Vol. XI Nomor 32 Juli 2016 – Jurnal Teknologi Informasi
ISSN: 1907-2430
RANCANG BANGUN APLIKASI MONITORING PENGUKUR KADAR GULA DARAH BERBASIS MIKROKONTROLER Muhtar Luthfi1), Marti Widya Sari2), Edy Purwanto3) Program Studi Teknik Informatika Fakultas Teknik Universitas PGRI Yogyakarta
[email protected]),
[email protected] 2),
[email protected] 3) Abstract The first symptom of a diabetes mellitus patient can be seen by the effect of the increasing blood glucose level, that can reach open 160-180 mg/dl. And the patient’s urine contains glucose. The urine of diabetic man will be saturated by ants when he urinates. The patients show those symptoms though not in general cases. The research performed to create simulation tool which was able to detect glucose. It used some equipmen. They are photodiode sensory and arduino connected to basic for java (b4j) aplication. The dioda sensory is the medical tool which is designed to detect glucose of blood. Arduino is tool as controlling system at photodiode sensory to be connected with basic for java aplication in a computer. The result of the study showed that the tool could detect the blood glucose level and display it in basic java application the result of the experiment using the tool, patients could see the blood glucose level from the computer screen. Besides, the tool was also completed with the notification of high, normal, and low levels. The error percentage of the data experiment showed that 18,12% was the highest, and 1,78% was the lowest values. This tool can not be the precise value references of blood glucose accurately. However, this tool could determine the raw supposition of blood glucose level. Key words : Photodiode, glucose, non-infasive.
Abstrak Gejala awal yang dapat diketahui bahwa seseorang menderita Diabetes Mellitus (DM) atau kencing manis yaitu dilihat langsung dari efek peningkatan kadar gula darah, peningkatan kadar gula dalam darah mencapai nilai di atas 160 - 180 mg/dL dan air seni (urine) penderita kencing manis yang mengandung gula (glucose), sehingga urine sering dilebung atau dikerubuti semut. Penderita kencing manis umumnya menampakkan tanda dan gejala dibawah ini meskipun tidak semua dialami oleh penderita Penelitian dilakukan untuk membuat simulasi alat rancang bangun pendeteksi kadar gula darah, menggunakan beberapa rancang bangun. Adapun rancang bangun yang digunakan meliputi rangkaian sensor fotodioda, dan rangkaian arduino yang dihubungkan dengan aplikasi basic for java (b4j). Rangkaian sensor fotodioda merupakan alat kesehatan yang didesain khusus untuk mendeteksi kadar gula yang ada dalam darah. Rangkaian arduino digunakan untuk pengendali sistem pada sensor fotodioda agar dapat dihubungkan dengan aplikasi basic for java yang ada pada Komputer. Dari hasil pengujian yang telah dilakukan alat ini mampu mendeteksi kadar gula dan menampilkanya pada aplikasi basic for java. Dari hasil pengukuran menggunakan alat tersebut, pasien dapat mengetahui berapa banyak kadar gula darah yang dimilikinya dengan melihat tampilan aplikasi pada layar komputer. Selain itu juga dilengkapi dengan pemberitahuan, apakah kadar gula yang dimilikinya itu tinggi, normal maupun rendah. Dari pengambilan data uji coba persentase kesalahan alat pengukur kadar gula darah sebesar dengan nilai tertinggi 18,12 % dan nilai terendah 1,78 %. Dengan demikian alat pengukur kadar gula darah ini tidak dapat dijadikan sebagai acuan nilai kadar gula darah sebenarnya. Kata kunci :fotodioda, kadar gula darah, non-infasive
Vol. XI Nomor 32 Juli 2016 – Jurnal Teknologi Informasi
ISSN: 1907-2430
Penelitian ini dilakukan oleh Mallo (
Latar Belakang 2011)
Perkembangan teknologi komponen
Rancang Bangun Alat Ukur Kadar
elektronika yang sudah modern memungkinkan
Hemoglobin dan Oksigen Dalam
untuk membuat suatu peralatan/instrumentasi
dengan Sensor Oximeter Secara Non-Invasive.
yang praktis, kompak, handal, efektif dan efisien.
