Alat Ukur EBV dan CO dengan tampilan LCD TFT (SPO2 dan BPM)Muhammad Zul Fahmi, Priyambada C. Nugraha, MT, M. Ridha Mak’ruf, ST, M.Si.
Jurusan Teknik Elektromedik
POLITEKNIK KESEHATAN KEMENTERIAN KESEHATAN SURABAYA
ABSTRAK
Alat ukur EBV dan CO merupakan alat yang digunakan untuk memonitor kondisi pasien pra operasi. Estimasi Blood Volume (EBV) merupakan suatu perhitungan
untuk menentukan perkiraan jumlah volume darah dalam tubuh manusia dan jumlah volume darah
yang dipompa oleh jantung per menit. perhitungan EBV memanfaatkaan berat badan dan dikalikan
dengan standart volume darah berdasarkan usia dan jenis kelamin. CO (Cardiac Output)
merupakan suatu perhitungan untuk menentukan volume darah yang dipompa tiapventrikel per
menit. Perhitungan CO memanfaatkan BPM dikalikan Stroke Volume.
Pada bagian ini penulis membahas saturasi oksigen dalam darah menggunakan perbedaan panjang gelombang dari cahaya LED merah dan infrared yang ditangkap oleh photodiode. Penulis juga membahas mengenai BPM untuk memonitoring detak jantung permenit. Perancangan alat ukur ini menggunakan sensor MAX30100, Modul Arduino Mega dan LCD TFT (Thin Film Transistor). Data dari sensor MAX30100 masuk ke pin I2C pada minimum system arduino, kemudian diolah sehingga menghasilkan presentase nilai SPO2 yang kemudian ditampilkan pada LCD TFT. Pengujian dilakukan dengan membandingkan modul dengan alat ukur standar yang menghasilkan % error terbesar sebesar 0,6%. Dari hasil yang diperoleh, alat layak digunakan karena dalam “Pedoman Pengujian dan Kalibrasi Alat Kesehatan” DEPKES RI tahun 2001, batas maksimal dalam toleransi kesalahan SPO2 adalah 2%.
Kata Kunci: Pulse Oxymeter, Saturasi Oksigen, EBV, CO Arduino, LCD TFT
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Alat pengukur SPO2 dan BPM
merupakan suatu alat yang digunakan untuk
mengetahui kadar saturasi oksigen dalam
tubuh dan detak jantung per menit seseorang.
Pada umumnya pengukuran SPO2 dan BPM
menggunakan alat yang dinamakan pulse
1
oximetry yang diletakkan pada jari tangan.
Disamping itu pengukuran dua parameter itu
masih menggunakan alat yang tampilannya
menggunakan LCD kecil sehingga
pengukuran SPO2 dan BPM badan tersebut
pemanfaatanya kurang optimal khususnya
bagi penderita mata minus.
Alat ukur SPO2 dan BPM sebelumnya
sudah pernah dibuat oleh Umi Salamah
dengan judul Rancang Bangun Pulse
Oximetry Menggunakan Arduino Sebagai
Deteksi Kejenuhan Oksigen Dalam Darah
pada tahun 2016 (Akhir, Program Studi
Fisika, Fakultas Matematika dan IPA,
Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta).
Estimasi Blood Volume (EBV)
merupakan suatu perhitungan untuk
menentukan perkiraan jumlah volume darah
dalam tubuh manusia dan jumlah volume
darah yang dipompa oleh jantung per menit.
Untuk menentukan perkiraan jumlah volume
darah dalam tubuh manusia, perhitungan EBV
memanfaatkaan berat badan dan dikalikan
dengan standart volume darah berdasarkan
usia.
Untuk menentukan perkiraan jumlah
volume darah dalam tubuh manusia,
perhitungan EBV memanfaatkaan berat badan
dan dikalikan dengan standart volume darah
berdasarkan usia pasien (Tubagus, 2013).
