1
FINGERSTIP PULSE OXYMETER TAMPIL PC (BPM)
Elita Kartini, Torib Hamzah M.Pd., Moch. Prastawa Assalim T.P.,ST.M.Si.
Jurusan Teknik Elektromedik
POLITEKNIK KESEHATAN KEMENTERIAN KESEHATAN SURABAYA
ABSTRAK
Pulse Oxymeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kadar oksigen dalam darah (SpO2),
tanpa harus melalui Analisa Gas Darah. Alat ini dilengkapi juga dengan pengukur detak jantung
(HR= heart rate) pasien. Cara penggunaan oximeter adalah dengan cara salah satu jari tangan
pasien dipasang sensor fingers yang terdapat cahaya merah dan cahaya infrarmerah yang sangat
sensitif untuk mengetahui kadar oksigen dalam darah (SPO2) dan dari akibat perbedaan kepekatan
darah maka dapat menghasilkan denyut nadi (BPM) yang dapat dilihat pada layar monitor alat,
pada modul ini adalah PC. Rancangan penelitian ini menggunakan metode pre-eksperimental
dengan jenis penelitian After Only Design, dengan menggunakan alat ukur Osiloskop dan Patient
Monitor buatan pabrik. Persentase kesalahan diperoleh dari faktor toleransi komponen dan
keterbatasan program yang dipergunakan. Dalam “Pedoman Pengujian dan Kalibrasi Alat
Kesehatan” DEPKES RI tahun 2001, batas maksimal dalam toleransi kesalahan BPM adalah 5%
dan SPO2 2% . Error 1,7% pada BPM dan 0,8% pada SPO2 masih diijinkan untuk digunakan
karena masih kurang dari batas toleransi. Dari hasil yang diperoleh, maka alat fingerstip pulse
oxymeter layak digunakan untuk memonitoring keadaan pasien.
Kata Kunci : Kadar Oksigen, Detak Jantung, Pulse Oxymeter
I. PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang Masalah
Keberadaan darah dalam tubuh mempunyai arti penting bagi kehidupan seseorang. Salah satu fungsi penting dari darah adalah Untuk Mengangkut Oksigen dari Paru-paru dan diedarkan keseluruh tubuh. Meningkatnya kadar oksigen dalam darah karena adanya ikatan oksigen dengan hemoglobin. Salah satu indikator yang sangat penting dalam supply oksigen
didalam tubuh adalah saturasi oksigen ( SPO2 ).
Salah satu contoh monitoring instrument adalah Oksimeter Pulsa. Oksimeter pulsa hanya menganalisis darah arteri, mengabaikan jaringan lain di sekitar darah. Darah arteri adalah satu-satunya hal yang berdenyut di jari. Segala sesuatu yang lain (selain darah arteri) adalah non berdenyut. Oleh karena itu setiap "perubahan absorbansi" terjadi karena arteri darah. Di sisi lain, oksimeter pulsa tahu bahwa setiap absorbansi yang tidak berubah, disebabkan karena hal-hal non berdenyut seperti kulit dan lainnya "non arteri" jaringan (Oxygen Saturation
(SpO2), 2015) . Jadi oksimeter merupakan salah
satu metode penggunaan alat untuk memonitor keadaan saturasi oksigen dalam darah (arteri) pasien yang disertakan juga monitoring denyut jantung seseorang. Untuk membantu pengkajian
fisik pasien, tanpa harus melalui analisa tes darah.
Jumlah denyut jantung seseorang, biasanya ditampilkan per menit yang disebut beats per
minute (BPM). Denyut jantung normal orang
dewasa (17 tahun – 60 tahun) berkisar antara 60 – 100 BPM (Pulse Diagnosis: A Clinical Guide,
2007) dan kadar oksigen dalam darah pada
tubuh seseorang dengan nilai normal saturasi oksigen hanya berkisar 85%-100%. Untuk nilai BPM, nilai diambil dari perubahan warna darah yang mengalir kemudian dikuatkan dan difilter.
