Ridho Surya Kusuma, Faisal Akbaruddin, Umi Fadlilah, Meypamungkasty, Prototipe Alat Monitoring Kesehatan Jantung Berbasis IoT

## PROTOTIPE ALAT MONITORING KESEHATAN JANTUNG BERBASIS IoT
Ridho Surya Kusuma, Faisal Akbaruddin, Umi Fadlilah Program studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta D400150096@student.ums.ac.id, D400150110@student.ums.ac.id umi.fadlilah@ums.ac.id
Mey Pamungkasty Ilmu Kesehatan Universitas Muhammadiyah Surakarta J2101150106@student.ums.ac.id
Abstraksi — Kesehatan  jantung  merupakan  investasi  jangka panjang  untuk  keberlangsungan  hidup.  Oleh  karena  itu untuk  mewujudkan  jantung  sehat  dan  terhindar  dari penyakit  kardiovaskular  ini,  dibuatlah  sebuah  inovasi  alat prototipe  monitoring  kesehatan  jantung  dengan  sistem online.  Sistem  monitoring  ini  mengkombinasikan  antara sistem pakar VCIRS (Variable  Centered  Intelligence  Rule System ), pengukuran detak jantung BPM (beat per minute), dan  IoT  (Internet  of  Things)  yang  bertujuan  untuk memonitoring  kesehatan  jantung  dan  mendeteksi  penyakit jantung secara dini serta dilakukan mandiri. Keluaran dari sistem  ini  adalah  pernyataan  bahwa  pengguna  dalam kondisi  jantung  sehat  atau  menderita  gejala  penyakit jantung  kemudian  dilanjutkan  dengan  analisa  dari pengguna  dengan  memilih  gejala  sesuai  yang  form  yang disediakan.  Berdasarkan  pengujian  dan  analisa  sistem bahwa  prototipe  alat  monitoring  kesehatan  jantung  telah mampu menganalisa serta berjalan dengan baik. Hasil dari analisa alat ini dapat dilihat secara online di situs website.
Katakunci— BPM,  VCIRS,  Internet  Of  Things,  Sensor Pulse Heart

## I. P ENDAHULUAN
Berdasarkan  hasil  Survei  Kesehatan  Rumah  Tangga Nasional  (SKRTN),  dalam  10  tahun  terakhir  angka  kematian di  Indonesia  akibat  Penyakit  jantung  koroner  cenderung mengalami  peningkatan.  Pada  tahun  1991,  angka  kematian akibat  Penyakit jantung koroner  adalah  16  %.  Kemudian  di tahun    2001    angka    tersebut    melonjak  menjadi  26,4  %. diperkirakan  mencapai  53,5  per  100.000    penduduk    di Indonesia ( http://www.tribunnews.com, 2012). Berdasarkan data di atas dipaparkan bahwa gangguan pada jantung  meningkat    dan    masyarkat    masih    rendah    sekali kesadarannya    tentang    kesehatan  jantung.  Hal  ini  menjadi sangat  penting  karena  memberikan  informasi detak jantung yang  sehat  serta  menentukan    baik    buruknya    keadaan jantung    pada    saat  beraktifitas  dan  tidak  beraktivitas.  Jadi penulis  berinisiatif,  untuk  merancang  suatu  alat  yang
memungkikan  pengguna  dapat  melakukan  perawatan kesehatan  jantung.  Alat  ini  berbasis  mikrokontroler  Wemos D1R1  mempunyai  keluaran  berupa  BPM  detak  jantung  di running text pada layar liquid crystal display ( LCD )  alat dan website  server.  Pada  bagian  website  server  pengguna  juga dapat  melakukan  diagnosa  gejala  penyakit  jantung menggunakan sistem VCIRS.

