1034
Design Of An Arduino-Based Infusion Monitoring System
For Inpatients
Abdul Muis Mappalotteng1, Muh. Yahya2, Andi Andini Wulandari3
Universitas Negeri Makassar
Abstract. Monitoring of intravenous fluids is currently done manually so that its use is still not efficient. The type of research used is design research which aims to obtain a patient infusion monitoring system design based on Arduino. In this study, the design procedure consists of two stages, namely hardware design (consisting of Arduino Uno, Infrared sensor and Buzzer) and software design using IDE (Integrated Development Environment) consisting of making the main program and making the controlling program. The data analysis technique in this research is descriptive analysis technique. This study aims to design a tool in the form of an Arduino-based patient infusion monitoring system. The system automatically activates an alarm if the volume of the infusion fluid is ≤ 50 ml or the infusion fluid does not drip for 20 seconds, an alarm will sound. This research was conducted using an Arduino ATMega328 microcontroller as a control center, an Infrared sensor as a liquid infusion detector and a Buzzer as a tool to provide an alarm in the form of a warning. The result of this research is a prototype of a patient infusion monitoring system that can control the patient's infusion fluid by giving a warning in the form of an alarm. Product testing is done by testing the hardware used, namely the Infrared sensor, Buzzer, and testing the whole system. The results of product trials that this prototype is functioning well, this is evident from the research conducted, in which the tool gives a warning in the form of an alarm to nurses with two conditions, the first when the volume of the infusion fluid is ≤ 50 ml and the second when the intravenous fluid does not drip for 20 seconds.
Keywords: Arduino, infrared, Buzzer, Infusion, Infusion Monitoring System
Latar Belakang
Kesehatan merupakan bagian terpenting dalam kehidupan. Harta paling berharga umat manusia adalah kesehatan. Kesehatan adalah keadaan sejahtera dari badan, jiwa dan sosial yang memungkinkan hidup produktif secara sosial dan ekonomi. Dalam pengertian ini maka kesehatan harus dilihat sebagai satu kesatuan yang utuh terdiri dari unsur–unsur fisik, mental dan sosial dan didalamnya kesehatan jiwa merupakan bagian integral kesehatan. (UU No. 23 Tahun 1992 DEPKESRI tentang Kesehatan)
Seseorang dikatakan sehat, jika tubuhnya terbebas dari penyakit, pikirannya bekerja sesuai fungsinya, spiritualnya mempunyai keyakinan, dan mentalnya stabil.
1035
Lain halnya dengan seseorang yang dikatakan tidak sehat (sakit), jika seseorang menderita penyakit menahun (kronis), atau gangguan kesehatan lain yang menyebabkan aktivitas kerja/kegiatannya terganggu.
Secara logika, orang yang tidak sehat (sakit) pasti ingin kembali sehat. Ada beberapa penyakit yang dapat ditangani sendiri seperti pilek, dan demam yang tidak tergolong parah akan tetapi, pada umumnya kita akan langsung mengarah ke rumah sakit sebagai tempat rujukan saat kita mengalami gangguan kesehatan. Ini sangat beralasan karena rumah sakit adalah tempat pelayanan kesehatan bagi masyarakat luas serta tempat berkumpulnya orang-orang yang profesional di bidang kesehatan seperti dokter, perawat, apoteker dan lain sebagainya. Rumah sakit dalam menyelenggarakan upaya pelayanan kesehatan terdiri dari pelayanan gawat darurat, pelayanan medis, pelayanan non medis, rawat jalan, dan rawat inap.
Orang sakit atau yang biasa disebut pasien tidak langsung ditangani secara rawat inap, sebelumnya pasien diperiksa dulu diruang laboratorium untuk mengetahui apakah pasien harus dirawat jalan atau dirawat inap, karena pasien yang dirawat inap adalah mereka yang memang membutuhkan penanganan 24 jam. Pasien dirumah sakit yang ditangani secara rawat inap 90% menerima berbagai pengobatan melalui infus[22]. Pemberian cairan melalui infus adalah pemberian cairan yang diberikan pada pasien yang mengalami pengeluaran cairan atau nutrisi yang berat.
