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