Filetype PDF | Diposting 24 Aug 2022 | 3 thn lalu
Authentication
digital resources
389x Tipe PDF Ukuran file 0.23 MB Source: media.neliti.com
49
Monitoring dan Identifikasi Gangguan Infus
Menggunakan Mikrokontroler AVR
Akhmad Zainuri, Didik R. Santoso, dan M. Aziz Muslim
kantung cairan infus pasien karena keterbatasan waktu
Abstrak–- Infus adalah suatu piranti kesehatan yang dan tenaga. Padahal hal ini juga dapat menyebabkan
dalam kondisi tertentu digunakan untuk menggantikan timbulnya komplikasi lain antara lain darah dari pasien
cairan yang hilang dan menyeimbangkan elektrolit tubuh. dapat tersedot naik ke selang infus dan dapat membeku
Pada kenyataannya, perawat atau tenaga medis terkadang pada selang infus sehingga mengganggu kelancaran
lalai mengenai tugasnya dalam mengganti kantung cairan aliran cairan infus. Selain itu, jika tekanan pada infus
infus pasien karena keterbatasan waktu dan tenaga.
Padahal hal ini juga dapat menyebabkan timbulnya tidak stabil, darah yang membeku pada selang infus
komplikasi lain. Dalam penelitian ini akan dirancang dapat tersedot kembali masuk ke dalam pembuluh
suatu sistem pendeteksian kondisi cairan infus yang secara darah. Darah yang membeku (blood clot) tersebut dapat
realtime dimonitoring oleh perawat. Detektor kondisi infus beredar ke seluruh tubuh dan dapat menyumbat kapiler
meliputi volume cairan infus, gangguan penyumbatan dan darah di paru sehingga menyebabkan emboli di paru
laju aliran telah berhasil dibangun dengan (Waitt et al., 2004). Jika berbagai hal tersebut terjadi
menggabungkan sensor strain gauge, RPS, mikrokontroler
dan modul Rx-Tx. Pengiriman data kondisi infus telah maka tempat pemasangan infus infus harus dipindahkan
berhasil diaplikasikan dengan komunikasi wireless dengan dan dipasang pembuluh darah vena lain, yang tidak
baudrate serial sebesar 4800bps. Hasil pengujian dan menutup kemungkinan dapat menyebabkan timbulnya
analisis didapatkan laju penurunan cairan infus terhadap berbagai komplikasi yang jauh lebih berbahaya akibat
-10 4 -06 3 2
volume sebesar y = -3.10 x + 2.10 x - 0.001x + 0.290x pemasangan yang tidak dilakukan dengan benar
+ 363.4. (Martelli et al., 2000).
Kata Kunci— infus, mikrokontroler , RPS, strain gauge,
wireless. Berdasarkan latar belakang tersebut maka dalam
penelitian ini akan dirancang suatu sistem pendeteksian
kondisi cairan infus yang secara realtime dimonitoring
I. PENDAHULUAN oleh perawat. Harapannya adalah dengan diterapkannya
NFUS adalah suatu piranti kesehatan yang dalam alat ini maka permasalahan yang timbul karena
I kelalaian petugas dapat diminimalisir.
kondisi tertentu digunakan untuk menggantikan
cairan yang hilang dan menyeimbangkan elektrolit
tubuh (Handaya,2010). Pada kondisi emergency II. TINJAUAN PUSTAKA
misalnya pada pasien dehidrasi, stres metabolik berat Dalam tinjauan pustaka ini diterangkan beberapa
yang menyebabkan syok hipovolemik, asidosis, hasil penelitian sebelumnya yang terkait dengan deteksi
gastroenteritis akut, demam berdarah dengue (DBD), kondisi infus. Metode deteksi bermacam-macam
luka bakar, syok hemoragik serta trauma, infus diantaranya deteksi tetesan infus dengan sensor cahaya,
dibutuhkan dengan segera untuk menggantikan cairan deteksi level bawah pada botol infus menggunakan
tubuh yang hilang (Handaya, 2010). Infus juga fotoresitif, dan deteksi menggunakan prinsip
digunakan sebagai larutan awal bila status elektrolit kapasitansi.
