STEM教育 · BB保姆：智能身体探测器

香港理工大學工業及系統工程系
The Hong Kong Polytechnic University

Department of Industrial and System Engineering

全港中小學產品設計大賽 2018-19
Hong Kong Product Design Makeathon2018-19

產品報告 Product Report

項目名稱 / Project nameBB：保姆 (前名為智能身體探測器，及後修訂為 BB 保姆)

項目編號 / Project number：P19

學生名稱 / Student name：何栢希黎得陳依汶冼浩倫

學校名稱 / School name：東華三院鶴山學校

組别 / Class：小學組 Primary

項目組别 / Project：穿戴科技 Wearable Technology

1. Introduction – Background and Objectives 介紹 - 背景與目標

嬰兒們都是父母的心中寶，父母希望能盡努力給予嬰兒悉心的呵護和照料。然而嬰兒無法說話，只能透過哭來表達。而父母亦未必能清楚知道嬰兒的需要，尤其是缺乏經驗的「新手」父母，所以照顧嬰兒時遇到不少困難。

另外，新聞報導中有父母擔心嬰兒受涼而替他們穿上很多衣物，或在嬰兒床中把被窩捂緊嬰兒，甚至認為「BB 太熱焗一身汗是健康的」。但其實嬰兒溫度過高會引起嬰兒捂熱綜合症(SIDS)，嚴重的更會死亡。因為嬰兒的體溫調節中樞功能還未完善，汗腺閉塞無法及時調整體溫，出現休克和器官衰竭而死亡(王秀平， 2013)。

基於以上兩點，我們以嬰兒為對象，開發了「BB 保姆」這個智能身體探測器，目標是幫助父母了解嬰兒的身體狀況，更可減低嬰兒過熱而死亡的機會。同時，為了方便和迎合父母愛播放音樂給嬰兒聽，促進嬰兒的身心發展和幫助入睡。因此「BB 保姆」主要有三大功能，包括探測和監察嬰兒的體溫、量度嬰兒的活動量及播放音樂。

2.Methodology – Product Design and Used techniques 方法 - 產品設計和使用技術

步骤1 Product Design 產品設計

(Conceptual design drawing or photos 概念設計圖或照片)

步骤2 Techniques 技術

(Technologies and tools you used to produce the product 生產產品的技術和工具)

「BB 保姆」主要依靠 Micro:bit 來運作。由於 Micro:bit 的物料堅硬和凹凸不平容易拮到嬰兒，所以選用較柔軟的皮革來包裝整個產品，並分為內、外兩側。內側有電池盒、LED 燈區和 A、B 按鈕，外側則設有 Micro:bit 的溫度感應器、加速度感應器和揚聲器。

內側結構:

首先在供電方面，Micro:bit 通常以 2 粒 AAA 電池來供電，但考慮到電池盒的體積太大和太重會令嬰兒穿戴時不方便的問題，於是改裝成較細小和輕巧的鈕型電池供電，且所有電線線路包含在皮革內可防止被嬰兒扯出。其次，LED 燈區的微型 LED 燈有些尖銳，為避免嬰兒觸碰 LED 燈區或誤按 A、B 按鈕，所以 LED 燈區及 A、B 按鈕都安放在產品內側。

外側結構:

同時，Micro:bit 另一面的溫度感應器則放在外側，可貼近嬰兒的身體，更準確地量度嬰兒的體溫。而加速度感應器則包裹在皮革來，皮革既可保護感應器而又不會影響它的運作。此外，揚聲器亦會設置在外側，使音樂的播放效果更清晰。

使用方法:

產品外型設計時參照了磁石書籤的運作原理，所以在皮革的上下兩側裝有磁石，當使用時父母可把產品夾在嬰兒的衣領上。

步骤3 Product Demonstration 產品演示

(Demonstration of working principle and functions 介紹工作原理和產品功能)

micro:bit

(一)探測和監察嬰兒體溫

實驗過程與裝置

實驗結果

根據以上結果，我們在 Micro:bit 的溫度感應器內設定當 Micro:bit 啟動後，溫度感應器會一直探測嬰兒的 37°C 至 40°C 為正常的體溫範圍，並進行編程。溫，並運用電子板上的 LED 燈來展示當刻的溫度。如果嬰兒的 LED 燈區符號溫度;如果嬰兒的 LED 燈區則符號溫度，嬰兒的傳送至智能電話的 MIT App Inventor 2 應用程式內，方便父母查閱，且如果嬰兒訊息彈出。

(四)磁石開夾功能

皮革上下兩側的磁石分別以南、北兩極相反安裝，當兩側的磁石接近時便會異性相吸，夾在嬰兒的衣領上。且我們在測試階段中有受訪父母表示擔心嬰兒會扯下裝置，所以我們在上側改用強力磁石，下側保留使用普通磁石，這樣嬰兒則較難扯下裝置。

MIT App Inventor 2 應用程式

(五)個人化應用程式

為了吸引父母使用應用程式，我們編寫應用程式時增加個人化設計，讓父母可透過拍照功能或從相册中選取來上載嬰兒的照片，並可輸入嬰兒的名字。

(六) 顯示溫度讀數

父母需把智能電話與 Micro:bit 以藍芽連接起來，首先在應用程式內按下 Scan 按鈕並聽到「Bluetooth device has been found. 」，又或在 Search list 輸入名稱來搜尋 Micro:bit 裝置。當揀選 Micro:bit 裝置後，再按下 Connect 按鈕便會聽到「Data is connected.」的提示訊息播放，表示智能電話與 Micro:bit 已成功連接，應用程式內亦隨即顯示 Micro:bit 錄得的體溫讀數。如果父母想終斷藍芽連接，則可按下 Disconnect 的按鈕。

Bill of Materials (BOM) and Cost Estimation 物料清單(BOM)和成本估算

Conclusions 總結

這次的產品設計中，我們認識了產品設計的過程，由意念構思、編寫程式、製作產品、測試改良到最後完成整個產品。當中我們遇到了很多新挑戰，但同時這些挑戰都是難能可貴的學習經歷。例如我們要自學 MIT App Intventor 2 來編寫智能電話內的應用程式，剛開始時都感到困難和無從入手，經過老師和父母的幫助後我們逐漸建立信心。而編寫程式的過程亦常常要修復錯誤，甚至到最後階段我們才發現 Micro:bit 的記憶體不足，可能要放棄連接應用程式的功能，但我們仍努力不懈，一次又一次的堅持下來，最終終於成功製作「BB 保姆」，令我們充滿成功感，並希望有一天能真正推出市面，幫助父母照顧嬰兒。