JAVA Journal of Electrical and Electronics Engineering, Vol. 1, No. 1, April 2003
7
PERANCANGAN DAN REALISASI MODUL KESEHATAN IBU DAN ANAK BERBASIS PC UNTUK PUSKESMAS: Modul Pemantauan Ibu Hamil dan Evaluasi Tingkat Gizi Balita Tri Arief Sardjono Jurusan Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, Keputih Sukolilo, Surabaya 60111, Indonesia Email :
[email protected]
Abstrak - Makalah ini membahas perancangan dan pengembangan sistem berbasis PC untuk pengukuran berat badan balita & ibu hamil, tekanan darah, laju detak jantung janin dan tinggi puncak rahim dengan tujuan untuk meningkatkan fasilitas pelayanan kesehatan ibu dan anak. Pengukuran dilakukan secara elektronik dan data akan secara otomatis tersimpan dalam sistem basis data. Selain itu beberapa fasilitas juga disediakan dalam sistem ini antara lain pemasukan data pasien, pencarian data pasien serta pembuatan laporan. Program utama dari sistem yang dirancang dibuat dengan menggunakan perangkat lunak Visual Delphi developer 2. Sedangkan untuk mengatasi ketidaklinieran sensor digunakan pendekatan dengan metode regresi. Diharapkan sistem yang dirancang dan dikembangkan ini dapat meningkatkan efisiensi waktu dan tenaga, dapat menyediakan informasi yang akurat dan dibutuhkan serta mempercepat proses pengukuran beberapa besaran fisiologis karena proses pengukurannya dilakukan secara otomatis. Kata Kunci: kesehatan, pengukuran, interfacing, personal kompuiter, software. 1. PENDAHULUAN Puskesmas merupakan salah satu unit operasi yang paling rendah yang berada di setiap kecamatan dan berfungsi langsung sebagai sarana pelayanan kesehatan medis/kedokteran maupun sarana pelayanan kesehatan masyarakat sekaligus merupakan ujung tombak bagi peningkatan pelayanan kesehatan sebagian besar masyarakat Indonesia. Pelayanan yang diberikan merupakan pelayanan kesehatan primer yaitu pelayanan kesehatan yang bersifat dasar yang sangat dibutuhkan oleh sebagian masyarakat serta mempunyai nilai strategis untuk meningkatkan derajat kesehatan masyarakat. Pelayanan kesehatan primer ini umumnya bersifat pelayanan rawat jalan. Sejalan dengan tugas puskesmas, peningkatan derajat kesehatan ibu dan anak juga merupakan salah satu program pemerintah yang mendapatkan prioritas. Tingginya angka kematian ibu dan angka kematian bayi menggambarkan bahwa tingkat pelayanan kesehatan untuk ibu hamil masih perlu ditingkatkan. Perancangan modul kesehatan untuk ibu hamil seperti pemeriksaan tekanan darah, pemeriksaan
lingkar lengan atas serta pemeriksaan denyut jantung janin dalam rahim ibu dan pemantauan tingkat gizi pada anak-anak (balita) dapat dijadikan salah satu alternatif untuk meningkatkan pelayanan kesehatan ibu dan anak. 2. PERANCANGAN SISTEM Diagram blok sistem yang dirancang ditunjukkan pada gambar 1. Secara umum sistem terdiri dari 2 bagian utama, yaitu: • Bagian perangkat keras berupa modul timbangan balita, modul timbangan dewasa/ibu hamil, modul tekanan darah dan modul deteksi detak jantung janin. • Bagian perangkat lunak berupa perangkat lunak untuk perangkat lunak SP2TP, perangkat lunak untuk evaluasi tingkat gizi balita, perangkat lunak untuk perhitungan tinggi puncak rahim untuk mengetahui usia kehamilan.dan perangkat lunak untuk mengontrol perangkat keras. 