Sistem Monitoring Detak Jantung Menggunakan Sensor AD8232 Berbasis Internet of Things
Ria Hariri 1 , Lutfi Hakim 2 , Riska Fita Lestari 1
1 Teknik Elektro, Universitas PGRI Banyuwangi, Banyuwangi
2 Teknik Informatika, Politeknik Negeri Banyuwangi, Banyuwangi riahariri7@gmail.com 1

## Abstrak
Pemeriksaan  kesehatan  jantung  sangat  penting  dilakukan,  mengingat jantung merupakan organ vital tubuh yang dapat mempengaruhi kinerja organ lain. Pemeriksaan jantung menggunakan sensor elektrokardiograf pada  sebuah  rumah  sakit  membutuhkan  biaya  yang  cukup  mahal. Pemeriksaan  ini  perlu  dilakukan  secara  signifikan,  karena  banyak  hal yang  bisa  mempengaruhi  kinerja  jantung.  Penelitian  ini  merupakan penelitian  pengembangan  alat  monitoring  denyut  jantung  manusia menggunakan  sensor  AD8232  yang  berfungsi  untuk  membaca  sinyal biolistrik  tubuh,  dengan  cara  menempelkan  lead  atau  alat  penerima implus  listrik  jantung  pada  bagian  tubuh  yang  telah  ditentukan berdasarkan teori segitiga Einthoven. Selain itu, Modul MCU ESP8266 juga  digunakan  untuk  mengontrol  keluaran  dan  memungkinkan menjalankan  sistem Internet  of  Things  (IoT). Hasil  penelitian menunjukkan bahwa perbandingan persentase rerata error antara sistem yang dikembangkan dengan alat yang digunakan di rumah sakit sebesar 1,2%. Selain itu, keberhasilan pengiriman data ke website melalui media internet sebesar 100%.
Keywords: Sistem  E-health  monitoring;  Monitoring  jantung;  Sensor AD8232
DOI: 10.22441/incomtech.v9i2.70705

## 1. PENDAHULUAN
Penyakit  jantung  menjadi  penyebab  kematian  nomor  satu  di  dunia  [1] berdasarkan  data  yang  dihimpun  oleh  Organisasi  Kesehatan  Dunia  atau World Health Organization (WHO). Data pada tahun 2012 menunjukkan 31% ddari 56.5 juta orang di seluruh dunia meninggal akibat dari penyakit kardiovaskular ini. Dari seluruh kematian akibat dari serangan penyakit tersebut, 7.4 juta atau sekitar 42.3% diantaranya disebabkan oleh penyakit jantung koroner (PJK) dan 6.7 juta (Sekitar 38.3%)  disebabkan  oleh  penyakit  stroke  [2].  Penanganan  masalah  ini  telah  lama dilakukan,  salah  satunya  adalah  dengan  melakukan  monitoring  aktivitas  jantung menggunakan  alat  elektrokardiograf  (EKG).  Prinsip  kerja  dari  sensor  EKG berdasarkan aktivitas listrik yang dihasilkan oleh jantung ketika berkontraksi yang direpresentasikan ke dalam sinyal EKG dengan karakteristik sinyal PQRST [3].
Penggunaan EKG untuk monitoring aktivitas denyut jantung di rumah sakit telah
lama  digunakan.  Namun,  persoalannya  jika  masyarakat  umum  melakukan monitoring ini harus melalui pemeriksaan dokter yang menghabiskan biaya yang tidak sedikit. Selain itu, untuk pembelian alat ini juga relatif mahal sehingga untuk menunjang  aktivitas  montoring  kondisi  denyut  jantung  dalam  kehidupan  sehari- hari  sangatlah  terbatas.  Oleh  karena  itu,  Beberapa  peneliti  dan  perusahaan manufaktur di bidang medis  melakukan penelitian dan pengembangan sistem ini yang  digunakan  untuk  kebutuhan  monitoring  aktivitas  jantung  yang  dilakukan setiap  hari,  seperti  yang  dilakukan  oleh  [5],  dengan  menggunakan  sensor Max30100  dan  mikrokontroler  Arduino  dengan  tampilan  personal  computer dengan  akurasi  92,36%.  Akan  tetapi,  sistem  ini  hanya  akan  mengeluarkan  data BPM ( Beat Per Minute ) saja. penelitian [6] yaitu alat monitoring denyut jantung berbasis mikrokontroler interface laptop, dengan menggunakan sensor AD8232 dan mikokontroler Ardunio Nano didapatkan tampilan berupa bentuk gelombang EKG, jumlah  bpm  dan  keterangan  nomal  tidaknya  denyut  jantung.  Beberapa  dari penelitian  tersebut  masih  menggunakan  tampilan  laptop,  hal  ini  sedikit  tidak fleksibel  untuk  beberapa  pengguna.  Sehingga  dibutuhkan  design  alat  yang  bisa digunakan  dengan  mudah  dalam  melakukan  monitoring  detak  jantung menggunakan tampilan PC maupun smartphone dengan biaya yang murah.
Pada  penelitian  ini  mengusulkan  perancangan  sistem  alat  monitoring  aktivitas detak  jantung  yang  berbiaya  lebih  murah  menggunakan  sensor  AD8232  dengan menggunakan  modul  NodeMCU  ESP8266  yang  mendukung  sistem  internet  of things (IoT). Monitoring dilakukan dalam mengetahui nilai BPM yang merupakan parameter untuk mengetahui kondisi jantung[6]. Hasil perekaman dapat diketahui langsung  yang  kemudian  juga  disimpan  pada  sebuah  aplikasi  WEB  yang dikirimkan  melalui  media  internet  yang  dikenal  dengan  berbasiskan  IoT. Penggunaan  sistem  IoT  dalam  dunia  medis  juga  dapat  mempermudah  sistem informasi sebuah rumah sakit [7].

