PENGUKUR TEKANAN DARAH OTOMATIS BERBASIS ANDROID Ellisya Elviyana1, Arfan Eko Fahrudin1, Iwan Sugriwan1
ABSTRAK. Telah dibuat alat pengukur tekanan darah otomatis berbasis Android yang dapat menampilkan nilai tekanan sistolik dan diastolik pada LCD maupun smartphone Android. Alat yang dibuat terdiri dari motor DC, solenoid valve, relay, sensor tekanan MPX2100GP, pulse sensor, penguat instrumentasi, modul Arduino Uno, 1Sheeld dan smartphone Android. Pulse sensor berfungsi sebagai indikator denyut nadi, dan MPX2100GP sebagai pengukur tekanan darah. Tekanan sistolik yang terukur oleh MPX2100GP tampil pada saat sinyal pulsa tertinggi pertama nadi terbaca oleh indikator pulse sensor. Tekanan diastolik kemudian tampil dua detik setelah tekanan sistolik dan selanjutnya nilai tekanan sistolik dan diastolik dikirim melalui modul Bluetooth 1Sheeld untuk ditampilkan pada smartphone Android. Berdasarkan hasil pengujian, akurasi pembacaan sistolik dan diastolik rata-rata 99,98 % dan 99,97%. Kata Kunci: tekanan darah, sensor tekanan mpx2100gp, pulse sensor, modul arduino uno, modul 1sheeld
PENDAHULUAN
jarak jauh yang lebih dikenal dengan
Tekanan darah merupakan hasil
telemetri. Salah salah satu teknologi
dari aktivitas pemompaan jantung
yang sedang populer dan mendukung
yang berlangsung secara kontraksi
fasilitas
dan relaksasi (Asmara et al., 2009).
adalah smartphone Android. Integrasi
Nilai dari tekanan darah dapat diukur
alat
menggunakan
ponsel
tensimeter
spygmomanometer. tekanan
darah
atau
Pemeriksaan sangat
media
ukur
transmisi
tekanan
Android,
tersebut
darah
dapat
dengan
dirancang
sebagai suatu sistem transmisi data tekanan darah sebagai human health
penting
monitoring system.
mengingat bahwa berbagai penyakit dapat terjadi akibat tekanan darah
Proses
diagnosa
maupun
yang tidak normal. (Yazid & Harjoko,
perkembangan penyakit pasien dapat
2011).
dipantau khususnya pada penderita
Berbagai media transmisi seperti
hipertensi dengan adanya human
internet, MMS (multimedia messaging
health monitoring (Dirta & Suyanto,
service), bluetooth, wifi dan lainnya
2013).
mulai
League
berkembang.
teknologi media
Perkembangan
transmisi
nirkabel
Data
menunjukkan
telah mendukung adanya komunikasi
World
Hypertension
Brochure
(2003)
bahwa
hipertensi
diderita lebih dari 1,5 miliar jiwa di
1
Program Studi Fisika FMIPA Universitas Lambung Mangkurat Email:
[email protected]
40
Elviyana, E., dkk .Alat Ukur Tekanan Darah Otomatis ....41
seluruh dunia, penggunaan garam
Android yang sistemnya terdiri dari
yang berlebih adalah faktor utama
pompa
dalam meningkatkan tekanan darah.
Arduino Uno, sensor MPX2100GP,
Berdasarkan laporan dari University of
Pulse
Aucland New Zealand menunjukkan
instrumentasi,
bahwa
lebih
hipertensi
dari
sensor,
penguat
LCD,
smartphone
penyakit
Android dan 1Sheeld. Selain dapat
di
negara
memompa dan mengukur tekanan
Indonesia
darah secara otomatis, alat ini juga
termasuk
(Ratnawati, 2011). Beberapa
mikrokontroler
80%
terjadi
berkembang
otomatis,
dapat membaca hasil pengukuran
penelitian
tentang
tekanan
pengukur
tekanan
dilengkapi dengan informasi nilai
darah telah dilakukan, diantaranya
sistolik dan diastolik tekanan darah.
