PERKEMBANGAN teknologi kesehatan terus mendorong lahirnya berbagai inovasi alat medis yang lebih praktis, ringkas, dan mudah digunakan. Salah satu inovasi tersebut dikembangkan melalui bidang teknologi elektromedik dengan merancang spirometer portabel berbasis Arduino Uno dan sensor tekanan MPX5500DP untuk membantu pemeriksaan fungsi paru.
Penelitian yang dilakukan oleh Fauzyah Aprillia bersama tim dari Universitas Baiturrahmah, Padang, tersebut mengembangkan sebuah prototipe yang mampu mengukur beberapa parameter penting fungsi paru, yaitu Forced Vital Capacity (FVC), Forced Expiratory Volume in One Second (FEV1), serta rasio FEV1/FVC. Penelitian ini dipublikasikan dalam Asian Journal of Mechatronics and Electrical Engineering (AJMEE) dengan judul “Design, Development, and Performance Evaluation of a Portable Arduino-Based Spirometer Using an MPX5500DP Pressure Sensor.”
Spirometri merupakan salah satu metode pemeriksaan fungsi paru yang memberikan informasi mengenai kemampuan seseorang dalam mengeluarkan udara dari paru-paru. FVC menunjukkan volume maksimum udara yang dapat dikeluarkan secara paksa setelah menarik napas secara maksimal, sedangkan FEV1 menunjukkan volume udara yang dapat dikeluarkan pada detik pertama ekspirasi paksa.
Dalam prototipe yang dikembangkan, proses pemeriksaan dimulai ketika pengguna menarik napas secara maksimal kemudian menghembuskannya melalui mouthpiece. Udara yang keluar menghasilkan perubahan tekanan yang kemudian dideteksi oleh sensor MPX5500DP. Sinyal dari sensor selanjutnya dibaca dan diproses oleh Arduino Uno untuk menghasilkan informasi volume dan parameter fungsi paru.
Salah satu keunggulan rancangan ini terletak pada integrasi sistem. Prototipe terdiri atas mouthpiece, sensor tekanan MPX5500DP, Arduino Uno, saluran udara, sumber daya, dan layar Nextion berukuran 3,5 inci. Hasil pemeriksaan tidak hanya ditampilkan dalam bentuk angka, tetapi juga dapat divisualisasikan secara grafis melalui tampilan spirogram.
Penggunaan layar grafis tersebut memberikan pengalaman yang lebih informatif dibandingkan layar karakter konvensional. Beberapa parameter dapat ditampilkan secara bersamaan sehingga pengguna dapat melihat hasil pemeriksaan secara lebih mudah. Sistem juga memasukkan karakteristik pengguna seperti usia, jenis kelamin, dan tinggi badan untuk memberikan informasi mengenai nilai fungsi paru yang diprediksi.
Untuk mengetahui kinerja teknis prototipe, penelitian dilakukan menggunakan syringe kalibrasi dengan volume referensi 1 liter dan 3 liter. Masing-masing volume dilakukan sebanyak lima kali pengukuran. Hasilnya menunjukkan bahwa pada volume referensi 1 liter, alat menghasilkan rata-rata pengukuran 0,994 liter, dengan kesalahan rata-rata 1,00 persen. Sementara pada volume referensi 3 liter, alat menghasilkan rata-rata pengukuran 2,992 liter, dengan kesalahan rata-rata 0,67 persen.
Hasil tersebut menunjukkan bahwa pengukuran prototipe berada cukup dekat dengan volume referensi pada kondisi pengujian yang dilakukan. Selisih rata-rata pengukuran tercatat sebesar 0,006 liter pada pengujian 1 liter dan 0,008 liter pada pengujian 3 liter.
Selain pengujian menggunakan syringe kalibrasi, prototipe juga diuji pada lima responden. Sistem mampu menghasilkan nilai FVC, FEV1, dan rasio FEV1/FVC. Nilai FVC yang diperoleh berada pada rentang 2,91 hingga 4,15 liter, sedangkan FEV1 berada pada rentang 2,48 hingga 3,48 liter. Rasio FEV1/FVC berada pada kisaran 80,8 hingga 85,2 persen.
Meski hasil awal tersebut menunjukkan kemampuan sistem dalam melakukan pengukuran, penelitian ini tetap menempatkan prototipe sebagai tahap awal pengembangan. Pengujian dengan syringe terutama memberikan informasi mengenai kemampuan pengukuran volume, sehingga belum cukup untuk menyatakan bahwa perangkat telah memiliki akurasi klinis.
Peneliti menekankan bahwa sebelum digunakan dalam pelayanan kesehatan, prototipe perlu melalui pengujian dan validasi lebih lanjut. Salah satu tahapan penting adalah membandingkan hasil pengukuran prototipe secara langsung dengan spirometer klinis yang telah terkalibrasi.
Validasi juga perlu dilakukan terhadap parameter FEV1 dan FEV1/FVC karena kedua parameter tersebut tidak hanya berkaitan dengan volume, tetapi juga karakteristik waktu selama proses ekspirasi. Penelitian berikutnya perlu melibatkan lebih banyak titik volume kalibrasi, pengulangan pengukuran yang lebih banyak, serta jumlah responden yang lebih besar.
Dari sisi teknologi elektromedik, penelitian ini menunjukkan bahwa pengembangan perangkat kesehatan dapat dilakukan dengan mengintegrasikan sensor, mikrokontroler, perangkat lunak, dan sistem tampilan dalam satu perangkat. Konsep tersebut juga membuka peluang pengembangan lebih lanjut menuju alat yang mampu menyimpan riwayat pemeriksaan, melakukan transfer data digital, hingga menggunakan komunikasi nirkabel.
Bagi dunia pendidikan dan penelitian di Sumatera Barat, inovasi seperti ini menunjukkan bahwa perguruan tinggi tidak hanya berperan dalam menghasilkan teori, tetapi juga dapat menghasilkan prototipe teknologi kesehatan yang berangkat dari kebutuhan nyata.
Ke depan, spirometer portabel tersebut masih dapat dikembangkan agar lebih ringkas, stabil, dan mudah digunakan. Peningkatan algoritma pengolahan sinyal, evaluasi stabilitas sensor, pengujian pada berbagai kondisi lingkungan, serta integrasi sistem penyimpanan dan transfer data menjadi beberapa peluang pengembangan yang telah diarahkan dalam penelitian.
Inovasi ini pada akhirnya memperlihatkan bagaimana teknologi elektromedik dapat menjadi jembatan antara kebutuhan pelayanan kesehatan dan perkembangan teknologi digital. Sebuah perangkat yang menggabungkan sensor tekanan, mikrokontroler, dan layar digital dapat menjadi langkah awal menuju sistem pemeriksaan fungsi paru yang lebih portabel dan terintegrasi.
Namun, aspek terpenting dalam pengembangan alat kesehatan tetaplah validasi dan keselamatan. Karena itu, hasil penelitian ini lebih tepat dipandang sebagai fondasi pengembangan prototipe spirometer portabel, yang masih membutuhkan tahapan pengujian lebih lanjut sebelum diarahkan untuk penggunaan klinis. *