Infus adalah suatu piranti kesehatan yang dalam kondisi tertentu digunakan untuk menggantikan cairan yang hilang dan menyeimbangkan elektrolit tubuh. Pada kondisi emergency atau darurat misalnya pada pasien dehidrasi, syok hipovolemik, asidosis, gastroenteritis akut, Demam Berdarah Dengue (DBD), luka bakar, syok hemoragik serta trauma, infus dibutuhkan dengan segera untuk menggantikan cairan tubuh yang hilang. Infus juga digunakan sebagai larutan awal bila status elektrolit pasien belum diketahui, misalnya pada kasus dehidrasi atau seseorang mengalami kekurangan cairan (asupan oral) tidak memadai, demam, dan lain-lain.
Kenyataannya, perawat atau tenaga medis terkadang lalai mengenai tugasnya dalam mengganti kantung cairan infus pasien karena keterbatasan waktu dan tenaga. Padahal hal ini juga dapat menyebabkan timbulnya komplikasi lain antara lain darah dari pasien dapat tersedot naik ke selang infus dan dapat membeku pada selang infus sehingga mengganggu kelancaran aliran cairan infus. Selain itu, jika tekanan pada infus tidak stabil, darah yang membeku pada selang infus dapat tersedot kembali masuk ke dalam pembuluh darah. Darah yang membeku (blood
clot) tersebut dapat beredar ke seluruh tubuh dan dapat menyumbat kapiler darah di
paru sehingga menyebabkan emboli di paru[10]. Jika berbagai hal tersebut terjadi maka tempat pemasangan infus harus dipindahkan dan dipasang pembuluh darah vena lain, yang tidak menutup kemungkinan dapat menyebabkan timbulnya berbagai komplikasi yang jauh lebih berbahaya akibat pemasangan yang tidak dilakukan dengan benar[10]. Terdapat sebuah kasus mengenai kesalahan
1036
penanganan pemberian infus intravena pada pasien adalah seorang bayi yang meninggal dikarenakan perawat terlambat untuk mengganti cairan infus sang bayi.
Dalam dunia medis, banyak faktor yang dapat mempengaruhi keberhasilan dalam proses penyembuhan pasien dari penyakit misal, tenaga medis baik itu dokter, perawat, apoteker maupun pasien itu sendiri, selain tenaga medis, alat-alat medis sangat mempengaruhi dalam mendukung kesembuhan pasien. Salah satu faktor terbesar adalah perkembangan teknologi.
Perkembangan teknologi saat ini telah berkembang pesat begitupun dalam bidang kedokteran. Sejalan dengan banyaknya kebutuhan yang kemudian mendorong manusia untuk membuat peralatan elektronika tepat guna dan dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang kehidupan khususnya peralatan yang mendukung dalam bidang kedokteran maka lahir peralatan yang mampu mengikuti kebutuhan tersebut dengan dilengkapi teknologi untuk menopangnya. Elektronika adalah ilmu pengetahuan yang mempelajari pengendalian/pengontrolan dan penerapan gerakan partikel pembawa muatan (elektron) dalam ruang hampa, gas atau semikonduktor. Ini dibuktikan dengan hadirnya alat pengendalian/ pengontrolan yakni mikrokontroller.
Mikrokontroller adalah suatu IC dengan kepadatan yang sangat tinggi, dimana semua bagian yang diperlukan untuk suatu kontroler sudah dikemas dalam satu keping, biasanya terdiri dari, CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access
Memory), EEPROM/EPROM/PROM/ROM, I/O, Serial & Parallel, Timer dan Interupt Controller.
Satu contoh aplikasi dari mikrokontroller adalah untuk memonitor rumah kita. Ketika suhu naik kontroler membuka jendela dan sebaliknya. Pada masanya, kontroler dibangun dari komponen-komponen logika secara keseluruhan, sehingga menjadikannya besar dan berat. Selain sebagai sistem monitor rumah, mikrokontroler sering dijumpai pada peralatan rumah tangga (microwave oven, TV,
stereo set dan lain-lain), komputer dan perlengkapannya, mobil dan lain sebagainya.