## II. M ETODE P ENELITIAN
Perangkat  keras  yang  digunakan  dalam  alat  ini  adalah sensor Easy  Pulse  Heart  Sensor ,  mikrokontroler  Wemos D1R1,  Baterai  12v, Box ,  dan LCD. Perangkat  lunak  yang digunakan  untuk  pembangunan  alat  terdiri  atas  komputer dengan  sistem  operasi  Windows/Linux,  kompailer  bahasa  C dan  Arduino  IDE.  Pengembangan  alat  mempunyai  empat tahapan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1.  Alur pelaksanaan penelitian
Ya Tidak

## a. Perumusan Masalah
Kegiatan Perumusan Masalah dilakukan dengan bertujuan untuk  mencari  permasalahan-permasalahan  tentang  kesehatan jantung meliputi nilai BPM jantung sehat dan tidak sehat, cara mendeteksi dini jantung yang tidak sehat dengan jumlah detak jantung  permenit.  Pada  dasarnya  nilai  BPM  jantung  sehat berkisar antara 60-100 BPM.
Studi Pustaka dilakukan dengan mencari bahan penunjang dari  jurnal  ilmiah,  Artikel  publikasi,  maupun  makalah  yang mempunyai  keterkaitan  dengan  penelitian  yang  dilakukan. Beberapa bahan yang dicari dalam studi pustaka ini yaitu :

## a) Organ Jantung
Jantung    merupakan    salah    satu  organ    vital    manusia dengan  besar  satu kepalan tangan dan terletak di rongga dada sebelah    kiri.    Jantung    terbagi    menjadi    4  ruang    yaitu    2 atrium  (sering  disebut serambi  kiri  dan  kanan)  dan  2  bilik (bilik kiri dan kanan).
Penyakit jantung merupakan sebutan untuk  segala macam penyakit berbeda. Ada beberapa jenis penyakit jantung seperti ( Coronary heart disease ), diakibatkan pengendapan atheroma di  dalam  dinding  ateri  yang  menyuplai  miokardium. ( Ischaemic  heart  disease ),  penyakit  yang  disebabkan berkurangnya suplai darah ke jantung. Penyakit kardiovaskular ( Cardiovascular  disease ),  penyakit  yang menyerang  jantung/  saluran  darah  (arteri  dan  vena). ( Pulmonary heart  disease ),  kegagalan  pada  ventrikel  kanan jantung.

## b) Sistem pakar
Sistem  pakar  adalah  suatu  program  komputer  yang mengandung  pengetahuan  dari  satu  atau  lebih  pakar  manusia mengenai  suatu  bidang  spesifik.    Jenis  program  ini  pertama kali dikembangkan oleh periset kecerdasan buatan pada tahun 1960-an dan 1970-an dan diterapkan secara komersial selama 1980-an.  Bentuk  umum  sistem  pakar  adalah  suatu  program yang  dibuat  berdasarkan  suatu  set  aturan  yang  menganalisis informasi  (biasanya  diberikan  oleh  pengguna  suatu  sistem) mengenai suatu kelas masalah spesifik serta analisis matematis dari masalah tersebut. Tergantung dari desainnya, sistem pakar juga  mampu  merekomendasikan  suatu  rangkaian  tindakan pengguna  untuk  dapat  menerapkan  koreksi.  Sistem  ini memanfaatkan  kapabilitas  penalaran  untuk  mencapai  suatu simpulan [3].

## c) Arduino
Arduino    adalah    kit    elektronik    atau    papan    rangkaian elektronik open  source yang di dalamnya terdapat komponen utama  sebuah chip mikrokontroler  dengan  jenis AVR ( Automatic Voltage Regulator )  dari perusahaan Atmel. Mikrokontroler  tersebut  berupa  chip  atau IC ( integrated circuit )yang    bisa    diprogram    menggunakan    komputer. Tujuan    menanamkan  program  pada  mikrokontroler  adalah agar  rangkaian  elektronik  dapat  membaca    masukan, memproses  masukan  tersebut  dan  kemudian menghasilkan keluaran    sesuai    yang    diinginkan.    Jadi    mikrokontroler bertugas    sebagai    “otak‟    yang    mengendalikan    masukan, proses    dan  keluaran    sebuah    rangkaian    elektronik.
komponen    utama    Arduin  oadalah    mikrokontroler,    maka Arduino    pun    dapat    diprogram  menggunakan  komputer sesuai kebutuhan.
d) Easy Pulse Plugin Heart Rate Sensor Easy  Pulse  Plugin adalah  sensor  detak  jantung  yang bekerja  menggunakan  prinsip photoplethysmography(PPG), yaitu  metode non-invasive untuk  mengukur  detak  jantung (kardiovaskular) dengan cara mendeteksi volume aliran darah didalam nadi yang sangat dekat dengan kulit. Sensor  ini  menggunakan  IR  LED  dan photodetector ,  dimana denyut nadi dijari anda akan mempengaruhi aliran cahaya dari IR  LED  ke photodetector, perubahan2  ini  kemudian dikonversi,  difilter  dan  di  perkuat  oleh  modul  sensor  untuk kemudian diproses oleh Arduino atau minsys lainnya.[4]