Berdasarkan hasil telaah pustaka, alat
Penghitung EBV dan CO pernah dibuat oleh
M. Tubagus W (2013), namun desain alat
tersebut menggunakan kursi.
Perhitungan EBV digunakan untuk
menentukan perkiraan jumlah volume darah
pada pasien sebelum operasi. Apabila terjadi
pendarahan selama operasi dokter dapat
mengetahui berapa banyak volume darah
pasien yang hilang, sehingga dokter dengan
mudah untuk mengganti darah yang hilang
tersebut dengan cairan sesuai dosis dalam
Rahadi Hamsyah, 2016 (Rachmaninggar,
2017).
Alat penghitng EBV sebelumnya sudah
pernah dibuat oleh M. Munawir. S dengan
judul “Alat Penghitung EBV dan CO pada
Pasien Pre op Berdasarkan Berat Badan dan
BPM” pada penelitian ini penulis
menggunakan LCD sebagaia tampilan.
Program Studi D3 Teknik Elektromedik
Poltekkes Kemenkes Surabaya.
Mengingat pesatnya perkembangan
teknologi khusunya dibidang teknologi
dibidang kesehatan, terutama pada era tren
zaman sekarang terkait dengan
berkembangnya penggunaan gadget yang
menggunakan layar sentuh TFT (Thin Film
Transistor). Menurut pengamatan penulis alat
pengukuran SPO2 dan BPM yang tampilannya
menggunakan layar yang kecil (menggunakan
LCD OLED), sudah saatnya untuk
ditingkatkan fungsinya. Dalam hal terkait
peningkatan fungsi alat khususnya di bidang
elektronika. Dengan tampilan layar sentuh
diharap dapat mempermudah pasien atau
pengguna dan lebih mendapat informasi yang
akurat dengan menggunakan tampilan yang
2
modern. Serta alat ini dilengkapi dengan
penghitung Estimasi Blood Volume (EBV).
Untuk mendukung fasilitas hidup sehat
khususnya mengetahui kadar oksigen dalam
darah (SPo2), jumlah detak jantung dalam satu
menit (BPM), Berat Badan dan Tinggi Badan
bagi setiap individu atau dalam suatu
keluarga. Maka hal tersebut melatar belakangi
pembuatan modul SPo2, BPM, Berat dan
Tinggi Badan dalam satu alat. Berdasarkan
latar belakang tersebut penulis mencoba
mengukur kandungan teknologi (T=
Technoware, H=Humanware, I=Infoware,
O=Orgaware) Khususnya di bidang
Diagnostik. Pada proses analisa, penulis ingin
mengetahui pengaruh besar penggunaan alat
Smart Healthy Detection dibidang teknologi
dan informasi.
Berdasarkan pada analisis SWOT didapat
hasil pada posisi kuadran III (defensif /
penciutan kegiatan) dengan nilai sumbu x = -
0.85 dan sumbu y = -0.5 (Data terlampir)
maka, penulis akan mencoba mengatasinya
dengan merancang sebuah alat untuk
mendukung fasilitas hidup. Dengan adanya
alat ini diharapkan dapat mengidentifikasi
kondisi kesehatan awal dengan pemeriksaan
yang sederhana dan juga diharapkan dapat
mendeteksi EBV.
Dari permasalahan di atas, penulis ingin
mengembangkan “ALAT UKUR EBV DAN CO
DENGAN TAMPILAN TFT ( SPO2 dan
BPM )”.
1.2 Batasan Masalah
Pada perancangan modul ini, penulis
membatasi bagian-bagian yang berkaitan
dengan pembuatan alat, hal tersebut dimaksud
agar tidak terjadi pelebaran masalah. Adapun
batasan batasn tersebut meliputi :
1.2.1 Tampilan menggunakan layar TFT (Thin
Film Transistor).
1.2.2 Menggunakan arduino mega
1.2.3 Menggunakan Modul MAX30100
1.2.4 Tidak membahas Estimasi Blood Loss
(EBL)
1.2.5 Pengukuran CO dilakukan pada pasien
usia diatas 15 tahun.