pasien belum diketahui, misal pada kasus dehidrasi Rahman dkk tahun 2010 dalam jurnalnya yang
karena asupan oral tidak memadai, demam, dll. berjudul Pengembangan Prototipe Sistem Kontrol dan
Karena fungsinya yang sangat penting, proses Monitoring Infus Untuk Pasien Berbasis Jaringan
pemasangan infus harus dilakukan dengan benar yakni Nirkabel (ZigBee). Dalam penelitiannya
sesuai dengan prosedur yang telah ditetapkan untuk mengaplikasikan sistem kontrol dan monitoring infus
menghindari timbulnya komplikasi yang dapat dalam bentuk prototipe. Penginderaan tetes infus
memperparah kondisi pasien. Selain proses pemasangan menggunakan dioda laser dan photodioda, yang
infus, proses lain yang sering disepelekan yaitu proses memberikan sinyal-sinyal listrik ke komparator, lalu
penggantian kantung infus saat cairan infus mendekati diproses oleh mikrokontroler yang hasilnya dikirim ke
habis juga sangat berpengaruh pada proses terapi pasien. server melalui perangkat nirkabel Zigbee. Monitoring
Pada kenyataannya, perawat atau tenaga medis pembacaan kondisi input didasarkan pada jumlah
terkadang lalai mengenai tugasnya dalam mengganti tetesan permenit, selanjutnya data hasil monitoring
ditampilkan pada layar monitor.
Akhmad Zainuri adalah mahasiswa S2 Program Magister dan Dalam jurnalnya yang berjudul A Novel Medical
Doktor Fakultas Teknik Universitas Brawijaya, Malang, Indonesia. Infusion Monitoring Sistem Based on ZigBee Wireless
Didik R. Santoso adalah dosen Fakultas MIPA, Universitas Sensor Network, Yang dan Sun mengembangkan
Brawijaya, Malang, Indonesia.
M. Aziz Muslim adalah dosen Fakultas Fakultas Teknik, deteksi level cairan infus dalam botol dengan
Universitas Brawijaya, Malang, Indonesia.
Jurnal EECCIS Vol. 6, No. 1, Juni 2012
50
menempatkan pemancar inframerah dan a. Hematoma, yakni darah mengumpul dalam
resistor fotosensitif 0.3 cm di atas dasar botol sebagai jaringan tubuh akibat pecahnya pembuluh darah arteri
peringatan garis. Ketika tingkat cairan infus turun vena atau kapiler, terjadi akibat penekanan yang kurang
dibawah baris, maka akan memberikan sinyal tepat saat memasukkan jarum, atau tusukan ”berulang”
peringatan yang akan menghidupkan speaker alarm dan pada pembuluh darah.
LED. Pada saat yang sama, sinyal akan dikirim ke host b. Infiltrasi, yaitu masuknya darah ke dalam saluran
komputer melalui jaringan ZigBee. infus, terjadi akibat cairan infus telah habis dan terjadi
Ogawa dkk, dalam penelitiannya yang berjudul A kevakuman dalam botol sehingga menarik darah
New Drip Infusion Solution Monitoring Sistem With A kedalam selang. Komplikasi berupa infiltrasi
Free-Flow Detection Function menemukan solusi ditunjukkan dalam Gambar 2b.
sistem monitoring infus baru telah dikembangkan untuk c. Trombofeblitis atau bengkak (inflamasi) pada
rumah sakit dan fasilitas perawatan. Sistem mendeteksi pembuluh vena, terjadi akibat infus yang dipasang tidak
jatuhnya setiap tetes cairan infus di tabung tetes dan saat dipantau secara ketat dan benar. Komplikasi berupa
tidak ada aliran. Tiga lempeng elektroda tembaga non- tramboflebitis ditunjukkan dalam Gambar 2a.
kontak digunakan sebagai sensor. Elektroda
membungkus tabung PVC, infus dan tabung PVC dari
ruang tetes. Saat menetes cairan infus memiliki
konduktivitas listrik, sehingga kapasitor terbentuk
antara cairan infus dan elektroda masing-masing.
