ALAT PENDETEKSI GOLONGAN DARAH MANUSIA BERBASIS
MIKROKONTROLER 89S51
Izzah Fadhilah Akmaliah, Naniek Andiani,
Jurusan InformatikaFakultas Teknik, Universitas Pancasila Jakarta email : diaiza@hotmail.co.id, inibungaku@yahoo.com,
Abstrak
Alat pendeteksi golongan darah manusia pada tulisan ini, dirancang untuk mengetahui golongan darah manusia secara otomatis menggunakan metode ABO. Adapun cara kerja alat adalah sample darah yang telah ditetesi ‘antisera’, dan ditempatkan pada preparat, oleh optoisolator dideteksi, kemudian data dari optoisolator dikirimkan ke mikrokontroler, yang telah diprogramkan untuk menentukan golongan. hasil dari mikrokontroler tersebut kemudian ditampilkan pada LCD. Dari ujicoba yang dilakukan, terhadap 8 sampel darah, dapat dikatakan alat pendeteksi golongan darah tersebut dapat bekerja dengan baik dengan taraf kepercayaan 87.5%.
Kata Kunci: Golongan darah, metode ABO, optoisolator
1. LATAR BELKANG
Pada umumnya pemeriksaan darah mutlak dilakukan karena darah berperan penting dalam tubuh manusia. Jika dari hasil pemeriksaan diketahui terdapat penurunan jumlah hemoglobin dari yang semestinya, maka diperlukan transfusi darah. Transfusi hanya bias dilakukan bila golongan darah antara penerima dan pendonor sejenis. Pada dunia kedokteran, golongan darah manusia dibagi 4, yaitu:A, B, AB dan 0. dengan demikian dalam pemeriksaan darah juga dilakukan pengujian untuk menentukan golongan darah.
Selama ini, untuk pengujian golongan darah sering digunakan metode AB0. pada metode ini, sample darah diletakkan pada 2 preparat. Preparat pertama diberi cairan antisera A dan preparat kedua diberi antisera B, setelah beberapa lama terjadi aglutinasi pada sample tersebut. Bentuk aglutinasi ini dibandingkan dengan standar yang ada untuk di tentukan golongan darahnya. Proses ini masih dilakukan dengan pertolongan laboran yang memerlukan ketelitian dan waktu yang relatif lama. Agar pemeriksaan dapatlebih mudah dilakukan, diperlukan suatu otomatisasi proses.
2. TEORI
2.1. Teori Darah Manusia
Suatu cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari mengenai fungsi darah dan penyakit-penyakit yang berhubungan dengan manusia disebut HEMATOLOGI. Hematologi berasal dari kata hema : darah dan lugos : ilmu, pemeriksaan hematology
adalah satu pemeriksaan yang rutin dilakukan oleh rumah sakit, laboratorium, guna menetapkan suatu diagnosa.
Darah merupakan bagian penting pada system transportasi di dalam tubuh manusia. Darah adalah cairan yang bersirkulasi melewati jantung, pembuluh arteri, vena dan kapiler. Darah membawa nutrisi, elektrolit, hormon, vitamin, antibody, serta oksigen untuk jaringan tubuh dan membawa sisa yang tidak berguna dan karbon dioksida (CO2) ke organ-organ pembuangan. Berikut Gambar 1. memperlihatkan darah dengan komponen lengkap (sel dan plasma).
Gambar 1. Komponen Darah
Sel darah terdiri dari sel darah merah, sel darah putih dan trombosit. Sel darah merah berbentuk cakram berlubang dengan panjang 8 m dan lebar 3 m. Sel ini tidak memiliki nucleus (inti sel) dan hidup selama 120 hari. Kapasitasnya berkisar 4,5 x 106 sampai 5,5 x 106 cells/mm3. didalam sel darah merah ini terdapat hemoglobin. Oksigen dari alveolus paru-paru masuk ke aliran darah dan bereaksi secara kimiawi dengan
hemoglobin dan membentuk oxyhemoglobin. Sel darah merah mengangkut jaringan dan menarik karbondioksida untuk membentuk carbaminohemoglobin. Sel darah putih merupakan sel yang menyerupai amoeba bentuknya berubah-ubah, berdiameter 10mm dan memiliki nucleus. Masa hidupnya sekitar 13-20 hari dan kapasitasnya sebesar 6x103 sampai 10x103 cells/mm3. sel ini menghasilkan getah bening untuk menghancurkan bakteri asing yang merusak tubuh seperti racun (toxin). Secara spesifik sel ini membentuk antibody. Trombosit adalah sel berfragmen diameter 3 mm yang tidak memiliki nucleus dengan kapasitasnya berkisar 200 x 103 sampai 800 x 103 cells/mm3 sel ini menghasilkan zat perbaikan yang berguna untuk pembekuan darah. Secara umum fungsi darah adalah sebagai berikut:
