Membuat smartwatch T1D sendiri untuk anak laki-laki saya

Latar belakang

• Anak laki-laki saya yang berusia 9 tahun menderita diabetes tipe 1, sehingga pankreasnya pada dasarnya harus selalu bekerja dalam mode manual.
• Pankreas yang sehat menghasilkan insulin dan glukagon untuk mengatur gula darah.
• Penderita diabetes tipe 1 harus mengelola gula darah tanpa mekanisme pengaturan tersebut, dan hipoglikemia dapat menjadi keadaan darurat jika tidak ditangani.
• Teknologi seperti CGM (continuous glucose monitor) dan pompa insulin closed-loop membantu, tetapi ada masalah alarm yang terlalu sering berbunyi.
• Ada beban untuk sering memeriksa data gula darah, dan saya ingin mencari cara untuk menguranginya.

"Kenapa tidak membeli Apple Watch?"

• Apple Watch memberi terlalu banyak fitur dan notifikasi untuk anak, sehingga bisa mengganggu fokusnya di sekolah.
• Perangkat ini tidak memberikan tampilan data CGM yang benar-benar andal.
• Dibutuhkan perangkat yang sederhana dan andal.
• Banyak orang tua menginginkan perangkat dengan fungsi sederhana alih-alih Apple Watch.

Persyaratan produk

• Desain sederhana yang tidak mengganggu anak saya di sekolah.
• Ketahanan yang cukup untuk aktivitas di taman bermain.
• Penyajian data CGM yang andal.
• Umpan balik taktil pada momen-momen penting.

Proses

Breadboard dan modul awal

• Saya mencoba menggunakan perangkat M5Stick untuk menampilkan data CGM, tetapi daya tahan baterainya pendek dan tidak tahan air.
• Saya menghubungkan perangkat lunak Arduino dan komponen utama menggunakan modul dari Adafruit dan Sparkfun.

Hambatan besar pertama: koneksi BLE yang andal

• Sulit membangun koneksi BLE yang andal dengan aplikasi iOS yang mengambil data terbaru dari Dexcom API.
• Solusinya adalah smartwatch terhubung ke aplikasi iOS setiap 5 menit untuk melakukan permintaan baca BLE.

Lompatan ke PCB kustom

• Saya belajar pemodelan 3D dengan Fusion 360 dan merancang PCB kustom.
• Saya mempelajari dasar-dasar teknik elektro dan perangkat lunak desain PCB menggunakan KiCad.

Kejutan! Motor taktil itu rumit

• Resistansi motor taktil berbeda-beda sehingga performanya tidak konsisten.
• Saya menggunakan motor ERM untuk membuat notifikasi ketukan cepat berdasarkan tren gula darah.

Opsi layar

• Saya menggunakan layar TFT IPS 1,69 inci 240x280 piksel.
• Proyek disederhanakan dengan tidak menyertakan touchscreen.

Pembuatan casing dan penyelesaian akhir

• Casing dibuat melalui Fictiv.
• Casing diproduksi dengan material nilon yang tahan lama menggunakan proses MJF.

Iterasi PCB

• Saya mengembangkan 9 versi PCB, lalu beralih ke PCB 4 lapis untuk memenuhi kebutuhan ruang.
• Saya menambahkan akselerometer BMA400 untuk pelacakan aktivitas dan mendeteksi apakah perangkat sedang dipakai.

Pembuatan kaca kustom

• Saya memesan kaca kustom dalam jumlah kecil dari pabrik di Tiongkok.
• Saya menggunakan film OCA untuk merekatkan kaca dan layar.

Masalah perakitan

• Perakitan cukup rumit karena ukuran casing dan kebutuhan penggunaan.
• Penyelarasan yang presisi diperlukan untuk mencegah kebocoran cahaya pada layar TFT.

Masalah keamanan Arduino

• Flash Encryption dan Secure Boot v2 diperlukan untuk melindungi firmware berbasis ESP32.
• Arduino IDE tidak mendukung ini.

Pertarungan bos terakhir: optimasi daya tahan baterai

• Sebagian besar jam memiliki daya tahan baterai sekitar 3 hari, tetapi jam yang dipakai anak saya bertahan 6-7 hari.
• Saya mencoba berbagai cara untuk mengoptimalkan daya tahan baterai, tetapi tidak menemukan solusi yang jelas.

