スマートアルツハイマー伴侶：Arduinoベースのアラートシステム

Infineon Sensor Hub Nanoの小型フォームファクタとBLE機能、高精度気圧センサ（DPS310）による転倒検知・階層推定に着目。以下の4点で「ベアボーン（最小構成）」を構成：

• Infineon Sensor Hub Nano
• Arduino MKR1000（小型、WiFi内蔵）
• HC-05 Bluetoothモジュール（Sensor Hubとの橋渡し）
• Nokia 5110ディスプレイ

仕組み

Sensor Hub NanoのDPS310は気圧・温度・高度をBluetoothで送信。Androidアプリや評価ソフトで確認可能ですが、スマホなしで単体動作させたいのが本プロジェクトの狙いです。Arduino MKR1000を中継役にし、HC-05をマスターモードでSensor Hub Nano（特定MACアドレス）と自動ペアリングするよう設定します。

MKR1000のピンアウト：

HC-05は3.3V動作品を使用し、MKR1000と直接接続（5V品の場合はレベルシフタ必要）。ATコマンドで以下を設定：

• 既存ペアリング情報削除（AT+RMAAD）
• 接続モードをマスターに固定（AT+CMODE=0、AT+ROLE=1）
• Sensor Hub NanoのMACアドレスを指定（AT+BIND=...）
• ボーレート115200、ストップビット2、イーブンパリティ（AT+UART=115200,0,0）

ペアリング後、Sensor Hubへコマンド送信（例：$start_sensor id=1）でデータストリーム開始。受信フォーマット：

$1,t,36.9299,1154206 // 温度
$1,p,997.6813,1154206 // 気圧
$1,a,130.4305,1154206 // 高度

データパースはシリアル読み取りで文字列処理：

void getSensorValues() {
  String junkVal;
  if (Serial1.available()) {
    junkVal = Serial1.readStringUntil('\n');
    junkVal = Serial1.readStringUntil('t');
    t = Serial1.parseFloat();
    junkVal = Serial1.readStringUntil('p');
    p = Serial1.parseFloat();
    junkVal = Serial1.readStringUntil('a');
    a = Serial1.parseFloat();
    junkVal = Serial1.readStringUntil('\n');
  }
}

取得データをBlynkやCayenne等のIoTプラットフォームへ送信。CayenneはMKR1000でピン選択バグがあったためBlynkを採用（両者似ているため移行容易）。

Bluetoothモジュール設定手順

1. Sensor Hub Nanoをスマホとペアリングし、InfineonアプリでMACアドレス取得（IFX_NANOHUBとして表示）
2. HC-05をATモードに入れる（ボタン付きモジュールの場合：電源OFF→ボタン長押し→電源ON→LED点灯でボタン離す）
3. シリアルモニタ（9600bps、改行コード「NL&CR」）でATコマンド投入
4. 設定完了後、Arduino電源OFFで通信モード復帰
5. Sensor Hub Nano電源ON→Arduino電源ONで自動接続確認（LED点滅パターン変化）

※スマホとペアリング済みだと干渉するため解除推奨。

ベアボーン動作テスト

1. Blynkアプリインストール、QRコードスキャンでウィジェット自動配置
2. ライブラリ導入：Blynk、U8g2lib
3. スケッチにBlynk認証トークン、WiFi SSID/パスを記入し書き込み
4. 回路配線（フリッツィング図参照）、Blynkアプリでプロジェクト再生
5. Sensor Hub NanoスイッチONで「Connected to Infineon's Sensor Hub Nano」表示、数秒後に温度/気圧/高度がスマホに表示
6. さらに数秒でインターネット同期の時刻（24時間制）と日付がディスプレイに表示

アルツハイマーアシスタントの個別カスタマイズ

ベアボーン完成後、患者個々のニーズに合わせて機能追加。主な拡張例：

転倒検知

気圧変化（高度差）で転倒を推定。閾値：落差0.7m ± クリアランス0.2m（1秒間隔）。誤検知低減には加速度センサ併用が望ましい（今後の課題）。

位置推定（階層/部屋）

高度差から階層判定、モーションセンサ併用で部屋レベルまで特定可能。BlynkのLEDウィジェットで可視化。

温度異常検知

DPS310の温度値で火災等を検知（例：45℃超でアラート）。センサは肌に直接触れないため厳密な体温ではないが、環境温度上昇の指標になる。

ブザーとタクトスイッチ

ブザーで服薬/運動リマインド音。タクトスイッチを非常ボタンとして、押下時にBlynk経由でメール/SMS/電話通知（IFTTT連携）。割り込み処理で実装。

ディスプレイ表示

Nokia 5110は安価だが解像度低。U8g2ライブラリ使用でOLED等への移行容易。表示内容：

• デフォルト：インターネット同期時刻/日付（Blynk RTCウィジェット利用）
• センサ値表示（デバッグ用）
• 服薬リマインド「Time to take your pills!」
• 運動リマインド「Time to exercise!」
• 転倒検知「Fall Detected!」