2.1. Perangkat Keras Perangkat keras sistem terdiri dari beberapa bagian utama yaitu: sensor, osilator jembatan Wien, amplifier, filter, konverter Ananlog-to-Digital, rangkaian interface ke komputer. Sensor merupakan bagian yang penting dan sangat mempengaruhi ketelitian hasil pengukuran. Sensor yang digunakan dalam perancangan dan realisasi sistem untuk masing-masing modul pengukuran adalah sebagaimana ditunjukkan pada tabel 1. Tabel 1. Modul Pengukuran dan sensor yang digunakan No Modul Sensor Pengukuran 1. Timbangan Variable balita Resistor/potensiometer 2. Timbangan LinearVariable Differential dewasa/ibu hamil Transformer (LVDT) 3. Tekanan darah: - Tekanan Capasitive pressure sensor - Korotkoff Piezoelectric sound 4. Deteksi detak Ultrasonic transducer jantung janin
JAVA Journal of Electrical and Electronics Engineering, Vol. 1, No. 1, April 2003
8
PERANGKAT KERAS Modul Timbangan Balita Modul Timbangan Dewasa/Ibu Hamil
Interface Perangkat Keras
Modul Tekanan Darah Modul Deteksi Detak Jantung Janin
PERANGKAT LUNAK 1. Tinggi Puncak Rahim & Usia Kehamilan 2. Evaluasi Tingkat Gizi Balita 3. Kontrol Perangkat Keras
Gbr. 1: Diagram blok sistem yang dirancang
Osilator berfungsi sebagai pembangkit gelombang dengan frekuensi dan amplitudo tertentu tanpa sinyal input dari luar. Pada dasarnya oscilator merupakan amplifier dengan rangkaian feedback. Rangkaian osilator jembatan Wien terdiri dari sebuah Operational Amplifier (Op Amp), rangkaian penguat dan rangkaian feedback. Rangkaian umpan baliknya tersusun dari RC seri dan RC paralel sebagaimana ditunjukkan gambar 2. Rangkaian osilator jembatan Wien akan berosilasi apabila rangkaian jembatan dalam kesetimbangan atau berada dalam keadaan resonansi dengan persamaan sebagai berikut:
1 0.159 fo = = 2πRC RC R1
Dari gambar 3 dapat diturunkan persamaan untuk mencari penguatan dan tegangan keluaran yang dihasilkan., yaitu:
Vo R f (2) = +1 Vi Ri Pada sistem ini digunakan low pass filter aktif 40 dB/decade, dan bandpass filter yang tersusun dari low pass filter dan high pass filter. Gambar 4 menunjukkan low pass filter aktif 40 db/dec sedangkan gambar 5 menunjukkan high pass filter aktif 40 db/dec ACL =
C2
(1) Rf=2R
input
RF
R2
R1=R
LF356
R2=R
Z1
C1
Z2
Gambar 4 Rangkaian LPF -40 dB/decade R2
C
R R
Rf
C
C1 input
LF356
C2
output
Gbr. 2: Rangkaian osilator jembatan Wien R1
Keluaran dari sensor biasanya sangat kecil dan membutuhkan penguatan. Untuk keperluan tersebut maka dibutuhkan amplifier (penguat). Rangkaian penguat yang dipilih adalah rangkaian non inverting amplifier. Hal ini sesuai dengan keluaran sensor dan polaritas masukan ADC. Rangkaian non inverting amplifier ditunjukkan pada gambar 3. Rf
Ri 2
LF356 3 Vi
RL
Gbr. 5: Rangkaian HPF +40 dB/decade
ICL7109 adalah konverter analog ke digital 12 bit yang didesain untuk dihubungkan dengan mikroprosesor. Data 12 bit biner, polaritas keluaran dan overrange output dapat langsung di-interface-kan dengan mikroprosesor. Pada mode ini ICL7109 dikontrol oleh mikroprosesor melalui pin chip select dan input enable. Untuk aplikasi remote data logging output ICL7109 dapat dikonversi dengan menggunakan mode handshake.
Vo=(1+Rf/Ri)Vi
Gbr. 3: Rangkaian Non inverting amplifier
Karakteristik dari ADC ini antara lain : • 12 bit (polaritas dan overrange}dual slope integrating ADC • Three state output UART Handshake mode.
JAVA Journal of Electrical and Electronics Engineering, Vol. 1, No. 1, April 2003
•
Input RUN/HOLD dan STATUS output dapat digunakan untuk memonitor dan mengontrol waktu konversi. True differential Input dan Differential Reference Low Noise-Typically 15 μVp-p 1 pA typical input current 30 konversi per detik On chip oscillator dengan kristal 3.58 MHz.
