Politeknik kesehatan kementrian kesehatan surabaya

BPM PORTABLE
WITH FINGER SENSOR BERBASIS MIKROKONTROLER ATtiny2313
Yessy Mega Jayanti , Ridho Ma’ruf, ST.,M.si , Dr. I Dewa Gede Hari W.,ST., MT.
Jurusan Teknik Elektromedik
POLITEKNIK KESEHATAN KEMENTRIAN KESEHATAN SURABAYA
Abstrak
Detak jantung yang optimal untuk setiap individu berbeda-beda, tergantung pada kapan waktu menghitung detak jantung tersebut serta kodisi badan juga mempengaruhi hasil perhitungan terhadap detak jantung tersebut. Mengetahui detak jantung normal individu sangat di anjurkan, karena detak jantung atau juga dikenal dengan denyut nadi adalah tanda penting dalam bidang medis yang bermanfaat untuk mengevaluasi dengan cepat kesehatan atau mengetahui kebugaran seseorang secara umum.(Sarjanaku.com/2011 ).
Terdapat banyak cara yang dapat dilakukan untuk mengukur detak jantung. Paling mudah dengan menggunakan jari tangan, tetapi terkadang dengan menggunakan jari tangan membutuhkan kosentrasi tinggi. Dengan meningkatnya teknologi saat ini denyut nadi dapat dihitung menggunakan alat elektronik yang sederhana yang menggunakan sadapan (sensor).
Pada kesempatan ini penulis telah membuat Alat penghitung denyut jantung menjadi lebih mudah untuk digunakan, serta berbentuk kecil yang mudah untuk dibawa (portable). Alat ini menghitung denyut jantung per satuan waktu yang secara umum direpresentasikan sebagai BPM (Beats Per Menute) dengan menggunakan finger sensor, Selanjutnya IC mikrokontroller sebagai pengatur dan pengelola data yang nantinya akan ditampilkan pada Seven segment. IC mikrokontroller yang digunakan adalah tipe AVR ATtiny 2313, yang memiliki bentuk fisik yang lebih kecil dari pada tipe mikrokontroller yang lain.
Dari 10 pasien dan setiap pasien dilakukan pengukuran sebanyak 5x didapat hasil rata-rata %error sebesar 0,201%. Sedangkan %error pengukuran dengan menggunakan function generator sebanyak 10x dengan frekuensi mulai dari 2Hz-0,6Hz sebesar 0,624%. Sehingga dapat disimpulkan alat penghitung denyut jantung ini layak digunakan karena %errornya kurang dari 5%, dari standart yang telah ditentukan.
Kata kunci : Denyut jantung, BPM, ATtiny2313, Portable
PENDAHULUAN
Jantung adalah organ vital dan merupakan pertahanan terakhir untuk hidup selain otak. Denyut yang ada di jantung ini tidak bisa dikendalikan oleh manusia. Denyut jantung biasanya mengacu pada jumlah waktu yang dibutuhkan oleh denyut jantung per satuan waktu secara umum direprsentasikan sebagai BPM (Beats Per Menute).
Denyut jantung yang optimal untuk setiap individu berbeda-beda tergantung pada kapan waktu menghitung denyut jantung tersebut serta kodisi badan juga mempengaruhi hasil perhitungan denyut jantung tersebut. Mengetahui denyut jantung normal individu sangat di anjurkan, karena denyut jantung atau juga dikenal dengan denyut nadi adalah tanda penting dalam bidang medis yang bermanfaat untuk mengevaluasi dengan cepat kesehatan atau mengetahui kebugaran seseorang secara umum. setiap manusia berbeda-beda dapat diketahui atau dihitung saat orang tersebut bangun tidur.(Sarjanaku.com/2011 ).
Bukan Hanya itu saja, perhitungan denyut jantung juga penting bagi seseorang yang akan melakukan aktifitas lebih (olahraga). Ketika olahraga biasanya kebanyakan orang akan lebih mengkhawatirkan mengenai jumlah kalori yang terbakar. Padahal memperhatikan denyut jantung sebelum olahraga jauh lebih cukup penting. Karena dengan memperhatikan denyut jantung sebelum olahraga dapat mengoptimalkan olahraga yang dilakukan (Zen Akatsuki Ners/2012).
Zona latihan denyut jantung atau dikatakan pada denyut jantung maksimum (MHR) yang kira-kira dinilai sekitar 220 dikurangi usia,maka setelah olahraga denyut jantung merupakan indicator yang sangat baik untuk mengetahui kondisi tubuh, Hal ini juga berguna sebagai diagnosis awal ada atau tidaknya gangguan kardiovaskuler (Dr.Hutber/2012). Dengan mengetahui denyut nadi maksimal pada tubuh maka perlu diperhatikan kondisi denyut jantung setelah olahraga jangan sampai melebihi batas maksimal yang bisa membahayakan jantung (Dr. Suhantoro). Karena semakin besar tenaga yang dikeluarkan dapat meningkatkan resiko kerusakan jantung karena jantung bekerja dengan keras dan latihan yang mengeluarkan tenaga besar tidak dianjurkan bagi penyakit jantung koroner (Rogmon, Universitas sains).
Zen Akatsuki Ners menyarankan untuk menghitung denyut jantung bisa dengan cara menghitung nadi di tekan tangan dan hitung selama 1 menit atau yang lebih praktis menggunakan jam yang ada perhitungan denyut jantungnya. Pentingnya alat penghitung denyut jantung yang mudah digunakan serta dibawa dapat membantu mengurangi ketidak tahuan mengenai Resiko penyakit cardiovascular. Karena salah satu cara pendeteksi gangguan jantung yaitu menghitung detak jantung sebelum beraktifitas lebih (olahraga) dan sesudah olahraga, dikatakan sehat apabila jumlah detak jantung kembali normal dengan cepat atau apabila penurunan detak jantung dalam 1 menit kurang dari 12 denyutan maka dapat beresiko penyakit cardiovascular (sarjanaku.com/2011).
