अपने बेटे के लिए खुद बनाया T1D स्मार्टवॉच

 (andrewchilds.com)
8 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2025-01-31 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें

पृष्ठभूमि

  • 9 साल का बेटा Type 1 diabetes से जूझ रहा है, इसलिए उसका अग्न्याशय हमेशा मानो मैन्युअल मोड में काम करना पड़ता है।
  • एक स्वस्थ अग्न्याशय insulin और glucagon बनाकर blood glucose को नियंत्रित करता है।
  • Type 1 diabetes वाले मरीजों को इस प्राकृतिक नियंत्रण तंत्र के बिना blood glucose संभालना पड़ता है, और hypoglycemia का इलाज न हो तो यह आपात स्थिति बन सकती है।
  • CGM(continuous glucose monitor) और closed-loop insulin pump जैसी तकनीकें मदद करती हैं, लेकिन बार-बार बजने वाले alarms एक समस्या हैं।
  • blood glucose data को बार-बार देखना पड़ता है, और लेखक इस बोझ को कम करने का तरीका ढूंढना चाहता था।

"Apple Watch क्यों नहीं खरीद लेते?"

  • Apple Watch बच्चे को बहुत ज़्यादा features और notifications देती है, जो स्कूल में उसका ध्यान भटका सकती हैं।
  • यह CGM data का भरोसेमंद प्रदर्शन नहीं देती।
  • एक सरल और भरोसेमंद डिवाइस की ज़रूरत थी।
  • बहुत से माता-पिता Apple Watch की बजाय सीमित functionality वाला साधारण डिवाइस चाहते हैं।

उत्पाद आवश्यकताएँ

  • ऐसा सरल design जो स्कूल में बेटे को परेशान न करे।
  • playground की गतिविधियों को सहने लायक durability।
  • भरोसेमंद CGM data।
  • महत्वपूर्ण क्षणों में haptic feedback।

प्रक्रिया

शुरुआती breadboard और modules

  • M5Stick डिवाइस से CGM data दिखाने की कोशिश की गई, लेकिन battery life कम थी और waterproofing भी पर्याप्त नहीं थी।
  • Adafruit और Sparkfun के modules का उपयोग करके Arduino software और मुख्य components को जोड़ा गया।

पहली बड़ी बाधा: भरोसेमंद BLE connection

  • Dexcom API से नवीनतम data लाने वाले iOS app के साथ भरोसेमंद BLE connection बनाना कठिन था।
  • इसका समाधान यह निकला कि smartwatch हर 5 मिनट में iOS app से जुड़कर BLE read request करे।

custom PCB की ओर छलांग

  • Fusion 360 से 3D modeling सीखी गई और custom PCB design किया गया।
  • KiCad का उपयोग करके electrical engineering की बुनियाद और PCB design software सीखा गया।

हैरानी! haptic motor काफी पेचीदा निकली

  • haptic motor का resistance अलग-अलग होने से प्रदर्शन एकसमान नहीं था।
  • ERM motor का उपयोग करके blood glucose trend के अनुसार तेज tapping alerts लागू किए गए।

display options

  • 1.69-इंच 240x280 pixel TFT IPS display का उपयोग किया गया।
  • touchscreen शामिल न करके प्रोजेक्ट को सरल रखा गया।

case निर्माण और finishing

  • Fictiv के माध्यम से case बनवाया गया।
  • MJF प्रक्रिया से टिकाऊ nylon material में इसे तैयार किया गया।

PCB iteration

  • PCB के 9 versions विकसित किए गए, और space requirements पूरी करने के लिए 4-layer PCB पर स्विच किया गया।
  • BMA400 accelerometer जोड़ा गया ताकि activity tracking और डिवाइस पहना गया है या नहीं, यह पता चल सके।

custom glass निर्माण

  • चीन की एक फैक्ट्री से कम मात्रा में custom glass बनवाया गया।
  • OCA film का उपयोग करके glass और display को जोड़ा गया।

assembly समस्याएँ

  • case के आकार और उपयोग की ज़रूरतों के कारण assembly कठिन रही।
  • TFT display से light leakage रोकने के लिए बेहद सटीक alignment की आवश्यकता थी।

Arduino की security समस्या

  • ESP32-आधारित firmware को सुरक्षित करने के लिए Flash Encryption और Secure Boot v2 की ज़रूरत थी।
  • Arduino IDE में इसका समर्थन नहीं था।

अंतिम boss battle: battery life optimization

  • ज़्यादातर घड़ियों की battery life लगभग 3 दिन थी, लेकिन बेटे द्वारा इस्तेमाल की जाने वाली घड़ी 6-7 दिन चलती थी।
  • battery life optimize करने के लिए कई तरीके आज़माए गए, लेकिन कोई स्पष्ट समाधान नहीं मिला।

