PERANCANGAN ALAT UKUR SATURASI OKSIGEN DALAM DARAH TAMPIL LCD GRAFIK

Transkripsi

1 PERANCANGAN ALAT UKUR SATURASI OKSIGEN DALAM DARAH TAMPIL LCD GRAFIK Pramitha Galuh Ajeng Pradana, Hj. Endang Dian S., ST, MT, M. Ridha Ma ruf, ST, M.Si Jurusan Teknik Elektromedik POLITEKNIK KESEHATAN KEMENTERIAN KESEHATAN SURABAYA ABSTRAK Alat ukur saturasi oksigen dalam darah merupakan alat yang digunakan untuk memonitor keadaan saturasi oksigen dalam darah pasien dan untuk membantu pengkajian fisik pasien tanpa melalui analisa gas darah. Alat ukur saturasi oksigen dalam darah menggunakan perbedaan panjang gelombang dari cahaya LED merah dan infrared yang ditangkap oleh photodiode. Perancangan alat ukur ini menggunakan finger sensor, rangkaian pengkondisian sinyal analog, mikrokontroller dan LCD Grafik. Data dari finger sensor masuk ke rangkaian pengkondisian sinyal, kemudian dikirim ke mikrokontroller untuk diolah sehingga menghasilkan presentase nilai SPO yang kemudian ditampilkan pada LCD Grafik. Pengujian dilakukan dengan membandingkan modul dengan alat ukur standar yang menghasilkan %error terbesar sebesar 0,%. Dari hasil yang diperoleh, alat layak digunakan karena dalam Pedoman Pengujian dan Kalibrasi Alat Kesehatan DEPKES RI tahun 00, batas maksimal dalam toleransi kesalahan SPO adalah %. Kata Kunci: Pulse Oxymeter, Saturasi Oksigen, Finger Sensor I. PENDAHULUAN I. Latar Belakang Masalah Oksimeter merupakan salah satu metode penggunaan alat untuk memonitor keadaan saturasi oksigen dalam darah (arteri) pasien, untuk membantu pengkajian fisik pasien, tanpa harus melalui analisa tes darah. Saturasi adalah persentase daripada hemoglobin yang mengikat oksigen dibandingkan dengan jumlah total hemoglobin yang ada di dalam darah (Andrey, 00). Salah satu indikator yang sangat penting dalam supply oksigen didalam tubuh adalah saturasi oksigen (SpO ). Karena saturasi oksigen dapat menunjukkan apakah hemoglobin dapat mengikat oksigen atau tidak, sehingga kekurangan oksigen yang beresiko pada kerusakan organorgan penting didalam tubuh dan kematian dapat ditanggulangi (Kabir, 0). Pada penelitian sebelumnya mengenai alat ukur saturasi oksigen dengan metode noninvasive pernah dibuat oleh Andrey Arantra Putra dari jurusan Teknik Elektronika Politeknik Elektronika Negeri Surabaya dengan judul Rancang Bangun Pulse Oximetry Digital Berbasis Mikrokontroller ini menggunakan oxisensor D yang terdiri dari LED dan Infrared sebagai transmitter dan LDR sebagai receiver kemudian menggunakan rangkaian penguat cascade (bertingkat). Kelemahan dari penelitian ini adalah menggunakan receiver berupa LDR, LDR lebih rentan terhadap noise karena tidak hanya menerima sinar infrared dan LED merah, melainkan menerima seluruh cahaya yang ada (Dian, 0). Dan ditinjau dari blok diagram, penelitian ini memiliki kelemahan pada blok rangkaian pengkondisian sinyal berupa dua keluaran yaitu arus AC dari infraredled merah dan arus DC adalah dari infraredled merah. Hal ini menyebabkan tidak dapat diketahui secara pasti nilai arus AC dan DC pada tiaptiap komponen infrared dan LED merah. Kemudian penelitian