FISIKA BIOLISTRIK
MATA KULIAH : ILMU BIOMEDIK DASAR (IBD)
DISUSUN OLEH :
1.
DINDA
PUTRI YULIANA (P1337420114039)
2.
DWI
SAFITRI (P1337420114048)
3.
YUSNIL
KHOTIM (P1337420114049)
4.
ZULAIKAH
NUR W (P1337420114058)
5.
NUR
ROFIKOH BIL K (P1337420114059)
6.
UMI
ULFAH (P1337420114068)
PRODI D III
KEPERAWATAN SEMARANG
JURUSAN
KEPERAWATAN
POLITEKNIK KESEHATAN
KEMENKES SEMARANG
TAHUN AJARAN
2014/2015
BAB
I
PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Biolistrik
adalah listrik yang terdapat pada makhluk hidup, tegangan listrik pada tubuh
kita berbeda dengan apa yang kita bayangkan. Seperti listrik dirumah tangga.
Kelistrikan pada tubuh berkaitan dengan komposisi ion yang terdapat dalam
tubuh. Komposisi ion ekstra sel berbeda dengan komposisi ion intra sel. Pada ekstra
sel lebih banyak ion Na dan Cl2, sedangkan intra sel terdapat ion H
dan anion protein.
Biolistrik adalah energi yang dimiliki setiap manusia
yang bersumber dari ATP (Adenosine Tri Posphate) dimana ATP ini di hasilkan
oleh salah satu energi yang bernama mitchondria melalui proses respirasi sel.
Biolistrik juga merupakan fenomena sel. Sel-sel mampu menghasilkan potensial
listrik yang merupakan lapisan tipis muatan positif pada permukaan luar dan
lapisan tipis muatan negatif pada permukaan dalam bidang batas/membran.
Kemampuan sel syaraf (neurons) menghantarkan isyarat biolistrik sangat penting.
Transmisi sinyal biolistrik (TSB) mempunyai sebuah
alat yang dinamakan Dendries yang berfungsi mentransmsikan isyarat dari sensor
ke neuron. Stimulus untuk mentringer neuron dapat berupa tekanan, perubahaan
temperature, dan isyarat listrik dari neuron lain. Aktifitasi bolistrik pada
suatu otot dapat menyebar ke seluruh tubuh seperti gelombang pada permukaan
air.
Pengamatan pulsa listrik tersebut dapat dilakukan
dengan memasang beberapa elektroda pada permukaan kulit. Hasil rekaman isyarat
listrik dari jantung (Electrocardiogran-ECG) diganti untuk diagnosa kesehatan.
Seperti halnya pada ECG, aktivitasi otak dapat dimonitor dengan memasang
beberapa elektroda pada posisi tertentu. Isyarat listrik yang dihasilkan dapat
untuk mendiagnosa gejala epilepsy, tumor, geger otak dan kelainan otak lainya.
B.
Rumusan
Masalah
Adapun rumusan masalah
dalam makalah ini yaitu :
1. Apa
Pengertian Fisika Biolistrik?
2. Bagaimana
Hukum dalam Biolistrik?
3. Apa
Saja Macam Gelombang Arus Biolistrik?
4. Bagaimana
Kelistrikan dan Kemagnetan dalam Tubuh Manusia?
5. Bagaimana
Isyarat Magnet Jantung dan Otak?
6. Bagaimana
Penggunaan Listrik dan Magnet pada Permukaan Tubuh?
7. Apakah
yang Dimaksud dengan Magnetic Blood Flow Meter?
8. Apakah
yang Dimaksud dengan Syock Listrik?
C.
Tujuan
Penulisan
Tujuan
penulisan dari makalah ini yaitu untuk mengetahui tentang :
1. Pengertian
Fisika Biolistrik
2. Hukum
dalam Biolistrik
3. Macam
Gelombang Arus Biolistrik
4. Kelistrikan
dan Kemagnetan dalam Tubuh Manusia
5. Isyarat
Magnet Jantung dan Otak
6. Penggunaan
Listrik dan Magnet pada Permukaan Tubuh
7. Magnetic
Blood Flow Meter
8. Syock
Listrik
D.
