ABSTRAK Shoulder wheel merupakan suatu peralatan terap

SHOULDER WHEEL
Silvi Eka Monica[1], Andjar Pudji [2] dan Dyah Titisari [3]
ABSTRAK
Shoulder wheel merupakan suatu peralatan terapi yang digunakan untuk melatih
pergerakan sendi pada bahu dan mencegah mengecilnya otot. Alat ini memanfaatkan
putaran motor untuk membantu pasien dalam menggerakkan lengan sehingga penyempitan
pembuluh darah pada daerah ini akan berkurang dan mengecilnya otot pada pasien dapat
dicegah dan diharapkan dapat bergerak seperti kondisi normal. Shoulder wheel adalah
salah satu alat terapi yang dapat diatur besar sudutnya sesuai dengan kebutuhan pasien,
sehingga pasien dapat melakukan terapi dengan sendirinya atau dengan bantuan operator
Shoulder wheel dapat digunakan untuk memberikan motivasi pada penderita dalam
melakukan latihan lingkup gerak sendi bahu secara aktif. Cara penggunaannya yaitu
penderita berdiri sedemikian rupa agar aksis sendi bahu sama dengan aksis roda pemutar,
sehingga gerak lengan sesuai dengan gerakan putaran roda. Penderita tidak diharuskan
menggerakkan roda secara penuh, tetapi gerakan hanya dilakukan sebesar kemampuan
gerakan sendi bahunya. Dengan meletakkan siku pada aksis roda maka gerakan dapat
dilakukan sampai pada keterbatasan lingkup gerak sendi.
Berdasarkan hasil pengukuran, beban tangan pasien berpengaruh pada arus dan
tegangan yang dikeluarkan oleh driver motor. Semakin berat beban tangan pasien maka
arus dan tegangan pada output driver motor semakin berkurang.
Kata Kunci : Frozen Shoulder, Shoulder Wheel, Driver Motor, dan ATmega328
PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah
Frozen shoulder merupakan rasa
nyeri yang mengakibatkan keterbatasan
lingkup gerak sendi (LGS) pada bahu. Rasa
nyeri ini timbul karena adanya trauma dan
juga timbul secara perlahan-lahan tanpa
tanda-tanda atau riwayat trauma. Keluhan
utama yang dialami adalah nyeri dan
penurunan kekuatan otot, penggerak sendi
bahu dan keterbatasan LGS baik secara
aktif atau pasif. Salah satu terapi yang bisa
mengurangi gangguan pada bahu adalah
dengan menggunakan alat shoulder wheel
(Eko Setyawan, 2015). Shoulder wheel
merupakan suatu peralatan terapi yang
digunakan untuk melatih pergerakan sendi
pada bahu dan mencegah mengecilnya otot.
Alat ini memanfaatkan putaran motor untuk
membantu pasien dalam menggerakkan
lengan sehingga penyempitan pembuluh
darah pada daerah ini akan berkurang dan
mengecilnya otot pada pasien dapat dicegah
dan diharapkan dapat bergerak seperti
kondisi normal (Lisa Nalurani, 2014).
Shoulder wheel dapat digunakan
untuk memberikan motivasi pada penderita
dalam melakukan latihan lingkup gerak
sendi
bahu
secara
aktif.
Cara
penggunaannya yaitu penderita berdiri
sedemikian rupa agar aksis sendi bahu sama
dengan aksis roda pemutar, sehingga gerak
lengan sesuai dengan gerakan putaran roda.
Penderita tidak diharuskan menggerakkan
roda secara penuh, tetapi gerakan hanya
dilakukan sebesar kemampuan gerakan
sendi bahunya. Pada waktu melakukan
gerakan endorotasi maupun eksorotasi bahu
dalam posisi abduksi 90º dan fleksi 90º.
Dengan meletakkan siku pada aksis roda
maka gerakan dapat dilakukan sampai pada
keterbatasan lingkup gerak sendi (Sianturi,
2003).
Alat shoulder wheel ini sudah
pernah dibuat oleh Lisa Nalurani, 2014
dengan tampilan seven segment dan
dilengkapi dengan setting timer dan setting
kecepatan, namun dalam pelaksanaan terapi
pada alat ini belum maksimal karena tidak
dilengkapi setting sudut sehingga tidak bisa
disesuaikan dengan kebutuhan pasien.