## e) Website Server
Server  atau  Web  server  adalah  sebuah  situs online yang memberikan  layanan  berbasis  data  dan  berfungsi  menerima permintaan  dari  HTTP  atau  HTTPS  dan  untuk  mengirimkan kembali  yang  hasilnya  dalam  bentuk  beberapa  halaman  web dan pada umumnya akan berbentuk dokumen HTML.

## f) Nilai BPM
Nilai BPM manusia normal berkisar antara 60-100BPM, untuk  nilai  50-59  atau  101-120  BPM  adalah  kondisi  dimana jantung  kurang  sehat,  maka  dari  itu  perlu  dilakukannya pengukuran  jantung  secara  intensif  selama  kurun  waktu  1 minggu,  lalu  segera  untuk  mengecek  kesehatan  jantung.  Jika nilai di bawah 50 atau di atas 120 maka harus segera ditangani oleh dokter atau tenaga medis.

## A. Perancangan dan Pembuatan Alat
Kit  modul  dan  komponen  yang  sudah  didapatkan selanjutnya  dirangkai  sesuai  dengan  rancangan  yang diinginkan.  Pada  perancangan  juga  ditambahkan  komponen penunjang  lainya  yaitu DC step  down , LED ( Light  Emitting Diode) indikator, push button, dan tombol saklar.

## Gambar 2. Skema Penerapan alat
Alat  ini  dibuat  dengan  konsep  minimalis,  efisien,  dan mudah digunakan. Cara penggunaanya hanya dengan menekan saklar  on,  pengguna  meletakkan  jari  ke  sensor  pada  alat tersebut,  data  detak  jantung  akan  terlihat  di LCD dan  akan
Ridho Surya Kusuma, Faisal Akbaruddin, Umi Fadlilah, Meypamungkasty, Prototipe Alat Monitoring Kesehatan Jantung Berbasis IoT
langsung  mengirim  data  ke  server  agar  bisa  disimpan  dan dilihat secara online . Cara kerja dari alat ini adalah :
a) Sensor  detak  jantung  terhubung  ke  Arduino WemosD1R1
b) Sensor  detak  jantung  mendeteksi  detak  jantung melalui ujung jari.
c) Nilai jumlah detak jantung yang terditeksi diubah ke digital  melalui  Analog  Digital  Converter  pada Arduino, selanjutnya ditampilkan ke layar LCD.
d) Data nilai numlah detak jantung dikirim dan disimpan ke server.
e) Server menampilkan nilai jumlah detak jantung yang diterima pada halaman website yang telah disediakan.

## B. Pengujian Alat

## 1) Pengujian sensor
Pengujian sensor dilakukan untuk memberikan kepresisian sensor  dapat  bekerja  dengan  baik.  Cara  pengujian  sensor dengan meletakkan ujung salah satu jari ke sensor selanjutnya dicermati apakah sensor mampu merekam data detak jantung.
2) Pengujian sofware
Komponen  yang  sudah  dirangkai  kemudian  diuji  kepada pengguna untuk pengambilan data. Nilai detak jantung (BPM) dari  pengguna  akan  dijadikan  parameter  apakah  jantung pengguna dalam kategori sehat atau tidak.
3) Pengujian WEB
Data  BPM  dari  sensor  ke  ardunio  selanjutnya  diteruskan secara wireless ke big data server .  Pengguna  dapat  melihat hasilnya melalui situs yang disediakan secara online , jika nilai BPM  dari  sensor  cendrung  menurun  maka  akan  ditampilkan pertanyaan diagnosa penyakit jantung.
4) Pengujian  dengan  membandingan  dengan  alat  yang sejenis
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui nilai keakuratan dan  kepresisian  nilai  BPM.  Metode  yang  digunakan  adalah membandingkan  nilai  BPM  alat  dengan  alat  oximeter  yang sudah ada di pasaran. Pengujian ini berfungsi sebagai kalibrasi alat.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN

## A. Sistem Logika
Perancangan  ini  menggunakan  kaidah  produksi  dalam bentuk  pernyataan  JIKA  [premis]  MAKA  [konklusi].  Dalam hal  ini  premis  adalah  gejala  sedangkan  konklusi  adalah  jenis penyakit jantung, sehingga bentuk pernyataannya adalah JIKA [gejala]  MAKA  [jenis  penyakit  jantung].  Adapun  bentuk pernyataan adalah :
JIKA [gejala 1] DAN [gejala 2] DAN [gejala 3] MAKA [penyakit] Berikut  kaidah  produksi  /  aturan  dari  penyakit jantung :
Kaidah 1 : JIKA LB0000001 DAN LB0000002 DAN LB0000003 DAN LB0000004 DAN LB0000005 DAN LB0000010 DAN LB0000011
DAN LB0000012 DAN LB0000013
MAKA penyakit jantung Sindrom Koroner Akut.

## B. Alat
Hasil  dari  tampilan  fisik  dapat  dilihat  pada  gambar.  Pada tampilan  luar  alat  ini  menggunakan  box  sebagai  wadahnya, dan  terdapat  LED  indikator,  senor  yang  berada  di  luar,  serta keypad .  Dari  hasil  percobaan,  jika  saklar  dihidupkan  maka layar  LCD  dan  LED  indikator  pada  keypad  menyala  seperti pada Gambar 3.

## Gambar 3. Alat yang dikembangkan
Jika pengguna ingin mengecek kesehatan jantung dengan BPM  dari  alat  ini,  pertama-tama  menghidupkan  alat  terlebih dahulu  dengan  menghidupkan  saklar  lalu  LCD  dan  LED indikator  akan  menyala.  Selanjutnya  pengguna  meletakkan ujung  salah  satu  jari  ke  dalam  sensor  dan  alat  akan menghitung  jumlah  detak  jantung  pengguna.  Jika  data  ingin disimpan secara online tinggal menekan tombol send .

## C. Data detak jantung sebagai indikator
Untuk  mengetahui  kesehatan  kesehatan  jantung  dapat dilihat dari nilai BPM pengguna, dengan asumsi detak jantung normal pada orang dewasa saat beristirahat adalah 60 sampai 100  kali  per  menit.  Tidak  terkena  kelainan takikardia (memiliki   denyut   jantung  rata-rata  lebih  besar  dari  100 BPM),    atau bradikardia (memiliki  denyut  jantung  rata-rata lebih  kecil  dari  60  BPM (sumber).
Pada  penelitian  ini  dilakukan  10  pengujian  dari  10 pengguna  yang  berbeda  di  puskesmas  Andong  Surakarta terlihat  pada  Tabel  1  dan  perbandingan  hasil  dengan  alat Oximeter  yang  sudah  ada  di  pasaran  serta  pengukuran  yang direkam  oleh website  server di  Gambar  4.  Pada  hasil
pengamatan,  jika dalam detak jantung berada di  luar ambang normal  (BPM  60-100)  dan  beberapa  pemeriksaan  tetap  sama maka  sistem  pakar  akan  berjalan  dan  memberikan  beberapa pertanyaan.

## Gambar 4.  Tampilan rekaman nilai bpm yang dikirim ke website server
Pengujian pertama, menggunakan metode membandingkan dengan  alat  sejenis  yang  sudah  terdapat  dipasaran  untuk menguji keakuratan atau kalibrasi pada alat yang dibuat. Alat yang  digunakan  untuk  kalibrasi  yaitu  Pulse  Oximeter  yang sudah  ada  dipasaran.  Hasil  yang  didapatkan  pada  pengujian seperti  Tabel  1.  dapat  dilihat  bahwa  alat  yang  dibuat  dengan Pulse  Oximeter  yang  terdapat  dipasaran  memiliki  tingkat keakuratan yang sama. Nilai BPM yang terditeksi pada kedua alat terebut memiliki nilai error 0.1%.
Pengujian yang kedua, alat yang sudah dibuat diuji secara langsung  dengan  alat  oximeter  kepada  10  responden  untuk mencari  selisih  nilai error ,  dengan  mendeteksi  jumlah  detak jantung  per  menit  atau  BPM.  Hasil  yang  didapatkan  alat berhasil menampilkan hasil pengujian nilai BPM seperti pada Tabel 2. dengan waktu yang relatif cepat.

