สร้างสมาร์ตวอทช์ T1D ให้ลูกชายด้วยตัวเอง

 (andrewchilds.com)
8 คะแนน โดย GN⁺ 2025-01-31 | 1 ความคิดเห็น | แชร์ทาง WhatsApp

ภูมิหลัง

  • ลูกชายวัย 9 ขวบเป็นเบาหวานชนิดที่ 1 ทำให้ต้องอยู่ในสถานะที่ตับอ่อนต้องทำงานแบบแมนนวลตลอดเวลา
  • ตับอ่อนที่แข็งแรงจะสร้างอินซูลินและกลูคากอนเพื่อควบคุมระดับน้ำตาลในเลือด
  • ผู้ป่วยเบาหวานชนิดที่ 1 ต้องจัดการระดับน้ำตาลในเลือดโดยไม่มีระบบควบคุมนี้ และภาวะน้ำตาลต่ำในเลือดอาจกลายเป็นเหตุฉุกเฉินได้หากไม่ได้รับการรักษา
  • เทคโนโลยีอย่าง CGM (continuous glucose monitor) และปั๊มอินซูลินแบบ closed loop ช่วยได้ แต่มีปัญหาเรื่องเสียงเตือนดังบ่อย
  • การต้องคอยตรวจดูข้อมูลระดับน้ำตาลในเลือดบ่อย ๆ เป็นภาระ จึงอยากหาวิธีลดภาระนี้

"ทำไมไม่ซื้อ Apple Watch ล่ะ?"

  • Apple Watch มีฟีเจอร์และการแจ้งเตือนมากเกินไปสำหรับเด็ก และอาจรบกวนสมาธิในโรงเรียนได้
  • ไม่ได้ให้การแสดงผลข้อมูล CGM ที่เชื่อถือได้
  • ต้องการอุปกรณ์ที่เรียบง่ายและเชื่อถือได้
  • พ่อแม่หลายคนต้องการอุปกรณ์ที่มีฟังก์ชันเรียบง่ายแทน Apple Watch

ข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์

  • ดีไซน์เรียบง่ายที่ไม่รบกวนลูกชายในโรงเรียน
  • ความทนทานที่รองรับกิจกรรมในสนามเด็กเล่นได้
  • ให้ข้อมูล CGM ที่เชื่อถือได้
  • ให้ฟีดแบ็กแบบสัมผัสในช่วงเวลาสำคัญ

กระบวนการ

เบรดบอร์ดและโมดูลช่วงแรก

  • เคยลองใช้อุปกรณ์ M5Stick เพื่อแสดงข้อมูล CGM แต่แบตเตอรี่ใช้งานได้ไม่นานและกันน้ำได้ไม่ดี
  • ใช้โมดูลจาก Adafruit และ Sparkfun เพื่อเชื่อมซอฟต์แวร์ Arduino เข้ากับชิ้นส่วนหลัก

อุปสรรคใหญ่ครั้งแรก: การเชื่อมต่อ BLE ที่เชื่อถือได้

  • การสร้างการเชื่อมต่อ BLE ที่เชื่อถือได้กับแอป iOS ซึ่งดึงข้อมูลล่าสุดจาก Dexcom API เป็นเรื่องยาก
  • แก้ปัญหาโดยให้สมาร์ตวอทช์เชื่อมต่อกับแอป iOS ทุก 5 นาทีเพื่อส่งคำขออ่านผ่าน BLE

ก้าวสู่ custom PCB

  • เรียนรู้การทำ 3D modeling ด้วย Fusion 360 และออกแบบ custom PCB
  • เรียนรู้พื้นฐานวิศวกรรมไฟฟ้าและซอฟต์แวร์ออกแบบ PCB ด้วย KiCad

เรื่องไม่คาดคิด! มอเตอร์สั่นแบบสัมผัสนั้นจุกจิก

  • ความต้านทานของมอเตอร์สั่นแบบสัมผัสแตกต่างกัน ทำให้ประสิทธิภาพไม่สม่ำเสมอ
  • ใช้มอเตอร์ ERM เพื่อทำการแจ้งเตือนแบบแตะเร็วตามแนวโน้มระดับน้ำตาลในเลือด

ตัวเลือกจอแสดงผล

  • ใช้จอ TFT IPS ขนาด 1.69 นิ้ว ความละเอียด 240x280 พิกเซล
  • ทำให้โปรเจกต์ง่ายขึ้นด้วยการไม่ใส่หน้าจอสัมผัส

