El viaje de un wearable inteligente: Del diseño 3D y la conectividad IoT

En KuyzMan Corp, vivimos y respiramos innovación. Nuestra pasión es tomar desafíos complejos y transformarlos en soluciones tecnológicas que no solo funcionen, sino que también inspiren. Hoy, queremos llevarlos al corazón de uno de nuestros proyectos de desarrollo más recientes y emocionantes: la «SmartMask», un prototipo de mascarilla biomédica inteligente diseñada para la monitorización avanzada de signos vitales.

Este no es solo un dispositivo; es una ventana a cómo la mecatrónica, el Internet de las Cosas (IoT) y el diseño centrado en el usuario pueden converger para crear herramientas con un impacto significativo.

El primer paso de la innovación: diseño y renderizado de la SmartMask, una creación de Kuyzman Corp que fusiona forma, función y tecnología.

El Desafío: Hacia una Monitorización Más Integrada y Accesible

La monitorización continua y precisa de signos vitales es crucial en muchos campos, desde el bienestar personal hasta el apoyo en diversas disciplinas profesionales. Sin embargo, a menudo implica el uso de múltiples dispositivos, lo que puede ser incómodo o poco práctico en ciertos contextos.

Nos preguntamos: ¿Podríamos integrar la monitorización de un espectro de parámetros cardiovasculares y respiratorios clave en un formato familiar y no invasivo como una mascarilla? Esta pregunta fue el catalizador para el proyecto SmartMask. Buscamos desarrollar un prototipo que no solo fuera tecnológicamente avanzado, sino también ergonómico, adaptable y con potencial para futuras aplicaciones.

La SmartMask en acción: monitorizando la respuesta fisiológica en sus principales escenarios de aplicación, desde la rehabilitación guiada por un fisioterapeuta hasta la optimización del rendimiento deportivo.

SmartMask al Descubierto: Diseño y Arquitectura de un Prototipo Innovador

El desarrollo de la SmartMask fue un ejercicio integral de ingeniería mecatrónica, abordando desde el diseño mecánico hasta la electrónica y el software embebido.

1. Concepción Ergonómica y Fabricación Aditiva: El primer paso fue diseñar una carcasa que no solo albergara la compleja electrónica, sino que también fuera cómoda y ofreciera un buen sellado. Utilizando Autodesk Fusion 360, modelamos una mascarilla ergonómica, optimizada para ser fabricada mediante impresión 3D con PLA. Este enfoque de prototipado rápido nos permitió iterar y refinar el diseño de manera eficiente.

Aquí vemos el viaje de la SmartMask: Desde los planos digitales en el software hasta convertirse en un objeto físico a través de la impresión 3D, listo para albergar la tecnología en su interior.

2. El Corazón Electrónico: Sensores y Procesamiento: La SmartMask integra una cuidadosa selección de componentes para capturar una rica variedad de datos:

• Microcontrolador ESP32: El cerebro del sistema, elegido por su potencia, bajo consumo y conectividad Wi-Fi/Bluetooth integrada.
• Sensor MAX30102: Para la medición de fotopletismografía (PPG), permitiendo estimar la saturación de oxígeno (SpO₂), frecuencia cardíaca (FC) e índice de perfusión (PI).
• Sensor de Flujo de Aire Diferencial: Clave para medir la frecuencia respiratoria (FR), los patrones de flujo inspiratorio/espiratorio, la presión en las vías aéreas (proxy), el volumen tidal (VT), y los picos de flujo inspiratorio (PFI) y espiratorio (PFE).
• Pantalla OLED (1.3″): Para visualización local e instantánea de los datos y la navegación por menús.
• Sensores Táctiles Capacitivos: Para una interacción intuitiva con la interfaz del dispositivo.
• Sistema de Alimentación: Batería recargable de 3.7V con módulo de carga TP4056 y elevador de voltaje.

Una mirada al interior de la SmartMask. Así se ve la integración de la electrónica avanzada: desde el microcontrolador ESP32 hasta los sensores biométricos y la pantalla OLED, cada pieza ensamblada para crear un dispositivo funcional y compacto.

3. Software Inteligente: Firmware y Conectividad IoT: Desarrollamos un firmware robusto en C++ (entorno Arduino IDE) para el ESP32, encargado de:

• Adquirir y sincronizar datos de todos los sensores.
• Procesar las señales para extraer los parámetros fisiológicos.
• Gestionar una interfaz de usuario clara en la pantalla OLED, con menús navegables y dashboards gráficos.
• Implementar la conectividad Wi-Fi y transmitir todos los datos en tiempo real a un broker MQTT público mediante topics estructurados.

4. Visualización Remota: El Poder del IoT: La información recolectada por la SmartMask no se queda solo en el dispositivo. Gracias a su conectividad IoT, los datos pueden ser visualizados y monitoreados remotamente a través de aplicaciones como IoT MQTT Panel. Esto abre la puerta a un sinfín de aplicaciones donde el seguimiento a distancia es crucial.

Visualizando los datos en acción: la interfaz OLED integrada en la máscara y el dashboard remoto en la app IoT MQTT Panel, permitiendo una monitorización local y a distancia en tiempo real.

Más Allá del Prototipo: Aplicaciones y Futuro de SmartMask

Aunque este prototipo inicial se exploró en un contexto específico (mención sutil si lo deseas, o enfocarlo como una prueba de concepto interna de KuyzMan Corp), la SmartMask está diseñada con una arquitectura flexible y escalable. Su potencial es vasto, especialmente en áreas como:

• Bienestar y Fitness: Monitorización durante el ejercicio para optimizar el rendimiento y la seguridad.
• Investigación: Como herramienta para la recolección de datos fisiológicos en estudios.
• Asistencia en el Hogar: Seguimiento no invasivo para ciertos grupos de usuarios.
• Entornos Laborales Específicos: Monitorización en situaciones que demanden un control de la respuesta fisiológica.

¿Qué sigue para SmartMask en KuyzMan Corp?

• Integración de Inteligencia Artificial (IA) y Machine Learning (ML): Estamos trabajando en la incorporación de algoritmos para análisis avanzado de datos, detección de patrones y desarrollo de modelos predictivos.
• Optimización de Sensores y Diseño: Investigación continua para integrar sensores aún más precisos y mejorar la ergonomía.
• Desarrollo de un Ecosistema de Software: Incluyendo una aplicación móvil nativa y una plataforma web para profesionales.
• Validación y Pruebas Rigurosas: Para asegurar la fiabilidad y precisión en diversos escenarios de uso.

La Innovación es un Proceso Continuo

El desarrollo de la SmartMask es un testimonio del compromiso de KuyzMan Corp con la innovación y la aplicación de tecnologías disruptivas para crear soluciones significativas. Desde el diseño CAD y la impresión 3D hasta la programación embebida y la conectividad IoT, cada paso de este proyecto refleja nuestra pasión por la ingeniería mecatrónica.

Este prototipo es solo el comienzo. Creemos firmemente que la tecnología bien aplicada tiene el poder de transformar nuestro mundo para mejor.

¿Qué te parece este proyecto? ¿Tienes alguna idea sobre otras aplicaciones para la SmartMask o tecnologías similares? ¡Nos encantaría leer tus comentarios y perspectivas!

Y para conocer más sobre este y otros proyectos innovadores de KuyzMan Corp, no dejes de visitar nuestra sección de proyectos en kuyzman.com/proyectos.