Seminar Tugas Akhir Juni 2017 STETOSKOP ELEKTRONIK UNTUK

Seminar Tugas Akhir
Juni 2017
STETOSKOP ELEKTRONIK UNTUK ANALISIS BUNYI JANTUNG DILENGKAPI
DENGAN PENYIMPANAN
(Faizah Firdausi MS, Sari Luthfiyah, Dyah Titisari)
Jurusan Teknik Elektromedik Politeknik Kesehatan Surabaya
Jln. Pucang Jajar Timur No. 10 Surabaya
ABSTRAK
Stetoskop merupakan salah satu alat diagnostik yang paling penting dalam dunia medis.
Hampir dua abad stetoskop telah di ubah dan disempurnakan, tetapi tidak pernah menyimpang terlalu
jauh dari desain aslinya. Penelitian ini mendesain stetoskop yang dapat memperjelas bunyi jantung
ketika suara tersebut didengarkan melalui headphone, menampilkan sinyal bunyi jantung pada PC,
dan terdapat media penyimpanan data.
Pada penelitian ini, rangkaian elektronik yang digunakan rangkaian pre amplifier, low pass
filter dan high pass filter. Rangkaian pre Amp mengguakan transistor sebagai penguat. Selanjutnya
pada modul ini menggunakan High Pass Filter -40 dB dengan frekuensi cutoff 67,05 HZ dimana yang
melewatkan frekuensi diatas frekuensi cutoff dan menekan dibawah frekuensi cutoff dan
menggunakan low pass filter -40db dengan frekuensi cutoff sebesar194,18Hz dimana rangkaian filter
ini melewatkan frekuensi dibawah frequensi cutoff dan menekan diatas frekuensi cutoff.
Pengecekan dilakukan secara sistematis dalam setiap rangkaian hingga membentuk suatu
sistem pengukuran yang bisa menganalisis bunyi jantung. Berdasarkan hasil pengambilan dan
pengolahan data yang dilakukan, pengujian alat dilakukan kepada lima orang pasien sebanyak lima
kali pengukuran untuk masing – masing pasien. Setiap data yang dihasilkan dibandingkan dengan
hasil pengukuran dari alat yang sudah terkalibrasi. Berdasarkan hasil analisis, dapat dilihat bahwa
tingkat akurasi alat yang di desain sangat baik dan memenuhi satandar akurasi alat medis dimana rata
– rata erornya adalah ±1,3 %.
Kata kunci : stetoskop, Pre Amplifier, Filter
PENDAHULUAN
Stetoskop
berfungsi
untuk
mendengarkan suara dalam tubuh, seperti
suara tekanan darah, perut, paru-paru,
prenatal dan terutama jantung. (Amin,2013)
Berdasarkan telusur pustaka menurut
Amin bahwa suara jantung dan paru-paru
pada umumnya dideteksi
paramedis
menggunakan stetoskop biasa (stetoskop
akustik). Kelemahan penggunaan stetoskop
dengan stetoskop akustik sering terpengaruh
oleh adanya bunyi dilingkungan sekitar,
sedangkan intensitas bunyi jantung dan paruparu sendiri relatif rendah. Selain itu
pengaruh telinga pengguna juga dapat
mempengaruhi hasil deteksi jantung.
Stetoskop elektronik yang dibuat
terdiri dari bagian membran atau biasa
Latar Belakang
disebut chest piece, selang/tubing, mic
kondensor, dan jack penghubung ke
soundcard. Stetoskop biasa dipotong pada
ear piece-nya kemudian dipasang mic
kondensor sebagai
transducer
untuk
mengubah suara menjadi getaran listrik.
(Achmad Rizal,2006)
dalam kesempatan ini penulis ingin
menyempurnakan alat Stetoskop Elektronik
Untuk Analisis Bunyi Jantung Dilengkapi
Dengan Penyimpanan, sehingga dapat
memperjelas bunyi jantung ketika suara
tersebut didengarkan melalui headphone,
disamping itu bisa menampilkan sinyal
bunyi jantung pada PC, dan terdapat
penyimpanan data.