1.3 Rumusan Masalah
Dapatkah dibuat alat ukur ALAT UKUR
EBV DAN CO DENGAN TAMPILAN TFT (
SPO2 dan BPM )?
1.4 Tujuan Penelitian
1.4.1 Tujuan Umum
Dirancang dan dikembangkanya Alat
Ukur EBV dan CO dengan Tampilan
TFT (SPO2 dan BPM).
1.4.2 Tujuan Khusus
1.4.2.1 Merancang desain mekanik.
1.4.2.2 Membuat program untuk ditampilkan
dalam layar TFT 3.2 inch.
1.4.2.3 Menggunakan Arduino Mega sebagai
pemroses.
1.4.2.4 Menggunakan modul MAX30100 sebagai
pendeteksi SPO2 dan BPM.
3
1.4.2.5 Mencoba alat dan membandingkan nilai
SPO2 dan BPM antara sistem pabrikan
dengan alat yang kami buat.
1.4.2.6 Melakukan analisis SWOT
1.5 Manfaat Penelitian
1.5.1 Manfaat Teoritis
Hasil penelitian dapat meningkatkan
wawasan ilmu pengetahuan di bidang
peralatan Teknik Elektromedik khususnya
pada alat ukur peralatan diagnostic.
1.5.2 Manfaat Praktis
1.5.1.1 Bagi pengguna dapat memudahkan
dalam mengetahui kondisi tubuh diri
sendiri dengan mengetahui dalam satu
alat telah muncul beberapa parameter.
1.5.1.2 Bagi pengguna dapat mempersingkat
waktu dalam suatu pemeriksaan untuk
beberapa parameter.
2. METODOLOGI PENELITIAN
2.1 Blok Diagram
Gambar 2.1 Blok Diagram
2.2 Diagram Alir
Gambar 2.2 Diagram Alir
2.3 Diagram Mekanisme
Gambar 2.3 Diagram Mekanisme
Penjelasan alat:
4
1. Layar TFT
2. Saklar
3. Sensor SPO2 dan BPM
4. Alat ukur tinggi badan
5. Tiang penyangga
6. Sensor berat badan
7. Supply
3 PEMBAHASAN
3.1 Rangkaian Minimum System Arduino
Spesifikasi dari rangkaian minimum system
yang diperlukan adalah:
1. Menggunakan IC ATMega 2560.
2. Menggunakan tegangan +5VDC dan
GROUND.
3. Menggunakan Kristal 16Mhz
4. Didapatkan rangkaian keseluruhan
minimum system seperti dibawah ini:
9
20
3 1
3
26
36
44
J 10
C O N 2
12
28
19
49
S W 1
R es e t
22
8
50
37
50
R 11K
23
1
47
R 2R E S I S TO R
51
4
1
12
39
33
7
52
3143
+5v
40
4 1
C 2100n F
43
3
10
53
35
4
+5v
13
J 9
C O N 2 0A
1 23 45 67 89 1 0
11 1 213 1 415 1 617 1 819 2 0
J 7
R E S E T
123
45
24
48
41
32
D 4
LED
5
17
J 6
A 0-A 5
123456
42
38
6 .8 kR
48
25
36
11
10
45
ATM E G A 2560
24
98
77
40
21
61
76
42
78
99
71
37
30
20
36
38
31
23
34
26
100
32
75
22
41
7333
35
72
39
74
19
10
25
6281
8011
605958
5354555657
4344454647484950
