Sistema automático de dispensación de medicamentos

aaa UNIVERSIDAD DE VALLADOLID ESCUELA DE INGENIERIAS INDUSTRIALES Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automático SISTEMA AUTOMÁTICO DE DISPENSACIÓN DE MEDICAMENTOS Autor: Rodríguez Gobernado, Iván Tutor: González de la Fuente, José Manuel Tecnología Electrónica Valladolid, julio de 2022. 2 3 Resumen El deterioro cognitivo de la población conforme avanza en edad, con una población cada vez más envejecida, se ha convertido en un problema de orden internacional. Las soluciones comerciales son poco específicas y planteamientos más técnicos quedan fuera del alcance de los usuarios, viéndose relegados al papel en muchos casos. En el presente documento expondremos el desarrollo de un prototipo físico enfocado en el paciente, con un alto grado de personalización, modularización y accesibilidad. El enfoque de este trabajo es multidisciplinar, por lo que se desarrollará una solución integral capaz de responder a las necesidades de programación y mantenimiento de la persona responsable de cuidar al paciente, así como de los requerimientos de sencillez y comunicación de la persona dependiente. Palabras Clave Alzheimer, Pastillero automático, Arduino, Aplicación Web, Automatización. Abstract The cognitive deterioration of the population as it ages, with an increasingly older population, has become an international problem. Commercial solutions are not very specific and more technical approaches are out of reach for users, being relegated to paper in many cases. In this document we will present the development of a physical prototype focused on the patient, with a high degree of customization, modularization and accessibility. The focus of this work is multidisciplinary, so a comprehensive solution will be developed capable of responding to the programming and maintenance needs of the person responsible for caring for the patient, as well as the simplicity and communication requirements of the dependent person. Keywords Alzheimer, Automatic pillbox, Arduino, Web Application, Automatization. 4 5 Índice del contenido Introducción y Objetivos......................................................................................... 9 Contexto actual .................................................................................................. 9 Necesidades como objetivos........................................................................... 12 Estado del arte ..................................................................................................... 13 Estudio de productos comerciales existentes ................................................... 23 Pastilleros “analógicos” ................................................................................... 23 Pastilleros digitales .......................................................................................... 24 Soluciones tecnológicas comerciales ............................................................. 25 Hardware del prototipo ........................................................................................ 29 Componentes del prototipo ............................................................................. 29 Contenedor de medicamentos .................................................................... 29 Módulo RTC (Reloj de tiempo real) ............................................................. 31 Motor ............................................................................................................. 32 Módulo de audio .......................................................................................... 33 Altavoces ....................................................................................................... 34 Teclado matricial de membrana 4x4 .......................................................... 35 Pantalla OLED ............................................................................................... 36 ESP01-S ........................................................................................................ 37 Botón ............................................................................................................. 38 Modelo cableado .............................................................................................. 39 Conexiones realizadas y pines en uso ........................................................ 40 Métodos de comunicación y control ........................................................... 41 Formas de alimentación .............................................................................. 45 Modos de funcionamiento ........................................................................... 46 Arduino Mega ................................................................................................... 47 Características .............................................................................................. 47 Justificación de la elección .......................................................................... 48 Software creado ................................................................................................... 49 Base de datos del prototipo ............................................................................ 49 Aplicación WEB ................................................................................................. 57 Lenguaje de programación, framework y módulos ................................... 57 6 Esquema de uso .......................................................................................... 58 Apartados de la página web ....................................................................... 59 Aspectos del diseño..................................................................................... 67 Sketch de Arduino ........................................................................................... 69 Bibliotecas empleadas ................................................................................ 69 Esquema de uso .......................................................................................... 70 Aspectos de la construcción del prototipo ......................................................... 72 Conclusiones ........................................................................................................ 75 Visión global del proyecto ............................................................................... 75 Consecución de objetivos ............................................................................... 75 Aspectos de mejora ......................................................................................... 77 Bibliografía ........................................................................................................... 81 7 Ilustraciones Ilustración 1 – Fragmento de la Infografía sobre la Demencia (World Health Organization, 2020). .............................................................................................. 9 Ilustración 2 - Fragmento de Infografía sobre el Plan de actuación contra la demencia de la OMS (World Health Organization, 2020). ................................ 11 Ilustración 3 - Detalle del prototipo de pastillero ............................................... 13 Ilustración 4 - Detalle del pastillero modificado ................................................ 14 Ilustración 5 - Detalle del prototipo de caja-pastillero ....................................... 15 Ilustración 6 - Distribución de los componentes del pastillero ......................... 16 Ilustración 7 - Detalle de la aplicación desarrollada ......................................... 16 Ilustración 8 - Dispensador de medicamentos .................................................. 17 Ilustración 9 - Pastillero rotacional para pacientes con trastorno bipolar ....... 18 Ilustración 10 - Esquema de interconexión del pastillero con comunicación bidireccional ......................................................................................................... 