# <span style="color:#fff/; font-family: 'Bebas Neue'; font-size: 2em;">SYRINGE PUMP</span>
<div style="text-align: justify">
Syringe pump adalah sebuah perangkat medis yang dibuat untuk memberikan suatu cairan obat ataupun infus dengan kepekatan dan konsentrasi tertentu yang diinjeksikan ke dalam tubuh pasien dalam jumlah tertentu melalui vena. Fungsi Syringe pump yaitu untuk mengatur waktu penyuntikan dan jumlah cairan infus atau obat yang masuk ke dalam sirkulasi darah melalui proses injeksi intravena. </div>

<div style="text-align: justify">

# **Spesifikasi Fungsional yang Diharapkan Tercapai**

1. Menyuntikkan cairan dengan flowrate paling rendah 0.1 mL/h untuk syringe 10mL
2. Memiliki fitur dan indikator untuk keamanan sistem
3. Kompatibel dengan berbagai syringe
4. Mampu menyimpan history/ library dari data yang pernah digunakan
5. Mendeteksi dan mengatasi hambatan pada proses injeksi (occlusion)

# **Spesifikasi Teknis yang Diharapkan Tercapai**
1. Putaran stepper motor dikonversi menjadi gerakan maju mundur untuk menggerakkan clamp penggerak syringe
2. Keypad/ button non-numerik untuk menginput data dan flowrate syringe pump
3. Memiliki storage untuk menyimpan history/ library
4. Sistem deteksi dan alarm untuk infused volume, occlusion, empty, input error, power, dan saat proses penyuntikan selesai
5. Menggunakan power supply sebesar 12 Volt

</div>
# **Komponen yang Digunakan**
<div style="text-align: justify">

1. Stepper Motor (Nema 17)
Stepper motor Nema 17 berperan sebagai aktuator yang dikontrol untuk mendorong clamp yang menjepit plunger pada syringe.


2. Motor Driver TB6600
Motor driver TB6600 digunakan untuk mengatur kerja dari stepper motor sehingga bisa berjalan sesuai dengan logika yang dibuat.

3. Arduino UNO
Arduino UNO digunakan sebagai microcontroller dalam pembuatan protoype sistem.

4. Arduino Mega 2560
Arduino Mega digunakan sebagai microcontroller untuk produk akhir karena memiliki jumlah pin yang lebih mumpuni untuk mendukung kebutuhan projek.

5. Ardunesia
Ardunesia juga digunakan sebagai microcontroller buatan Xirka Silicon Technology untuk mendukung kerja sistem syringe pump. Format pin I/O yang ada pada Ardunesia identik dengan yang digunakan pada arduino mega.

6. Arduino LCD Shield 1602
Arduino LCD Shield digunakan sebagai sarana output untuk menampilkan jumlah dan kecepatan putaran motor yang diwakilkan oleh encoder wheel pada saat proses injeksi berjalan.

7. Laser Sensor TOF10120
Sensor laser akan digunakan sebagai pembaca dan penjaga jarak antara clamp dengan ujung lintasan sehingga tidak menabrak. Ini adalah sistem safety untuk mendukung kinerja sistem.

8. Linear Rod (D = 6mm, L = 300mm)
Linear rod akan digunakan sebagai penahan kerangka agar lebih kokoh. Rod ini juga akan digunakan sebagai jalur penahan clamp agar bisa berjalan sesuai keperluan projek.

9. Nut Lead Screw (Inner D = 8mm)
Nut digunakan sebagai penghubung antara clamp dengan threaded rod sehingga clamp dapat bergerak.

10. Flexible Coupling (8mm to 5mm)
Coupling digunakan sebagai penghubung antara as motor dengan threaded rod yang memiliki diameter berbeda.

11. Bearing (Inner D = 8mm)
Bearing digunakan untuk mencegah gesekan antara threaded rod dengan kerangka syringe pump.

12. Threader Rod Tipe 4 Start (D = 8mm, L = 300mm)
Threaded rod adalah batang ber-ulir terhubung dengan as motor, berperan untuk menggerakkan nut lead screw yang ada pada plunger syringe.

13. Akrilik
Kerangka dasar dari sistem syringe pump dibuat dengan laser cutting akrilik.

14. Syringe 10 mL
Pada projek ini, syringe yang digunakan adalah ukuran 10 mL karena paling umum digunakan. Pada pengembangan berikutnya, sistem akan dibuat kompatibel dengan berbagai ukuran syringe.

15. Selang (D = 3mm)
Selang digunakan sebagai media untuk menghubungkan antara syringe dengan tabung penyedia cairan obat ataupun infus.