Sebuah gelombang sinus 30 kHz diterapkan ke
elektroda melilit tabung infus pasokan PVC dari
kantong infus. Ketika terjadi penurunan cairan infus,
yang mana akan berakibat pada panjang dan diameter (2a) (2b)
menyebabkan kapasitansi ruang tetes meningkat
selanjutnya menyebabkan perubahan sinyal keluaran. Keterangan : (2a) Tromboflebitis, (2b) Naiknya
Darah Menuju Kantung Infus.
Elektroda ruang tetes dapat mendeteksi jatuhnya setiap
tetes ruang tetes cairan. Oleh karena itu, kapasitansi dari B. Strain gauge
elektroda sekitar ruang tetes tidak mengubah sinyal Strain gaude adalah komponen elektronika yang
keluaran. Di sisi lain, elektroda melilit tabung infus dipakai untuk mengukur tekanan (deformasi atau
pasokan polivinil klorida di bawah ruang drip strain). Sensor ini ditemukan pertama kali oleh Edward
mendeteksi gelombang sinus 30 kHz oleh cairan infus. E. Simmons pada tahun 1938, dalam bentuk foil logam
yang bersifat insulatif (isolasi) yang menempel pada
III. DASAR TEORI benda yang akan diukur tekanannya. Jika tekanan pada
Dalam dasar teori ini akan dibahas tentang infus, benda berubah, maka foilnya akan terdeformasi, dan
Strain gauge, penguat instrumentasi, mikrokontroler tahanan listrik alat ini akan berubah. Perubahan tahanan
ATMEGA8535 . listrik ini akan dimasukkan ke dalam rangkaian
A. Infus Jembatan Wheatstone. Bentuk dari strain gauge
ditunjukkan dalam Gambar 3.
Infus adalah memasukkan cairan dalam jumlah
tertentu melalui vena penderita secara terus menerus
dalam jangka waktu yang agak lama. Penggunaan infus
cairan intravena (intravenous fluid infusion)
membutuhkan peresepan yang tepat dan pengawasan
(monitoring) ketat (Weistein, 2001). Bentuk fisik infus
ditunjukkan dalam Gambar 1.
Gambar 3. Strain gauge
Besarnya tekanan akan dinyatakan dalam bentuk
faktor gauge, GF yang didefinisikan sebagai
di mana R adalah tahanan sebelum ada
G
deformasi, ∆R adalah perubahan tahanan listrik yang
terjadi, dan adalah tekanannya.
Gambar 1. Infus Sebuah strain gauge atau pengukur tekanan mekanis,
(Sumber : kimia.upi.edu, 2010) sangat sensitif terhadap perubahan gaya mekanik. Alat
ini terdiri dari selembar kertas foil logam tipis, yang
Komplikasi dibentuk sedemikian rupa menjadi benang-benang yang
Komplikasi yang dapat terjadi dalam pemasangan sangat halus. Kertas foil ini terbungkus seluruhnya oleh
infus yang dikemukakan oleh Priska (2009) adalah : lapisan film plastik.
Jurnal EECCIS Vol. 6, No. 1, Juni 2012
51
Strain gauge dipasangkan pada objek yang akan B atau kelas AB.
diberi tekanan mekanik. Ketika objek terkena tekanan,
kertas foil mengalami hal yang sama sehingga benang- Penggunakan penguat operasional:
benangnya akan tertarik memanjang. Ketika hal ini 1. Pembanding (Comparator)
terjadi, benang-benang tersebut menjadi lebih panjang Comparator adalah penggunaan op-amp sebagai
dan tipis sehingga tahanan listriknya bertambah. pembanding antara tegangan yang masuk pada
Perubahan nilai tahanan ini sangat kecil, sehingga input (+) dan input (-). Simbol op-amp sebagai
diperlukan rangkaian khusus untuk mengukurnya. komparator ditunjukkan dalam Gambar 5.
