## Monitoring Sistem Infus Medis Berdasarkan ZigBee Wireless Sensor Network (WSN)

## Hayadi Hamuda
RS. Mitra Keluarga Gading Serpong adiczt@gmail.com

## Abstrak
Infus sangat banyak  kegunaan dibidang  kesehatan salah satu yaitu  untuk menambah  cairan  pada  pasien  terutama  pada  pasien  yang  tidak  dapat mengkonsumsi  makan  secara  langsung.  Oleh  sebab  itu  pergantian  infus pada  pasien  tidak  bisa  terlambat  karena  keterlambatan  pergantian  infus sangat  fatal  bagi  pasien  yang  sedang  dirawat.  Untuk  mengatasi  masalah tersebut maka perlu dibuat satu alat yang dapat memantau pemakaian infus untuk  menghindari  keterlambatan,  dengan  cara  menampilkan  seberapa besar  sisa  cairan  yang  terdapat  pada  infus  yang  sedang  terpasang  pada seseorang pasien. untuk mendeteksi tetesan cairan infus digunakan sensor photodiode, sensor infrared dan kemudian hasil pembacaan sensor tersebut dikirimkan  ke  ZigBee  wireless  sensor  network  (WSN)  dan  melihat langsung ke monitor LCD 2x16, yang memiliki fitur sangat baik sebagai berikut: Ini mengadopsi kinerja tinggi rasio harga chip yang RS232-USB terminal  pra,  diintegrasikan  ke  dalam  papan  sirkuit,  mengambil  banyak ruang.  Sistem  memiliki  manfaat  daya  rendah  dan  gangguan  anti  kuat, dapat  bekerja  tanpa  persyaratan  khusus  di  lingkungan  rumah  sakit teknologi  ZigBee  telah  digunakan  untuk  mencapai  kontrol realtime dari beberapa titik infus, pembangunan jaringan nyaman. Sistem ini memiliki presisi kontrol yang baik dan dapat menyesuaikan parameter infus.
Keywords : Infus, monitoring, ZigBee RS232-USB
DOI: 10.22441/incomtech.v9i2.6469

## 1. PENDAHULUAN
Perkembangan  teknologi wireless yang  semakin  pesat  beberapa  tahun belakangan  ini  menyebabkan      mendorong  berkembang  perangkat-perangkat telekomunikasi  yang  berbasis  nirkabel.  Mulai  dari  perangkat  komunikasi  yang menyangkut rumah tangga, rumah sakit perkantoran hingga perangkat komunikasi yang  berhubungan  dengan  kemiliteran.  Salah  satu  teknologi wireless yang sedang  dikembangkan  dengan  berbagai  macam  aplikasi  yaitu Wireless  Sensor Network (WSN). Wireless Sensor Networks (WSN) telah menjadi teknologi yang memiliki potensi  aplikasi  yang  luas termasuk  dalam  hal  monitoring  lingkungan, pencarian  objek,  perkiraan  dan  pengamatan  ilmiah,  pengendalian traffic dan lainnya [1]. Tidak terkecuali di bidang kesehatan, salah satu peralatan kedokteran yang  sering  digunakan  adalah  infus.  Infus  merupakan  bagian  penting  di  dunia
kesehatan salah satu penggunaan infus yaitu untuk pemberian obat, makanan, dan lain sebagainya. Selama ini untuk mengetahui kondisi infus di rumah sakit seorang perawat harus melakukan pengecekan ke setiap kamar pasien atau menunggu jika ada panggilan dari kamar rawat inap tersebut, hal tersebut sangat riskan karena bila pasien  sedang  tidur  atau  pingsan  pastinya  tidak  ada  panggilan  dari  pasien  ke perawat.  Padahal  cairan  infus  sudah  habis  ini  pasti  akan  membuat  bahaya  pada pasien,  karena  cairan  tidak  ada  yang  masuk  ke  dalam  tubuh  dan  kemungkinan darah  akan  masuk  kedalam  selang  infus.  Padahal,  kesalahan  dalam  pemberian cairan  infus  dapat  berakibat  buruk  kepada  pasien,  juga  apabila  terjadi  masalah seperti  penyumbatan  atau  kehabisan  cairan  jika  tidak  segera  ditangani  akan berbahaya bagi pasien, pergantian dan pengontrolan botol infus harus benar-benar di  perhatikan  karena  keterlambatan  pengantian  infus  yang  telah  habis  dapat berakibat  fatal  bagi  pasien  dan  mengakibatkan  kematian  [2].  Oleh    karena    itu penulis  ingin  membuat  alat  yang  dapat  memonitoring pemakaian  infus  tersebut dirumah  sakit.  Dengan  menambahkan  sensor  yang  dapat mendeteksi seberapa besar  cairan  yang  masih  terkandung  pada  botol  infus  tersebut,  kemudian  hasil pendeteksian sensor tersebut akan di monitoring pada komputer. Pengiriman data ke komputer penulis menggunakan ZigBee wireless sensor network (WSN). Hal ini  tentu  mempermudah  perawat  dalam  bekerja  pada  rumah  sakit  karena  setiap botol  infus  yang    elah  di  pasang  dapat  dimonitoring  pada  komputer  dan meningkatkan kualitas pelayanan di suatu rumah sakit.

