Penerapan Film Ba0,5sr0,5tio3 Sebagai Sensor Cahaya Pada Alat Ukur Gula Darah Berbasis Optik

Abstract

Telah berhasil dibuat alat ukur gula darah berbasis optic dengan film barium stronsium titanat (BST) sebagai sensornya. Film BST dibuat dengan metode Chemical Solution Deposition (CSD) yaitu dengan mereaksikan Barium Asetat, Stronsium Asetat dan Titanium Isopropoksida dengan fraksi mol masing-masing 0,5; 0,5 dan 1. Larutan yang dibuat adalah satu molar dengan pelarut 2-metoksietanol sebanyak 2,5 ml. Film diproses annealing pada suhu 850 oC selama 29 jam. Selanjutnya film yang diperoleh dikarakterisasi sebagai sensor cahaya. Uji absorbansi film BST menunjukan bahwa film BST peka terhadap cahaya tampak yaitu pada rentang 475 hingga 750 nm Pengujian film menunjukan absorbansi film maksimum pada tiga puncak panjang gelombang yaitu 475 nm, 593 nm dan 702 nm. Nilai energy gap (Eg) diperoleh dengan metode tauc plot dan didapat sebesar 1,9 eV yang menunjukan bahwa film yang dibuat merupakan semikonduktor. Pola kurva I-V menunjukan film BST yang dibuat adalah dioda karena bentuk kurva mendekati karakteristik kurva dioda. Hal ini menunjukan bahwa prinsip dasar persambungan p-n pada sampel bekerja. Untuk melihat sensitifitas film pada cahaya film diuji pada dua kondisi, yaitu gelap (± 2 lux) dan terang (± 452 lux). Pengujian menunjukan film BST sensitif terhadap cahaya sehingga film yang dibuat merupakan fotodioda. Hasil pengujian I-V menunjukan knee voltage atau tegangan pada saat arus mulai naik saat dibias maju didapat sebesar 0,6 V. Uji sensitifitas film dilakukan untuk melihat perubahan hambatan film ketika terjadi perubahan intensitas cahaya. Pengujian dilakukan dengan merangkai seri film BST dengan sebuah resistor (rangkaian pembagi tegangan). Saat pengujian film BST diberi paparan cahaya yang berasal dari LED. LED yang digunakan adalah LED merah, hijau dan biru dengan variasi intensitas meningkat dari nol hingga 100 lux. Uji sensitifitas menunjukan hambatan listrik film berkurang dengan bertambahnya intensitas cahaya yang diberikan. Dari grafik terlihat film BST paling sensitif terhadap cahaya biru dengan perubahan hambatan yang paling signifikan. Penurunan hambatan pada LED biru sebesar 0,401 KΩ/lux. Sedangkan cahaya hijau 0,051 KΩ /lux dan merah 0,288 KΩ/lux. Sinyal dari film BST sangat lemah. Oleh karena itu perlu diperkuat dengan rangkaian penguat OpAmp. Film BST dirangkai dengan rangkaian jembatan wheatstone untuk pengkondisian sinyal, kemudian diperkuat oleh rangkaian penguat differensial dengan 10 kali penguatan. Cara kerja alat adalah dengan melewakan cahaya sumber ke sampel darah yang diletakan di atas kaca preparat. Intensitas cahaya yang ditransmisikan oleh sampel kemudian ditangkap oleh film BST. Nilai absorbansi cahaya yang diserap oleh gula darah akan sebanding dengan konsentrasi gula darah tersebut dalam larutan tertentu. Tegangan keluaran yang ditangkap film BST sebanding dengan iii intensitas cahaya yang ditransmisikan. Nilai tegangan keluaran dari film BST diolah untuk memperoleh kadar gula darah yang dilakukan oleh mikrokontroler Atmega328P. Alat rancangan yang telah dibuat dikalibrasi dengan glucometer komersil (merk Easytouch) dengan cara fitting linear logaritma natural rasio intensitas cahaya masuk (I0) dan intensitas yang ditransmisikan (I) terhadap kadar gula darah. Hasil pengukuran kedua alat difitting linear dengan software Microsoft excel 2013 sehingga dapat diperoleh persamaan hubungan nilai tegangan dengan kadar gula darah. Persamaan tersebut kemudian digunakan di dalam program yang akan diunduh ke dalam mikrokontroler sehingga alat rancangan dapat menampilkan keluaran yang berupa kadar gula darah. Sumber cahaya yang digunakan pada alat adalah LED hijau. Pemilihan LED hijau dikarenakan panjang gelombang LED hijau mendekati puncak serapan gula darah yaitu 532 nm sedangkan serapan gula darah yaitu 542 nm. Alat rancangan yang telah dikalibrasi kemudian diuji kembali untuk melihat akurasi alat. Pengujian dilakukan terhadap 12 probandus dan membandingkanya dengan hasil glucometer komersil. Hasil pengukuran menunjukan hasil yang tidak terlalu jauh dengan glucometer komersil. Dari hasil pengujian didapat rata-rata ketepatan sebesar 89.96% dan koefisien korelasi (R2) sebesar 0,814