## Pengembangan Bag Valve Mask (BVM) Otomatis
Mohamad Rofi’i 1) , Mohamad Sofie 2) , dan Patrisius Kusi Olla 3)
1,2,3) JurusanTeknik Elektro Medik, Akademi Teknik Elektro Medik Semarang
1,2,3) Jl. KolSugiarto Km 2,5 Sadeng, Gunungpati, Kota Semarang e-mail: mohmdrofii@gmail.com 1) , msofie.ms@gmail.com 2) , patrisiuskusiolla@gmail.com 3

## ABSTRACT
Ventilators  are one of  the medical devices  that are needed as a breathing apparatus for COVID-19 patients who  have respiratory problems. One of the low-cost ventilators currently being developed by several domestic institutions is the ambu bag-based ventilator. The point is an air bag (bag) that is pressed by two carefully controlled automatic clamps, so that it can reach all, while taking into account portability, aesthetics and ease of manufacture. Therefore, the Bag Valve Mask (BVM) or ambu bag is an emergency option to replace the function of the ventilator. This study aims to make an ambu bag that can be applied as a portable mechanical ventilator. Thus, the ambu bag which was originally used manually can be used automati- cally like a ventilator machine in general. In determining the type of mechanical arm pressure, several parameters such as minute volume, respiratory rate, and tidal volume are used. As recommended by the American Heart Association (AHA) that the tolerance limit for the RR value is +/-10 BPM, it can be said that the automatic BVM as a result of this study can be used with or without a reservoir as needed or with the addition of oxygen.
Keywords: Ventilator, BVM, Respiratory Rate, Tidal Volume.

## ABSTRAK
Ventilator menjadi salah satu alat kesehatan yang sedang dibutuhkan sebagai alat bantu pernapasan bagi pasien COVID- 19  yang  mengalami  gangguan  pernapasan.  Salah  satu  ventilator  berbiaya  rendah  yang  saat  ini  sedang  dikembangkan  oleh beberapa institusi dalam negeri adalah ventilator berbasis ambu bag . Intinya adalah suatu kantong udara ( bag ) yang ditekan oleh dua capit ( clamp ) otomatis yang dikontrol dengan seksama, hingga dapat mencapai semua, dengan tetap memperhatikan portabilitas, estetika, dan kemudahan dalam manufaktur . Oleh karena itu, alat Bag Valve Mask (BVM) atau ambu bag menjadi pilihan darurat untuk menggantikan fungsi dari ventilator. Penelitian ini bertujuan untuk membuat ambu bag yang dapat diap- likasikan menjadi mechanical ventilator yang bersifat portable. Sehingga, ambu bag yang awalnya digunakan secara manual dapat digunakan secara otomatis seperti mesin ventilator pada umumnya. Dalam menentukan jenis tekanan lengan mekanik tersebut digunakan beberapa parameter seperti minute volume , respiratory rate , dan volume tidal. Sebagaimana direkomen- dasikan oleh American Heart Association (AHA) bahwa batas toleransi nilai RR adalah +/-10 BPM, maka dapat dikatakan bahwa BVM otomatis hasil penelitian ini dapat digunakan dengan reservoir atau tanpa reservoir sesuai kebutuhan atau dengan penambahan oksigen.
Kata kunci: Ventilator, BVM, Respiratori Rate , Tidal Volume