Untuk nilai SPO2, oksigen hemoglobin
menyerap cahaya lebih inframerah, sedangkan hemoglobin terdeoksigenasi menyerap cahaya lebih merah. Persentase oksigen hemoglobin dan hemoglobin terdeoksigenasi ditentukan dengan mengukur rasio inframerah dan merah cahaya terdeteksi oleh sensor dan kemudian difilter
(How to Design Peripheral Oxygen Saturation (SpO2) and Optical Heart Rate 5,2015).
Dari parameter heart rate maka akan dapat dilakukan diagnosa terhadap kelainan jantung bradikardia (BPM < 60) dan takikardia (BPM > 100), sedangkan untuk parameter SPO2 didapat
diagnosa untuk penyakit Hipoksemia.
Hipoksemia adalah kekurangan O2 di darah
(arteri) (Nasional Guidline Clearinghouse.
2 in the acute care facility: 2002 revision and
update). Pemantauan kondisi pasien ini menggunakan PC untuk proses monitoring yang selanjutnya akan dibaca oleh dokter agar dapat memberi penanganan tindak lanjut.
Monitoring untuk parameter SPO2 dan BPM
sangat penting apabila terjadi gejala - gejala penyakit seperti di atas maka harus cepat dilakukan tindakan agar kondisi pasien tidak memburuk (Elsye Souvriyanti, 2010). Kondisi pasien dapat memburuk kapan saja dan di mana saja. Untuk itu diperlukan sebuah sistem yang bisa memberi notifikasi kepada dokter agar bisa melakukan tindakan jika pasien menunjukkan hasil yang kurang atau lebih dari normal.
Alat monitoring ini pernah dibuat Nanang tahun 2013 dengan judul “Alat Ukur Saturasi
Oksigen Dalam Darah Manusia Secara Non-Invasive”. Pada alat tersebut belum terdapat
parameter untuk BPM dan pengaplikasian dalam PC yang ditampilkan sinyal dan numerik dari BPM dan SPO2 .
Berdasarkan hasil identifikasi masalah di atas, maka penulis akan membuat alat Fingerstip
Puse Oxymeter tampil PC yang merupakan
penyempurnaan dari alat yang telah dibuat sebelumnya. Penyempurnaan alat yang akan penulis buat sebagai kombinasi alat tersebut diatas yaitu dengan menggunakan parameter untuk BPM dan SPO2, menggunakan fitur PC.
I.2 Batasan Masalah
Pada perancangan modul ini, penulis
membatasi bagian-bagian yang berkaitan dalam pembuatan alat. Hal tersebut dimaksudkan agar tidak terjadi pelebaran masalah. Adapun batasan-batasan tersebut meliputi:
1.2.1 Menggunakan Sensor
Fingers
1.2.2 Peletakkan Sensor hanya pada jari (diutamakan
telunjuk)
1.2.3 Pengukuran dilakukan pada orang dewasa 1.2.4 Terdapat indikator untuk
nilai BPM < 60 dan > 100 1.2.5 Menggunakan IC mikrokontroler untuk pengolahan datanya 1.2.6 Menggunakan alat pembanding untuk pengambilan data 1.2.7 Ditampilkan PC 1.2.8 Menggunakan program
Delphi untuk interface ke PC
1.2.9 Hasil nilai BPM akan ditampilkan secara realtime
I.3 Rumusan Masalah
“Dapatkah dikembangkan alat monitoring SPO2 dan BPM dengan menampilkan sinyal dan numerik pada PC ?”
I.4 Tujuan Penelitian 1.4.1 Tujuan Umum
Dibuatnya alat monitoring SPO2 dan BPM dengan menampilkan sinyal dan numerik pada PC.
1.4.2 Tujuan Khusus
1.4.2.1 Membuat rangkaian sensor
fingers
1.4.2.2 Membuat rangkaian minimum
system Atmega8535
1.4.2.3 Membuat rangkaian filter dan
penguat
1.4.2.4 Membuat software
menggunakan delphi untuk tampilan ke PC
1.4.2.5 Membuat software
pemrograman mikrokontroler 1.4.2.6 Melakukan uji fungsi alat
1.5 Manfaat Penelitian 1.5.1 Manfaat Teoritis
1.5.1.1 Untuk menambah pengetahuan mahasiswa Teknik Elektromedik
mengenai alat diagnostik
terutama alat persentase oksigen dan penghitungan BPM melalui aliran darah pada jari tangan.