## TABEL I. H ASIL P ENGUJIAN DENGAN O XIMETER
No Nama Responden Hasil pengukuran (BPM) 1 Tn. D 52 2 Ny. A 57 3 Nn. S 47 4 Nn. Y 103 5 Nn. M 67 6 Nn. K 56 7 Nn. E 89 8 Nn.Y 90 9 Sdr. A 69 10 Nn.A 132
TABEL II. H ASIL P ENGUJIAN P USKESMAS No Jenis Kelamin Data Alat (BPM) Data Alat Oximeter (BPM) 1 L 76 76 2 L 91 91 3 L 58 59 4 L 79 78 5 L 92 93 6 L 67 67 7 L 75 76 8 P 80 81 9 P 69 68 10 P 98 99

## D. Metode sistem  pakar VCIRS
Pengujian    dilakukan    dengan  metode forward  chaining yaitu  memilih    pertanyaan    gejala    pada    menu  diagnosa penyakit    oleh    pengguna.    Dengan  cara    memberi    centang pada checkbox masing-masing    pertanyaan    lalu membandingkan  hasil  dari  sistem  pakar dengan rancangan rule.  Selanjutnya,  sesuai  dari  pengguna  akan  memilih  gejala yang  dirasakan  dari  Gambar  5  dan  hasil  diagnosa  melalui websiteserver yang ditampilkan pada Gambar 6.
Gambar 5. Pertanyaan diagnosa penyakit jantung.

## Gambar 6. Hasil diagnosa penyakit jantung.
Berikut adalah dua contoh percobaan diagnosa perempuan dan laki-laki dengan cara manual :
Percobaan diagnosa Nn.S (BPM 47) Gejala yang dirasakan :
1) Kebiruan dikulit
2) Berkurang kemampuan aktivitas
3) sesak napas, tidak mendadak
4) kesulitan menyusui / minum
5) berat badan rendah.
Perhitungan  manual  sebagai  berikut  dapat  dilihat  pada Tabel 3.
Ridho Surya Kusuma, Faisal Akbaruddin, Umi Fadlilah, Meypamungkasty, Prototipe Alat Monitoring Kesehatan Jantung Berbasis IoT
Berdasarkan  Tabel  3,  nilai  persentase  yang  paling  besar PJB  yaitu  sebesar  85%,  sehingga  kemungkinan  terserang “Penyakit Jantung Bawaan Sianotik”.
Percobaan diagnosa Tn.D (BPM 52)
Gejala yang dirasakan :
1) Nyeri dada terasa berat 2) Merokok
3) Hipertensi/tekanan darah tinggi
4) Kadang berkeringat dingin dan lemas saat aktivitas
5) Kadang berkeringat dingin dan pingsan
6) Denyut jantung tidak teratur 7) Kelelahan dan lemas
Perhitungan  manual  sebagai  berikut  dapat  dilihat  pada Tabel 4.
TABEL III. P ERHITUNGAN M ANUAL N N .S (BPM 47)
TABEL IV. P ERHITUNGAN M ANUAL T N . D
Berdasarkan  Tabel  5,  nilai  persentase  yang  paling  besar ACS  yaitu  sebesar  57%,  sehingga  kemungkinan  terserang “Penyakit Sindrom Koroner Akut”.
Data  sistem  pakar  telah  banyak  dipublikasikan  pada berbagai  jurnal  ilmiah.  Pada  beberapa  peneliatian  terdahulu seperti  Sri,  Nurul,  dan  Fadilla  disebutkan  bahwa  proses pendeteksian  penyakit    kardiovaskular  menggunakan  sistem pakar  dengan  metode  VCIRS,  ternyata  mampu  mendeteksi penyakit  yang  diderita  seperti  pada  Tabel  4  dan  Tabel  5. Kemudian  pada  Gambar  5  adalah  inovasi  sistem  pakar  yang berbasis online sehingga memungkikan pengguna atau pasien dapat  melihat  hasil  diagnosa  atau suspect secara realtime,
sehingga  nantinya  riwayat  gejala  penyakit  pasien  dapat diunduh serta dilihat kapan pun dan dimana pun.