Pelajaran yang didapat

• Pengembangan hardware itu menyenangkan, tetapi menantang.
• Transisi dari prototipe ke produk adalah tantangan besar.
• Desain dan pembuatan PCB itu memungkinkan, dan bisa dibuat dengan murah melalui JLCPCB.
• Harga ritel smartwatch modern ternyata murah dibandingkan teknologi serta riset dan pengembangannya.
• Untuk melanjutkan proyek hardware, pembaruan komponen diperlukan.

Kesimpulan

• Saya dan anak saya telah menggunakan jam ini selama 6 bulan, dan perangkat ini meningkatkan kesadaran terhadap gula darah dalam kehidupan sekolahnya.
• Saya belajar banyak tentang hardware R&D, yang merupakan tantangan berbeda dari pengembangan software.
• Membuat prototipe hardware itu sulit, tetapi kesulitan sebenarnya ada pada manufaktur, membangun relasi bisnis, peluncuran ke pasar, dan dukungan jangka panjang.
• Saya sangat menghormati para pengembang Glowcose dan SugarPixel.
• Saya sedang mempertimbangkan kemungkinan melanjutkan proyek ini lewat jalur open source.

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Ini pekerjaan rekayasa yang luar biasa

  • Masalah memutus daya sepenuhnya untuk jangka waktu lama adalah masalah yang bisa diselesaikan
  • Mikrokontroler dapat memutus seluruh rangkaian sepenuhnya, dan hampir tidak ada daya yang terpakai sampai sesuatu seperti tombol menyalakannya kembali
  • Ada komponen siap pakai yang bisa digunakan agar pembuatan prototipe lebih mudah
  • Rangkaian sakelar daya lunak canggih seperti switch SparkFun mencakup fitur untuk mematikan paksa perangkat yang bermasalah dengan menekan tombol
  • Desain switch SparkFun memungkinkan mikrokontroler mengetahui apakah tombol ditekan saat perangkat berjalan, sehingga tombol yang sama bisa digunakan kembali untuk memulihkan daya saat perangkat mati
  • Perangkat dapat mati otomatis ketika kondisi tidak aktif berlanjut selama waktu tertentu atau saat baterai terlalu rendah, atau pengguna dapat mematikan perangkat sepenuhnya dengan menekan tombol selama beberapa detik

• Pengembang utama proyek xdrip telah merilis jam tangan kustom

  • Ada postingan pengembang di Reddit, dan jam tangan itu bisa dibeli serta dapat terintegrasi dengan xdrip
  • Dulu orang mengumpulkan sampel urine dan meneteskan bahan kimia untuk memeriksa jumlah glukosa
  • Sekarang kita sedang membangun solusi kustom, dan itu mengagumkan
  • Semoga penemuan baru dari sinyal sintetis dengan insulin dapat memberikan solusi biologis

• Jika ada izin untuk mendorong firmware sendiri ke Apple Watch, ini bisa diselesaikan lewat perangkat lunak

• Pernah mencoba mendapatkan hasil serupa lewat proyek sendiri, dan menulis blog tentangnya

  • Semoga dapat menemukan jalur agar ini bisa tersedia bagi lebih banyak orang
  • Jika butuh bantuan, beri tahu saja

• Tidak punya OCA laminator, jadi menggunakan tortilla press dari besi cor

  • Semoga kesehatan anaknya bisa dipantau dengan akurat dan solusi ini terus bertahan
  • Apple mempersulit melakukan hal yang diinginkan demi masa pakai baterai dan kelancaran kerja perangkat

• Pekerjaan luar biasa karena membangun semuanya dari nol

  • Bisa juga mempertimbangkan memakai perangkat yang mudah di-hack seperti PineTime atau meretas fitness tracker murah
  • Membuat perangkat dari nol adalah pencapaian besar, tetapi saat orang lain mencobanya, mereka bisa mulai dengan cara yang lebih mudah

• Jika hanya meletakkan kaca di depan layar TFT, tampilannya bisa seperti ponsel Android kelas bawah

  • Meminta informasi lebih lanjut tentang metode DIY tortilla press

• Ada kedekatan emosional dengan rekayasa yang meningkatkan perawatan kesehatan atau hasilnya, dan rasanya bidang ini belum mendapat investasi yang cukup

  • Semoga bisa mendapatkan pendanaan