## Sistem Monitoring Inkubator Bayi

## Qory Hidayati
Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Balikpapan,
Balikpapan,  Indonesia qory.hidayati@poltekba.ac.id

## Nur Yanti
Program Studi Teknik Elektronika,
Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Balikpapan,
Balikpapan,  Indonesia nur.yanti@poltekba.ac.id

## Nurwahidah Jamal
Program Studi Teknik Elektronika,
Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Balikpapan,
Balikpapan,  Indonesia nurwahidah.jamal@poltekba.ac.id
Abstract —Kelahiran  prematur  adalah  kelahiran  yang terjadi  sebelum  minggu  ke  37  atau  lebih  awal  dari  hari perkiraan lahir. Berbagai masalah yang dapat ditimbulkan oleh kelahiran  prematur.  Bayi  berat  badan  lahir  rendah  (BBLR) adalah  bayi  baru  lahir  yang  berat  badan  lahirnya  pada  saat kelahiran  kurang  dari  2500  gram.  Dahulu  neonatus  dengan berat  badan  lahir  kurang  dari  2500  gram  atau  sama  dengan 2500 gram disebut prematur. Bayi prematur mempunyai resiko kematian  yang  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  bayi  yang lahir  cukup  bulan.  Banyak  faktor  yang  mempengaruhi meningkatnya  angka  kematian  bayi  prematur.  Salah  satunya yaitu  minimnya  pengawasan  kondisi  tubuh  bayi  prematur setelah  lahir.  Pada  penelitian  ini,  dibuat  sebuah  sistem  yang dimplementasikan  pada  inkubator  yaitu  sistem  monitoring. Sistem  monitoring  menggunakan bluetooth sebagai  media komunikasi  untuk  monitoring.  Untuk  monitoring  bayi, digunakan load  cell untuk  mengukur  berat  bayi,  DS18B20 untuk  mengukur  suhu  tubuh  bayi,  dan pulse sensor  untuk mengukur detak jantung bayi.
Kata  Kunci—Monitoring,  suhu,  load  cell,  pulse  sensor, bluetooth
Abstract — Premature  births  are  births  that  occur before the 37th week or earlier than the estimated day of  birth.  Various  problems  that  can  be  caused  by premature birth. Low birth weight babies (LBW) are newborns whose birth weight is less than 2500 grams at birth. Formerly a neonate with a birth weight of less than  2500  grams  or  equal  to  2500  grams  is  called premature.  Premature  babies  have  a  higher  risk  of death compared to babies born at term. Many factors affect the increase in premature infant mortality. One of them is the lack of supervision of the condition of the body of premature babies after birth. In this study, a system was implemented which was implemented on an  incubator,  a  monitoring  system.  The  monitoring system  uses  bluetooth  as  a  communication  medium for  monitoring.  For  baby  monitoring,  a  load  cell  is used  to  measure  the  baby's  weight,  DS18B20  to measure  the  baby's  body  temperature,  and  a  pulse sensor to measure the baby's heart rate.
Keywords — Monitoring,  temperature,  load  cell,  pulse sensor, bluetooth

