Dispensador Inteligente de Pastillas: Sistema de Gestión de Medicación de Precisión

Componentes y materiales

Herramientas y máquinas necesarias

• Impresora 3D (genérica)
• Soldador (genérico)
• Hilo de soldar sin plomo

Aplicaciones y servicios en línea

• Microchip MPLAB X IDE
• Arduino IDE
• Autodesk Fusion 360
• AWS IoT Core
• AWS DynamoDB
• AWS API Gateway
• AWS Lambda
• Microsoft VS Code

Descripción del proyecto

¿Por qué este proyecto?

Actualmente hay dos tipos de dispensadores en el mercado: no eléctricos y automáticos. Aunque la mayoría tienen recordatorios (no siempre aptos para discapacidades visuales/sensoriales), ambos requieren que una persona organice las pastillas diaria/semanalmente en compartimentos, haciendo al paciente dependiente. Debido al COVID-19, familiares y cuidadores de ancianos tienen más dificultades para atender a personas dependientes.

Por eso creamos SmartPill: un dispensador inteligente que no requiere organización manual, es accesible para discapacitados y permite al paciente ser más independiente.

¿Cómo funciona?

El sistema SmartPill tiene 2 subsistemas:

• SmartPill Dispenser: Dispositivo físico que organiza, almacena y dispensa pastillas. Interfaz principal del paciente.
• SmartPill Web App: Interfaz web para que médico/responsable configure y haga seguimiento de las tomas.

Desde la web app (interfaz amigable), el médico configura hasta 4 pastillas distintas por dispensador y hasta 3 tomas diarias por pastilla. Permite cambiar dosis remotamente sin intervención del paciente.

Diseñado para dificultades de demencia senil, Alzheimer, discapacidad visual/auditiva: pantalla grande para carga cómoda, feedback audible y luminoso para recordar tomas a la hora exacta.

El usuario no se preocupa de dónde/quién pone cada pastilla: un mecanismo inteligente las distribuye internamente y dispensa la dosis correcta a la hora indicada.

Conexión WiFi a nube AWS gracias al Microchip AVR-IoT, permitiendo monitorización y configuración remota. La app muestra cuándo se tomaron las pastillas y notifica al familiar si no se tomó.

SmartPill Dispenser

Sistema de dispensación

Todo (excepto pantalla) impreso en 3D con PLA. Archivos .STL disponibles al final.

1. Base: Soporta el resto. Dos orificios para sensor de movimiento. Contiene solapa que lleva pastillas al vaso.
2. Deslizador (Slider): Soporta contenedores de pastillas. Debajo, rampa por donde caen a la solapa. Hueco inferior para electrónica.
3. Partes laterales: Protegen hardware y pastillas de humedad, temperatura, suciedad y polvo.
4. Pantalla Nextion NX8048T070: Interfaz usuario-dispensador.
5. Partes superiores: Protección (superior) y separación tambor-contenedores (inferior).
6. Servo Parallax 900-0005: Motor 360° que posiciona el tambor (7).
7. Tambor (Drum): Tubo de conexión entre exterior y contenedores. Gira para acceder al contenedor correcto.
8. Puerta trasera: Acceso para meter/sacar contenedores con el deslizador.
9. Altavoces: Comunican información al usuario.
10. Sensor ultrasónico HC-SR04: Detecta si el vaso se ha retirado.
11. Contenedores de pastillas (4 en prototipo): Almacenan y dispensan la cantidad correcta en el momento. Adaptables a mayor capacidad.

¿Quiere su propio SmartPill? Descargue los STL al final e imprima todas las piezas. Proyecto completamente open-source.

Ensamblaje

• El Slider (Parte 2) se imprime en 3 partes. Primero ensámblelo: inserte tuercas (2.3.2) en Slider (2.2) con soldador. Atornille ambas partes (2.3.1 y 2.2). No ponga la tapa (2.4) hasta cablear electrónica.
• Coloque electrónica en hueco del slider, incluyendo sensor ultrasónico HC-SR04 (Parte 10), y atornille tapa (2.4).
• Ensamble contenedores (ver Plano Contenedores) con un servo SG90 cada uno. Una Parte 1 con Parte 7 y atornille SG90 a Parte 7. Una Parte 3 con Parte 4 (rodamiento) y añada Parte 2. Atornille contenedores a la parte superior del Slider (Parte 2 - Plano General).
• Atornille pantalla (Parte 4) a parte lateral correspondiente y conecte enchufe. Encaje partes laterales (Parte 3) a la base hasta que cliquen.
• Dos Partes superiores (Parte 5). Ensámbrelas insertando tuercas y ajustándolas (sin soldador esta vez). Coloque Tambor (Parte 7) y Servo Parallax (Parte 6) entre ellas y atornille ambas partes superiores.
• Finalmente atornille Puerta trasera (Parte 8) al conjunto de partes superiores.