## 2. ARSITEKTUR SISTEM USULAN
Penelitian  ini  dilakukan  melalui  beberapa  tahap  yaitu  perancangan  perangkat keras  dan  perangkat  lunak,  pengujian  alat  dan  menganalisis  hasil  untuk  ditarik kesimpulan.

## Gambar 1 : Metodologi Penelitian

## 2.1 Perancangan Perangkat Keras
Rancangan sistem pada penelitian ini terdiri dari beberapa rangkaian komponen menjadi sebuah alat monitoring untuk aktifitas detak jantung. komponen tersebut adalah sensor AD8232, NodeMCU ESP8266 sebagai mikrokontroler, LCD 16x2, I2C, dan 3 elektroda yaitu anoda, katoda, ground. yang ditunjukkan pada gambar berikut :
Perancangan
Pengujian Alat Analisa Hasil
Pengujian

## Gambar 2. Rancangan Sistem perangkat keras

## 2.1.1. Sensor AD8232
Sensor  AD8232  merupakan  sebuah  blok  pengkondisian  sinyal  yang  mampu mengekstrak,  menyaring  dan  memperkuat  sinyal  biopotensial  tubuh  yang  sangat bising.  Sensor  ini  mendapatkan  input  sinyal  biopotensial  ini  melalui  elektroda- elektroda yang ditempatkan pada bagian tubuh tertentu berdasarkan teori sadapan bipolar segitiga Einthoven [8]. Sensor ini didasarkan teknik EKG 3 lead [9] , yaitu menggunakan  elektroda  kuning  dengan  kutub  positif,  elektroda  berwarna  merah dengan kutub negatif dan elektroda berwarna hijau sebagai ground dengan luaran pembacaan  sinyal  analog.  Elektoda  mendapatkan  sinyal-sinyal  biolistrik berdasarkan  prinsip  kontak  antara  ion  metal  dengan  metal  yang  bersesuian menghasilkan potensial listrik yang disebut potensial elektroda. Potensial elektroda dihasilkan karena adanya peredaan laju perpindahan ion masuk dan keluar metal.
Gambar 3. Sensor AD8232 menggunakan elektroda pads

## 2.1.2. Node MCU ESP8266
Node  MCU  ESP8266  adalah  sebuah  perangkat  yang  kompleks.  Node  ini menggabungkan beberapa fitur yaitu minimum system sebagai mikrokontroler yang dilengkapi  akses  ke  internet.  Node  ini  merupakan  perangkat  terbaik  dalam pengembangan aplikasi IoT dengan cepat, karena memprogram perangkat ini dapat dilakukan pada software Arduino IDE [10] dengan menggunakan komunikasi USB to serial.

