RANCANG BANGUN APLIKASI MONITORING PENGUKUR KADAR GULA DARAH BERBASIS MIKROKONTROLER

RANCANG BANGUN APLIKASI MONITORING PENGUKUR KADAR GULA DARAH BERBASIS MIKROKONTROLER

Muhtar Luthfi

¹⁾

, Marti Widya Sari

²⁾

, Edy Purwanto

³⁾

Program Studi Teknik Informatika

Fakultas Teknik Universitas PGRI Yogyakarta

muhtarluthfi@gmail.com ¹⁾ , widya@upy.ac.id ²⁾ , edypurwanto@upy.ac.id

³⁾

Abstract

The first symptom of a diabetes mellitus patient can be seen by the effect of the increasing blood glucose level, that can reach open 160-180 mg/dl. And the patient’s urine contains glucose.

The urine of diabetic man will be saturated by ants when he urinates. The patients show those symptoms though not in general cases.

The research performed to create simulation tool which was able to detect glucose. It used some equipmen. They are photodiode sensory and arduino connected to basic for java (b4j) aplication. The dioda sensory is the medical tool which is designed to detect glucose of blood.

Arduino is tool as controlling system at photodiode sensory to be connected with basic for java aplication in a computer.

The result of the study showed that the tool could detect the blood glucose level and display it in basic java application the result of the experiment using the tool, patients could see the blood glucose level from the computer screen. Besides, the tool was also completed with the notification of high, normal, and low levels. The error percentage of the data experiment showed that 18,12%

was the highest, and 1,78% was the lowest values. This tool can not be the precise value references of blood glucose accurately. However, this tool could determine the raw supposition of blood glucose level.

Key words : Photodiode, glucose, non-infasive.

Abstrak

Gejala awal yang dapat diketahui bahwa seseorang menderita Diabetes Mellitus (DM) atau kencing manis yaitu dilihat langsung dari efek peningkatan kadar gula darah, peningkatan kadar gula dalam darah mencapai nilai di atas 160 - 180 mg/dL dan air seni (urine) penderita kencing manis yang mengandung gula (glucose), sehingga urine sering dilebung atau dikerubuti semut.

Penderita kencing manis umumnya menampakkan tanda dan gejala dibawah ini meskipun tidak semua dialami oleh penderita

Penelitian dilakukan untuk membuat simulasi alat rancang bangun pendeteksi kadar gula darah, menggunakan beberapa rancang bangun. Adapun rancang bangun yang digunakan meliputi rangkaian sensor fotodioda, dan rangkaian arduino yang dihubungkan dengan aplikasi basic for java (b4j). Rangkaian sensor fotodioda merupakan alat kesehatan yang didesain khusus untuk mendeteksi kadar gula yang ada dalam darah. Rangkaian arduino digunakan untuk pengendali sistem pada sensor fotodioda agar dapat dihubungkan dengan aplikasi basic for java yang ada pada Komputer.

Dari hasil pengujian yang telah dilakukan alat ini mampu mendeteksi kadar gula dan menampilkanya pada aplikasi basic for java. Dari hasil pengukuran menggunakan alat tersebut, pasien dapat mengetahui berapa banyak kadar gula darah yang dimilikinya dengan melihat tampilan aplikasi pada layar komputer. Selain itu juga dilengkapi dengan pemberitahuan, apakah kadar gula yang dimilikinya itu tinggi, normal maupun rendah. Dari pengambilan data uji coba persentase kesalahan alat pengukur kadar gula darah sebesar dengan nilai tertinggi 18,12 % dan nilai terendah 1,78 %. Dengan demikian alat pengukur kadar gula darah ini tidak dapat dijadikan sebagai acuan nilai kadar gula darah sebenarnya.

Kata kunci :fotodioda, kadar gula darah, non-infasive

2 Latar Belakang

Perkembangan teknologi komponen elektronika yang sudah modern memungkinkan untuk membuat suatu peralatan/instrumentasi yang praktis, kompak, handal, efektif dan efisien.

Salah satu contoh dari perkembangan teknologi elektronika yang relatif baru adalah perkembangan teknologi mikrokontroler yang berupa satu chip integrated circuit/IC yang mempunyai kandungan transistor lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil dan mempunyai memori yang dapat diprogram sesuai dengan keperluan, serta dapat diproduksi secara masal.