Manfaat
Penulisan
Dalam penulisan makalah, Dengan
selesainya penulisan makalah ini serta pembahasan makalah ini diharapkan
mempunyai manfaat bagi pribadi maupun rekan-rekan mahasiswa. Diantaranya yaitu
:
1. Menambah
ilmu dan wawasan penulis khususnya, pembaca pada umumnya mengenai kelistrikan
dalam tubuh.
2. Sebagai
penambah bahan acuan bagi kita sebagai perawat dalam menerapkan Fisika
Keperawatan.
3. Kita dapat
memperoleh dari penulisan ini adalah dapat mempelajari hal-hal yang berkaitan
dengan biolistrik.
E.
Tinjauan
Pustaka
Dalam penyusunan makalah ini,
penulis mendapatkan materi pembahasan dengan mencari ke media internet dan
sumber dari buku. Kemudian dari berbagai sumber tersebut dirangkum dengan
memperhat ikan materi yang dibahas dalam makalah ini.
BAB
II
PEMBAHASAN
A.
Pengertian
Fisika Biolistrik
Biolistrik adalah ilmu yang mempelajari tentang
potensial listrik pada organ tubuh. Pada biolistrik ada dua aspek yang memegang
peranan penting yaitu: Kelistrikan dan Kemagnetan yang timbul pada tubuh
manusia, serta penggunaan listrik dan magnet pada permukaan tubuh manusia.
Aktivitas organ dan berbagai sistem didalam tubuh manusia tidak hanya
berhubungan erat satu sama lain tetapi juga bekerjasama dalam menanggapi
perubahan lingkungan, baik lingkungan dalam maupun lingkungan luar tubuh.
Didalam tubuh manusia terdapat sistem koordinasi yang meliputi sistem saraf
yang berfungsi mengendalikan aktivitas dan keserasian kerja antara sistem
organ.
Sejarah perkembangan biolistrik yaitu Luigi Galavani
(1780) mulai mempelajari kelistrikan pada tubuh hewan kemudian pada tahun
(1786) Luigi Galvani melaporkan hasil eksperimennya bahwa kedua kaki katak
terangkat ketika diberi aliran listrik lewat suatu konduktor. Pada tahun
(1856)Caldani menunjukkan kelistrikan pada otot katak yang telah mati, dan pada
tahun (1928) melaporkan tentang pengobatan penderita dengan menggunakan short
wave. Biolistrik merupakan energi yang terdapat dalam tubuh makhluk hidup yang
bersumber dari ATP (Adenosine Tri Posphate) dimana ATP ini dihasilkan oleh
salah satu bagian sel yakni mitokondria dalam proses respirasi dengan kata lain
biolistrik merupakan segala yang berkaitan dengan kelistrikan yang dihasilkan
oleh tubuh makhluk hidup. Kelistrikan yang dimaksud adalah segala sesuatu yang
berkaitan dengan muatan-muatan, ion-ion yang terdapat dalam tubuh dan medan
listrik yang diasilkan oleh ion-ion dan muatan –muatan tersebut serta tegangan
yang dihasilkan.
Tegangan (voltage) listrik atau sering disebut
potensial listrik dapat dihasilkan oleh sel-sel tubuh. Tegangan yang dihasilkan
disebut sebagai tegangan-bio atau biopotensial. Tegangan yang paling besar
dihasilkan oleh sel-sel saraf (nerve) dan sel-sel otot (muscle). Tegangan yang
terjadi pada sel, (selanjutnya disebut tegangan sel (cell potentials)), terus
menerus terjaga keberadaannya, dan untuk menjaganya, sejumlah besar energi
dibutuhkan. Jadi, energi yang disuplai ke dalam tubuh, sebanyak paling tidak
25% digunakan untuk menjaga kehadiran tegangan pada sel.