Hemoglobin
Salah satu contoh dari perkembangan teknologi
didalam darah yang dapat mengikat oksigen.
elektronika
adalah
Salah satu indikator yang sangat penting dalam
perkembangan teknologi mikrokontroler yang
suplai oksigen di dalam tubuh adalah oksigen
berupa satu chip integrated circuit/IC yang
saturasi. Karena
mempunyai kandungan transistor lebih banyak
menunjukkan
namun hanya membutuhkan ruang kecil dan
mengikat oksigen atau tidak. Oximeter pulsa
mempunyai memori yang dapat diprogram sesuai
menggunakan LED merah dan inframerah serta
dengan keperluan, serta dapat diproduksi secara
fotodioda. LED merah dan inframerah memiliki
masal.
serapan
yang
relatif
baru
merupakan
molekul
oksigen apakah
panjang
Darah
protein
saturasi
bisa
hemoglobin
dapat
gelombang yang berbeda.
Kadar gula dalam darah selama ini
Panjang gelomang untuk LED merah adalah
diukur secara invasive yaitu dengan mengambil
660nm dan LED inframerah 940 nm. Kedua
sampel
LED
darah
kemudian
dianalisa
dengan
berfungsi
sebagai
fotodioda
cara ini kurang menguntungkan bagi pasien
mentransmisikan cahaya melalui
dengan kondisi serius atau pasien penderita
darah dan fotodioda menerima output dari
diabetes mellitus yang tidak mungkin dilakukan
kedua LED. Output dari fotodioda kemudian
pengambilan sampel darah berkali-kali. Untuk
dapat digunakan untuk menghitung persentase
itu, suatu pengembangan alat ukur kadar gula
konsentrasi oksigen.
darah
secara
non-invasive
penerima.
LED
dan
menggunakan spektrofotometer. Akan tetapi,
dalam
sebagai
pemancar
ini
pembuluh
Penelitian ini dilakukan oleh Masykur
sangat
(2012) tentang Implementasi Sistem Pakar
dibutuhkan.
Diagnosis
Berdasarkan latar belakang tersebut,
Penyakit
Diabetes
Mellitus
maka pada penelitian ini dibuat ”Rancang
Menggunakan Metode Fuzzy Logic
Berbasis
Bangun Aplikasi Monitoring Kadar Gula Darah
Web. Peningkatan jumlah diabetes disebabkan
Berbasis Mikrokontroler”. Dengan alat ini, untuk
keterlambatan penegakan diagnosis dan juga
kadar gula dalam darah dapat dilakukan dengan
dikarenakan pola hidup yang tidak sehat. Konsep
satu kali proses pengukuran dan tanpa melukai
Fuzzy logic sangat fleksibel dan mempunyai
pasien yang diukur. Alat ini mempunyai tingkat
toleransi terhadap data-data yang tidak tepat serta
kepraktisan yang tinggi, lebih mudah untuk
didasarkan pada bahasa alami. Oleh karena itu
digunakan.
diperlukan suatu sistem sebagai alat bantu dalam penentuan apakah pasien itu menderita Diabetes
Tinjauan Pustaka
Mellitus atau tidak dengan konsep Fuzzy logic.
2
Vol. XI Nomor 32 Juli 2016 – Jurnal Teknologi Informasi
ISSN: 1907-2430
Sistem yang digunakan sebagai alat bantu adalah
dari modifikasi alat oxymeter yang sebelumnya
sistem pakar.
sudah ada di rumah sakit.