adalah pemantauan tekanan darah
Selain
digital
menampilkan
pengembangan
berbasis
sensor
tekanan
darah
itu,
secara
sistem
praktis
ini
hasil
dapat
pengukuran
MPX2050GP” oleh Yazid & Harjoko
pada smartphone Android agar data
(2011),
hasil
rancang
bangun
sistem
transmisi data tekanan darah untuk
pengukuran
dapat
dengan
mudah dibaca oleh pengguna.
mendukung human health monitoring berbasis
pada
mobile
platform
Tekanan Darah
android oleh Dirta & Suyanto (2013). Perancangan alat
pengukur
dan
pembuatan
tekanan
darah
Aktivitas
pompaan
jantung
berlangsung secara kontraksi dan relaksasi
sehingga
pada
sistem
otomatis untuk mendukung human
sirkulasi
health monitoring dengan sensor
tekanan darah. Pada perekaman
tekanan
tekanan dalam sistem arteri, akan
MPX2100GP
berbasis
menimbulkan
perubahan
personal computer telah dilakukan
tampak
oleh Yasmina (2016), namun alat
sampai pada puncaknya misalnya
tersebut tidak dilengkapi dengan
130 mmHg, tekanan ini disebut
sistem
otomatis.
tekanan sistolik. Pada saat diastole,
dilakukan
dengan
ventrikel tekanan aorta cenderung
membuat alat pengukur
tekanan
menurun sampai 80 mmHg, tekanan
pompa
Penelitan
darah tekanan
ini
otomatis
udara
dengan
MPX2100GP
sensor berbasis
ini
kenaikan
disebut
tekanan
tekanan
(Asmara et al., 2009).
arteri
diastolik.
42 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 13 No.1, Februari 2016 (40 – 48) Metode Oscillometri Metode
medis, saklar tekanan dan pengukur
oscillometri
untuk
pengukuran tekanan darah biasanya diterapkan
oleh
peralatan
tekanan udara (Semiconduktor Inc, 2008)
non-
invasive otomatis. Udara dipompa
Pulse sensor
pada handcuff yang terlilit di lengan
Pulse sensor adalah sensor denyut
hingga mencapai tekanan tertentu,
jantung yang dirancang untuk Arduino.
kemudian
sensor
tekanan
akan
Sensor ini dapat digunakan untuk
menerima
sinyal
tekanan
dari
dengan
mudah
memasukkan
data
handcuff dan diterjemahkan sebagai
detak jantung dalam proyek-proyek
tekanan sistolik dan diastolik melalui
berbasis Arduino. Sensor ini merupakan
Mikrokontroller.
hasil modifikasi Murphy & Gitman dari
(Oktavianto
dalam
sirkuit
Adiluhung et al., 2011).
Pulse
menggukan Sensor Tekanan MPX2100GP
sensor.
rangkaian
Dengan
dasar
Pulse
sensor dan sensor cahaya APDS-9008
sebagai
Mount Ambient Light Photo Sensor dari
yang dapat menerima dan merespon
Avago, dan AM2520ZGC09 LED hijau
qsignal atau stimulus (Fraden, 2003).
super bright dari Kingbright dibagian
Sensor
sebaliknya. Modifikasi dilakukan dengan
Sensor
didefinisikan
tekanan
memiliki
MPX2100GP
rentang
pengukuran
menambahkan
perlindungan
dioda
tekanan dari 0-100 kPa. Sensor ini
pada saluran listrik, dan filter aktif untuk
terbuat dari silikon piezoresistif yang
meghilangkan noise pada gelombang
mempunyai tingkat akurasi tinggi dan
pulsa dan agar mudah untuk dibaca
tegangan
oleh Arduino. Prinsip kerja Pulse sensor
luaran
linier,
yang
proporsional dengan tekanan yang
seperti
diukur. Bagian inti sensornya adalah
perangkat medis yang digunakan untuk
monolithic silicon diaphragm tunggal
memantau detak jantung secara non-
dengan strain gauge dan sebuah
invasif. (Murphy & Gitman, 2016).
