1 1. Pendahuluan Di era globalisasi dan era informasi, teknologi informasi berkembang begitu pesat dan telah merambah ke berbagai bidang termasuk kesehatan. Di era globalisasi dan informasi ini seakan telah membuat standar baru yang harus dipenuhi oleh dunia kesehatan. Hal tersebut telah membuat dunia keperawatan di Indonesia menjadi tertantang untuk terus mengembangkan kualitas pelayanan kesehatan yang berbasis teknologi informasi. Namun memang kita tidak bisa menutup mata akan hambatan-hambatan yang akan dihadapi oleh keperawatan di Indonesia., di antaranya adalah keterbatasan SDM yang menguasai bidang kesehatan dan teknologi informasi secara terpadu, masih minimnya infrastruktur untuk menerapkan sistem informasi di dunia pelayanan kesehatan, dan masih rendahnya minat para perawat di bidang teknologi informasi kesehatan. Dengan permasalahan tersebut dapat mempengaruhi rendahnya pelayanan kesehatan di Indonesia dengan demikian perlu adanya peningkatan kualitas pelayanan kesehatan di rumah sakit [1]. Contoh rendahnya pelayanan kesehatan Indonesia sudah terlalu banyak kasus akibat kelalaian penggantian cairan infus, pada kasus di Bangka Belitung misalnya diduga akibat kelalaian perawat rumah sakit seorang bayi yang baru berumur 4 hari tewas karena kekurangan oksigen dan kekurangan cairan akibat infus yang melekat di tubuh sang bayi kering dan terlambat diganti oleh suster rumah sakit umum daerah Pangkalpinang, Bangka Belitung. Bayi yang diberi nama Muhammad Aidil itu mengembuskan nafas terakhirnya di ruang perawatan RSUD Depati Hamzah Pangkal pinang Bangka Belitung. Anak pertama dari pasangan Fandi dan Finnie ini diduga tewas akibat kelalaian suster rumah sakit yang terlambat mengganti cairan infus yang sudah kosong dengan yang baru [2]. Kesehatan manusia sangat penting untuk selalu diperhatikan apalagi setelah seseorang sudah dinyatakan mengidap suatu penyakit yang dapat menghambat aktifitas positif. Berdasarkan The World Health Report, 2005 angka kematian seseorang akibat diagnosa kesehatan yang lambat serta penanganan yang buruk oleh tim medis di Indonesia pada mencapai 8-11/100.000 populasi manusia hidup, hal ini merupakan angka yang termasuk tinggi di ASEAN[11]. Berdasarkan latar belakang tersebut maka dibutuhkan sebuah sistem yang mampu mengidentifikasi dan memonitoring infus pada ruangan pasien untuk memudahkan kinerja perawat di rumah sakit. Dan masalah yang benar-benar mengkhawatirkan dapat cepat teratasi secara terpadu, dengan pengiriman informasi yang dapat diterima jarak jauh dan akurat. Sehingga dirancanglah sebuah prototype sistem pemantauan level cairan infus menggunakan Arduino platform dengan komunikasi secara wireless pada ruang perawat.
20
Embed
Perancangan Prototype Sistem Pemantauan Level Cairan Infus ...
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
1. Pendahuluan
Di era globalisasi dan era informasi, teknologi informasi berkembang begitu
pesat dan telah merambah ke berbagai bidang termasuk kesehatan. Di era
globalisasi dan informasi ini seakan telah membuat standar baru yang harus
dipenuhi oleh dunia kesehatan. Hal tersebut telah membuat dunia keperawatan di
Indonesia menjadi tertantang untuk terus mengembangkan kualitas pelayanan
kesehatan yang berbasis teknologi informasi. Namun memang kita tidak bisa
menutup mata akan hambatan-hambatan yang akan dihadapi oleh keperawatan di
Indonesia., di antaranya adalah keterbatasan SDM yang menguasai bidang
kesehatan dan teknologi informasi secara terpadu, masih minimnya infrastruktur
untuk menerapkan sistem informasi di dunia pelayanan kesehatan, dan masih
rendahnya minat para perawat di bidang teknologi informasi kesehatan. Dengan
permasalahan tersebut dapat mempengaruhi rendahnya pelayanan kesehatan di
Indonesia dengan demikian perlu adanya peningkatan kualitas pelayanan
kesehatan di rumah sakit [1].
