Sabtu, 21 November 2015
Bale Sawala Kampus Universitas Padjadjaran, Jatinangor
FI-53
RANCANG BANGUN MINI SPEKTROFOTOMETER ABSORBSI DAERAH VISIBLE UNTUK MENGUKUR KADAR GULA DARAH
SECARA NON-INVASIVE
NURUL DWI ANGGRAENI*, IVAN MUHAMMAD SIEGFRIED, WAHYU ALAMSYAH, SAHRUL HIDAYAT
Prodi Fisika,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Padjadjaran Jl. Raya Bandung-Sumedang Km 21, Jatinangor 45363
Abstrak. Diabetes mellitus adalah penyakit metabolik jangka panjang yang dapat
mengakibatkan penyakit komplikasi. Penyakit komplikasi yang diakibatkan oleh diabetes dapat dicegah dengan pemantauan kadar gula darah secara rutin. Pemantauan kadar gula darah yang ada saat ini pada umumnya menggunakan metode invasive. Alat invasive yang digunakan untuk memantau kadar gula darah terasa menyakitkan karena dibutuhkan sampel yang diambil dari jaringan tubuh. Dengan demikian, dibutuhkan alat yang dapat memantau kadar gula darah yang lebih nyaman, tidak menimbulkan rasa sakit, dan lebih ekonomis dengan metode non-invasive. Pada artikel ini, kami mengembangkan desain alat mini spektrofotometer sebagai pemantau kadar gula darah secara non-invasive. Pengukuran kadar gula darah secara non-invasive ini dilakukan menggunakan sampel urine yang akan ditembak oleh sinar monokromatis yang berasal dari LED dan dideteksi oleh sensor sehingga menghasilkan intensitas hasil absorbansi sinar oleh urine. Besaran intensitas hasil absorbsi tersebut dikonversi menjadi nilai kadar gula darah dengan menggunakan mikrokotroler ATMega328. Hasil akhir peneitian ini adalah sebuah spektrofotometer berukuran kecil yang dapat menujukan jumlah kadar gula terlarut dalam urine penderita diabetes.
Kata kunci : Mini Spektrofotometer, pengukuran gula darah, metode non – invasive
Abstract. Diabetes mellitus is a long-term metabolic pathological disease which can
lead to severe complication. The occurrence of complications due to diabetes can be prevented by regular monitoring and maintaining the blood glucose. Mostly, self-monitoring of blood glucose device are using invasive methode. Invasive devices that used for blood glucose monitoring are inconvenient and painful because invasive methods take the blood sample by pricking fingers or piercing others area of patient’s skin. Thus, we need a device that can monitoring the blood glucose which more convenient, painless and economic with non-invasive methods. In this article we developed the design of mini spectrophotometer as non-invasive self-monitoring of blood glucose devices. Non-invasive blood glucose measurements used urine as a sample, monochromatic lights from LED strike sample and detected by sensor deliver intensity from sample’s absorbances. The intensity of absorbance were convert into blood glucose value using microcontroller from Atmel ATMega328. The result of this research is a mini-spectrophotometer prototype which can show value of blood glucose or glucose concentration on diabetic patient’s urine.
Keywords : Mini-Spectrophotometer, blood glucose measurements, non–invasive methods
1. Pendahuluan
Diabetes atau diabetes mellitus adalah penyakit metabolik jangka panjang yang ditunjukkan dengan kondisi kadar gula darah berubah – ubah diluar batas normal (90-120 mg/dL). Penanganan diabetes yang buruk dapat menyebabkan terjadinya
*
penyakit komplikasi seperti penyakit jantung, kerusakan pembuluh darah, stroke, kebutaan, gagal ginjal kronis, gangguan pada sistem saraf dan bahkan dalam kasus ekstrim dapat menyebabkan seorang pasien harus mengamputasi kakinya yang disebabkan oleh ulserasi [1,2]. Pemeriksaan kadar gula darah secara berkala memiliki peranan penting dalam pencegahan resiko penyakit komplikasi yang diakibatkan oleh diabetes [3]. Alat monitoring gula darah yang banyak beredar termasuk kategori invasive yang sangat menyakitkan bagi pasien, membawa resiko infeksi, serta efek psikologis pada pasien takut jarum.
Pemantauan kadar gula darah secara non-invasive lebih diinginkan dan dapat menjadi alternatif yang baik untuk pemantauan kadar gula darah tanpa rasa sakit. Metode non-invasive memantau kadar gula darah melalui biofluids seperti air ludah, urine, keringat atau air mata dan tidak menggunakan darah, sehingga lebih nyaman bagi penderita diabetes [4-6]. Pemantauan kadar gula darah dengan metode non-invasive dapat dilakukan dengan berbagai macam cara salah satunya adalah dengan spektrofotometer absorbansi. Perancangan mini-spektrofotometer ditujukan agar pengukuran kadar gula darah dalam urine dapat dilakukan dengan lebih nyaman, fleksibel dan ekonomis.