Pada beberapa penggunaan bisa ditemukan lebih dari satu prosesor didalamnya. Oleh sebab itu sifat spesial dari mikrokontroler adalah kecil dalam ukuran, hemat daya listrik serta flexibilitasnya menyebabkan mikrokontroler sangat cocok untuk dipakai sebagai pencatat/perekam data pada aplikasi yang tidak memerlukan kehadiran operator.
Persaingan pasar bagi industri mikrokontroller sangat dipengaruhi oleh kemudahan pemrograman mikrokontroller tersebut beserta fungsi-fungsi pendukungnya. Faktor kedua adalah kemudahan untuk mendapatkan software
compiler-nya. Pada saat ini sangat berkembang bahasa pemrograman yang berbasis open source. Dengan keterbukaan dari inti bahasa pemrograman suatu
mikrokontroller maka bahasa pemrograman tersebut akan dapat berkembang dengan pesat[13].
1037
Arduino merupakan salah satu sistem mikrokontroller yang berbasis open source sehingga boleh dibuat oleh siapa saja. Arduino merupakan nama keluarga
papan mikrokontroller yang awalnya dibuat oleh perusahaan smart projects
Melihat kegunaan Mikrokontroller Arduino ini mendorong manusia untuk membuat peralatan elektronika salah satunya telah banyak alat kontrol yang di buat guna memudahkan setiap aktivitas manusia. Sistem pengontrolan jarak jauh merupakan salah satu teknologi komputerisasi yang dapat memudahkan pengguna untuk mengontrol piranti elektronika yang telah dibuat.
Berdasarkan pada latar belakang di atas, seiring perkembangan teknologi, pemantauan cairan infus dapat diatasi yakni dengan memanfaatkan sensor infrared dan buzzer untuk memberikan peringatan kepada perawat apakah cairan infus hampir habis atau tidak menetes.
METODE PENELITIAN
Sistem pemantauan infus yang akan dibuat oleh peneliti merupakan sebuah sistem yang akan memberikan peringatan tentang kondisi infus pasien rawat inap pada sebuah rumah sakit. Mengingat bahwa kondisi pasien merupakan salah satu aspek penting, maka dirancang sebuah alat yang efisien dan terjangkau untuk mencegah keterlambatan penanganan pasien tersebut. Dengan pemberitahuan berupa alarm, di mana data di dapat dari sensor infrared yang berfungsi untuk mengetahui tetesan cairan infus berjalan dengan baik atau tidak . Ketika cairan infus hampir habis atau tidak menetes maka otomatis alarm akan berbunyi sehingga perawat dapat mengontrol pasien baik dari jarak jauh maupun jarak dekat. Berikut merupakan blok diagram sistem pemantau infus yang dirancang oleh penulis.
Arduino Uno Module Sensor Infrared
Power Supply
Buzzer
1038
Gambar 3.2 Gambar Keseluruhan Alat
Alat dan Bahan Alat
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: a. Komputer b. Kabel Connector c. Solder d. AVO Meter e. Tang Potong f. Obeng (+ -) g. Papan PCB h. Bor PCB Bahan a. Infus b. Power Supply c. Arduino Uno d. Kabel e. Selang Infus f. Buzzer
Prinsip Kerja Sistem
Pada saat arus listrik dihubungkan ke Arduino melalui power supply, Arduino aktif kemudian mengontrol dua sensor yakni sensor infrared dan buzzer, di mana sensor infrared berfungsi untuk mengetahui tetesan cairan infus berjalan dengan baik atau tidak dan buzzer berfungsi sebagai alat untuk memberikan peringatan berupa alarm, sehingga ketika cairan infus tidak menetes atau hampir habis maka alarm akan berbunyi.