Seminar Tugas Akhir
Batasan Masalah
1. Suara yang dideteksi hanya untuk suara
jantung
2. Menggunakan sensor mic condensor.
3. Pengukuran dilakukan untuk pasien
laki-laki dewasa usia 20-25 tahun.
4. Menampilkan gelombang suara jantung
pada PC
5. Menggunakan penyimpanan data suara
jantung di PC.
Rumusan Masalah
1. Dapatkah di buat alat Stetoskop
elektronik dengan penyimpanan data
suara jantung?
2. Bagaimana cara untuk menampilkan
dan menyimpan data suara jantung?
Tujuan
1. Tujuan Umum
Membuat alat Stetoskop elektronik
dengan menampilkan gelombang suara
jantung disertai dengan penyimpanan.
2. Tujuan khusus
a. Membuat rangkaian pre-amp.
b. Membuat rangkaian amplifier.
c. Membuat pemrograman pada
software delphi.
d. Mendengarkan
suara
detak
jantung melalui headphone.
Manfaat
1. Manfaat Teoritis
Penelitian ini dapat meningkatkan
wawasan ilmu pengetahuan di bidang
diagnostik khususnya stetoskop beserta
stetoskop elektronik.
2. Manfaat Praktis
Memudahkan
pengguna
dalam
mendeteksi
suara
dalam
tubuh,
Memudahkan
pengguna
mengetahui
gelombang suara jantung.
Juni 2017
TINJAUAN PUSTAKA
Stetoskop
Stetoskop (bahasa Yunani: stethos,
dada dan skopeein, memeriksa) adalah
sebuah alat medis akustik untuk memeriksa
suara dalam tubuh. Dia banyak digunakan
untuk mendengar suara jantung dan
pernapasan, meskipun dia juga digunakan
untuk mendengar intestine dan aliran darah
dalam arteri dan “vein”.
Stetoskop digunakan saat ini
didasarkan pada karya asli Laennec, yakni
terdiri dari 2 bagian utama: Sungkup (bell)
untuk menghimpun suara dari daerah yang
akan diperiksa. Sungkup bisa jadi terbuka
atau tertutup oleh membran tipis. Bagian
kedua adalah earpieces.
Gambar 1 Stetoskop Akustik
Auskultasi Jantung
Gambar 2-1 memperlihatkan tempattempat pada dinding dada yang merupakan
tempat terbaik untuk mengenali bunyi katup
yang berbeda-beda.
Gambar 2 Tempat-Tempat Auskultasi
Jantung di Dada
Dari Gambar 2.1, diketahui bahwa
tempat medengarkan bunyi katup aorta
terletak di atas aorta karena penghantaran
Seminar Tugas Akhir
suara naik ke aorta, area pulmonal terletak
di atas arteri pulmonal, area trikuspid
berada di atas ventrikel kanan, dan area
mitral di atas apeks jantung, yang
merupakan bagian ventrikel kiri yang
terdekat dengan dinding dada karena
jantung berputar sedemikian rupa sehingga
sebagian besar ventrikel kiri terletak di
belakang
Juni 2017
atrioventrikular, sedangkan suara jantung
keempat (S4) memiliki korelasi dengan
kontraksi atrial. Suara S4 ini memiliki
amplitude yang sangat rendah dan
komponen frekuensi rendah.