jaringan
resistor
tipis
diterapkan
dalam
berbagai pompa,
aplikasi
separti
kontrol
robotik,
indikator
level,
yaitu
yang
terintegrasi dalam chip. MPX2100GP dapat
Photoplethysmograph,
diagnosa
Relai Relai dikenal sebagai komponen yang
dapat
mengimplementasikan
logika switching. Relai yang paling
Elviyana, E., dkk .Alat Ukur Tekanan Darah Otomatis ....43
sederhana ialah relai elektromekanis
2013). Arduino Uno memiliki 14 Pin
yang
input/output digital (dimana 6 pin
memberikan
pergerakan
mekanis saat mendapatkan energi
dapat
listrik.
ini
PWM), 6 input analog, 16 MHz
yang
osilator kristal, koneksi USB, jack
menggunakan gaya elektromagnetik
power, ICSP header, dan tombol
untuk
menutup
reset (Kadir,2013). Pin-pin I/O juga
kontak
saklar
Relai
elektromekanis
didefinisikan
didefinisikan
sebagai
alat
(atau
membuka)
digunakan
sebagai
output
dan
dapat
juga
dapat dikonfigurasi menjadi serial
sebagai
saklar
yang
TX/RX, External Interrupts, 12C, SPI
digerakkan (secara mekanis) oleh
sesuai
dengan
daya/energi listrik. (Wicaksono, 2009).
mikrokontroler
fungsinya
dalam
ATmega16
atau
ATmega328. Pompa Udara Pompa
udara
yang
akan
1Sheeld
digunakan dalam penelitian ini terdiri
1Sheeld adalah sebuah shield
dari Motor DC dan solenoid. Motor
yang secara fisik dikoneksikan ke
DC
yang
board Arduino dan bertindak seperti
menggunakan sumber tegangan DC
semi nirkabel, menyalurkan data
dan
antara
adalah
digunakan
tenaga
listrik
motor
untuk
mengubah
menjadi
mekanis.
Komponen
dengan
prinsip
ini
Arduino
smartphone
tenaga
Android
bekerja
1Sheeld adalah sebuah platform
elektromagnet.
via
dan
software
bluetooth.
dan
aplikasi
Kedua
pada
(Kadir, 2013). Solenoid adalah alat
smartphone Android yang mengatur
yang digunakan untuk mengubah
komunikasi
sinyal listrik atau arus listrik menjadi
smartphone Android. 1Sheeld dapat
gerakan mekanis linear. Solenoid
digunakan sebagai input maupun
disusun dari kumparan dengan inti
output
besi yang dapat bergerak.
memanfaatkan semua sensor yang
dari
tersedia
elektronik
adalah yang
suatu
papan
mengandung
mikrokontroler ATmega328 (Kadir,
Shield
Arduino
dan
memungkinkan
Arduino Arduino
antara
dan
kapabilitas pada
dan
dapat
yang
smartphone
Android daripada membeli shield yang 2016).
sebenarnya.
(Maker
Shed,
44 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 13 No.1, Februari 2016 (40 – 48) METODE PENELITIAN Metode penelitian seperti terlihat pada
Gambar 1.
Persiapan Alat dan Bahan
Pembuatan Rangkaian dan Catu Daya Bahan Pembuatan Rangkaian Pengkondisi Sinyal
Modul Rangkaian Pulse Sensor
Karakteristik Sensor dan Penguat Pembuatan Pompa otomatis
Pembuatan Perangkat Lunak untuk Arduino
Pengujian
Gambar 1. Diagram alir tahapan penelitian
HASIL DAN PEMBAHASAN Karakterisasi
Rangkaian
Tegangan Sensor
dan Pengondisi Sinyal
yang
digunakan
sebagai masukan untuk ADC adalah tegangan keluaran dari sensor yang
Grafik perbandingan tegangan
dikondisikan
oleh
penguat
masukan dan tegangan keluaran
instrumentasi (Vout). Karakterisasi
ditunjukkan oleh Gambar 2. Dari
rangkaian
grafik diketahui bahwa penguatan
dilakukan dengan memberi tekanan
yang diperoleh
bervariasi pada input P1 sensor
berbeda
adalah 229
dengan
perhitungan.
