alat pendeteksi golongan darah manusia berbasis mikrokontroler

ALAT PENDETEKSI GOLONGAN DARAH MANUSIA BERBASIS
MIKROKONTROLER 89S51
Naniek Andiani, Izzah Fadhilah Akmaliah
Jurusan Informatika
Fakultas Teknik, Universitas Pancasila Jakarta
email : [email protected], [email protected]
Abstrak
Alat pendeteksi golongan darah manusia pada tulisan ini, dirancang untuk mengetahui golongan darah
manusia secara otomatis menggunakan metode ABO. Adapun cara kerja alat adalah sample darah yang telah
ditetesi ‘antisera’, dan ditempatkan pada preparat, oleh optoisolator dideteksi, kemudian data dari
optoisolator dikirimkan ke mikrokontroler, yang telah diprogramkan untuk menentukan golongan. hasil dari
mikrokontroler tersebut kemudian ditampilkan pada LCD. Dari ujicoba yang dilakukan, terhadap 8 sampel
darah, dapat dikatakan alat pendeteksi golongan darah tersebut dapat bekerja dengan baik dengan taraf
kepercayaan 87.5%.
Kata Kunci: Golongan darah, metode ABO, optoisolator
1. LATAR BELKANG
Pada umumnya pemeriksaan darah mutlak dilakukan
karena darah berperan penting dalam tubuh manusia.
Jika dari hasil pemeriksaan diketahui terdapat
penurunan jumlah hemoglobin dari yang semestinya,
maka diperlukan transfusi darah. Transfusi hanya
bias dilakukan bila golongan darah antara penerima
dan pendonor sejenis. Pada
dunia kedokteran,
golongan darah manusia dibagi 4, yaitu:A, B, AB
dan 0. dengan demikian dalam pemeriksaan darah
juga dilakukan pengujian untuk menentukan
golongan darah.
Selama ini, untuk pengujian golongan darah sering
digunakan metode AB0. pada metode ini, sample
darah diletakkan pada 2 preparat. Preparat pertama
diberi cairan antisera A dan preparat kedua diberi
antisera B, setelah beberapa lama terjadi aglutinasi
pada sample tersebut. Bentuk aglutinasi ini
dibandingkan dengan standar yang ada untuk di
tentukan golongan darahnya. Proses ini masih
dilakukan dengan pertolongan laboran yang
memerlukan ketelitian dan waktu yang relatif lama.
Agar pemeriksaan dapatlebih mudah dilakukan,
diperlukan suatu otomatisasi proses.
2. TEORI
2.1. Teori Darah Manusia
Suatu cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari
mengenai fungsi darah dan penyakit-penyakit yang
berhubungan
dengan
manusia
disebut
HEMATOLOGI. Hematologi berasal dari kata hema :
darah dan lugos : ilmu, pemeriksaan hematology
adalah satu pemeriksaan yang rutin dilakukan oleh
rumah sakit, laboratorium, guna menetapkan suatu
diagnosa.
Darah merupakan bagian penting pada system
transportasi di dalam tubuh manusia. Darah adalah
cairan yang bersirkulasi melewati jantung, pembuluh
arteri, vena dan kapiler. Darah membawa nutrisi,
elektrolit, hormon, vitamin, antibody, serta oksigen
untuk jaringan tubuh dan membawa sisa yang tidak
berguna dan karbon dioksida (CO2) ke organ-organ
pembuangan. Berikut Gambar 1. memperlihatkan
darah dengan komponen lengkap (sel dan plasma).
Gambar 1. Komponen Darah
Sel darah terdiri dari sel darah merah, sel darah putih
dan trombosit. Sel darah merah berbentuk cakram
ini tidak memiliki nucleus (inti sel) dan hidup selama
120 hari. Kapasitasnya berkisar 4,5 x 106 sampai 5,5 x
106 cells/mm3. didalam sel darah merah ini terdapat
hemoglobin. Oksigen dari alveolus paru-paru masuk
ke aliran darah dan bereaksi secara kimiawi dengan
SNATIKA 2011, ISSN 2089-1083| 292
hemoglobin dan membentuk oxyhemoglobin. Sel
darah merah mengangkut jaringan dan menarik
karbondioksida
untuk
membentuk
carbaminohemoglobin. Sel darah putih merupakan sel
yang menyerupai amoeba bentuknya berubah-ubah,
berdiameter 10mm dan memiliki nucleus. Masa
hidupnya sekitar 13-20 hari dan kapasitasnya sebesar
6x103 sampai 10x103 cells/mm3. sel ini menghasilkan
getah bening untuk menghancurkan bakteri asing yang
merusak tubuh seperti racun (toxin). Secara spesifik
sel ini membentuk antibody. Trombosit adalah sel
berfragmen diameter 3 mm yang tidak memiliki
nucleus dengan kapasitasnya berkisar 200 x 103
sampai 800 x 103 cells/mm3 sel ini menghasilkan zat
perbaikan yang berguna untuk pembekuan darah.