## I. P ENDAHULUAN
Menurut Widjayanegara dalam usia kehamilan merupakan salah satu hal yang dapat mempengaruhi kelangsungan hidup janin dan kualitas hidupnya [1]. Umumnya kehamilan disebut cukup bulan bila berlangsung antara 37- 41 minggu di hitung dari  hari  pertama  siklus  haid  terakhir  pada  siklus  28  hari.
Sedangkan persalinan  yang  terjadi  sebelum  usia  kandungan mencapai 37 minggu disebut dengan persalinan prematur.
Estimasi  yang  reliabel  untuk  angka  kelahiran prematur    tidak  tersedia  untuk  Indonesia.  Meskipun demikian,  WHO  (2012)  mencatat  bahwa  angka  kejadian kelahiran prematur di Indonesia pada tahun 2010 adalah 15,5 per 100 kelahiran hidup dan menempatkan Indonesia di posisi ke-9  tertinggi  dari  184  negara.  Angka  ini  cukup  besar  jika dibandingkan dengan negara Belarus yang menempati urutan terakhir  dengan  jumlah  kelahiran  prematur  sebesar  4,1  per 100  kelahiran  hidup.  Sementara  itu,  jika  dibandingkan dengan  negara  ASEAN  lainnya,  Indonesia  memiliki  angka kejadian kelahiran prematur tertinggi, kemudian diikuti oleh Filipina (14,9 per 100 kelahiran hidup), dan Myanmar (12,4 per 100 kelahiran hidup) .
Banyak  faktor  yang  mempengaruhi  kesehatan  dari bayi  prematur,  diantaranya  yaitu  suhu,  berat  badan,  detak jantung,  dan  kadar  bilirubin  darah  bayi.    Bayi  berat  badan lahir  rendah  (  BBLR  )  adalah    bayi  baru  lahir  yang  berat badan lahirnya pada saat kelahiran kurang dari 2500 gram. Dahulu neonatus dengan berat badan lahir kurang dari 2500 gram  atau sama dengan 2500 gram disebut prematur. Pada tahun 1961 oleh WHO semua bayi  yang baru lahir dengan berat lahir kurang dari 2500 gram disebut Low Birth Weight Infants ( BBLR) [2]. Tak  hanya  berat  badan,  tapi  detak  jantung  neonatus perlu  juga  diawasi  untuk  memastikan  kesehatan  bayi. Umumnya  kecepatan  detak  jantung  orang  dewasa  lebih rendah  daripada  bayi.  Detak  jantung  bayi  baru  lahir umumnya  berkisar  antara  120  –  160 bpm,  bergantung  dari aktivitas bayi. Misalnya ketika menangis atau kesakitan dapat mencapai 180 bpm (www.parenting.co.id, 2019). Penelitian sebelumnya  yang  terkait  dengan  penelitian  yaitu  dengan melakukan  pengembangan  inkubator  bayi  dengan  sistem pemantaun  remote  [3]  dan  komunikasi  wireless  [4].  Maka dilakukan penelitian Sistem Monitoring Inkubator Bayi.

## II. B AHAN DAN M ETODE
Metode  proses  penelitian  diawali  dengan  perancangan alat  dan  aplikasi  yaitu  membuat  desain  casing  alat  dan skematik  rangkaian  sensor.  Kemudian  dari  rancangan tersebut selanjutnya dilakukan pembuatan secara nyata untuk perakitan  alat  dan  program-program,  serta  rangkaian  yang digunakan.  Setelah  itu,  dilakukan  pengujian  alat  secara terpisah  dan  menyeluruh  dalam  satu  sistem.  analisis kesalahan  yang  ada  sangat  diperlukan  agar  rancangan  alat dapat bekerja secara maksimal, sehingga perlu dilakukannya uji coba hingga mencapai hasil yang diinginkan.
Monitoring  inkubator  bayi  ini  bekerja  berdasarkan pendeteksian  berat  badan,  detak  jantung,  dan  suhu  bayi dimana tiga indikator tersebut akan dikirimkan nominal data yang diukur menggunakan sebuah bluetooh module. Gambar 1  merupakan  diagram  blok  inkubator  bayi    untuk  proses perancangan alat.
Gambar 1. Blok diagram inkubator bayi
Inkubator akan bekerja menggunakan Arduino Mega 2560  sebagai  pengolah  data.  Inkubator  akan  menerima masukan dari sensor load cell , pulse heart sensor , dan hasil pengukuran  akan  dikirimkan  oleh  Bluetooth  module  ke smartphone  dan  LCD  20x4.  LED  dan buzzer digunakan sebagai indikator apabila detak jantung berada di bawah nilai yang ditentukan. Gambar 2 merupakan diagram alir inkubator bayi  untuk proses perancangan alat.
Gambar 2. Diagram Alir inkubator bayi
Dari gambar 2  sensor load cell diberikan nilai acuan sebesar  2  –  2,5  kg,  dimana  ketika  berat  bayi  tidak  sama
dengan nilai tersebut maka tampilan pada smartphone akan menunjukkan  “Berat  belum  normal”.  Namun  ketika  berat bayi  sama  dengan  nilai  acuan  maka  tampilan  pada smartphone akan menunjukkan “Berat sudah normal”.
Pulse heart rate sensor diberikan nilai acuan sebesar 120 – 160 bpm, dimana ketika kecepatan detak jantung tidak sama dengan nilai tersebut maka sensor akan mengaktifkan buzzer  dan  LED  indikator.  Namun  ketika  kecepatan  detak jantung  sama  dengan  nilai  acuan  maka  buzzer  dan  LED indikator  akan  tetap  mati.  Adapun  sensor  suhu  diberikan batas nilai acuan sebesar 36,6pC – 37oC, dimana ketika suhu bayi  tidak  sama  dengan  nilai  tersebut  maka  tampilan  pada aplikasi  akan  menampilkan  “Suhu  Tidak  Normal”.  Namun ketika nilai suhu bayi sama dengan nilai acuan maka tampilan pada aplikasi akan menunjukkan “Suhu Normal”.
Selanjutnya perlu dilakukan penambahan monitoring pendeteksi  bilirubin  [5]  dan  kendali  dengan Intelligent Control System [6] menggunakan IOT [7].

