Path: Top > S2-Theses > Electrical Engineering-STEI > 2007

PERANCANGAN DAN REALISASI PROTOTIP SISTEM PENGUKURAN KADAR GULA DARAH NON-INVASIF

DESIGN AND REALIZATION OF NON-INVASIVE BLOOD GLUCOSE MEASUREMENT SYSTEM PROTOTYPE

Master Theses from JBPTITBPP / 2017-09-27 15:37:36
Oleh : ADI JAYAMULIA RUSLI (NIM 23204011); Pembimbing: Prof. Dr. Ir. Soegijardjo Soegijoko, S2 - Electrical Engineering
Dibuat : 2007, dengan 7 file

Keyword : kadar gula darah, non-invasif, diferensial temperatur, tragus dan antihelix, HbA1c, mikrokontroler

Dalam tesis ini dibahas mengenai perancangan dan realisasi sistem pengukuran kadar gula darah non-invasif berbasis mikrokontroler yang telah berhasil diselesaikan. Menurut American Diabetes Association, diperkirakan terdapat sekitar 20,8 juta pasien penderita diabetes di Amerika Serikat saja. Diabetes juga dikenal sebagai salah satu penyakit penyebab kematian dan kecacatan di seluruh dunia. Ironisnya, diabetes sering kali tidak dianggap sebagai penyebab kematian pada laporan kematian.

Selama bertahun-tahun, metode invasif konvensional digunakan untuk mengukur kadar gula darah pasien. Metode pengukuran ini menggunakan strip pengujian yang mengambil sampel darah pasien untuk mengukur kadar gula darahnya. Sampel darah tersebut didapatkan dengan menggunakan jarum yang menusuk jari pasien atau bagian tubuh lainnya. Metode pengambilan sampel darah ini dapat menimbulkan trauma pada beberapa pasien. Lagipula, jika pasien penderita diabetes dianjurkan untuk memeriksa kadar gula darahnya sebanyak 4-7 kali sehari, metode ini dapat meningkatkan bahaya infeksi dan menimbulkan kerusakan jaringan kulit. Biaya pemeriksaan menggunakan metode ini juga tinggi.

Saat ini sedang dikembangkan metode pengukuran kadar gula darah non-invasif. Metode non-invasif yang digunakan dalam tesis ini merupakan metode baru yang didasarkan pada pengukuran diferensial temperatur. Metode ini menggunakan dua buah sensor temperatur yang mendeteksi temperatur pada dua bagian di telinga, tragus dan antihelix. Diferensial temperatur pada kedua bagian tersebut kemudian dibandingkan dengan nilai referensi yang didapat dari akar kwadrat nilai HbA1c dangan kadar gula darah puasa serta diferensial temperatur yang diukur pada saat bersamaan dengan pengukuran kadar gula darah puasa. Jika diferensial temperatur turun, kadar gula darah naik sebesar 1 mg/dl untuk setiap penurunan temperatur sebesar 0,024 oC, dan berlaku pula sebaliknya. Nilai referensi tersebut telah diukur sebelum pengukuran berlangsung dan telah disimpan di dalam memori eksternal sistem.

Sistem ini menggunakan dua buah thermistor sebagai sensor temperatur yang masing-masing terhubung dalam rangkaian jembatan Wheatstone, rangkaian terintegrasi penguat instrumentasi, multiplexer analog, konverter analog-digital 12 bit dan mikrokontroler ATMEGA. Multiplexer menentukan sinyal analog dari sensor untuk dikonversi menjadi sinyal digital oleh konverter analog-digital. Mikrokontroler akan mengolah data digital dari konverter analog-digital tersebut serta menyimpan hasil pengukuran dan parameter pasien dalam EEPROM. Keypad digunakan sebagai pengendali sistem, dan modul LCD untuk menampilkan hasil pengukuran dan informasi lainnya, seperti nama pasien dan parameter pengukuran. Perancangan sistem terdiri dari dua bagian, yaitu perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras meliputi rangkaian jembatan sensor dan perancangan interface penguat instrumentasi, rangkaian konverter analog-digital, sistem minimum mikrokontroler dan perangkat terhubung lainnya seperti pengaturan catu daya, modul LCD dan antarmuka keypad. Perancangan perangkat lunak yaitu pemrograman mikrokontroler, seperti sistem pengukuran, akuisisi data, pemrosesan sinyal input, akses memori eksternal, dan lain-lain.