การทำเคสและงานเก็บรายละเอียด

  • ผลิตเคสผ่าน Fictiv
  • ใช้กระบวนการ MJF เพื่อผลิตด้วยวัสดุไนลอนที่ทนทาน

การวนซ้ำของ PCB

  • พัฒนา PCB ทั้งหมด 9 เวอร์ชัน และเปลี่ยนไปใช้ PCB 4 ชั้นเพื่อให้พอดีกับข้อกำหนดด้านพื้นที่
  • เพิ่ม accelerometer BMA400 สำหรับติดตามกิจกรรมและตรวจจับว่าอุปกรณ์ถูกสวมใส่อยู่หรือไม่

การผลิตกระจกแบบสั่งทำ

  • สั่งผลิตกระจกแบบสั่งทำในปริมาณน้อยจากโรงงานในจีน
  • ใช้ฟิล์ม OCA เพื่อยึดกระจกเข้ากับจอแสดงผล

ปัญหาในการประกอบ

  • การประกอบทำได้ยากเพราะข้อจำกัดด้านขนาดของเคสและความต้องการในการใช้งาน
  • ต้องจัดแนวอย่างแม่นยำเพื่อป้องกันแสงรั่วของจอ TFT

ปัญหาด้านความปลอดภัยของ Arduino

  • ต้องใช้ Flash Encryption และ Secure Boot v2 เพื่อปกป้องเฟิร์มแวร์ที่ใช้ ESP32
  • Arduino IDE ไม่รองรับสิ่งนี้

บอสสุดท้าย: การปรับแต่งอายุแบตเตอรี่

  • นาฬิกาส่วนใหญ่มีอายุแบตเตอรี่ราว 3 วัน แต่นาฬิกาที่ลูกชายใช้งานอยู่ได้นาน 6-7 วัน
  • ลองหลายวิธีเพื่อปรับแต่งอายุแบตเตอรี่ แต่ยังไม่พบคำตอบที่ชัดเจน

สิ่งที่ได้เรียนรู้

  • การพัฒนาฮาร์ดแวร์สนุก แต่ก็ท้าทาย
  • การเปลี่ยนจากต้นแบบไปเป็นผลิตภัณฑ์จริงเป็นความท้าทายครั้งใหญ่
  • การออกแบบและผลิต PCB เป็นสิ่งที่ทำได้ และสามารถผลิตได้ในราคาประหยัดผ่าน JLCPCB
  • ราคาขายปลีกของสมาร์ตวอทช์สมัยใหม่ถือว่าถูกเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีและต้นทุนวิจัยพัฒนา
  • หากจะทำโปรเจกต์ฮาร์ดแวร์ต่อไป จำเป็นต้องอัปเดตชิ้นส่วน

บทสรุป

  • ใช้นาฬิการ่วมกับลูกชายมา 6 เดือน และช่วยให้เขาตระหนักถึงระดับน้ำตาลในเลือดได้ดีขึ้นระหว่างชีวิตในโรงเรียน
  • ได้เรียนรู้เรื่องฮาร์ดแวร์ R&D มากมาย ซึ่งเป็นความท้าทายที่ต่างจากการพัฒนาซอฟต์แวร์
  • การสร้างฮาร์ดแวร์ต้นแบบนั้นยาก แต่ความยากจริงอยู่ที่การผลิต การสร้างความสัมพันธ์ทางธุรกิจ การนำสินค้าออกสู่ตลาด และการซัพพอร์ตระยะยาว
  • มีความเคารพอย่างมากต่อนักพัฒนาของ Glowcose และ SugarPixel
  • กำลังพิจารณาความเป็นไปได้ในการพัฒนาโปรเจกต์นี้ในแนวทางโอเพนซอร์ส