1. Membawa O2 dari paru-paru keseluruh jaringan tubuh.
2. Membagikan zt-zat makanan seperti protein, lemak, glucose, garam, air dan sebagainya dari usus ke jaringan-jaringan tubuh.
3. Sisa-sisa hasil metabolisme, kreatinin, CO2 dan sebagainya, dibawa kealat-alat pembuangan, yaitu : paru-paru, ginjal, hati, kulit dan usus.
4. Sel-sel darah putih melindungi tubuh dari serangan penyakit dan membentuk antibody tubuh.
5. Mengatur supaya temperatur tubuh stabil, pH darah seimbang, tekanan osmosis dan kadar air tetap stabil.
6. Membawa hormon-hormon dan enzim-enzim ke jaringan tubuh.
2.2. Teori ABO
Pengujian darah secara manual umumnya dilakukan dengan metode ABO. Pada metode ABO digunakan suatu antisera, yaitu antisera A dan antisera B. sample darah yang diletakan di atas kaca preparat ditetesi antisera dengan perbandingan darah dan antisera 1: 2, lalu akan terjadi penggumpalan. Untuk hasil pembacaan yang lebih akurat dapat digunakan mikroskop dalam mengamati aglutinasi yang terjadi. Tabel test golongan darah, ditunjukkan pada table 1 dibawah ini:
Tabel 1. Test Golongan Darah
Anti-A Anti-B Anti-AB Golongan Darah
- - - O
- + + B
+ - + A
+ + + AB
Keterangan : (-) = Tidak terjadi Aglutinasi (+) = Terjadi Aglutinasi
Antisera atau antigen yang dipakai pada penentuan jenis golongan darah ini adalah :antisera A dengan warna biru dan antisera B dengan warna kuning.dalam
sel darah manusia terdapat aglutinogen yang jika di tetesi dengan antisera akan menghasilkan penggumpalan.Hal ini terjadi karena di dalam antisera terdapat aglutinin yang sifatnya menggumpalkan aglutinogen. Gambar 2 akan meng-gambarkan ilustrasi antigen yang terjadi pada suatu golongan darah.
Gambar 2. Antigen pada suatu golongan darah
Gambar 3. merupakan gambar tipe golongan darah berdasarkan system ABO yang telah diberikan antisera A dan antisera B.
Gambar 3. Sampel golongan darah
Pada Gambar 3. dapat dilihat penggumpalan yang terjadi pada setiap golongan darah itu berbeda-beda. Karena setiap golongan darah mempunyai suatu zat anti tertentu. Seperti pada golongan darah A mempunyai anti B, jika golongan darah A diberikan antisera A maka darah tersebut akan menggumpal, sedangkan untuk darah golongan B mempunyai anti A. darah golongan AB mempunyai anti A dan anti B dan golongan darah O tidak mempunyai zat anti.
3. PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI 3.1. Konsep Rancangan
Sistem yang dirancang untuk mendeteksi golongan darah sesuai metode ABO, terdiri dari beberapa
blok rangkaian, yaitu :rangkaian mikrokontroler AT89S51, rangkaian motor DC, rangkaian ADC, rangkaian isolator optoisolator, push button, dan rangkaian display LCD, adapun susunan blok tersebut tersaji sebagai berikut :
Gambar 4. Diagram Blok
Adapun kerja dari alat berdasarkan Gambar 4. adalah : darah yang akan diuji diletakan pada dua preparat. Preparat pertama ditetesi oleh antisera A, sedangkan preparat kedua ditetesi antisera B. perbandingan antara jumlah darah dengan antisera adalah 1:2. Langkah-langkah yang harus dilakukan dalam mengoperasikan alat ini adalah, pertama-tama operator akan masukan sample darah yang akan di deteksi, lalu tekan tombol option untuk memilih sample mana yang akan dideteksi, apakah sample I, atau sample II. Setelah pilihan di tentukan terus tekan tombol start maka motor pengaduk akan mengaduk sample darah tersebut selama kurang lebih 10 detik hingga bereaksi menggumpal. Sample darah yang sudah menggumpal akan dideteksi oleh sensor optoisolator yang keluaranya berupa tegangan analog yang akan diubah menjadi tegangan dijital oleh ADC. Keluaran ADC diteruskan ke mikrokontroler.yang akan membandingkan data sample dengan data standart pada mikrokontroler. Hasil pengolahan yang berupa jenis golongan darah akan ditampilkan pada LCD.
3.2. Perangkat Keras
Perancangan perangkat keras yang digunakan untuk proses pendeteksian golongan darah adalah sebagai berikut:
3.2.1. Rangkaian Optoisolator
Apabila terjadi penggumpalan darah pada sample, karena reaksi antisera dan darah maka ada sebagian sinar infrared yang menuju ke photo transistor, sehingga pada kolektor akan dihasilkan level tegangan yang lebih rendah dari Vcc. Apabila tidak terjadi reaksi penggumpalan darah pada sample, maka sinar infra red tidak dapat mengenai photo transistor, sehingga photo transistor menjadi tidak aktif dan tegangan keluarannya sama dengan Vcc. Rangkaian optoisolator ditunjukan pada gambar 5.
Gambar 5. Rangkaian optoisolator 3.2.2. Rangkaian ADC 0809
Tegangan keluaran dari photo transistor tersebut adalah tegangan analog, sedangkan mikrokontroler hanya menerima data berupa tegangan digital, karena itu dibutuhkan rangkaian pengubah sinyal analog menjadi sinyal dijital, untuk kasus ini digunakan komponen ADC 0809. Rangkaian ADC ditunjukan pada gambar 6. perubahan tegangan analog menjadi digital akan dikendalikan oleh mikrokontroler, lewat pin 1.6 dan 1.7
3.2.3. Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 Mikrokontroler AT89S51 pada system ini bertugas sebagai pengendali dari seluruh proses kerja system. Adapun pin yang digunakan pada mikrokontroler adalah sesuai dengan table dibawah ini.
Tabel. 2 Port mikrokontroler yang digunakan Port Input/Output Interface P0.0-P0.7 Output LCD P1.0-P1.2 Output LCD
P1.3 Output ADC
P1.4 Output ADC
P1.6-P1.7 Output ADC P2.0-P2.2 Input Push button
P2.7 Output Motor dc
P3.0-P3.7 Input ADC
Gambar 7. Rangkaian mikrokontroler AT89S51 3.2.4. Rangkaian Pushbutton
Pushbutton pada alat ini ada 3, yaitu: tombol option yang digunakan untuk memilih sample mana yang akan di deteksi, tombol start yang digunakan untuk menjalankan proses dan tombol stop digunakan untuk menghentikan proses yang sedang berjalan. Push button jika ditekan akan mengirimkan sinyal low ke mikrokontroler dan jika tidak ditekan akan mengirimkan sinyal high. Rangkaian push button ditunjukkan pada gambar 8.
Gambar 8. Rangkaian push button 3.2.5. Rangkaian LCD
Cara pengaktifan LCD dilakukan dengan memberikan logika 1 pada pin enable. Pembacaan data dilakukan dengan memberikan logika 1 pada signal read atau write. Input pada DB0-DB7 merupakan input data karakter yang akan dibaca oleh register data yang kemudian akan di tampilkan pada layar LCD. LCD akan menampilkan option yang akan dipilih. Input untuk LCD didapat dari mikrokontroler P0.0-P0.7 sedangkan port 1.0-1.2 dihubungkan ke pin RS, RW dan EN pada LCD.