8283848586878889
23456789
6364656667686979
909192939495969712
13141516171827
12928705251
(O C 1A/ P C I N T5)P B 5
AR E F
AD 1
PL 5 (O C 5 C )
(M O S I / P C I N T 2)P B 2
VC C
AD 2
PL 7
AD 0
AG N D
AD 7
PL 2 (T5)
R E S E T
(SC K / PC I N T1 )PB 1
PL 1 (I C P 5)
PL 3 (O C 5 A )
VC C
(O C 2A/ P C I N T4)P B 4
XTA L1
(O C 0A / O C 1C / P C I N T7) P B 7
AV C C
G N D
AD 3
(M I S O / P C I N T 3)P B 3
PL 6
AD 5XTA L 2
PL 0 (I C P 4)
AD 6
PL 4 (O C 5 B )
AD 4
(S S / P C I N T0)P B0
VC C
(O C 1B/ P C I N T6)P B 6
G N DG N D
VC CG N D
(A1 5 )P C 7(A1 4 )P C 6(A1 3 )P C 5
(A 8) P C 0(A 9) P C 1
(A1 0 )P C 2(A1 1 )P C 3(A1 2 )P C 4
(SC L/ I N T 0)P D 0(S D A/ I N T1)PD 1
(R XD 1/ I N T2)P D 2(TXD 1/ I N T3 )P D 3
(I C P 1)P D 4(XC K 1)P D 5
(T1) P D 6(T0) P D 7
PK 7 (A D C 15/ P C I N T23)PK 6 (A D C 14/ P C I N T22)PK 5 (A D C 13/ P C I N T21)PK 4 (A D C 12/ P C I N T20)PK 3 (A D C 11/ P C I N T19)PK 2 (A D C 10/ P C I N T18)PK 1 (A D C 9/ P C IN T17)PK 0 (A D C 8/ P C IN T16)
(R XD 0/ P C I N 8 )PE 0(TXD 0)PE 1
(XC K 0/ A I N 0)P E 2(O C 3A / A IN 1)P E 3(O C 3B / I N T4)P E4(O C 3C / I N T5)P E 5
(T3 / I N T6 )PE 6(C LK O / I C P3 /I N T7 )P E 7
PJ 0 (R XD 3/ P C I N T9 )PJ 1 (TXD 3/ PC I N T1 0)PJ 2 (XC K 3/ P C I N T1 1 )PJ 3 (P C I N T12 )PJ 4 (P C I N T13 )PJ 5 (P C I N T14 )PJ 6 (P C I N T15 )PJ 7
(A D C 7/ T D 1)P F 7(A D C 6/ T D 0)P F 6(A D C 5/ TMS )P F 5(A D C 4/ TC K )P F 4
(AD C 3 )P F 3(AD C 2 )P F 2(AD C 1 )P F 1(AD C 0 )P F 0PH 0 (R XD 2)
PH 1 (TXD 2)PH 2 (XC K 2)PH 3 (O C 4A )PH 4 (O C 4B )PH 5 (O C 4C )PH 6 (O C 2B )PH 7 (T4)
(O C 0B )P G 5(TO S C 1) PG 4(TO S C 2) PG 3
(A LE )(R D )
(W R )P G 0
J 1
D 42 -D 53
1 23 45 67 89 10
1 1 12
44
3452
20
6
18
42
30Y 1
XTA L
+5v
15
11
6
8
J 4
m ax 30 10 0
12
15
53
3 534
18
38
2
+ 5v
46
5
J 5
D 0-D 7
12345678
13
+5V
2 3
16
22
2 7
47
19 40
46
3 7
C 1
22pF+5v
3 9
17
J 3
S up p ly
12
9
3 3
49
2 5
12
29
2 9
51
16
32
14
3 .3 kR
27
28
7
14
26
2
C 3
22pF
24
30
J 8
D 8-D 13
123456
Gambar.3.1 Rangkaian Minimum Sistem
3.2Rangkaian Sensor MAX30100Spesifikasi dari rangkaian minimum system
yang diperlukan adalah:
1. Menggunakan sensor MAX30100.
2. Menggunakan tegangan +5VDC dan
GROUND.