16. Buzzer/ Speaker
Buzzer/ speaker akan digunakan sebagai indikator saat sistem bekerja, selesai bekerja, dan saat sistem mengalami error.

17. 3.5 Inch TFT Shield
TFT shield akan digunakan sebagai input untuk memilih mode yang akan dioperasikan pada syringe pump.

18. Slide Potentiometer (SlidePot)
Potensiometer geser akan digunakan untuk mendeteksi jenis ukuran syringe yang digunakan pada pengoperasian syringe pump.

19. LM393 Opto Coupler Sensor & Encoder Wheel
Sensor opto coupler akan digunakan untuk mendeteksi kecepatan putaran motor sebagai sistem feedback dari gerakan motor, dan mengurangi eror. Encoder wheel dengan 20 lubang juga akan digunakan sebagai input yang dibaca oleh sensor.

20. Keypad 4x4
Keypad 4x4 akan digunakan sebagai input pada pengoperasian sysringe pump.

</div>

# **Use Case Diagram**
<div style="text-align: justify">Dibawah ini adalah diagram use case dari sistem yang sudah dibuat. Terdapat 3 pihak pada use case dibawah dengan tugas yang berbeda pada pengoperasian syringe pump. </div>


# **Blok Diagram**
<div style="text-align: justify">Dibawah ini adalah blok diagram dari bagaimana komponen yang digunakan berinteraksi dan bekerja, dengan board Arduino sebagai microcontroller utama. </div>


# **Flowchart**
<div style="text-align: justify">Dibawah ini adalah flowchart yang menjadi tolak ukur dalam perancangan sistem syringe pump berserta dengan logikanya. </div>


# **Desain Sirkuit**
1. Arduino Mega (Utama)
2. Arduino Uno (Untuk pembacaan sensor kecepatan)

# **Desain 3D Kerangka** 

Gambar di atas adalah gambaran kerangka dan mekanis dari sistem syringe pump yang sudah dibuat dan dibuat dengan *laser cutting* akrilik.


Desain dari kerangka ini dapat diakses dari link berikut:
https://drive.google.com/drive/folders/1vzO5trBiEv70L8tPa-YxoR2oQ1ayWBB7?usp=sharing
1. Desain Casing Iterasi Pertama
2. Desain Casing Iterasi Ke-2
3. Desain Casing Iterasi ke-3
4. Desain Casing Iterasi ke-4
5. Desain Casing Iterasi ke-5

# **Perbandingan dengan Produk Massal**

| Faktor pembeda | Syinge pump massal | Syringe pump prototype|
| -------- | -------- | -------- |
| Mode yang tersedia| Mode mL/H, Mode berat badan, Mode TIVA, Mode pembuatan dosis, Mode naik/turun, Mode berurut, Mode relay, Mode pustaka obat | Mode mL/H, Mode berat badan, Mode Bolus/ Flush|
|Kemampuan Kalkulasi Mode | Tersedia | Tersedia |
|Alat suntik kompatibel |10mL, 20mL, 30mL, 40mL, 50mL |10 mL, 20 mL, 30 mL, 40 mL, 50 mL|
|Kemampuan mendeteksi ukuran syringe | Tersedia | Tersedia |
|Fitur Keamanan | Sensor jarak | Sensor Gelembung |
|Tampilan dan input | Touch screen & button | Touch screen dan Keypad 4x4 |
|Sumber Daya DC | 15 V | 12 V|
|Alarm | Tersedia | Tersedia |
|Baterai | Tersedia | Tidak Tersedia |

# **Kalkulasi Variabel pada Tiap Mode**
1. **Mode Bolus**
<div style="text-align: justify">Mode bolus digunakan untuk membuang gelembung udara yang terperangkap di dalam syringe sebelum proses injeksi atau infus dimulai. Hal ini dilakukan karena jika terdapat gelembung udara pada proses injeksi intravena dapat menyebabkan emboli yang membahayakan keselamatan pasien.