yang dilakukan oleh Pricilia Yelana Mallo, dkk. dari jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UNSRAT, Manado dengan judul Rancang Bangun Alat Ukur Kadar Hemoglobin dan Oksigen Dalam Darah dengan Sensor Oximeter Secara NonInvasive menggunakan oxisensor dengan receiver berupa photodioda dan menggunakan pengkondisian sinyal berupa filter AC dan DC dari infrared dan LED merah. Kelemahan dari penelitian ini adalah rangkaian filter yang digunakan untuk mengoutputkan arus DC tidak diketahui batas frekuensi cutoffnya dan tidak menggunakan capasitor. Dari hal ini perlu dipasang kapasitor sebagai filter (smoothing) sehingga dapat

2 meloloskan tegangan berfrekuensi rendah yang merupakan tegangan DC (Usep, 0). Alat dengan judul Alat Ukur Saturasi Oksigen Dalam Darah Manusia Secara Non Invasive pernah dibuat Nanang Henri Vidal pada tahun 0 dari jurusan Teknik Elektromedik, Politeknik Kesehatan Kemenkes Surabaya. Pada alat yang telah dibuat tersebut masih belum terdapat tampilan grafik sinyal dari presentase hasil saturasi oksigen dalam darah (SPO ) dan display tampilan masih berupa numerik pada LCD karakter. Selanjutnya alat tersebut dikembangkan kembali oleh Teguh Pratomo pada tahun 0 dengan judul Fingerstip Pulse Oxymeter Tampil PC pada alat tersebut masih belum portable, kemudian display tampilan sinyal dan numerik dari SPO tampil pada PC sehingga terpisah dengan alat yang menyebabkan alat kurang praktis. Sehubungan dengan kajiankajian tersebut, maka penulis merencanakan dan ingin merancang alat dengan judul Perancangan Alat Ukur Saturasi Oksigen Dalam Darah Tampil LCD Grafik yang merupakan penyempurnaan dari alat yang telah dibuat sebelumnya dan dari kajiankajian jurnal yang telah dibaca. Penyempurnaan alat yang akan penulis buat yaitu dengan menggunakan metode perhitungan dengan nilai ratio SPO yang didapat yaitu dari masingmasing output tegangan AC dan DC pada tiaptiap komponen infrared dan LED merah dan dibuat lebih praktis dengan display tampilan pada LCD grafik, sehingga dapat menampilkan grafik sinyal dan presentase oksigen dalam bentuk numerik dari saturasi oksigen dalam darah. I. Batasan Masalah Pada perancangan modul ini, penulis membatasi bagianbagian yang berkaitan dalam pembuatan alat. Hal tersebut dimaksudkan agar tidak terjadi pelebaran masalah. Adapun batasanbatasan tersebut meliputi:.. Menggunakan finger sensor... Peletakan sensor pada jari tangan orang dewasa pada bagian telunjuk... Menggunakan IC mikrokontroler untuk pengolahan datanya... Menggunakan alat pembanding (Gold Standard) untuk pengukuran saturasi oksigen... Ditampilkan pada LCD Grafik... Tampilan hasil persentase SPO tidak menunggu selama menit... Menggunakan analisis SWOT. I. Rumusan Masalah Dapatkah dibuat alat ukur saturasi oksigen dalam darah dengan menampilkan sinyal dan numerik pada LCD Grafik? I. Tujuan Penelitian.. Tujuan Umum Dibuatnya alat ukur saturasi oksigen dalam darah dengan menampilkan sinyal dan numerik pada LCD Grafik... Tujuan Khusus... Membuat rangkaian finger sensor.... Membuat rangkaian filter dan penguat.... Membuat rangkaian minimum