3. Menggunakan resistor pull up sebesar 47k
ohm pada pin SDA dan SCL
Didapatkan rangkaian keseluruhan minimum system
seperti dibawah ini:
0
R 2
4 7 k
J 1
M A X3 0 1 0 0
12345
J 2
V c c G n d
12
R 1
4 7 k
J 3
S d a S c l
12
Gambar 3.2 Rangkaian Sensor MAX30100
Pada rangkaian sensor ini terdiri dari resistor
pull-up karena output dari sensor ini membutuhkan
pull-up tegangan sebelum masuk ke pin I2C arduino.
3.6 Pengukuran dan Pengujian
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran SPO2 pada Responden
Berdasarkan hasil pembandingan dengan
menggunakan pulse oximetry didapatkan hasil yang
berbeda/adanya selisih nilai. Nilai error yang didapat
paling besar adalah 0,71% dan paling kecil adalah
0,30%. Nilai ketidakpastian diperoleh karena masih
adanya faktor luar, seperti pergerakan dari responden
dan lain-lain.
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran BPM pada Responden
Berdasarkan hasil pembandingan dengan
menggunakan pulse oximetry didapatkan hasil yang
berbeda/adanya selisih nilai. Nilai error yang didapat
paling besar adalah 0,64% dan paling kecil adalah
5
0,24%. Nilai ketidakpastian diperoleh karena masih
adanya faktor luar, seperti pergerakan dari responden
dan lain-lain.
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran EBV pada Responden
Berdasarkan hasil pembandingan dengan
menggunakan Perhitungan manual didapatkan dari
hasil perkalian dari berat badan dan Blood Volume.
Nilai error yang didapat paling besar adalah 1,33% dan
paling kecil adalah 0,31%. Nilai ketidakpastian
diperoleh karena masih adanya faktor luar, seperti
pergerakan dari responden dan lain-lain.
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran CO pada Responden
Berdasarkan hasil pembandingan dengan
menggunakan Perhitungan manual didapatkan dari
hasil perkalian dari berat BPM dan Stroke Volume.
Nilai error yang didapat paling besar adalah 0,18% dan
paling kecil adalah 0%. Nilai ketidakpastian diperoleh
karena masih adanya faktor luar, seperti pergerakan dari
responden dan lain-lain.
3.7 Kelemahan/Kekurangan Sistem
1. Bentuk alat masih terlalu besar
2. Jika ada gerakan artefak yang
ditimbulkan dari pergerakan jari pasien,
hal ini akan memperbesar nilai error
pada MAX30100.
3. Intensitas cahaya disekeliling sensor
dapat berpengaruh terhadap hasil
pembacaan.
4. Pembacaan nilai tinggi memerlukan
waktu delay untuk tampil pada lcd tft.
4 PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil pembahasan dan tujuan
pembuatan modul dapat disimpulkan bahwa :
1. Error alat terbesar ketika
dibandingkan dengan pembanding
dan perhitungan manual untuk
EBV dan CO dengan nilai eror
terbesar pada pengukuran SPO2
0,71; BPM 0,64; CO 0,18; EBV
1,33.
2. Dengan nilai tersebut alat dapat
bekerja dengan baik karena nilai
error maksimal yang diijinkan
adalah sebesar 2%.
4.2 Saran
Pengembangan pada penelitian ini dapat
dilakukan pada:6
1. Adanya penyimpanan data agar
data dapat tertelusur.
2. Melakukan uji dengan alat
kalibrator SPO2 yang bersifat
reflektan.
3. Pembacaan tinggi dipercepat dan
stabil.
4. Menggunakan LCD TFT yang
lebih besar agar lebih
memaksimalkan pembacaan.
DAFTAR PUSTAKA
Andrey Arantra P. 2006. Rancang Bangun Pulse
Oximetry Digital Berbasis Mikrokontroller.
Surabaya : PENS.
Johnston, William S. 2006. Development of a
Signal Processing Library for Extraction of
SpO2, HR, HRV, and RR from
Photoplethysmographic Waveforms. USA :
Worcester Polytechnic Institute
Avada. 2012. How equipment works (Online).