Hal
hasil ini
kali, ideal
sensor
MPX2100GP
dan
dan
penguat
mengukur
disebabkan
tegangan keluaran pada penguat
karena jenis resistor yang digunakan
instrumentasi (Vout). Karakterisasi
memiliki
rangkaian
toleransi
sebesar
5%,
sensor
namun penguatan yang dihasilkan
menghasilkan
masih
karakteristik
dalam
range
sebesar 225 ± 11 kali.
penguatan
dan
penguat
persamaan sensor.
Sumbu
x
menunjukkan tekanan yang diberikan
Elviyana, E., dkk .Alat Ukur Tekanan Darah Otomatis ....45
pada sensor dan sumbu y adalah
Persamaan (1) ini dimasukkan ke
tegangan
dalam
sensor.
Persamaan
1
merupakan hubungan antara x dan y. x
y 0,6673 0,0135
(1)
listing
tekanan
darah
program
pengukur
berbasis
Android
dengan x adalah tekanan dan y adalah tegangan.
Gambar 2. Grafik perbandingan tegangan masukan dan tegangan keluaran sensor yang dikondisikan oleh penguat instrumentasi (Vout)
Perangkat Lunak Pengukur Tekanan
pembacaan
Pulse
sensor.
Ketika
Darah Otomatis Berbasis Android
tampilan “deg” berkedip beraturan,
Program yang digunakan dalam
maka
pengukuran
pembuatan perangkat lunak adalah
dapat
dimulai.
Arduino IDE. Interface Arduino ke PC
memompa
disambungkan
1Sheeld
menghilang dan selanjutnya tekanan
Bluetooth. Program pembacaan data
udara perlahan turun, kemudian nilai
yang dibuat berupa nilai sistolik dan
sistolik tampil pada LCD bersamaan
diastolik. Arduino akan mengkonversi
dengan tampilan deg pertama setelah
data-data dari sensor MPX2100GP
menghilang. Selang 2 detik nilai
untuk mencari nilai tekanan sistolik
diastolik tampil pada LCD seperti
berdasarkan sinyal detak pertama
yang terlihat pada Gambar 3.
melalui
ketika
tekanan Motor
darah
berhenti
tampilan
“deg”
yang dideteksi oleh Pulse sensor dan tekanan diastolik 2 detik setelahnya. Tampilan digunakan
“deg”
sebagai
pada
LCD
indikator
Gambar 3. Tampilan pada LCD
46 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 13 No.1, Februari 2016 (40 – 48) Tampilan Android
pada
Smartphone
Pengujian Pengujian alat pengukur tekanan
Untuk menghubungkan Arduino
darah
otomatis
berbasis
Android
dengan Android, maka digunakan
dilakukan
modul Bluetooth 1Sheeld. 1Sheeld
nilai
dikoneksikan secara langsung ke
pengukur
board
berbasis Android dengan nilai tekanan
arduino
yang
kemudian
dengan
tekanan
membandingkan
terukur
tekanan
pada
darah
alat
otomatis
mengirimkan data dari Arduino ke
terukur
smartphone Android via Bluetooth.
analog. Hasil pengukuran dari alat
1Sheeld dipasang secara langsung
pengukur tekanan darah otomatis ini
pada board arduino. Android dapat
dibandingkan
menampilkan nilai tekanan sistolik
spygmomanometer
dan diastolik sebagaimana tampilan
Omron dan dipantau oleh praktisi
yang ada pada alat seperti yang
Akedemi
terlihat pada Gambar 4.
Banjarbaru.
pada
spygmomanometer
dengan analog
Kebidanan
merek
Poltekes
Gambar 4. Tampilan Android
Tabel 1. Data hasil pengukuran tekanan darah Sampel JK 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
P L L P L L L L P P
Manual Alat Selisih Error Sistolik Diastolik Sistolik Diastolik Sistolik DiastolikSistolikDiastolik 110 84 109 81 1 3 0,01 0,04 123 100 124 96 1 4 0,01 0,04 106 75 104 80 2 5 0,02 0,07 83 61 87 61 4 0 0,05 0,07 122 97 123 99 1 2 0,01 0,02 87 60 87 54 0 6 0,00 0,09 107 80 102 81 5 1 0,05 0,01 93 70 88 72 4 2 0,05 0,03 96 74 98 74 2 0 0,02 0,00 97 73 100 71 3 2 0,03 0,03 Rata-rata error akurasi 0,02 0,03 Akurasi alat 99,98 99,97
Elviyana, E., dkk .Alat Ukur Tekanan Darah Otomatis ....47
Hasil pengujian pada Tabel 1 menunjukkan
selisih
pembacaan
sistolik antara praktisi dengan alat pengukur
tekanan
darah
otomatis
berbasis Android berkisar antara 0 – 5 mmHg dan diastolik berkisar antara 0 – 6 mmHg dengan hasil pembacaan tekanan
sistolik
relatif
lebih
baik
dibanding dengan pembacaan tekanan diastolik dengan akurasi pembacaan sistolik dan diastolik sebesar 99,98 % dan 99,97 %.