## 2. Material dan Metoda Penelitian

## 2.1. Wireless Sensor Network (WSN)
Wireless Sensor Network (WSN) atau jaringan sensor nirkabel merupakan suatu jaringan nirkabel yang terdiri dari beberapa sensor node yang bersifat individu yang diletakkan ditempat-tempat yang berbeda untuk memonitoring kondisi suatu tempat dan dapat berinteraksi dengan lingkungannya dengan cara sensing, controlling A&n communication terhadap parameter-parameter fisiknya.
Pada Gambar 1 menunjukkan gambaran umum WSN, dapat dilihat node sensor yang  berukuran  kecil  disebar  dalam  di  suatu  area  sensor. Node sensor  tersebut memiliki kemampuan untuk merutekan data yang dikumpulkan ke node lain yang berdekatan.  Data  dikirimkan  melalui  transmisi  radio  akan  diteruskan  menuju  BS (Base Station) atau sink node yang merupakan penghubung antara node sensor dan user. Informasi  tersebut  dapat  diakses  melalui  berbagai platform seperti  koneksi internet  atau  satelit  sehingga  memungkinkan user untuk  dapat  mengakses  secara realtime melalui remote server.

## 2.2. Xbee Series 1 chip Antenna
Xbee  series  1  modul  RF  dirancang  untuk  beroperasi  dalam  protokol  ZigBee dengan  biaya  yang  murah dan jaringan  sensor  nirkabel  menggunakan  daya  yang rendah.  Modul  ini  membutuhkan  daya  yang  rendah  dan  dapat  melakukan pengiriman data yang handal antara perangkat dengan jarak yang jauh. Modul ini beroperasi pada frekuensi 2.4 GHz.  Xbee series 2 ini mempunyai beberapa model antena,  salah  duanya  adalah chip  antenna  dan  wire  antenna.  Chip  antenna merupakan suatu chip keramik yang terletak pada board modul Xbee. bentuknya lebih  kecil. Chip  antenna memiliki  pola  radiasi  cardoid,  yang  artinya  sinyal dilemahkan dalam berbagai arah dan sangat baik digunakan dalam area yang tidak terlalu  besar  atau  kecil.  Sedangkan wire  antenna merupakan  suatu  antena  kawat yang  terletak  pada  board  modul  Xbee, wire  antenna memiliki  pola  radiasi omndirectional yang artinya jarak transmisi maksimum hampir sama pada semua arah ketika antenna tersebut tegak lurus terhadap modul.
Gambar 2. Xbee Series 1  Chip Antenna
Xbee  usb adapter merupakan  alat  untuk  menghubungkan  modul  Xbee  ke komputer dengan kabel mini usb dan selanjutnya dapat dikonfigurasi menggunakan software X-CTU software  X-  CTU merupakan software  yang digunakan  untuk mengkonfigurasi Xbee agar dapat berkomunikasi dengan Xbee lainya. Parameter yang harus diatur adalah PAN ID (Personal Area Network) ID yaitu parameter yang mengatur  radio  mana  saja  yang  dapat  berkomunikasi,  agar  dapat  berkomunikasi PAN ID dalam satu jaringan harus sama. Xbee dapat berkomunikasi point to point dan point to multipoint ( broadcast ).
Gambar 3. Xbee Adapter & Kabel Mini USB