Maka hal tersebut menjadi dasar pembuat modul ini yaitu membuat Alat penghitung denyut jantung menjadi lebih mudah untuk digunakan, serta berbentuk kecil yang mudah untuk dibawa (portable). Alat ini berupa BPM dengan menggunakan IC mikrokontroller sebagai pengatur dan pengelolah data yang nantinya akan ditampilkan pada Seven segment. IC mikrokontroller yang digunakan adalah tipe AVR ATtiny 2313, yang memiliki bentuk fisik yang lebih kecil dari pada tipe mikrokontroller yang lain. Pada BPM ini bersifat portable, harapannya nilai yang ditampilkan oleh BPM dapat digunakan untuk acuan kerja jantung.
TINJAUAN PUSTAKA
Jantung
Jantung terletak dalam rongga dada agak sebelah kiri, di antara paru-paru kanan dan paru-paru kiri. Massanya kurang lebih 300 gram, besarnya sebesar kepalan tangan pemiliknya. Jantung memiliki fungsi untuk memompa darah. Dengan adanya jantung, darah dapat dialirkan ke seluruh tubuh melalui pembuluh darah. Jantung manusia terbagi atas empat ruangan, yaitu serambi kanan dan serambi kiri serta bilik kiri dan bilik kanan. Bagian bilik (ventrikel) jantung berdinding lebih tebal dibandingkan serambi (atrium) jantung. Hal ini berhubungan dengan fungsinya untuk memompakan darah ke seluruh tubuh sehingga harus lebih kuat. Adapun dinding bilik kanan lebih tipis karena fungsinya hanya memompakan darah ke paru-paru. (Wikipedia.org).
Perhitungan Denyut Jantung
Perhitungan denyut jantung menggunakan teknik langsung dan tidak langsung Secara langsung dilakukan dengan mensensor pada jantung itu sendiri. Sedangkan secara tidak langsung dengan memanfaatkan pembuluh darah, yaitu dengan memanfaatkan indara perasa pada ketiga jari tangan yang di tempelkan pada pembuluh darah dan menghitungnya secara manual selama 1 menit, atau menggunakan sadapan (sensor) yang terhubung dengan alat penghitung detak jantung. Sensor terdiri dari IR dan Photodioda, letak IR dan Photodioda sejajar di bawah ujung jari. IR memancarkan cahaya infra merah ke ujung jari, dan photodioda sebagai penerima pantulan cahaya. Intensitas dari pantulan cahaya dipengaruhi volume darah di ujung jari. Jadi, setiap detak jantung sedikit merubah jumlah dari pantulan cahaya infra merah yang di deteksi oleh photodioda.
Gambar1 Simulasi Peletakkan sensor
Ada tempat penghitung denyut jantung selain menggunakan sensor finger yaitu pada :
-Ateri radalis : Pada pergelangan tangan
- Arteri temporalis : Pada tulang pelipis
- Arteri caratis : Pada leher
- Arteri femoralis : Pada lipatan paha
- Arteri dorsalis pedis: Pada punggung kaki
- Arteri politela :
Pada lipatan lutut
- Arteri bracialis : Pada lipatan siku
- Ictus cordis : Pada dinding iga, 5 – 7
Jumlah Denyut jantung pada orang yang sedang berisitirahat adalah sekita 60 – 80 permenit untuk orang dewasa, 80 – 100 permenit untuk anak-anak, dan 100 – 140 permenit pada bayi. Namun denyut jantung bisa lebih cepat jika seseorang dalam keadaan ketakutan, habis berolah raga, atau sakit panas. Umumnya denyut jantung akan meningkat sekitar 20 kali permenit untuk setiap satu derajat celcius penderita sakit panas. Jadi ada beberapa Faktor yang mempengaruhi frekuensi denyut jantung:
Jenis kelamin
Jenis aktifitas
Usia
Berat badan
Keadaan emosi atau psikis
(
sarjanaku.com/2011)
KERANGKA KONSEP
Blok Diagram
Gambar 2 Blok Diagram
Cara Kerja Blok Diagram
Sensor Finger mendeteksi aliran darah yang melewati jari telunjuk, cahaya infrared yang memancar dipantulkan oleh jari dan cahaya tersebut di tanggap oleh photodioda. Karena pengaruh aliran dan kepekatan darah maka timbulah sebuah sinyal. Kemudian sinyal yang didapat oleh sensor diteruskan ke rangkaian amplifier. dalam blok amplifier ini, sinyal yang didapat akan difilter agar terlihat sinyal denyut jantung yang sebenarnya. Setelah difilter maka sinyal yang didapat masih sangat kecil dan akan dikuatkan agar dapat dilakukan perbandingan. Setelah sinyal dibandingkan dengan Tegangan referensi maka sinyal tersebut akan memicu monoastabil yang akan mengeluarkan sinyal berlogika 0 dan 1. Monoastabil sebagai inputan dari IC Mikrokontroller untuk dicacah dan diolah, hasil pengolahan atau pencacahan ditampilkan pada display seven segment serta membunyikan buzzer sebagai tanda perhitungan selesai.
Diagram Alir
Gambar 3 Diagram Alir
HASIL DAN ANALISA
Hasil Pengukuran dan Perhitungan BPM Modul dan BPM Pembanding (Alat SPO2)
Tabel 1 Hasil Pengukuran dengan SP02