1.5.1.2 Sebagai referensi penelitian
selanjutnya
1.5.2 Manfaat Praktis
1.5.2.1 Manfaat untuk User Dengan adanya alat ini
diharapkan dapat memudahkan
user (perawat atau dokter) dalam
memantau kondisi pasien.
1.5.2.2 Manfaat untuk Pasien
Pasien tidak akan merasakan sakit saat menggunakannya.
3
1.5.2.3 Manfaat untuk Teknisi
Teknisi dapat mengembangkan
peralatan kesehatan sejalan
dengan kemajuan teknologi
.
II. METODE PENELITIAN 2.1 Blok Diagram
Gambar 2.1 Blok Diagram
2.2 Diagram Alir Diagram alir sistem
Gambar 2.2 Diagram Alir Keseluruhan
III. PEMBAHASAN
3.1 Rangkaian Multiplexer
Spesifikasi dari rangkaian Multiplexer
yang diperlukan adalah:
1. Menggunakan IC CD4051
2. Menggunakan tegangan +5 VDC,
-5VDC dan GND
3. Kaki 11, 10, 9 dan 6 pada IC
dipergunakan
untuk
mengatur
pengaktifan kaki output Multiplexer .
4. J5 dipergunakan untuk mengukur
output Multiplexer yang terdapat pada
kaki 13 dan 14.
5. Didapatkan
rangkaian
keseluruhan
Multiplexer seperti dibawah ini :
4 Gambar.3.1 Rangkaian Multiplexer
Gambar.3.2 Input Multiplexer
Gambar.3.3 Output Multiplexer kaki 14
Gambar.3.4 Output Multiplexer kaki 13
3.2 Rangkaian Amplifier dengan filter
Spesifikasi dari rangkaian amplifier
yang diperlukan adalah:
1. Menggunakan IC LF 353
2. Membutuhkan tegangan input IC
sebesar +12VDC, -12VDC
3. Rumus penguatan rangkaian :
4. J3 untuk mengecek outputan
rangkaian.
5. Didapatkan rangkaian seperti gambar di
bawah ini:
Gambar.5.5 Rangkaian Amplifier dengan filter
Pada rangkaian penguat pertama, output
photo diode akan dihubungkan kapasitor sebagai
coupling untuk memblok tegangan DC dan hanya
melewatkan sinyal dari output Multiplexer.
Sinyal tersebut akan masuk ke penguat
pertama. Penguat yang digunakan adalah penguat
non-inverting
karena
tidak
membutuhkan
pembalik sinyal.
Untuk penguatan kedua kapasitor
digunakan untuk mengilangkan noise yang masih
ada, kemudian sinyal tersebut masuk ke penguat
kedua. Penguat yang digunakan adalah penguat
non-inverting.
Besar penguatan dapat dihitung dengan rumus
berikut:
-5v J 5 Out 1 2 0 2 EN 9 M MU X/ D X > < < < < < < < < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 < >> > > > > > > 1 8 -U 8 4051 16 8 7 11 10 9 6 3 13 14 15 12 1 5 2 4 J 4 Logik a 1 2 3 4 +5v J 8 I N 1 2 R 3 6K8 C 1100nF C 2100nF J 7 VC C 1 2 C 4 C J 1 Out BPM 1 2 C 3 C J 6 VEE 1 2 R 1 6K8 R 8 R + -U 4B LF 353 5 6 7 8 4 R 4680K + -U 4A LF 353 3 2 1 8 4 R 2 680K J 8 GN D 1 2 R 7 R5
Hasil penguatan sinyal sebesar 101x.
Hal yang sama dilakukan pada penguatan
pertama dan kedua.
Langkah-langkah
pengaturan/pengujian yaitu:
1. Mengatur time/div dan scale atau
menekan tombol autoset pada
osiloskop digital.
