1. Simulasi Baby Incubator

 Di bagian ini, ada 3 poin pertanyaan yang akan dibahas, yaitu:

  1. Jelaskan secara rinci fitur-fitur yang harus ada pada sistem Baby Incubator untuk memenuhi standar keselamatan dan kenyamanan bayi.
  2. Buatlah simulasi Baby Incubator menggunakan software Proteus yang mampu mengatur dan memantau suhu dan kelembaban dalam ruang inkubator, mengaktifkan alarm (LED) dan suara (buzzer) ketika suhu atau kelembaban berada di luar batas yang ditentukan (batas yang diijinkan antara 35 - 37°C), dan merekam data suhu dan kelembaban tersebut secara real-time pada SD Card.
  3. Buatlah simulasi Baby Incubator menggunakan platform Wokwi yang dapat memantau suhu, kelembaban, dan berat badan bayi secara real-time, mengaktifkan alarm dan notifikasi visual ketika parameter suhu, kelembaban, atau berat badan berada di luar batas aman, mengirim data secara otomatis ke platform ThingSpeak untuk pemantauan jarak jauh, dan merekam data suhu, kelembaban, dan berat badan ke Firebase.
=============================================================================

Pembahasan poin 1:

Jawaban dari DeepSeek: 
Berikut adalah fitur-fitur esensial yang harus ada pada sistem Inkubator Bayi (Baby Incubator) untuk memenuhi standar keselamatan dan kenyamanan bayi, terutama bayi prematur atau sakit, sesuai dengan standar medis internasional (seperti IEC 60601-2-19):

I. Kontrol Lingkungan yang Presisi & Stabil

1.  Regulasi Suhu:

  • Kisaran Luas & Akurat: Mampu mempertahankan suhu antara 32°C - 38°C (atau lebih lebar) dengan akurasi ±0.5°C.
  • Mode Operasi Fleksibel:
    • Mode Suhu Udara: Mengontrol suhu udara di dalam inkubator berdasarkan setpoint.
    • Mode Servo-Kontrol (Skin Mode): Menggunakan sensor kulit bayi (skin probe) untuk secara otomatis menyesuaikan suhu udara guna mempertahankan suhu tubuh bayi pada setpoint yang ditentukan (misal, 36.5°C atau 37.0°C). Mode ini sangat kritis untuk bayi sangat prematur.
  • Pemanas Merata: Sistem pemanas (biasanya konveksi udara paksa) yang mendistribusikan panas secara seragam di seluruh ruang inkubator, menghindari titik panas/dingin.
  • Respon Cepat: Sistem harus cepat merespons perubahan suhu (misal, saat lubang akses dibuka).
2.  Kontrol Kelembaban (Humidifikasi):
  • Kisaran Adekuat: Mampu mencapai kelembaban relatif (RH) tinggi (70-80% atau lebih), terutama penting untuk bayi sangat prematur dalam beberapa hari pertama untuk mengurangi insensible water loss (IWL).
  • Akurasi & Stabilitas: Mempertahankan tingkat kelembaban yang diatur dengan baik (±5% RH atau lebih baik).
  • Sistem Higienis: Wadah air dan sistem penguapan harus mudah dibersihkan, didesinfeksi, dan dirancang untuk meminimalkan risiko kontaminasi bakteri (misal, menggunakan air steril/UVC).
3.  Penyaringan & Sirkulasi Udara:
  • Filter Udara HEPA: Filter udara masuk (biasanya HEPA atau setara) untuk menghilangkan partikel debu, alergen, dan mikroorganisme patogen dari udara yang disirkulasikan.
  • Sirkulasi Udara Terkendali: Kipas untuk memastikan sirkulasi udara yang memadai, distribusi suhu/kelembaban yang merata, dan mencegah penumpukan CO2.
II. Sistem Monitoring & Alarm yang Komprehensif

1.  Sensor dan Monitor Parameter Bayi & Lingkungan:

  • Suhu Udara: Ditampilkan secara real-time.
  • Suhu Kulit Bayi (Skin Probe): Sensor khusus yang aman dan akurat ditempelkan pada kulit bayi (biasanya di perut).
  • Kelembaban Udara (RH): Ditampilkan secara real-time.
  • Konsentrasi Oksigen (FiO2): Khusus untuk inkubator dengan fitur oksigenase. Monitor untuk memastikan kadar oksigen yang diberikan sesuai dan aman.