## Gambar 4. Node MCU ESP8266

## 2.2 Perancangan Perangkat Lunak
Tahapan  selanjutnya  adalah  perancangan  perangkat  lunak.  Penelitian  ini menggunakan  Arduino  IDE  yang  berfungsi  untuk  memprogram  perangkat  keras yang digunakan  memanfaatkan bahasa pemrograman c.  Arduino  IDE  ini  sebagai editor  program  dan compiler perangkat  mikrokontroler  [11].  Adapun  tahapan- tahapan  yang  dilakukan  dalam  memprogram  perangkat  keras  dengan  perangkat lunak Arduino ini adalah sebagai berikut:
a. Menambahkan library yang dibutuhkan dengan ekstensi ‘.h’
b. Menentukan  bit  MCU  (Mikrokontroler  Unit)  sebagai  GPIO  ( General Purpose Input Output)
c. Melakukan  inisialisasi  program  dan  menghubungkan  perangkat  MCU  ke jaringan WiFi.
d. Menampilkan data hasil pembacaan sensor ke serial plotter IDE
e. Mengeset program saat sinyal dari puncak satu ke puncak selanjutnya (Sinyal R ke sinyal R selanjutnya) sebagai parameter BPM ( Beat Per Minute)
f. Melakukan  proses  POST  data  BPM  ke  server  setelah  proses running dan identifikasi selama 15 detik sekali
g. Menentukan  port  NodeMCU  ESP8266  pada  perangkat  lunak  untuk melakukan proses pengunduhan program pada MCU.

## 2.3 Pengujian Alat
Penelitian ini dimulai dari persiapan alat, percobaan atau pengukuran alat serta validasi dan kalibrasi alat. Pengukuran denyut jantung pada responden dilakukan pada  kondisi  normal  atau  sedang  tidak  melakukan  aktifitas.  Pengukuran  denyut jantung ini dilakukan secara bersamaan dengan alat dari tenaga medis. Pengukuran ini  kembali  dilakukan  sebanyak  tiga  kali.  Data  yang  didapatkan  dicata  pada lembaran  pengambilan  data  yang  selanjutnya  akan  dianalisis  untuk  ditarik kesimpulan dari semua data yang telah terkumpul.

## Gambar 5. Prosedur pengambilan data atau pengukuran terhadap partisipan

## 2.4 Kalibrasi dan Validasi
Dalam  kalibrasi  sistem  yang  diusulkan,  penelitian  ini  menggunakan  dua pendekatan yakni menggunakan perbandingan antara alat simulator pasien EKG di rumah sakit RSUD Blambangan dan alat/sistem yang diusulkan pada penelitian ini. Alat  simulator  ini  merupakan  alat  yang  berguna  untuk  kalibrasi  perangkat  EKG pada saat perbaikan atau untuk keperluan penelitian. Simulator pasien EKG Fluke merupakan  penyerupa  sinyal  detak  jantung  manusia[12].  Gambar  berikut menampilkan alat simulator ini.
Gambar 6. Fluke simulator pasien EKG

## 2.5 Analisa Hasil pengukuran
Hasil luaran dari alat yang dikembangkan pada penelitian ini akan dibandingkan dengan hasil pengukuran detak jantung  yang dilakukan menggunakan alat  medis dalam  satuan  bpm.  Selisil  hasil  pengukuran  kedua  alat  akan  dihitung  untuk mengetahui tingkat persentase error dari alat atau sistem yang diusulkan. Rumus menghitung error ditandai pada persamaan berikut:
Hasil BPM pengukuran Responden dalam kondisi normal Pengukuran detak jantung oleh tenaga medis
Pengukuran detak jantung menggunakan sistem yang diusulkan
%𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = 𝑝 − 𝑚 𝑚 𝑥 100%
dimana p adalah hasil perhitungan bpm dari sistem yang diusulkan dan m adalah hasil perhitungan dari alat medis.