19 Ilustración 11 - Esquema del pastillero automático .......................................... 20 Ilustración 12 - Pastillero asistido por móvil ...................................................... 21 Ilustración 13 - Detalles de la aplicación móvil ................................................. 21 Ilustración 14 - Concepto de pastillero ............................................................... 22 Ilustración 15- Representación por bloques del esquema de conexiones ...... 39 Ilustración 16 - Arduino Mega ............................................................................. 47 Ilustración 17 - Esquema de uso de la aplicación ............................................. 58 Ilustración 18 - Esquema de uso del prototipo por modos ............................... 70 Ilustración 19 - Esquema del cambio en el modo de funcionamiento del prototipo................................................................................................................ 71 Gráficas Gráfica 1 - Prevalencia de la Demencia por tramos de edad. .......................... 10 Gráfica 2 - Tensión continua equivalente por alteración de la activación a lo largo de un ciclo ................................................................................................... 43 Gráfica 3 - Modulación de una señal mediante el uso de PWM ....................... 44 Figuras Figura 1 - Pastillero comercial ............................................................................. 23 Figura 2 - Pastillero electrónico ........................................................................... 24 Figura 3 - Envasadora semi-automática de medicamentos ............................. 26 Figura 4 - Contenedor de bolsas ......................................................................... 26 Figura 5 - Envasadora automática de medicamentos ....................................... 27 Figura 6 - Máquina de control y recortadora ...................................................... 27 Figura 7 - Dispensador de bolsas contenedoras ............................................... 28 8 Figura 8 - Desglose de las piezas que componen el dispensador ................... 29 Figura 9 - Mapa de pines del Arduino Mega ...................................................... 48 Figura 10 - Esquema de la estructura de la base de datos ............................. 49 Figura 11 - Esquema de tratamiento de datos.................................................. 50 Figura 12 - Prototipo elaborado como TFG ........................................................ 72 Figura 13 - Alimentación de la placa de prototipado ........................................ 72 Figura 14 - Parte superior del pastillero ............................................................ 73 Figura 15 - Dispensadores acoplados en el pastillero ...................................... 73 Figura 16 - Detalles de las placas de prototipado soldadas con los componentes modulares ............................................................................................................ 74 Figura 17 - Capturas de la aplicación de escritorio que se empezó a elaborar y se migró ................................................................................................................ 79 Tablas Tabla 1 - Resumen de las conexiones series que presentan distintos modelos de Arduino ............................................................................................................ 42 Tabla 2 - Tabla AppUser de la base de datos .................................................... 51 Tabla 3 - Tabla Administration de la base de datos .......................................... 52 Tabla 4 - Tabla Message de la base de datos ................................................... 52 Tabla 5 - Tabla Medicine de la base de datos ................................................... 53 Tabla 6 - Tabla Patient de la base de datos ...................................................... 54 Tabla 7 - Tabla Intake de la base de datos ........................................................ 55 Tabla 8 - Tabla Posology de la base de datos ................................................... 56 Fragmentos de la aplicación Web WebApp 1 - Pestaña de acceso .......................................................................... 59 WebApp 2 - Página principal ............................................................................... 59 WebApp 3 - Apartado de pacientes .................................................................... 60 WebApp 4 - Formulario para el registro de un nuevo paciente ........................ 61 WebApp 5 - Apartado Medicamentos ................................................................. 62 WebApp 6 - Formulario para el registro de un medicamento........................... 63 WebApp 7 - Apartado de Pastilleros (Selector) .................................................. 63 WebApp 8 - Apartado de Pastilleros (personal) ................................................. 64 WebApp 9 - Formulario para el registro de tomas............................................. 65 WebApp 10 - Gestor de Momentos de la ingesta .............................................. 65 WebApp 11 - Formulario para el registro de momentos de ingesta ................ 66 WebApp 12 – Apartado de mensajes ................................................................ 66 WebApp 13 - Página inicial de presentación ..................................................... 67 WebApp 14 - Paleta de colores empleada en la aplicación ............................. 68 9 Introducción y Objetivos Contexto actual Con el aumento de la esperanza de vida y el envejecimiento de la ciudadanía europea, así como la creciente sensibilidad hacia la calidad tanto física como psíquica de las personas en aras de granjearles una vida digna, el problema de las demencias, del que ya se habla como la gran epidemia silenciosa del siglo XXI, se ha convertido en un importante reto que pone en jaque el buen funcionamiento del sistema social y sanitario. Según la definición de (World Health Organization, 2020): La demencia es un síndrome –generalmente de naturaleza crónica o progresiva– caracterizado por el deterioro de la función cognitiva (es decir, la capacidad para procesar el pensamiento) más allá de lo que podría considerarse una consecuencia del envejecimiento normal. La demencia afecta a la memoria, el pensamiento, la orientación, la comprensión, el cálculo, la capacidad de aprendizaje, el lenguaje y el juicio. La conciencia no se ve afectada. […] La demencia es una de las principales causas de discapacidad y dependencia entre las personas mayores en todo el mundo. […] Ilustración 1 – Fragmento de la Infografía sobre la Demencia (World Health Organization, 2020). 16 4. (Rajan, y otros, 2021). Esta solución cuenta con un alto grado de sensorización, si bien el planteamiento adolece en la parte de la dispensación, almacenaje y seguridad de los medicamentos, cuenta con su propia aplicación, Ilustración 7, y comunicación con la misma, generando un producto muy completo. Ilustración 6 - Distribución de los componentes del pastillero Ilustración 7 - Detalle de la aplicación desarrollada 17 5. (Othman & Ek, 2016) Este prototipo es uno de los más completos y resolutivos en su ejecución. No solo cuenta con el dispensador de medicamentos, también es capaz de enviar mensajes que alertan al cuidador de los eventos que se producen. Ilustración 8 - Dispensador de medicamentos El funcionamiento del dispensador es muy curioso, la dispensación se produce haciendo vibrar el habitáculo de las pastillas hasta que el señor infrarrojos detecta que una ha caído, lo cual supone un buen método para almacenar los medicamentos con una recarga sencilla y una comprobación eficaz. El tamaño podría ser uno de los puntos débiles del planteamiento, pues es necesario por las técnicas de dispensación empleadas que este sea un gran bloque, lo cual imposibilita la adaptación a modelos más reducidos. 