Biolistrik adalah energi yang dimiliki setiap manusia
yang bersumber dariATP (Adenosine Tri Posphate) dimana ATP ini di hasilkan oleh
salah satu energiyang bernama mitokondria melalui proses respirasi sel.
Biolistrik juga merupakan fenomena sel. Sel-sel mampu menghasilkan potensial
listrik yang merupakan lapisan tipis muatan positif pada permukaan luar dan
lapisan tipis muatan negatif pada permukaan dalam bidang batas/membran.
Kemampuan sel syaraf (neurons)menghantarkan isyarat biolistrik sangat
penting.Transmisi sinyal biolistrik (TSB) mempunyai sebuah alat yang dinamakan
Dendries yang berfungsi mentransmsikan isyarat dari sensor ke neuron. Stimulus
untuk mentringer neuron dapat berupa tekanan, perubahaan temperatur, dan
isyarat listrik dari neuron lain. Aktifitasi bolistrik pada suatu otot dapat
menyebar ke seluruhtubuh seperti gelombang pada permukaan air. Pengamatan pulsa
listrik tersebut dapat dilakukan dengan memasang beberapaelektroda pada
permukaan kulit. Hasil rekaman isyarat listrik dari jantung
(Electrocardiogran-ECG) diganti untuk diagnosa kesehatan. Seperti halnya pada
ECG, aktivitasi otak dapat dimonitor dengan memasang beberapa elektroda pada
posisi tertentu. Isyarat listrik yang dihasilkan dapat untuk mendiagnosa gejala
epilepsy, tumor, gagar otak dan kelainan otak lainnya.
B.
Hukum dalam Biolistrik
Dalam biolistrik berlaku berbagai
macam hukum. Berapa yang penting di antaranya adalah:
1. Hukum Ohm
Hukum Ohm disampaikan oleh George Simon Ohm (1826),
yang isinya menyatakan bahwa “beda potensial di antara dua ujung
konduktor berbanding lurus dengan arus listrik yang melewatinya.”
Rumusan
hokum Ohm di atas melibatkan unsur beda potensial (tegangan), arus listrik dan
hambatan (tahanan) listrik.
Lalu bagaimanakah gambaran
dari ketiga unsure tersebut dalam proses kelistrikan? Coba perhatikan ilustrasi
berikut supaya lebih jelas!
Gambar: Arus listrik pada konduktor
Di dalam
suatu penghantar listrik (konduktor), terdapat elektron-elektron (partikel
bermuatan negatif) bebas yang dapat bergerak. Gerakan ini berlawanan arah
dengan gerakan proton (partikel bermuatan positif). Dengan adanya gerakan
electron dan proton inilah maka timbul gerakan muatan listrik yang disebut
sebagai “arus listrik”. Arus listrik berjalan searah dengan gerakan
proton (berlawanan arah dengan gerakan electron).
Lalu mengapa aliran listrik
(arus listrik) bisa terjadi?
Aliran
listrik bisa terjadi karena adanya beda potensial (tegangan) listrik di antara
dua ujung konduktor tersebut. Arus mengalir dari ujung berpotensial tinggi ke
ujung berpotensial rendah. Agar lebih jelas lagi coba bandingkan dengan proses
mengalirnya air. Anggaplah arus listrik sebagai arus air yang mengalir.
|
POMPA
|
|
Hambatan
|
|
Arus air –
Arus
listrik
|
|
Beda
ketinggian -
Beda
potensial
|
Gambar:
Analogi proses terjadinya arus listrik dg
proses terjadinya arus air
1.
Air
mengalir dari tempat yang posisinya lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah
sehingga terjadilah arus air. Bandingkan dengan muatan listrik yang mengalir
dari potensial tinggi ke potensial rendah sehingga terjadilah arus listrik.
2.
Pipa
saluran air analog dengan konduktor. Kalau pipa adalah penghantar untuk aliran
air, maka konduktor listrik adalah penghantar untuk aliran aliran listrik.
3.
