Pengembangan Prototipe Nirkabel EEG Satu Kanal Menggunakan ESP32
Abstrak
Elektroensefalografi (EEG) merupakan teknologi non-invasif untuk merekam aktivitas listrik otak yang banyak digunakan dalam riset neurosains dan aplikasi klinis. Namun, perangkat EEG komersial umumnya berbiaya tinggi dan berukuran besar sehingga sulit diakses untuk aplikasi pendidikan. Penelitian ini mengembangkan prototipe nirkabel EEG satu kanal berbasis ESP32 dengan komunikasi Bluetooth Low Energy untuk monitoring fokus kognitif. Sistem menggunakan modul akuisisi BioAmp EXG Pill (gain 1000×, bandwidth 0,5-50 Hz), mikrokontroler ESP32 untuk pemrosesan FFT dan transmisi BLE, serta aplikasi mobile untuk visualisasi real-time. Elektroda ditempatkan pada posisi frontal (Fp1-Fp2) dengan Focus Index dihitung dari rasio Beta/(Alpha+Theta). Pengujian dilakukan pada lima mahasiswa laki-laki usia 21-22 tahun dengan dua kondisi: melihat objek acak dan membaca buku, masing-masing selama 60 detik. Hasil menunjukkan 100% subjek mengalami peningkatan Focus Index saat membaca. Rerata Focus Index meningkat 116,1% dari 7,181 menjadi 15,520, sedangkan nilai median meningkat 136,5% dari 5,918 menjadi 13,999. Prototipe terbukti efektif membedakan kondisi kognitif dan berpotensi sebagai alat pemantauan fokus belajar untuk mendukung self-regulated learning.
Kata kunci— Elektroensefalogram, ESP32, Bluetooth Low Energy, Focus Index, Pemantauan Kognitif
Referensi
H. Zhang et al., “The applied principles of EEG analysis methods in neuroscience and clinical neurology,” Dec. 01, 2023, BioMed Central Ltd. doi: 10.1186/s40779-023-00502-7.
G. Ippolito et al., “The Role of Alpha Oscillations among the Main Neuropsychiatric Disorders in the Adult and Developing Human Brain: Evidence from the Last 10 Years of Research,” Dec. 01, 2022, MDPI. doi: 10.3390/biomedicines10123189.
K. Ueno et al., “Frontal midline theta rhythm and gamma activity measured by sheet-type wearable EEG device,” Front Hum Neurosci, vol. 17, 2023, doi: 10.3389/fnhum.2023.1145282.
Y. Zhang et al., “Shared oscillatory mechanisms of alpha-band activity in prefrontal regions in eyes open and closed state using a portable EEG acquisition device,” Sci Rep, vol. 14, no. 1, Dec. 2024, doi: 10.1038/s41598-024-78173-0.
N. Hamedi, J. S. García-Salinas, B. M. Berry, G. A. Worrell, and M. T. Kucewicz, “Anterior prefrontal EEG theta activities indicate memory and executive functions in patients with epilepsy,” Epilepsia, vol. 66, no. 4, pp. 1274–1287, Apr. 2025, doi: 10.1111/epi.18246.
C. S. Nayak, ; Arayamparambil, and C. A. Affiliations, “EEG Normal Waveforms Continuing Education Activity.” [Online]. Available: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK539805/?report=printable
J. E. Miranda-Vega et al., “ESP32-Powered PPG Signal Acquisition: Open-Source Hardware and Software for Research and Education,” Hardware, vol. 3, no. 4, p. 15, Nov. 2025, doi: 10.3390/hardware3040015.
M. Rodolfo Pretel, V. Vidal, D. Kienigiel, C. Forcato, and R. Ramele, “A low-cost and open-hardware portable 3-electrode sleep monitoring device,” HardwareX, vol. 19, p. e00553, 2024, doi: 10.17605/OSF.IO/RJCHP.
J. Teversham et al., “Development of an Ultra Low-Cost SSVEP-based BCI Device for Real-Time On-Device Decoding,” in Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS, Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2022, pp. 208–213. doi: 10.1109/EMBC48229.2022.9871064.
I. Marcantoni et al., “Ratio Indexes Based on Spectral Electroencephalographic Brainwaves for Assessment of Mental Involvement: A Systematic Review,” Jul. 01, 2023, Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/s23135968.
B. Raufi and L. Longo, “An Evaluation of the EEG Alpha-to-Theta and Theta-to-Alpha Band Ratios as Indexes of Mental Workload,” Front Neuroinform, vol. 16, May 2022, doi: 10.3389/fninf.2022.861967.