Berdasarkan identifikasi masalah
tersebut penulis ingin mengembangkan alat
terapi yaitu Shoulder Wheel dengan inovasi
baru sehingga pasien bisa melakukan terapi
pada bahu kanan maupun kiri dengan
tampilan LCD yang dilengkapi setting
timer dan setting sudut sehingga alat bisa
disesuaikan dengan kebutuhan pasien dan
kecepatan yang disetting konstan.
Batasan Masalah
1.2.1 Menggunakan driver motor
1.2.2 Menggunakan IC Mikrokontroler
AT Mega 328
1.2.3 Menggunakan LCD 2x16 cm
1.2.4 Pemilihan timer 10, 20, 30 menit
1.2.5 Pemilihan sudut 15º, 30º, 45º, 60º
dan 90º
Rumusan Masalah
Dapatkah dibuat alat fisioterapi “Shoulder
Wheel” untuk terapi pada bahu?
Tujuan Penelitian
1. Tujuan Umum
Dibuatnya alat fisioterapi “Shoulder
Wheel” untuk terapi pada bahu.
2.
Tujuan Khusus
2.1 Membuat alat fisioterapi shoulder
wheel
2.2 Membuat program mikrokontroler
2.3 Melakukan perancangan
2.4 Melakukan uji coba alat
Manfaat Penelitian
Manfaat Teoritis
Dapat menambah pengetahuan di
bidang elektromedik khususnya alat
fisioterapi pada pasien yang mengalami
frozen shoulder.
Manfaat Praktis
Mengoptimalkan penggunaan alat
fisioterapi pada pasien yang mengalami
frozen shoulder dan meningkatkan kualitas
pelayanan khususnya pada pasien yang
mengalami frozen shoulder.
METODOLOGI PENELITIAN
Diagram Blok Sistem
Diagram Mekanis Alat
PENGAMBILAN
PENGUJIAN
DATA
DAN
30º
45º
60º
90º
4.1 Hasil Pengambilan Data
4.1.1 Jumlah Gerakan yang Diperoleh
dari Setiap Setting Sudut dan Setting
Timer.
60º
91
381
271
210
571
406
315
3 mA
3 mA
3 mA
3 mA
Tabel 4.3 Pengukuran Tegangan Pada
Input Driver Motor ( TP2)
90º
75
Dengan Beban
15º 30º 45º
188 134 103
60º
88
90º
73
Sudut
181
150
378
268
208
178
148
271
225
568
404
313
268
223
15º
30º
45º
60º
90º
Berdasarkan
tabel
4.1
dapat
disimpulkan jika sudut disetting up maka
jumlah gerakannya semakin sedikit dan jika
sudut disetting down maka jumlah
gerakannya semakin banyak. Sebaliknya,
jika waktu disetting down maka jumlah
gerakannya semakin sedikit dan jika waktu
disetting up maka jumlah gerakannya
semakin banyak. Beban berpengaruh
terhadap jumlah gerakan, jika tanpa beban
jumlah gerakannya bertambah dan jika
dengan
beban
jumlah
gerakannya
berkurang.
3 mA
3 mA
3 mA
3 mA
4.1.2.2 Pengukuran Tegangan Pada
Input Driver Motor (TP 2)
Tabel 4.1 Jumlah gerakan yang diperoleh
dari setiap setting sudut dan setting timer.
Sudut
10
menit
20
menit
30
menit
3 mA
3 mA
3 mA
3 mA
Berdasarkan tabel 4.2 arus pada input
driver menunjukkan bahwa beban tidak
berpengaruh terhadap arus yang masuk ke
driver motor.
Untuk pengambilan data jumlah
gerakan diperoleh dari perhitungan jumlah
gerakan naik turun dalam setiap settingan
sudut dan settingan waktu.
Tanpa Beban
15º 30º 45º
191 136 105
3 mA
3 mA
3 mA
3 mA
Tegangan Input Driver Motor
Tanpa Beban
Dengan Beban
Putar
Putar
Putar
Putar
Kiri
Kanan Kiri
Kanan
4,9 V
5,00 V 5,01 V 4,8 V
4,8 V
4,7 V
4,8 V
4,8 V
5,00 V
5,00 V 4,9 V
5,00 V
5,02 V
4,9 V
5,02 V 5,01 V
4,9 V
4,9 V
4,9 V
4,9 V
Berdasarkan tabel 4.3 tegangan
pada input driver menunjukkan bahwa
beban tidak berpengaruh terhadap arus
yang masuk ke driver motor.