Kadar gula dalam darah selama ini diukur secara invasive yaitu dengan mengambil sampel darah kemudian dianalisa dengan menggunakan spektrofotometer. Akan tetapi, cara ini kurang menguntungkan bagi pasien dengan kondisi serius atau pasien penderita diabetes mellitus yang tidak mungkin dilakukan pengambilan sampel darah berkali-kali. Untuk itu, suatu pengembangan alat ukur kadar gula dalam darah secara non-invasive sangat dibutuhkan.

Berdasarkan latar belakang tersebut, maka pada penelitian ini dibuat ”Rancang Bangun Aplikasi Monitoring Kadar Gula Darah Berbasis Mikrokontroler”. Dengan alat ini, untuk kadar gula dalam darah dapat dilakukan dengan satu kali proses pengukuran dan tanpa melukai pasien yang diukur. Alat ini mempunyai tingkat kepraktisan yang tinggi, lebih mudah untuk digunaka n.

Tinjauan Pustaka

Penelitian ini dilakukan oleh Mallo ( 2011) Rancang Bangun Alat Ukur Kadar Hemoglobin dan Oksigen Dalam Darah dengan Sensor Oximeter Secara Non-Invasive.

Hemoglobin merupakan molekul protein didalam darah yang dapat mengikat oksigen.

Salah satu indikator yang sangat penting dalam suplai oksigen di dalam tubuh adalah oksigen saturasi. Karena oksigen saturasi bisa menunjukkan apakah hemoglobin dapat mengikat oksigen atau tidak. Oximeter pulsa menggunakan LED merah dan inframerah serta fotodioda. LED merah dan inframerah memiliki serapan panjang gelombang yang berbeda.

Panjang gelomang untuk LED merah adalah 660nm dan LED inframerah 940 nm. Kedua LED berfungsi sebagai pemancar dan fotodioda sebagai penerima. LED ini mentransmisikan cahaya melalui pembuluh darah dan fotodioda menerima output dari kedua LED. Output dari fotodioda kemudian dapat digunakan untuk menghitung persentase konsentrasi oksigen.

Penelitian ini dilakukan oleh Masykur

(2012) tentang Implementasi Sistem Pakar

Diagnosis Penyakit Diabetes Mellitus

Menggunakan Metode Fuzzy Logic Berbasis

Web. Peningkatan jumlah diabetes disebabkan

keterlambatan penegakan diagnosis dan juga

dikarenakan pola hidup yang tidak sehat. Konsep

Fuzzy logic sangat fleksibel dan mempunyai

toleransi terhadap data-data yang tidak tepat serta

didasarkan pada bahasa alami. Oleh karena itu

diperlukan suatu sistem sebagai alat bantu dalam

penentuan apakah pasien itu menderita Diabetes

Mellitus atau tidak dengan konsep Fuzzy logic.

3

Sistem yang digunakan sebagai alat bantu adalah sistem pakar.

Penelitian lain yang juga berhubungan dengan penelitian ini adalah penelitian yang di lakukan oleh Prasetyo (2014) tentang Perancangan Aplikasi Deteksi Detak Jantung Dengan Pemanfaatan Sensor Cahaya Berbasis Android. Tujuan penelitian pengembangan ini yaitu merancang sebuah aplikasi pengganti alat kardio jantung sebagai media untuk memudahkan pengguna dapat digunakan dimana saja, tanpa harus periksa ke rumah sakit yang memakan waktu dan biaya tidak sedikit.

Penelitian lain yang berhubungan dengan penelitian ini adalah penelitian yang dilakukan oleh Mesandra (2010) tentang Rancang Bangun Pendeteksi Kadar Gula Dalam Darah Secara non-Invasive Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535. Pengujian kadar gula dalam darah saat ini masih menggunakan teknik invasive darah pasien di ambil dengan menggunakan jarum suntik. Hal ini merupakan salah satu penyebab dari beberapa pasien enggan untuk melakukan pengecekan gula darah. Selain itu, hasil pengujian tersebut memerlukan waktu yang cukup lama (± 2 jam). Analisis yang dilakukan pada suatu pengecekan secara dini bertujuan untuk menghindari kebutaan dan angka kematian akibat penyakit diabetes mellitus ini. Untuk itu pada Tugas Akhir akan dibuat “ Rancang Bangun Alat Pendeteksi Kadar Gula dalam Darah Pada Manusia Secara Non-Invasive Berbasis Mikrokontroler ATmega 8535 ”. Alat yang dibuat diharapkan dapat digunakan untuk mengetahui hasil kadar gula dalam darah secara non-invasive. Oleh karena itu alat ini mempunyai tingkat kepraktisan yang tinggi, lebih mudah untuk digunakan, dan dapat dibuat

dari modifikasi alat oxymeter yang sebelumnya sudah ada di rumah sakit.

