsorge sowie bessere prädiktive und präventive Gesundheitslösungen. Medizinisches Fachpersonal und Endverbraucher nutzen die zahlreichen Gesundheitsdaten, die mit diesen Wearables erfasst werden. Dadurch können sie proaktiver mit chronischen Krankheiten umgehen, akute Krankheiten wie COVID-19 diagnostizieren und auch die präventive Versorgung und das allgemeine Wohlbefinden verbessern. Da in Wearables immer mehr Erfassungsmodalitäten integriert werden, können Geräteentwickler die Vorteile mehrere Messungen nutzen, um die Genauigkeit der verwertbaren Informationen, die den Anwendern zur Verfügung gestellt werden, zu verbessern.

Die HSP 3.0 / MAXREFDES104# enthält die folgenden Sensor-, Batteriemanagement-, Mikrocontroller- und Algorithmus-Produkte:
MAX86176: Optisches Photoplethysmographie (PPG)-Analog-Front-End (AFE) und elektrisches EKG-AFE mit minimalem Rauschen. Das AFE bietet ein Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) von 110 dB, das die Empfindlichkeit zur Erfassung der SPO2-Sättigung erhöht, und ein Gleichtaktunterdrückungsverhältnis (CMRR) von über 110 dB für EKG-Anwendungen mit trockenen Elektroden. Der Baustein ermöglicht die synchrone Erfassung von PPG- und EKG-Messungen, sogar mit unabhängigen Abtastraten, für die Ermittlung der Pulslaufzeit für kardiologische Anwendungsfälle.

MAX20360: Hochintegrierter Power- und Batteriemanagement-IC (PMIC), optimiert für fortschrittliche am Körper getragene Gesundheitssensorgeräte. Er umfasst die hochpräzise ModelGauge™ m5 EZ-Füllstandsanzeige von Maxim, einen hochentwickelten haptischen Treiber und einen einzigartigen rauscharmen Buck-Boost-Wandler, der das SNR maximiert und die Leistungsaufnahme für die optische Biosensorik minimiert.

MAX32666: Bluetooth (BLE)-fähiger Mikrocontroller mit extrem niedriger Leistungsaufnahme, zwei Arm® Cortex®-M4F-Kernen und einem zusätzlichen SmartDMA, der es ermöglicht, den BLE-Stack unabhängig zu betreiben, wodurch die beiden Hauptkerne für wichtige Aufgaben verfügbar bleiben. Darüber hinaus integriert der Mikrocontroller eine komplette Sicherheitssuite und einen Fehlerkorrekturcode (Error Correcting Code; ECC) auf den Speichern, um die Sicherheit und Robustheit des Systems deutlich zu erhöhen.

MAX32670: Mikrocontroller mit extrem niedriger Leistungsaufnahme, der für die erstklassigen PPG-Algorithmen von Maxim Integrated für Pulsfrequenz, SPO2, HRV, Atemfrequenz, Überwachung der Schlafqualität und Stressüberwachung vorgesehen ist. Er kann entweder als Sensor-Hub zur Unterstützung von Firmware und Algorithmen oder als Algorithmus-Hub zur Unterstützung mehrerer Algorithmen konfiguriert werden. Der MAX32670 ermöglicht übergangslos die vom Kunden gewünschte Sensorfunktionalität, einschließlich der Verwaltung des MAX86176 PPG- und EKG-Sensor-AFE sowie der Lieferung von Rohdaten oder der berechneten Daten an die Außenwelt.

MAX30208: Hochpräziser, digitaler Temperatursensor mit niedriger Leistungsaufnahme, der in einem kleinen Gehäuse von lediglich 2 mm x 2 mm Größe geliefert wird. Im Vergleich zur nächsten Wettbewerbslösung ist der Betriebsstrom des MAX30208 um 33 Prozent niedriger. Er erfasst die Temperatur auf der Oberseite des Gehäuses und kann auf ein flexibles Kabel oder eine Leiterplatte montiert werden, wodurch das Einpassen in ein Wearable erleichtert wird. Mit einer Genauigkeit von 0,1 Grad Celsius erfüllt der MAX30208 die klinischen Temperaturanforderungen.