system.... Membuat software pemrograman menggunakan mikrokontroler.... Melakukan uji coba dan uji fungsi alat.... Menampilkan hasil persentase nilai SPO tidak menunggu selama menit.... Melakukan analisis SWOT untuk penelitian pada alat.. Manfaat Penelitian.. Manfaat Teoritis... Untuk menambah pengetahuan mahasiswa Teknik Elektromedik mengenai alat diagnostik terutama alat ukur saturasi oksigen melalui aliran darah pada jari tangan... Manfaat Praktis... Manfaat untuk User Dengan adanya alat ini diharapkan dapat memudahkan user (perawat atau dokter) dalam memantau kondisi pasien.... Manfaat untuk Pasien Pasien tidak akan merasakan sakit saat menggunakannya.... Manfaat untuk Teknisi Teknisi dapat mengembangkan peralatan kesehatan sejalan dengan kemajuan teknologi. METODOLOGI PENELITIAN. Blok Diagram Gambar. Blok Diagram

3 CV GND R. Diagram Alir R k R0.K DIS THR TR v U NE Q J PWM Basis R 0K v UA 0 Basis R 0K Q C0 R 0 Q C0 v Q C0 Q C0 R 0K Basis R 0K Basis J LAMP C 0.uf C 0.uf J TO IN LOGIKA DEMULTI Gambar. Rangkaian Astable dan Driver Gambar. Diagram Alir Gambar. Output Konektor J Kaki. Diagram Mekanisme Gambar. Output Konektor J Kaki Gambar. Diagram Mekanisme PEMBAHASAN. Rangkaian Astable dan Driver Spesifikasi dari rangkaian astable yang diperlukan adalah:. Menggunakan IC NE.. Menggunakan tegangan VDC dan GROUND.. Konektor J digunakan untuk pengukuran output dari IC NE.. Konektor J digunakan untuk mengukur output rangkaian astable dan driver.. Didapatkan rangkaian keseluruhan astable dan driver seperti dibawah ini:. Rangkaian Demultiplexer Spesifikasi dari rangkaian demultiplexer yang diperlukan adalah:. Menggunakan IC CD0.. Menggunakan tegangan VDC, VDC dan GROUND.. Kaki, 0, dan pada IC dipergunakan untuk mengatur pengaktifan kaki output Demultiplexer.. Kaki dan dipergunakan untuk mengukur output demultiplexer.. Didapatkan rangkaian keseluruhan demultiplexer seperti dibawah ini:

4 in mux R 0R P CONNECTOR DB v J R LAMP 0K R M R 0K J TP PD J OUT ASTABLE J TP red J TP infra kaki kaki 0 J0 IN ACinfra J IN ACred v J J IN DCred IN DCinfra U 0 MUX/DX < > < > 0 < > M < > < > EN < > < > < > < > kaki kaki G = R f R i. Konektor J sebagai output dari amplifier dan filter dari demultiplexer kaki.. Konektor J sebagai output dari amplifier dan filter dari demultiplexer kaki.. Didapatkan rangkaian seperti gambar di bawah ini: R k R C 00nF 0K R K C R 0K 00nF Gambar.. Rangkaian Demultiplexer v J IN AC IR kaki C uf v UA LF R K v C uf R K v v UB LF J OUT AC IR R k C 00nF R 0K R K C 00nF R 0K J IN AC RED kaki C uf v UA LF R K v C uf R K v v UB LF J OUT AC RED Gambar. Rangkaian Amplifier dengan filter Gambar.. Input Demultiplexer Gambar.. Output Demultiplexer kaki Pada rangkaian penguat pertama, output photo diode akan dihubungkan kapasitor sebagai coupling untuk memblok tegangan DC dan hanya melewatkan sinyal dari output demultiplexer. Sinyal tersebut akan masuk ke penguat pertama. Penguat yang digunakan adalah penguat noninverting dengan penguatan sebesar 0 kali. Untuk penguatan kedua digunakan rangkaian yang sama seperti pada penguatan pertama, agar filter lebih dapat menekan