• • • • •
Gambar 6 Menunjukkan rangkaian ADC ICL7109 dengan komponen pendukungnya. ICL 7109 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
PB3 PB2 PB1 PB0 PA7 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1 PA0
D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
20 -5 -5 2 STATUS 3 POL 4 OR
PC0 +5
17 TEST 26 R/-H 27 SEND 40 +5 18 -LBEN 19 20 -HBEN CE 21 MODE 24 OSCSEL 33 COMM
CAP - 38 1 μF CAP + 37 IN HI 35
1M
32
AZ
31
BUF
30
2.2. Perangkat Lunak Perancangan perangkat lunak Modul kesehatan ibu dan anak dilakukan secara bertahap yaitu pengembangan program utama dan pengembangan basis data. Program utama yang dikembangkan berbentuk menu utama dan berfungsi untuk mengatur jalannya sistem pencatatan dan pelaporan di Puskesmas. Gambar 8 adalah diagram blok menu utama secara keseluruhan. SP2TP
24 k
REF IN + 36 REF OUT 29 REF IN - 39 INT
input
input atau output dengan cara menulis control word dalam control register. Gambar 7 menunjukkan rangkaian interface yang terdiri dari IC PPI (programmable peripheral interface) 8255 dan rangkaian address decoder.
+5
0.01 μF
IN LO 34 BUF OSC 25
9
-Loket - Ruang periksa -Laporan -Kamar obat -lain-lain
24 k 1k 0.15 μF 0.33 μF 200 k
OSC IN 22 Ruang periksa
Loket
x'tal 3.5795 MHz
OSC OUT 23
-Poli umum -Bayi sehat -Ibu hamil -KB -Lain-lain
-Poli umum -Bayi sehat -Ibu hamil -KB
Laporan
-Laporan bulanan -Laporan sentinel -Laporan tahunan -Laporan luar ge dung
Kamar obat
-Administrasi obat-obatan
Lain-lain
-RKRJ -Personalia -Peserta Askes -Lain-lain
Gbr. 8: Menu utama secara keseluruhan Gbr. 6: Rangkaian ADC ICL7109
Dengan menggunakan metode full time parallel interface, ADC ini dapat digunakan dalam mode free running, sehingga menyederhanakan pengontrolan. Pengontrolan yang dilakukan oleh perangkat lunak adalah sebagai berikut : apabila pin STATUS berubah dari ‘high’ ke ‘low’ maka hal ini menyatakan bahwa konversi telah selesai dan data telah siap untuk dibaca. Pengujian status ini dilakukan melalui PC0 dan pengambilan datanya melalui PA0 - PA7 serta PB0 PB3.
PPI 8255 4 3 2 1 40 39 38 37
PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7
18 19 20 21 22 23 24 25
PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7
14 15 16 17 13 12 11 10
PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7
DATA BUS PC D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
34 33 32 31 30 29 28 27
5 RD 36 WR 9 A0 8 A1 RESET 35 6 CS
IOR IOW A0 A1 RESDRV
74LS138 15 14 13 12 11 10 9 7
JUMPER ADDRESS
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
1 2 3
A2 A3 A8
4 5 6
AEN
74LS32 1 3
E1 E2 E3
A9
A
2
9 8
A4 A5
C 10
4 6
B
5
A6 A7
Gbr. 7: Rangkaian interface
Untuk menghubungkan komputer dengan perangkat keras di luarnya dibutuhkan rangkaian interface. Rangkaian ini pada dasarnya terdiri IC Programmable Peripheral Interface (PPI) 8255. IC PPI 8255 merupakan I/O yang banyak digunakan, karena mudah pengoperasiannya dan kompatibel dengan berbagai tipe mikroprosesor. Komponen I/O 8255 merupakan parallel I/O dan dikelompokkan dalam 3 port paralel 8 bit, yaitu port A, port B dan port C. Fungsi masingmasing port dapat diprogram/diinisialisasi sebagai