บทความที่เกี่ยวข้อง

1 ความคิดเห็น

 
GN⁺ 2025-01-31
ความคิดเห็นจาก Hacker News

  • เป็นงานวิศวกรรมที่น่าทึ่งมาก

    • ปัญหาเรื่องการตัดไฟทั้งหมดเป็นเวลานานเป็นปัญหาที่แก้ได้
    • ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถตัดวงจรทั้งหมดได้อย่างสมบูรณ์ และแทบไม่ใช้พลังงานเลยจนกว่าจะมีบางอย่าง เช่น ปุ่ม มากดเพื่อเปิดเครื่องอีกครั้ง
    • มีชิ้นส่วนสำเร็จรูปที่สามารถใช้เพื่อให้การทำต้นแบบทำได้ง่ายขึ้น
    • วงจรสวิตช์พลังงานแบบซอฟต์ขั้นสูง เช่น สวิตช์ของ SparkFun มีฟังก์ชันบังคับปิดอุปกรณ์ที่ทำงานผิดปกติได้ด้วยการกดปุ่ม
    • ดีไซน์ของสวิตช์ SparkFun ทำให้ไมโครคอนโทรลเลอร์รู้ได้ว่าปุ่มถูกกดหรือไม่ขณะอุปกรณ์กำลังทำงาน จึงสามารถใช้ปุ่มเดิมเพื่อคืนพลังงานเมื่ออุปกรณ์ปิดอยู่ได้
    • อุปกรณ์สามารถปิดเองอัตโนมัติได้เมื่อไม่มีการใช้งานช่วงหนึ่งหรือแบตเตอรี่ต่ำเกินไป หรือผู้ใช้จะกดปุ่มค้างไว้หลายวินาทีเพื่อปิดเครื่องทั้งหมดก็ได้

  • หัวหน้านักพัฒนาของโปรเจ็กต์ xdrip ได้ออกนาฬิกาแบบคัสตอม

    • มีโพสต์ของนักพัฒนาบน Reddit และนาฬิกาสามารถซื้อได้พร้อมทั้งรวมการทำงานกับ xdrip ได้
    • ในอดีตต้องเก็บตัวอย่างปัสสาวะและหยดสารเคมีเพื่อตรวจดูปริมาณกลูโคส
    • ตอนนี้กำลังสร้างโซลูชันแบบคัสตอมกันอยู่ ซึ่งน่าทึ่งมาก
    • หวังว่าการค้นพบใหม่จากสัญญาณสังเคราะห์ร่วมกับอินซูลินจะนำไปสู่ทางแก้ทางชีววิทยา

  • ถ้ามีสิทธิ์พุชเฟิร์มแวร์ของตัวเองลงบน Apple Watch ได้ ก็คงแก้ปัญหานี้ด้วยซอฟต์แวร์ได้

  • เคยพยายามทำให้ได้ผลลัพธ์คล้ายกันผ่านโปรเจ็กต์ของตัวเอง และได้เขียนบล็อกเกี่ยวกับเรื่องนี้ไว้

    • หวังว่าจะหาหนทางให้เข้าถึงผู้คนได้มากขึ้น
    • ถ้าต้องการความช่วยเหลือก็ขอให้บอกมา

  • ไม่มีเครื่อง OCA laminator แต่ใช้แท่นกดตอร์ติญาเหล็กหล่อแทน

    • ขอให้ติดตามสุขภาพของลูกชายได้อย่างแม่นยำและใช้งานได้ต่อเนื่อง
    • Apple ทำให้การทำสิ่งที่ต้องการทำเพื่ออายุแบตเตอรี่และการทำงานลื่นไหลของอุปกรณ์เป็นเรื่องยาก

  • เป็นผลงานที่ยอดเยี่ยมมากในการสร้างทุกอย่างขึ้นมาตั้งแต่ต้น

    • อาจพิจารณาใช้อุปกรณ์ที่แฮ็กได้อย่าง PineTime หรือแฮ็กฟิตเนสแทร็กเกอร์ราคาถูกก็ได้
    • การสร้างอุปกรณ์ตั้งแต่ศูนย์เป็นความสำเร็จที่ยอดเยี่ยม แต่ถ้าคนอื่นจะลองทำ อาจเริ่มจากวิธีที่ง่ายกว่าก่อน

  • ถ้าแค่วางกระจกไว้หน้าจอ TFT ก็อาจดูเหมือนโทรศัพท์ Android ราคาประหยัด

    • ขอข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธี DIY ด้วยแท่นกดตอร์ติญา

  • รู้สึกผูกพันกับงานวิศวกรรมที่ช่วยดูแลสุขภาพหรือปรับปรุงผลลัพธ์ และรู้สึกว่ายังมีการลงทุนไม่เพียงพอ

    • หวังว่าจะได้รับเงินสนับสนุน