## I. P ENDAHULUAN
erkembangan  dunia  medis  dibangun  oleh  dua faktor  penting  yaitu  faktor  manusia  dan  faktor perlengkapan  medis  yang  menunjang  kebutuhan medis.  Penggunaan  komponen  elektronika  pada  alat- alat  medis  telah  memberikan  beberapa  keuntungan yaitu  cepat,  tepat  dan  akurat  serta  memberikan  kemu- dahan dalam penggunaannya [1].
Pasien dengan kondisi kritis membutuhkan ventilasi mekanik  untuk  membantu  pernapasan  pasien.  Pasien perlu  dirawat  di  ICU  dengan  menggunakan  ventilasi mekanik untuk waktu tertentu. Ventilasi mekanik mem- berikan bantuan napas tekanan positif guna mengistira- hatkan kerja otot pernapasan sambil mongobati penya- kit yang mendasarinya. Ventilasi tekanan positif dapat diberikan secara invasif maupun non invasif. Alat yang digunakan dikenal sebagai Ventilator.
Ventilator adalah alat pernafasan bertekanan negatif atau  positif  yang  dapat  mempertahankan  ventilasi  dan pemberian oksigen selama waktu yang lama dengan sis- tem full or half control [2]. Sistem full or half control adalah  suatu  sistem  dimana  Ventilator  mengontrol
pernapasan seorang pasien secara penuh atau secara se- bagian tergantung pada kondisi terkini pasien tersebut Ventilator menjadi salah satu alat kesehatan yang se- dang  dibutuhkan  sebagai  alat  bantu  pernapasan  bagi pasien COVID-19 yang mengalami gangguan pernapa- san. Salah satu ventilator berbiaya rendah yang saat ini sedang  dikembangkan  oleh  beberapa  institusi  dalam negeri adalah ventilator berbasis ambu bag . Intinya ada- lah  suatu  kantong  udara  ( bag )  yang  ditekan  oleh  dua capit ( clamp ) otomatis yang dikontrol dengan seksama, hingga  dapat  mencapai  semua,  dengan  tetap  memper- hatikan  portabilitas,  estetika,  dan  kemudahan  dalam manufaktur .
Berdasarkan beberapa penelitian sebelumnya, yang pertama adalah Penelitian mengenai sistem kerja valve dalam  pengaturan  aliran  udara  yang  berjudul  Sistem Kerja Valve Dalam Pengaturan Aliran Udara Pada Sis- tem Pneumatik Ventilator Hamilton C2 2014. Penelitian tersebut  membahas  tentang  sistem  pneumatik  pada Ventilator Hamilton C2 dirancang tanpa Tank , sehingga dari  blower,  udara  campuran  dapat  langsung  didistri- busikan ke pasien dengan penganturan inspirasi valve .
P
Penelitian berikut oleh Dr. Yazdi I. Jenie, dkk pada tahun  2020  yang  mengembangkan  Ventilator  berbasis Ambu-Bag  Airgency .  Ventilator  portabel  berdimensi 22x24x37 cm untuk pasien COVID-19 ini menggunakan  teknologi  ambu-bag  (kantong  udara) yang diotomatisasi.  Sehingga tidak perlu lagi dipompa secara  manual  sebagaimana  alat  pada  umumnya.  Ino- vasi ini  diperuntukkan  bagi  pasien  yang  berada  dalam tahap tiga atau tahap paling kritis di mana pasien telah mengalami  disfungsi  paru-paru  yang  menyebabkan pasien  tidak  dapat  bernapas  dan  membutuhkan  alat bantu pernapasan. Pengembangan yang akan dilakukan dalam penelitian adalah pengembangan low cost venti- lator machine portable yang secara uji fungsi parame- ter-paramer ventilator dapat dimanfaatkan untuk mem- bantu  pasien  kritis  yang  telah  mengalami  disfungsi paru-paru.

## II. S ISTEM B

## AG V ALVE M ASK (BVM)
Ruang  udara  (atau  kantong)  dan  konektor  pasien merupakan  sistem  BVM.  Konektor  pasien  terdiri  dari katup  searah  pasien,  port  ekspirasi  dan  port  koneksi pasien.  Yang  terakhir  ini  dihubungkan  ke  antarmuka, yang  dapat  berupa  masker  atau  tabung  endotrakeal. Volume udara diberikan kepada pasien saat penyelamat meremas  tas.  Bagian-bagian  yang  berbeda  ini  digam- barkan sebagai berikut:
Gambar 1. Sistem Bag Valve Mask (BVM) [7]