Electrónica

Cerebro principal: Arduino Mega controla servos de dispensación, pantalla Nextion, RTC, efectos de sonido y placa AVR-IoT.

• AVR-IoT conectado a Arduino Mega por Serial UART.
• Servos controlados por PWM.
• RTC conectado por I2C.
• Barreras IR para detección de pastillas en pines analógicos.

Para replicar, haga todas las conexiones según el esquema con protoboard o PCB propio. Recomendamos montar el circuito en una base de madera como en la foto. El esquema está al final de la página.

SmartPill Web App

Facilita configurar el dispensador y controlar la medicación de otro.

• Configuración fácil: datos del paciente, pastillas, dosis, horarios.
• Monitorización de tomas.

Desarrollo

Backend: AWS API Gateway (HTTP API REST).
Frontend: Ionic & Angular. Ionic es framework NodeJS gratuito/open-source basado en AngularJS, con componentes UI nativos para iOS/Android. Usa HTML, CSS, JavaScript, Angular. Ionic CLI crea apps móviles funcionales.

Requisito previo: Node.js instalado.

Pasos iniciales:

$ npm install -g @ionic/cli
$ ionic start smartpill-webui blank
$ cd smartpill-webui
$ ionic serve

ionic serve permite probar en navegador (esencial para debug).

Estructura básica

Organización simple para navegación fácil. Carpetas: módulo de rutas, componentes, "services", y una carpeta por ruta.

Archivos esenciales:

• app-routing.module.ts: Navegación entre rutas. Algunas rutas pasan variables.
• post.service.ts: Comunica con API. Define interfaces (Post, Dep, Log) y clase PostService con funciones CRUD: get, post, delete, put.

Página de configuración y edición de pastilla

Ruta "page-config" muestra posts programados. Botón "+" (abajo derecha) redirige a "page-edit-pill" para crear. Botón "Editar" en post existente redirige a misma página llevando el ID.

La página "page-edit-pill" detecta si entra con o sin ID y ejecuta funciones correspondientes.

• Ruta con ID: path:'pill/edit/:postId'
• Lectura del ID en ngOnInit() vía ActivatedRoute.paramMap
• Ejemplos de *ngIf en plantilla para "Crear/Actualizar" y botón "Submit/Update"

Interacción con componentes Ionic (inputs, selects) que se envían a la API:

• Select múltiple para horarios (mañana/tarde/noche)
• Input para nombre de pastilla

La "config-page" usa ciclo de vida Angular: al volver de "edit-pill", recarga posts automáticamente. Botón de borrado con confirmación asíncrona.

Página de registros (Logs)

Muestra histórico de pastillas dispensadas. Similar a "config-page" pero solo carga datos de la API.

Amazon Web Services

AWS elegido para desplegar SmartPill: amplia gama de servicios en un ecosistema, enfoque serverless que escala a necesidades del usuario y paga solo por uso.

Arquitectura Cloud Serverless

• Dispensador: AVR-IoT (WiFi) → AWS IoT Core (MQTT) → bidireccional: envía orden de dispensación y recibe confirmaciones.
• Frontend Web: Ionic/Angular compilado → archivos estáticos en AWS S3 (hosting web estático).
• Backend Web: HTTP API REST (AWS API Gateway) → Lambda functions → DynamoDB (configuración pastillas y logs).
• Programador: AWS EventBridge → Lambda smartpill-dispensepill en horarios (mañana/tarde/noche) → busca en BD pastillas necesarias → envía a dispensador vía IoT Core.

AWS IoT Core

Conecte AVR-IoT a su cuenta AWS (guías Microchip IoT Developer Guides for AWS). Verifique en IoT Core → Manage → Things. Configure WiFi en AVR-IoT (Getting Started Guide).

AWS DynamoDB

Cree dos tablas:

• smartpill-history: logs de pastillas tomadas
• smartpill-pills: pastillas configuradas

Clave primaria: "id".

AWS Lambda

Asegure permisos AmazonDynamoDBFullAccess en rol de ejecución (pestaña Permissions → Role Name). Cada Lambda con su propio rol. Adjunte política si falta. Suba código desde repositorio GitHub. Configure integraciones Lambda ↔ IoT Core para ejecutar función correcta al recibir mensaje.

{
  "cmd": "dispensepill",
  "npills": 2,
  "intake": { "time": "morning" },
  "pills": {
    "1": { "pill": "Ibuprofeno", "qty": 1, "deposit": 1, "weight": 200 },
    "2": { "pill": "Paracetamol", "qty": 2, "deposit": 2, "weight": 500 }
  }
}

D Ibuprofeno 1 1 200 D Paracetamol 2 2 500 \n

pill 1

{
  "time": "morning",
  "state": "ok"
}