ARDUINO Uno selama ini dikenal sebagai salah satu platform mikrokontroler yang banyak digunakan dalam pembelajaran elektronika dan pengembangan berbagai prototipe. Namun, teknologi tersebut ternyata juga dapat menjadi bagian dari inovasi perangkat kesehatan.
Di Universitas Baiturrahmah Padang, Arduino Uno dimanfaatkan sebagai pusat pemrosesan dalam pengembangan spirometer portabel yang menggunakan sensor tekanan MPX5500DP.
Penelitian tersebut berangkat dari kebutuhan untuk mengembangkan sistem pengukuran fungsi paru yang dapat mengintegrasikan proses deteksi tekanan, pengolahan sinyal, perhitungan parameter paru, serta penyajian hasil dalam satu perangkat.
Spirometer pada dasarnya bekerja dengan merekam perubahan udara yang masuk dan keluar dari paru-paru ketika pengguna melakukan manuver pernapasan tertentu.
Pada prototipe yang dikembangkan, pengguna terlebih dahulu menarik napas secara maksimal. Setelah itu, pengguna menghembuskan udara secara kuat melalui mouthpiece.
Udara yang keluar menghasilkan perubahan tekanan pada jalur pengukuran. Perubahan tekanan inilah yang kemudian dideteksi oleh MPX5500DP.
Sensor tersebut menghasilkan keluaran analog yang diteruskan ke Arduino Uno.
Arduino kemudian membaca sinyal tersebut dan melakukan pemrosesan. Berdasarkan hubungan kalibrasi yang telah ditetapkan dalam sistem, respons sensor dikonversi menjadi informasi volume udara.
Data tersebut kemudian digunakan untuk memperoleh FVC, FEV1, dan rasio FEV1/FVC.
Dalam sistem ini, Arduino Uno bukan hanya bertugas membaca sensor.
Mikrokontroler juga menjadi bagian penting dalam proses pengolahan sinyal, perhitungan parameter, perbandingan dengan nilai prediksi, serta komunikasi dengan layar Nextion.
Dengan demikian, berbagai fungsi sistem dapat dijalankan dalam satu platform.
Hal menarik lainnya adalah penggunaan Nextion display berukuran 3,5 inci.
Layar tersebut digunakan untuk menampilkan hasil pengukuran secara grafis. Pengguna dapat melihat beberapa parameter sekaligus, termasuk FVC, FEV1, FEV1/FVC, nilai prediksi, dan representasi grafis hasil pengukuran.
Penggunaan antarmuka grafis ini menjadi bagian dari pengembangan sistem karena rancangan sebelumnya banyak menggunakan LCD karakter.
Dalam penelitian tersebut, pengembangan tidak hanya berhenti pada pembuatan rangkaian elektronik. Sistem juga diuji menggunakan calibration syringe dengan volume 1 liter dan 3 liter.
Pada lima kali pengujian menggunakan referensi 1 liter, hasil pengukuran masing-masing berada pada 0,98 liter, 0,99 liter, 1,01 liter, 0,99 liter, dan 1,00 liter.
Rata-ratanya adalah 0,994 liter dengan error 1,00 persen.
Pada referensi 3 liter, hasil pengukuran berada pada 2,96 liter hingga 3,02 liter dengan rata-rata 2,992 liter dan error 0,67 persen.
Hasil tersebut menunjukkan bahwa sistem mampu mengikuti volume referensi pada pengujian awal.
Meski demikian, peneliti tidak langsung menyimpulkan bahwa alat tersebut sudah setara dengan perangkat spirometri klinis.
Pengujian yang dilakukan masih terbatas pada dua volume referensi. Karena itu, penelitian lanjutan diperlukan untuk mengetahui performa sistem pada rentang volume yang lebih luas.
Selain itu, diperlukan pengujian langsung menggunakan spirometer klinis yang telah terkalibrasi.
Langkah tersebut penting karena pengukuran fungsi paru tidak hanya membutuhkan kemampuan mengukur volume, tetapi juga membutuhkan ketepatan pengukuran terhadap aspek waktu.
FEV1, misalnya, berkaitan dengan volume udara yang dikeluarkan selama satu detik pertama dari ekspirasi paksa. Karena itu, validasi FEV1 membutuhkan metode pembanding yang mampu mengukur karakteristik temporal tersebut.
Dari penelitian ini terlihat bahwa sebuah mikrokontroler yang relatif sederhana dapat dimanfaatkan sebagai bagian dari sistem teknologi kesehatan.
Namun, pengembangan alat kesehatan tidak berhenti pada keberhasilan alat bekerja. Validasi, kalibrasi, repeatability, stabilitas, dan perbandingan dengan alat standar tetap menjadi bagian penting sebelum sebuah prototipe dapat diarahkan menuju penggunaan klinis.
Penelitian ini sekaligus memperlihatkan peluang kolaborasi antara bidang teknik, elektronika, dan kesehatan dalam menghasilkan inovasi perangkat elektromedik dari lingkungan perguruan tinggi. *
