SEBUAH hembusan napas ternyata dapat diubah menjadi data yang menggambarkan fungsi paru. Inilah prinsip yang digunakan dalam pengembangan spirometer digital portabel berbasis Arduino Uno dan sensor tekanan MPX5500DP yang dikembangkan oleh Fauzyah Aprillia bersama tim dari Universitas Baiturrahmah, Padang.
Secara sederhana, pengguna cukup menarik napas secara maksimal kemudian menghembuskannya dengan kuat melalui mouthpiece. Hembusan udara tersebut menimbulkan perubahan tekanan pada saluran pengukuran. Perubahan tekanan inilah yang ditangkap oleh sensor MPX5500DP dan kemudian diubah menjadi sinyal listrik.
Sinyal dari sensor selanjutnya masuk ke Arduino Uno sebagai pusat pengolahan. Mikrokontroler membaca sinyal analog dari sensor, mengolahnya berdasarkan hubungan kalibrasi antara tekanan dan volume, kemudian mengubahnya menjadi data pengukuran fungsi paru. Dari proses tersebut sistem dirancang untuk memperoleh Forced Vital Capacity (FVC), Forced Expiratory Volume in One Second (FEV1), serta rasio FEV1/FVC.
FVC menggambarkan total volume udara yang dapat dikeluarkan secara paksa setelah seseorang menarik napas secara maksimal. Sementara FEV1 menunjukkan volume udara yang berhasil dikeluarkan pada satu detik pertama saat melakukan ekspirasi paksa. Kedua parameter tersebut kemudian dapat dilihat bersama rasio FEV1/FVC untuk memberikan informasi mengenai fungsi ventilasi paru.
Yang menarik, hasil pengolahan data tidak berhenti di dalam mikrokontroler. Data dikirim ke layar Nextion berukuran 3,5 inci yang berfungsi sebagai antarmuka pengguna. Layar tersebut dapat menampilkan nilai FVC, FEV1, rasio FEV1/FVC, informasi nilai prediksi berdasarkan karakteristik pengguna, serta tampilan grafis hasil pengukuran.
Namun, perubahan tekanan tidak secara otomatis berarti volume udara. Hubungan antara tekanan, aliran udara, dan volume harus terlebih dahulu ditentukan melalui proses kalibrasi. Karena itu, penelitian menguji alat menggunakan syringe kalibrasi dengan volume referensi 1 liter dan 3 liter. Masing-masing volume diuji sebanyak lima kali.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa pada referensi 1 liter, rata-rata volume yang terbaca adalah 0,994 liter, dengan kesalahan rata-rata 1,00 persen. Pada referensi 3 liter, rata-rata hasil pengukuran mencapai 2,992 liter, dengan kesalahan rata-rata 0,67 persen. Selisih antara volume referensi dan hasil rata-rata masing-masing adalah 0,006 liter dan 0,008 liter.
Hasil tersebut menunjukkan bahwa prototipe mampu menghasilkan pengukuran yang relatif dekat dengan volume referensi pada kondisi pengujian. Meski demikian, hasil ini belum dapat langsung disebut sebagai bukti akurasi klinis. Penelitian sendiri menegaskan bahwa pengujian baru menggunakan dua titik volume sehingga diperlukan lebih banyak titik kalibrasi untuk mengetahui karakteristik alat secara lebih menyeluruh.
Selain pengujian menggunakan syringe, prototipe juga telah digunakan untuk memperoleh data FVC, FEV1, dan FEV1/FVC pada lima responden. Nilai FVC yang diperoleh berada pada rentang 2,91–4,15 liter, sedangkan FEV1 berada pada rentang 2,48–3,48 liter. Rasio FEV1/FVC berada pada kisaran 80,8–85,2 persen.
Pengembangan ini memperlihatkan bagaimana teknologi elektromedik mengubah proses yang sebelumnya hanya berupa hembusan udara menjadi informasi digital yang dapat dibaca dan dianalisis. Sensor berperan sebagai “indra” alat, Arduino menjadi pusat pengolah data, sementara layar Nextion menjadi media untuk menyampaikan hasil kepada pengguna.
Ke depan, alat tersebut masih memiliki ruang pengembangan yang cukup besar. Penelitian merekomendasikan penggunaan lebih banyak volume referensi, pengulangan pengukuran yang lebih banyak, serta perbandingan langsung dengan spirometer klinis yang telah terkalibrasi, khususnya untuk memastikan kinerja pengukuran FEV1 dan rasio FEV1/FVC.
Pengembangan berikutnya juga dapat diarahkan pada penyimpanan riwayat pemeriksaan, transfer data secara digital, komunikasi nirkabel, peningkatan algoritma pengolahan sinyal, serta evaluasi stabilitas sensor dan pengaruh kondisi lingkungan.
Pada akhirnya, spirometer digital ini menunjukkan bahwa teknologi sederhana dapat menghasilkan sistem pengukuran yang terintegrasi. Dari sebuah hembusan napas, sensor menangkap tekanan, mikrokontroler mengolah sinyal, algoritma mengubahnya menjadi data volume dan parameter fungsi paru, lalu layar digital menyajikan hasilnya. Inilah gambaran bagaimana teknologi elektromedik bekerja: mengubah fenomena fisiologis menjadi data yang dapat diukur, ditampilkan, dan dikembangkan menjadi informasi kesehatan.
Catatan: prototipe ini masih berada pada tahap pengembangan dan evaluasi teknis. Hasil penelitian belum dimaksudkan sebagai pengganti spirometer klinis dan masih memerlukan validasi lebih lanjut sebelum digunakan dalam pelayanan klinis. *
