Abstrak-Perkembangan  teknologi  komponen  yang  sudah modern memungkinkan untuk membuat suatu peralatan/instrumentasi  yang  praktis,  kompak,  handal, efektif  dan  efisien.  Bidang  kesehatan  sebagai  salah  satu komponen  penting  kehidupan  juga  tidak  luput  dari dukungan  teknologi.Pulse  oximeter  adalah  suatu  metode non-invasive  untuk  mengukur  persentase  hemoglobin  (Hb) yang  saturasi  dengan  oksigen  di  dalam  darah.  Metode  ini menggunakan  perbedaan  panjang  gelombang  dari  cahaya merah  (660  nm)  dan  cahaya  inframerah  (940  nm)  yang ditangkap  oleh  photodioda.Perancangan  alat  ukur  ini menggunakan  Sensor  Oximeter,  Mikrokontoler  dan  LCD. Data  dari  oxysensor  dikirim  ke  mikrokontroler  kemudian ditampilkan  di  LCD.  Pengujian  dilakukan  dengan membandingkan nilai SpO2 tugas akhir dengan Index 2XL SpO2  simulator.  Rata  –  rata  %error  yang  diperoleh  dari pengujian adalah 3,84%.
Kata kunci : Sensor Oximeter, Mikrokontroler, LCD.

## I. PENDAHULUAN
Perkembangan  teknologi  komponen  yang  sudah modern  memungkinkan  untuk  membuat  suatu peralatan/instrumentasi  yang  praktis,  kompak, handal,  efektif  dan  efisien.  Bidang  kesehatan sebagai  salah  satu  komponen  penting  kehidupan juga  tidak  luput  dari  dukungan  teknologi.  Hal  ini dapat dilihat dari pekerjaan yang dahulu dikerjakan secara  manual  kini  telah  diganti  dengan  peralatan elektronik.
Hemoglobin merupakan molekul protein di dalam  darah  yang  dapat  mengikat  oksigen.  Salah satu  indikator  yang  sangat  penting  dalam  suplai oksigen  di  dalam  tubuh  adalah  oksigen  saturasi. Karena  oksigen  saturasi  bisa  menunjukkan  apakah hemoglobin dapat mengikat oksigen atau tidak.
Sehingga kekurangan oksigen yang beresiko  pada  kerusakan  organ  –  organ  penting dalam  tubuh  dapat  ditanggulangi.  Apalagi  pada pasien yang baru selesai menjalani operasi, ataupun yang  mengalami  gangguan  pernapasan  dan kardiovaskuler  sangat  membutuhkan  pemantauan terhadap oksigen saturasi.
Oximeter  pulsa  menggunakan  LED  merah dan  inframerah  serta  fotodioda.  LED  merah  dan inframerah  memiliki  serapan  panjang  gelombang yang berbeda. Panjang gelomang untuk LED merah adalah  660nm  dan  LED  inframerah  940nm.  Kedua LED  berfungsi  sebagai  pemancar  dan  fotodioda sebagai penerima. LED ini mentransmisikan cahaya melalui  pembuluh  darah  dan  fotodioda  menerima output  dari  kedua  LED.  Output  dari  fotodioda kemudian  dapat  digunakan  untuk  menghitung persentase konsentrasi oksigen.
Dengan latar belakang di atas, maka dengan menggunakan  sensor  oximeter,  dibuat  tugas  akhir dengan  judul:  “ Rancang  Bangun  Alat  Ukur Hemoglobin  dan  Oksigen  dalam  Darah  dengan  Sensor Oximeter Secara Non-Invasive. ”

## II. DASAR TEORI

## A. Darah
Darah  manusia  adalah  cairan  jaringan tubuh.  Fungsi  utamanya  adalah  mengangkut oksigen  yang  diperlukan  oleh  sel  –  sel  di  seluruh tubuh. Darah juga menyuplai tubuh dengan  nutrisi, mengangkut  zat  –  zat  sisa  metabolisme,  dan mengandung  berbagai  bahan  penyusun  sistem imun  yang  bertujuan  mempertahankan  tubuh  dari berbagai penyakit.
Komposisi darah dibagi menjadi dua bagian besar, yaitu:
• Korpuskula : 45%
• Plasma darah  : 55%
A. Korpuskula
Di dalam korpuskula terdapat :
- Eritrosit (Sel darah merah).
Kandungannya sebesar 90%
Fungsi  :  Eritrosit  mengandung  hemoglobin
yang
berfungsi mengedarkan oksigen.