1039
Start
Inisialisasi Kondisi Infus
Volume Cairan ≤ 50ml Baca Modul Sensor Infrared End No Yes Buzzer Berfungsi (Alarm Aktif) Pasien Di Periksa
Matikan Alarm Secara Manual
Gambar 3.3 Diagram Prinsip Kerja Alat Pemantauan Infus
Prosedur Rancang Bangun
Dalam penelitian ini, ada beberapa proses yang dilakukan. Secara umum diagram proses alur penelitian ini dapat digambarkan sebagai berikut:
START STUDI LITERATUR RANCANG BANGUN SISTEM PEMANTAUAN INFUS PENGUJIAN ALAT BERHASIL ANALISIS HASIL DAN KESIMPULAN END TIDAK YA
1040
Prosedur rancang bangun dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Perancangan Perangkat Keras a. Rangkaian Module Sensor Infrared
Gambar 3.5 Modul Sensor Infrared
Pengujian sensor Infrared ini dilakukan untuk mengetahui tetesan infus berjalan dengan baik atau tidak.
b. Rangkaian Sensor Buzzer
Gambar 3.6 Rangkaian Sensor Buzzer
Pengujian sensor Buzzer ini dilakukan untuk mengetahui apakah sensor Buzzer berjalan dengan baik atau tidak yang berfungsi sebagai alat untuk memberikan peringatan berupa alarm.
2. Perancangan Perangkat Lunak
Tahapan ini merupakan tahapan akhir dalam membuat program. Dengan melakukan compiling program, dimana file yang menggunakan bahasa C (berekstensi *.c) dirubah ke dalam bahasa yang dimengerti oleh microcontroller (file berekstensi *.hex), yang kemudian akan dimasukkan kedalam Flash Memory ATMega 328.
Software yang digunakan sebagai editor dan compiler dalam perancangan ini yaitu
IDE (Integrated Development Environment) merupakan sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program, kemudian meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memory microcontroller.
3. Perancangan Perangkat Keras
Pengujian perangkat keras dilakukan dengan cara pengecekan dan pengukuran jalur rangkaian serta menguji komponen penunjangnya secara keseluruhan misalnya catu daya, port Arduino. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui peralatan yang ada pada perangkat keras yang dibuat (baik buruknya kondisi alat dan kinerjanya).
a. Pengujian Mikrokontroller Arduino Mega 328
Pengujian mikrokontroler Arduino Atmega 328 dilakukan dengan cara pengecekan pada pin-pin Arduino yang nantinya akan digunakan sebagai input maupun output untuk menjalankan sistem.
OUT
PUT
1041
b. Pengujian Module Sensor Infrared
Pengujian Module Sensor Infrared dilakukan untuk mengetahui apakah sensor
infrared berjalan dengan baik atau tidak yang berfungsi untuk mendeteksi cairan
infus hampir habis atau tidak menetes.
c. Pengujian Sensor Buzzer
Pengujian sensor Buzzer ini dilakukan untuk mengetahui apakah sensor
Buzzer berjalan dengan baik atau tidak yang berfungsi sebagai alat untuk
memberikan informasi berupa alarm.
4. Pengujian Sistem Keseluruhan
Pengujian sistem secara keseluruhan dilakukan untuk mengetahui apakah sistem pemantau infus yang dibuat telah bekerja dengan baik dan belum.
Teknik Pengumpulan Data
Pengumpulan data dilakukan untuk memperoleh informasi yang dibutuhkan dalam rangka mencapai tujuan penelitian. Metode pengumpulan data yang digunakan dalam bentuk observasi. Observasi merupakan metode pengumpulan data melalui pengamatan langsung atau peninjauan secara cermat dan langsung di lapangan atau lokasi penelitian. Dalam hal ini, observasi dilakukan dengan instrumen pengujian fungsionalitas berupa pengujian yang dilakukan oleh peneliti terhadap alat yang dibuat. Peneliti akan mengujicoba sistem dengan pengamatan terhadap setiap komponen alat yang dilibatkan dalam pengembangan sistem ini.
1. Pengujian Funcionality
Untuk pengujian funcionality pada sub-karakteristik suitability serta accurancy dilakukan dengan pengujian secara black box untuk menguji fungsi utama yang telah ditetapkan dalam analisis kebutuhan serta kesesuaian efek yang ditimbulkan. Untuk analisis aspek ini menggunakan instrumen untuk pengujian beberapa fungsi dari system pemantau infus, seperti :
2. Pengujian Usability
Pengujian untuk karakteristik usability dilakukan dengan menggunakan kuesioner yang dibagikan kepada Dokter pada Rumah Sakit Bersalin sebagai lokasi penelitian dari aspek usability. Pada kuesioner tersebut jawaban setiap item pertanyaan menggunakan skala likert. Tabel 3.3 merupakan konversi skor dari skala likert pada kuesioner.