4.1.2.3 Pengukuran PWM 1 Pada Input
Driver Motor (TP 3)
4.1.2 Pengukuran Input Driver Motor
4.1.2.1 Pengukuran Arus Pada Input
Driver Motor (TP 1)
Tabel 4.2 Pengukuran Arus Pada Input
Driver Motor (TP 1)
Arus Input Driver Motor
Sudut Tanpa Beban
Dengan Beban
Putar
Putar
Putar
Putar
Kiri
Kanan
Kiri
Kanan
15º
3 mA
3 mA
3 mA
3 mA
Gambar 4.1 Input driver motor pada pwm1
4.1.2.4 Pengukuran PWM 2 Pada Input
Driver Motor (TP 4)
4.1.3.2 Pengukuran Tegangan Pada
Output Driver Motor (TP 6)
Tabel 4.5 Pengukuran Tegangan Pada
Output Driver Motor (TP 6)
Sudut
Gambar 4.2 Input driver motor pada pwm2
4.1.3 Pengukuran Output Driver Motor
4.1.3.1 Pengukuran Arus Pada Output
Driver Motor (TP 5)
Tabel 4.4 Pengukuran Arus Pada Output
Driver Motor (TP 5)
Sudut
15º
30º
45º
60º
90º
Arus Output Driver Motor
Tanpa Beban
Dengan Beban
Putar
Putar
Putar
Putar
Kiri
Kanan
Kiri
Kanan
288 mA 290 mA
285 mA
287 mA
287 mA 291 mA
286 mA
288 mA
287 mA 293 mA
285 mA
290 mA
289 mA 291 mA
287 mA
289 mA
287 mA 292 mA
286 mA
290 mA
Berdasarkan tabel 4.4 arus pada
output driver menunjukkan bahwa beban
berpengaruh
terhadap
arus
yang
dikeluarkan oleh driver. Karena ketika
modul diberi beban, prinsip kerja motor
bekerja lebih keras untuk mengangkat
beban atau melakukan putaran motor
sehingga arus yang dikeluarkan oleh driver
berkurang.
15º
30º
45º
60º
90º
Tegangan Output Driver Motor
Tanpa Beban
Dengan Beban
Putar Kiri Putar
Putar
Putar
Kanan
Kiri
Kanan
-4,87 V
4,98 V
-4,79 V 4,88 V
-4,98 V
5,00 V
-4,98 V 4,90 V
-4,99 V
5,01 V
-4.98 V 4,92 V
-5,01 V
5,03 V
-4,98 V 4,95 V
-5,00 V
5,03 V
-4,99 V 4,98 V
Berdasarkan tabel 4.5 tegangan pada
output driver menunjukkan bahwa beban
berpengaruh terhadap tegangan yang
dikeluarkan oleh driver. Karena ketika
modul diberi beban, prinsip kerja motor
bekerja lebih keras untuk mengangkat
beban atau melakukan putaran motor
sehingga arus yang dikeluarkan oleh driver
berkurang. Dan tegangan yang dikeluarkan
oleh driver ketika motor berputar ke kiri
menjadi (-), karena ketika motor berbalik
arah, kutub tegangannya juga harus dibalik
yang awalnya (+) menjadi (-). Dan
settingan sudut juga berpengaruh terhadap
tegangan yang dikeluarkan oleh driver.
Ketika disetting sudut yang lebih besar,
tegangan yang dikeluarkan akan lebih besar
pula, karena waktunya lebih lama untuk
menstabilkan tegangan.
4.1.3.3 Pengukuran PWM 1 Pada Output
Driver Motor (TP 7)
Gambar 4.3 Output driver pada pwm 1
4.1.3.4 Pengukuran PWM 2 Pada Output
Driver Motor (TP 8)
4.3 Hasil Perhitungan/Analisis Data
4.3.1 Analisis Jumlah Gerakan
Tabel 4.8 Analisis Jumlah Gerakan
Nilai Error
Sudut 15º
10
1,30%
menit
20
0,60%
menit
30
0,30%
menit
Gambar 4.4 Output driver pada pwm 2
4.2 Hasil Pengukuran
Pembanding
4.2.1 Pengukuran Sudut
dengan
30º
1.17%
45º
2,09%
60º
2,8%
90º
2,1%
0,01%
0,85%
1,3%
1,4%
0,34%
0,57%
0,95%
0,89%
Alat
4.3.2 Analisis Pengukuran Input Driver
Motor
Untuk
pengambilan
data
pada
pengukuran sudut diperoleh dari besarnya sudut
modul ketika kondisi on dibandingkan dengan
busur.