## A. Sensor Load Cell
Load  Cell adalah  sebuah  jenis  alat  uji  beban  / tranduscer  yang  memiliki  kemampuan  dalam  mengubah suatu  gaya  menjadi  suatu  sinyal  listrik.  Alat  ini  memiliki prinsip  deformasi  sebuah  material  akibat  adanya  suatu tegangan mekanis yang bekerja.
Gambar 3. Load Cell
Dalam  menetukan  tegangan  mekanis harus dilandaskan  pada  hubungan  antara  tegangan  mekanis  dan deformasi  yang  disebut  regangan. Load  cell yang  paling sederhana  adalah  terdiri  dari  sensor strain  gauge dengan lapisan bending beam dan  dilengkapi  dengan  elemen tambahan  ( housing , sealing ,  dll)  untuk  melindungi  elemen dari strain gauge . Load  cell dapat  bekerja  apabila  diberi  beban  pada sebuah inti besi yang terdapat sebuah sensor untuk mengubah suatu gaya ke sinyal listrik dengan mengubah nilai resistansi akibat tekanan yang disebut dengan Strain Gauge . Umumnya Load cell memiliki empat kabel yang terdiri dari dua kabel eksitasi dan dua kabel keluaran.
Load cell sering diaplikasikan pada suatu timbangan digital.  Saat  proses  penimbangan,  beban  yang  diukur  akan mengakibatkan reaksi perubahan bentuk secara elastik pada Load cell . Selain digunakan oleh ibu rumah tangga dan toko kelontong, timbangan digital juga digunakan oleh beberapa pemeran industri dan diaplikasikan pada jembatan timbang.

## B. Easy Pulse Plugin
Prinsip kerja dari Easy pulse plugin sangat sederhana. Sensor memiliki dua sisi, di sisi satu LED dipasang dengan sebuah sensor  ambient  light dan  di  sisi  lainnya  terdapat semacam  rangkaian.  Rangkaian  ini  bertugas  untuk menguatkan  dan  meminimalisir  noise.  LED  yang  ada  di depan sensor di taruh di atas nadi tubuh manusia seperti ujung jari atau telinga.
Gambar 4. Easy Pulse Plugin
LED akan memancarkan cahaya yang mengarah ke nadi secara langnsung. Di dalam nadi terdapat aliran darah yang  mengalir  ketika  jantung  berdetak,  jadi  ketika  kita memonitor  aliran  darah  kita  juga  memonitor  detak  jantung manusia. Jika alirah darah terdeteksi  maka sensor ambient light akan  menangkap  lebih  banyak  cahaya  karena  cahaya yang dipancarkan terpantul oleh darah, perubahan kecil yang diterima  oleh  cahaya  akan  dianalisa  untuk  menentukan cepatnya jantung berdetak.

