Oğlum için sıfırdan T1D akıllı saat yapmak

Arka plan

• 9 yaşındaki oğlum tip 1 diyabetle yaşıyor; bu da pankreasının her zaman manuel modda çalışması gerektiği anlamına geliyor.
• Sağlıklı bir pankreas, kan şekerini düzenlemek için insülin ve glukagon üretir.
• Tip 1 diyabet hastaları bu düzenleme mekanizması olmadan kan şekerlerini yönetmek zorundadır ve düşük kan şekeri, tedavi edilmezse acil bir duruma dönüşebilir.
• CGM (sürekli glikoz izleme) ve kapalı döngü insülin pompası gibi teknolojiler yardımcı oluyor, ancak alarmların çok sık çalması gibi bir sorun var.
• Kan şekeri verilerini sık sık kontrol etme yükü var ve bunu azaltmanın bir yolunu bulmak istedim.

"Neden Apple Watch almıyorsunuz?"

• Apple Watch, çocuk için fazla fazla özellik ve bildirim sunuyor; bu da okulda dikkatini dağıtabilir.
• CGM verilerini güvenilir biçimde göstermiyor.
• Basit ve güvenilir bir cihaza ihtiyaç var.
• Birçok ebeveyn, Apple Watch yerine daha sade işlevlere sahip bir cihaz istiyor.

Ürün gereksinimleri

• Okulda oğlumu rahatsız etmeyecek sade bir tasarım.
• Oyun alanındaki hareketliliğe dayanacak sağlamlık.
• Güvenilir CGM verisi sunması.
• Önemli anlarda dokunsal geri bildirim vermesi.

Süreç

İlk breadboard ve modüller

• M5Stick cihazını kullanarak CGM verilerini göstermeyi denedim, ancak pil ömrü kısaydı ve suya dayanıklılığı yetersizdi.
• Adafruit ve Sparkfun modülleriyle Arduino yazılımını ve temel bileşenleri birbirine bağladım.

İlk büyük engel: güvenilir BLE bağlantısı

• Dexcom API'den en güncel verileri alan iOS uygulamasıyla güvenilir bir BLE bağlantısı kurmak zordu.
• Bunu, akıllı saatin her 5 dakikada bir iOS uygulamasına bağlanıp BLE okuma isteği yapmasıyla çözdüm.

Özel PCB'ye sıçrayış

• Fusion 360 kullanarak 3D modelleme öğrendim ve özel bir PCB tasarladım.
• KiCad ile elektrik mühendisliğinin temellerini ve PCB tasarım yazılımını öğrendim.

Sürpriz! Dokunsal motorlar zorlayıcı

• Dokunsal motorların direnci farklı olduğu için performansları tutarlı değil.
• ERM motor kullanarak, kan şekeri eğilimine göre hızlı vurma şeklinde uyarılar uyguladım.

Ekran seçenekleri

• 1.69 inç 240x280 piksel TFT IPS ekran kullandım.
• Dokunmatik ekran eklemeyerek projeyi sadeleştirdim.

Kasa üretimi ve son işlem

• Kasayı Fictiv üzerinden ürettirdim.
• MJF süreciyle dayanıklı naylon malzemeden üretildi.

PCB iterasyonları

• 9 PCB sürümü geliştirdim ve alan gereksinimlerini karşılamak için 4 katmanlı PCB'ye geçtim.
• Aktivite takibi ve cihazın takılı olup olmadığını algılamak için BMA400 ivmeölçer ekledim.

Özel cam üretimi

• Çin'deki bir fabrikada küçük miktarda özel cam ürettirdim.
• Cam ile ekranı birleştirmek için OCA film kullandım.

Montaj sorunları

• Kasanın boyutu ve kullanım gereksinimleri nedeniyle montaj zorluydu.
• TFT ekranındaki ışık sızmasını önlemek için hassas hizalama gerekiyordu.

Arduino'nun güvenlik sorunu

• ESP32 tabanlı firmware'i korumak için Flash Encryption ve Secure Boot v2 gerekliydi.
• Arduino IDE bunu desteklemiyor.

Son boss savaşı: pil ömrünü optimize etmek

• Saatlerin çoğu yaklaşık 3 günlük pil ömrüne sahipti, ancak oğlumun kullandığı saat 6-7 günlük pil ömrü sağlıyor.
• Pil ömrünü optimize etmek için çeşitli yöntemler denedim, ancak net bir çözüm bulamadım.