## 2.3. Sensor Photodiode
Photodiode  akan  mengalirkan  arus  yang  membentuk  fungsi  linear  terhadap intensitas cahaya yang diterima. Arus ini umumnya teratur terhadap power density perbandingan  antara  arus  keluaran  dengan power  density disebut  sebuah current responsitivity . Arus yang dimaksud adalah arus bocor ketika photodiode tersebut disinari  dan  dalam  keadaaan  dipanjar  mundur.  Hubungan  anata  keluaran  sensor photodiode dengan  intensitas  cahaya  yang  diterimanya  ketika  dipanjar  mundur adalah membentuk suatu fungsi yang linier.
Gambar 4. Smart Car Photdiode Brightness sensor module w/ 4 Dupont Lines-Blue

## 2.4. IR LED
Infrared  atau bisa  dikenal dengan  IR  LED  adalah  salah  satu  jenis  LED  ( Light Emiting  Diode )  yang  dapat  memancarkan  cahaya  infra  merah  yang  tidak  kasat mata. IR LED dapat memacarkan cahaya infra merah pada saat diberikan tegangan bias  forward  pada  anoda  dan  katodanya.  Karena  dibuat  dengan  bahan  khusus Galium  Arsenida  (GaAs)  maka  IR  LED  dapat  memancarkan  gelombang  cahaya infra merah.

## Gambar 5. IR LED
Sinar  infra  merah  yang  dipancarkan  oleh pemancar  infra  merah tentunya mempunyai aturan tertentu agar data yang dipancarkan dapat diterima dengan baik di receiver.
2.5. LCD
LCD  adalah  Liquid  Crystal  Display  atau  perangkat  elektronik  yang  dapat digunakan  untuk  menampilkan  angka  atau  teks.  Ada  dua  layar  LCD  yaitu  yang dapat menampilkan numeric dan menampilkan teks alphanumeric .
Gambar 6. LCD 16X2 character [Jurnal 11, Ibnu Adi Perdana 2016]

## 2.6. Perancangan Sensor Garis
LED superbright berfungsi sebagai pengirim cahaya ke garis untuk dipantulkan lalu dibaca oleh sensor photodiode . Sifat dari warna putih (permukaan terang) yang memantulkan cahaya dan warna hitam (permukaan gelap) yang tidak memantulkan cahaya  digunakan  dalam  aplikasi  ini.  Gambar  dibawah  ini  adalah  ilustrasi mekanisme sensor garis.
Gambar 7. Ilustrasi mekanisme sensor garis

## 2.7. Perancangan Sistem
Perancangan program pada monitoring sistem infus medis berdasarkan ZigBee Wireless Sensor Network (WSN) dengan membuat flowchart untuk mempermudah penulis dalam penyusunan.
Gambar 8. Diagram flowchart sistem perancangan
Sistem  akan  bekerja  saat  sensor  infrared  dan  photodiode    mendeteksi  tetesan infus.  Jika  tetesan  infus  tidak  terdeteksi  maka  arduino  Uno  ATmega328P  akan
menunggu data ketika tetesan terdeteksi. Kemudian data yang diperoleh dari hasil pembacaan  sensor  akan  diproses  oleh  arduino  Uno  ATmega328P  dan  akan ditampilkan dilayar LCD. Jika volume infus ≤50ml, sistem akan mengirim data ke pc komputer.
Gambar 9. Program flowchart diagram sistem infus