18 6. (Kanhasinwattana, Yawila, Tithada, & Kamyod, 2020). Si bien el planteamiento está más centrado para pacientes con trastorno bipolar, por las características de este, se ha entendido que puede ser objeto de análisis. El proyecto cuenta con su propia aplicación móvil con la que el prototipo establece comunicación. Funciona empleando un servomotor que gira en torno hasta el casillero necesario, un sensor de ultrasonidos es el encargado de detectar si se ha producido o no la toma de medicamentos. Nos encontramos, por tanto, ante una solución muy completa, escalable y que se adapta bien al entorno comercial actual. Ilustración 9 - Pastillero rotacional para pacientes con trastorno bipolar 19 7. (Tsai, Tseng, Wang, & Juang, 2017). Se trata de una de las soluciones más profesionales que se han encontrado en la búsqueda de casos desarrollados. No solo cuenta con la capacidad de enviar mensajes de manera bidireccional, como destacan los autores, también es una solución compacta, robusta y bien estructurada, con una gran capacidad de adaptación a los diferentes eventos que puedan ocurrir. Otro punto muy destacable es la gran labor llevada a cabo a la hora de pulir la interfaz del pastillero, reducida a la mínima expresión y con gran capacidad comunicativa. Ilustración 10 - Esquema de interconexión del pastillero con comunicación bidireccional 20 8. (Rosdi, y otros, 2021). Este pastillero toma un concepto existen de forma comercial, muy empleado, muy simple y reconocible, y lo transforma automatizando el proceso de elección del casillero. Cuenta con una interfaz reducida y minimalista, un servomotor que modula el giro, un sistema de alertas visual y acústico de impacto y capacidad de comunicación con una aplicación propia. Ilustración 11 - Esquema del pastillero automático 21 9. (Antoun, y otros, 2018). Este proyecto aúna en un mismo punto su punto más relevante y lo que podría suponer la mayor falla en la accesibilidad de este, emplea un smartphone como base operativa del mismo, más concretamente, en la aplicación desarrollada. Ilustración 12 - Pastillero asistido por móvil Como se puede apreciar, el sistema tiene una gran capacidad de carga y está pensado para su uso estático. Una posible revisión podría adaptar su empleo de modo que el control se desligue de la aplicación móvil pues para personas mayores estos dispositivos son difíciles de usar. Emplea servomotores para el giro de los contenedores, su controlador se basa en un Arduino, tiene conexión directa con una base de datos en la nube por medio de la aplicación telefónica y la comunicación con el prototipo se realiza mediante bluetooth. Ilustración 13 - Detalles de la aplicación móvil 22 10. (Al-Shammary, Mousa, & Esmaeili, 2018). El concepto de este pastillero es similar al comentado en (Hayes, Hunt, Adami, & Kaye, 2006), sin embargo, se incluye debido a su capacidad de adaptación del concepto a un diseño propio. La inclusión de una sensorizacion por medio de imanes y de un módulo x-bee reemplazan a las elecciones del anteriormente citado proyecto de forma orgánica. Por otro lado, este sistema incluye, además, indicaciones sonoras y visuales, completando las funcionalidades de que carecía el anterior. Ilustración 14 - Concepto de pastillero Podemos concluir de esta pequeña búsqueda de soluciones que hemos llevado a cabo, que existen múltiples opciones válidas para atajar los problemas que en el presente documento venimos refiriendo, si bien muchas de ellas se olvidan de tres elementos básicos a la hora de tratar con un paciente con Alzheimer, la seguridad que ha de transmitir por medio del bloqueo al acceso de los medicamentos, la capacidad de facilitar el proceso al cuidador en el plano administrativo y la necesidad de una interfaz extremadamente sencilla. Por todo esto es que se ha decidido elaborar una solución propia para un paciente real, dotándola, además, de algo que se hace fundamental si nos paramos a reflexionar sobre el tema. Si para un paciente concreto se necesitan una serie de especificaciones que un buen número de proyectos no son capaces de satisfacer al cien por cien, la consecución de un prototipo que sea lo suficientemente modular y adaptable como para adecuarse a las necesidades del paciente, nos brindará una base de trabajo muy importante no solo para futuras revisiones, sino para personas que, con necesidades muy específicas, acudan a este prototipo para modificarlo a conveniencia. 23 Estudio de productos comerciales existentes Si realizamos una búsqueda de las diferentes soluciones que están a la venta, podemos fijarnos en dos tipos de enfoques diferentes a la hora de plantear la finalidad del producto. Pastilleros “analógicos” Por un lado, tenemos pastilleros orientados a la organización eficiente de los medicamentos. Estos pastilleros de tipo casillero, cuentan con unas celdillas marcadas siguiendo un patrón temporal, de modo, dividen las distintas tomas atendiendo a un criterio generalista en las tres comidas principales extendiendo a una cuarta toma para la hora de dormir o el desayuno en muchos casos y que repiten el patrón para abarcar periodos de tiempo diferentes, dependiendo del modelo, pudiendo encontrarnos con pastilleros para el día, semanales, etc. Figura 1 - Pastillero comercial Estos pastilleros son los más económicos, compactos en su diseño y versátiles, puesto que la gran mayoría de pastilleros que se extienden en grandes periodos (suele ser el caso de los semanales), tienen la opción de extraer una fila o columna, según el caso, relativa a la toma del día. El principal y más evidente problema de estos pastilleros radica en la simplicidad de su diseño, pues no permite incorporar alarmas ni otro tipo de personalización, más allá de meras decoraciones que ligeramente tienen mayor funcionalidad que la estética. 24 Pastilleros digitales Por otro lado, existen pastilleros programables. Estos permiten establecer alarmas e incluso automatizan el proceso, ya sea dispensando el medicamento que en el momento corresponde o, como en el caso de la imagen, un bombo rotativo pone el casillero correspondiente en posición, es decir, automatizan el proceso de selección de la celdilla. Figura 2 - Pastillero electrónico Este tipo de pastilleros, aun siendo asequibles en muchos casos, elevan el precio del producto en su inclusión de componentes electrónicos, son menos versátiles pues la no modularización de los mismos nos deja con un producto o muy grande en dimensiones y con una elevada capacidad, o muy reducido, más práctico, pero más tedioso de recargar. Los principales problemas son, la dificultad de uso, que en muchos casos “marginan” a personas mayores, lo aparatoso de los modelos muy voluminosos, lo poco accesible que resulta para personas con problemas de psicomotricidad en las manos el manejo de cierres de seguridad y el grado de personalización no solo a nivel de las alarmas, sino, también, de la adaptación a las necesidades del usuario. De aquí la importancia de un planteamiento más modular en cuanto a la construcción del prototipo que en este documento estamos tratando, simplificando el uso del dispositivo e incluyendo gran capacidad de interacción con el usuario. 