सीखी गई बातें

  • hardware development मज़ेदार है, लेकिन चुनौतीपूर्ण भी।
  • prototype से product तक का बदलाव एक बड़ी चुनौती है।
  • PCB design और निर्माण संभव है, और JLCPCB के ज़रिए इसे कम लागत में बनवाया जा सकता है।
  • आधुनिक smartwatches की retail price, उनकी technology और R&D की तुलना में काफ़ी कम है।
  • hardware projects को जारी रखने के लिए components के updates ज़रूरी होते हैं।

निष्कर्ष

  • बेटे के साथ 6 महीने तक इस घड़ी का उपयोग करने पर, उसके स्कूल जीवन में blood glucose awareness बेहतर हुई।
  • hardware R&D के बारे में बहुत कुछ सीखा गया, और यह software development से अलग तरह की चुनौती है।
  • hardware prototype बनाना मुश्किल है, लेकिन असली कठिनाई manufacturing, business relationships बनाना, market launch और long-term support में है।
  • Glowcose और SugarPixel के developers के प्रति गहरा सम्मान व्यक्त किया गया।
  • प्रोजेक्ट को open source मार्ग पर आगे बढ़ाने की संभावना पर विचार किया जा रहा है।

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2025-01-31
Hacker News की राय

  • यह शानदार engineering काम है

    • लंबे समय तक पावर को पूरी तरह काट देने की समस्या हल की जा सकने वाली है
    • माइक्रोकंट्रोलर पूरे सर्किट को पूरी तरह बंद कर सकता है, और बटन जैसी कोई चीज़ दोबारा पावर ऑन होने तक लगभग कोई बिजली खर्च नहीं करती
    • prototype बनाना आसान करने के लिए इस्तेमाल किए जा सकने वाले off-the-shelf पार्ट्स उपलब्ध हैं
    • SparkFun switch जैसे advanced soft power switch circuits में बटन दबाकर खराब व्यवहार करने वाले डिवाइस को force shutdown करने की सुविधा शामिल होती है
    • SparkFun switch का design माइक्रोकंट्रोलर को यह जानने देता है कि डिवाइस चल रहा हो तब बटन दबाया गया है या नहीं, जिससे उसी बटन को फिर से इस्तेमाल करके डिवाइस बंद होने पर पावर बहाल की जा सकती है
    • डिवाइस कुछ समय तक inactive रहने पर या बैटरी बहुत कम होने पर अपने-आप बंद हो सकता है, या उपयोगकर्ता बटन को कुछ सेकंड दबाकर डिवाइस को पूरी तरह बंद कर सकता है

  • xdrip प्रोजेक्ट के एक प्रमुख developer ने custom watch लॉन्च की है

    • Reddit पर developer की पोस्ट है, और watch खरीदी जा सकती है तथा xdrip के साथ integrate हो सकती है
    • पहले लोग urine sample इकट्ठा करते थे और chemicals टपकाकर glucose की मात्रा जांचते थे
    • अब custom solution बनाए जा रहे हैं, यह सचमुच प्रभावित करने वाला है
    • उम्मीद है कि insulin के साथ synergistic signaling में नई खोजें biological solution देंगी

  • अगर Apple Watch पर अपना firmware push करने का अधिकार होता, तो इसे software से हल किया जा सकता था

  • उन्होंने अपने प्रोजेक्ट के जरिए ऐसा ही नतीजा पाने की कोशिश की थी और इस पर blog भी लिखा था

    • उम्मीद है कि इसे और लोगों तक पहुँचाने का रास्ता मिलेगा
    • अगर मदद चाहिए तो बताने को कहा है

  • उनके पास OCA laminator नहीं था, इसलिए उन्होंने cast iron tortilla press का इस्तेमाल किया

    • उम्मीद है कि उनके बेटे की health की tracking सटीक रहे और यह लंबे समय तक चलता रहे
    • Apple battery life और डिवाइस के smooth operation के लिए मनचाहा काम करना कठिन बना देता है

  • शुरू से सब कुछ बनाना वाकई कमाल का काम है

    • PineTime जैसे hackable डिवाइस का इस्तेमाल करने या सस्ते fitness tracker को hack करने का तरीका भी सोचा जा सकता है
    • शुरुआत से डिवाइस बनाना बड़ी उपलब्धि है, लेकिन जब दूसरे लोग कोशिश करें तो वे किसी आसान तरीके से शुरुआत कर सकते हैं

  • TFT display के सामने सिर्फ glass रख देने से यह low-budget Android phone जैसा दिख सकता है

    • tortilla press DIY तरीके के बारे में और जानकारी मांगी गई है

  • उन्हें healthcare या outcomes को बेहतर बनाने वाली engineering से लगाव है, और लगता है कि इसमें पर्याप्त investment नहीं हो रहा

    • उम्मीद है कि इसे funding मिले