Öğrendiklerim

• Donanım geliştirme eğlenceli ama zorlu.
• Prototipten ürüne geçiş büyük bir meydan okuma.
• PCB tasarlamak ve üretmek mümkün; JLCPCB ile düşük maliyetle üretilebiliyor.
• Modern akıllı saatlerin perakende fiyatı, içerdikleri teknoloji ve Ar-Ge'ye kıyasla ucuz.
• Donanım projelerini sürdürmek için bileşen güncellemeleri gerekiyor.

Sonuç

• Oğlumla birlikte saati 6 aydır kullanıyoruz ve bu, onun okul hayatında kan şekeri farkındalığını artırdı.
• Donanım Ar-Ge'si hakkında çok şey öğrendim; bu, yazılım geliştirmeden farklı bir meydan okuma.
• Donanım prototipi yapmak zor, ancak asıl zorluk üretim, iş ilişkileri kurma, pazara çıkış ve uzun vadeli destektir.
• Glowcose ve SugarPixel geliştiricilerine büyük saygı duyuyorum.
• Projeyi açık kaynak rotasında ilerletme olasılığını değerlendiriyorum.

[GN⁺]

Hacker News görüşleri

• Bu, etkileyici bir mühendislik çalışması

  • Uzun süre boyunca gücü tamamen kesme sorunu çözülebilir bir problem
  • Mikrodenetleyici tüm devreyi tamamen kapatabilir ve bir düğme gibi bir şey cihazı yeniden açana kadar neredeyse hiç güç tüketilmez
  • Prototiplemeyi kolaylaştırmak için kullanılabilecek hazır bileşenler var
  • SparkFun anahtarı gibi gelişmiş yazılımsal güç anahtarı devreleri, düğmeye basarak arızalı bir cihazı zorla kapatma özelliğini içerir
  • SparkFun anahtarının tasarımı, cihaz çalışırken düğmeye basılıp basılmadığını mikrodenetleyicinin anlayabilmesini sağlar; böylece mevcut düğme, cihaz kapalıyken gücü geri vermek için yeniden kullanılabilir
  • Cihaz, belirli bir süre hareketsiz kaldığında veya pil çok düştüğünde otomatik olarak kapanabilir ya da kullanıcı düğmeyi birkaç saniye basılı tutarak cihazı tamamen kapatabilir

• xdrip projesinin baş geliştiricisi özel bir saat çıkardı

  • Geliştiricinin Reddit'te bir gönderisi var; saat satın alınabiliyor ve xdrip ile entegre olabiliyor
  • Geçmişte idrar örneği toplanır ve glikoz miktarını kontrol etmek için üzerine kimyasal maddeler damlatılırdı
  • Şimdi özel çözümler inşa ediyor olmamız hayranlık uyandırıcı
  • İnsülinle ilişkili sentez sinyallerindeki yeni keşiflerin biyolojik bir çözüm sunmasını umuyor

• Apple Watch'a kendi firmware'ini yükleme yetkisi olsaydı, bu sorun yazılımla çözülebilirdi

• Kendi projesiyle benzer sonuçlar elde etmeye çalıştı ve bununla ilgili bir blog yazısı yazdı

  • Bunu daha fazla insana sunabilecek bir yol bulmayı umuyor
  • Yardım gerekirse haber vermesini istiyor

• OCA laminatörü yoktu ama dökme demir tortilla presi kullandı

  • Oğlunun sağlığının doğru şekilde takip edilmesini ve bunun sürdürülebilir olmasını umuyor
  • Apple, pil ömrü ve cihazın sorunsuz çalışması adına yapmak istediğiniz şeyleri yapmayı zorlaştırıyor

• Her şeyi sıfırdan inşa etmek etkileyici bir iş

  • PineTime gibi hacklenebilir bir cihaz kullanmak veya ucuz bir fitness takip cihazını hacklemek de düşünülebilir
  • Cihazı sıfırdan yapmak büyük bir başarı, ancak başkaları denerken daha kolay bir yöntemle başlayabilir

• TFT ekranın önüne camı sadece yerleştirmek, düşük bütçeli bir Android telefon gibi görünmesine neden olabilir

  • Tortilla presiyle yapılan DIY yöntemine dair daha fazla bilgi istiyor

• Sağlık hizmetlerini veya sonuçlarını iyileştiren mühendislik işlerine özel bir ilgisi var ve bu alana yeterince yatırım yapılmadığını düşünüyor

  • Fon desteği almasını umuyor