Penelitian lain yang juga berhubungan
Penelitian lain yang juga berhubungan
dengan penelitian ini adalah penelitian yang di
dengan penelitian ini adalah penelitian yang di
lakukan
tentang
lakukan oleh Agusty (2011) tentang Rancang
Perancangan Aplikasi Deteksi Detak Jantung
Bangun Aplikasi Perhitungan Indeks Massa
Dengan Pemanfaatan Sensor Cahaya Berbasis
Tubuh Sebagai Salah Satu Dasar Aplikasi Diet
Android. Tujuan penelitian pengembangan ini
Diabetes. Dengan perkembangan
yaitu merancang sebuah aplikasi pengganti alat
informasi yang demikian pesat, saat ini telah
kardio
diciptakan “Aplikasi Diet Diabetes Berdasarkan
oleh
jantung
Prasetyo
(2014)
sebagai
media untuk
namun
memudahkan pengguna dapat digunakan dimana
Nilai BMI (Body Mass
saja, tanpa harus periksa ke rumah sakit yang
sayangnya
memakan waktu dan biaya tidak sedikit.
input manual untuk mendapatkan nilai BMI.
Penelitian
Selain kurang praktis, kesalahan identifikasi
dengan penelitian ini adalah penelitian yang
dengan perkiraan juga akan mempengaruhi
dilakukan
tentang
besar nilai perhitungan yang tidak sesuai. Untuk
Rancang Bangun Pendeteksi Kadar Gula Dalam
itu, agar lebih praktis mendapatkan nilai BMI
Darah
Berbasis
dan mengurangi kesalahan identifikasi dibuatlah
Mikrokontroler Atmega 8535. Pengujian kadar
alternatif Aplikasi Perhitungan Indeks Massa
gula dalam darah saat ini masih menggunakan
Tubuh Otomatis. Aplikasi ini menggunakan
teknik invasive darah pasien di ambil dengan
sensor ultrasonik untuk mengukur tinggi badan,
menggunakan jarum suntik. Hal ini merupakan
load cell untuk mengukur berat badan, dan
salah satu penyebab dari beberapa pasien enggan
mikrokontroler untuk
untuk melakukan pengecekan gula darah. Selain
sehingga nantinya akan diketahui nilai BMI
itu,
seseorang.
hasil
Secara
yang
tersebut membutuhkan
berhubungan
oleh
lain
aplikasi
Index)”,
teknologi
Mesandra
(2010)
non-Invasive
pengujian
tersebut
memerlukan
waktu yang cukup lama (± 2 jam). Analisis
mengolah
sensor
Pada penelitian-penelitian yang di atas
yang dilakukan pada suatu pengecekan secara
dalam
dini bertujuan untuk menghindari kebutaan dan
pengukur gula darah dengan Mikrokontroler,
angka kematian akibat penyakit diabetes mellitus
Android, Web. Dalam hal ini penulis ingin
ini. Untuk itu pada Tugas Akhir akan dibuat “
mengembangkan program aplikasi pengukur
Rancang Bangun Alat Pendeteksi Kadar Gula
kadar gula darah dengan menggunakan software
dalam Darah Pada Manusia Secara Non-Invasive
visual basic v6 yang berfungsi untuk membuat
Berbasis Mikrokontroler ATmega 8535 ”. Alat
aplikasi antar muka terhadap user. Sehingga
yang dibuat diharapkan dapat digunakan untuk
aplikasi ini dapat menampilkan berapa besar dan
mengetahui hasil kadar gula dalam darah secara
kecilnya kadar gula darah pada pasien.
non-invasive. Oleh karena
itu alat
pembuatan
suatu
ini
mempunyai tingkat kepraktisan yang tinggi,
Metode Penelitian
lebih mudah untuk digunakan, dan dapat dibuat
Objek Penelitian
3
program
aplikasi
Vol. XI Nomor 32 Juli 2016 – Jurnal Teknologi Informasi
ISSN: 1907-2430
Untuk mencapai tujuan yang diinginkan
1. Mikrokontroler
berfungsi
untuk
dalam penulisan tugas akhir, maka penulis
mengendalikan macam – macam peripheral
mengadakan kegiatan diantaranya:
yang terhubung pada sistem, yaitu sensor
Metode Pengumpulan Data
dan aplikasi. Selain itu, mikrokontroler
a. Studi literatur yaitu kajian kepustakaan di
berfungsi sebagai tempat mengolah data dari pengkondisian sinyal.