Teknik analisis data pada penelitian ini menggunakan teknik analisis deskriptif, yang digunakan pada pengujian funcionality dan pengujian usability. Teknik analisis deskriptif yaitu statistik yang digunakan untuk menjelaskan suatu data dengan mendeskripsikannya sehingga didapatlah kesimpulan dari sekelompok data tersebut. Dalam analisis kelayakan sistem, digunakan perhitungan sebagai berikut :
persentase kelayakan = skor yang diobservasi
skor yang diharapkanx100%
Rancang Bangun Sistem Pemantauan Infus Pasien Berbasis Arduino ini memiliki fungsi untuk mendeteksi kehabisan cairan pada botol infus serta mendeteksi
1042
macetnya tetesan infus yang digunakan. Sistem Pemantauan Infus ini dibangun dengan menggunakan model perancangan Prototype.
Perancangan dengan model Prototype terdiri dari beberapa tahapan penelitian, yaitu: analisis kebutuhan sistem, merancang desain sistem, pengkodean sistem, pengujian sistem dan penerapan sistem. Proses perancangan diawali dengan menganalisis kebutuhan sistem apa saja yang akan dibuat dan fungsi apa saja yang nantinya digunakan pada sistem pemantauan infus. Kemudian tahapan merancang desain sistem dengan membuat Blok Diagram, dan Flowchart yang menggambarkan bagaimana jalannya program, kemudian disusunlah desain tampilan sistem informasi sesuai dengan alur kerja sistem.
Perancangan sistem pemantauan infus dilanjutkan dengan pengkodean sistem dengan menggunakan laptop Asus A455L milik penulis dengan spesifikasi singkat Processor Intel Core i5, RAM 4GB, dan HDD 500 GB.
Setelah proses pengkodean selesai, perancangan ini masih harus diuji validitas, oleh karena itu peneliti melakukan validasi sistem pemantauan infus yang dilakukan oleh dua ahli instrument dengan hasil layak digunakan tanpa revisi, dikarenakan fungsi yang tersedia berjalan dengan baik.
Pengujian Functionality dilakukan dengan memberikan instrument kepada ahli, yang memiliki skala sangat Baik. Usability merupakan faktor penting dalam pengembangan suatu sistem pemantauan infus dikarenakan diciptakan untuk memenuhi kebutuhan pengguna, sehingga kemudahan pengguna dalam menggunakan sistem harus diutamakan. Untuk pengujian usability, menggunakan kuesioner yang dikembangkan oleh James R Lewis yang berisi 10 pertanyaan. Kuesioner ini dibagikan kepada 10 responden dan mendapatkan tingkat kelayakan 91.6%.
Perancangan sistem pemantauan infus pasien berbasis Arduino ini dikategorikan sangat baik atau layak untuk digunakan berdasarkan dari 10 responden.
Berdasarkan hasil dari penelitian perancangan sistem pemantauan infus pasien berbasis Arduino ini setelah ditinjau dari segi functionality, usability dapat disimpulkan bahwa sistem pemantauan infus dapat digunakan oleh pengguna akhir.
Berdasarkan beberapa tahapan perancangan, pembuatan dan pengujian Rancang Bangun Sistem Pemantauan Infus Pasien Berbasis Arduino ini dapat diambil kesimpulan antara lain, Penelitian ini menghasilkan sebuah alat yang berfungsi untuk memberikan kemudahan tenaga medis dalam memantau infus pasien dengan memberikan peringatan berupa alarm yang memanfaatkan sensor infrared, buzzer dan Arduino Uno ATMega 328. Penelitian telah dapat menyelesaikan perancangan program sebagai pemantauan infus yang mengunakan bahasa pemrograman bahasa C (berekstensi *.c) yang selanjutnya dirubah kedalam bahasa yang dimengerti oleh mikrokontroller (file berekstensi *.hex) dengan software IDE (Integrated Development
Environment), Sistem kontrol pemantauan infus bekerja tanpa memperhitungkan
1043
detik maka otomatis alarm akan berbunyi, hal ini dapat memudahkan petugas medis dalam memantau infus pasien.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Z. dkk. Zulhelmi, “Desain Sistem Kontrol Penyalaan Lampu dan Perangkat Elektronik Untuk Meniru Keberadaan Penghuni Rumah,” J. Nas. Tek. Elektro. Vol.