(http://www.howequipmentworks.com/pulse_
oximeter/) diakses pada tanggal 10/10/2017 ,
11:00 WIB.
Haiwiki. 2016 Pengertian Layar LCD, TFT,
amoled, OLED, Super Amoled, retina.
(Online).
(https://haiwiki.info/teknologi/pengertian-
layar-lcd-tft-ips-oled-super-amoled-retina/)
diakses pada tanggal 11/10/2017, 00:10 WIB.
Raivis Strogonovs. 2017. Implementing Pulse
Oximeter using MAX 30100
Bayu Irmawan. 2017. PENGARUH TINDAKAN
SUCTION TERHADAP PERUBAHAN
SATURASI OKSIGEN PERIFER PADA
PASIEN YANG DI RAWAT DIRUANG
ICU RSUD ABDUL WAHAB SJAHRANIE
SAMARINDA.: STIKES muhammadiyah
Samarinda
Kabir. 2015. SPO2 Referat (Online).
(http://documents.tips/documents/spo2-
referat.html) diakses pada tanggal
25/10/2017, 20:00 WIB.
Pricilia Yelana M. 2012. Rancang Bangun Alat
Ukur Kadar Hemoglobin dan Oksigen Dalam
Darah dengan Sensor Oximeter Secara Non-
Invasive. Manado : UNSRAT.
Pramitha Galuh. 2017. PERANCANGAN ALAT
UKUR SATURASI OKSIGEN DALAM
DARAH TAMPIL LCD GRAFIK :
Politeknik Kesehatan Kemenkes Surabaya.
.Rifki Yanuardhi. 2015. Rancang Bangun Pulse
Oximetry Digital Berbasis Mikrokontroler
Atmega 16. Bandung : Politeknik Telkom.
Syukron Zahidi. 2014. Analisis SWOT (Strengths,
Weaknesses, Opportunities, and Threats)
(Online).
(
http://izzaucon.blogspot.co.id/2014/06/analisi
s-swot-strengths-weaknesses.html) diakses
pada tanggal 09/10/2017, 22:05 WIB.
Rantelino, Heriyanto. 2015. “Analisis SWOT,
Analisis Jitu Bagi Para Pelaku
Bisnis”(online).
(
http://www.kompasiana.com/heriyanto_rantel
7
ino/analisis-swot-analisis-jitu-bagi-para-
pelaku-bisnis_54f346e17455137e2b6c6f20)
diakses pada tanggal 19 Juni 2017, 21:54
WIB.
Sali, Sharanabasappa. 2016. Microcontroller
Based Heart Rate Monitor. Basavakalyan:
Basavakalyan Engineering College.
Universitas Sumatra Utara (Online). (Pengertian
Fungsi dan Kegunaan arduino.
(
http://www.kompasiana.com/heriyanto_rantel
ino/analisis-swot-analisis-jitu-bagi-para-
pelaku-bisnis_54f346e17455137e2b6c6f20)
akses pada tanggal 11/10/2017, 00:11 WIB.
Rachmaninggar, N. F. (2017). Bed Penghitung
Estimasi Blood Volume dan Cardiac Output
Pada Pasien Pre Operasi. Indonesia: Jurusan
Teknik Elektromedik Politeknik Kesehatan
Kemenkes Surabaya.
Tubagus, M. (2013). KURSI PENGHITUNG EBV
DAN CO PADA PASIEN PRE OP
BERDASARKAN BERAT BADAN DAN BPM
MENGGUNAKAN FINGER SENSOR.
SURABAYA: POLITEKNIK KESEHATAN
KEMENKES SURABAYA JURUSAN
TEKNIK ELEKTROMEDIK.
BIODATA PENULIS
Nama : Muhammad Zul Fahmi
NIM : P27838114021
TTL : Surabaya, 22 Juli 1996
Alamat : Surabaya
Pendidikan : SMA KHADIJAH SURABAYA
8