Secara umum fungsi darah adalah sebagai berikut:
1. Membawa O2 dari paru-paru keseluruh
jaringan tubuh.
2. Membagikan zt-zat makanan seperti protein,
lemak, glucose, garam, air dan sebagainya
dari usus ke jaringan-jaringan tubuh.
3. Sisa-sisa hasil metabolisme, kreatinin, CO2
dan
sebagainya,
dibawa
kealat-alat
pembuangan, yaitu : paru-paru, ginjal, hati,
kulit dan usus.
4. Sel-sel darah putih melindungi tubuh dari
serangan penyakit dan membentuk antibody
tubuh.
5. Mengatur supaya temperatur tubuh stabil, pH
darah seimbang, tekanan osmosis dan kadar
air tetap stabil.
6. Membawa hormon-hormon dan enzim-enzim
ke jaringan tubuh.
2.2. Teori ABO
Pengujian darah secara manual umumnya dilakukan
dengan metode ABO. Pada metode ABO digunakan
suatu antisera, yaitu antisera A dan antisera B. sample
darah yang diletakan di atas kaca preparat ditetesi
antisera dengan perbandingan darah dan antisera 1: 2,
lalu akan terjadi penggumpalan. Untuk hasil
pembacaan yang lebih akurat dapat digunakan
mikroskop dalam mengamati aglutinasi yang terjadi.
Tabel test golongan darah, ditunjukkan pada table 1
dibawah ini:
Tabel 1. Test Golongan Darah
Anti-A
+
+
Anti-B
+
+
Anti-AB
+
+
+
Golongan Darah
O
B
A
AB
Keterangan : (-) = Tidak terjadi Aglutinasi
(+) = Terjadi Aglutinasi
Antisera atau antigen yang dipakai pada penentuan
jenis golongan darah ini adalah :antisera A dengan
warna biru dan antisera B dengan warna kuning.dalam
sel darah manusia terdapat aglutinogen yang jika di
tetesi
dengan
antisera
akan
menghasilkan
penggumpalan.Hal ini terjadi karena di dalam antisera
terdapat aglutinin yang sifatnya menggumpalkan
aglutinogen. Gambar 2 akan meng-gambarkan ilustrasi
antigen yang terjadi pada suatu golongan darah.
Gambar 2. Antigen pada suatu golongan darah
Gambar 3. merupakan gambar tipe golongan darah
berdasarkan system ABO yang telah diberikan antisera
A dan antisera B.
Gambar 3. Sampel golongan darah
Pada Gambar 3. dapat dilihat penggumpalan yang
terjadi pada setiap golongan darah itu berbeda-beda.
Karena setiap golongan darah mempunyai suatu zat
anti tertentu. Seperti pada golongan darah A
mempunyai anti B, jika golongan darah A diberikan
antisera A maka darah tersebut akan menggumpal,
sedangkan untuk darah golongan B mempunyai anti A.
darah golongan AB mempunyai anti A dan anti B dan
golongan darah O tidak mempunyai zat anti.
3. PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI
3.1. Konsep Rancangan
Sistem yang dirancang untuk mendeteksi golongan
darah sesuai metode ABO, terdiri dari beberapa
SNATIKA 2011, ISSN 2089-1083| 292
blok rangkaian, yaitu :rangkaian mikrokontroler
AT89S51, rangkaian motor DC, rangkaian ADC,
rangkaian isolator optoisolator, push button, dan
rangkaian display LCD, adapun susunan blok
tersebut tersaji sebagai berikut :
3.2. Perangkat Keras
Perancangan perangkat keras yang digunakan untuk
proses pendeteksian golongan darah adalah sebagai
berikut:
3.2.1. Rangkaian Optoisolator
Apabila terjadi penggumpalan darah pada sample,
karena reaksi antisera dan darah maka ada sebagian
sinar infrared yang menuju ke photo transistor,
sehingga pada kolektor akan dihasilkan level tegangan
yang lebih rendah dari Vcc. Apabila tidak terjadi
reaksi penggumpalan darah pada sample, maka sinar
infra red tidak dapat mengenai photo transistor,
sehingga photo transistor menjadi tidak aktif dan
tegangan keluarannya sama dengan Vcc. Rangkaian
optoisolator ditunjukan pada gambar 5.