25 Soluciones tecnológicas comerciales Podemos comprobar que estas soluciones más tradicionales o mejoran la organización en los modelos más básicos o, yéndonos a modelos más caros y completos, incluyen alertas, pero se quedan cortos en capacidad de adaptabilidad por ser, como es obvio para su planteamiento demasiado generalistas. Estas fallas que hemos remarcado en apartados anteriores pueden no representar un gran inconveniente para el púbico general, teniendo en cuenta, además, que la edad no es un factor limitante a la hora de empezar a tomar algún tipo de medicamento, sin embargo, para personas con Alzheimer estas soluciones son, según el grado de afectación de la enfermedad, o incompletas o totalmente inadecuadas. Este hecho es notorio no solo para personas que cuenten en su familia con personas mayores con algún tipo de degeneración cognitiva por la edad, si no para todos aquellos que o bien conozcan algún caso de primera mano o se acercan al tema pues la empatía nos permite vislumbrar sin tener que sumergirnos en el grueso de casos e información médica relativa a estos temas, la disminución en la calidad de vida que supone el padecimiento de esta dolencia. Como no podía ser de otro modo, el problema no pasado desapercibido para las compañías que tienen alguna línea de productos en esta dirección o que quieren introducirse en el mercado de manera efectiva y efectista y ya hay soluciones personalizadas muy interesantes. En este apartado, trataremos uno de los múltiples casos que pueden encontrarse tras una rápida búsqueda en internet de mano de prestigiosas e importantes compañías como pueden ser Samsung o Siemens entre otras. El caso que expondremos es notorio por implementar una solución desde la raíz del problema, planteando un reacondicionamiento del empaquetado de los medicamentos lo que, como podemos imaginar, repercute también, de forma positiva en el medioambiente derivado de la simplificación del empaquetado de medicamentos. Desde la página web de la empresa (Ti-Medi, s.f.), podemos observar el conjunto de soluciones planteado de forma integral que se ofrece a farmacéuticas, residencias y particulares. 32 Motor Como se comentó con anterioridad, se ha elegido un micro servo de 9g. La razón de la elección es puramente comercial, este es uno de los motores básicos incluidos en los kits de iniciación de Arduino que se pueden encontrar ya sea en tiendas o en páginas de compra online, económico, fácil de emplear, fácilmente adquirible y con gran cantidad de documentación disponible con una simple búsqueda por internet. Incluye además sus propios amarres que se pueden emplear en diferentes acoples a las construcciones que queramos llevar a cabo, los cuales nos serán sumamente útiles para asegurar los engranajes de los dispensadores que van insertados en la boca del motor. Por el diseño de carga baja y el empleo de agentes lubricantes se podría emplear motores más pequeños para mover el dispensador, lo cual reduciría el volumen necesario para los modelos, no obstante, en una comparativa de precios estos encarecían el prototipo y se ha considerado apartar la idea de la incorporación relegándolos a una posible revisión o un futurible estipulado en las posibles mejoras del diseño actual 33 Módulo de audio El audio es un punto muy importante y en el que se ha puesto especial atención. Para poder incluir audios personalizados, punto que hemos marcado como aspecto a incluir en el dispositivo, se ha elegido el Módulo DFPlayer mini, el cual permite reproducir sonidos contenidos en una tarjeta SD que se acopla al mismo, la comunicación se establece mediante el puerto serie UART del Arduino. Incluyendo en el sketch una librería propia para el módulo, ampliamente probada y documentada, podremos modificar el volumen para adaptarlo al paciente e incluso aplicar filtros al audio y seleccionar distintas fuentes, lo que nos permite un grado de personalización y adecuación elevado. Para su inclusión en el prototipo, se ha soldado el módulo, así como los altavoces, de los cuales hablaremos un poco a continuación, a una pequeña placa de prototipado, de modo que sea más sencillo localizar la pieza e incluirla en el modelo final, que si bien buscamos que sea modificable y modular para poder efectuar cualquier cambio ya sea por adición sustracción o sustitución, no debemos incurrir en un montaje farragoso y poco amigable con el usuario. Al módulo se le ha de conectar en el puerto rx una resistencia de 100 Ohmios. La conexión por el puerto serie afecta tanto a la calidad del audio como al funcionamiento del módulo, es por eso por lo que precisaremos de la conexión, a modo de “filtro” la resistencia, para evita estos efectos adversos. 34 Altavoces Los altavoces don de 8 Ohmios de resistencia y 3 Vatios de potencia, coincidiendo con los dispositivos de mayores características compatibles con el módulo de sonido, según las especificaciones del modelo. La forma en la que se han colocado los altavoces es mediante un conector JST de dos pines, el cual se ha soldado a la antes referida placa. El tipo de conector ha sido decisivo a la hora de elegir estos altavoces, tras realizar a varias pruebas con el módulo, se ha comprobado que una mala conexión de los altavoces provoca que el módulo detenga la reproducción la música, por lo que la interacción con el pastillero, empleando una conexión poco segura, acortaría los mensajes, lo que supondría no cumplir uno de los objetivos que hemos marcado como importantes. 35 Teclado matricial de membrana 4x4 Emplearemos un sencillo teclado matricial, un módulo fácilmente implementable, que cuenta con amplia documentación y librerías que facilitan su uso y está muy testeadas como método sencillo de introducir un método de “diálogo” con el prototipo. Si el objetivo del pulsador era el de ampliar la interacción del paciente, la introducción del teclado nos permite ampliar la del técnico a cargo del dispositivo. Con el pulsador podremos cambiar entre un modo de funcionamiento normal (como pastillero) y el modo de configuración que nos permitirá transmitir instrucciones sencillas al dispositivo. Como muestra del rango de posibilidades que nos permite, veamos algunos de los códigos empleables y sus efectos en el dispositivo. #1A9 – Abre todos los contenedores. #1B9 – Cierra todos los contenedores. #1A<num. contendor> – Abre el contendor especificado #1B<num. contendor> – Cierra el contendor especificado #2A0 – Inicia la reproducción de la alarma. #2B0 – Finaliza la reproducción de la alarma. 36 Pantalla OLED Añadiremos, también, una pantalla oled, en este caso el SSD1306, el modelo es de 0.96 pulgadas (128x64 píxeles) pero, como sencillamente será empleada para mostrar la hora e información útil para el usuario, no necesitamos un modelo de mayores dimensiones. La comunicación es I2C, lo que implica que deberemos emplear los pines SCL y SDA del Arduino para la conexión. De nuevo se trata de un módulo con gran cantidad de información disponible, así como de multitud de librerías que simplifican su uso. La información que se muestra por pantalla ha sido en una gran parte de los casos, implementada por un proceso de prueba y error, queda para un futuro implementar una serie de funciones propias que controlen la forma en la que se muestra la información. La pantalla contendrá la mayor parte del tiempo información sobre el día y la hora. Cuando llegue el momento de tomar los medicamentos, la pantalla mostrará una información adecuada a una señalización clara y evidente, mientras el sistema en su conjunto indica al paciente cual ha de ser el protocolo. También mostrará el código que se introduce en el modo de configuración y los resultados de los códigos insertados. 37 ESP01-S El módulo ESP01-S es una placa controladora con capacidades muy concretas y aplicaciones muy específicas. Con tan solo 6 pines, dos de ellos para la alimentación a 3.5 Voltios y dos para la comunicación serial por puerto UART, no tiene mucha capacidad de control simultáneo, pero se focaliza en el control de pequeños dispositivos, generalmente, apoyándose en su capacidad de conexión a internet. Para hacernos una mejor idea de las capacidades de este módulo, ilustraremos con una de sus aplicaciones reales, la domótica. Incluyendo un relé al conjunto, podemos controlar, por ejemplo, las luces de nuestro hogar, enchufe o, incluso, un motor que pueda abrir y cerrar cortinas o persianas. Por su reducido tamaño y su capacidad para conectarse a internet, por ejemplo, mandando una petición de tipo POST, nos servirá para darle mucha más utilidad al prototipo. El problema es su alimentación, ya que nos tocará disminuir el voltaje si queremos que nuestro puerto UART del Arduino pueda “dialogar” con el módulo. Si bien, este proyecto trata de aplicarse a una persona a la cual esta funcionalidad no le sirve, las ventajas que aporta poder conectarse a internet y enviar algún tipo de mensajeo feedback sobre las tomas de medicamentos es una funcionalidad nada desdeñable, es por eso, que, aunque de momento no se va a incluir en el prototipo si se va a desarrollar para una inclusión futura. 