PORTABLE ELEKTROCARDIOGRAPH
S. Liawatimena; Gede Arthabagia; Stephanus Adrian Pramono
Computer Engineering Department, Faculty of Engineering, Binus University Jln. K.H. Syahdan No. 9, Palmerah, Jakarta Barat 11480
s.liawatimena@yahoo.com
ABSTRACT
The purpose of this research is designing a tool to read a person's heart rate or called cardiograph which is portable and affordable. Conducting the literature study by reading reference books and journals related to the study, then performed design and simulation method toward the tool. It is followed by data analysis to identify the results achieved. This research results in a tool that can read the number of heartbeats which can be displayed on LCD.
Keywords: heart rate, cardiograph, portable
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk merancang sebuah alat yang dapat membaca denyut jantung seseorang atau yang dikenal dengan nama kardiograf, portabel dan dapat dibeli dengan harga terjangkau. Setelah melakukan studi pustaka yaitu dengan membaca literatur dan jurnal yang berhubungan dengan skripsi yang akan dibuat, kemudian dilakukan metode perancangan dan simulasi terhadap alat yang akan dibuat. Dilanjutkan dengan analisis data guna mengetahui hasil yang dapat dicapai dalam perancangan alat. Hasil yang dicapai adalah alat dapat membaca jumlah denyut jantung dan menampilkannya ke LCD.
PENDAHULUAN
Penting bagi setiap individu untuk mengetahui sejauh mana kesehatan akan dirinya sendiri, mengingat kesehatan manusia dapat diketahui dari pola bunyi ritmik yang tercipta dari jantung kita. Alat ini bernama kardiograf.
Alat kardiograph yang terdapat di rumah sakit besar harganya cukup mahal, dan sangat sulit untuk dijangkau oleh pusat-pusat pelayanan medis di daerah. Terlebih lagi, umunya alat ini berukuran besar, sehingga sangat sulit untuk dibawa-bawa. Sementara itu, banyak puskesmas di daerah-daerah telah memiliki pelayanan kesehatan dari rumah ke rumah. Apabila ada yang membutuhkan pengecekan jantung, akan sangat sulit membawa-bawa kardiograph yang berukuran besar. Maka dari itu, akan lebih efisien jika kita dapat mengetahui kondisi kesehatan kita melalui sebuah alat yang bersifat portabel.
Pembuatan elektro kardiograph portable melalui penelitian ini bertujuan agar semua kalangan dapat memiliki alat tersebut dengan harga yang terjangkau dan mudah dibawa kemana-mana. Manfaat khususnya adalah bagi pasien yang berada di daerah dapat merasakan fasilitas pengecekan fungsi jantung, tanpa harus repot-repot ke rumah sakit di kota besar.
Perancangan alat ini terbatas pada pengukuran detak jantung yang ditampilkan pada sebuah layar monitor, di mana probe di pasang pada dua titik, yaitu tangan kanan dan tangan kiri, dan monitor akan menampilkan grafik dari titik yang diamati. Monitor akan menampilkan sinyal dari hasil pembacaan probe.
METODE
Alat yang dirancang dalam penelitian ini terdiri dari sejumlah modul rangkaian, yaitu modul power supply, modul instrument amplifier, modul LCD (Gambar 1).
Pada modul power supply ini digunakan MAX 232, LM7805, dan LM7905. Modul power supply ini berfungsi untuk memberikan catu daya untuk IC AD623 dan LCD. U1 merupakan MAX232, yang digunakan untuk menghasilkan tegangan positif dan negatif yang dibutuhkan oleh IC AD623. MAX 232 mengeluarkan output tegangan sebesar +/- 8,5 V, sehingga dibutuhkan regulator yaitu U2 dan U3. U2 adalah LM7905, yang berfungsi untuk menahan tegangan pada nilai -5V. Dan U3 adalah LM7805, yang berfungsi untuk menahan tegangan pada nilai +5V. U1 adalah LM7805 yang berfungsi untuk menahan tegangan dari adaptor yang sebesar +12V menjadi +5V, yang akan menjadi sumber tegangan untuk LCD dan MAX232.
Gambar1.Rangkaian modul power supply.