Gambar 5. Rangkaian optoisolator
Gambar 4. Diagram Blok
Adapun kerja dari alat berdasarkan Gambar 4.
adalah : darah yang akan diuji diletakan pada dua
preparat. Preparat pertama ditetesi oleh antisera A,
sedangkan preparat kedua ditetesi antisera B.
perbandingan antara jumlah darah dengan antisera
adalah 1:2. Langkah-langkah yang harus dilakukan
dalam mengoperasikan alat ini adalah, pertamatama operator akan masukan sample darah yang
akan di deteksi, lalu tekan tombol option untuk
memilih sample mana yang akan dideteksi, apakah
sample I, atau sample II. Setelah pilihan di tentukan
terus tekan tombol start maka motor pengaduk akan
mengaduk sample darah tersebut selama kurang
lebih 10 detik hingga bereaksi menggumpal. Sample
darah yang sudah menggumpal akan dideteksi oleh
sensor optoisolator yang keluaranya berupa
tegangan analog yang akan diubah menjadi
tegangan dijital oleh ADC. Keluaran ADC
diteruskan
ke
mikrokontroler.yang
akan
membandingkan data sample dengan data standart
pada mikrokontroler. Hasil pengolahan yang berupa
jenis golongan darah akan ditampilkan pada LCD.
3.2.2. Rangkaian ADC 0809
Tegangan keluaran dari photo transistor tersebut adalah
tegangan analog, sedangkan mikrokontroler hanya
menerima data berupa tegangan digital, karena itu
dibutuhkan rangkaian pengubah sinyal analog menjadi
sinyal dijital, untuk kasus ini digunakan komponen
ADC 0809. Rangkaian ADC ditunjukan pada gambar
6. perubahan tegangan analog menjadi digital akan
dikendalikan oleh mikrokontroler, lewat pin 1.6 dan
1.7
Gambar 6. Rangkaian ADC 0809
SNATIKA 2011, ISSN 2089-1083| 292
3.2.3. Rangkaian Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler AT89S51 pada system ini bertugas
sebagai pengendali dari seluruh proses kerja system.
Adapun pin yang digunakan pada mikrokontroler
adalah sesuai dengan table dibawah ini.
Tabel. 2 Port mikrokontroler yang digunakan
Port
P0.0-P0.7
P1.0-P1.2
P1.3
P1.4
P1.6-P1.7
P2.0-P2.2
P2.7
P3.0-P3.7
Input/Output
Output
Output
Output
Output
Output
Input
Output
Input
Interface
LCD
LCD
ADC
ADC
ADC
Push button
Motor dc
ADC
Gambar 8. Rangkaian push button
3.2.5. Rangkaian LCD
Cara pengaktifan LCD dilakukan dengan memberikan
logika 1 pada pin enable. Pembacaan data dilakukan
dengan memberikan logika 1 pada signal read atau
write. Input pada DB0-DB7 merupakan input data
karakter yang akan dibaca oleh register data yang
kemudian akan di tampilkan pada layar LCD. LCD
akan menampilkan option yang akan dipilih. Input
untuk LCD didapat dari mikrokontroler P0.0-P0.7
sedangkan port 1.0-1.2 dihubungkan ke pin RS, RW
dan EN pada LCD.
Gambar 9. Rangkaian LCD
Gambar 7. Rangkaian mikrokontroler AT89S51
3.2.4. Rangkaian Pushbutton
Pushbutton pada alat ini ada 3, yaitu: tombol option
yang digunakan untuk memilih sample mana yang
akan di deteksi, tombol start yang digunakan untuk
menjalankan proses dan tombol stop digunakan untuk
menghentikan proses yang sedang berjalan. Push
button jika ditekan akan mengirimkan sinyal low ke
mikrokontroler dan jika tidak ditekan akan
mengirimkan sinyal high. Rangkaian push button
ditunjukkan pada gambar 8.
3.2.6. Rangkaian motor pengaduk
Pada rangkaian motor ini, digunakan motor 12V. untuk
mengaktifkan motor pengaduk, maka dibuat rangkaian
saklar dari transistor. Prinsip kerja dari rangkaian
tersebut adalah: bila mikrokontroler mengirimkan
sinyal berlogika 1 ke transistor, maka transistor akan
saturasi sehingga relay on. Pada kondisi ini motor akan
berputar. Jika mikrokontroler tidak mengirim sinyal ke
transistor, maka transistor akan cutoff sehingga relay
off. Pada kondisi ini motor akan berhenti berputar.