38 Botón Por último, un botón que sirva para elevar el nivel de interacción del paciente con el mecanismo. La idea es que funcione como accionador del proceso de dosificación siempre y cuando sea el momento adecuado, la alarma sonaría y para desactivarla se debe pulsar el botón para que se abra el mecanismo, una vez se han tomado las pastillas, se volvería a cerrar el dispensador. Esta manera de actuar nos permite, también tener retroalimentación de lo que ocurre a la hora de las tomas. A mayores, nos servirá para modificar el modo el dispositivo y, de esta manera, permitir a un posible cuidador interactuar con el dispositivo de forma cómoda. 39 Modelo cableado Ilustración 15- Representación por bloques del esquema de conexiones En la ilustración podemos ver el esquema de conexiones que se ha llevado a cabo para este proyecto, en este apartado entraremos a comentar tanto las decisiones que se han tomado sobre la elección de pines, los métodos de comunicación, las formas de alimentación y los modos de funcionamiento. 40 Conexiones realizadas y pines en uso Lo primero que vamos a comentar es el empleo del tablero de prototipado, mientras que un diseño acabado y completo nos exigiría el desarrollo de una placa de circuitos, el carácter experimental y de prototipo, nos hace decantarnos más por el empleo de esta tabla de prototipado con el objetivo de poder modificar las conexiones, añadir elementos y conectar o desconectar los diferentes módulos ya sea para llevar a cabo distintas pruebas o retocar el funcionamiento de alguno de ellos. El tablero de prototipado también nos permite introducir la fuente de alimentación de los carriles laterales, muy conveniente en estos primeros momentos donde nada es certero, puesto que puede no adaptarse a las necesidades, incluso aunque su funcionamiento sea no solo correcto si no el esperado, pero esto lo comentaremos más adelante. Emplearemos los puertos 18 y 19 para hacer uso de la conexión por puerto serie declarada de forma independiente a la comunicación serie del Arduino con el ordenador por medio del conector USB, El módulo de sonido es el que empleará estos puertos. Emplearemos el pin 2, puesto que programaremos una interrupción. Emplearemos los pines del 9 al 11 para el control de los servomotores, estos pines tienen capacidad de uso de una señal PWM indispensable para el funcionamiento de estos. Emplearemos los puertos 20 y 21 para la comunicación I2C necesaria para el display y el módulo RTC. Para la conexión del keypad emplearemos los puertos pares del 22 al 34, ambos dos incluidos, el motivo de la elección de estos puertos radica en el tipo de conector del citado módulo, ocho cables diferentes uno a continuación del anterior, por lo que, como disponemos de una amplia variedad de pines por estar usando el Arduino Mega, elegiremos esta zona aislada y fácilmente conectable. Emplearemos el pin de 3,5 Voltios, Emplearemos los tres pines GND con los que cuenta este Arduino, uno para cablear directamente el botón, otro para el negativo de la alimentación de 3,5 Voltios del módulo RTC y la pantalla y otro para la conexión de las dos tierras, la del Arduino y la de la fuerte de alimentación, con lo que conseguiremos la misma referencia entre ambas. 41 Métodos de comunicación y control Comunicación I2C El protocolo I2C (circuitos inter-integrados, en inglés Inter-Integrated Circuit), es un tipo de comunicación serial desarrollado para la comunicación de varios chips integrados de modo que fuesen parte de un todo, en el momento de su creación de un televisor de la compañía Phillips de la década de los 80. Lo que nació como un protocolo de comunicación dentro de un circuito “estanco”, sería desarrollado y adoptado por muchas otras compañías convirtiéndolo en un estándar de la industria y permitiendo su aplicación a otro tipo de circuitos integrados y placas que interactuaban con dispositivos que también contasen con la misma compañía aportando gran versatilidad. El protocolo I2C funciona mediante una estructura de maestro-esclavo. Una arquitectura en la que uno de los dispositivos actúa como controlador y el resto como periféricos, siendo esta la distinción de ambos dos elementos que intervienen en la comunicación: - Maestro o Controlador. Se trata del dispositivo que inicia y controla el proceso de comunicación. Este rol no es estático si no que es ocupado por el dispositivo que en cada momento “tome el testigo” e inicie la trasmisión de datos. - Esclavos o Periféricos. Este rol es desempeñado por los dispositivos que no tienen que transmitir información al resto, estos quedan a la espera de que un maestro inicie la comunicación. La principal ventaja de este protocolo frente a otros es la capacidad de conectar varios dispositivos al mismo tiempo, el controlador transmite un mensaje el cual es recibido por los demás, no obstante, no todos los mensajes tienen que afectar por completo a los periféricos, es posible manejar diferentes circuitos con diversos propósitos en cada momento. Los mensajes son enviados mediante los pines SCA y SCL, el primero “escribe” los bits que incorporan la información, mientras que el segundo indica cuando ha de leerse el valor del primero. Estos mensajes están compuestos por varios segmentos, indicando información tan relevante como el inicio y fin del mensaje, el periférico objetivo del mismo y varios datos como pueden ser órdenes, direcciones, etc. 48 Figura 9 - Mapa de pines del Arduino Mega Justificación de la elección Como se viene exponiendo a lo largo del documento, uno de los principales objetivos es la capacidad de adaptación del equipo a necesidades del paciente y potenciales mejoras, en este sentido, tener una gran cantidad de pines disponibles, además, con diferentes localizaciones y disposiciones nos aporta gran ventaja estratégica. Por otro lado, el hecho de contar con varios puertos serie físicos facilita mucho el uso de este tipo de comunicación para la adhesión de diferentes módulos que precisen de esta. Esta característica puede ser suplida a nivel de código con el empleo de librerías como podría ser SoftwareSeial, pero requieren del uso sincronizado restando velocidad de uso. 49 Software creado Una de las necesidades que el prototipo debe satisfacer es la de contar con un sistema de configuración que sea simple pero completo. Para ello se ha desarrollado una interfaz gráfica que facilite la interacción del usuario con todos los elementos programables. En este sentido, la tradicional programación del controlador se ha visto acompañada tanto de una base de datos que permitiese almacenar toda la información necesaria, lo que expande el número de prototipos, pertenecientes a pacientes diferentes, que un mismo terminal puede llegar a manejar de forma eficiente, como un programa de edición que permita tanto interpretar los datos almacenados en la base de datos, como comunicarse con el controlador. Base de datos del prototipo Antes de entrar a describir la interfaz gráfica, analizaremos brevemente la base de datos que sirve de esqueleto para la misma, pues esto permitirá entender mejor las interrelaciones subyacentes entre las distintas partes editables de la interfaz. El esquema de la base de datos sería el siguiente: Figura 10 - Esquema de la estructura de la base de datos 50 En nuestro sistema sanitario, los pacientes disponemos de unas hojas de medicación, las cuales recogen los datos de los que ya disponían los médicos de cabecera a la hora de prescribirnos un tratamiento y que