Pada sistem ini IC yang digunakan adalah AD623. Modul Penguat Instrument (Gambar 2) digunakan untuk menguatkan sinyal yang diperoleh dari dua buah elektroda,di mana sinyal yang dibaca oleh elektroda tersebut berukuran 1mV. Setelah dikuatkan, kedua sinyal tersebut dibandingkan. Bagian lead kiri dan lead kanan digunakan untuk membaca denyut dari nadi di pergelangan tangan, di mana elektroda diletakan pada pergelangan tangan kiri dan pergelangan tangan kanan. Pada alat ini Lead yang diamati yaitu Lead I dengan mengukur perbedaan tegangan pada elektroda tangan kanan dan tangan kiri. Pada kaki 1 dan 8 diberikan RG, yang bertujuan untuk
mengatur penguatan yang akan dilakukan oleh AD623. Pada sistem ini penguatan yang diberikan sebesar 100 kali dengan memberikan nilai RG sebesar 1KΩ. Besar penguatan diperoleh dari
perhitungan sebagai berikut: Vo = (1 + 100KΩ/RG) Vc
Vo = (1 + 100KΩ/1KΩ) Vc Vo = (1 + 100)Vc
Vo = 101 Vc
AD623 diaktifkan oleh sumber tegangan + dan -, bertujuan untuk meningkatkan performa dari AD623, agar kerja dari AD623 ini lebih optimal.
Pada sistem ini digunakan LCD µLCD-144 (GFX), di mana LCD ini memiliki prosesor di dalam modulnya (Gambar 3). Sehingga LCD ini dapat di program secara terpisah dari mikrokontroler. LCD berfungsi untuk menampilkan sinyal jantung dan denyut jantung pada layar. Data diperoleh dari Penguat Instrument dalam bentuk analog, masuke ke pin IO1 pada LCD. Pin IO1 di program sebagai ADC (analog to digital converter), sehingga data yang di terima LCD sudah berupa data digital. Data yang sudah berbentuk digital diolah untuk menampilkan sinyal dan detak jantung pada layar LCD. Pin Reset dihubungkan ke ground melalui sebuah push button, untuk melakukan reset pada LCD.
Gambar 3. Rangkaian modul LCD.
Gambar 4 berikut adalah diagram rancang bangun sistem. Sedangkan Gambar 5 adalah sistem tampak dari atas dan depan.
Gambar 4. Diagram rancang bangun sistem.
Pada saat pertama sistem dinyalakan, LCD akan melakukan inisialisasi untuk menset pin IO1 menjadi ADC. Menset pin IO1 dengan menggunakan funsgi pin_Set(mode,pin). Setelah inisialisasi beberapa variable, ditentukan nilai awalnya. Setelah semua variabel diberikan nilai awal, LCD akan mencetak sinyal yang diperoleh dari ADC. Pencetakan sinyal menggunakan fungsi gfx_PutPixel.
Setelah mencetak sinyal, nilai y akan ditambahkan. Setelah itu LCD akan mengecek nilai y * 5 apakah sudah lebih besar atau sama dengan 128. Pengecekan ini bertujuan untuk melihat sinyal sudah melebihi layar LCD atau belum. Apabila nilai y * 5 sudah lebih besar atau sama dengan 128, layar akan dibersihkan dan nilai y akan dikembalikan menjadi nol. Apabila tidak maka program akan dilanjutkan.
Selanjutnya LCD akan mengecek apakah nilai dalam variabel nilai lama lebih besar dari nol dan nilai variabel nilai sudah sama dengan nol atau tidak. Pengecekan ini dilakukan untuk melihat apakah ada perubahan pada sinyal yang ditampilkan. Apabila iya, detak jantung ditambahkan. Apabila tidak, program akan dilanjutkan.
Selanjutnya LCD akan mengecek nilai waktu sudah sama dengan nol atau tidak. Pengecekan ini bertujuan untuk menentukan waktu sudah satu menit atau belum. Apabila nilai waktu sudah sama dengan nol, LCD akan mencetak nilai dalam variabel detak jantung. Nilai variabel detak akan dikembalikan ke nol dan nilai waktu dikembalikan ke 600. Apabila tidak, program dilanjutkan.
Selanjutnya nilai waktu dikurangi satu. Berikutya nilai dalam variabel nilai dimasukan ke variabel nilai lama, setelah itu program akan di pause selama 0,1 detik. Dan LCD akan kembali mencetak sinyal. Program dalam LCD akan terus melakukan perulangan sampai LCD dimatikan atau di reset. Alur sistem ini terangkumdalam diagram berikut (Gambar 6).
Gambar 6. Diagram alir LCD.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian pada alat dititikberatkan pada jumlah denyut yang terdeteksi oleh elektroda. Pengujian yang dilakukan untuk mengetahui seberapa tepat alat ini membaca jumlah denyut jantung. Berikut hasil pengujian (Tabel 1 – 4) dan grafiknya (Gambar 7 – 10).