C. Penguat Operasional (Op-amp)
Penguat Operasional adalah sebuah penguat instan
yang bisa langsung dipakai untuk benyak aplikasi
penguatan. Sebuah Op-amp biasanya berupa IC
(Integrated Circuit). Pengemasan Op-amp dalam IC
bermacam-macam, ada yang berisi satu op-amp Gambar 5. Komparator
(contoh: 741), dua op-amp (4558, LF356), empat op-
Jika input (+) lebih tinggi dari input (-) maka op-
amp (contoh = LM324, TL084), dll. Simbol dari op- amp akan mengeluarkan tegangan positif dan jika
amp ditunjukkan dalam Gambar 4. input (-) lebih tinggi dari input (+) maka op-amp
akan mengeluarkan tegangan negatif. Dengan
demikian op-amp dapat dipakai untuk
membandingkan dua buah tegangan yang berbeda.
2. Penguat differensial
Penguat differensial adalah penggunaan op-
amp untuk mencari selisih antara dua buah titik
Gambar 4. Simbol Op amp tegangan yang berbeda. Rangkaian op-amp sebagai
penguat diferensial ditunjukkan dalam Gambar 6.
Penguat Operasional tersusun dari beberapa
rangkaian penguat yang menggunakan transistor atau
FET. Biasanya membuat penguat dari op-amp lebih
mudah dibandingkan membuat penguat dari transistor
karena tidak memerlukan perhitungan titik kerja, bias,
dll.
Kelebihan penguat operasional (op-amp):
Impedansi input yang tinggi sehingga tidak
membebani penguat sebelumnya.
Impedansi keluaran yang rendah sehingga tetap Gambar 6. Penguat Diferensial
stabil walau dibebani oleh rangkaian selanjutnya.
Lebar pita (bandwidth) yang lebar sehingga dapat D. Mikrokontroler ATMEGA8535
dipakai pada semua jalur frekuensi audio (woofer, Perangkat kontrol merupakan komponen yang paling
midle, dan tweeter) penting dalam sistem dimana semua pengendalian
Adanya fasilitas offset null sehingga memudahkan proses, pengolahan data dan pengaturan dipusatkan.
pengaturan bias penguat agar tepat dititik tengah Salah satu perangkat yang dapat digunakan sebagai
sinyal. perangkat kontrol adalah Microcontroller AVR.
Bagian-bagian dalam Op-amp : Microcontroller AVR memiliki arsitektur RISC
Penguat Differensial, yaitu merupakan bagian input (Reduced Instruction Set Computing) 8 bit. Dimana
dari Op-amp. penguat differensial mempunyai dua semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bit
input (input + dan input -) word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1
Penguat Penyangga (Buffer), yaitu penguat (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51
penyangga sinyal keluaran dari penguat differensial yang membutuhkan 12 siklus clock. AVR berteknologi
agar siap untuk dimasukkan ke penguat akhir op- RISC, sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC
amp. (Complex Instruction Set Computing). Secara umum,
Pengatur Bias, yaitu rangkaian pengatur bias dari AVR dapat dikelompokkan menjadi empat kelas, yaitu
penguat differensial dan buffer agar diperoleh ATTiny, AT90Sxx, ATMEGA, dan AT86RFxx. Pada
kestabilan titik nol pada keluaran penguat akhir dasarnya yang membedakan masing-masing kelas
Penguat Akhir, yaitu penguat yang merupakan adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dilihat dari
bagian keluaran dari Op-amp. Penguat Akhir ini segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka
biasanya menggunakan konfigurasi push-pull kelas bisa dikatakan hampir sama. Dalam penelitian ini
Jurnal EECCIS Vol. 6, No. 1, Juni 2012
52
dipergunakan salah satu AVR produk Atmel, yaitu
ATMEGA8535L yang memiliki fasilitas lengkap dan Strain RPS Mikro
didukung oleh software CodeVision_AVR_1.24.0 gauge kontroller
sebagai simulator dan compiler. ATMEGA8535L
memiliki konfigurasi pin seperti ditunjukkan dalam
Gambar 7.