amplitudo pada saat melewati frekuensi cut off dan sinyal dikuatkan lagi sebesar 0 kali. Besar penguatan dapat dihitung dengan rumus berikut: Rf Acl = Rin = 0k,k = 0 X Fc = π. Rf. Cf Fc = π. Rf. Cf Gambar. Output Demultiplexer kaki. Rangkaian Amplifier dan Filter Spesifikasi dari rangkaian amplifier yang diperlukan adalah:. Menggunakan IC LF. Membutuhkan tegangan input IC sebesar VDC, VDC. Rumus penguatan rangkaian: = uF =,Hz Langkahlangkah pengaturan/pengujian yaitu:. Mengatur time/div dan scale atau menekan tombol autoset pada osiloskop digital. =.. 0k.00nF =, Hz

5 GND GND 0. Memeriksa output pada konektor J dan J pada rangkaian amplifier dan filter menggunakan osiloskop.. Berikut hasil output pada osiloskop:. Memeriksa output pada konektor J dan J dirangkaian LPF 0, Hz menggunakan osiloskop. Berikut hasil output pada osiloskop: Gambar.. Output Amplifier dari Multiplexer kaki Gambar.. Output LPF 0, Hz dari demultiplexer kaki Gambar..0 Ouput Amplifier dari Multiplexer kaki. Rangkaian LPF 0, Hz Spesifikasi Rangkaian LPF 0, Hz yang diperlukan adalah:. Menggunakan IC LF sebagai Non Inverting dan Buffer.. Menggunakan tegangan sebesar VDC dan VDC.. Gambar rangkaian sebagai berikut: J IN DC IR J IN DC RED kaki kaki v v UA LF v v UA LF K R Gambar.. Rangkaian LPF 0, Hz Langkahlangkah pengujian yaitu: K R C 0uf C0 0uf UB LF. Mengatur time/div dan scale atau menekan tombol autoset pada osiloskop digital. v v v v UB LF J OUT DC IR J OUT DC RED Gambar.. Output LPF 0, Hz dari demultiplexer kaki. Rangkaian Minimum Sistem Gambar.. Rangkaian Minimum Sistem Listing Program pada CVAVR if(counteran==) J CON J CON SW if(dcredlamp==0) RESET MOSIPB MISOPB SCK PB RST RST C 0 pf R k Ohm J pf C pf START C PB PB PB RST DB0 DB DB DB DB DB DB DB IC ATMegaDIP0 Y 0 Mhz PB0/(XCK/T0) PB/(T) PB/(INT/AIN0) PB/(OC0/AIN) PB/(SS) PB/(MOSI) PB/(MISO) PB/(SCK) RESET XTAL XTAL PD0/(RXD) PD/(TXD) PD/(INT0) PD/(INT) PD/(OCB) PD/(OCA) PD/(ICP) PD/(OC) PA0/(ADC0) PA/(ADC) PA/(ADC) PA/(ADC) PA/(ADC) PA/(ADC) PA/(ADC) PA/(ADC) AREF A PC/(TOSC) PC/(TOSC) PC/(TDI) PC/(TDO) PC/(TMS) PC/(TCK) PC/(SDA) PC0/(SCL) 0 0 CS CS /RST RS W/R E J CON J POWER IN R k R 0K R 0K RS W/R E DB0 DB DB DB DB DB DB DB /RST LCD GRAFIK x CS CS R OHM J 0 0

6 bagi=0; else bagi=(float) maksimumacredlamp/dcredlamp; if(dcinfrared==0) bagi=0 else bagi=(float) maksimumacinfrared/dcinfrared; if(bagi==0) spo=0; else ratio=(float) bagi/bagi; spo=0(*ratio);. Pengukuran dan Pengujian Tabel. Hasil Pengukuran pada Responden Berdasarkan hasil pembandingan dengan menggunakan pulse oximetry didapatkan hasil yang berbeda/adanya selisih nilai. Nilai error yang didapat paling besar adalah 0,% dan paling kecil adalah 0%. Nilai ketidakpastian diperoleh karena masih adanya faktor luar, seperti pergerakan dari responden dan lainlain. Sehingga nilai ketidakpastian harus dihitung juga. Nilai terbesar ketidakpastian adalah 0,00 dan nilai terkecilnya adalah 0.. Kelemahan/Kekurangan Sistem. Jika ada gerakan artefak yang ditimbulkan dari pergerakan jari pasien, hal ini akan memperbesar nilai error.. Perbedaan spesifikasi finger sensor untuk