2.  Sistem Alarm Prioritas Tinggi:

  • Audibel & Visual: Alarm harus keras (dengan pengaturan volume) dan memiliki lampu berkedip yang jelas.
  • Alarm Kritis:
    • Suhu Tinggi/Rendah (Udara atau Kulit): Melebihi/menurun dari batas yang ditoleransi.
    • Sensor Kulit Lepas: Jika probe terlepas dari kulit bayi.
    • Kegagalan Daya/Backup: Saat terjadi pemadaman listrik dan beralih ke baterai.
    • Kegagalan Sistem Pemanas/Pendingin.
    • Alarm Apnea/Bradikardia/Desaturasi: Jika terintegrasi dengan monitor bayi.
    • Kadar Oksigen Tinggi/Rendah: Khusus inkubator beroksigen.
  • Alarm Medium/Rendah: Kelembaban tinggi/rendah, baterai lemah, filter tersumbat.
  • Mute Alarm: Fitur untuk membisukan alarm sementara (misal, 2 menit) untuk perawatan, dengan indikator jelas bahwa alarm sedang dimute.
  • Log Alarm: Penyimpanan riwayat alarm untuk analisis keselamatan dan audit.

III. Desain untuk Keamanan Fisik & Akses

1.  Temperatur Dinding Ganda (Double-Walled): Dinding transparan (biasanya akrilik) dengan ruang udara di antaranya. Ini mengurangi kehilangan panas radiasi dan mencegah kondensasi berlebihan, meningkatkan visibilitas.

2.  Lubang Akses Ergonomis:

  • Lengan Port (Arm Ports): Lubang berbentuk lingkaran dengan manset elastis yang memungkinkan tangan masuk untuk perawatan bayi tanpa membuka tutup utama secara signifikan, meminimalkan gangguan lingkungan.
  • Tutup Akses Besar: Tutup utama yang dapat dibuka sebagian atau seluruhnya dengan aman dan mudah untuk prosedur yang lebih kompleks atau resusitasi.
  • Desain Anti-Jepit: Mekanisme pembukaan tutup yang aman untuk mencegah jari terjepit.

3.  Kasur/Tatakan yang Dapat Disesuaikan & Nyaman:

  • Kemiringan: Mampu mengatur kemiringan kepala (misal, untuk refluks) atau seluruh kasur (misal, untuk drainase).
  • Permukaan Mendukung: Matras yang memberikan dukungan memadai namun nyaman, dirancang untuk mencegah dekubitus (luka tekanan).

4.  Sistem Penimbang Terintegrasi (Built-in Scale): Timbang elektronik akurat (±1-5g) yang memungkinkan penimbangan bayi tanpa mengeluarkannya dari inkubator, mengurangi stres dan kehilangan panas.

5. Stabilitas & Anti-Terguling: Kaki yang kokoh dan lebar, serta desain dasar yang stabil untuk mencegah terguling. Rem pada roda harus terkunci saat tidak dipindahkan.

6. Proteksi Listrik: Sesuai standar keselamatan listrik medis (IEC 60601), termasuk grounding yang benar, isolasi, dan proteksi terhadap kebocoran arus.

IV. Fitur Kenyamanan & Perkembangan Bayi

1. Pengurangan Kebisingan:

  • Desain Kipas & Motor Rendah Suara: Level kebisingan operasi harus serendah mungkin (biasanya <60 dB(A), ideal <50 dB(A)).
  • Peredam Getaran: Meminimalkan getaran yang ditransmisikan ke bayi.

2. Pengaturan Cahaya:

  • Pencahayaan Internal yang Dapat Diredupkan: Lampu latar dalam inkubator untuk observasi dan interaksi tanpa silau, dengan kemampuan peredupan penuh.
  • Penutup/Pelindung Cahaya Eksternal: Untuk melindungi bayi dari cahaya lingkungan yang terang/berlebih yang dapat mengganggu siklus tidur atau menyebabkan stres.

3. Aksesori Pendukung:

  • Dukungan untuk Perawatan Kanguru: Desain yang memfasilitasi kontak kulit-ke-kulit (misal, tutup yang bisa dibuka dengan aman, sandaran kaki yang bisa diturunkan).
  • Port untuk Sensor/Peralatan: Akses mudah untuk kabel sensor monitor (EKG, SpO2, suhu), selang infus, atau pipa ventilator/CPAP.
  • Pengatur Posisi Bayi: Guling kecil atau penyangga yang lembut dan dapat disterilkan untuk membantu memposisikan bayi dengan nyaman dan aman (mencegah kepala datar, mempertahankan posisi netral).

V. Keamanan Sistem & Ketahanan

1. Sumber Daya Cadangan (Backup Power):

  • Baterai Internal: Harus dapat beroperasi penuh (pemanas, kipas, monitor, alarm) setidaknya selama 1-3 jam saat listrik padam. Alarm harus berbunyi saat beralih ke baterai.
  • Waktu Operasi yang Jelas: Tampilkan sisa waktu baterai.