kampus atau di perpustakaan lain untuk mendapatkan
referensi
yang
2. Sensor
dapat
berfungsi
untuk
mendeteksi
perubahan cahaya pada ujung jari.
mendukung realisasi tugas akhir ini.
3. Aplikasi sebagai pengganti LCD
b. Observasi pada alat pengukur kadar glukosa
(Liquid
yang ada di pasaran serta observasi pada
Crystal
metode pengukuran yang ada di laboratorium
penampil data yang diperoleh dari sensor
medis.
agar langsung dapat melihat hasilnya secara visual.
Perancangan system, yang meliputi: a. Studi
mengenai
komponen
yang
Display) yang berfungsi sebagai
Analisis Kinerja Sistem
akan
Prinsip kerja dari alat pengukur konsentrasi
digunakan pada alat tugas akhir.
kadar gula darah berbasis mikrokontroler ini
b. Perencanaan rangkaian untuk hardware dan
secara umum dapat dijelaskan pada gambar
software pendukungnya.
dibawah ini:
Analisis dan Perancangan Sistem Diagram blok dari sistem yang telah dirancang adalah sebagai seperti berikut : Fungsi – fungsi tiap blok adalah sebagai berikut:
Fotodioda Analog to digital converter
mikrokontroler
Tampilan aplikasi pada laptop
ATMega 8535 Gambar 1 Diagram Blok alat pengukur kadar gula darah
Analisis Kebutuhan Sistem
2. basic for java ( b4j )
A. Perangkat Keras (Hardware)
3. AVR studio 4
Perancangan Perangkat Lunak
1. Fotodioda. 2. Microcontroller. 3. modul
microcontroller
Tahap perancangan dan pembuatan DFRduino
software dimulai dengan membuat flowchart
UNO R3.
kemudian
4. LED hijau.
dilanjutkan
dengan
membuat
listing program menggunakan basic for java. Berikut adalah flowchart dari program yang
B. Perangkat Lunak (Software) 1. software windows 7
akan di buat.
4
Vol. XI Nomor 32 Juli 2016 – Jurnal Teknologi Informasi
ISSN: 1907-2430
mulai
Inisialisasi port arduino
Norma l atau tidak
Konversi Volt ke dalam mg/dl
Tampilan aplikasi
selesai Gambar 2 flowchart dalam membuat program. pembuatan
Perancangan Perangkat Keras Perancangan
dan
blog
diagram,
system
minimum mikrokontroler ARDUINO,
pembuatan
tampilan aplikasi dan catu daya.
hardware meliputi beberapa tahap yaitu
Gambar 3 Diagram blok fungsional alat rancangan. Parameter-parameter yang termasuk dalam
Implementasi dan Pembahasan Pembahasan
dilakukan
proses yang diuji adalah sebagai berikut:
untuk
1. Pengujian pada rangkaian sensor foto
mengetahui apakah perancangan yang telah
dilakukan
sesuai
dengan
dioda.
yang
2. Pengujian
diharapkan, sehingga dapat diterapkan
port
mikrokontroler.
pada sistem yang sesuai dengan spesifikasi.