Dari gambar 8 terlihat bahwa terdapat 5 menu pada menu utama yaitu: Menu loket dengan submenu loket poli umum, • bayi sehat ibu hamil KB dan lain-lain Menu ruang periksa dengan sub-menu ruang • periksa poli umum, bayi sehat ibu hamil KB dan lain-lain. Menu laporan dengan submenu laporan bulanan, • laporan sentinel, laporan tahunan dan laporan luar gedung. Menu kamar obat yang digunakan untuk • administrasi obat-obatan Menu lain-lain untuk pengembangan modul • SP2TP (Sistem Pencatatan dan Pelaporan Terpadu Puskesmas) lebih lanjut. Sesuai dengan kebutuhan dan kemudahan operasional sistem, maka dikembangkan beberapa tabel basis data seperti tabel identitas kepala keluarga (KK), tabel identitas pasien, tabel rekam medis, tabel kunjungan hari ini, tabel laporan harian data kesakitan pasien, tabel laporan bulanan data kesakitan pasien, tabel laporan harian keuangan pasien dan tabel identitas pasien ASKES. Selain perangkat lunak untuk mendukung basis data, dibutuhkan juga perangkat lunak untuk mengatur proses pembacaan data dari modul-modul yang dirancang dan direalisasikan. Perangkat lunak tersebut antara lain digunakan untuk membaca data ADC, analisa regresi dan pengukuran parameter yang dibutuhkan (berat, tekanan darah dan deteksi detak jantung janin)
10
JAVA Journal of Electrical and Electronics Engineering, Vol. 1, No. 1, April 2003
3. PENGUJIAN SISTEM
Dari pengujian yang telah dilakukan diperoleh hasilhasil sebagai berikut : 3.1. Modul Timbangan Balita Spesifikasi timbangan balita yang direncanakan adalah sebagai berikut: • Jangkauan pengukuran 0 - 30 kg • Ketelitian 30 gram • Filter LPF 40 dB/dec, fc=5 Hz • Amplifier Non Inv. Amp., ACL= 1 • Database pasien (identitas, imunisasi, vit. A, berat, indeks massa tubuh) • Database pelaporan bulanan Berdasarkan kecenderungan data yang diperoleh dalam pengujian modul timbangan balita, maka pendekatan yang dilakukan untuk pemrosesan data adalah menggunakan stepwise linear regression. Tabel 2 menunjukkan data hasil pengujian untuk modul timbangan balita yang telah melalui proses regresi.
Tabel 2. Perbandingan data referensi dan hasil regresi modul timbangan balita. No Referensi Hasil Selisih (kg) Regresi (kg) (kg) 1 0 0 0 2 2 2 0 3 4 4.1 +0.1 4 6 5.8 -0.2 5 8 7.5 -0.5 6 10 9.3 -0.7 7 12 12.1 +0.1 8 14 13.9 -0.1 9 16 16 0 10 18 18 0 11 20 20 0
3.2. Modul Timbangan Dewasa/Ibu Hamil Spesifikasi timbangan balita yang direncanakan adalah sebagai berikut: • Jangkauan pengukuran 0 - 180 kg • Ketelitian 30 gram • Filter LPF 40 dB/dec, fc=5 Hz • Amplifier Non Inv. , ACL= 1X – 2X • Oscilator Wien, frek. = 1445.45 Hz.
Berdasarkan kecenderungan data yang diperoleh dalam pengujian modul timbangan ibu hamil, maka pendekatan yang dilakukan untuk pemrosesan data adalah menggunakan stepwise linear regression. Tabel 3 menunjukkan data hasil pengujian untuk modul timbangan balita yang telah melalui proses regresi.