Penelitian lain yang juga berhubungan dengan penelitian ini adalah penelitian yang di lakukan oleh Agusty (2011) tentang Rancang Bangun Aplikasi Perhitungan Indeks Massa Tubuh Sebagai Salah Satu Dasar Aplikasi Diet Diabetes. Dengan perkembangan teknologi informasi yang demikian pesat, saat ini telah diciptakan “Aplikasi Diet Diabetes Berdasarkan Nilai BMI (Body Mass Index)”, namun sayangnya aplikasi tersebut membutuhkan input manual untuk mendapatkan nilai BMI.

Selain kurang praktis, kesalahan identifikasi dengan perkiraan juga akan mempengaruhi besar nilai perhitungan yang tidak sesuai. Untuk itu, agar lebih praktis mendapatkan nilai BMI dan mengurangi kesalahan identifikasi dibuatlah alternatif Aplikasi Perhitungan Indeks Massa Tubuh Otomatis. Aplikasi ini menggunakan sensor ultrasonik untuk mengukur tinggi badan, load cell untuk mengukur berat badan, dan mikrokontroler untuk mengolah sensor sehingga nantinya akan diketahui nilai BMI seseorang.

Pada penelitian-penelitian yang di atas dalam pembuatan suatu program aplikasi pengukur gula darah dengan Mikrokontroler, Android, Web. Dalam hal ini penulis ingin mengembangkan program aplikasi pengukur kadar gula darah dengan menggunakan software visual basic v6 yang berfungsi untuk membuat aplikasi antar muka terhadap user. Sehingga aplikasi ini dapat menampilkan berapa besar dan kecilnya kadar gula darah pada pasien.

Metode Penelitian

Objek Penelitian

4

Untuk mencapai tujuan yang diinginkan dalam penulisan tugas akhir, maka penulis mengadakan kegiatan diantaranya:

Metode Pengumpulan Data

a. Studi literatur yaitu kajian kepustakaan di kampus atau di perpustakaan lain untuk mendapatkan referensi yang dapat mendukung realisasi tugas akhir ini.

b. Observasi pada alat pengukur kadar glukosa yang ada di pasaran serta observasi pada metode pengukuran yang ada di laboratorium medis.

Perancangan system, yang meliputi:

a. Studi mengenai komponen yang akan digunakan pada alat tugas akhir.

b. Perencanaan rangkaian untuk hardware dan software pendukungnya.

Analisis dan Perancangan Sistem

Diagram blok dari sistem yang telah dirancang adalah sebagai seperti berikut :

Fungsi – fungsi tiap blok adalah sebagai berikut:

1. Mikrokontroler berfungsi untuk mengendalikan macam – macam peripheral yang terhubung pada sistem, yaitu sensor dan aplikasi. Selain itu, mikrokontroler berfungsi sebagai tempat mengolah data dari pengkondisian sinyal.

2. Sensor berfungsi untuk mendeteksi perubahan cahaya pada ujung jari.

3. Aplikasi sebagai pengganti LCD (Liquid Crystal Display) yang berfungsi sebagai penampil data yang diperoleh dari sensor agar langsung dapat melihat hasilnya secara visual.

Analisis Kinerja Sistem

Prinsip kerja dari alat pengukur konsentrasi kadar gula darah berbasis mikrokontroler ini secara umum dapat dijelaskan pada gambar dibawah ini:

Gambar 1 Diagram Blok alat pengukur kadar gula darah

Analisis Kebutuhan Sistem

A. Perangkat Keras (Hardware) 1. Fotodioda.

2. Microcontroller.

3. modul microcontroller DFRduino UNO R3.