vienen a ser el sucesor de las archiconocidas “recetas médicas”, desde que los medicamentos pueden ser adquiridos en farmacia mediante la tarjeta sanitaria. Los documentos de medicación no solo recogen datos sobre los pacientes a los que van dirigidas de distinta índole, además, detallan la posología, o dosificación de estos, a fin de que el paciente tenga una visión holística o ayudar a las personas encargadas de sus cuidados, en caso de que precisen de ayuda externa. Nuestra base de datos se ha creado con el objetivo de aunar la posología de las anteriormente citadas hojas de medicación, así como al resto de datos, permitiendo el rápido acceso de los cuidadores a todos ellos en función del paciente seleccionado. También se han incluido otros campos para dotar de mayor funcionalidad al prototipo. Si hablamos de bases de datos relaciones, el lenguaje de programación SQLite, por su rapidez, sencillez, capacidad de trabajo con otros lenguajes de programación y porque el hecho de que no permita conexiones de varios usuarios no es un problema para el propósito de este prototipo, parece ser la elección más adecuada. El editor elegido es DB Browser for SQLite, software de uso libre ampliamente testeado y que sigue mejorándose periódicamente, a mayores, incluye herramientas para aquellos usuarios legos en el lenguaje de programación que no influyen en el potencial de personalización y agilizan los procesos de creación de tablas. Figura 11 - Esquema de tratamiento de datos En la anterior figura, podemos ver el proceso que llevaríamos a cabo a la hora de registrar los datos necesarios para almacenar tanto los datos de los pacientes como de los medicamentos, combinándolos para constituir órdenes posológicas transmitibles al prototipo, generando acciones que las desencadenen. 51 Para mejorar el rendimiento de esta base de datos, aplicando las posibilidades que nos aporta la librería elegida para crear la aplicación web, de la que hablaremos más adelante, importaremos la base de datos creada y reformularemos algunos de los campos limitados por el tipo de aplicación empleada. Con el objetivo de comprender un poco mejor esta base de datos, vamos a repasar las tablas que la componen explicando para cada caso los valores y deteniéndonos de manera específica en aquellos que han aplicado alguna de las funcionalidades que relatamos. Para controlar las cuentas de los usuarios que empleen la aplicación web, se ha creado la tabla: AppUser id AutoField Clave primaria, se trata del identificador de los registros para esta tabla email EmailField Campo propio de la clase con constructores especiales en el formato para un email code CharField(255) Contraseña creada por el usuario, a la que se le ha aplicado seguridad (desarrollada abajo) validated BooleanField Campo booleano para indicar si la cuenta ha sido validada por el usuario. active BooleanField Campo booleano para indicar si la cuenta ha sido aprobada por el super-administrador Tabla 2 - Tabla AppUser de la base de datos Para la contraseña de usuario, se ha creado un validator, es decir, una función que comprueba los parámetros típicos de una contraseña con un mínimo de seguridad (Inclusión de números y letras, de mayúsculas y con una longitud no inferior a 8 caracteres). A mayores, para aumentar la seguridad, se ha establecido una encriptación de la contraseña, de modo que esta se almacena una vez convertida. El proceso 52 de acceso emplea el mismo método, se introduce la contraseña, se transforma y analiza en el lado del servidor y se devuelve el error o acierto. Para controlar los tipos de administración se ha creado una tabla heredada de la construcción de SQLite, y que modificaremos en otras aplicaciones para registros homólogos, pero que hemos mantenido por dar heterogeneidad al código y por trabajar con los datos de varias maneras. Administration id AutoField Clave primaria, se trata del identificador de los registros para esta tabla name CharField Campo que contiene nombres fácilmente identificables y que diferencias los tipos de administración (ocular, oral, …) Tabla 3 - Tabla Administration de la base de datos Para el control de las tomas de los usuarios en aquellos modelos del dispositivo que tengan capacidad de retroalimentación mediante el módulo ESP-01S, que enviaría una petición POST contamos con la tabla: Message id AutoField Clave primaria, se trata del identificador de los registros para esta tabla. patient ForeignKey Clave foránea que nos redirige a la tabla de Patient. Identifica al peciente que ha de realizar la toma del medicamento. intake ForeignKey Clave foránea que nos redirige a la tabla de Intake. Identifica la ingesta a la que se refiere el registro. check BooleanField Campo booleano para indicar si se ha tomado o no el medicamento Tabla 4 - Tabla Message de la base de datos 53 Para tener un registro de los posibles medicamentos que vamos a poder asignar a los pacientes se ha creado la tabla: Medicine id AutoField Clave primaria, se trata del identificador de los registros para esta tabla. name CharField(20) Campo con el nombre del medicamento. Como un mismo tipo de medicamento puede tener una u otra concentración, se ha extraído esa información y no se debe incluir en el nombre. disp CharField(6) Campo que contiene el código de identificación farmacéutico. Este puede ser empleado en la farmacia para identificar el mismo o por el gestor del dispositivo para discernir las cajas sin atisbo de duda. mg FloatField(5) Campo en coma flotante para almacenar los miligramos de medicamento que contienen las pastillas. Pudiendo diferenciar diferentes concentraciones, tablets IntegerField Campo de entero que indica el número de tabletas que contiene cada paquete del medicamento en cuestión. administration ForeignKey Clave foránea que nos redirige a la tabla de Administration. Indica el tipo de administración del medicamento. Tabla 5 - Tabla Medicine de la base de datos 54 Para la gestión de los pacientes, se ha creado la tabla: Pacient id AutoField Clave primaria, se trata del identificador de los registros para esta tabla. name CharField(20) Campo con el nombre del paciente. surname CharField(30) Campo con los apellidos del paciente. dni CharField(9) Campo con el documento nacional de identidad del paciente. cipa CharField(13) Campo con el número sanitario de identificación el paciente birth_date DateField Campo con la fecha de nacimiento del paciente. phone_number IntegerField Teléfono de contacto del paciente. town CharField(20) Población donde reside el paciente. province CharField(20) Provincia donde reside el paciente. direction CharField(30) Dirección de la residencia del paciente. postal_code IntegerField Campo con código postal del paciente image CharField(1250) Campo que contiene la ubicación del archivo de imagen de perfil del paciente. Tabla 6 - Tabla Patient de la base de datos 55 Cada paciente puede tener unos hábitos que marcan el horario que sigue, esto también afecta a los momentos de las tomas y para poder tener un control preciso de este aspecto contamos con la tabla: Intake id AutoField Clave primaria, se trata del identificador de los registros para esta tabla. patient ForeignKey Clave foránea que nos redirige a la tabla de Patient. Indica el paciente al que se refieren los horarios que se declaran. moment CharField(30) Nombre de la ingesta. Este campo es meramente estético, ya que podría ser suplantado por una especificación temporal, pero, para facilitar la programación a los gestores del dispositivo, se ha decidió dotar a los registros de un nombre identificativo. time TimeField Campo temporal que contiene el momento de la toma. folder IntegerField Campo que contiene la identificación de la carpeta si queremos asociar un audio personalizado file IntegerField Campo que contiene la identificación del archivo si queremos asociar un audio personalizado Tabla 7 - Tabla Intake de la base de datos Cada vez que se registra un paciente se crean 7 ingestas con tomas comunes y horas definidas siguiendo el horario típico en España. Estas entradas son modificables, también se puede añadir nuevas ingestas personalizadas. Los campos folder y file se han creado para poder incluir audios personalizados en cada ingesta, ambos ubican el archivo de audio que se ha de reproducir. 