## Rancang Bangun Alat Ukur Kadar Hemoglobin dan Oksigen Dalam Darah dengan Sensor Oximeter Secara Non-Invasive
Pricilia Yelana Mallo (1) ,      Sherwin R.U. A. Sompie (2) ,       Benefit S. Narasiang (3) ,        Bahrun (4) , 1. Mahasiswa S1 T. Elektro Fakultas Teknik UNSRAT, 2,3,4, Dosen Jurusan Teknik Elektro UNSRAT Jurusan Teknik Elektro –FT, UNSRAT, Manado-95115, Email : mallopriciliayelana@gmail.com
- Trombosit (Keping – keping darah) Kandungannya : 0,6% - 1,0%
Fungsi : Membantu proses pembekuan darah.
- Leukosit (Sel darah putih) Kandungannya kira – kira 0,25% Fungsi : Menjaga sistem kekebalan tubuh,
Membunuh bakteri atau virus yang mencoba masuk ke dalam tubuh. B. Plasma darah
Pada  dasarnya  plasma  darah  adalah  larutan  air yang mengandung:
- Albumin
- Bahan pembeku darah
- Hormon
- Berbagai jenis protein
- Berbagai jenis garam
Darah  manusia  berwarna  merah  terang ketika  terikat  pada  oksigen.  Warna  merah  pada darah  disebabkan  oleh  hemoglobin,  protein pernapasan  ( respiratory  protein )  yang  mengandung besi  dalam  bentuk  heme,  yang  merupakan  tempat terikatnya  molekul  –  molekul  oksigen.  Dan  ketika oksigen dilepas maka warna eritrosit akan berwarna lebih gelap, dan akan menimbulkan warna kebiru – biruan  pada  pembuluh  darah  dan  kulit.  Dengan adanya perubahan warna darah ini bisa dimanfaatkan  untuk  mengukur  kejenuhan  oksigen pada darah arterial.

## B. Pulse Oximeter
Pulse Oximeter  adalah  suatu  alat  ukur dengan  menggunakan  metode  non-invasive  untuk memonitoring  oksigen  saturasi  ( SpO )  dalam  arteri dari  hemoglobin  dan  denyut  jantung,  dua  faktor yang bersifat menandakan dari banyaknya kekacauan cardio-pulmonary. Sekarang  ini pulse oximeter  banyak  digunakan  di  tempat  pelayanan rehabilitasi,  monitoring  pasien  anesthesia,  seperti halnya  melakukan  monitoring  tentang  hal  penting dalam bagian besar rumah sakit umum.
Gambar 1 Ide dasar pulse oximeter

## C. Mikrokontroler ATMega 8535
Mikrokontroler  dengan  arsitektur  RISC  kini semakin  berkembang  pesat  dan  semakin  banyak  di minati  dalam  aplikasi  sistem  kendali.  Salah  satu jenis  mikrokontroler  RISC  yang  banyak  beredar  di pasaran  adalah  mikrokontroler  AVR.  ATMega8535 adalah  mikrokontroler  AVR (alf  and  Vegard’s  Risc processor) memiliki  arsitektur  RISC  8-bit,  dimana semua  instruksi  dikemas  dalam  kode  16-bit  ( 16-bit words )  dan  sebagian  besar  instruksi  MCS-51  yang membutuhkan  12  siklus  clock.  Ini  terjadi  karena AVR  berteknologi  RISC  ( Reduce  Instruction  Set Computing )  atau  memilki  set  instruksi  yang  lebih sederhana  ,  sedangkan  seri  MCS_51  berteknologi CISC  ( Complex  Instruction  Set  Computing )  atau  set instruksi yang kompleks.Bentuk fisik dari Mikrokontroler  ATMega  8535  dapat  dilihat  pada gambar 2 di atas.

## D. Modul LCD (Liquid Crystal Display) M1632
M1632  merupakan  modul  LCD  matrix  dengan konfigurasi  16  karakter  dan  2  baris  dengan  setiap karakternya dibentuk oleh 8 baris pixel dan 5 kolom pixel (1 baris pixel terakhir adalah krusor). HD44780 ini  telah  tersedia  dalam  modul  M1632  yang dikeluarkan oleh Hitachi.
Pin data dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit. Pin RS ( Register Select ) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.
Pin R/W ( Read Write ) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.
Pin E ( Enable ) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
Pin  Vo  berfungsi  mengatur  kecerahan  tampilan (kontras)  dimana  pin  ini  dihubungkan  dengan trimpot 5 KΩ, jika
tidak digunakan dihubungkan ke ground , sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 volt.
E.  Catu Daya Sebagian besar piranti elektronika membutuhkan tegangan
DC untuk bekerja. Meskipun  baterai  berguna  dalam  piranti  yang  bisa di  bawa-bawa  atau  piranti  berdaya  rendah,  akan tetapi waktu operasinya terbatas. Sumber daya yang mudah  dapat  dibuat  dari  sebuah  rangkaian  yang dapat  mengubah  tegangan  AC  menjadi  tegangan. Sebuah power supply dapat dibuat dengan tiga buah komponen  utama,  yaitu  transformator  ,  dioda penyearah dan kapasitor filter.

