Créer moi-même une smartwatch T1D pour mon fils

Contexte

• Mon fils de 9 ans est atteint de diabète de type 1, ce qui signifie que son pancréas doit en permanence fonctionner en mode manuel.
• Un pancréas en bonne santé produit de l’insuline et du glucagon pour réguler la glycémie.
• Les personnes atteintes de diabète de type 1 doivent gérer leur glycémie sans ce mécanisme de régulation, et une hypoglycémie peut devenir une urgence si elle n’est pas traitée.
• Des technologies comme les CGM (moniteurs continus de glucose) et les pompes à insuline en boucle fermée aident, mais le problème est que les alertes sonores se déclenchent souvent.
• Il faut consulter fréquemment les données de glycémie, et l’objectif était de trouver un moyen de réduire cette charge.

« Pourquoi ne pas acheter une Apple Watch ? »

• L’Apple Watch offre trop de fonctions et de notifications pour un enfant, ce qui peut nuire à sa concentration à l’école.
• Elle n’assure pas un affichage suffisamment fiable des données du CGM.
• Il fallait un appareil simple et fiable.
• Beaucoup de parents veulent un appareil aux fonctions simples plutôt qu’une Apple Watch.

Exigences produit

• Un design simple qui ne perturbe pas mon fils à l’école.
• Une solidité suffisante pour résister aux activités dans la cour de récréation.
• Un accès fiable aux données du CGM.
• Un retour haptique dans les moments importants.

Processus

Premières breadboards et modules

• J’ai essayé d’afficher les données du CGM avec un appareil M5Stick, mais l’autonomie était courte et l’étanchéité insuffisante.
• J’ai utilisé des modules d’Adafruit et de Sparkfun pour relier le logiciel Arduino aux principaux composants.

Premier gros obstacle : une connexion BLE fiable

• Il a été difficile d’établir une connexion BLE fiable avec l’app iOS qui récupère les données les plus récentes depuis l’API Dexcom.
• Le problème a été résolu en faisant se connecter la smartwatch à l’app iOS toutes les 5 minutes pour effectuer une requête de lecture BLE.

Le passage à un PCB sur mesure

• J’ai appris la modélisation 3D avec Fusion 360 et conçu un PCB personnalisé.
• J’ai utilisé KiCad pour apprendre les bases de l’électronique et du logiciel de conception de PCB.

Surprise ! Les moteurs haptiques sont capricieux

• La résistance des moteurs haptiques varie, ce qui rend leurs performances irrégulières.
• J’ai utilisé des moteurs ERM pour mettre en place des alertes par tapotements rapides selon la tendance de la glycémie.

Options d’affichage

• J’ai utilisé un écran TFT IPS de 1,69 pouce en 240x280 pixels.
• Le fait de ne pas inclure d’écran tactile a permis de simplifier le projet.

Fabrication et finition du boîtier

• Le boîtier a été fabriqué via Fictiv.
• Il a été produit en nylon durable via un procédé MJF.

Itérations du PCB

• J’ai développé 9 versions du PCB, puis je suis passé à un PCB 4 couches pour répondre aux contraintes d’espace.
• J’ai ajouté un accéléromètre BMA400 pour le suivi d’activité et pour détecter si l’appareil est porté.

Fabrication du verre sur mesure

• J’ai fait produire de petites séries de verre sur mesure dans une usine en Chine.
• J’ai utilisé un film OCA pour assembler le verre et l’écran.

Problèmes d’assemblage

• L’assemblage était délicat en raison de la taille du boîtier et des contraintes d’usage.
• Un alignement précis était nécessaire pour éviter les fuites de lumière du TFT.

Problèmes de sécurité d’Arduino

• Il fallait Flash Encryption et Secure Boot v2 pour protéger le firmware basé sur ESP32.
• L’IDE Arduino ne les prend pas en charge.

Boss final : optimiser l’autonomie

• La plupart des montres offraient environ 3 jours d’autonomie, mais celle utilisée par mon fils tient 6 à 7 jours.
• J’ai essayé différentes méthodes pour optimiser l’autonomie, sans trouver de solution clairement identifiable.