5, No.1 Maret 2016., vol. 5.
[2] A. dkk. Zainuri, “Monitoring dan Identifikasi Gangguan Infus Menggunakan Mikrokontroler AVR,” J. EECCIS Vol. 6, No. 1, Juni 2012., vol. 6, 2012.
[3] H. Yuda, “Infus Cairan Intravena (Macam-Macam Cairan Infus).”
[4] A. P. Wardoyo, Siswo dan Suryo, Pengantar Mikrkontroller dan aplikasi pada
ARDUINO. Yogyakarta., 2015.
[5] D. Setiawan, Arduino uno. 2014.
[6] Z. N. Saputri, “Aplikasi Pengenalan Suara Sebagai Pengendali Peralatan Listrik Berbasis Arduino Uno.”
[7] F. D. Rumangit, “Perancangan Sistem Switching 16 Lampu Secara Nirkabel Menggunakan Remote Control,” 2014.
[8] D. dkk. Nataliana, “Alat Monitoring Infus Set pada Pasien Rawat Inap Berbasis Mikrokontroler ATmega 8535,” J. Elkomika Vol. 4, No.1, Juni 2016, vol. 4, 2016. [9] A. dkk. Muslim, “Monitoring Cairan Infus Menggunakan Modul Radio Frekuensi
Ys 1020 Ub Dengan Frekuensi 433 Mhz,” 2010. [10] Martelli et al., “Intravena Fluid Regulation,” 2000.
[11] J. Kholifah, U. N., Elektro, J. T., Teknik, F., Buana, U. M., & Barat, “). Robot Pembersih Lantai Berbasis Arduino Uno dengan Sensor,” 2015.
[12] M. K. Isa, “Rancang Bangun Alat Pengontrol dan Pemantauan Jarak Jauh Infus Multi Bed Menggunakan PC,” 2016.
[13] E. A. Dodi, “46 Kemudahan Pemrograman Mikrokontroller Arduino Pada Aplikasi Wahana Terbang,” J. Setrum Vol. 3, No. 2, Desember 2014., vol. 3, 2016. [14] O. Derek, “Rancang Bangun Alat Monitoring Kecepatan Angin Dengan Koneksi
Wireless Menggunakan Arduino Uno,” E-Journal Tek. Elektro dan Komput., vol. 5, no. 4, pp. 1–7, 2016.
[15] C. Waitt, P. Waitt, and M. Pirmohamed, “Intravenous therapy,” Postgr. Med J, vol. 80, no. 939, pp. 1–6, 2004.
[16] M. P. C Waitt, P Waitt, “Intravenous therapy,” Ostgr. Med J 2004;801–6. doi
10.1136/pgmj.2003.010421., 2004.
[17] J. Blum, Exploring ARDUINO tools and techniques for engineering wizardry, vol. 53, no. 9. 2013.
[18] J. Blum, Exploring Arduino. United States, 2013.
[19] S. P. Argo, “Sistem Informasi Manajemen Cairan Infus.,” J. Syst.
Semnasteknomedia Online, Vol. 1 Nomor 1 Juli 2013, vol. 1, 2013.
[20] R. P. dkk Angga, “Sensor Parkir Mobil Berbasis Mikrokontroler AT89S51 Dengan Bantuan Mini Kamera,” J. Komputasi Vol. 11 Nomor 1 Juni 2012, vol. 11, 2012.
1044
[21] D. Andrianto, Heri & Aan, ARDUINO “Belajar Cepat Dan Pemrograman.” Bandung, 2016.
[22] R. dkk Agussalim, “Monitoring Cairan Infus Berdasarkan Indikator Kondisi dan Laju Cairan Infus Menggunakan Jaringan Wifi,” J. Ilm. Ilk. Vol. 8 Nomor 3
Desember 2016, vol. 8, 2016.
[23] Adrianto dkk, “Alat Pengatur Waktu Secara Wireless Dengan Media Infrared,” J.