Rangkaian motor pengaduk dilampirkan pada gambar
10.
Gambar 10. Rangkaian Motor
SNATIKA 2011, ISSN 2089-1083| 292
3.3. Algoritma (perangkat lunak)
Untuk algoritma pada mikrokontroler AT89S51 adalah
seperti pada Gambar 11.
masing-masing golongan darahnya A, B, AB dan O
sebanyak 2 kali, seperti pada tabel 3.
Tabel. 3 Hasil Uji Sensor Optoisolator
Tabel I
Sebelum Antisera Setelah Antisera
Sensor
IA
Sensor
IB
Sensor
IA
Sensor
IB
Golongan Darah A 0,217 V 0,202 V 0,20 V 0,231 V
Golongan Darah B 0,198 V 0,207 V 0,211 V 0,191 V
Golongan Darah O 0,196 V 0,194 V 0,223 V 0,230 V
Golongan Darah
AB
0,201 V 0,207 V 0,184 V 0,186V
Tabel II
Sebelum Antisera Setelah Antisera
Sensor
IA
Sensor
IB
Sensor
IA
Sensor
IB
Golongan Darah A 0,2177 V 0,201 V 0,20 V 0,232 V
Golongan Darah B 0,195 V 0,201 V 0,212 V 0,190 V
Golongan Darah O 0,186 V 0,184 V 0,213 V 0,220 V
Golongan Darah
AB
0,202 V 0,197 V 0,192 V 0,182 V
4.2 Pengujian keseluruhan sistem
Berdasarkan pengujian pada sensor optoisolator dapat
diketahui terdapat level tegangan yang berbeda-beda
baik untuk setiap golongan darah sebelum ditetesi
antisera dan setelah ditetesi antisera pada setiap
golongan. Perubahan level tegangan inilah yang
digunakan untuk menentukan jenis golongan darah
pada sistem yang dirancang ini. Adapun hasil
pengujian sesuai dengan table 4.
Tabel. 4 Hasil Pengujian Keseluruhan
Gambar 11. Diagram Alir
Golongan Darah Orang ke Uji lab Uji alat
1
A
A
A
2
A
O
3
B
B
B
4
B
B
5
AB
AB
AB
6
AB
AB
7
O
O
O
8
O
O
4. HASIL PENGUJIAN
5. KESIMPULAN
Pada pengujian alat, dilakukan 3 macam ujicoba yaitu :
pengujian sensor optoisolator, pengujian lama waktu
penggumpalan, dan pengujian keseluruhan sistem.
4.1 Pengujian sensor optoisolator
Pengujian yang dilakukan adalah mengukur tegangan
keluaran pada sensor untuk memastikan apakah alat
telah bekerja sesuai dengan perancangan yang
dilakukan. Pengujian dilakukan terhadap 4 orang yang
Dari pengujian alat yang dirancang dapat ditarik
kesimpulan sebagai berikut:
1. Pada saat proses berlangsung, peletakan
preparat sampel darah harus sejajar dengan
letak sensor, agar didapat hasil yang
maksimal.
2. Pada pengujian dapat disimpulkan bahwa
prosentase kesalahan yang didapat dari
SNATIKA 2011, ISSN 2089-1083| 292
kedelapan hasil pengujian adalah sebesar
12.5%.
DAFTAR REFERENSI
[6] Talaro, K.P,” Foundations in Microbiology
5th editions”, Boston Mc GrawHill 2005,
510-511.
[1] Landstainer K, Wiener A.S,”An Agglutinable
factor in human blood recognized immune
sera for rhesus blood” Proc. Soc Exp Biol
Med; 43,223-224 ,1940.
[2] Eko
Putra
Agvianto,
“Belajar
MIKROKONTROLER AT89S51 52/55
(Teori dan Aplikasi)”, Yogyakarta : Penerbit
Gava Media 2002.
[3] Frank.D.Peteruzella,”Industrial Electronics”,
Mc GrawHill International Edition 1996.
[4] I
Scott
Mckenzie,”
The
8051
MICROCONTROLLERS 2/E”, Prentice Hall
1995.
[5] Landsteiner K, Wiener AS, “ An agglutinable
factor in human blood recognized by immune
sera for rhesus blood”, Proc. Soc.Exp Biol
Med; 43 : 223-224, 1940.
SNATIKA 2011, ISSN 2089-1083| 292