2. Memeriksa
output
J3
pada
rangkaian
amplifier
menggunakan osiloskop
3. Berikut
hasil
output
pada
osiloskop :
4.
Gambar.3.6 Output Amplifier dari Multiplexer kaki 14
Gambar.3.7 Ouput Amplifier dari Multiplexer kaki 13
Pada rangkaian amplifier, output sinyal
AC RED dan AC IR masih tercampur, maka
diperlukan rangkain Multiplexer.
3.3 Rangkaian LPF 0,8 Hz
Spesifikasi Rangkaian LPF 0,8 Hz yang
diperlukan adalah :
1. Menggunakan IC LF 353 sebagai Non
Inverting dan buffer.
2. Menggunakan tegangan sebesar +12 VDC
dan -12 VDC.
3. Nilai output :
4. Gambar rangkaian sebagai berikut :
Gambar.3.8Rangkaian LPF 0,8 Hz
Langkah-langkah pengujian yaitu:
1. Mengatur time/div dan scale atau
menekan tombol autoset pada
osiloskop digital.
2. Memeriksa
output
J5
pada
rangkaian
LPF
0,8
Hz
menggunakan osiloskop
3. Berikut
hasil
output
pada
osiloskop :
Gambar.3.9 Output LPF 0,8 Hz dari Multiplexer kaki 14 + -U 1A LF 353 3 2 1 8 4 C 1 10uf J 2 VC C 1 2 J 3 I N 1 2 J 1 VEE 1 2 J 4 Out 1 2 R 1 20K 1 2
6 Gambar.3.10 Output LPF 0,8 Hz dari
Multiplexer kaki 13
3.4 Rangkaian Minimum Sistem
Gambar.3.11 Rangkaian Minimum Sistem
Listing program pengiriman data ADC :
while (1)
{
printf("a%db",read_adc(0));
delay_ms(2);
printf("c%dd",read_adc(1));
delay_ms(2);
printf("e%df",read_adc(2));
delay_ms(2);
printf("g%dh",read_adc(3));
delay_ms(5);
}}
Program diatas merupakan program yang digunakan untuk mengirim data dari hasil pembacaan ADC ke PC.
Listing Program Delphi
SndPlaySound('E:\Tugas
Akhir\New folder (5)\Untuk
maju\Delphi\Beep.wav',SND_As
ync);
if bpm=1 then begin
startime:=GetTickCount;
end else if bpm=10 then
begin
stoptime:=GetTickCOunt;
TempHasil:=((stoptime-startime )/10)/1023;
TempHasil:=(TempHasil*60)*2.
54;
if (TempHasil <= 150) AND
(TempHasil >= 0) then
Label4.Caption:=Floattostr(int(T
empHasil));
bpm:=0;
end;
end;
3.7 Pengukuran dan Pengujian
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran pada Responden +5 V J6 PROGAMMER 1 2 3 4 5 6 J4 PORT D 1 2 3 4 5 6 7 8 J1 PORT A 1 2 3 4 5 6 7 8 C3 100 nf +5 V C2 22 pf J5 SUPPLY 1 2 J2 PORT B 1 2 3 4 5 6 7 8 SW1 RESET U1 16 4 28 36 19 9 27 38 29 6 22 33 1 20 40 34 8 17 3 14 32 5 13 26 18 37 24 2 39 23 35 25 21 7 15 12 30 31 10 11 PD2/INT0 PB3/AIN1/OC0 PC6/TOSC1 PA4/ADC4 PD5/OC1A RESET PC5/TDI PA2/ADC2 PC7/TOSC2 PB5/MOSI PC0/SCL PA7/ADC7 PB0/T0/SCK PD6/ICP1 PA0/ADC0 PA6/ADC6 PB7/SCK PD3/INT1 PB2/AIN0/INT2 PD0/RXD AREF PB4/SS XTAL1 PC4/TDO PD4/OC1B PA3/ADC3 PC2/TCK PB1/T1 PA1/ADC1 PC1/SDA PA5/ADC5 PC3/TMS PD7/OC2 PB6/MISO PD1/TXD XTAL2 AVCC AGND VC C GN D +5 V Y 1 R2 1K R1 20K +5 V +5 V C1 22 pf J3 PORT C 1 2 3 4 5 6 7 8
7
Berdasarkan
hasil
pembandingan
dengan
menggunakan patient monitor didapatkan hasil
yang berbeda/adanya selisih nilai. Nilai error
yang didapat paling besar adalah 1,7% dan paling
kecil adalah -2,3 %. Nilai ketidakpastian
diperoleh karena masih adanya faktor luar,
seperti letak sensor modul dengan pembanding.