5
pada
rangkaian
Vol. XI Nomor 32 Juli 2016 – Jurnal Teknologi Informasi
3. Pengujian pada tampilan aplikasi.
ISSN: 1907-2430
1. Uji Sensor dan LED
4. Pengujian system keseluruhan, yaitu
Pengujian sensor diperlukan
pengujian monitoring pengukur kadar
untuk mendapatkan data linearitas dan
gula darah.
sensitivitas pada berbagai konsentrasi
Berikut ini merupakan diagram blok
system
secara
glukosa. Sensor akan diuji pada larutan
keseluruhan,
glukosa diluar tubuh sebagai pengujian
pengujian dilakukan dengan mengukur
awal. Pengujian berikutnya dilakukan
atau membaca output dari masing-
pada permukaan
masing blok, dengan mengetahui output
tubuh yang akan diuji kelinearan dan
setiap blok sehingga mempermudah
sensitivitasnya adalah daun jari tangan.
proses
Tidak menutup
perbaikan
karena
posisi
tubuh.
Permukaan
kemungkinan
bagian
kerusakan system dapat diketahui secara
lain dari tubuh akan dijadikan tempat
pasti.
pengukuran
untuk
mendapat
hasil
pengukuran optimum.
Hardware
Gambar 4 Pengujian sensor dan led 1. Microcontroller Pengujian pada rangkaian
dilakukan untuk mengetahui port yang
microcontroller arduino UNO yang
digunakan pada mikrokontroler berfungsi
dilakukan adalah pengujian terhadap
dengan baik atau tidak. Hasil pengujiannya
port yang digunakan. Pengujian ini
sebagai berikut
.
6
Vol. XI Nomor 32 Juli 2016 – Jurnal Teknologi Informasi
ISSN: 1907-2430
Gambar 5 pengujian arduino UNO 2. Display Pengujian pada rangkaian interface
alat pengukur kadar gula darah ini dilakukan
display berfungsi untuk melihat apakah
dengan cara mensimulasikan program yang
tampilan dari display ada atau tidak.
telah dibuat apakah berjalan sesuai dengan
Untuk pengujian display maka langkah
yang diinginkan atau tidak. Setelah aplikasi
awal
dijalankan maka tampilan akan terlihat
dihubungkan
microcontroller
kabel
kemudian
usb
dari
membuka
seperti pada gambar di bawah ini:
aplikasi pada laptop. Pengujian aplikasi
Gambar 6 Tampilan aplikasi pengukur kadar gula darah
7
Vol. XI Nomor 32 Juli 2016 – Jurnal Teknologi Informasi
ISSN: 1907-2430
3. Pengujian keseluruhan Pengujian dilakukan dengan cara
mengkonversi ke dalam mg/dl. Setelah itu
menjepitkan jari diantara sensor dengan
akan ditampilkan pada layar LCD. Berikut
led. Sensor tersebut akan mengukur
gambar hasil pengujian alat pengukur kadar
intensitas cahayanya lalu
gula darah.
Gambar 7 Pengujian keseluruhan
KESIMPULAN
kadar gula darah menunjukkan bahwa nilai
Kesimpulan
intensitas cahaya yang diterima sensor
Alat ukur kadar gula darah non-
fotodioda yang direpresentasikan oleh nilai
invasive yang menggunakan sensor fotodioda
tegangan output akan mengalami perubahan
telah berhasil dibuat. Proses pembuatan
seiring dengan berubahnya nilai kadar gula
alat meliputi
pengujian
darah, sehingga dapat disimpulkan bahwa
rangkaian (rangkaian LED, dan rangkaian
sensor fotodioda dapat berfungsi dengan baik
pengolah sinyal), pembuatan penempatan
sebagai sensor alat ukur kadar gula darah
sensor, dan pembuatan sistem pemrosesan
non-invasive ini.
pembuatan
dan
data menggunakan microcontroller arduino
Dari pengambilan data uji coba
mega. Secara keseluruhan, hasil pengujian
persentase kesalahan alat pengukur kadar
rangkaian
setiap
gula darah dengan nilai tertinggi 18,12 % dan
rangkaian telah berfungsi dengan baik.
yang terendah 1,78 %. Dengan demikian
Pengujian alat rancangan terhadap variasi
realisasi alat pengukur kadar gula darah ini
menunjukkan
bahwa
Vol. XI Nomor 32 Juli 2016 – Jurnal Teknologi Informasi
ISSN: 1907-2430
tidak dapat dijadikan sebagai acuan nilai
orang berbeda beda maka nilai yang
kadar gula darah sebenarnya. Akan tetapi
dihasilkan juga akan berbeda beda.
realisasi alat ini masih bisa menentukan perkiraan kasar tinggi rendahnya suatu kadar
DAFTAR PUSTAKA
gula dalam darah.