## 3. HASIL DAN DISKUSI
Gambar 7. Alat monitoring detak jantung menggunakan sensor AD8232

## 3.1 Hasil Kalibrasi Menggunakan Simulator pasien
Bagian ini merupakan pemaparan hasil kalibrasi alat monitoring denyut jantung yang  dikembangkan  dengan  menggunakan  simulator  pasien  EKG.  Pengujian  ini dilakukan selama masing-masing tiga kali pengujian dan dengan pengaturan input gelombang EKG pada alat simulator sebanyak empat kali, yakni dengan parameter 30, 60, 80, dan 120.
Hasil lebih lengkap dari kalibrasi ini ditunjukkan pada tabel dibawah ini. Data pada tabel menunjukkan bahwa sistem yang diusulkan mampu membaca simulasi gelombang  EKG  oleh  alat  kalibrasi.  Selisih  perhitungan  oleh  alat  monitoring denyut jantung ini dan alat input sinyal EKG mencapai 2-4. Ini artinya masih berada dalam batas toleransi pengukuran. Jumlah error terbesar saat alat diujicoba dengan parameter 120 ke atas, dimana nilai  errornya mencapai  4 bpm  di masing-masing ujicoba.  Jika  direrata  secara  keseluruhan,  pengujian  dengan  alat  simulator didapatkan persentase error sebesar 1,7% seperti yang ditunjukkan pada tabel 1.
Tabel 1. Hasil Kalibrasi Alat Input Gelombang EKG (BPM) Pengukuran alat monitoring detak jantung (BPM) Error (%) X1 X2 X3 30 30 32 30 2,22 60 62 60 60 1,11 80 80 80 80 0 120 116 116 116 3,45 Persentase Error 1,7

## 3.2 Data Hasil Pengukuran Responden
Data hasil penelitian dari pengukuran pada penelitian ini yang ditunjukkan pada tabel berikut. Kode ‘p’ menunjukkan data hasil pengukuran menggunakan sistem atau  alat  yang  diusulkan  pada  penelitian  ini,  sedangkan  kode  ‘m’  menunjukkan hasil  pengukuran  menggunakan  alat  dari  medis. 𝑝̅ merepresentasikan  rata-rata pengukuran alat dan 𝑚 ̅ adalah rata-rata pengukuran medis.
Tabel 2. Data Hasil Pengukuran
No  Kode Responden BPM (Beat Per Menit) ͞ p ͞ m 1 2 3
P m p m p m 1 A 76  76  74  72  76  72  75,3  73,3 2 B 74  74  72  72  72  72  72,6  72,6 3 C 76  76  80  80  80  84  78,6 80 4 D 76  72  76  76  72  72  74,6  73,3 5 E 72  72  72  72  72  72 72 72
Gambar 6 . Hasil pengukuran data yang ditampilkan pada aplikasi Android
Tabel  2  diatas  merupakan  hasil  pengambilan  data  terhadap  5  responden. Pengukuran  yang  didapatkan  kepada  setiap  responden  menunjukkan  alat  mampu membaca denyut jantung normal manusia yang berkisar 60-100 bpm. Data di atas merupakan hasil rerata dari pengukuran yang dilakukan dimana hasil pengukuran ditampilkan  di  website  yang  telah  dibuat  pada  penelitian  ini.  Website  yang dimaksud dapat juga dilihat melalui smartphone yang ditunjukkan pada gambar 6.

## 3.3 Analisa Data dan Evaluasi
Pada bagian ini menunjukkan hasil analisa data untuk mendapatkan persentase error yang didapatkan pada penelitian ini. Hasil dari analisa data hasil pengukuran ditunjukkan pada tabel berikut:
Tabel 3. Hasil Perhitungan Persentase Error Alat
Kode Responden  Pengukuran
Pengukuran
Error  Rata-rata
Alat  Medis A x1 76 76 0%
2,73% x2 74 72 2,7% x3 76 72 5,5%
B x1 74 74 0% 0% x2 72 72 0% x3 72 72 0%
C x1 76 76 0%
1,5% x2 80 80 0% x3 80 84 4,7% D x1 76 72 5,5%
1,8% x2 76 76 0% x3 72 72 0%
E x1 72 72 0% 0% x2 72 72 0%
x3 72 72 0% Rata-rata error seluruh pengukuran : 1,21%
Hasil diatas menunjukkan persentase error dari alat montoring denyut jantung berbasis IoT yang diusulkan pada penelitian ini. Rata-rata error seluruh pengukuran menunjukkan  persentase  sebesar  1,21%.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  alat  yang diusulkan  layak  digunakan  untuk  pengukuran  montoring  denyut  jantung  dalam kehidupan sehari-hari, berdasarkan standar kalibrasi alat EKG rumah sakit dengan toleransi 5%.