## IV. K ESIMPULAN
Berdasarkan  dari  penelitian  yang  sudah  dilakukan  dapat disimpulkan  bahwa  alat  deteksi  penyakit  jantung  dapat mendeteksi  penyakit  kardiovaskular  secara  dini,  dengan menggunakan  tolak  ukur  dari  nilai  BPM  pengguna.  Selain dapat  menditeksi  nilai  BPM,  alat  ini  menggunakan  sistem pakar Variable  Centered  Intelligent  Rule  Systems yang memberikan analisis secara tepat terhadap jenis dan presentase terjangkit bagi pengguna. Pada prosesnya pengguna mengecek data jumlah nilai BPM, jika tidak berada diangka nomal (60- 100) selama  kurun  waktu  yang  relatif  lama  maka  dapat melajutkan  ke  sistem  pakar  dengan  memilih  gejala  apa  saja yang  terdapat  pada  form  di  system online Gambar  5.  Data yang  sudah  di -input oleh  pengguna  maka  system Variable Centered  Intelligent  Rule  (VCIR) akan  diolah  dan  hasilnya dapat dilihat secara online Gambar 6.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Terima kasih disampaikan kepada Universitas Muhammadiyah  Surakarta,  Direktorat  Jenderal  Pembelajaran dan  Kemahasiswa  (Belmawa),  serta  Kemenristekdikti  yang telah memberikan pendanaan sehingga kegiatan penelitian ini bisa berjalan.

## D AFTAR P USTAKA
[1] Ahmed,  dkk.  2015.  Effective  Diagnosis  and  Monitoring  of  Heart Disease  (Jurnal    Internasional  IJSEIA).  Zarqa  :  The  Hashemite University.
[2] Depkes.(http://www.depkes.go.id/article/view/17073100005/  penyakit- jantung-penyebab-kematian-tertinggi-kemenkes-ingatkan-cerdik-.html), diakses tanggal 23 Oktober 2017.
[3] Elektrologi.(http://elektrologi.kabarkita.org/sensor-detak-jantung) diakses tanggal 16 September 2016.
[4] GBD 2013, “Mortality and Causes of Death”. 2014.
[5] Hartati  ,  Sri.  Iswanti,  S.  2008.  Sistem Pakar  dan  Pengembangannya. Yogyakarta: Graha Ilmu.
[6] Heruryanto,    Hamdan.    (2014).    Sistem    Pengukuran  Detak    Jantung Berbasis  Mikrokontroller  Atmage8535.  Makassar    :    Tugas    Akhir, Universitas Hasanuddin.
[7] Joel.  2012.  Anatomy  of  The  DIY  Heart  Rate  Monitor. http://pulsesensor.myshopify.com/blogs/news/6326816anatomy-of- thediy-heart-rate-monitor  diunduh 22.35 WIB tanggal 3 Juni 2018.
[8] Rachmawati, Nurul. (2010). Sistem Pakar untuk Mendiagnosa Penyakit Jantung  dengan  Menggunakan  Metode  Forward  Chaining  Berbasis Dekstop.  Surakarta  :  Tugas  Akhir,  Universitas  Muhammadiyah Surakarta.
[9] WHO.2015. “Cardiovascular Diseases”. http://www.who.int/ cardiovascular_diseases/en/ diakses pada 2 juni 2018 pukul 04.25 WIB
[10] Zennifa,  Fadilla.  (2013).  Prototipe  Alat  Deteksi  Dini  dan  Mandiri Penyakit Jantung  Menggunakan  Sistem  Pakar  VCSIR,  Arduino  dan Handphone Android, Universitas Andalas.