56 Para llevar a cabo el control de las tomas se ha creado la tabla: Posology id AutoField Clave primaria, se trata del identificador de los registros para esta tabla. patient ForeignKey Clave foránea que nos redirige a la tabla de Patient. Indica el paciente al que se refieren la posología. medicine ForeignKey Clave foránea que nos redirige a la tabla de Medicine. Indica el medicamento que ha de tomar el paciente. intake ForeignKey Clave foránea que nos redirige a la tabla de Intake. Indica el momento de la ingesta del medicamento. chronic BooleanField Campo booleano para indicar si la toma es crónica o no, es decir, si siempre ha de hacerse. end_date DateField Campo obligatorio para medicamentos que no son crónicos, indica la fecha a partir de la cual ya no es necesaria la toma del medicamento. amount IntegerField Campo que indica la cantidad de pastillas que se ha de ingerir. motor CharField Campo que indica el servomotor que se ha de activar para depositar la pastilla. Tabla 8 - Tabla Posology de la base de datos Cabe destacar que el campo motor obliga a elegir una de las opciones disponibles, es otra forma de implementar un registro que solo tiene como campos un identificador y un nombre, como es el caso de la tabla Administration, este método, para pocas entradas es muy útil. 57 Aplicación WEB Lenguaje de programación, framework y módulos El lenguaje de programación elegido para llevar a cabo el desarrollo de la aplicación web es Python. Se trata de un lenguaje de programación ágil, que nos permite tanto un proceso de aprendizaje rápido como una reducción del tiempo necesario para la creación de funciones que conformen el esqueleto de la aplicación en relación al que sería necesario empleando lenguajes de programación de mayor nivel de abstracción. Python es un lenguaje de programación con una implementación en auge y muchas empresas deciden construir sus aplicaciones basándose en este lenguaje, tenemos casos notables como Instagram, Google, Netflix o Spotify entre otros. Una aplicación web necesita un marco en el que construirse, podríamos emplear nuestro propio framework, pero parece más inteligente emplear uno ya existente, testeado y robusto. La elección en este sentido ha sido Django. De nuevo, estamos ante un marco de trabajo para Python de alto nivel, con la capacidad de desarrollo de sitios y aplicaciones web de forma rápida y cómoda. También tenemos casos notables de uso como las páginas web de The New York Times, Pinterest, NASA Science, The Washington Post, National Geographic o Mercedes-Benz entre otras. El motor de la aplicación no lo es todo, pues una aplicación poco vistosa y amigable con el usuario, por potente que sea, pierde parte de su capacidad y calidad, por eso para el front-end, nos ayudaremos del marco de trabajo que nos aporta Materialize, basado en Material Design, es un conjunto de librerías tanto de CSS como de JavaScript que nos ofrecen herramientas básicas sobre las que estructurar una página web y que pueden ser editadas para actualizar el estilo a nuestras conveniencias, como es lógico emplearemos lenguaje HTML para el diseño de páginas, complementándolo visualmente con el diseño que nos permite CSS y terminando el pack con las funcionalidades que JavaScript nos permite conseguir. Para poder implementar la conexión con la aplicación mediante terceros, emplearemos el marco de trabajo de REST Framework, que nos permite programar una serie de accesos siguiendo y protocolo REST (con peticiones del tipo GET, POST, PUT y DELETE) para conectarse mediante lo que se conoce como una API. Por último, incluiremos el módulo cryptography, para poder incluir algo de seguridad con la inclusión de un encriptado de las contraseñas de acceso. 64 WebApp 8 - Apartado de Pastilleros (personal) Este apartado que vemos en la captura WebApp 8, ya sí que corresponde con el pastillero personal del paciente, en el mismo, podremos crear, editar y borrar las diferentes tomas de medicamentos que queramos asignar al paciente. Las diferentes tomas registradas, aparecerán en la tabla y pueden filtrarse tanto por la ingesta a la que correspondan como por el nombre del medicamento. Las opciones de cada son la de edición y gestión de su actividad de manera rápida, es decir, pueden desactivarse del pastillero, pero para poder activarse deberán editarse desde el formulario. En este apartado tenemos dos nuevas opciones al lado del botón de creación de registros. La primera opción nos permite abrir el editor de momentos de ingesta, del que hablaremos posteriormente y la segunda opción nos va a generar un documento descargable que contiene el sketch Arduino, este puede ser empleado para cagar el programa del funcionamiento en el dispositivo si nos lo llevamos al IDE de Arduino y conectamos la placa. El formulario que ha de cumplimentarse para generar estos registros aparece en la captura WebApp 9, de nuevo, los datos son los referentes al esquema definió en la base de datos. 65 WebApp 9 - Formulario para el registro de tomas WebApp 10 - Gestor de Momentos de la ingesta La captura WebApp 10 muestra el gestor de momentos de ingesta, mientras que la captura WebApp 11 nos ilustra el formulario que se ha de cumplimentar para crear los registros. Este apartado permite la creación edición y borrado de este tipo de entradas para las tablas de la base de datos. Ya hablamos de forma extensa de que son y para qué se crean estos datos así que no nos extenderemos más. 66 WebApp 11 - Formulario para el registro de momentos de ingesta Para poder visualizar los mensajes que llegarían desde el pastillero acerca de si el paciente ha tomado o no los medicamentos, se ha implementado un apartado que puede apreciarse en la captura WebApp 12. WebApp 12 – Apartado de mensajes 67 WebApp 13 - Página inicial de presentación Por último, cabe destacar que, para hacer más ameno el “aterrizaje” en la aplicación, así como para dotar a la página de una mínima funcionalidad para aquellos que no disponen de una cuenta de administrador, presentando el proyecto, se ha creado una página inicial con la información más básica y respondiendo a las que quizá sean las dos preguntas más importantes, el porqué de este proyecto, la causa que nos ha traído hasta este punto y el cómo se ha atajado dicha causa o, cambiando el sujeto, la descripción de esa solución que vertebran tanto este documento como las funcionalidades que se despliegan en la página web. Aspectos del diseño Como se ha podido apreciar en las capturas pertenecientes a la aplicación, se ha optado por un diseño minimalista y de aspecto tecnológico, con un fondo oscuro y letra blanca, conseguimos así, por un lado, centrar la atención del usuario y quedarnos con las necesidades fundamentales, mientras que, por otro lado, facilitamos la legibilidad y descanso visual en aparatos electrónicos que aporta un fondo cercano al color negro. 68 Los colores son reflejo del planteamiento minimalista, reducimos la gama a lo necesario tomando los colores verde y rojo asignados a conceptos enfrentados, acceso y salida, crear y borrar…, y añadimos dos más, el amarillo, relacionado con conceptos de señalización de peligro y el azul por ser un color asociado a la calma y muy empleos en el ámbito sanitario. Por otro lado, tomaremos colores de apoyo, blanco roto para la letra, gris oscuro en el fondo para rebajar la seriedad y la connotación de luto del color en nuestra cultura y por último un negro aclarado ligeramente para algunos detalles más oscuros. WebApp 14 - Paleta de colores empleada en la aplicación La portada se ha estructurado en grandes formatos a modo de díctico, para transmitir apertura y estructura en las ideas, mientras que se ha jugado con el balance de los colores y la apariencia de las letras, con un estilo más naive, para transmitir en este primer acercamiento a la aplicación una sensación informal y desenfadada, acentuando la sencillez de uso. Por último, cabe destacar que en este intento minimalista y de simplificación hasta quedarnos solo con lo más fundamental e indispensable, se ha optado para grandes formatos con una restricción del espacio disponible a la pantalla, evidentemente es imposibles poder trabajar con registros sin algún tipo de paginación o slider, pero se ha condensado en una tabla para que todas las herramientas disponibles para cada momento sean visibles a plena vista. 