## C. Sensor Suhu DS18B20
DS18B20 adalah sensor suhu digital seri terbaru dari Maxim IC (dulu yang buat adalah Dallas Semiconductor , lalu dicaplok  oleh Maxim  Integrated  Products ).  Sensor  ini mampu  membaca  suhu  dengan  ketelitian  9  hingga  12-bit, rentang  -55°C  hingga 125°C  dengan  ketelitian (+/-0.5°C ). Setiap  sensor  yang  diproduksi  memiliki  kode  unik  sebesar 64-Bit yang disematkan pada masing-masing chip, sehingga memungkinkan  penggunaan  sensor  dalam  jumlah  besar hanya  melalui  satu  kabel  saja  ( single  wire data bus/1-wire protocol ).  Ini  merupakan  komponen  yang  luar  biasa,  dan merupakan  batu  patokan  dari  banyak  proyek-proyek  data logging dan kontrol berbasis temperatur di luar sana.
Gambar 5. Sensor Suhu DS18B20

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN

## A. Sensor DS18B20
Sensor DS18B20 ini berperan sebagai pengukur suhu tubuh bayi. Sensor ini dapat mengubah suhu menjadi sinyal 12 bit dalam waktu 750ms. Selain itu, sensor ini juga mampu mengukur suhu dari -55 o C sampai +125 o C.
Pengujian  sensor  DS18B20  ini  dilakukan  untuk mengetahui  selisih  antara  modul  sensor  suhu  dengan
thermometer tubuh sehingga dapat diketahui seberapa besar tingkat akurasi yang dihasilkan sensor suhu DS18B20. Suhu pada modul sensor ditampilkan pada serial monitor Arduino.
T ABEL 1. H ASIL P ENGUJIAN S ENSOR
DS18B20 No Nama Nilai Suhu Sensor Nilai Suhu Tubuh Selisih Error 1 Restu 32,25 o C 33,8 o C 1,55 4,8 % 2 Adit 32,50 o C 33,4 o C 0,9 2,76 % 3 Arif 34,00 o C 35,5 o C 0,04 4,41 % 4 Intan 27,30 o C 28,6 o C 1,3 4,76 % 5 Aqmal 32,20 o C 33,7 o C 1,5 4,65 % 6 Bowo 33,60 o C 34,8 o C 1,2 3,57 % 7 Tegar 36,30 o C 34,69 o C 0,04 4,40 % 8 Wahyudi 34,88 o C 36,0 o C 0,03 3,21 % 9 Maulana 33,50 o C 34,8 o C 1,3 3,88 % 10 Lana 34,50 o C 36,0 o C 1,5 4,34 % RATA – RATA ERROR 0,93 4,07 %
Penggunaan  resistor  sebesar  4,7k  ohm  pada  sensor dibutuhkan,  untuk  memfilter noise yang  dibaca  oleh  suhu. Jika sensor tidak diberi resistor 4,7k ohm maka sensor akan hanya  membaca  nilai  suhu  sebesar  -127 o C.  Merujuk  dari tabel 1 hasil pengujian sensor DS18B20 dengan thermometer tubuh memiliki nilai error sebesar 4,07%.