Contoh rendahnya pelayanan kesehatan Indonesia sudah terlalu banyak
kasus akibat kelalaian penggantian cairan infus, pada kasus di Bangka Belitung
misalnya diduga akibat kelalaian perawat rumah sakit seorang bayi yang baru
berumur 4 hari tewas karena kekurangan oksigen dan kekurangan cairan akibat
infus yang melekat di tubuh sang bayi kering dan terlambat diganti oleh suster
rumah sakit umum daerah Pangkalpinang, Bangka Belitung.
Bayi yang diberi nama Muhammad Aidil itu mengembuskan nafas terakhirnya di
ruang perawatan RSUD Depati Hamzah Pangkal pinang Bangka Belitung. Anak
pertama dari pasangan Fandi dan Finnie ini diduga tewas akibat kelalaian suster
rumah sakit yang terlambat mengganti cairan infus yang sudah kosong dengan
yang baru [2].
Kesehatan manusia sangat penting untuk selalu diperhatikan apalagi setelah
seseorang sudah dinyatakan mengidap suatu penyakit yang dapat menghambat
aktifitas positif. Berdasarkan The World Health Report, 2005 angka kematian
seseorang akibat diagnosa kesehatan yang lambat serta penanganan yang buruk
oleh tim medis di Indonesia pada mencapai 8-11/100.000 populasi manusia hidup,
hal ini merupakan angka yang termasuk tinggi di ASEAN[11].
Berdasarkan latar belakang tersebut maka dibutuhkan sebuah sistem yang
mampu mengidentifikasi dan memonitoring infus pada ruangan pasien untuk
memudahkan kinerja perawat di rumah sakit. Dan masalah yang benar-benar
mengkhawatirkan dapat cepat teratasi secara terpadu, dengan pengiriman
informasi yang dapat diterima jarak jauh dan akurat. Sehingga dirancanglah
sebuah prototype sistem pemantauan level cairan infus menggunakan Arduino
platform dengan komunikasi secara wireless pada ruang perawat.
2
2. Tinjauan Pustaka
Fathur (Fathur,2010) pada penelitian yang pertama berjudul
Pengembangan Prototipe Sistem Kontrol dan Monitoring Infus Untuk Pasien
Berbasis Jaringan Nirkabel (ZigBee), Penelitian ini mengaplikasikan sistem
kontrol dan monitoring infus dalam bentuk prototype. Kontrol tetesan infus
ditampilkan dalam bentuk lampu indikator LED yang terintegrasi dengan
mikrokontroler dan pengindraan tetes infus menggunakan dioda laser dan
photodioda, yang memberikan sinyal-sinyal listrik ke komparator, selanjutnya
diproses oleh mikrokontroler yang hasilnya dikirim ke server, sehingga dapat
memberikan informasi dan memudahkan bagi para paramedis dalam mengetahui
kondisi infus melalui GUI (Graphical User Interface). Paramedis cukup
mengendalikan dan memonitoring keadaan infus pasien pada GUI yang terdiri dari
Visual Basic dan SQL Server [3].