69 Sketch de Arduino Bibliotecas empleadas Antes de comenzar a hablar de las características particulares de programa de Arduino, nos detendremos brevemente a comentar acerca de las librerías que vamos a importar y usar en la escritura de este. De forma directa vamos a emplear: - SoftwareSerial: Esta librería la emplearemos para poder usar como puerto serie con conexión UART los pines conectados al reproductor de música, no es necesaria para nuestro proyecto, pero, si se pretende emplear un Arduino que no tenga más que el puerto serie 0, deberemos incluirla para adicionarla en la declaración del objeto que controla el reproductor. - DFRobotDFPlayerMini: Esta librería es propia del reproductor de música, en su creación precisa de una conexión UART, ya sea por hardware o software, se puede emplear la librería antes mencionada o, en nuestro caso, iniciar el puerto serie y emplearlo. - Keypad: Se trata de una librería muy sencilla para el control de teclado de membra, podríamos haberlo controlado por código, pero con el objetivo de condensar el programa haremos uso de esta. - Adafruit_SSD1306: Esta librería sirve para el control de la pantalla, precisa de contar con otras librerías de las que hablaremos más adelante y tiene gran capacidad gráfica. - RTClib: Hablamos de una librería que permite el control del módulo de tiempo real e incluye un nuevo tipo de dato (fechas). - Servo: Es una librería básica que nos va a permitir controlar los servomotores, existen ejemplos propios de Arduino. De forma indirecta, necesitaremos contar con una serie de librerías puesto que son necesarias para el funcionamiento del resto, estas son: - Adafruit_GFX - Wire - SPI 70 Esquema de uso En el siguiente esquema, podemos ver una simplificación del funcionamiento del programa que desarrollaremos en el presente apartado. Ilustración 18 - Esquema de uso del prototipo por modos Cuando el dispositivo se inicia, debe pasar, primero, por un proceso de encendido, donde se declaran y agregan todos los módulos que se van a emplear, así como se inicializan los parámetros base. Si el modo editor está activo, se inicia la lectura de las teclas introducidas por el gestor mediante el teclado de membrana, una vez que se tienen los cuatro caracteres que componen un código, se busa y, si existe, se ejecuta la acción relativa al mismo. Si estamos ante el modo normal, se comprueba que no haya coincidencias 71 entre la hora y la alarma, si las hubiese, se despliega una alarma que durará 10 minutos. Durante el tiempo de alarma, se reproducirá varias veces un audio de aviso, si el paciente no pulsa el botón no se soltarán los medicamentos y transcurrido el tiempo, la alarma se desconectará por sí sola. Si el paciente pulsa el botón, se abrirá el compartimento indicado y la alarma cesará, una segunda pulsación es requerida para finalizar el proceso. Los compartimentos, además de una alarma, tienen asociado un estado, esto es para saber si aún no se ha iniciado una alarma, si se inició y los medicamentos se tomaron o si se inició y los medicamentos continúan en el compartimento. Como es normal, debe existir tanto un factor como un funcionamiento que marque tanto el cambio de modo del dispositivo como la lógica aplicada al botón, el siguiente diagrama intenta simplificar estos factores: Ilustración 19 - Esquema del cambio en el modo de funcionamiento del prototipo Como podemos ver el programa puede ser alterado durante su funcionamiento normal para dar paso al modo editor, esto puede ser realizado siempre y cuando no tengamos ninguna alarma activa, puesto que el botón también se empleará para dar la orden de apertura y cierre de los compartimentos. 72 Aspectos de la construcción del prototipo Figura 12 - Prototipo elaborado como TFG El prototipo construido es bastante voluminoso, si bien es cierto que un planteamiento más funcional y práctico requeriría disminuir las dimensiones, este gran formato es más versátil en un montaje casero y permite más libertad a la hora de hacer modificaciones en el mismo. Como podemos ver, se ha elegido un contendor semitransparente para albergar toda la electrónica y sobre el que disponer diferentes elementos con los que, tanto el cuidador como el paciente, interactúan en el uso normal. El enchufe en la parte trasera es la encargada de alimentar la protoboard y, por ende, los motores que controlan los dispensadores. Figura 13 - Alimentación de la placa de prototipado 73 Figura 14 - Parte superior del pastillero La distribución elegida para los componentes externos dispone el display en la parte superior izquierda, junto con un botón para la interacción del paciente, en la parte inferior derecha, se encuentra el teclado de membrana junto al altavoz. En el lateral se encuentran dispuestos los tres motores encajados en los dispensadores del pastillero. Figura 15 - Dispensadores acoplados en el pastillero 80 Librería propia para el control del display. - Actualmente empleamos una librería para el control de la pantalla de Adafruit, una solución muy testeada y potente pero que podría ser sustituida por una librería propia de modo que se facilitase la forma en la que se muestra el texto por pantalla, se podrían incluir mensajes para el paciente o adicionar gráficos propios de forma más compacta. Circuito impreso. - Este punto de mejora es obvio, para un prototipo el empleo de una protoboard y cableado es admisible, peo un producto serio, compacto y estable ha de tener un circuito impreso. Alimentación integrada. - Una de las mayores limitaciones que incluye el prototipo es la alimentación, he intentado atajar el problema de la mejor manera posible, pero la alimentación a 3.5, 5 y 9 Voltios es un problema de gestión que habría que afrontar en un futuro Control de motores mediante lógica. - Con la incorporación de demultiplexores, podemos aumentar la capacidad de motores de los que disponemos en el dispositivo disminuyendo el número de salidas necesarias, es un cambio para plantear seriamente. Memoria eeprom. - Aunque el Arduino dispone de su propia memoria no volátil la cual puede ser empleada, esta tiene una vida útil relativamente corta, por lo que incluir una memoria para almacenar las horas y días de las tomas podría ser una buena mejora. Módulo sintetizador. - Otra de las posibles mejoras que se me han ocurrido ha sido la posibilidad de sustituir el reproductor de música por un módulo sintetizador capaz de reproducir textos de forma que se aumentase el grado de interacción con el paciente 81 Bibliografía Al-Shammary, R., Mousa, D., & Esmaeili, S. (9 de 2018). The Design of a Smart Medicine Box. 26th Iranian Conference on Electrical Engineering, ICEE 2018, 130-134. doi:10.1109/ICEE.2018.8472586 Antoun, W., Abdo, A., Al-Yaman, S., Kassem, A., Hamad, M., & El-Moucary, C. (7 de 2018). Smart Medicine Dispenser (SMD). Middle East Conference on Biomedical Engineering, MECBME, 2018-March, 20-23. doi:10.1109/MECBME.2018.8402399 Hayes, T., Hunt, J., Adami, A., & Kaye, J. (2006). An electronic pillbox for continuous monitoring of medication adherence. Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology - Proceedings, 6400-6403. doi:10.1109/IEMBS.2006.260367 Jabeena, A., Sahu, A., Roy, R., & Basha, N. 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