## B. Load Cell 5 kg
Modul load cell 5 kg ini berperan sebagai pengukur berat  badan  bayi.  Penggunaan load  cell 5  kg  digunakan, karena target pengguna dari inkubator ini adalah bayi yang memiliki berat badan di bawah rata – rata.
Pengujian  modul load cell 5 kg ini dilakukan  untuk mengetahui  selisih  antara  modul  dengan  timbangan  berat badan  sehingga  dapat  diketahui  seberapa  besar  tingkat akurasi  yang  dihasilkan  modul load  cell 5  kg.  Berat  pada modul load cell ditampilkan pada serial monitor Arduino.
T ABEL 2. H
ASIL P ENGUJIAN L OAD C ELL 5 K G No Nilai Berat pada Load Cell 5 kg Nilai Berat pada Timbangan Digital Selisih Error 1 0,4 kg 0,40 kg 0 0 2 0,5 kg 0,50 kg 0 0 3 0,9 kg 0,90 kg 0 0 4 1,3 kg 1,25 kg 0,05 3,84 % 5 1,2 kg 1,25 kg 0,05 4,16 % 6 1,4 kg 1,45 kg 0,05 3,57 % 7 1,7 kg 1,85 kg 0,15 8,8 % 8 1,5 kg 1,55 kg 0,05 3,33 % 9 3,1 kg 3,00 kg 0,1 3,22 %
10 4,4 kg 4,50 kg 0,1 2,27 % RATA – RATA ERROR 0,055 2,91 %
Penggunaan modul HX711 pada load cell dibutuhkan, untuk  menguatkan    sinyal  yang  diberi  oleh load  cell agar dapat dibaca dan diproses oleh Arduino. Dari hasil percobaan load cell dengan timbangan digital pada tabel 2 memiliki nilai rata – rata error sebesar 2,91 %

## C. Easy Pulse Plugin
Sensor  detak  jantung  ini  berperan  sebagai  pengukur detak jantung tubuh bayi. Pengujian sensor detak jantung ini dilakukan  untuk  mengetahui  selisih  antara  modul  sensor detak jantung dengan oximeter sesungguhnya sehingga dapat diketahui  seberapa  besar  tingkat  akurasi  yang  dihasilkan sensor  suhu  detak  jantung  ini.  Detak  jantung  pada  modul sensor ditampilkan pada serial monitor Arduino.
T ABEL 3. H ASIL P ENGUJIAN E ASY P ULSE P LUGIN No  Nama Nilai Pulse Sensor Nilai Oximeter Selisih Error 1 A 78 bpm 77 bpm 1 1,28 % 2 B 78 bpm 77 bpm 1 1,28 % 3 C 93 bpm 91 bpm 2 2,15 % 4 D 72 bpm 75 bpm 3 4,16 % 5 E 90 bpm 93 bpm 3 3,33 % 6 F 93 bpm 94 bpm 1 1,07 % 7 G 117 bpm 118 bpm 1 0,85 % 8 H 87 bpm 87 bpm 0 0 % 9 I 75 bpm 79 bpm 4 5,33% 10 J 96 bpm 97 bpm 1 1,04 % RATA – RATA ERROR 1,6 2,04 %
Untuk  melakukan  pengukuran  detak  jantung, Pulse sensor dan oximeter diletakkan di ujung jari telunjuk. Hal ini dilakukan,  karena  ujung  jari  memiliki  kulit  yang  tipis, sehingga sinar infra red dari easy pulse plugin dan oximeter dapat mendeteksi denyut pada jari. Untuk mendapatkan nilai yang stabil baik dari pulse sensor dan oximeter membutuhkan waktu  20  detik.  Berdasarkan  tabel  3,  dari  hasil  percobaan antara easy pulse plugin dengan oximeter memiliki nilai rata – rata error 2,04%.

## D. Aplikasi MIT APP
Aplikasi  MIT  APP  pada  penelitian  ini  digunakan sebagai interface /antarmuka  untuk  menampilkan  parameter yang terukur dari setiap sensor. MIT APP Inventor digunakan sebagai Bluetooth Client untuk menerima data.
Pengujian  MIT  APP  dilakukan  untuk  mengetahui apakah data yang dikirimkan dapat diterima atau tidak oleh aplikasi.  Pengujian  dilakukan  dengan  cara  menginstal aplikasi  yang  telah  dibuat  ke smartphone Android.  Untuk menjalankan  aplikasi,  pertama  pasangkan  terlebih  dahulu
perangkat smartphone dengan  mengklik  tombol bluetooth dari aplikasi MIT APP seperti yang ditunjukkan Gambar 6.
Gambar 6. Pemasangan Perangkat Bluetooth
Setelah  perangkat  berhasil  dipasangkan,  maka tampilan aplikasi akan berubah menjadi seperti  Gambar 7.
Gambar 7. Tampilan Interface Aplikasi MIT APP
Dapat  terlihat  bahwa  data  dari  setiap  sensor  dapat terkirim ke perangkat smartphone pengguna.
Pengujian  keseluruhan  dilakukan  untuk  mengetahui apakah sistem yang telah dibuat  bekerja sesuai dengan yang direncanakan atau tidak. Pengujian ini meliputi Sensor Easy Pulse  Plugin , Load  Cell ,  Sensor  DS18B20,  dan Bluetooth Module HC-05.  Pengujian  dilakukan  dengan  cara  melihat tampilan  dari  LCD  dan interface dari  aplikasi  yang  telah dibuat di MIT APP. Hasil pengujian keseluruhan dapat dilihat pada tabel 4.