Setiap
saluran air atau setiap konduktor listrik memiliki nilai hambatan yang tetap
(konstan). Semakin besar penampang saluran air atau konduktor maka hambatan
terhadap perjalan arus semakin kecil (arus akan semakin lancar perjalanannya).
Sebuah konduktor listrik dari zat yang berbeda juga memiliki nilai hambatan
yang spesifik yang disebut sebagai hambatan jenis.
4.
Agar
air selalu mengalir dari tempat yang lebih tinggi, maka air yang sudah jatuh di
tempat yang lebih rendah dipompa kembali ke tempat yang lebih tinggi. Demikian
juga muatan listrik yang telah mengalir dari potensial tinggi ke potensial
rendah dikembalikan lagi ke potansial tinggi (tentu saja memerlukan energi)
|
V/I = Konstan
|
Jika V=
beda potensial (tegangan) dalam Volt
I= kuat arus listrik dalam Ampere
|
V/I = R
|
|
V = I.R
|
|
atau
|
2.
Hukum
Joule
Hukum Jolule menyebutkan bahwa arus listrik (A) yang melalui suatu
konduktor dengan tegangan (V), dalam waktu tertentu (t) akan menghasilkan kalor
(W atau H). Jadi unsur yang terlibat dalam Hukum Joule adalah:
ü
tegangan
listrik (V) dengan satuan Volt (V)
ü
arus
listrik (I) dengan satuan Ampere (A)
ü
waktu
(t) dengan satuan sekon atau detik (s atau dt.)
ü
Energi
(W) dengan satuan Joule (J)
ü
Energi
panas (H) dengan satuan kalori(Kal)
Formula Hukum Joule:
W = VIt
H = 0,24. VIt (karena 1 Joule=0,24 kalori)
C.
Macam
Gelombang Arus Biolistrik
Gelombang arus listrik bekaitan erat
dengan penggunaan arus listrik untuk merangsang saraf motoris atau saraf
sensoris. Gelombang yang dimaksud diantaranya :
1. Arus bolak balik/sinosuidal
2. Arus setengah gelombang
3. Arus
setengah penuh
4. Arus searah murni
5. Faradik
6. Sentakan faradik
7. Sentakan
sinosuidal
8. Galvanik yang interuptus
9. Arus gigi
gergaji
D.
Kelistrikan
dan Kemagnetan dalam Tubuh Manusia
1. Sistem
Syaraf dan Neuron
Sistem saraf dibagi dalam dua bagian
yaitu sistem saraf pusat dan sistem saraf otonom.
a.
Sistem saraf pusat
Terdiri dari otak, medulla spinalis
dan saraf perifer. Saraf perifer ini adalah serat-serat yang mengirim informasi
sensoris ke otak atau ke medulla spinalis disebut saraf afferensedangkan serat
saraf yang menghantarkan informasi dari otak dan medulla spinalis ke otot serta
kelenjar disebut serat efferen.
b.
Sistem saraf otonom
Serat saraf ini mengatur organ dalam
tubuh. Misalnya jantung, usus dan kelenjar-kelenjar. Pengontrolan ini dilakukan
secara tidak sadar. Otak berhubungan langsung dengan medulla spinalis; keduanya
diliputi cairan serebro spinalis dan dilindungi tulang tengkorak serta tulang
vertebralis (columna vertebralis). Berfat otak 1500 gram dan hanya 50 gram yang
efektif.
Struktur
dasar dari sistem saraf di sebut neuron/sel saraf. Suatu sel saraf
mempunyai fungsi menerima, interpretasi dan menghantarkan aliran listrik.
2. Kelistrikan Saraf
Dengan menggunakan mikroskop elektron serat saraf
dibagi dalam dua tipe yaitu serat saraf bermyelin dan tidak bermyelin. Serat
saraf bermyelin banyak terdapat pada manusia. Myelin merupakan insulator
(isolasi) yang baik dan kemempuan mengaliri listrik sangat rendah. Potensial
aksi makin menurun apabila melewati serat saraf yang bermyelin.