Gambar 9. Rangkaian LCD
3.2.6. Rangkaian motor pengaduk
Pada rangkaian motor ini, digunakan motor 12V. untuk mengaktifkan motor pengaduk, maka dibuat rangkaian saklar dari transistor. Prinsip kerja dari rangkaian tersebut adalah: bila mikrokontroler mengirimkan sinyal berlogika 1 ke transistor, maka transistor akan saturasi sehingga relay on. Pada kondisi ini motor akan berputar. Jika mikrokontroler tidak mengirim sinyal ke transistor, maka transistor akan cutoff sehingga relay off. Pada kondisi ini motor akan berhenti berputar. Rangkaian motor pengaduk dilampirkan pada gambar 10.
3.3. Algoritma (perangkat lunak)
Untuk algoritma pada mikrokontroler AT89S51 adalah seperti pada Gambar 11.
Gambar 11. Diagram Alir 4. HASIL PENGUJIAN
Pada pengujian alat, dilakukan 3 macam ujicoba yaitu : pengujian sensor optoisolator, pengujian lama waktu penggumpalan, dan pengujian keseluruhan sistem. 4.1 Pengujian sensor optoisolator
Pengujian yang dilakukan adalah mengukur tegangan keluaran pada sensor untuk memastikan apakah alat telah bekerja sesuai dengan perancangan yang dilakukan. Pengujian dilakukan terhadap 4 orang yang masing-masing golongan darahnya A, B, AB dan O
sebanyak 2 kali, seperti pada tabel 3. Tabel. 3 Hasil Uji Sensor Optoisolator
Tabel I Sebelum Antisera Setelah Antisera
Sensor IA Sensor IB Sensor IA Sensor IB Golongan Darah A 0,217 V 0,202 V 0,20 V 0,231 V Golongan Darah B 0,198 V 0,207 V 0,211 V 0,191 V Golongan Darah O 0,196 V 0,194 V 0,223 V 0,230 V Golongan Darah AB 0,201 V 0,207 V 0,184 V 0,186V
Tabel II Sebelum Antisera Setelah Antisera
Sensor IA Sensor IB Sensor IA Sensor IB Golongan Darah A 0,2177 V 0,201 V 0,20 V 0,232 V Golongan Darah B 0,195 V 0,201 V 0,212 V 0,190 V Golongan Darah O 0,186 V 0,184 V 0,213 V 0,220 V Golongan Darah AB 0,202 V 0,197 V 0,192 V 0,182 V
4.2 Pengujian keseluruhan sistem
Berdasarkan pengujian pada sensor optoisolator dapat diketahui terdapat level tegangan yang berbeda-beda baik untuk setiap golongan darah sebelum ditetesi antisera dan setelah ditetesi antisera pada setiap golongan. Perubahan level tegangan inilah yang digunakan untuk menentukan jenis golongan darah pada sistem yang dirancang ini. Adapun hasil pengujian sesuai dengan table 4.
Tabel. 4 Hasil Pengujian Keseluruhan Golongan Darah Orang ke Uji lab Uji alat
A 1 A A 2 A O B 3 B B 4 B B AB 5 AB AB 6 AB AB O 7 O O 8 O O 5. KESIMPULAN
Dari pengujian alat yang dirancang dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Pada saat proses berlangsung, peletakan preparat sampel darah harus sejajar dengan letak sensor, agar didapat hasil yang maksimal.
2. Pada pengujian dapat disimpulkan bahwa prosentase kesalahan yang didapat dari kedelapan hasil pengujian adalah sebesar 12.5%.
DAFTAR REFERENSI
[1] Landstainer K, Wiener A.S,”An Agglutinable factor in human blood recognized immune sera for rhesus blood” Proc. Soc Exp Biol Med; 43,223-224 ,1940.
[2] Eko Putra Agvianto, “Belajar MIKROKONTROLER AT89S51 52/55 (Teori dan Aplikasi)”, Yogyakarta : Penerbit Gava Media 2002.
[3] Frank.D.Peteruzella,”Industrial Electronics”, Mc GrawHill International Edition 1996. [4] I Scott Mckenzie,” The 8051
MICROCONTROLLERS 2/E”, Prentice Hall 1995.
[5] Landsteiner K, Wiener AS, “ An agglutinable factor in human blood recognized by immune sera for rhesus blood”, Proc. Soc.Exp Biol Med; 43 : 223-224, 1940.
[6] Talaro, K.P,” Foundations in Microbiology 5th editions”, Boston Mc GrawHill 2005, 510-511.