Wichtige Vorteile
Schnellere Markteinführung: Erspart mindestens sechs Monate Entwicklungszeit
Klinische Genauigkeit: Erfüllt die regulatorischen Anforderungen für SPO2 und ambulantes EKG (IEC 60601-2-47)
Ermittelt die wichtigen Gesundheitsdaten: Mit der Messung von SPO2, EKG, HR, HRV, RR, Körpertemperatur und Bewegung werden die Anforderungen moderner Healthcare-Wearables abgedeckt
Vollständiges Referenzdesign: Ermöglicht es Entwicklern, durch kompletten Zugriff auf Quellcode und Designdateien Innovationen auf den Markt zu bringen,

Stellungnahmen
„Die Fernüberwachung der Gesundheitsparameter von Patienten ist wichtiger denn je“, sagte Dr. Nadia Tsao, leitende Analystin bei IDTechEx. „Die Pandemie hat die Einführung digitaler Gesundheitsdienste wie Telemedizin und Patientenfernüberwachung rapide beschleunigt, in einigen Fällen um bis zu 1000 Prozent. In Zukunft wird die Patienten-Fernüberwachung für die Gesundheitsvorsorge und die Behandlung chronischer Krankheiten von entscheidender Bedeutung sein. Bereits jetzt, selbst auf dem Höhepunkt der Pandemie, werden auf diesem Sektor Transaktionen, Börsengänge und Investitionen in Milliardenhöhe getätigt.“

„In diesen Zeiten der Pandemie gibt es einen steigenden Bedarf nach patientennahen Messungen auf klinischem Niveau, wie SPO2, Atmung und Temperatur“, erklärte Andrew Baker, Managing Director für die Industrial and Healthcare Business Unit bei Maxim Integrated. „Entwickler sind bestrebt, diese Dynamik in der Patientenfernüberwachung aufrecht zu erhalten, indem sie innovative Lösungen schaffen, die einen tieferen Einblick in den Gesundheitszustand ermöglichen, neue Wege zur Verbesserung des Wohlbefindens eröffnen und die Zeit minimieren, die Menschen in Gesundheitseinrichtungen verbringen müssen.“

Verfügbarkeit und Preis
Die HSP 3.0 / MAXREFDES104# ist mit Hardware- und Firmware-Dateien sowie Algorithmen für 400 US-Dollar über die Website von Maxim Integrated erhältlich.

•  Informationen und Bestellmöglichkeiten für das MAXREFDES104#
•  Weitere Informationen zu den Healthcare-Sensor-ICs von Maxim

MAX78000 reduziert die Leistungsaufnahme und die Latenzzeit um einen Faktor von über 100, um komplexe Embedded-Inferenz-Entscheidungen an der IoT-Edge zu ermöglichen

MÜNCHEN – 7. Oktober 2020 – Der Low-Power-Neuronale-Netzwerk-Beschleuniger-Mikrocontroller MAX78000 von Maxim Integrated Products, Inc. (NASDAQ: MXIM) bringt ohne Leistungseinbußen bei batteriebetriebenen Internet-of-Things-Geräten die Künstliche Intelligenz (KI) an die Edge. Der Baustein erlaubt die Ausführung von KI-Inferenzen mit weniger als einem Hundertstel der Energie, die konventionelle Softwarelösungen benötigen. Damit erhöht er ganz erheblich die Laufzeit batteriebetriebener KI-Applikationen und ermöglicht auch komplexe neue KI-Anwendungen, die zuvor als nicht realisierbar galten. Diese Leistungsverbesserungen fordern keinerlei Kompromisse hinsichtlich Latenz und Kosten: Der MAX78000 führt Inferenzen 100x schneller aus als Softwarelösungen, die auf Low-Power-Mikrocontrollern laufen, und das zu einem Bruchteil der Kosten von FPGA- oder GPU-Lösungen.

Die KI-Technologie ermöglicht es Maschinen, zu sehen und zu hören und die Welt auf eine Weise zu verstehen, die zuvor nicht möglich war. KI-Inferenzen zur Edge zu bringen, bedeutete früher, Daten von Sensoren, Kameras und Mikrofonen zu sammeln, diese Daten an die Cloud zu senden, um eine Schlussfolgerung (Inferenz) zu ziehen, um anschließend eine Antwort zurück zur Edge zu senden. Diese Architektur funktioniert, aber bedeutet aufgrund der schlechten Latenzzeiten und dem hohen Energiebedarf eine große Herausforderung für Edge-Anwendungen. Zwar können alternativ Mikrocontroller mit niedriger Leistungsaufnahme zur Implementierung einfacher neuronaler Netzwerke verwendet werden. Allerdings leidet dabei die Latenz und es können nur einfache Aufgaben an der Edge ausgeführt werden.