2. Metode Penelitian
Dalam perancangan alat pengukur kadar gula darah secara non-invasive ini terdapat tiga tahap utama. Tahap pertama adalah perancangan hardware, yang terdiri atas perancangan elektronika, pembuatan rangkaian sumber monokromatik, pembuatan rangkaian detektor, dan pembuatan rangkaian tampilan. Tahap kedua adalah rancangan software, yang terdiri atas pembuatan program dengan menggunakan Arduino dan ATMega 328. Tahap ketiga adalah pengujian alat. Dalam tahap perancangan, mini-spetrofotometer terdiri atas tiga bagain utama, yakni bagian sumber cahaya yang disusun atas LED RGB dan IR LED, bagian detektor yang disusun atas sensor intensitas LDR dan photodioda IR, bagian display yang disusun atas LCD. Tahap kedua adalah perancangan software yang dimulai dari penembakan sinar LED RGB kemudian dideteksi oleh sensor LDR dan photodiode yang kemudian akan diolah secara komputasi dengan menggunakan mikrokontroler sehingga didapatkan nilai kadar gula darah didalam urine. Diagram alir software dapat dilihat pada Gambar 1. Kemudian pengujian alat dilakukan dengan membandingkan hasil pengukuran kadar gula darah dengan spektrofotometer standar untuk vaidasi.
Gambar 1 . Diagram Alir Pengolahan Nilai adar Gula Darah 3. Hasil dan Pembahasan
Hasil dari penelitian yang telah dilakukan adalah absorbansi untuk glukosa dengan variasi konsentrasi 10 mg/5ml, 20 mg/5ml, 30 mg/5ml, 40 mg/5ml, 50 mg/5ml. Sampel diuji dengan menggunakan spektrofotometer standar, sehingga diperoleh grafik absorbansi untuk glukosa pada rentang 600 nm – 400 nm. Gambar 2 menunjukkan grafik absorbansi glukosa dengan spetrofotometer standar.
Gambar 2. Grafik nilai Absrobansi Glukosa pada rentang 600 nm – 400 nm dengan
Dari hasil absorbansi tersebut diperoleh absorbansi rata – rata pada panjang gelombang merah, biru dan hijau dapat dilihat pada Tabel 1
Tabel 1. Nilai Absorbansi Rata – Rata Glukosa
Konsentrasi Glukosa (mg/5ml) Absorbansi Glukosa (%) LED Merah (600 nm) LED Hijau (530 nm) LED Biru (470 nm) 10 0.079 0.104 0.151 20 0.097 0.103 0.126 30 0.062 0.087 0.132 40 0.102 0.118 0.160 50 0.075 0.110 0.178
Hasil absorbansi pada tabel tersebut dijadikan referensi untuk pengukuran glukosa pada urine dengan menggunakan mini-spektrofotometer. Saat sampel diberi perlakuan sama diukur dengan mini – spektrofotometer, menghasilkan nilai absorbansi yang hampir mendekati referensi.
4. Kesimpulan
Dalam paper ini, mini spektrofotometer dapat mengukur kadar glukosa dalam sampel dalam besaran intensitas dan memiliki hasil yang mendekati dengan referensi. Nilai arbsobansi tersebut didapatkan dari rangkaian detektor yang diolah dengan mikrokontroler dan ditampilkan menggunakan LCD dalam rangkaian yang terintegrasi.
Ucapan terima kasih
Penelitian ini dilakukan bekerja sama dengan Laboratorium Energi Terbarukan dan Sistem beserta Laboratorium Material Maju Prodi Fisika FMIPA Universitas Padjadjaran.
Daftar Pustaka
1. S. Coster, M.C. Gulliford, P.T. Seed, J.K. Powrie, R. Swaminathan,
Monitoring blood glucose control in diabetes mellitus: a systematic review, Health Technol. Assess. 4 (12) (2000).
2. M.M.S. Ahuja, B.B. Tripathy, S.G.P. Moses, H.B. Chandalia, A.K. Das, P.V. Rao, Rssdi Text Book of Diabetes Mellitus, first ed., National Book Depot, 2002 (Chapter 5).
3. M.B. Davidson, Diabetes Mellitus – Diagnosis and Treatment, third ed., Churchill Livingstone, New York, 1991, pp. 231–232.
4. H.D. Park, K.J. Lee, H.R. Yoon H.H. Namb, Design of a portable urine
glucose monitoring system for healthcare, Comput. Biol. Med. 35 (2005) 275–
286.
5. C.P. John, H. Faeiza, D.E. Nicholas, S. Nabihah, In vivo glucose monitoring:
the clinical reality and the promise, Biosens. Bioelectron. 20 (2005) 1897–
1902.
6. M. Rohrscheib, R. Robin, R.P. Eaton, Non-invasive glucose sensor and
improved informatics – the future of diabetes management, Diabetes Obes.