## III. PERANCANGAN SISTEM

## A.  Skema Perancangan Sistem
Diagram blok dari sistem yang telah dirancang adalah sebagai seperti pada gambar 3.1 sebagai berikut :
Fungsi – fungsi tiap blok adalah sebagai berikut:
1. Oxisensor  berfungsi  untuk  mendeteksi perubahan cahaya pada ujung jari.
2. Pengkondisian
sinyal merupakan rangkaian penguatan yang akan memisahkan  sinyal  AC  dan  DC  yang  akan menjadi input mikrokontroler.
3. Mikrokontroler berfungsi untuk mengendalikan  macam  –  macam peripheral yang terhubung pada sistem, yaitu Oxisensor dan LCD. Selain
itu, mikrokontroler  berfungsi  sebagai  tempat mengolah data dari pengkondisian sinyal.
4. LCD  ( Liquid  Crystal  Display )  berfungsi sebagai penampil data yang diperoleh dari sensor  agar  kita  langsung  dapat  melihat hasilnya secara visual .

## B. Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
Dari diagram blok yang telah dijelaskan di atas dapat  diuraikan  menjadi  rangkaian-rangkaian dan  konfigurasi  penunjang  sistem  sesuai dengan blok diagram. Akan dijelaskan satu per satu rangkaian penunjang sistem pada sub bab selanjutnya.

## B.1 Rangkaian  Driver  Oxisensor
Rangkaian driver oxisensor  merupakan rangkaian  yang  akan  membuat  oxisensor bekerja, seperti pada gambar 5 di bawah.

## B.2 RPS (Rangkaian Pengkondisian Sinyal)
Data  AC  dan  DC  menjadi  input  ke mikrokontroler  pada  port  A0  untuk  data  DC  dan port  A1  untuk  data  AC,.  seperti  pada  gambar  6  . Suplai  tegangan  sehingga  op-amp  dapat  bekerja dengan baik adalah +5 volt dan -5 volt.
Gambar 5 Rangkaian Driver Oxisensor
OXISEN
SOR
PENGKON
DISIAN SINYAL
MIKROKONT
ROLLER ATMEGA
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD)
Gambar 7  Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535

## Gambar 8 Rangkaian skematik LCD

## B. 3 Perancangan Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega8535
Seperti  di  gambar  7  di  atas  Port  A  digunakan sebagai  input  dari  sensor  MQ-3,  sedangkan Port D0-D5 digunakan untuk tampilan ke LCD ( Liquid  Crystal  Display ).  Semua  port  yang  ada pada  ATMega8535  memilki  internal pull-up , jadi tidak memerlukan eksternal pull-up . Semua port  dapat  di  set  sebagai input atau output , karena semua port dapat memilki internal pull- up  sebagai  input  digital  yang  dapat  berupa masukan  tanpa pull-up atau flating .  Contohnya Port  A  sebagai  input  ADC,  dapat  juga  diset sebagai output dengan keluaran active-low atau active-high .

## B.4 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)
Rangkaian  skematik  konektro  dari  LCD  ( Liquid
Crystal Display ) yang dihubungkan
ke mikrokontroler  dapat  dilihat  pada  gambar  di  8  di atas.

## C. Diagram Alir Program
Di bawah ini adalah flowchart dari program yang direncanakan dalam pemprosesan data.
Gambar 9 Flowchart Program