Pada mode ini, terdapat 3 variabel (Time, rate, dan VTBI) yang mana variabel volume dapat menggunakan rate konstan sebesar 0.5 mL/h yang didapat dari rumus </div>

Volume = Rate x Time

2. **Mode mL/h**
<div style="text-align: justify"> Mode mL/h merupakan mode injeksi yang mengutamakan variabel rate dan time serta volume sebagai acuan utama yang akan disuntikkan. Pada mode mL/h terdapat 2 kondisi input yang bisa dilakukan. </div>

* **Input Time**
<div style="text-align: justify"> Pada kondisi ini, variabel time dan VTBI akan dimasukkan yang akan secara otomatis mengkalkulasi rate. Dengan rate yang sudah terkalkulasi secara otomatis, proses injeksi dapat dijalankan karena ketiga variabel sudah terpenuhi. Rumus untuk kalkulasi rate adalah </div>

Rate = VTBI / Time

* **Input Rate**
<div style="text-align: justify"> Pada kondisi ini, variabel time dapat dikalkulasi secara otomatis dengan memasukkan rate dan VTBI. Rumus untuk kalkulasi Time secara otomatis adalah </div>

Time = VTBI / Rate

3. **Mode Berat Badan**
<div style="text-align: justify"> Pada mode berat badan/ body weight, ada beberapa variabel tambahan seperti berat badan pasien dan massa obat (acti agentia). Variabel pada mode sebelumnya juga tidak dihilangkan.
* **Input rate**
Kondisi pada mode ini memiliki prinsip kerja yang sama dengan kondisi ke 2 pada mode mL/H.
* **Input Konsentrasi Obat dan Berat Badan Pasien**
Kondisi ini mengharuskan operator untuk menginput konsentrasi obat dan berat badan pasien. Pada kondisi ini ada beberapa rumus yang digunakan untuk kalkulasi variabel Rate dan Time.

Rate = Weight / Conc.

Time = VTBI / Rate

* **Input Acti Agentia, Volume Cairan, dan Berat Badan Pasien**
Kondisi ini digunakan jika operator belum mengetahui dan ingin mengkalkulasi otomatis nilai konsentrasi yang didapat dari rumus berikut

Conc. = Acti Agentia / Volume cairan

Rate = Weight / Conc.

Setelah nilai konsentrasi didapat, sistem akan otomatis melanjutkan perhitungan untuk rate dan time sesuai dengan perhitungan yang ada pada mode berat badan kondisi ke 2.

</div>

# **Link Dokumentasi**

1. Link Video Demonstrasi Syringe pump
https://drive.google.com/file/d/1ypoMKlnvgA92IHKGIYGZqI_kk-Bgvddc/view?usp=sharing

2. Link Github untuk Source Code Syringe Pump
https://github.com/Owen2000/Syringepump

3. Link Presentasi
https://www.canva.com/design/DAEx2F3zpCg/QAvB-uzS6Knjnn7Gz5qu5Q/view?utm_content=DAEx2F3zpCg&utm_campaign=designshare&utm_medium=link&utm_source=sharebutton

# **Referensi**
1. Makerguides.com. 2021. TB6600 Stepper Motor Driver with Arduino Tutorial (3 Examples). [online] Available at: <https://www.makerguides.com/tb6600-stepper-motor-driver-arduino-tutorial/> [Accessed 9 December 2021].
2. Electronics Hub. 2021. How to Interface LM393 Speed Sensor with Arduino?. [online] Available at: <https://www.electronicshub.org/interfacing-lm393-speed-sensor-with-arduino/> [Accessed 9 December 2021].
3. SURTR TECHNOLOGY. 2021. Easy use of ToF 10120 LASER Rangefinder to measure distance with Arduino + LCD. [online] Available at: <https://surtrtech.com/2019/03/18/easy-use-of-tof-10120-laser-rangefinder-to-measure-distance-with-arduino-lcd/> [Accessed 9 December 2021].
4. Trybotics. 2021. ToF 10120 Laser Rangefinder to Measure Distance + LCD. [online] Available at: <https://trybotics.com/project/tof-10120-laser-rangefinder-to-measure-distance-lcd-9e549a> [Accessed 9 December 2021].
5. Arduino.cc. 2021. Arduino - Melody. [online] Available at: <https://www.arduino.cc/en/tutorial/melody> [Accessed 9 December 2021].
6. Shenzen Enmind Technology Co., Ltd.MIKI SY-1 Buku Manual
7. Arduino.cc. 2021. Arduino - Melody. [online] Available at: <https://www.arduino.cc/en/tutorial/melody> [Accessed 9 December 2021].
8. Wijnen B, Hunt EJ, Anzalone GC, Pearce JM (2014) Open-Source Syringe Pump Library. PLoS ONE 9(9): e107216. doi:10.1371/journal.pone.0107216
9. R. Assunção, P. Barbosa, R. Ruge, P. S. Guimarães, J. Alves, I. Silva and M. A. Marques 2014,'Developing the control system of a syringe infusion pump', Physics Department, Polytechnic of Porto-School of Engineering, Porto, Portugal.
10. Sesha Pavan Tharimela, M.E. Harikumar, 2020,'Modelling of syringe infusion pump control system using FOPID controller'.