Tabel 3. Perbandingan data referensi dan hasil regresi modul timbangan ibu hamil. No Referensi Hasil Selisih (kg) Regresi (kg) (kg) 1 0 0 0 2 5 5 0 3 10 9.53 -0.14 4 15 16.18 -0.82 5 20 18.96 -1.04 6 25 23.41 -1.59 7 30 27.75 -2.25 8 35 33.57 -1.43 9 40 39.86 -0.14 10 45 45.96 +0.96 11 50 51.06 +1.06 12 55 56.82 +1.82 3.3. Modul Tekanan Darah Spesifikasi modul tekanan darah direncanakan adalah sebagai berikut: 140-240 mmHg • Tekanan sistolik 20-50 mmHg • Tekanan diastolik 20-200 BPM • Denyut per menit • Osc. Jembatan Wien fosc =700 Hz • Amplifier Non Inv. Acl = 500X • Filter BPF, fCL=20Hz, fCU=200Hz
yang
Berdasarkan kecenderungan data yang diperoleh dalam pengujian modul tekanan, maka pendekatan yang dilakukan untuk pemrosesan data adalah menggunakan polinomial regression. Tabel 4 menunjukkan data hasil pengujian untuk modul tekanan yang telah melalui proses regresi. Tabel 4. Perbandingan data referensi dan hasil regresi modul tekanan. No Referensi Hasil Selisih (mmHg) Regresi (mmHg) (mmHg) 1 20 20.71 +0.71 2 40 40.01 +0.01 3 60 59.64 -0.36 4 80 78.78 -1.22 5 100 99.69 -0.31 6 120 119.72 -0.28 7 140 138.95 -1.05 8 160 160.66 +0.66 9 180 179.77 -0.23 10 200 200.42 +0.42 11 220 219.78 -0.22
3.4. Modul Deteksi Detak Jantung Janin • Frekuensi yang paling sesuai untuk deteksi detak jantung janin lebih kurang sebesar 2 MHz . • Pada frekuensi transduser 2 MHz maka suara detak jantung janin akan paling berarti pada jangkah frekuensi 500 Hz sampai 1 KHz. • Mode yang digunakan adalah continuous mode.
JAVA Journal of Electrical and Electronics Engineering, Vol. 1, No. 1, April 2003
• Osilator Î programmable oscillator/divider MM5369 • Penguat Î audio amplifier • Filter Î band pass filter • Mixer Î Linear four quadrant multiplier MC1495
4. KESIMPULAN
Kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini antara lain: Modul-modul pengukuran besaran fisiologis • yang dirancang dan direalisasikan telah berfungsi dengan baik sebagaimana ditunjukkan pada hasil pengujian. Potensiometer geser dan LVDT (Linear variable • differential transformer dapat digunakan sebagai sensor berat dengan melakukan modifikasi pada bagian mekanik timbangan manual dan menggunakan metode regresi dalam pemrosesan datanya. Beban maksimal timbangan tergantung dari • bentuk mekanik timbangan manual karena sangat dipengaruhi oleh pegasnya. Penggunaan basisdata dapat meningkatkan • efisiensi waktu dalam pembuatan laporan.
PUSTAKA ACUAN
[1] Cantu Marco, Mastering Delphi, Sybex, USA, 1995. [2] Coughlin Robert F., Frederick Driscol, Operational Amplifier And Linear Integrated Circuit, Prentice Hall, New Jersey, 1991.
11
[3] Gurewich Nathan, Ori, Teach Yourself Database Programming With Delphi in 21 Days, Sams Publishing, 1995 [4] Hall Douglas V., Microprocessors and Interfacing - Programming and Hardware, Mc Graw Hill, 1992. [5] Liptak Bela G, Venczel Kriszta, Instrument Engineers Handbook, Chilton Book Co.,Pennsylvania, 1982. [6] Pedoman Kerja Puskesmas jilid II, Departemen Kesehatan RI, 1991/1992 [7] Rangan CS, Sarma GR, Mani VSV, Instrumentation Devices and System, Mc Graw Hill, 1992. [8] Sardjono TA, Elektronik Akuisisi Data Multiplekser Diagnosa Pasien, Elektro ITS, Surabaya, 1994 [9] Tompkins, Webster, Interfacing Sensors To The IBM PC, Prentice Hall International Inc.,1988.
Nama: Tri Arief Sardjono Tempat/Tgl Lahir: Surabaya, 1202-1970 Alamat: Sidotopo Kidul 92 Surabaya Pekerjaan: Dosen Elektro – ITS, Riwayat Pendidikan S1: Elektronika, Elektro ITS, S2: Teknik Biomedika, Elektroteknik, ITB. Research interest : Instrumentasi Biomedika