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian sistem dilakukan dengan SpO 2 simulator, Index  2XL.  Pengujian  dilakukan  untuk  mengetahui keakuratan probe oxisensor dan sistem keseluruhan dengan cara:
1. Pengujian  probe  oxisensor  terhadap  LED  dan photodioda, seperti pada gambar 10.
>> Pada Index 2XL  berlaku 1.0 mA untuk sinyal sumber  arus  AC  untuk  LED  merah  dan inframerah.  Indeks  2XL  melakukan  pengujian kelistrikan
pada setiap dioda untuk mengkonfirmasi  fungsinya dengan  benar. Jatuh tegangan setiap elemen diukur dan ditampilkan. Nilai dapat berkisar 0.0 – 2.0 :
• 0.0 V
= LED shorted • 1.4 +/- V = LED OK
Gambar 10 Printscreen Simulator
Gambar 11 Printscreen Simulator
• Setiap nilai 4,0 atau lebih besar akan ditampilkan sebagai “>4.0”
>>PHTO  dalam  keadaan  baik  jika  nilainya sekitar  0.6  V.  Sebagai  contoh,  nilai  yang  baik untuk  LED  tipe  Nellcor  adalah  1,6  V,  seperti pada  gambar  11.  Jika  hasilnya  0  atau  2  adalah nilai yang  buruk, karena 0.0 V mengindikasikan short  circuit dan  2  V  adalah open  circuit. Setelah melakukan  pengujian  terhadap  probe  oxisensor, diperoleh nilai:
R (Led merah)   = 1.6 V IR(Inframerah) = 1,1 V P(Photodioda)  = 0,56 V
Jadi probe oxisensor dalam keadaan baik untuk digunakan.
2. Pengujian terhadap
sistem keseluruhan dilakukan  dengan  membandingkan  nilai  SpO 2 simulator dengan SpO 2 TA. Simulator telah di set terlebih dahulu kemudian dihubungkan ke SpO 2 TA. Seperti pada gambar 12 di bawah.
Gambar 12 Pengujian alat menggunakan Index 2XL SpO2 Simulator TABEL 1 HASIL DARI PENGUJIAN PADA SISTEM
Pengujian  kalibrasi  pada  SpO 2 TA  (Tugas  Akhir) dengan  menggunakan  SpO 2 Index  2XL  memiliki rata – rata persen ketelitian sebesar 3,84%. Sehingga alat SpO 2 TA  ini dapat dikatakan akurat. Pengujian  berikutnya  dilakukan  kepada beberapa  responden.  Untuk  membandingkan  nilai SpO 2 yang  dihasilkan  dari  setiap  jari  yang  ada  di tangan kiri dan kanan.
TABEL 2 PERBANDINGAN  NILAI  SpO 2 ANTARA TANGAN KIRI DAN TANGAN KANAN
Nilai  antara  tangan  kiri  dan  tangan  kanan menghasilkan nilai yang tidak jauh berbeda. Rata – rata  nilai  tertinggi  SpO 2 pada  tabel  2  dihasilkan pada  jari  telunjuk  dan  jari  kelingking.  Penulis memilih  jari  yang  paling  akurat  untuk  dilakukan pengukuran  SpO 2 adalah  jari  telunjuk.  Hal  ini dikarenakan  jari telunjuk memiliki ukuran jari yang sesuai dengan sensor oximeter.

## V. KESIMPULAN
Berdasarkan  pengujian    yang  dilakukan  pada  alat, bisa disimpulkan bahwa:
1. Level  nilai  pengujian  %SpO 2 yang  di setting
pada  Index  2XL  SpO 2 Simulator  terbatas pada 35% - 100%.
2. Untuk mengubah nilai level pada Index 2XL hanya  bisa  dilakukan  dengan  kelipatan  2. Baik  untuk  menaikkan  nilai  level  ataupun menurunkannya.
3. Rata  –  rata  % error antara  Index  2XL  dan SpO 2 TA  adalah  3,84%.  Sehingga  jika menggunakan  alat  ini,  hasil  sesungguhnya
± 3,84% dari hasil pengukuran alat ini.
4. Nilai  antara  tangan  kiri  dan  tangan  kanan menghasilkan nilai yang tidak jauh berbeda. Rata – rata nilai tertinggi SpO 2 pada tabel 2 dihasilkan  pada  jari  telunjuk  dan  jari kelingking.  Penulis  menyimpulkan  bahwa jari  yang  paling  akurat  untuk  dilakukan
pengukuran  SpO 2 adalah  jari  telunjuk. Penulis  memilih  jari  telunjuk  karena  jari telunjuk  memiliki  ukuran  jari  yang  sesuai dengan sensor oximeter.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  H,Andrianto.  Pemograman  Mikrokontroler  AVR  ATMega  8535 Menggunakan Code Vision AVR. Bandung. 2008
[2]  A .A, Putra, A.Md. Rancang Bangun Oximetry Digital Berbasis Mikrokontroler. Surabaya: Politeknik Negri Surabaya. 2008.
[3]   F.Biomedical,. User Manual Index 2XL SpO_2 Simulator. USA: Fluke Corporation. 2007.
[4]    J.Smith,;  R.  Roberts,  Vital  Signs  for  Nurses  An  Introduction  to Clinical Observations. Wiley-Blackwell. 2011.
[5]  A.Winoto. Mikrokontroler AVR ATMega 8/16/32/8535. Bandung. 2010.
[6]  D.Wiyono,S.T.  Panduan  Praktis  Mikrokontroler  Menggunakan Combo  AVR-51  Starter  Kit  dan  DT-Combo  AVR  Exercise  KIT. Keluarga AVR Surabaya. 2007.
Tersedia di :  Http://datasheetATMega8535.com
I. Prasetyono, Kombinasi atau Susunan Darah. Tersedia di: http://iwanprasetyono.blogspot.com/2012/03/komposisi-atau-susunan- darah.html
Tersedia  di: Http://pinouts.ru/PortableDevices/Nellcore_.shtml