Suara Jantung
Suara jantung yang didengar oleh
dokter dengan menggunakan stetoskop
sebenarnya terjadi pada saat penutupan
katup jantung. Kejadian ini dapat
menimbulkan anggapan yang keliru bahwa
suara jantung tersebut disebabkan oleh
penutupan daun katup tersebut, tetapi
sebenarnya disebabkan oleh efek arus pusar
(eddy) di dalam darah akibat penutupan
katup tersebut. Detak jantung menghasilkan
dua suara yang berbeda yang dapat
didengarkan pada stetoskop, yang sering
dinyatakan dengan lub-dub. Suara lub
disebabkan oleh penutupan katup triscupid
dan
mitral
(atrioventrikular)
yang
memungkinkan aliran darah dari atria
(serambi jantung) ke ventricle (bilik jantung)
dan mencegah aliran balik. Umumnya hal ini
disebut suara jantung pertama (S1), yang
terjadi hampir bersamaan dengan timbulnya
kompleks QRS dari elektrokardiogram dan
terjadi sebelum systole (periode jantung
berkontraksi). Suara dub disebut suara
jantung kedua (S2) dan disebabkan oleh
penutupan katup semilunar (aortic dan
pulmonary) yang membebaskan darah ke
sistem sirkulasi paruparu dan sistemik.
Katup ini tertutup pada akhir systole dan
sebelum katup atrioventrikular membuka
kembali. Suara S2 ini terjadi hampir
bersamaan dengan akhir gelombang T dari
elektrocardiogram. Suara jantung ketiga (S3)
sesuai dengan berhentinya pengisian
Gambar.3 Bunyi Jantung
Sensor Mic Condenser
Mikrofon
yang bekerja berdasar
perubahan kapasitor C. Berikut ini adalah
beberapa contoh gambar skema dari jenisjenis tranduser mikrofon di atas.
Gambar 4 a, b dan c merupakan jenisjenis tranduser mikrofon (Somawirata dan
Subagio, 2010)
Sistem dari rangkaian elektronik ini
merupakan sistem yang menggunakan suatu
mikrofon sebagai sistem sensor yang akan
aktif bila mendapatkan sinyal dentuman.
Resistansi mikrofon terdiri dari dua
komponen yaitu ro dimana resistansi
mikrofon tanpa adanya sinyal tekanan udara
Seminar Tugas Akhir
dan r yaitu perubahan resistansi disekitar r
o yang disebabkan oleh tekanan suara.
Semakin keras suara yang diterima oleh mic
condensor maka resistansi yang dihasilkan
semakin kecil. Apabila gelombang suara
berbentuk sinusoida, maka Vout juga
berbentuk
sinusoida
(Malvino,1989).
Dengan sensor mikrofon ini, maka
diperlukan penguat yang besar yaitu OpAmp.
Juni 2017
Dari filter sambungkan ke PC (Personal
Computer). Pada Personal computer (PC)
akan menampilkan gelombang suara
jantung, BPM dan terdapat penyimpanan
suara jantung.. Output suara dapat didengar
dengan menggunakan haedphone.
Diagram Alir
Gambar 5 Mic Condensor
Mic condenser (Tranduser mikrofon)
mempunyai sensitifitas kepekaan suara –35
± 4dB (0 db = 1V/pa, 1kHz). Dalam
pengoperasiannya tegangan maksimal yang
diberikan untuk mic condenser adalah 10 V,
sedangkan dalam penggunaan standart
membutuhkan tegangan 2 V dengan
impedansi sekitar 2,2 k , arus maksimal 0.5
mA, sensitivity reduction sekitar –3 dB pada
tegangan 1.5 V.
Diagram Blok
Gambar 6 Diagram Blok Sistem Alat
Chest piece menangkap suara – suara
dalam tubuh. kemudian Sensor (mic
condenser) mengubah gelombang suara ke
listrik. Rangkaian amplifier akan mengolah
atau memproses gelombang listrik sebelum
masuk ke rangkaian amplifier atau
penguatan dan suara akan masuk ke filter.
Gambar 7 Diagram Alir
Pada diagram alir ini output tan dari
filter direkam menggunkana sound card
internal pada PC (personal Computer)
kemudian sinyal suara jantung yang akan
ditampilkan
kemudian
dilakukan
penghitungan detak jantung.