Blynk Eventorウィジェットでスケジュール管理

コード修正なしでアプリ側のみでリマインド時刻設定可能。BLYNK_WRITE(vEVENTOR_PIN) で検知し、対応表示関数を呼び出し。

Sensor Hub Nanoの動作モード切替

低消費電力/標準/高精度モードをBlynkスイッチで切替可能（コードにコマンド定義済み）。

Blynk + IFTTT Webhook連携

BlynkのWebhookウィジェットからIFTTTへイベント送信し、SMS、電話、Twitter、Facebook等多彩なアクションをトリガー可能。設定手順は本文のスクリーンショット参照。

仕上げと今後の展望

電源と充電

MKR1000はLiPoバッテリー接続端子搭載。今回はFutara Elettronica製ワイヤレス充電（送信機/受信機）を採用。受信側はMicro-B USBケーブルを切ってMKR1000のUSBポートへ接続。

ケース設計

レーザーカッター/3Dプリンタ未所持のためSTLは参考用（非スケール）。

今後の改善項目

• プロフェッショナルなケース製作
• Bluetooth 4.0 (BLE) モジュールへの移行、またはDPS310単体使用でコスト削減
• 加速度センサ/モーションセンサ併用で転倒・位置検知精度向上
• 脈波センサ追加
• 高解像度OLEDディスプレイ採用（グラフィック表示対応）
• MKR1000ディープスリープ活用で電池寿命延長

ご覧いただきありがとうございます。ご意見・アイデアをお寄せください。

コード

ATコマンド設定用スケッチ

// Martyn Currey氏のブログ原典をMKR1000用に改変
char c = ' ';
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Arduino with HC-05 is ready");
  Serial1.begin(38400);
  Serial.println("Serial1 started at 38400");
}
void loop() {
  if (Serial1.available()) { c = Serial1.read(); Serial.write(c); }
  if (Serial.available()) { c = Serial.read(); Serial.write(c); Serial1.write(c); }
}

メインスケッチ（Alzheimer's Assistant）

// 必要ライブラリ
#include <BlynkSimpleMKR1000.h>
#include <WidgetRTC.h>
#include <WiFi101.h>
#include <Arduino.h>
#include <U8g2lib.h>
#include <SPI.h>

char auth[] = ""; // Blynk認証トークン
char ssid[] = ""; char pass[] = ""; // WiFi認証

// Sensor Hub Nanoコマンド定義
#define HELLO "$hello id="
#define INFO "$info id="
#define SENSOR_INFO "$sinfo id=1"
#define LOW_ENERGY "$set_mode sid=1;md=mode;val=bg"
#define STANDARD_MODE "$set_mode sid=1;md=prs_osr;val=16"
#define HIGH_PRECISION "$set_mode sid=1;md=prs_mr;val=32"
#define START "$start_sensor id=1"
#define STOP "$stop id="

// 転倒検知閾値
#define FALL 0.7
#define CLEARANCE 0.2

// Blynk仮想ピン
#define vTEMPERATURE_PIN V0
#define vPRESSURE_PIN V1
#define vALTITUDE_PIN V2
#define vEVENTOR_PIN V3
#define vFALL_PIN V4

float t, p, a, previousA;
boolean fallState;
unsigned long previousMillis = 0;
const long interval = 1000;
boolean BTconnected = false;
int btStatePin = 9;
int backlightPin = 2;

BlynkTimer timer;
WidgetRTC rtc;
// Nokia 5110 (SPI)
U8G2_PCD8544_84X48_F_4W_SW_SPI u8g2(U8G2_R0, 7, 8, 3, 5, 4);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial1.begin(115200);
  timer.setInterval(1000L, sendSensorValues);
  timer.setInterval(3000L, showTimeAndDate);
  pinMode(btStatePin, INPUT);
  pinMode(backlightPin, OUTPUT);
  digitalWrite(backlightPin, LOW);
  u8g2.begin();
  showStartMessage(); delay(2000);
  while (!BTconnected) {
    if (digitalRead(btStatePin) == HIGH) BTconnected = true;
    else showWaitingFor();
  }
  initSensorHub();
  Blynk.begin(auth, ssid, pass);
  rtc.begin();
  setBlynkWidgets();
  showTimeAndDate();
  sendCommand(START);
}

void loop() {
  Blynk.run();
  timer.run();
  getSensorValues();
  checkIfFalling();
}

// 以下、sendCommand, initSensorHub, getSensorValues, sendSensorValues,
// checkIfFalling, showStartMessage, showWaitingFor, showConnectedMessage,
// showErrorMessage, showSensorValues, showFallMessage, showPillReminder,
// showExerciseReminder, showTimeAndDate, BLYNK_WRITE(vEVENTOR_PIN),
// setBlynkWidgets, BLYNK_CONNECTED 等の関数定義が続く...

カスタムパーツとエンクロージャ

最終的なケースデザインのイメージ（非スケール）。

回路図

• HC-05 ATモード設定時の配線図
• ベアボーン動作時のFritzing図
• HC-05 ATコマンド一覧ドキュメント