## 4. HASIL DAN DISKUSI
Gambar 10 menunjukkan transmitter modul ZigBee yang ditempatkan di kamar dan pasien mentransmisikan data pasien ke dokter komputer. Sistem ini, digunakan tiga modul ZigBee, dua untuk pemancar dan satu untuk penerima. Perbedaan antara
transmitter  modul  dan  modul  penerima  hanya  firmware  Ini  adalah  titik  nirkabel untuk multipoint komunikasi data antara dokter dan pasien. modul Zigbee penerima dengan alas tiang dan ditempatkan di komputer dokter. Keuntungan menggunakan Zigbee  alas  tiang  adalah  bahwa  hal  itu  dapat  dengan  mudah  berinteraksi  dengan ZigBee modul penerima dan komputer.
Gambar 10. Perancangan Implementasi Sensor Infus
Sensor monitoring infus intravena dikerahkan pada setiap 'Murphy tube' dalam tabung infus sekali pakai yang bertanggung jawab untuk persepsi sinyal, gelombang penyesuaian,  data  yang  transmisi  dan  alarm  cahaya  dengan  suara.  Sink  node terhubung ke PC ditempatkan di stasiun  keperawatan melalui transfer line antara RS232  dan  USB  yang  bertanggung  jawab  untuk  mengumpulkan  sinyal  pada kemajuan infus dan kecepatan dari masing-masing sensor pemantauan, kemudian mengirimkan sinyal-sinyal ke tuan rumah komputer melalui port COM. Memonitor software  pada  host  komputer  bertanggung  jawab  atas  pengolahan  data,  tampilan antarmuka dan alarm serta antarmuka terintegrasi dengan sistem lainnya.

## 5. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  perancangan  sistem,  implementasi  sistem,  pengujian  dan analisis  sistem  dapat  dihasilkan  sebuah  kesimpulan.  Pertama,  untuk  merancang sistem  monitoring  cairan  infus  secara  terpusat  dibutuhkan  beberapa  komponen. Perangkat  keras  terdiri  arduino  uno  ATmega328P,  LED,  LCD,  sensor,  dan Komputer dihubungkan dengan wireless sensor network yang berfungsi juga untuk piranti  pengiriman  data  dengan  sistem client .  Kedua,  dengan  memanfaatkan arduino ATmega328P, wireless sensor network dan pH sensor yang sudah saling terintergrasi dalam suatu embeded sistem maka dapat secara otomatis menganalisa tingkat kandungan level cairan infus dan untuk pengujian dapat dilakukan dengan menentukan range batas minimum dan maximum pada level normal.