Akhmad (Akhmad,2012) pada penelitian yang kedua berjudul Monitoring
dan Identifikasi Gangguan Infus Menggunakan Mikrokontroler AVR. Dalam
penelitian ini Akhmad membuat sistem pendeteksian kondisi cairan infus yang
secara realtime dimonitoring oleh perawat. Komponen yang digunakan untuk
pembuatan alat ini menggunakan sensor strain gauge, RPS, mikrokontroler
ATMEGA8535 dan modul Rx-Tx sebagai transmitter dan receiver. Cara kerja
pada alat ini strain gauge diletakkan diatas cairan infus. Setiap perubahan pada
kondisi infus ditransformasi oleh sensor tersebut menjadi sinyal elektrik yang
sebanding. Rangkaian pengondisi sinyal (RPS) merupakan rangkaian yang terdiri
dari beberapa komponen meliputi rangkaian multivibrator dan resistor. RPS
berfungsi merubah nilai resistansi dari strain gauge menjadi tegangan analog yang
memiliki range antara 0 sd 2,56V. Nilai ini disesuaikan dengan range masukan
dari ADC. Selanjutnya sinyal analog dikonversi oleh ADC internal yang berada
dalam chip mikrokontroler, keluarannya berupa nilai digital dengan range
bilangan 0 sd 512 desimal. Data ini selanjutnya disimpan dalam register dan
diolah secara program matematis untuk menentukan kondisi dan identifikasi
masalah infus. Kondisi yang dideteksi diantaranya adalah level cairan infus, laju
cairan yang dihitung dalam satuan ml permenit, dan penyumbatan pada infus.
Keluaran dari mikrokontroler berupa kode heksa desimal yang selanjutnya dikirim
ke bagian penerima via modul transmitter wireless [4]
Berbeda dengan penelitian-penelitian sebelumnya, dalam penelitian ini
akan dirancang suatu sistem pendeteksian level cairan infus yang secara realtime
dimonitoring oleh perawat. Penelitian ini membahas tentang : 1) sensor load cell
sebagai sensor berat untuk menghitung berat pada infus; 2) board Arduino Uno
R3 sebagai pengendali utama sistem untuk perantara antara hasil pembacaan
sensor dari load cell agar data yang dihasilkan dapat dibaca di komputer; 3)
Komunikasi antara mikrokontroler dengan komputer menggunakan modul Xbee,
dimana data berat infus akan dikirimkan secara wireless.
Level adalah alat untuk mengukur ketinggian dengan batasan ketinggian
tertentu. Misalnya, level meter pada tangki air, berguna untuk mengukur
ketinggian air dalam tangki dengan satuan panjang (meter) maupun prosentase
[5].
3
Opamp (Operasional Amplifiers) pada hakekatnya merupakan sejenis IC.
Didalamnya terdapat suatu rangkaian elektronik yang terdiri atas beberapa
transistor, resistor dan dioda. Jika pada IC jenis ini ditambahkan suatu jenis
rangkaian, masukan dan suatu jenis rangkaian umpan balik, maka IC ini dapat
dipakai untuk mengerjakan berbagai operasi matematika, seperti menjumlah,
mengurangi, membagi, mengali, dan mengintegrasi. Oleh karena itu IC jenis ini
dinamakan penguat operasi atau operasional amplifier, disingkat Opamp [6].
Simbol Opamp ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1 Simbol Op amp.
Arduino Uno R3 (Revision 3) adalah board mikrokontroler yang
menggunakan ATmega328. Board Arduino Uno R3 ditunjukkan pada Gambar 2.
Board ini memiliki 14 digital input/output pin, 6 input analog, koneksi USB,
tombol reset. Arduino Uno R3 dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau catu
daya eksternal. Eksternal (non-USB) daya dapat menggunakan AC-DC adaptor
atau baterai. Rentang daya yang dianjurkan adalah 7 – 12V [7].
Gambar 2 Board Arduino Uno R3
4
Load cell adalah sebuah alat uji perangkat listrik yang dapat mengubah
suatu energi menjadi energi lainnya yang biasa digunakan untuk mengubah suatu
gaya menjadi sinyal listrik. Secara umum, load cell dan sensor gaya berisi pegas
(spring) logam mekanik dengan mengaplikasikan beberapa foil metal strain
gauges. Strain dari pegas mekanik muncul sebagai pengaruh dari pembebanan
yang kemudian ditransmisikan pada strain gauges. Pengukuran sinyal yang
dihasilkan dari load cell adalah dari perubahan resistansi strain gauge yang linier
dengan gaya yang diaplikasikan [8]. Sensor load cell ditunjukkan pada gambar 3.