Panjang dan kecepatan aliran listrik pada serat saraf
tergantung pada lapisan myelin. Akson tanpa myelin dengan diameter 1 mm
mempunyai kecepatan 20-50 m/s. sedangkan dengan diameter 10
Telah diketahui bahwa sel mempunyai lapisan yang
disebut membran sel, didalam sel ini terdapat ion Na, K, Cl, dan protein (A-).
Sel mempunyai kemampuan memindahkan ion dari satu sisi ke sisi yang lain,
disebut aktifitas kelistrikan sel
Suatu saraf atau membran otot pada keadaan istirahat
(tidak adanya proses konduksi impuls listrik), konsentrasi ion Na+ lebih
banyak di luar sel dari pada di dalam sel.
Potensial aksi merupakan tenomena keseluruhan atau
tidak sama seklai (all or none) yang berarti bahwa begitu nilai ambang
tercapai, peningkatan waktu dan amplitudo dari potendial aksi akan selalu sama,
tidak perduli macam apapun intensitas dari rangsangan. Segera setelah potensial
aksi mencapai puncak mekanisme pengangkutan di dalam sel membran dengan cepat
mengembalikan ion Na ke luar sel sehingga mencapai potensial membran istirahat
(-90 Mv). Proses ini disebut polarisasi dan berakshir. Siklus ini mencapai 3 m
detik.
3. Perambatan
Potensial Aksi
Potensial aksi bisa terjadi apabila suatu daerah
membran saraf atau otot mendapat rangsangan mencapai nilai ambang. Potensial
aksi itu sendiri mempunyai kemampuan untuk merangsang daerah sekitar sel
membran untuk mencapai nilai ambang. Dengan demikian dapat terjadi perambatan
potensial aksi ke segala jurusan sel membran keadaan ini disebut perambatan
potensial aksi atau gelombang depolarisasi.
Setelah timbul potensial aksi, sel membran akan
mengalami repolarisasi. Proses repolarisasi sel membran disebut suatu tingkat
refrakter. Tingkat refrakter ada dua fase yaitu periode refrakter absolut dan
peiode refrakter relatif.
a.
Periode refrekter absolut
Selama periode ini tidak ada
rangsangan, tidak ada unsur kekuatan untuk menghasilkan potensial aksi yang
lain.
b.
Periode
refrekter relatif
Setelah sel membran mendeteksi
repolarisasi seuruhnya maka dari periode refrekter absolut akan menjadi periode
refrekter relatif, dan apabila ada stimulasi/rangsangan yang kuat secara normal
akan menghasilkan potensial aksi yang baru.
4. Kelistrikan
Pada Sinapsis dan Neuromyal Junction
Hubungan antara dua buah saraf disebut sinapsis;
berakhirnya saraf pada sel otot/hubungan saraf otot disebut Neuromnyal
junction.
Baik sinapsis maupun Neuromnyal junction mempunyai
kemampuan meneruskan gelombang depolarisasi dengan cara lompat dari satu sel ke
sel yang berikutnya. Gelombang depolarisasi ini penting pada sel membran sel
otot, oleh karena pada waktu terjadi depolarisasi, zat kimia yang terdapat pada
otot akan trigger/bergetar/berdenyut menyebabkan kontraksi otot dan setelah itu
akan terjadi repolarisasi sel otot hal mana otot akan mengalami relaksasi.
5. Kelistrikan
Otot Jantung
Sel membran otot jantung sangat berbeda dengan saraf
dan otot bergaris. Pada saraf maupun otot bergaris dalam keadaan potensial
membran istirahat dilakukan ragsangan ion-ion Na+ akan masuk ke
dalam sel dan setelah tercapai nilai ambang akan timbul depolarisasi. Sedangkan
pada sel otot jantung, ion Na+ berlahan-lahan akan masuk kembali
kedalam sel dengan akibat terjadi gejala depolarisasi secara spontan sampai
mencapai nilai ambang dan terjadi potensial aksi tanpa memerlukanrangsangan
dari luar.