Untuk rata-rata dari pengukuran arus
yang masuk ke rangkaian driver motor adalah 3
mA dan rata-rata tegangan yang masuk ke
rangkaian driver motor adalah 4,913 V.
Tabel 4.6 Pengukuran Sudut
Volt/div yaitu digunakan untuk mengatur
batas pengukuran tegangan atau amplitodo
dalam 1 kotak atau div pada batas posisi sisi
atas dan sisi bawah kotak. Lebih tepatnya untuk
menentukan besarnya tegangan yang dihitung
dalam tiap kotak. Jadi berdasarkan gambar 4.1
dan gambar 4.2, besar tegangan dalam satu
kotak adalah 2,00 V.
Sudut
Terapi
15º
30º
45º
60º
90º
Pembacaan
I
II
16º
14º
30º
29º
44º
45º
59º
59º
90º
91º
III
15º
31º
46º
60º
89º
4.2.2 Pengukuran Timer
Untuk
pengambilan
data
pada
pengukuran timer diperoleh dari waktu yang
dibutuhkan modul untuk melakukan setiap
pemilihan gerakan yang dibandingkan dengan
stopwatch.
Tabel 4.7 Pengukuran Timer
Set
waktu
(s)
Pembacaan
1
2
3
4
5
600
1200
1800
601
1201
1802
601
1202
1802
601
1202
1802
601
1202
1802
601
1202
1802
Frekuensi adalah jumlah getaran yang
terjadi dalam waktu satu detik atau banyaknya
gelombang/getaran listrik yang dihasilkan tiap
detik. Jadi berdasarkan gambar 4.1 dan gambar
4.2, dalam waktu 1 detik terdapat 976,5
gelombang.
4.3.3 Analisis Pengukuran Output Driver
Motor
Untuk rata-rata dari pengukuran arus
yang keluar dari rangkaian driver motor adalah
288,4 mA dan rata-rata tegangan yang keluar
dari rangkaian driver motor adalah 4,968 V
untuk putar kanan dan -4,957 untuk putar kiri.
Volt/div yaitu digunakan untuk mengatur
batas pengukuran tegangan atau amplitodo
dalam 1 kotak atau div pada batas posisi sisi
atas dan sisi bawah kotak. Lebih tepatnya untuk
menentukan besarnya tegangan yang dihitung
dalam tiap kotak. Jadi berdasarkan gambar 4.3
dan gambar 4.4, besar tegangan dalam satu
kotak adalah 5,00 V.
Frekuensi adalah jumlah getaran yang
terjadi dalam waktu satu detik atau banyaknya
gelombang/getaran listrik yang dihasilkan tiap
detik. Jadi berdasarkan gambar 4.3 dan gambar
4.4, dalam waktu 1 detik terdapat 976,5
gelombang.
4.3.4 Analisis Pengukuran Sudut
Tabel 4.9 Analisis Pengukuran Sudut
Sudut
Terapi
15º
30º
45º
60º
90º
Rata-rata
Error
15
30
45
59,3
90
0%
0%
0%
1,67%
0%
4.3.5 Analisis Pengukuran Timer
Tabel 4.10 Analisis Pengukuran Timer
Setting
Waktu
600
1200
1800
Rata-rata
yaitu akan kembali ke posisi awal. Setelah itu
input driver motor terhubung ke vcc 12 volt
DC, 5 volt DC, ground dan ke PORTD 5
sebagai pwm 1 dan PORTD 6 sebagai pwm 2.
Ketika pwm 1 disetting high maka pwm 2 harus
disetting low dan ketika pwm 1 disetting low
maka pwm 2 harus disetting high agar motor
dapat berputar searah dan berbalik arah sesuai
dengan settingan sudut.
Keunggulan dari keseluruhan sistem
a. Bisa menyesuaikan pada posisi tangan
b. Pemilihan sudut yang diinginkan
Kelemahan/Kekurangan Sistem
a. Mekanik kurang terancang dengan baik.
b. Motor yang kurang kuat jika diberi beban.
c. Penentuan dan perancangan dalam
penggunaan
gir
yang
kurang
diperhitungkan, sehinggan berpengaruh
pada kecepatan putaran motor.