2. Proteksi terhadap Kegagalan:

  • Limit Suhu Maksimum (Hi-Limit): Sensor independen yang mematikan pemanas secara mekanis jika suhu udara melebihi ambang batas keselamatan (misal, 38.5°C atau 39°C), terlepas dari kontrol utama.
  • Kontrol Ganda (Redundansi): Sistem kritis (seperti pengukuran suhu) mungkin memiliki redundansi parsial untuk meningkatkan keandalan.
  • Diagnostik Mandiri (Self-Test): Sistem yang melakukan pemeriksaan saat startup atau secara berkala untuk mendeteksi kesalahan komponen.

3. Desain untuk Kebersihan & Infeksi Control:

  • Permukaan Halus & Anti-Mikroba: Material yang mudah dibersihkan dan didesinfeksi secara menyeluruh (tidak ada celah/sudut tajam). Beberapa material memiliki lapisan anti-mikroba.
  • Filter Udara yang Dapat Diganti: Mudah diakses dan diganti secara rutin.
  • Komponen yang Dapat Dilepas & Disterilisasi: Seperti baki air humidifier, kasur, penyangga.

VI. Antarmuka Pengguna & Pengoperasian

1. Panel Kontrol yang Intuitif & Aman:

  • Tampilan Jelas: Layar yang mudah dibaca (backlit) menunjukkan semua parameter penting (suhu udara, suhu kulit, kelembaban, alarm status, waktu baterai).
  • Pengaturan Mudah & Aman: Tombol/touchscreen dengan akses terkontrol (misal, kunci perawat) untuk mengubah setpoint dan parameter. Konfirmasi untuk perubahan penting.
  • Kunci Panel Kontrol (Nurse Lock): Mencegah perubahan setpoint yang tidak disengaja.

Kesimpulan: Sistem inkubator bayi yang aman dan nyaman adalah integrasi kompleks dari kontrol lingkungan presisi, sistem monitoring dan alarm yang andal, desain fisik yang protektif dan ergonomis, fitur yang mendukung perkembangan bayi, serta mekanisme keamanan sistem yang ketat. Semua fitur ini bekerja sama untuk menciptakan lingkungan mikro yang stabil, terlindungi, dan mendukung, meniru rahim sebisa mungkin, sehingga memberikan kesempatan terbaik bagi bayi prematur atau sakit untuk bertahan hidup dan berkembang dengan optimal. Kepatuhan terhadap standar keselamatan medis internasional adalah keharusan mutlak.


=============================================================================

Pembahasan Poin 2:

Diinginkan:
1. Sebuah simulasi Baby Incubator menggunakan software Proteus yang mampu mengatur dan memantau suhu dan kelembaban dalam ruang inkubator, 
2. mengaktifkan alarm (LED) dan suara (buzzer) ketika suhu atau kelembaban berada di luar batas yang ditentukan (batas yang diizinkan antara 35 - 37°C), 
3. dan merekam data suhu dan kelembaban tersebut secara real-time pada SD Card.

Jawab:
1. Mengatur dan memantau suhu dan kelembaban, berikut ini langkah-langkahnya:
  1. Download kode program.
  2. Buka rangkaian Proteus Gambar 2.6.
  3. Buka program 2.1 untuk membaca nilai ADC dan suhu oven.
  4. Verify atau kompilasi program, dan jalankan simulasi Proteus.
  5. Buka Serial Monitor Arduino dan perhatikan nilai yang ditampilkan.
  6. Berikutnya buka program 2.2 untuk menambahkan kontrol PID, kompilasi dan jalankan simulasi Proteus.
  7. Berikutnya buka program 2.3 untuk menambahkan kontrol PID Adaptif Tuning, kompilasi dan jalankan simulasi Proteus.
  8. Buka Serial Plotter Arduino dan perhatikan nilai yang ditampilkan, seharusnya nilai suhu berada di 36°C atau di 335 (nilai ADC). Agar nilai ADC tersebut menjadi nilai derajat Celsius, kalikan nilai ADC dengan 0.107422.
  9. Agar data suhu bisa ditampilkan di LCD 20x4, buka rangkaian Proteus Gambar 2.25.
  10. Buka program 2.4 untuk menampilkan data suhu di LCD 20x4, kompilasi dan jalankan simulasi Proteus.
 