4. LED hijau.

B. Perangkat Lunak (Software) 1. software windows 7

2. basic for java ( b4j ) 3. AVR studio 4

Perancangan Perangkat Lunak

Tahap perancangan dan pembuatan software dimulai dengan membuat flowchart kemudian dilanjutkan dengan membuat listing program menggunakan basic for java.

Berikut adalah flowchart dari program yang akan di buat.

Fotodioda

Analog to digital converter

mikrokontroler

Tampilan aplikasi

pada laptop

ATMega 8535

5

Gambar 2 flowchart dalam membuat program.

Perancangan Perangkat Keras

Perancangan dan pembuatan hardware meliputi beberapa tahap yaitu

pembuatan blog diagram, system minimum mikrokontroler ARDUINO, tampilan aplikasi dan catu daya.

Gambar 3 Diagram blok fungsional alat rancangan.

Implementasi dan Pembahasan

Pembahasan dilakukan untuk mengetahui apakah perancangan yang telah dilakukan sesuai dengan yang diharapkan, sehingga dapat diterapkan pada sistem yang sesuai dengan spesifikasi.

Parameter-parameter yang termasuk dalam proses yang diuji adalah sebagai berikut:

1. Pengujian pada rangkaian sensor foto dioda.

2. Pengujian port pada rangkaian mikrokontroler.

Inisialisasi port arduino

Konversi Volt ke dalam mg/dl

Tampilan aplikasi mulai

selesai Norma

l atau

tidak

6

3. Pengujian pada tampilan aplikasi.

4. Pengujian system keseluruhan, yaitu pengujian monitoring pengukur kadar gula darah.

Berikut ini merupakan diagram blok system secara keseluruhan, pengujian dilakukan dengan mengukur atau membaca output dari masing- masing blok, dengan mengetahui output setiap blok sehingga mempermudah proses perbaikan karena posisi kerusakan system dapat diketahui secara pasti.

Hardware

1. Uji Sensor dan LED

Pengujian sensor diperlukan untuk mendapatkan data linearitas dan sensitivitas pada berbagai konsentrasi glukosa. Sensor akan diuji pada larutan glukosa diluar tubuh sebagai pengujian awal. Pengujian berikutnya dilakukan pada permukaan tubuh. Permukaan tubuh yang akan diuji kelinearan dan sensitivitasnya adalah daun jari tangan.

Tidak menutup kemungkinan bagian lain dari tubuh akan dijadikan tempat pengukuran untuk mendapat hasil pengukuran optimum.

Gambar 4 Pengujian sensor dan led 1. Microcontroller

Pengujian pada rangkaian microcontroller arduino UNO yang dilakukan adalah pengujian terhadap port yang digunakan. Pengujian ini

dilakukan untuk mengetahui port yang digunakan pada mikrokontroler berfungsi dengan baik atau tidak. Hasil pengujiannya sebagai berikut

.

7

Gambar 5 pengujian arduino UNO 2. Display

Pengujian pada rangkaian interface display berfungsi untuk melihat apakah tampilan dari display ada atau tidak.

Untuk pengujian display maka langkah awal dihubungkan kabel usb dari microcontroller kemudian membuka aplikasi pada laptop. Pengujian aplikasi

alat pengukur kadar gula darah ini dilakukan dengan cara mensimulasikan program yang telah dibuat apakah berjalan sesuai dengan yang diinginkan atau tidak. Setelah aplikasi dijalankan maka tampilan akan terlihat seperti pada gambar di bawah ini:

Gambar 6 Tampilan aplikasi pengukur kadar gula darah

3. Pengujian keseluruhan

Pengujian dilakukan dengan cara menjepitkan jari diantara sensor dengan led. Sensor tersebut akan mengukur intensitas cahayanya lalu

mengkonversi ke dalam mg/dl. Setelah itu akan ditampilkan pada layar LCD. Berikut gambar hasil pengujian alat pengukur kadar gula darah.

Gambar 7 Pengujian keseluruhan

KESIMPULAN

Kesimpulan

Alat ukur kadar gula darah non- invasive yang menggunakan sensor fotodioda telah berhasil dibuat. Proses pembuatan alat meliputi pembuatan dan pengujian rangkaian (rangkaian LED, dan rangkaian pengolah sinyal), pembuatan penempatan sensor, dan pembuatan sistem pemrosesan data menggunakan microcontroller arduino mega. Secara keseluruhan, hasil pengujian rangkaian menunjukkan bahwa setiap rangkaian telah berfungsi dengan baik.