Gambar 3 Sensor Load cell
ZigBee adalah standar dari IEEE 802.15.4 untuk komunikasi data pada alat
konsumen pribadi maupun untuk skala bisnis. ZigBee didesain dengan konsumsi
daya yang rendah dan bekerja untuk jaringan personal tingkat rendah. Perangkat
ZigBee biasa digunakan untuk mengendalikan sebuah alat lain maupun sebagai
sebuah sensor wireless. ZigBee memiliki fitur dimana mampu mengatur jaringan
sendiri, maupun mengatur pertukaran data pada jaringan. Kelebihan dari ZigBee
lainnya adalah membutuhkan daya rendah, sehingga bisa digunakan sebagai alat
pengatur secara wireless yang penginstalan hanya perlu dilakukan sekali, karena
hanya dengan satu baterai dapat membuat ZigBee bertahan hingga setahun. Selain
itu ZigBee juga memiliki topologi jaringan “mesh” sehingga mampu membentuk
jaringan yang lebih luas dan data yang lebih diandalkan [9].
5
3. Metode Penelitian
Penelitian yang dilakukan, diselesaikan melalui tahapan penelitian yang
terbagi dalam empat tahapan seperti ditunjukkan pada Gambar 4, yaitu: (1)
Pengembangan Konsep Sistem, (2) Perancangan sistem, (3) Implementasi Sistem,
(4) pengujian sistem.
Gambar 4 Tahapan Penelitian
Tahapan penelitian pada Gambar 4 dapat dijelaskan sebagai berikut.
Tahap pertama : Pengembangan Konsep Sistem, pada tahap ini dilakukan studi
pustaka yaitu mempelajari konsep dasar sistem dan mengumpulkan informasi
tentang kebutuhan sistem yang akan dibuat; Tahap kedua : Perancangan Sistem
yang meliputi pemenuhan kebutuhan hardware dan software yang dibutuhkan
dalam pembuatan prototype alat pengukur level cairan infus dan aplikasi
pendukungnya; Tahap ketiga : Implementasi Sistem, pada tahap ini dilakukan
implementasi sistem yang sesuai dengan perancangan sistem, dimana alat
diletakkan di atas pengait botol sebagai penimbang berat infus. Ketika tingkat
cairan infus turun di bawah pada batasan tertentu, maka akan memberikan sinyal
peringatan yang akan menghidupkan LED. Pada saat yang sama, sinyal akan
dikirim ke host komputer melalui jaringan ZigBee; Tahap keempat : Pengujian
Sistem, pada tahap ini dilakukan monitoring level cairan infus, apakah alat dan
aplikasi sudah berjalan sesuai hasil dari perancangan sebelumnya.
.Langkah-langkah atau proses yang dilakukan pada sistem ini dimana level
tersebut dihasilkan dari pembacaan oleh sensor load cell dengan perintah dari
mikrokontroler, setelah itu pada mikrokontroler data diolah, diatur semua dan
6
diberi parameter apabila berat infus kurang dari parameter yang telah ditentukan
maka mikrokontroler akan menghidupkan LED warna merah kemudian apabila
lebih dari parameter yang telah ditentukan maka mikrokontroler akan
menghidupkan LED hijau. Selanjutnya data dari mikrokontroler tersebut akan di
tampilkan dengan LCD dan dikirim melalui Xbee. Data yang dikirim dari Xbee
tersebut akan diterima oleh Xbee Adapter untuk dihubungkan pada port komputer
dan data yang dihasilkan dari port tersebut akan ditampilkan pada aplikasi
komputer. Alur sistem yang dibuat ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5 Flowchart Sistem Monitoring Infus
Perancangan sistem yang dibuat terlebih dahulu adalah blok diagram alur
kerja sistem, yang terdiri dari perangkat keras serta program komputer. Rancangan
arsitektur ditunjukkan pada Gambar 6.