Sehingga nilai ketidakpastian harus dihitung
juga. Nilai terbesarnya adalah 1,5 dan terkecilnya
adalah 0,4
4.6 Kelemahan/kekurangan sistem
1. Belum dilengkapi penyimpanan untuk proses analisa sinyal Pleth.
2. Noise frekuensi dari luar masih
mempengaruhi dengan sangat mudah. 3. Pada manusia, referensi masing-masing
kepekatan darah yang bermacam-macam perlu penyempurnaan software sehingga pada tampilan mampu tersetting secara otomatis.
IV. PENUTUP Kesimpulan :
Berdasarkan
hasil
pembahasan
dan
tujuan pembuatan modul dapat disimpulkan
bahwa :
1. Telah dapat dibuat Modul Fingerstip
Pulse
Oxymetri (BPM)
dengan
display PC menggunakan software
Delphi.
2. Pengiriman data antara modul dan
PC menggunakan komunikasi serial
PL 2303.
3. Menggunakan ATmega8535 sebagai
pengolah data ADC (pembacaan data
ADC dan konversi HR), Timer dan
proses komunikasi serial.
4. Menggunakan
Delphi7
untuk
menggrafikkan sinyal Pleth yang
dikirimkan melalui mikrokontroller
untuk selanjutnya ditampilkan pada
monitor.
5. Sinyal yang naik turun disebabkan
oleh pergerakan pada subyek atau
sensor yang kurang pas pada jari.
6. Sinyal yang naik turun menyebabkan
mikro menampilkan nilai HR secara
acak.
Saran :
1. Pengembangan
pada
range
pengukuran spo2 (dibawah normal).
2. Menggunakan sensor reflektan.
DAFTAR PUSTAKA
Ary, Wisnu, Adi (2008). Pemrograman Bahasa C
untuk
Mikrokontroler
ATMEGA8535.
Yogyakarta : UNDIP
Atmel Corporation (2006). ATmega 8535
Datasheet. Jum’at, 25 September 2015, 16.18
WIB
https://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=
&esrc=s&source=web&cd=1&sqi=2&ved=0
CBoQFjAAahUKEwj_wOblxp7IAhVOlYgK
Hc63DuA&url=http%3A%2F%2Fwww.atmel
.com%2FImages%2Fdoc2502.pdf&usg=AFQj
CNF2BuVsizUgnV3ZnkUzdDrPjm4QA&sig
2=ESxCfqtFXLfbrpQeC937OQ&bvm=bv.10
3627116,bs.1,d.dGo
Avada (2012). How Equipment Works. Sabtu, 26
September
2015,
16.08
WIB
http://www.howequipmentworks.com/pulsexi
meter
Soekidjo
Notoatmodjo
(2005).
Metodologi
Penelitian Kesehatan. Jakarta : Rineka Cipta
Sudoyo, dkk (2006). Buku Ajar Penyakit Dalam
Edisi 4 Jilid 2. Jakarta : FKUI
Universitas Sumatra Utara (2011). Respirasi
Pernafasan. Rabu September 2015, 16.05
WIB
http://repository.usu.ac.id/bitstream/1234567
89/20481/4/Chapter%20II.pdf
8 BIODATA PENULIS
Nama : Elita Kartini
NIM : P27838013065
TTL : Sidoarjo, 5 April 1995
Alamat : Griya Bhayangkara P/36,
Sukodono, Sidoarjo
Pendidikan : SMA WACHID HASYIM 2