## 4. KESIMPULAN
Monitoring denyut jantung berhasil direalisasikan pada penelitian ini. Alat atau sistem yang diusulkan mampu membaca sinyal EKG yang direpresentasikan dalam satuan  BPM  menggunakan  sensor  AD8232.  Hasil  kalibrasi  alat  menggunakan simulator  EKG  dari  RSUD  Blambangan  menunjukkan  persentase  error  1,7%. Selain  itu,  hasil  rerata  persentase  error  antara  pengukuran  menggunakan  sistem usulan dengan alat dari medis menunjukkan sebesar 1,21%. Hasil ini menunjukkan bahwa tingkat persentase error pada sistem usulan sangat kecil. Lebih lanjut, Data
hasil pengukuran berhasil dipantau melalui aplikasi web yang dikembangkan pada android ataupun personal komputer melalui aplikasi browser. Hal ini membuktikan bahwa  pemantauan  kondisi  jantung  dapat  dilakukan  dimana  saja  dan  kapan  saja secara real time karena berbasiskan internet of things. Dengan ini diharapkan dapat membantu masyarakat yang menggunakan alat ini untuk memonitor kondisi denyut jantungnya  tanpa  harus  ke  rumah  sakit  untuk  melakukan  pemeriksaan  kondisi jantung terkini dengan biaya yang relatif murah.

## ACKNOWLEDGMENTS
Terimakasih kepada semua pihak yang turut  terlibat memberikan bantuan baik moril maupun materi pada penelitian ini terutama kepada Prodi Teknik Elektro Universitas  PGRI  Banyuwangi  yang  telah  memberikan  bimbingan  dan  Instansi IPSRS  Rumah  Sakit  Umum  Daerah  Blambangan  Banyuwangi  yang  telah smemberikan izin tempat untuk penelitian dan bimbingan terkait dengan penelitian ini.

## REFERENSI
[1] Susilo, Cipto. "Identifikasi faktor usia, jenis kelamin dengan luas infark miokard pada penyakit jantung koroner (PJK) di ruang ICCU RSD dr." Soebandi Jember. Skripsi. Departemen Ilmu Keperawatan, Universitas Muhammadiyah. Jember (2015).
[2]  Kesehatan,  Departemen,  and  DEPARTEMEN  KESEHATAN.  "Pharmaceutical  care  untuk pasien penyakit jantung koroner: Fokus sindrom koroner akut." Retrieved, Maret 29 (2006): 2012.
[3]  Agung,  Mochammad  Anugrah,  and  Basari.  "3-lead  acquisition  using  single  channel  ECG device developed on AD8232 analog front end for wireless ECG application." AIP Conference Proceedings . Vol. 1817. No. 1. AIP Publishing, 2017.
[4]  Akbar,  Muhammad  Alif,  and  Satria  Mandala.  "IoT  on  Heart  Arrhythmia  Real  Time Monitoring." Indonesian Journal on Computing (Indo-JC) 3.2 (2018): 1-10.
[5]  Muhajirin,  Muhajirin,  and  Ashari  Ashari.  "Perancangan  Sistem  Pengukur  Detak  Jantung Menggunakan Arduino Dengan Tampilan Personal Computer." Jurnal Inspiration 8.1 (2018).
[6]  Hakim,  Denisson  Arif,  and  Umi  Fadlillah. Alat  Monitoring  Denyut  Jantung  Berbasis Mikrokontroler Interface Laptop . Diss. Universitas Muhammadiyah Surakarta, 2017.
[7]  Aktas, Faruk, Celal Ceken, and Yunus Emre Erdemli. "IoT-based healthcare framework for biomedical  applications." Journal  of  Medical  and  Biological  Engineering 38.6  (2018): 966- 979.
[8]  Barold, S. Serge. "Willem Einthoven and the birth of clinical electrocardiography a hundred years ago." Cardiac electrophysiology review 7.1 (2003): 99-104.
[9] T. C. Lu et al., "A Portable ECG Monitor with Low Power Consumption and Small Size Based on AD8232 Chip", Applied Mechanics and Materials, Vols. 513-517, pp. 2884-2887, 2014
[10]  Fajar Wicaksono, Mochamad. "Implementasi Modul Wifi NodeMCU ESP8266 Untuk Smart Home." KOMPUTIKA-Jurnal Sistem Komputer 6 (2017).
[11]  Nayyar,  Anand,  and  Vikram  Puri.  "A  review  of  Arduino  board's,  Lilypad's  &  Arduino shields." 2016  3rd  International  Conference  on  Computing  for  Sustainable  Global Development (INDIACom) . IEEE, 2016.
[12]  Suryana, Yaya, and Rafi Aziz. "Sistem Pemonitor Detak Jantung Portable Menggunakan Tiga Sensor  Elektroda." JURNAL  Al-AZHAR  INDONESIA  SERI  SAINS  DAN  TEKNOLOGI 4.1 (2018): 14-17.