Jenis Penelitian
Penelitian dan pembuatan modul ini
menggunakan
desain
penelitan
preeksperimental dengan jenis penelitian “one
group post tes design“ ,penulis memberikan
perlakuan dengan membuat rangkaian
penyadap auskultasi kemudian dilakukan
pengukuran akan tetapi tidak terdapat
kelompok kontrol maupun kelompok
pembanding.
Seminar Tugas Akhir
Juni 2017
Paradigma
dalam
penelitian
eksperimen model ini dapat digambarkan
sebagai berikut :
Perlakuan ................. diukur
X -------------------------------- 0
X= treatmen/perlakuan yg diberikan
(variabel Independen)
0 = Observasi (variabel dependen)
Paradigma itu dapat dibaca sebagai
berikut :
Terdapat suatu kelompok diberi
treatmen yakni detak jantung . Hasil detakan
dideteksi oleh chest piece.
HASIL DAN ANALISA DATA
Gambar 10 Hasil Plot HPF
Gambar 11 Hasil Plot LPF
Test Point Rangkaian Pre – Amp
(menggunakan detak jantung)
Setelah capasitor 3
PEMBAHASAN
Blok Hardware
1. Modul Rangkaian Amplifier
Rangkaian pre amplifier berfungsi
sebagai penguat suara di dalam tubuh dan
menggunakan transistor sebagai penguat.
Spesifikasi Modul Rangkaian pre Amplifier
yang diperlukan adalah:
1. Tegangan input DC +9 Volt.
2. Menggunakan
penguat
common emitor.
Gambar diatas adalah sinyal keluaran
dari kapasitor kopling langsung C3. Penulis
menggunakan simulasi function 40Hz agar
mudah dalam menganalisa sinyal masukan
maupun sinyal keluaran
Pengukuran pada Filter
transistor
VCC
R3
47K
R7
6K8
C5
output
C8
330pF
input
Q1
BC547
100nF
R4
120K
R6
8K2
+9V
-9V
J1
1
2
3
CON3
J3
TP HPF
Gambar 12 penguat transistor common
emitor
J4
TP LPF
C6
1
1
68k
2
1
R1
10nF
R2
150k
R9
-9V
15k
-9V
J2
Jumper
U3
10nF
R5
100k
OP07
1
2
15k
15k
3
6
J7
1
2
1
3
R15
C7
7
1
2
2
R14
+9V
+9V
2
10nF
mic
1
7
1
2
6
+
1
OP07
-
1
2
2
C4
+
C1
-
4
8
4
8
U1
J9
10nF
Gambar 9 skematik High Pas Filter
dan LowPas Filter
output
3. Terjadi penguatan sebesar 21.06 kali
melalui
rumus:
Seminar Tugas Akhir
Juni 2017
J3
TP HPF
R1
D1
1N4148
Battry 3V
C3
Earphone
100uF
D3
1N4148
R2
8K2
CON2
CON2
A733
R6
R4
120K
1
2
1
2
Q4
10K
C4
100uF
R12
470R
C2
47uF
R10
8K2
Gambar 13 rangkaian amplifier
3
R5
120k
100nF
1
2
4
8
2
6
+9V
7
1
100nF
1
OP07
2
C4
2
mic
Gambar 14 Rangkaian filter HPF
Rangkain HPF merupakan filter
yang melewatkan sinyal dengan
frekuensi di atas frekuensi cutoff dan
membuang atau menekan sinyal
dengan frekuensi di bawah frekuensi
cutoff. ketika diberi frekuensi sinyal
input yaitu 10 Hz dibawah frekuensi
cutoff 67,05 Hz maka filter akan
melewatkan sinyal input dihasilkan
tegangan output 1.04 V.
HPF
2. Modul Rangkaian Filter
Spesifikasi Modul Rangkaian penguat,
filter, dan komparator yang diperlukan
adalah:
Fc =
1. Menggunakan baterai +9, -9, dan
ground sebagai supplay rangkaian.