## III. P ENGOPERASIAN A MBU B AG
Pada Gambar. 2 disajikan bagian-bagian Ambu Bag . Resusitasi manual menyebabkan gas di dalam tiup porsi kantong  untuk  dicekok  paksa  ke  pasien  melalui  satu cara  katup  saat  dikompresi  oleh  penyelamat;  gas kemudian  idealnya  diberikan  melalui  masker  dan  ke pasien trakea, bronkus dan masuk ke paru-paru. Volume pasang  surut  dan  laju  pernapasan  harus  dipertahankan sesuai  kondisi  pasien  oleh  penyelamat.  Volume  tidal tipikal adalah 500 sampai 800 mL udara dan tipikal laju pernafasan  adalah  10  sampai  12  pernafasan  per  menit untuk dewasa dan 20 pernapasan per menit untuk bayi. Penyelamat  profesional  diajarkan  untuk  memastikan bahwa  topeng  itu  bagian  dari  BVM  disegel  dengan benar di sekitar wajah pasien.
Gambar 2. Sistem Bag Valve Mask (BVM) [7]

## IV. M ETODOLOGI
Penelitian ini dilaksanakan di lingkungan kampus Akad- emi Teknik Elektro Medik Semarang serta mengkondisikan keadaan yang ada. Waktu pelaksanaan dimulai Juli 2020 sam- pai bulan Desember 2020

## A. Perencanaan Spesifikasi Alat
Pada tahap perencanaan alat ini penulis merancang pembuatan alat dengan spesifikasi sebagai berikut:
1. Supply : 5 Volt DC 2. Display : Full ColourNextion
3. Temperatur sensor : -55°C sampai 125°C 4. Relative Humidity Sensor : DHT22 (0% – 100%RH) 5. Sound sensor : 0-100 dB 6. Air Flow : 0.00-10.00 m/s

## B. Perancangan Sistem
Desain  alat  yang  digunakan  pada  tugas  akhir  ini menggunakan bahan dasar dari akrilik degan tebal 3mm sebagaimana ditampilkan dalam gambar berikut:
Tampak Samping
Tampak Belakang Gerak Tuas Tu as Motor Dudukan Ambu Mask/Pas ien Inlet Gerak Tuas Tua s Motor Ambu Bag Ventilasi Dudukan Ambu Bag