Tx Modul
Gambar 8. Diagram Blok Sistem bagian Transmiter
Rx Modul Mikro Penampil
kontroller
Gambar 9. Diagram Blok Sistem bagian Receiver
A. Cara kerja :
Bagian sensor terdiri dari strain gauge yang
diletakkan diatas cairan infus. Setiap perubahan pada
Gambar 7. Konfigurasi pin ATMEGA8535L kondisi infus ditransformasi oleh sensor tersebut
Sumber: ATMEL,2006 menjadi sinyal elektrik yang sebanding. Rangkaian
pengondisi sinyal (RPS) merupakan rangkaian yang
Konfigurasi pin ATMEGA8535L dalam Gambar 7 terdiri dari beberapa komponen meliputi rangkaian
dapat dijelaskan secara fungsional sebagai berikut: multivibrator dan resistor. RPS berfungsi merubah nilai
VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin resistansi dari strain gauge menjadi tegangan analog
masukan catu daya. yang memiliki range antara 0 sd 2,56V. Nilai ini
GND merupakan pin ground. disesuaikan dengan range masukan dari ADC.
Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan Selanjutnya sinyal analog dikonversi oleh ADC
8 pin masukan ADC(Analog to Digital Converter). internal yang berada dalam chip mikrokontroler,
Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan keluarannya berupa nilai digital dengan range bilangan
pin fungsi khusus, yaitu ISP, Timer/Counter, 0 sd 512 desimal. Data ini selanjutnya disimpan dalam
komparator analog, dan interrupt. register dan diolah secara program matematis untuk
Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan menentukan kondisi dan identifikasi masalah infus.
pin fungsi khusus, yaitu JTAG, PCINT. Kondisi yang dideteksi diantaranya adalah level
cairan infus, laju cairan yang dihitung dalam satuan ml
Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan permenit, dan penyumbatan pada infus dll. Keluaran
pin fungsi khusus, yaitu Timer/Counter, interupsi dari mikrokontroler berupa kode heksa desimal yang
eksternal, dan komunikasi serial. selanjutnya dikirim ke bagian penerima via modul
RESET merupakan pin yang digunakan untuk me- transmitter wireless.
reset mikrokontroler . Data yang dikirim berupa paket data yang terdiri dari
XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin clock eksternal. address pengirim, data kondisi, marker. Bentuk paket
AREF merupakan pin tegangan referensi untuk data berupa kode hexadecimal 3 byte ditunjukkan dalam
internal ADC(Analog to Digital Converter). Gambar 10.
IV. METODE PENELITIAN
Secara umum sistem yang akan dibuat terdiri dari 2
blok yaitu blok pengirim(Transmitter) seperti yang ADDRESS DATA END
ditunjukkan dalam Gambar 8 dan blok penerima
(Receiver) seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 9.
Blok pengirim tersusun dari sensor strain gauge,
rangkaian pengondisi sinyal (RPS), mikrokontroler dan
modul transmitter wirelesss. Bagian penerima tersusun Gambar 10. Paket data
atas modul receiver wireless, mikrokontroler dan unit
penampil. Cara kerja alat secara garis besar dijelaskan Pada bagian penerima, data diterima oleh modul
dalam bentuk diagram blok seperti ditunjukkan dalam receiver wireless, data ini berupa data serial dengan
Gambar 8. format ADDRESS -DATA-END, selanjutnya data ini
diparsing dalam mikrokontroler untuk dipisahkan, data
informasi ADRESS digunakan untuk menentukan
Jurnal EECCIS Vol. 6, No. 1, Juni 2012
no reviews yet
Please Login to review.