2. Mengaktifkan alarm ketika suhu dan kelembaban berada di luar batas, berikut ini langkah-langkahnya:
  1. Buka rangkaian Proteus Gambar 2.27.
  2. Buka program 2.5 untuk membuat alarm dan notifikasi yang terdiri dari 3 buah LED untuk indikator suhu DHT11 (kotak no. 4), sebuah Buzzer untuk alarm kelembaban DHT11 (kotak no. 8), sebuah Lamp untuk aktuator pemanas suhu DHT11 (kotak no.10), dan sebuah Motor untuk aktuator pendingin suhu DHT11 (kotak no. 11).
  3. Kompilasi dan jalankan simulasi Proteus. Seharusnya ketika suhu DHT11 (di kotak no. 7) di atas 37℃, maka LED RED (di kotak no. 4) menyala, ketika suhu DHT11 (7) di bawah 35℃, maka LED BLUE (4) menyala, ketika suhu DHT11 (7) berada di antara 35 – 37℃, maka LED GREEN (4) menyala. Kemudian Lamp (10) akan menyala apabila suhu DHT11 (7) berada di bawah 35℃, dan Motor (11) akan berputar apabila suhu DHT11 (7) berada di atas 37℃. Kemudian Buzzer (8) akan berbunyi apabila kelembaban DHT11 (7) kurang dari 50%.
3. Merekam data suhu dan kelembaban tersebut secara real-time pada SD Card.
  1. Buka rangkaian Proteus Gambar 2.29.
  2. Buka program 2.6 untuk membuat perekaman data dengan SD Card. 
  3. Gunakan program 2.7 untuk membaca hasil perekaman data di SD Card.
 



=============================================================================

Pembahasan Poin 3:

Diinginkan:
1. Sebuah simulasi Baby Incubator menggunakan platform Wokwi yang dapat memantau suhu, kelembaban, dan berat badan bayi secara real-time, 
2. mengaktifkan alarm dan notifikasi visual ketika parameter suhu, kelembaban, atau berat badan berada di luar batas aman, 
3. mengirim data secara otomatis ke platform ThingSpeak untuk pemantauan jarak jauh, 
4. dan merekam data suhu, kelembaban, dan berat badan ke Firebase.

Jawab:
1. Mengatur dan memantau suhu, kelembaban dan berat badan bayi, berikut ini langkah-langkahnya:

  1. Buka link Wokwi ini: https://wokwi.com/projects/407953031756631041
  2. Jalankan Wokwi, tekan tombol Serial Plotter Wokwi untuk menampilkan data dalam bentuk grafik. 
  3. Ubah nilai Pressure di komponen HX711 dan amati grafik pressure (mewakili berat).
  4. Ganti variabel berat di baris 26 dengan variabel suhu untuk menampilkan grafik suhu. 
  5. Ubah nilai Temperature di komponen DHT22, dan amati grafik suhu.
  6. Ganti variabel suhu di baris 26 dengan variabel kelm untuk menampilkan grafik kelembaban. 
  7. Ubah nilai Humidity di komponen DHT22, dan amati grafik kelembaban.
2. Mengaktifkan alarm dan notifikasi visual ketika parameter suhu, kelembaban atau berat badan berada di luar batas aman.
  1. Buka link Wokwi ini: https://wokwi.com/projects/408005451784441857
  2. Jalankan Wokwi, ubah nilai Temperature di komponen DHT22, dan amati ketiga LED. Seharusnya ketika suhu kurang dari 35℃, indikator LED Biru menyala, ketika suhu lebih besar dari 37℃, indikator LED Merah menyala, dan ketika suhu berada di antara 35 - 37℃, indikator LED Hijau menyala. 
  3. Ubah nilai Humidity di komponen DHT22. Seharusnya alarm Buzzer akan berbunyi ketika kelembaban kurang dari 50%.
3. Mengirim data secara otomatis ke platform ThingSpeak untuk pemantauan jarak jauh, 
  1. Buat akun di Thingspeak, kemudian buka sebuah Channel, isi 3 buah field di Channel dengan suhu, kelembaban dan berat badan.
  2. Buka link Wokwi ini: https://wokwi.com/projects/408040086687363073
  3. Ganti Channel ID dan writeApiKey dengan ID dan API Keys yang diperoleh dari Channel yang telah dibuat di langkah no. 1.
  4. Di Private View, klik Add Visualisations, pilih Chart untuk field1, field2 dan field3. 
  5. Jalankan Wokwi, ubah nilai Temperature di komponen DHT22, seharusnya grafik di field1 berubah. 
  6. Ubah nilai Humidity di komponen DHT22, seharusnya grafik di field2 berubah. 
  7. Ubah nilai Pressure di komponen HX711, seharusnya grafik di field3 berubah. 
  8. Agar ketiga grafik dapat dilihat publik, pilih Sharing seting menjadi Share channel view with everyone, kemudian di Public View klik Add Visualizations, pilih Chart untuk field1, field2 dan field3.
4. Merekam data suhu, kelembaban, dan berat badan ke Firebase.
  1. Buat project di Firebase.
  2. Buka link Wokwi ini: https://wokwi.com/projects/434478882440031233
  3. Ganti URL dan kode SECRET di kode program Wokwi dengan URL dan SECRET yang diperoleh di langkah no. 1.
  4. Jalankan Wokwi, ubah nilai Temperature di komponen DHT22. 
  5. Ubah nilai Humidity di komponen DHT22. 
  6. Ubah nilai Pressure di komponen HX711. 

No comments:

Post a Comment

Subscribe to: Posts (Atom)