A .A, Putra, A.Md. 2008. Rancang Bangun Oximetry Digital Berbasis Mikrokontroler. Politeknik Negri Surabaya. Surabaya. Agusty J.L. 2011. Rancang Bangun Aplikasi Perhitungan Indeks Masa Tubuh Sebagai Salah Satu Dasar Aplikasi Diet Diabetes. Fakultas Teknik Universitas Brawijaya. Malang. Andrianto. 2008. Pemograman Mikrokontroler AVR ATMega 8535 Menggunakan Code Vision AVR. Bandung. D.Wiyono, S.T. 2007. Panduan Praktis Mikrokontroler Menggunakan Combo AVR51 Starter Kit dan DT-Combo AVR Exercise KIT.Keluarga AVR Surabaya. F.Biomedical. 2007. User Manual Index 2XL SpO_2 Simulator. USA: Fluke Corporation. J.Smith; R. Roberts. 2011. Vital Signs for Nurses An Introduction to Clinical Observations. Wiley-Blackwell. Malo P.Y. 2011. Rancang Bangun Alat Ukur Kadar Hemoglobin dan Oksigen Dalam Darah dengan Sesnsor Oximeter Secara Non-Invasive. Jurusan Teknik Elektro UNSRAT. Medan. Mesandra O.W. 2010. Rancang Bangun Pendeteksi Kadar Gula Dalam Darah Secara Non-Invasive Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535. Universitas Diponegoro Semarang. Semarang. Maskur F. 2012. Implementasi System Pakar Diagnosis Penyakit Diabetes Mellitus Menggunakan Metode Fuzzy Logic Berbasis Web. Universitas Diponegoro Semarang. Semarang. Prasetyo A.G. 2014. Perancangan Aplikasi Deteksi Detak Jantung Dengan Pemanfaatan Sensor Cahaya Berbasis Android. AMIKOM Yogyakarta. Yogyakarta. Winoto, A. 2010.Mikrokontroler AVR ATMega 8/16/32/8535. Bandung.
Saran Saran rancang
untuk
bangun
pengembangan aplikasi
dari
monitoring
pengukur kadar gula darah ini, antara lain: 1.
Alat ukur kadar gula darah non-invasive yang dirancang pada penelitian ini belum dapat digunakan sebagai alat ukur
yang
akurat.
Untuk
pengembangan selanjutnya, disarankan untuk menggunakan sumber cahaya pada panjang dengan intensitas cahaya yang lebih tinggi, sehingga serapan gula darah akan lebih maksimal dan intensitas cahaya yang dapat diterima sensor akan semakin tinggi. 2.
Desain
penempatan
metode
pemrosesan
microcontroller dikembangkan
sensor
dan
data
oleh
juga untuk
perlu
memperoleh
hasil yang lebih akurat. Penelitian ini juga dapat digunakan sebagai referensi bagi aplikasi sensor BST
(Barium
Stronsium Titanat) sebagai sensor alat ukur
kadar
gula
darah mengingat
sensor BST juga merupakan sensor fotodioda. 3.
Untuk penelitian lebih lanjut dapat dikembangkan sensor dengan penjepit yang stabil agar data yang dihasilkan lebih stabil lagi. Karena tekanan setiap
9
Vol. XI Nomor 32 Juli 2016 – Jurnal Teknologi Informasi
10
ISSN: 1907-2430