Tabel 1. Percobaan orang normal tanpa elektrolit atau gel Percobaan Ke Orang Ke LCD Manual 1 2 3 1 2 3 1 78 78 84 83 87 95 2 79 73 88 83 79 96 3 82 71 85 84 83 95 4 81 79 83 85 86 93 5 80 82 83 82 88 93 6 78 77 86 83 83 95 7 79 75 84 81 84 97 8 78 72 88 82 81 93 9 80 79 86 80 84 91
Gambar 7. Grafik perhitungan detak jantung orang normal tanpa elektrolit.
Tabel 2. Percobaan Orang Normal dengan elektrolit atau gel Percobaan Ke Orang Ke LCD Manual 1 2 3 1 2 3 1 79 77 90 85 85 96 2 80 76 93 86 88 97 3 81 73 86 84 85 94 4 78 76 88 85 84 95 5 81 78 91 88 86 98 6 83 82 93 86 85 99 7 80 78 89 85 83 93 8 81 84 91 88 88 96 9 77 83 87 86 88 98 10 82 79 88 88 86 96
Gambar 8. Grafik perhitungan detak jantung orang normal dengan elektrolit.
Tabel 3. Percobaan Orang setelah OR dengan elektrolit atau gel Percobaan Ke Orang Ke LCD Manual 1 2 3 1 2 3 1 102 99 109 111 107 118 2 98 108 106 109 116 116 3 103 104 108 112 112 117
4 105 98 105 109 107 115 5 107 96 107 110 105 116 6 106 99 110 112 109 119 7 99 109 108 115 117 115 8 103 98 109 112 107 118 9 98 103 106 107 109 115 10 99 109 106 106 115 117
Gambar 9. Grafik perhitungan detak jantung orang setelah olah raga dengan elektrolit.
Tabel 4. Percobaan Orang setelah OR tanpa elektrolit atau gel
Percobaan Ke Orang Ke LCD Manual 1 2 3 1 2 3 1 108 99 107 116 107 115 2 107 108 104 113 117 117 3 101 104 106 109 114 114 4 103 98 109 109 109 118 5 100 96 103 113 105 115 6 98 99 106 107 106 116 7 105 109 109 109 118 118 8 101 98 105 114 113 114 9 107 101 103 116 109 117 10 99 109 107 107 114 119
Pengamatan hasil EKG tidak hanya memperhatikan jumlah detak jantung pasien, tetapi juga irama terbentuknya sinyal harus diperhatikan. Dapat dilihat sinyal yang diperoleh dari hasil percobaan memiliki ketinggian sinyal yang sama dan ritme sinyal selalu konstan. Ritme dan tinggi sinyal yang slalu konstan menandakan orang yang di amati tidak memiliki kelainan jantung.
Data diambil dari orang yang berumur sekitar 22 tahun. Dari data yang didapat dapat diambil rata-rata besar denyut nadi saat normal adalah 80-90 denyut/menit. Banyak denyut tersebut adalah normal untuk orang yang sudah dewasa. Dan rata-rata denyut untuk orang yang telah melakukan aktifitas adalah 110-120 denyut/menit. Itu dikarenakan jantung bekerja lebih cepat untuk memompa darah keseluruh tubuh agar mendapatkan cukup oksigen.
Dari hasil percobaan dapat diketahui bahwa alat tersebut tidak tepat 100%, hal ini dikarenakan pemasangan elektroda, kecepatan baca sensor dan alat tersebut membutuhkan waktu untuk memproses data dari sensor.
SIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian alat dapat disimpulkan: (1) besar ketepatan alat adalah 92.3%; (2) alat tersebut tidak bisa membaca dengan tepat dikarenakan oleh kecepatan baca sensor dan waktu yang dibutuhkan untuk memproses data; (3) orang yang setelah melakukan aktifitas mempunyai denyut jantung yang lebih besar daripada orang normal yang besarnya 10-15% lebih banyak; (4) orang yang sakit mempunyai denyut jantung yang lebih kecil dari pada orang normal yang besarnya 10-15% lebih kecil; (5) alat tersebut masih memiliki noise.
DAFTAR PUSTAKA
Hartono, Jogiyanto. (2000). Konsep Dasar Pemrograman Bahasa C. Yogyakarta: Andi.
L.Floyd, Thomas.(2008). Electronic Device Conventional Current Version. New Jersey: Pearson Education.
Pramono. (2009). Membuat ECG Sederhana. Diakses dari
http://pramonojgj.wordpress.com/2009/10/13/membuat-ecg-sederhana/.