## Tampak Depan
Gambar 3. Rancangan Alat BVM Otomatis
Gambar 4. Rangkaian BVM Otomatis

## C. Perancangan software alat
Perancangan software yang  akan  dimasukkan  ke dalam  Arduino  uno  menggunakan software Arduino IDE dengan program sebagai berikut,
/* BPM-breath/minute PRESS-pressure =================================== #tingkat siklus minimum        oksigen konsentrator dewasa--- 20 nafas/menit      dgn reservoir 99% anak---   20 nafas/menit      tnp reservoir 45% bayi---   40 nafas/menit      (model bayi) 90% #nilai ventilasi maksimum cyclerate dewasa        20 anak A        30 anak S/B      20 bayi A        60 bayi S/B      40 *frekuensi ventilasi yg benar dpt bervariasi,  seperti  yg  direkomendasikan oleh AHA #rentang tekanan dewasa      60+/-10cmH2O maksimum anak&bayi   40+/-5cmH2O maksimum =================================== pin 8 (jingga)---anak s   ||  enable  11 pin 9 (kuning)---stop     ||  in1/in3 12 pin10 (putih)---anak a    ||  in2/in4 13 motor merah-out3 coklat-out4 opto  1---terhalang 0---tdk terhalang =================================== */ #include <Wire.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h> #include <L298N.h> LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); const unsigned int IN1 = 12;
const unsigned int IN2 = 13; const unsigned int EN = 11; //enable B L298N motor(EN, IN1, IN2); const int A=8;  //sw 1 const int B=9;  //sw 2 const int C=10; //sw 3 const int opto=2; //optocoupler int anA; ///hasil baca sw1 int anOFF; //hasil baca sw2 int anB; //hasil baca sw3 int x; int interval_tutupA=700; int interval_tutupB=1200; int interval_bukaA=600; int interval_bukaB=900; int interval_st =400; unsigned long z; unsigned long y; unsigned long u; unsigned long s=0; unsigned long resmill; //int pos; void setup() { //Serial.begin(9600); lcd.begin();
pinMode(A, INPUT_PULLUP);
pinMode(B, INPUT_PULLUP); pinMode(C, INPUT_PULLUP); pinMode(opto,INPUT); //tunggu serial monitr //  while (!Serial) // { // // } // motor.setSpeed(70);
lcd.backlight();
lcd.clear(); // lcd.print("vent ambu "); }
void loop() { anA=digitalRead(A); anOFF=digitalRead(B); anB=digitalRead(C); if (anA==0&&anOFF==1&&anB==1) { pos0(); anakA(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Cyc.rate:30 BPM"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Press.:<40 cmH2O"); } if (anA==1&&anOFF==0&&anB==1) { pos0(); stp(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print(" Bag-Valve-Mask "); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("   AUTOMATIC   "); } if (anA==1&&anOFF==1&&anB==0) { pos0(); anakB(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Cyc.rate:20 BPM"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Press.:<40 cmH2O"); }
//pos0(); } void buka() { motor.setSpeed(200); motor.backward(); } void tutup() { motor.setSpeed(200); motor.forward(); }
Switch ON/OFF LCD Rotary Switch
void stp() { motor.stop(); } /* void selektor() { anA=digitalRead(A); //Serial.print("x="); Serial.println(x); delay(1000); anOFF=digitalRead(B); //Serial.print("y=");Serial.println(y); delay(1000); anB=digitalRead(C); //Serial.print("z=");Serial.println(z); delay(1000); if (anA==0&&anOFF==1&&anB==1)
{Serial.println("ANAK A/30 BPM");} if (anA==1&&anOFF==0&&anB==1) {Serial.println("STOP/OFF");} if (anA==1&&anOFF==1&&anB==0)
{Serial.println("ANAK B/20 BPM");} } */ void anakA() { //30BPM //resmill=millis(); //s=millis()-resmill; s=millis(); while(millis()-s<interval_tutupA) { motor.setSpeed(200); // nilai pwm 0-255 (duty cycle 0%-100%) motor.forward(); z=millis(); } while(millis()-z<interval_st) { motor.stop(); y=millis(); } while(millis()-y<interval_bukaA) { motor.setSpeed(200); motor.backward(); u=millis(); } while(millis()-u<interval_st) { motor.stop(); s=millis(); } } void anakB() { //20BPM s=millis(); while(millis()-s<interval_tutupB) { motor.setSpeed(120); motor.forward(); z=millis(); } while(millis()-z<interval_st) { motor.stop(); y=millis(); } while(millis()-y<interval_bukaB) { motor.setSpeed(120); motor.backward(); u=millis(); }
while(millis()-u<interval_st) { motor.stop();
s=millis();
}
} void pos0() { int pos=digitalRead(opto); while(pos==0) { motor.setSpeed(100); motor.backward(); pos=digitalRead(opto); } //motor.stop(); delay(100);

## V. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Hasil dari perancangan alat diperlihatkan pada gambar 5 berikut ini:
Gambar 5. Hasil Perancangan Alat BVM Otomatis
Sedangkan  hasil  pengukuran  merupakan  data  ten- tang  pengukuran  dari  masing-masing  bagian  untuk mengetahui apakah hasil rangkaian sesuai dengan hasil perencanaan,  sedangkan  dalam  analisa  rangkaian  ini bertujuan  untuk  membandingkan  antara  hasil  teori dengan hasil ukur pada titik pengukuran.

## A. Analisa Pengukuran Baterai
Titik  Pengukuran I  difokuskan  pada output dari  IC baterai.  Hasil  pengukuran output IC  baterai  sebagai power  supply  untuk input tegangan  ke  seluruh rangkaian pada pengukuran menunjukkan 4.4 volt. Hal ini menunjukkan bahwa IC baterai bekerja dengan baik dan  mampu  memberikan output tegangan  yang  diper- lukan oleh modul DC to DC converter .