2. Menggunakan IC OP07 sebagai opamp untuk filter.
3. Menggunakan filter HPF dan LPF.
4. Menggunakan filter aktif high pass
filter -40dB Fc 67,05Hz
5. Menggunakan filter aktif low pass
filter -40dB Fc 190Hz
Jadi didapatkan rangkaian HPF seperti
gambar di bawah ini :
Fc =
Fc =
Fc=
Fc=
Fc=67,05 Hz
J4
TP LPF
C6
1
2
1
R8
1K
1
100nF
R9
150k
-9V
J2
Jumper
4
8
U3
OP07
1
2
2
R14
R15
8k2
8k2
3
2
C7
7
1
330pF
Q1
C945
C1
47uF
C1
1
2
6
J7
1
2
1
Q3
C945
C8
100nF
CON2
On/Of f
Q2
A733
J9
+
C5
1
2
J2
Jumper
U1
-
SW1
MIC
120k
-9V
+
R7
6K8
R2
-
R11
330R
R3
47K
1
4k7
4. Menggunakan kapasitor C8 berfungsi
sebagai kapasitor kopling langsung.
5. Terdapat dioda D1 dan D2, karena
hanya dibutuhkan sinyal positifnya saja.
6. R10 sebagai volume kontrol, semakin
besar nilai R semakin fokus suara yang
dihasilkan.
Jadi didapatkan rangkaian seperti gambar di
bawah ini:
+9V
100nF
Gambar 15 Rangkaian LPF
output
Seminar Tugas Akhir
Rangkain LPF merupakan filter yang
melewatkan sinyal dengan frekuensi di
bawah frekuensi cutoff dan membuang atau
menekan sinyal dengan frekuensi di atas
frekuensi cutoff. ketika diberi frekuensi
sinyal input yaitu 10 Hz dibawah frekuensi
cutoff 194,18 Hz maka filter akan
melewatkan sinyal input dihasilkan tegangan
output 1.98 V.
Fc =
Fc =
Juni 2017
begin
Chart1.Series[0].AddY(PV^);
if Timer2.Enabled = True then begin
if PV^ > 5000 then begin
if logika = False then begin
if Timer1.Enabled = False then
begin
Timer1.Enabled:=True;
Inc(heartrate);
Fc =
Label2.Caption:=Inttostr(heartrate);
Fc=
end;
Fc=
end;
Fc= 194,18 Hz
logika:=True;
Hasil outputan filter
end else begin
logika:=False;
end;
Gambar 2 Hasil keluaran HPF
Gambar 3 Hasil keluaran LPF
Pembahasan Software
1. Program BPM
Seminar Tugas Akhir
2. Program Merekam Suara
procedure TForm1.Button1Click(Sender:
TObject);
begin
if Button1.Caption = 'Rekam' then begin
InisialisasiFileWav(Form1);
rekam:=True;
Button1.Caption:='Stop';
end else begin
Juni 2017
SARAN
Berikut ini adalah beberapa saran
yang
dapat
dipertimbangkan
untuk
penyempurnaan penelitian lebih lanjut:
1. Menambahkan indikator baterai, karena
apabila tegangan baterai turun dapat
mempengaruhi system kerja alat.
2. Menghilangkan noise pada modul saat
tersambung dengan jala-jala PLN.
3. Merubah
tampilan
berbasis
mikrokontroller
menggunkan
LCD
Garfik.
rekam:=False;
FWaveStream.Free; FWaveStream :=
nil;
Button1.Caption:='Rekam';
end;
end;
PENUTUP
Kesimpulan
Secara menyeluruh penelitian ini
dapat menyimpulkan bahwa:
1.
2.
3.
4.
Dapat dibuat penyadap sinyal suara
jantung menggunakan rangkaian
Amplifier Mic Condensor sebagai
sensor suara
Dapat dibuat rangkaian amplifier
dengan penguatan 21,06 kali.
Dapat dibuat filter pengolah sinyal
suara jantung dengan frekuensi 21
Hz sampai 196 Hz menggunakan
rangkaian Low Pass Filter dan High
Pass Filter.