7
Gambar 6 Rancangan Arsitektur
Blok diagram pada Gambar 6 menjelaskan bagaimana modul terkonfigurasi
dengan board Arduino Uno, sensor load cell dihubungkan dengan board Arduino
Uno dengan pin analog0 karena sinyal yang dihasilkan load cell kecil maka
sebelum masuk pada pin analog0 diberi Opamp untuk penguatan sinyal untuk
dapat mengirimkan data digital hasil pembacaan sensor ke mikrokontroler. LED
terhubung pada pin digital 2 dan 3 berfungsi sebagai indikator level infuse Low
dan High. Xbee berfungsi sebagai komunikasi wireless, Xbee sendiri harus
dihubungkan dengan Xbee shield agar dapat dipasang pada board. LCD berfungsi
menampilkan hasil pembacaan sensor yang terhubung pada pin digital 8,9,4,5,6,7.
Dan dari sisi komputer penerima, Xbee dipasang pada Xbee adapter dan
dihubungkan dengan komputer menggunakan USB.
Secara umum sistem yang akan dibuat terdiri dari 2 blok yaitu blok
pengirim(Transmitter) seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 7 dan blok
penerima (Receiver) seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 8. Blok pengirim
tersusun dari sensor Load Cell, rangkaian pengondisi sinyal (RPS),
mikrokontroler, modul transmitter wireless dan unit penampil. Bagian penerima
tersusun atas modul Xbee dan PC
8
`
Gambar 7 Diagram Blok Sistem bagian Transmiter
Gambar 8 Diagram Blok Sistem bagian Receiver
4. Hasil dan Pembahasan
Hasil dan Pembahasan berisi hasil rangkaian alat, konfigurasi Xbee,
pengkodean program yang ditanamkan ke mikrokontroler dan penjelasan
mengenai bagaimana aplikasi monitoring level cairan infus dibuat menggunakan
bahasa C# pada Microsoft Visual Studio.
Prototype alat pengukur suhu dan kelembaban ditunjukkan pada Gambar
9, dimana sensor Load cell, LCD, LED dan modul Xbee disambungkan dengan
board Arduino Uno R3 menggunakan kabel jumper berdasarkan pin yang sesuai.
SENSOR RPS MIKROKONTROLER
MODUL Xbee
POWER
SUPPLY
TAMPILAN
PC MODUL Xbee
9
Gambar 9 Prototype Alat
Berikut merupakan kode program pada board Arduino
Kode Program 1 Library LCD, dan LED
Kode program 1 menunjukkan pemanggilan library LED dan LCD.
Perintah pada baris ke-1 menunjukkan library LCD. Perintah pada baris ke-2 dan
baris ke-3 menunjukkan library LED. Dimana semua dihubungkan pada board
Arduino, LED hijau diletakkan pada pin digital-2 dan LED merah diletakkan pada
pin digital-3.
1. #include <LiquidCrystal.h>
2. #define lampu_hijau 2
3. #define lampu_merah 3
10
Kode Program 2 Fungsi Utama Program
Kode program 2 merupakan fungsi utama dari program. Perintah pada
baris ke-2 merupakan library dari LCD 16X2 dan penempatan pin pada board
Arduino yaitu pada pin digital 8,9,4,5,6,7. Perintah pada baris ke-5 sampai ke-9
berfungsi untuk membaca data pada serial port dilayar monitor, menjalankan
perintah output untuk LCD dan output untuk LED . Perintah pada baris ke-10
sampai ke-13 merupakan perintah untuk membaca dimana pin dari sensor load
cell disambungkan pada board Arduino. Perintah pada baris ke-14 sampai baris
ke-19 merupakan pengaturan parameter untuk kalibrasi apabila berat yang
dihasilkan load cell lebih dari 10 maka nilai akan dikurang 28. Perintah pada baris
1. float massa;
2. LiquidCrystal lcd(8,9,4,5,6,7);
3. void setup()
4. {
5. Serial.begin(9600);
6. lcd.begin(16,2);
7. pinMode(lampu_hijau, OUTPUT);
8. pinMode(lampu_merah, OUTPUT);
9. }
10. void loop()
11. {
12. massa = analogRead(0) - 145;
13. massa = (massa/800)*700;
14. if (massa >= 10)
15. {
16. massa = massa - 28 ;
17. }
18. if(massa <= 100)
19. {
20. lcd.setCursor(0,0);
21. lcd.print("Berat Infus");
22.
