MAX32620FTHR 기반 지능형 생체 의료 모니터: 체열 발전 웨어러블

부품 및 소모품

아두이노 미니 05		1
Maxim Integrated MAX32620FTHR 보드	초저전력 ARM Cortex-M4F MCU, PMIC 내장	1
LM35 온도 센서	체온 측정용 (트랜지스터 타입)	1
심박 센서	광학식 맥파 측정	1
펠티어 소자	체열 발전용 열전 발전 모듈	1
페라이트 코어 케이블	노이즈 억제	1
범용 NPN 트랜지스터		1
저항 1kΩ		1
전선		1
HC-06 블루투스 모듈	스마트폰 연동	1

필수 도구 및 장비

• 컴퓨터 (펌웨어 개발 및 앱 제작)
• 납땜기 (웰더)
• 일반 공구
• 스마트폰 (앱 테스트)

앱 및 온라인 서비스

• Fritzing (회로 설계)
• 아두이노 IDE (펌웨어 개발)
• MIT App Inventor (안드로이드 앱 제작)

프로젝트 배경 및 목적

배경

전 세계적으로 하루 29,000명(분당 21명)의 아동이 예방 가능한 원인으로 사망합니다. 개발도상국에서는 의료 서비스의 80%가 가정에서 이루어지며, 숨진 아동과 노인 대다수가 의료진 진찰 한번 받지 못한 채 집에서 사망합니다(UNICEF). 저비용 기초 검진으로 조기 발견 가능한 질병이 방치되는 현실을 해결하고자, 체열로 구동되는 MAX32620FTHR 기반 생체 모니터링 시스템을 기획했습니다.

솔루션: 3단계 접근

1. 1단계 - 지능형 밴드: 체온, 심박수(RPM), 산소포화도(SpO2) 측정·분석·전송. 차기 프로토타입에서는 혈액 분석(생체 샘플) 통합으로 진단 범위 확대 예정.
2. 2단계 - 클라우드 플랫폼: 개인별 임상 이력 관리, 증상 분석 및 질병 판정. 환자·의료진·가족이 웹/앱으로 접근 가능.
3. 3단계 - IoT 데이터 클라우드: 실시간 건강 상태 공유, 인구 집단 단위 질병 확산 감시(예: 바이러스 발생 지도).

제작 단계

1단계: 회로 연결

Fritzing으로 설계한 회로도 및 배선도 참조. MAX32620FTHR, 센서들, 블루투스 모듈, 펠티어 소자 간 연결.

2단계: 체열 발전 원리

펠티어 소자(열전 발전 모듈)로 체온과 주변 온도 차이(ΔT)를 이용해 전력 생성. MAX32620FTHR의 초저전력 PMIC가 이 미약한 전력을 부스트하여 시스템 구동. 배터리 없는 완전 자립형 웨어러블 지향.

3단계: MAX32620FTHR 아두이노 IDE 설정

1. 파일 > 환경설정 > 추가 보드 매니저 URL에 https://raw.githubusercontent.com/maximintegratedmicros/arduino-collateral/master/package_maxim_index.json 추가
2. 도구 > 보드 > 보드 매니저에서 "maxim" 검색 후 "Maxim's 32-bit Microcontroller" 설치
3. 도구 > 보드 > Maxim ARM (32-bit) Boards에서 MAX32620FTHR 선택
4. 도구 > 포트에서 시리얼 포트 선택
5. 도구 > 프로그래머에서 DAPLink 선택
6. 파일 > 예제 > 01.Basics > Blink 업로드로 동작 확인

4단계: 펌웨어 로드

블루투스 시리얼 통신으로 명령('a': 체온, 'b': 심박) 수신 시 해당 센서 값 전송. LM35 아날로그 읽기 후 온도 변환 공식 적용. 심박 센서는 임계값(550) 이상 신호를 비트로 카운트. SoftwareSerial로 HC-06과 9600bps 통신.

5단계: 블루투스 연동 및 앱 제작

스마트폰과 페어링 후 MIT App Inventor로 제작한 맞춤 앱으로 실시간 데이터 수신·표시. 앱 화면 예시 이미지 포함.

6단계: IoT 데이터 클라우드 설계

의료진, 가족, 보건 기관이 실시간 건강 데이터 접근 가능. 증상 기반 질병 감지 및 인구 집단 모니터링 대시보드 구현 중. 바이러스 확산 시각화 예시 포함.

결론 및 향후 계획

3D 프린팅 밴드 형태로 착용 가능. 하루 29,000명 아동 사망을 1,000명 미만으로 줄이는 것이 목표. Maxim Integrated 기술로 저비용·지속 가능 솔루션 구현.

장점: 일일 건강 체크, 취약 계층 모니터링, 응급 알림, 신종 질병 조기 발견, 처방 가이드라인 제공.

진행 중인 작업: IoT 클라우드 연동(데이터 업로드, 의료진/병원/보건 당국 공유), 태양광 패널 추가(주간 충전), 혈액 분석 모듈 통합.

개발자: 대학 진학을 꿈꾸는 청소년, 무력 분쟁 피해자, 열악한 환경 출신. Maxim Integrated와 Hackster 커뮤니티의 지원에 감사.

소스 코드

#include 
SoftwareSerial blue(TX, RX);
char NOMBRE[21] = "MONITOR MEDICAL";
char BPS = '4'; // 9600bps
char PASS[5] = "1651";
float tempC;
int PulseSensorPurplePin = A2;
int Signal;
int Threshold = 550;
int tempPin = A1;
int select = 3;

void setup() {
  blue.begin(9600);
  blue.println("Conect");
  blue.println("WELCOME TO YOUR PERSONAL MEDICAL ASSISTANT");
}

void loop() {
  if (blue.available() > 0) {
    select = blue.read();
    switch (select) {
      case 'a':
        tempC = analogRead(tempPin);
        tempC = (tempC * 5.0 * 100) / 970;
        blue.println(tempC);
        blue.print(" °C");
        delay(1000);
        break;
      case 'b':
        Signal = analogRead(PulseSensorPurplePin);
        blue.println(Signal);
        blue.print(" RPM");
        delay(1000);
        break;
      default:
        blue.println("error");
        delay(1500);
    }
  }
}

회로도

Fritzing 파일(max32620fthr_ig1bBCU9t3.fzpz) 및 회로도 이미지 제공