Paper Review: Pemantauan Detak Jantung dan Saturasi Oksigen Menggunakan Thingsboard – IoT untuk Ibu dan Anak

Paper Review oleh Eka Yulisuyanti, Anindra Ageng Jihado, dan Riskie Annisa

Editor: Amalia Zahra, S.Kom., Ph.D.

 Referensi:

Kadarina, T. M., & Priambodo, R. (2018, November). Monitoring heart rate and SpO2 using Thingsboard IoT platform for mother and child preventive healthcare. In IOP conference series: materials science and engineering (Vol. 453, No. 1, p. 012028). IOP Publishing.

Latar Belakang

Penelitian ini membahas implementasi lebih lanjut atas model dan arsitektur pemantauan indikator kesehatan ibu dan anak secara jarak jauh melalui pemanfaatan teknologi Internet of Things (IoT) dan Cloud yang telah dikembangkan oleh Kadarina dan Priambodo pada penelitian sebelumnya (DOI: 10.1109/BCWSP.2017.8272576).

Secara sederhana model dan arsitektur yang telah dikembangkan oleh Kadarina dan Priambodo (Gambar 1) dapat dirangkum sebagai berikut:

1. Peralatan kesehatan portabel digunakan pada pasien untuk mengambil dan melakukan kalkulasi data indikator kesehatan fisik pasien;
2. Data indikator kesehatan fisik pasien tersebut dikirimkan ke cloud server melalui internet;
3. Cloud server melakukan penyimpanan dan pengolahan data indikator kesehatan pasien untuk ditayangkan sebagai bahan analisis dan tindakan praktisi kesehatan.

Gambar 1. Arsitektur aplikasi peralatan kesehatan portabel

Metode

Metode yang digunakan pada desain dan implementasi sistem penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Indikator kesehatan fisik pasien yang dipantau adalah detak jantung dan saturasi oksigen (SpO₂).
2. Dipilihnya platform Thingsboard dan protokol MQTT, serta Raspberry Pi dan Arduino untuk merealisasikan arsitektur perekaman data dan pengiriman data detak jantung dan saturasi oksigen melalui Internet;
3. Alur kerja dari masing-masing device tersebut sebagai berikut:
4. Arduino menerima data yang dikirim dari sensor dan melakukan penghitungan untuk mendapatkan nilai detak jantung dan nilai saturasi oksigen;
5. Arduino kemudian mengirimkan nilai tersebut ke Raspberry Pi untuk dilakukan proses data lebih lanjut. Proses ini dilakukan  dengan membandingkan nilai yang dikirim dengan nilai normal yang berasal dari basis data.;
6. Raspberry Pi akan mengirimkan data yang sudah diproses ke Thingsboard dengan menggunakan protokol MQTT untuk dapat divisualisasikan kepada tenaga kesehatan;
7. Penyajian data detak jantung dan saturasi oksigen yang ditampilkan sebagai grafik Thingsboard;
8. Pengujian tingkat error penerimaan data menggunakan standar deviasi;

Terdapat dua device utama pada alat kesehatan portabel yaitu Arduino beserta sensor dan Raspberry Pi. Diagram blok dari alat kesehatan portabel dan platform Thingsboard dapat dilihat pada Gambar 2 sedangkan diagram alur perangkat lunak dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 2. Diagram blok alat kesehatan portabel

Gambar 3. Diagram alur perangkat lunak alat kesehatan portabel

 Pada Raspberry Pi terdapat basis data digunakan untuk menyimpan data pengguna dan referensi nilai normal detak jantung tiap pengguna. Data pengguna disimpan pada Tabel 1 User Profile, sementara referensi nilai normal detak jantung pengguna disimpan pada Tabel 2 Heart rate reference.

Tabel 1 User Profile

 Tabel 2 Heart Rate Reference

Hasil Penelitian

Berdasarkan hasil pengujian melalui penggunaan sensor oksimetri pada jari tangan pasien dewasa diketahui bahwa data detak jantung dan saturasi oksigen yang ditangkap oleh sensor oksimetri berhasil diterima dan diproses oleh Arduino dan diolah lebih lanjut oleh Raspberry Pi untuk disandingkan dengan data normal kemudian disimpan ke dalam basis data. Selanjutnya data dari Raspberry Pi juga telah berhasil terkirim ke Thingsboard dan berhasil ditayangkan sebagai dashboard (Gambar 4). Berdasarkan hasil yang ditayangkan di Thingsboard diketahui nilai saturasi oksigen pasien yang sedang diuji memiliki detak jantung dan saturasi oksigen normal, sedangkan untuk nilai detak jantung peneliti mendapati sejumlah motion artifact yang disebabkan oleh ketidakakuratan sensor hal tersebut mengakibatkan kesalahan perhitungan detak jantung yang ditayangkan pada Thingsboard. Berdasarkan data yang telah diperoleh selanjutnya dilakukan pengukuran tingkat error dengan menggunakan standar deviasi. Hasil pengukuran standar deviasi diperoleh angka 2,85 bpm (untuk detak jantung) dan 0,28% (untuk saturasi oksigen).

Gambar 4. Visualisasi data pada dashboard Thingsboard

Simpulan

Pada penelitian ini, arsitektur pemantauan indikator kesehatan ibu dan anak secara jarak jauh melalui pemanfaatan teknologi IoT dan Cloud yang diusulkan telah berhasil direalisasikan. Data yang diperoleh dari sensor yang diletakkan pada pasien telah berhasil ditransmisikan secara online dan kemudian disajikan secara visual dengan bantuan berbagai perangkat dan platform IoT. Ketidakakuratan data masih ditemui yang disebabkan oleh tingkat sensitifitas sensor. Pada pengembangan selanjutnya diperlukan digital filtering dan pengolahan sinyal lebih lanjut untuk meningkatkan keakuratan data.