## REFERENCES
[1] Armi, S, Andrizal., Rahmadya, B., & Derisma. 2014. Prototype of Monitoring of Water Availability in Temporary Shelters Using Xbee S1 Communication. National Seminar on Information and Communication Technology Applied (SEMANTIK).
[2] Barros E, des Santos MV. 2011. A safe, accurate intravenous infusion control system. Micro, IEEE.
[3] Budi  Rahmadya.  2017.  Ubiquitous  Sensor  Networks  System  Efficiency
Influenza  Infections  Control  of  Inpatient  Patients.  Proceedings  of  The International  Conference  on  Circuits,  Systems,  Signal  Processing, Communications and Computer.
[4] Cataldo A, Cannazza G, Giaquinto N, Trotta A, Andria G. 2016. Microwave TDR for real-time control of intravenous drip infusions. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement.
[5] Decy  Nataliana.  2016.  Infusion  Monitoring  Tool  Set  on  Inpatient  Patients Based ATmega 8535. Teknik elektro Institut Teknologi Nasional (ITENAS) bandung (vol.4, hal 1-15).
[6] Gil R. delas Alas Jr. Jesusa N. Padilla and bartolome T. Tanguilig III. 2016. Internasional Journal of Advanced technology and engineering exploration, Vol 3 (17) ISSN. (Print): 2394-5443 ISSN.
[7] Huang CF, Lin JH. 2011. A warning system based on the RFID technology for  running-out  of  injection  fluid.  Inannual  international  conference  of engineering inmedicine and biology society. EMBC IEEE.
[8] H. Huang, S. Xiao, X. Meng, and Y. Xiong, 2012. A remote home security system based on wireless sensor network and gsm technology," in Networks Security Wireless Communications and Trusted Computing (NSWCTC), 2010 Second International Conference on, vol. 1, pp. 535-538, IEEE.
[9] Ibnu Adi Perdana. 2016. Design Of Monitoring Tools Intravena Liquid Types Of  Ringer  Laktat  (Rl)  Using  GSM  Network.  National  Conference  on Information  and  Communication  Technology  (KNASTIK).  ISSN:2338- 7718.
[10]  Jeperson  Hutahaean.  2015.  Information  System  Concepts. Yogyakarta:  CV Budi Utama.
[11]  Krishnananda,  Manjunatha  N,  Srivastava  N,  Kumar  P,  Pavan  R.  2014. Autonomous  intravenous  infusion  system  and  health    monitoring. Proceedings  of  ASAR international conference.
[12]  M.  Sarkar,  B.  Buttgen,  and  A.  Theuwissen.  2013.  Feedforward  effect  in standard CMOS pinned photodiodes. IEEE Trans. Electron Devices , vol. 60, no. 3, pp. 1154–1161.
[13]  Mustakini, Jogiyanto Hartono. 2012. Information Technology
System.Yogyakarta: Andi Offset.
[14]  Mulyanto,  Agus. 2012.  Concept  &  Application  Information  System. Yogyakarta: Student Literature.
[15]  Ogawa.et.all.  2010.  A  new  drip infusion  solution  monitoring  sistem  with  a free-flow detection function. Proceeding IEEE Engineering in Medicine and Biology.
[16]  Rachman  dkk.  2010.  Development  of  Prototype  Infusion  Control  and Monitoring  System  For  Patients  Based  Wireless  Network  (ZigBee).  11th Seminar on Intelligent Technology and Its Applications, SITIA 2010. ISSN 2087-331X.
[17]  Ruslan  Agussalim.  2016.  Infusion  Liquid  Monitoring  Based  On  Condition Indicators and Infusion Flower Using Wifi Network. Jurnal Ilmiah ILKOM (Vol. 8 No.3 ISSN: 2087-1716).
[18]  Sarker. 2013. “Sensor Photodiode”. New Delhi: Calcutta.
[19]  Shashank  B.  Surywanshi.  2017.    Microcontroller  Based  Flow  Control  For Insulin Infusion Process. International Conference on Electronics Packaging Technology IEEE. Volume 03, Issue 04; April-2017 [ISSN:2455-1457].
[20]  Shi Zhuan. 2012. “Zigbee Based Wireless Sensor Network and its application in industrial”, Proceeding of the IEEE International conference on automation and logisties.
[21]  SIRA-RAMIREZ,H. H1989I:  “A  geometric  approach  to  pulse- widthmodulated control in nonlinear dynamical systems.” IEEE Transactions on Automatic Control, 35:12.
[22]  Sutarman.  2012.  Introduction  to  Information  Technology.  Jakarta:  Earth Literacy.
[23]  Sugiarto. 2016. WSN Sensor Network. Jakarta: Salamba Four.
[24]  Ting  Jiang,  Chengli.  Technology  and  application  of  ZigBee[J].  Beijing University of Post and Telecommunication, 2011.
[25]   Wadianto.  2016.  Simulation  Sensor  Liquid  Droplest,  Infusion  Of Conventional. Journal medis, Volume VII, No. 3.
[26]   Wenrui  Zhao,  Qi  Wang,  Qingbo  Zhan,  Jianjun  Zhuang,  Xinbao  Ning, “Design  of  Portable  Insulin  Syringe  Based  on  MSP430  MC” 3rd International Conference on Biomedical Engineering and Informatics of the IEEE BMEI ,978-1-4244- 6498-2/10/$26.00 ©2010,pp.1459-1462.
[27]  Wen  X.  2012.  Design  of  medical  infusion  monitor  and  protection  system based  on  wireless  communication  technology.  In  secondinternational symposium on intelligent information technology application IEEE.
[28]  Wheeler,  A.  2012  “Commercial  Applications  Of  Wireless  Sensor  Network Using ZigBee, IEEE Commun Mag.
[29]  Xu  Zhihui.  2012.  The  Design  of  Infusion  Monitoring  System  Based  On STM3  Microcontroller.  2nd  International  Conference  on  Computer  and Information Application. IEEE Transactions on Automatic Control, 35:12.
[30]  Yang Zhang. 2015. Intravenous infusion Monitoring System Based on WSN. IEEE Communications Magazine, Vol:45, Issue: 4, pp: 70-77.