6. Konsentrasi ion di dalam dan di luar sel
Ini
merupakan suatu model potensial istirahat pada waktu = 0 dimana ion K akan
melakukan difusi dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah sehingga pada
saat tertentu akan terjadi membran dipole atau membran dua kutub di mana
larutan dengan konsentrasi yang tadinya rendah akan kelebihan ion positif,
kebalikan dengan larutan yang konsenrasi tinggi akan mengalam kekurangan ion
sehingga menjadi lebih negatif.
E.
Isyarat
Magnet Jantung dan Otak
Mengalirnya
aliran listrik akan menimbulkan medan magnet. Medan magnet sekitar jantung
disebabkan adanya aliran listrik jantung yang mengalami depolarisasi dan
repolarisasi. Pencatatan medan magnet disebut magnetoksdiogram. Besar medan
magnet sekita jantung adalah sekitar 5 x 10 pangkat -11 T( Testa) atau sekitar
10 x 10 pangkat 8 medan megnet bumi. Hubungan Testa (T) dengan Gauss dapat
dinyatakan:
Untuk mengukur medan magnet dari suatu besaran
benda diperlukan suatu ruang yang terlindung dan sangat peka terhadap detector
medan magnet (magnetometer). Detector yang dipergunakan yaitu SQUID (
Superconding Quantum Interference Device) yang bekerja pada suhu 5 derajat K,
dan dapat mendeteksi medan magnet yang disebabkan arus searah atau arus
bolak-balik. Ada 2 alat untuk mencatat medan magnet ini antara lain:
1. Magnetokardiografi
(MKG)
MKG memberi informasi
jantung tanpa mempergunakan elektroda yang didekatkan/ditempelkan pada badan,
tidak seperti halnya pada waktu melakukan EKG. Pencatatan dilakukan di daerah
badan dengan jarak 5 cm. lokasi rekaman diberi kode B, D, F, H, I, J, L
(vertical). Horizontal dilakukan perekaman 5-6 kali dibubuhi huruf I dan
ditandai dengan angka (1, 3, 5, 9) Informasi yang diperlukan pada MKG tidak
dapat dipakai sebagai EKG oleh karena dalam pengukuran medan magnet
mempergunakan arus searah yang mengenai otot dan saraf. Perekaman MCG akan
memberi informasi yang berguna dalam diagnosis apabila dikerjakan pada waktu jantung
mengalami serangan oleh karena pada saat ini dipergunakan arus listrik.
2. Magnetoensefalogram
(MEG) MEG yaitu pencatatan medan magnet sekeliling otak dengan mempergunakan
arus searah. Alat yang adalah SQUID magnetometer. Pada rithme alpha, medan
magnet berkisar 1 x 10 pangkat -13T.
F.
Penggunaan
Listrik dan Magnet pada Permukaan Tubuh
Pada
tahun 1890 Jacques A.D. Arsonval telah menggunakan listrik berfrekwensi rendah
untuk menimbulkan efek panas. Tahun 1992 telah pula menggunakan listrik dengan
frekwensi 30 MHz untuk memanaskan yang disebut “Short Wave Diaththermy”. Pada
1950 sudah diperkenalkan penggunaan gelombang mikro dengan frekwensi 2.450 MHz
untuk keperluan diathermi dan pemakain radar.
Sesuai
dengan efek yang ditimbulkan oleh listrik, maka arus listrik di bagi dalam 2
bentuk:
1. Listrik
Berfrekwensi Rendah
Batas
frekuensi antara 20 Hz sampai dengan 500.000 z frekuensi rendah ini mempunyai
efek merangsang saraf dan otot sehingga terjadi kontraksi otot. Untuk pemakain
dalam jantung waktu singkat dan bersifat merangsang persarafan otot, maka
dipakai arus faradic. Sedangkan untuk jangka waktu lama dan bertujuan
merangsang otot yang telah kehilangan persarafan maka dipakai arus listrik yang
intereptur/terputus-putus atau arus DC yang telah dimodifikasi.