melakukan pengukuran akan berpengaruh terhadap hasil pembacaan. PENUTUP. Kesimpulan Berdasarkan hasil pembahasan dan tujuan pembuatan modul dapat disimpulkan bahwa:. Pada output rangkaian amplifier dan filter penguatan pertama, sinyal masih berbentuk kecil dan kurang jelas. Kemudian output dihubungkan dengan rangkaian amplifier dan filter yang sama sebagai penguatan kedua, sinyal output menjadi terlihat lebih jelas.. Rangkaian minimum system ATmega mampu menjalankan program dengan baik sehingga alat dapat bekerja sesuai harapan.. Dapat dibuat alat ukur saturasi oksigen dalam darah dengan menampilkan presentase nilai SPO beserta grafik sinyalnya pada LCD Grafik.. Pergerakan pada pasien saat dilakukan pengukuran sangat berpengaruh pada hasil pengukuran.. Alat dapat bekerja dengan baik, hal ini dapat ditinjau dari hasil pendataan. Dari hasil pendataan, nilai error terbesar adalah sebesar 0,% sedangkan nilai error maksimal yang diijinkan adalah sebesar %.. Saran Pengembangan pada penelitian ini dapat dilakukan pada:. Penambahan indikator apabila nilai presentase SPO dibawah nilai normal.. Menggunakan PWM dari IC mikrokontroller sebagai pengganti rangkaian astable.. Menggunakan baterai agar alat dapat digunakan secara portable.

7 DAFTAR PUSTAKA Andrey Arantra P. 00. Rancang Bangun Pulse Oximetry Digital Berbasis Mikrokontroller. Surabaya : PENS. Universitas Sumatra Utara (Online). ( /0//Chapter%0II.pdf) di akses pada tanggal /0/0, :00 WIB. Avada. 0. How equipment works (Online). ( oximeter/) diakses pada tanggal /0/0, :00 WIB. Daeng Echo. Arduino Mega 0. (Online). ( o_mega0?auto=download) diakses pada tanggal /0/0 N, 0:0 WIB. Elektonika Dasar. 0. LCD (Liquid Cristal Display). (Online). ( diakses pada tanggal /0/0, 0:0 WIB. S. Prince Samuel. 0. Embedded Based Low Cost Pulse Oximeter. India : Karunya University. Kabir. 0. SPO Referat (Online). ( referat.html) diakses pada tanggal /0/0, 0:00 WIB. Konica Minolta Sensing Inc. 00. How to read SPO. (Online). ( &esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact= &ved=0ccqfjadahukewiawatowpia hweppqkheveds&url=http%a%f%f windward.hawaii.edu%ffacstaff%fmiliefs kym%fzool%0l%faboutpulseoximetr y.pdf&usg=afqjcnfufxre_ceq0vutkl DGSQO0GiQ&sig=FdYGnShSZJRaQ ZYbnKxg&bvm=bv.0,d.dGo) diakses pada tanggal /0/0, : WIB. Pricilia Yelana M. 0. Rancang Bangun Alat Ukur Kadar Hemoglobin dan Oksigen Dalam Darah dengan Sensor Oximeter Secara Non Invasive. Manado : UNSRAT. Ratna Purwaningsih. 00. Penilaian Teknologi dengan Metode Teknometrik di PT. INDO ACIDATAMA CHEMICAL INDUSTRY SOLO. Semarang : UNDIP. Rifki Yanuardhi. 0. Rancang Bangun Pulse Oximetry Digital Berbasis Mikrokontroler Atmega. Bandung : Politeknik Telkom. Syukron Zahidi. 0. Analisis SWOT (Strengths, Weaknesses, Opportunities, and Threats)(Online). ( isswotstrengthsweaknesses.html) diakses pada tanggal 0//0, :0 WIB. Teguh Pratomo. 0. Fingerstip Pulse Oxymeter Tampil PC (SPO ). Surabaya : Politeknik Kesehatan Kemenkes Surabaya. BIODATA PENULIS Nama : Pramitha Galuh Ajeng Pradana NIM : P0 TTL : Sidoarjo, Oktober Alamat : Sidoarjo Pendidikan : SMA NEGERI SIDOARJO