Error
PENUTUP
601
1201,8
1802
0,16%
0,15%
0,11%
PEMBAHASAN
Rangkaian
minimum
system
menggunakan IC ATmega 328, dengan
tegangan sebesar 5V DC dan ground. Input
sensor dihubungkan pada port IC ATmega 328
untuk diolah yaitu di PORTC 5 dan di PORTD
2. LCD akan menampilkan settingan sudut dan
timer. Jika settingan sudut dan timer sudah
dilakukan maka motor akan bergerak sesuai
dengan settingan. Dan ketika waktu settingan
habis maka motor akan berhenti dan sensor
akan bekerja sesuai program yang disetting
Kesimpulan
6.1
Kesimpulan
Berdasarakan hasil perencanaan, pembuatan
modul, penulisan dan analisa data dapat
disimpulkan sebagai berikut ini:
6.1.1 Beban tangan pasien berpengaruh pada
arus dan tegangan yang dikeluarkan
oleh driver motor. Semakin berat beban
tangan pasien maka arus dan tegangan
yang dikeluarkan semakin berkurang.
6.1.2 Di setiap settingan sudut terdapat nilai
error. Dan rata-rata error di semua
settingan adalah 0,3 %
6.1.3 Di setiap settingan timer terdapat nilai
error. Dan rata-rata error di semua
settingan adalah 0,16 %
6.2
6.2.1
6.2.2
Saran
Menggunakan motor yang lebih kuat
kapasitasnya agar ketika diberi beban,
prinsip kerja tidak terganggu.
Merancang mekanik dengan baik dan
menggunakan bahan yang lebih ringan
untuk mengantisipasi beban tangan
pasien yang beratnya tidak sama.
www.harduino/hessmer.org/blog/2013/12/28/ib
t-2-h-bridge-wit
DAFTAR PUSTAKA
Baskara. 2013. LCD 2x16
http://baskarapunya.blogspot.co.id/2013
/01/liquid-crystal-display-lcd-16-x2.html
Cailliet, R. 1991. Shoulder Paint. 3rd edition.
Philadelphia: F.A. Davis Company.
Eko
Setyawan, 2015. Penatalaksanaan
Fisioterapi Pada Lansia Dengan Frozen
Shoulder Sinistra (kiri) Di Rumah Sakit
Dr.moewardi. Surakarta; Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Robortus, 2007. Pengertian motor DC dan jenis
motor
DC.
http://insauin.blogspot.co.id/2014/12/ma
kalah-motor-dc.html
Sandor, R. 2004. Adhesive capsulitis optimal
treatment of frozen shoulder. Physician
sportsmed. 28(9): 23-29.
Sianturi, 2003. Studi Komparatif injeksi dan
oral triamcinolone acetonide pada
sindroma frozen sholuder. Semarang.
Fadlan, 2012. Pulse Width Modulation.
http://roboticelectric.blogspot.co.id/2012/11/pulsewidth-modulation-pwm.html
Silvia, 2012. Frozen Shoulder.
Kinex Medical, 20017. Clinical Guidelines for
CPM following Rotator Cuff Repair:
Synchronized or Isolated Protocol.
www.kinexmedical.com
Trinanda L, 2014. Konfigurasi Pin ATMega
328
Kinex Medical, 20017. Elbow CPM Following
a Stable Intra-Articular Fracture.
www.kinexmedical.com
Kinex Medical, 20017. Post Surgical Shoulder
CPM Following a Surgical Release,
MUA
or
Contracture/Stiffness.
www.kinexmedical.com
Kisner, C dan A, Colby Lynn. 1996.
Therapeutic Exercise Foundations and
Tecniques. Edisi ke-5. USA: Davis
Company.
Lisa Nalurani, 2014. Perancangan Alat Terapi
Pasca Stroke Menggunakan Infra Red
Dan Pijatan Serta Shoulder Wheel.
Surabaya; Politeknik Kesehatan Depkes
Surabaya
Pujar, 2013.
Arduino
Spesifikasi
dan
pengertian
http://roboticbasics.blogspot.co.id/2016/
01/spesifikasi-dan-pengertianmikrokontroler-arduino-uno.html
Rainer Hessmer, 2015. H-Bridge IBT-2
Silviaphysio.wordpress.com/2012/10/21
/frozen-shoulder/
http://ymtry.blogspot.co.id/2014/atmega
328.html
Wiratno, 1988. Sindrom Frozen Shoulder.
http://medicastore.com/penyakit/3593/Si
ndrom_Frozen_Shoulder.html