Ce que j’ai appris

• Le développement hardware est amusant, mais exigeant.
• Le passage du prototype au produit est un défi majeur.
• La conception et la fabrication de PCB sont accessibles, et JLCPCB permet de les produire à bas coût.
• Le prix de vente des smartwatches modernes est faible au regard de la technologie et de la R&D qu’elles embarquent.
• Pour faire vivre un projet hardware, il faut mettre à jour les composants.

Conclusion

• Après 6 mois d’utilisation de la montre avec mon fils, elle a amélioré sa perception de la glycémie dans sa vie scolaire.
• J’ai beaucoup appris sur la R&D hardware, qui pose des défis différents de ceux du développement logiciel.
• Fabriquer un prototype hardware est difficile, mais les vraies difficultés sont la fabrication, la construction de relations commerciales, la mise sur le marché et le support à long terme.
• J’ai énormément de respect pour les développeurs de Glowcose et SugarPixel.
• J’envisage de faire évoluer le projet vers une voie open source.

[GN⁺]

Avis Hacker News

• Travail d’ingénierie remarquable

  • Le problème de couper complètement l’alimentation sur une longue durée est solvable
  • Le microcontrôleur peut couper entièrement tout le circuit, avec une consommation presque nulle jusqu’à ce qu’un bouton ou un élément similaire rallume l’appareil
  • Il existe des composants du commerce qui peuvent être utilisés pour faciliter le prototypage
  • Des circuits avancés de type soft power switch, comme le switch de SparkFun, incluent une fonction permettant de forcer l’arrêt d’un appareil défaillant en appuyant sur un bouton
  • La conception du switch SparkFun permet au microcontrôleur de savoir si le bouton a été pressé pendant que l’appareil fonctionne, ce qui permet de réutiliser le bouton existant pour rétablir l’alimentation lorsque l’appareil est éteint
  • L’appareil peut s’éteindre automatiquement après une certaine période d’inactivité ou lorsque la batterie est trop faible, ou bien l’utilisateur peut l’éteindre complètement en maintenant le bouton quelques secondes

• Le principal développeur du projet xdrip a lancé une montre personnalisée

  • Il y a un post du développeur sur Reddit, et la montre peut être achetée et intégrée à xdrip
  • Autrefois, on collectait des échantillons d’urine et on y déposait des produits chimiques pour vérifier la quantité de glucose
  • Le fait qu’on construise maintenant des solutions sur mesure est impressionnant
  • Espérons que de nouvelles découvertes autour des signaux de synthèse avec l’insuline apporteront une solution biologique

• S’il avait été possible de pousser son propre firmware sur l’Apple Watch, cela aurait pu être résolu côté logiciel

• Il a essayé d’obtenir un résultat similaire avec son propre projet et en a parlé sur son blog

  • Il espère trouver un moyen de le rendre accessible à davantage de personnes
  • Il dit de lui faire signe si de l’aide est nécessaire

• Il n’avait pas de laminateur OCA, alors il a utilisé une presse à tortillas en fonte

  • Il espère pouvoir suivre précisément la santé de son fils et que cela dure dans le temps
  • Apple complique les choses lorsqu’on veut faire ce genre de travail, au nom de l’autonomie de la batterie et du bon fonctionnement de l’appareil

• Travail remarquable d’avoir tout construit à partir de zéro

  • On pourrait aussi envisager d’utiliser un appareil hackable comme la PineTime, ou de modifier un tracker d’activité bon marché
  • Construire l’appareil depuis zéro est une réalisation impressionnante, mais pour ceux qui voudraient essayer, il peut être plus simple de commencer par une approche plus facile

• Poser simplement du verre devant un écran TFT peut donner un rendu de téléphone Android bas de gamme

  • Demande plus d’informations sur la méthode DIY avec la presse à tortillas

• Il a un attachement particulier à l’ingénierie qui améliore les soins de santé ou les résultats, et a le sentiment qu’elle ne reçoit pas assez d’investissements

  • Espère que le projet obtiendra un financement