2020 : Desain dan Pembuatan Venturi Flow Meter yang Diimplementasikan Pada Sistem Kendali Ventilator Teknik Elektro ITS

Dr. Muhammad Rivai ST.,MT.

Year

2020

Published in

-

External link

Type

RESEARCH

Keywords

-


Abstract

Virus corona adalah suatu kelompok virus yang dapat menyebabkan penyakit pada hewan atau manusia. Virus corona jenis baru yang ditemukan menyebabkan penyakit COVID-19. Sekitar 1 dari 6 orang yang terjangkit COVID-19 menderita sakit parah dan kesulitan bernapas. Orang-orang lanjut usia dan orang-orang dengan kondisi medis yang sudah ada sebelumnya seperti tekanan darah tinggi, gangguan jantung atau diabetes, punya kemungkinan lebih besar mengalami sakit lebih serius. Demi memerangi pandemi virus corona, negara-negara di seluruh dunia kini berebut alat kesehatan. Kebutuhan masker, alat pelindung diri (ADP), hingga ventilator sangat tinggi dan memaksa produksi yang tanpa henti. Ventilator memiliki peran yang vital dalam penanganan pasien COVID-19. Ventilator adalah mesin yang berfungsi untuk menunjang atau membantu pernapasan seseorang. Melalui alat ini, pasien yang sulit bernapas sendiri akan dibantu untuk mendapatkan udara dan bernapas seperti orang normal. Di Indonesia sendiri, ketersediaan ventilator di tengah pandemi ini masih terbilang minim. Sementara, kebutuhan akan alat tersebut semakin mendesak mengingat pasien corona terus berjatuhan sehingga harus bergerak cepat. Untuk itu, Departemen Teknik Elektro ITS saat ini sedang mengembangkan ventilator mekanik yang menggunakan Ambu bag atau resuscitator manual yang dilengkapi dengan motor DC sebagai aktuator utama. Pada sistem ventilator terdapat beberapa sensor utama yang digunakan sebagai sinyal feed back bagi aktuator, yaitu sensor tekanan (pressure) dan aliran (flow meter). Sensor tekanan digunakan untuk mempertahankan tekanan udara pada saluran pernapasan pasien. Sedangkan flow meter digunakan untuk mengetahui saat pasien menghirup (inspirasi) dan menghembus (ekspirasi) yang dapat digunakan untuk memicu pemberian bantuan udara. Sensor flow meter ini juga digunakan untuk menentukan volume tidal, yaitu volume udara yang diinspirasi atau diekspirasi pada setiap kali pernafasan normal. Namun, sensor flow meter yang digunakan dalam bidang kedokteran saat ini mempunyai harga yang mahal. Dalam penelitian ini diusulkan desain dan pembuatan Venturi flow meter yang diimplementasikan pada sistem kendali ventilator. Sensor flow meter ini dibuat berdasarkan pipa Venturi dimana perbedaan luas penampang akan mempengaruhi perbedaan tekanan dan kecepatan. Perbedaan tekanan diukur menggunakan Differential Pressure Sensor MPXV7002DP, sehingga dapat ditentukan kecepatan flow udara. Untuk meningkatkan sensitivitas sinyal yang dihasilkan sensor, maka sinyal tersebut dikuatkan dengan menggunakan amplifier instrumentasi AD623. Mikrokontroler Arduino Uno digunakan untuk mengakuisisi data sinyal sensor Venturi flow meter. Untuk mengetahui volume udara maka dilakukan integrasi nilai flow meter terhadap waktu. Kontrol proportional–integral–derivative (PID) digunakan untuk mengatur volume udara atau oksigen oleh Ambu resuscitator agar sesuai nilai set point kebutuhan pasien. Pada penelitian ini menggunakan pendekatan untuk kontrol ganda. Idenya adalah untuk mengontrol tekanan selama napas dan untuk mengontrol volume tidal pada beberapa napas melalui penyesuaian otomatis batas tekanan. Setelah nafas dipicu, variabel kontrol adalah tekanan tetapi tekanan inspirasi terbatas pada nilai yang ditentukan oleh ventilator. Inspirasi berlanjut hingga waktu inspirasi yang ditetapkan tercapai. Kemudian ventilator mengukur volume tidal yang dihembuskan untuk napas itu dan membandingkannya dengan nilai yang ditentukan (set point). Hasil penelitian ini sebagai bentuk kemandirian bangsa terhadap penguasaan teknologi peralatan kesehatan. Target luaran penelitian adalah: International Journal of Intelligent Engineering and Systems (IJIES) (ter-indek SCOPUS Q2) maupun International Conference of Computer Engineering, Network, and Intelligent Multimedia (CENIM) (ter-indek SCOPUS dan IEEEXplore).