Durch die Integration eines dedizierten neuronalen Netzwerkbeschleunigers mit zwei verschiedenen Mikrocontroller-Kernen hebt der MAX78000 diese Einschränkungen auf. Er ermöglicht es Maschinen, komplexe Muster optisch und akustisch wahrzunehmen – mit lokaler und in Echtzeit ausgeführter KI-Verarbeitung bei geringer Leistungsaufnahme. Anwendungen wie industrielle Bildverarbeitung, Audio- und Gesichtserkennung können effizienter gestaltet werden, da der MAX78000 Inferenzen mit weniger als einem Hundertstel der von einem Mikrocontroller benötigten Energie ausführen kann. Herzstück des MAX78000 ist eine spezialisierte Hardware, die darauf ausgelegt ist, die Leistungsaufnahme und die Latenzzeit von Convolutional Neural Networks (CNN) zu minimieren. Diese Hardware läuft, ohne dass die Mikrocontroller-Kerne stark eingreifen müssen, wodurch der Betrieb extrem optimiert ist. Energie und Zeit werden nur für die mathematischen Operationen aufgewendet, die ein CNN implementieren. Um externe Daten effizient in die CNN-Engine zu übertragen, können Kunden einen der beiden integrierten Mikrocontroller-Kerne verwenden: den Ultra-Low Power Arm® Cortex®-M4-Kern oder den RISC-V-Kern mit einer noch niedrigeren Leistungsaufnahme.

Für die anspruchsvolle KI-Entwicklung stellt Maxim Integrated umfangreiche Tools für eine nahtlosere Evaluierung und Entwicklung zur Verfügung. Das MAX78000EVKIT# enthält Audio- und Kameraeingänge sowie sofort einsatzbereite Demos für das Keyword Spotting und die Gesichtserkennung. Eine vollständige Dokumentation hilft Entwicklern dabei, Netzwerke für den MAX78000 mit den für sie gewohnten Tools wie TensorFlow oder PyTorch zu trainieren.

Wichtige Vorteile
Niedrige Leistungsaufnahme: Der Hardware-Beschleuniger in den Ultra-Low-Power Arm Cortex M4F- und RISC-V-Mikrocontrollern bringt die Intelligenz zur Edge und das mit weniger als einem Hundertstel der Energie, die Embedded-Lösungen des Wettbewerbs benötigen.
Niedrige Latenzzeit: Der Baustein führt KI-Funktionen an der Edge aus, um komplexe Zusammenhänge zu erfassen, sodass IoT-Anwendungen weniger oder gar keine Cloud-Übertragungen nutzen müssen. Die Latenzzeit wird im Vergleich zu Softwarelösungen um den Faktor 100 reduziert.
Hohe Integration: Der Low-Power-Mikrocontroller mit neuronalem Netzwerkbeschleuniger ermöglicht komplexe Echtzeiteinblicke in Sensordaten batteriebetriebener IoT-Geräte.
Stellungnahmen

„Künstliche Intelligenz wird häufig mit Big Data und cloudbasierten Lösungen in Verbindung gebracht“, sagte Kelson Astley, Research Analyst bei Omdia. „Alles, was die Abhängigkeit von Stromkabeln und großen Lithium-Ionen-Batteriepaketen durchbrechen kann, hilft dem Entwickler beim Design von KI-Lösungen, die schneller und besser auf die Umgebungsbedingungen reagieren, unter denen sie arbeiten.“

„Wir haben das Stromkabel für KI an der Edge durchtrennt“, sagte Kris Ardis, Executive Director der Micros, Security and Software Business Unit bei Maxim Integrated. „Batteriebetriebene IoT-Geräte können jetzt viel mehr als nur einfaches Keyword-Spotting. Wir haben das Feld der batteriebetriebenen KI-Anwendungen revolutioniert, in dem sich bisher alles um Kompromisse zwischen der typischen Leistungsaufnahme, der Latenzzeit und den Kosten drehte – und freuen uns auf eine Vielzahl an neuen Anwendungen, die dank dieser innovativen Technologie möglich werden.“

Verfügbarkeit und Preise
Der MAX78000 ist bei Vertragsdistributoren erhältlich; Preise auf Anfrage.
Das MAX78000EVKIT# Evaluation Kit ist für 168 US-Dollar verfügbar.

•  Informationen und Bestellmöglichkeiten für den MAX78000
•  Weitere Informationen zu den KI-Lösungen von Maxim
•  Quick-Start-Video und weitere Informationen für die MAX78000-Entwicklungstools