23. digitalWrite(lampu_hijau, LOW);
24.
25. digitalWrite(lampu_merah, HIGH);
26. delay(500);
27. digitalWrite(lampu_merah, LOW);
28. delay(500);
29. else
30. {
31. digitalWrite(lampu_hijau, HIGH);
32. }
33. int berat = massa;
34. Serial.print("Berat Infus : ");
35. Serial.print(massa);
36. Serial.println(" ml");
37. lcd.setCursor(0,0);
38. lcd.print("Berat Infus : ");
39. delay(1000);
40. lcd.setCursor(0,1);
41. lcd.print(massa);
42. lcd.setCursor(4,1);
43. lcd.print(" ml");
44. }
11
ke-18 sampai baris ke-32 merupakan pengaturan LCD dan pengaturan LED. LED
ini berfungsi sebagai indikator, jika level berada di bawah batasan yang ditentukan
yaitu 50 ml akan ditampilkan peringatan LED berwarna merah dan jika tidak
melebihi batasan yang ditentukan akan menampilkan LED berwarna hijau.
Perintah pada baris ke-33 sampai ke-44 merupakan pengaturan tampilan di serial
monitor dan di LCD dengan delay 1 second.
Selanjutnya agar dua modul Xbee dapat saling berkomunikasi, maka perlu
ada pengaturan pada modul Xbee. Masuk dalam Modem Configuration kemudian
isi nilai parameter yang ada pada folder networking & security. Untuk komunikasi
point to point, umumnya hanya 3 parameter yang diatur, yaitu PAN ID (personal
area network ID), DL (destination address low), dan MY (16 bit source address).
Pengaturan parameter untuk Xbee1 dan Xbee2 agar dapat saling berkomunikasi
adalah:
Nilai parameter DL Xbee1 = MY Xbee2.
Nilai parameter MY Xbee1 = DL Xbee2.
Xbee1 dan Xbee2 menggunakan alamat PAN ID yang sama [10].
Pengaturan parameter Xbee ditunjukkan pada Gambar 10 dan Gambar 11
Gambar 10 Pengaturan Xbee1
12
Gambar 11 Pengaturan Xbee2
Pada desain aplikasi ini akan dijelaskan mengenai bagaimana aplikasi
monitoring infus dibuat menggunakan bahasa C# pada Microsoft Visual Studio.
Tampilan aplikasi pada Gambar 12 yang terdiri dari satu form yang di
dalamnya memuat ComboBox untuk menampilkan serial port yang terhubung
pada PC. Kemudian terdapat Button Start yang berfungsi untuk mengaktifkan port
agar data berat infus dapat tampil pada RichTextBox, Button Stop untuk berhenti
mengaktifkan port, DateTimePicker berfungsi untuk mengetahui tanggal hari ini,
Label Connection berfungsi untuk menampilkan status port apakah sudah
terkoneksi atau belum, TextBox berfungsi untuk menampilkan data yang sedang
berjalan, Button Clear berfungsi untuk menghapus isi RichTextBox,
OvalShapeRed berfungsi sebagai indikator level pada posisi low, OvalShapeGreen
berfungsi sebagai indikator level pada posisi high, Button OpenFile berfungsi
untuk melihat history data yang telah berlalu dan Button exit untuk menutup
aplikasi.
Tampilan aplikasi pada Gambar 12 menampilkan aplikasi pada saat
streaming pengambilan data pada serial port. Dan pada Gambar 13 menampilkan
data hasil penyimpanan data level infus.
13
Gambar 12 Tampilan Aplikasi
Gambar 13 Tampilan Data Monitoring Infus
Gambar 14 Menunjukkan Data Hasil Penyimpanan Data Level Infus.
Gambar 14 Hasil Penyimpanan Data Level Infus
14
Kode Program 3 Perintah Komunikasi Port dan LogFile
1. public partial class Form1 : Form
2. {
3. SoundPlayer soundPlayer = new SoundPlayer(@"C:\Users\Faryz\Downloads\beep-