Pengujian alat rancangan terhadap variasi

kadar gula darah menunjukkan bahwa nilai intensitas cahaya yang diterima sensor fotodioda yang direpresentasikan oleh nilai tegangan output akan mengalami perubahan seiring dengan berubahnya nilai kadar gula darah, sehingga dapat disimpulkan bahwa sensor fotodioda dapat berfungsi dengan baik sebagai sensor alat ukur kadar gula darah non-invasive ini.

Dari pengambilan data uji coba

persentase kesalahan alat pengukur kadar

gula darah dengan nilai tertinggi 18,12 % dan

yang terendah 1,78 %. Dengan demikian

realisasi alat pengukur kadar gula darah ini

9

tidak dapat dijadikan sebagai acuan nilai kadar gula darah sebenarnya. Akan tetapi realisasi alat ini masih bisa menentukan perkiraan kasar tinggi rendahnya suatu kadar gula dalam darah.

Saran

Saran untuk pengembangan dari rancang bangun aplikasi monitoring pengukur kadar gula darah ini, antara lain:

1. Alat ukur kadar gula darah non-invasive yang dirancang pada penelitian ini belum dapat digunakan sebagai alat ukur yang akurat. Untuk pengembangan selanjutnya, disarankan untuk menggunakan sumber cahaya pada panjang dengan intensitas cahaya yang lebih tinggi, sehingga serapan gula darah akan lebih maksimal dan intensitas cahaya yang dapat diterima sensor akan semakin tinggi.

2. Desain penempatan sensor dan metode pemrosesan data oleh microcontroller juga perlu dikembangkan untuk memperoleh hasil yang lebih akurat. Penelitian ini juga dapat digunakan sebagai referensi bagi aplikasi sensor BST (Barium Stronsium Titanat) sebagai sensor alat ukur kadar gula darah mengingat sensor BST juga merupakan sensor fotodioda.

3. Untuk penelitian lebih lanjut dapat dikembangkan sensor dengan penjepit yang stabil agar data yang dihasilkan lebih stabil lagi. Karena tekanan setiap

orang berbeda beda maka nilai yang dihasilkan juga akan berbeda beda.

DAFTAR PUSTAKA

A .A, Putra, A.Md. 2008. Rancang Bangun Oximetry Digital Berbasis Mikrokontroler.

Politeknik Negri Surabaya. Surabaya.

Agusty J.L. 2011. Rancang Bangun Aplikasi Perhitungan Indeks Masa Tubuh Sebagai Salah Satu Dasar Aplikasi Diet Diabetes.

Fakultas Teknik Universitas Brawijaya.

Malang.

Andrianto. 2008. Pemograman Mikrokontroler AVR ATMega 8535 Menggunakan Code Vision AVR. Bandung.

D.Wiyono, S.T. 2007. Panduan Praktis Mikrokontroler Menggunakan Combo AVR- 51 Starter Kit dan DT-Combo AVR Exercise KIT.Keluarga AVR Surabaya.

F.Biomedical. 2007. User Manual Index 2XL SpO_2 Simulator. USA: Fluke Corporation.

J.Smith; R. Roberts. 2011. Vital Signs for Nurses An Introduction to Clinical Observations. Wiley-Blackwell.

Malo P.Y. 2011. Rancang Bangun Alat Ukur Kadar Hemoglobin dan Oksigen Dalam Darah dengan Sesnsor Oximeter Secara Non-Invasive. Jurusan Teknik Elektro UNSRAT. Medan.

Mesandra O.W. 2010. Rancang Bangun Pendeteksi Kadar Gula Dalam Darah Secara Non-Invasive Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535. Universitas Diponegoro Semarang. Semarang.

Maskur F. 2012. Implementasi System Pakar Diagnosis Penyakit Diabetes Mellitus Menggunakan Metode Fuzzy Logic Berbasis Web. Universitas Diponegoro Semarang.

Semarang.

Prasetyo A.G. 2014. Perancangan Aplikasi Deteksi Detak Jantung Dengan Pemanfaatan Sensor Cahaya Berbasis Android. AMIKOM Yogyakarta. Yogyakarta.

Winoto, A. 2010.Mikrokontroler AVR

ATMega 8/16/32/8535. Bandung.

10