Sejumlah pengujian telah dilakukan terhadap lima orang pasien, baik pasien diabetes maupun non-diabetes. Secara umum, metode baru ini cukup efektif untuk mendeteksi kecenderungan perubahan kadar gula darah. Korelasi antara perubahan temperatur dengan perubahan kadar gula darah juga dapat diketahui. Tetapi, sistem ini hanya dapat mengukur perubahan kadar gula darah disekitar nilai gula darah referensi. Pada kondisi tertentu, yaitu saat diferensial temperatur tragus dan antihelix minimum, kadar gula darah yang dideteksi oleh sistem akan saturasi.

Untuk pengembangan sistem lebih lanjut, ada beberapa perbaikan yang dapat dilakukan. Sebagai contoh, data pribadi dan hasil pengukuran beberapa pasien dapat disimpan dalam satu chip memori. Selain itu, integrasi dengan PC yang dilengkapi dengan perangkat lunak tambahan untuk memonitor perubahan kadar gula darah pasien secara langsung melalui grafik interaktif juga dapat dilakukan.

Deskripsi Alternatif :

This thesis describes the completed design and realization of microcontroller-based non-invasive blood glucose measurement system. According to the American Diabetes Association, there are about 20.8 million people in United States, or 7% of the population, who have diabetes. Diabetes is also known as one of the world's topmost diseases that cause death and disability. However, in death report diabetes was rarely considered as the major cause of death.

For many years, conventional invasive method was used to measure patient's blood glucose level. The measurement method used a strip test that collects a sample of patient's blood to measure their blood glucose level. The blood sample was obtained by using a lancet that pricks a finger or other region of the patient's body. This blood sample collecting method can cause trauma to several types of patients. Besides, if patients are suggest to measure their blood glucose level up to 4-6 times a day, this method can increase the infection risk or lead to skin tissue damage. The cost of blood glucose measurement were also expensive.

The non-invasive method used in this thesis is based on differential body temperature measurement. It uses two thermistor-based temperature sensors to detect the temperature of two regions of the ear, tragus and antihelix regions. The comparison of differential temperature is reference values taken from the root mean square of fasting blood glucose and HbA1c value; and differential temperature which taken at the same time with the measurement of blood glucose. If the differential temperature decreases, the blood glucose increases for about 1 mg/dl on every 0.024 oC differential temperature decrease, and vice versa. The reference values have been taken before the measurement and stored in the external memory of the system.

The temperature difference is measured using two thermistors, each with its associated signal conditioning circuit (a Wheatstone bridge and an instrumentation amplifier). The output from the two instrumentation amplifiers are then connected to a multiplexer, 12-bit analog-to-digital converter and ATMEGA microcontroller. The analog multiplexer select analog signal from the instrumentation amplifiers to be convert to digital signal by analog-to-digital converter. The microcontroller process the digital signal from analog-to-digital converter, and stored the measurement result and patient's parameters in the EEPROM. A keypad is used as controller of the system, and LCD module to display the measurement results and other information, such as patient's name and measurement parameters. System design consists of two section, hardware and software design. Hardware design includes sensor's bridge circuit and instrumentation amplifier interface design, analog-to-digital circuit, microcontroller minimum system and peripheral interface such as power supply management, LCD module and keypad interface. Software design includes the software for microcontroller programming, such as measurement system, data acquisition, input process, external memory access, etc.

Experiments on five patients, diabetic or non-diabetic patients have been completed. In general, the results show that this new method is sufficiently effective to detect the tendencies of blood glucose changes. The correlation between differential temperature changes that effect blood glucose level is also exist. But, the system can only measure a slight changes of blood glucose from blood glucose reference, since it will be saturated in certain conditions where differential temperature between tragus and antihelix region is minimum.

For further development, a number of improvements are still required. For instance, personal data and measurement results on some patients can be stored in a single memory chip. Moreover, system integration to PC with additional software to monitor the changes in patient's blood glucose via interactive graphics and charts.

Beri Komentar ?#(0) | Bookmark

PropertiNilai Properti
ID PublisherJBPTITBPP
OrganisasiS
Nama KontakUPT Perpustakaan ITB
AlamatJl. Ganesha 10
KotaBandung
DaerahJawa Barat
NegaraIndonesia
Telepon62-22-2509118, 2500089
Fax62-22-2500089
E-mail Administratordigilib@lib.itb.ac.id
E-mail CKOinfo@lib.itb.ac.id

Print ...

Kontributor...

  • Pembimbing: Prof. Dr. Ir. Soegijardjo Soegijoko, Editor: Vika A. Kovariansi

File PDF...