KESIMPULAN
Adiluhung, J., M. Rochmad, & F. Arifin. 2011. Alat Pengukur Tekanan Darah Otomatis Berbasis Mikrokontroler Untuk Pasien Rawat Jalan dengan SMS Gateway. Skripsi. Jurusan Teknik Elektronika, Politeknik Elektronika Negeri, Surabaya. Arduino Home Page. Software Arduino. http://www.arduino.cc (diakses tanggal 25 Juli 2015) Asmara, D.J., L. Sarah, & M. Muluk, 2009. Fisiologi Tubuh Manusia untuk Mahasiswa Keperawatan. Salemba. Jakarta. Kadir,
Kesimpulan dari penelitian ini sebagai berikut: 1. Telah berhasil dibuat alat pengukur tekanan darah yang secara otomatis dapat mendeteksi nilai dari diastolik dan
DAFTAR PUSTAKA
sistolik
menggunakan
tekanan sensor
darah tekanan
MPX2100GP yang dapat ditampilkan pada smartphone Android.
2. Selisih pembacaan tekanan sistolik antara praktisi dengan alat pengukur tekanan darah otomatis berbasis Android berkisar antara 0 – 5 mmHg
A. 2013. Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler dan Pemrogramannya. Andi Publisher, Yogyakarta.
Maker Shed. 1Sheeld Arduino Shield http://www.makershed.com (diakses tanggal 21 April 2016) Maulidi, N. J. & W. Heru. 2010. Gluterma Meter Digital Untuk Mengukur Tekanan Darah Manusia Berbasis Mikrokontroler ATmega8535. Skripsi. PSD III Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang, Semarang. Murphy, J. & Gitman, Y. Pulse sensor Amped http://pulsesensor.com (diakses tanggal 24 April 2016)
dan tekanan diastolik berkisar antara 0 – 6 mmHg atau dengan akurasi pembacaan
sistolik
dan
diastolik
sebesar 99,98 % dan 99,97% untuk 10 sampel.
Ratnawati, D. 2011. Penggunaan 24Hour Ambulatory Blood Pressure Monitor Sebagai Alat Pemantauan Tekanan Darah Pada Perawatan Rumah Pasien Hipertensi Untuk Memantau Ada Tidaknya Kelainan Jantung.
48 Jurnal Fisika FLUX, Vol. 13 No.1, Februari 2016 (40 – 48) Tesis. Program Magister Keperawatan Komunitas Fakultas Ilmu Keperawatan Universitas Indonesia, Depok Semiconduktor Inc. 2008. MPX2100 Series:100 kPa On-Chip Temperature Compensated & Calibrated Silicon Pressure Sensors. Semiconductor Technical Data. WicaksonoH. 2009. Modul Keseluruhan Automasi https://learnautomation.files.word pres s.com (diakses tanggal 22 April 2016)
Yasmina, H. 2016. Alat Pengukur Tekanan Darah Otomatis Untuk Mendukung Human Health Monitoring dengan Sensor Tekanan MPX2100GP Berbasis Personal Computer. Skripsi. Program Studi Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Lambung Mangkurat. Banjarbaru (tidak dipublikasikan) Yazid, N. & A. Harjoko, 2011. Pemantau Tekanan Darah Digital Berbasis Sensor Tekanan MPX2050GP. Skripsi. Jurusan Ilmu Komputer dan Elektronika Fakultas MIPA Universitas Gajah Mada, Yogyakarta