## B. Analisa Pengukuran Modul DC to DC
Titik  Pengukuran  II  difokuskan  pada output dari modul DC to DC converter dengan diset pada tegangan 5 v. Hasil pengukuran output IC baterai sebagai power supply untuk input tegangan ke seluruh rangkaian pada pengukuran  menunjukkan  5.2 volt. Hal  ini  menunjuk- kan DC  to  DC  converter bekerja  dengan  baik  dan mampu memberikan supply tegangan ke Arduino Uno.

## C. Hasil Pengujian Dengan Gas Flow Analyzer (VT Mobile)
Pengujian  dilakukan  dengan  mengukur  BPM  dan Pressure  Max  menggunakan Gas  Flow  Analyzer (VT Mobile). Pengujian menggunakan dua nilai setting RR seperti pada tabel berikut ini:

## TABEL 1. HASIL PENGUJIAN ALAT
Setting RR RR BVM VT Mobile Kategori A 28-30 BPM 29 BPM VT = 85,7 mL

## I : E = 1 : 2
Presure max = 8 cmH 2 O Kategori B 20-22 BPM 21 BPM VT = 63,9 mL
I : E = 1 : 2
Presure max = 5 cmH 2 O
Berdasarkan hasil pengujian pada tabel di atas dapat dihitung nilai Minute Ventilation (MV) sebagai berikut:
Minute Ventilation (MV) = Vt x RR Bila diketahui: RR = 29 x/min dan Vt = 85,7 mL, maka MV = 29 x/min x 85,7 mL = 2,5 mL/min Sebagaimana  direkomendasikan  oleh American Heart  Association (AHA)  bahwa  batas  toleransi  nilai RR  adalah  +/-10  BPM,  maka  dapat  dikatakan  bahwa BVM  otomatis  hasil  penelitian  ini  dapat  digunakan dengan reservoir atau tanpa reservoir sesuai kebutuhan atau dengan penambahan oksigen.

## VI. K ESIMPULAN
Setelah selesai melakukan pengujian menggunakan Gas  Flow  Analyzer (VT  Mobile),  maka  penulis  dapat mengambil  kesimpulan  bahwa  bahwa  BVM  otomatis hasil  penelitian  ini  dapat  digunakan  dengan  reservoir atau  tanpa  reservoir  sesuai  kebutuhan  atau  dengan penambahan oksigen.

## D AFTAR P USTAKA
[1] T. P. Velavan and C. G. Meyer, “The COVID-19 epi- demic,” Trop. Med. Int. Heal., vol. 25, no. 3, pp. 278– 280, 2020, doi: 10.1111/tmi.13383.
[2] Brunner  and  Suddarth.  2001.  Keperawatan  Medikal Bedah. Jakarta: EGC
[3] WHO, “WHO | Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) Outbreak-About the Virus.”
http://www.euro.who.int/en/health-topics/healthemer- gencies/coronavirus-covid-19/novel-coronavirus-2019- ncov (accessed Apr. 09, 2020).
[4] “Situasi Virus Corona - Covid19.go.id.”
https://www.covid19.go.id/situasivirus-corona/ (ac- cessed Apr. 09, 2020).
[5] F. S. Sayin and H. Erdal, “Design, modelling, prototyp- ing  and closed loop  control of a mechanical  ventilator for newborn babies,” 2018 6th Int. Conf. Control Eng. Inf.  Technol.  CEIT  2018,  no.  October,  pp.  1–5,  2018, doi:10.1109/CEIT.2018.8751846.
[6] A.  Mohsen  et  al.,  “Design  and  Prototyping  of  a  Low- cost Portable Mechanical Ventilator,” pp. 1–9, 2010.
[7] Godoy, A. C. F. D., Vieira, R. J., & Vieira Neto, R. J. (2008). Oxygen outflow delivered by manually operated self-inflating  resuscitation  bags  in  patients  breathing spontaneously. Jornal  Brasileiro  de  Pneumologia , 34 , 212-216.