Dapat mengolah software untuk
menampilkan data pada Delphi7
dalam bentuk sinyal, Heart Rate dan
penyimpanan.
DAFTAR PUSTAKA
Aris Setyawan Teguh, Sucahyo Iman, 2014.
Penguat Mic Kondenser Berbasis
Opamp Tl072 Untuk Stetoskop
Elektronik, Jurusan Fisika, FMIPA
Universitas Negeri Surabaya.
Buku Ajar: Praktik Kebidanan; (Skills for
Midwifery Practice) Oleh Ruth Johnson,
Wendy Taylor
David, Fred R., 2006. Manajemen Strategis.
Edisi Sepuluh, Penerbit Salemba
Empat, Jakarta
Handian
R
Hendi,Soegijoko
Soegijardjo,Isdyanto
Erie,2014.
Perancangan Dan Realisasi Prototip
Stetoskop Elektronik,Teknik Elektro,
Institut Teknologi Nasional.
Indrawati, Sri Widia. 2003. Analisis
Pengaruh Komponen Teknologi –
Technoware, Humanware, Inforware
dan Orgaware – terhadap Faktor
Utama Daya Saing Industri Kecil
(Studi Kasus: Industri Kecil Sektor
Pangan
Kabupaten
Subang).
Seminar Tugas Akhir
Bandung:
Bandung
Juni 2017
Institut
Teknologi
Jogiyanto, 2005, Sistem Informasi Strategik
untuk Keunggulan Kompetitif,
Penerbit Andi Offset, Yogyakarta.
Kuldeep Singh, Preeti Abrol, 2013, Design
and Development Of a Digital
Stethoscope
For
Cardiac
Murmur,Internasional Journal Of
Application, Vol 73.
Manginone S, L Nieman, 1997, Cardiac
Aucusltatory Skills of Internal
Medicine dan Family Practice
Trainees,Journal of the American
Medicine Association, vol. 278.
Nurhayati, Desy, Soegijardjo Soegijoko,
2009, Design and Realization
Microcontroller Based Electronic
Stethoscope Dor Heart and Sound
Analysis to Support Telemedicine
System, Bandung, Master Theses ITB.
Rizal, A, Soegijoko S, 2006, Stetoskop
Elektronik Sederhana Berbasis PC
dengan Fasilitas Pengolahan Sinyal
Digital untuk Auskultasi Jantung dan
Paru,
Bandung,
Seminar
Instrumentasi Berbasis Fisika 2006.
Rizal, A., Vera Suryani, 2006, Pengenalan
Suara
Jantung
Menggunakan
Dekomposisi Paket Wavelet dan
Jaringan Syaraf Tiruan ART2
(Adaptive Resonance Theory2),
Proceeding
EECCIS2006,
Universitas Brawijaya, Malang.
Ronny, dr., M.Kes., AIFO, 2010, Fisiologi
Kardiovaskular : Berbasis Masalah
Keperawatan, hal 29, Jakarta.
Setiaji F Dalu, Santoso Daniel, Susilo
Deddy, 2011. Rekayasa Stetoskop
Elektronik Dengan
Kemampuan
Analisis Bunyi Jantung, Prodi Teknik
Elektro, UKSW.
Wah W Mynt, Bill Dillard, 2001, An
Electronic
Stethoscope
with
Diagnosis Capability, Ohio, The
33rd, Southeastern Symposium on
System Theory.
Widodo, 2004, Analisis Spektral Isyarat
Suara
Jantung,
Seminar
On
Electrical Engineering (SEE2004).
hal 109-114, Universitas Achmad
Dahlan, Yogyakarta, Indonesia
http:// doktermu.com/ Ujian- medis/monitordenyut jantung. html, Diunduh pada
tanggal 25 september 2016 pukul
10.15
BIODATA PENULIS
Nama : Faizah Firdausi MS
TTL : Bangkalan, 07 februari 1995
Alamat: Jl KH Moh Kholil No 10 Gang 10