## T ABEL 4. H ASIL PENGUJIAN SISTEM MONITORING INKUBATOR
Berdasarkan tabel 4 dapat dilihat bahwa terdapat dua level yang menjelaskan tentang kondisi dari masing – masing pembacaan sensor. Level 1 menandakan bahwa kondisi dari
objek  yang  dibaca  tidak  normal,  sedangkan  level  2 menandakan kondisi dari objek yang dibaca normal. Kondisi dari  setiap  pembacaan  data  sensor  akan  dikirimkan  ke aplikasi  MIT  APP  yang  dihubungkan  melalui bluetooth . Adapun pembacaan kondisi normal adalah ketika berat badan lebih  dari  2.5  kg,  suhu  tubuh  lebih  dari  36,5 o C,  dan  detak jantung lebih dari 120 bpm.

## IV. K ESIMPULAN
Dari penelitian yang telah dilakukan  dapat disimpulkan pengujian  nilai  sensor  DS18B20  memiliki  nilai  rata  –  rata error sebesar 2,04 %. Pengujian nilai load cell memiliki nilai rata – rata error sebesar 6,90 %. Pengujian nilai sensor Easy Pulse Plugin memiliki nilai rata – rata error sebesar 5,79 %. Pengujian  konektivitas Bluetooth ,  didapatkan  bahwa maksimal  jarak  yang  dapat  dicapai  untuk  menghubungkan antar perangkat bluetooth adalah 8 meter dengan penghalang, dan 10 meter tanpa penghalang. Monitoring inkubator yang telah dilakukan ini dapat berjalan dengan baik.
D AFTAR P USTAKA
[1] Berliana, Sarni Maniar. Faktor-Faktor Yang Memengaruhi Kelahiran Prematur Di Indonesia: Analisis Data Riskesdas 2013. E-journal widya kesehatan dan lingkungan. (2014)
[2] Sitohang, Nur Asnah. Asuhan Keperawatan Pada Bayi Berat Badan Lahir Rendah. Medan: Program Studi Ilmu Keperawatan. Universitas Sumatera Utara. (2004)
[3] Syahrul.  “Pengembangan  Inkubator  Bayi  Dan  Sistem  Pemantauan Remote”.  Jurnal  Tekno  lnsentif  Kopwil4,  Vol.  6,  No.  2,  oktober. Unikom Bandung. (2012): 9-17.
[4] Sulistyo  Ary,  U.  “Monitoring  Baby  Incubator  Sentral  dengan Komunikasi Wireless”, Jurnal Simetris, Vol. 9 No. 1 April (2018): 225 - 230
[5] Dr.  Marianti. “Kenali  Tingkat  Bilirubin  Normal  pada  Bayi  Baru Lahir”. www.alodokter.com/kenali-tingkat-bilirubin-normal-pada- bayi-baru-lahir (diakses tanggal 18 Februari 2019 pukul 12.50)
[6] Hidayati, Qory. “Intelligent Control System of Fire-Extinguishing and Obstacle-Avoiding Hexapod Robot”, Kinetik, 3, No.1 ( 2018), Pp. 1- 10
[7] Andi Romi, W. (2018), “Rancang Bangun Alat Monitoring Suhu dan Kelembaban Pada Alat Baby Incubator Berbasis Internet Of Things”, Jurnal Teknologi, 6, (2018): 52 - 70