Selain
arus DC ada pula menggunakan arus AC dengan frekuensi 50 Hz arus AC ini serupa
dengan arus DC, mempunyai kemkampuan antara lain: merangsang saraf sensorik,
merangsang saraf motoris, dan berefk kontraksi otot.
2. Listrik
Berfrekuensi Tinggi
Yang
tergolong berfrekuensi tinggi adalah frekuensi arus listrik diatas 500.000
siklus perdetik (500.000 Hz). Listrik berfrekuensi tidak mempunyai sifat
merangsang saraf motoris atau saraf sensoris, kecuali dilakukan rangsangan
dengan pengulangan yang lama. Frekuensi sifat ini maka frekuensi tinggi
digunakan dalam bidang kedokteran di bagi menjadi 2 bagian yaitu:
a. Short
Wave Diathermy ( Diatermi Gelombang Pendek)
b. Mikro
Wave Diathermy ( Diatermi Gelombang Mkro)
G.
Magnetic
Blood Flow Meter
Elektromagnetik merupakan alat untuk mengukur aliran darah. Ada beberapa
jenis Blood Flowmeter, tetapi yang paling banyak digunakan disini ialah dari
jenis elektromagnetik. Prinsip dasar dari tipe elektromagnetik ini didasari
pada Hukum Faraday yang menyatakan bahwa dalam suatu kawat penghantar yang
berada pada medan magnet maka pada kawat penghantar tersebut akan terinduksi
ggl. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 1.1
Besarnya tegangan
induksi yaitu e = CHVd
Dimana C =
kontan
H = Besarnya medan magnet
V = Kecepatan aliran darah
d = Diameter pembuluh darah
Selanjutnya
flow rat Q dinyatakan dengan persamaan berikut :
Q = VA sehingga V= Q/A
dimana A adalah
area yang dilingkupi oleh tube sehingga
.e = C1 x Q/A = C2 x Q
1.
Desain
dari Flow Transduser
Dalam prakteknya,
bahan tranduser elektromagnetik (Wyatt,1984) terbuat dari bahan nonmagnetik
untuk memastikan agar fluksmagnetik tidak melewati aliran dan jatuh ke dasar
alat. Bahan transduser terbuat dari material yang dapat menjaga dari short
circuit dari induksi emf, misalnya dari bahan stainless stell atau platinum.
Penggunaan tranduser disesuaikan dengan ukuran dari pembuluh darah.
Menurut
Wyatt (1966) ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam konstruksi
transduser, yaitu:
a.
Inti
Magnet
b.
Isolasi
berkualitas tinggi
c.
Platinization
dari elektroda untuk meminimalkan inpedansi elektrode
d.
ketelitian
dari elektrostatis yang dihasilkan oleh kumparan magnet dari rangkaian
elektroda.
e.
kontruksi
dari kepala elektroda harus simetris dengan kumparan magnet.
2.
Tipe-tipe flowmeter
elektromagnetik
Pada dasarnya semua flowmeter terdiri dari
pembangkit arus AC, prope rakitan, kapasitansi seri amplifier gandeng, penguat
DC, dan perangkat perekam/pencatat. Bentuk dari arus waveform yang dibangkitkan
untuk elektromagnetik bisa sinusoidal atau gelombang pulsa.
a.
Flowmeter gelombang sinus:
Magnet probe dibangkitkan oleh gelombang sinus,
akibatnya tegangan yang diinduksikan juga akan sinusoidal. Masalahnya adalah
pada tipe ini pembuluh darah dan mineral/fluida yang terdapat didalamnya
bertindak sebagai kumparan sekunder transformator pada saat magnet probe
dibangkitkan. Akibatnya, ada tegangan artefact induksi yang secara umum mengacu
pada ‘tegangan transformator’.
‘Tegangan transformator ‘ lebih besar dibandingkan
tegangan arus induksi dan berbeda fasa 90o. Hal ini juga menyebabkan
baseline drift yang menghasilkan kestabilan fasa yang tinggi .Pada fersi
terdahulu dari flowmeter gelombang sinus, tegangan yang tidak digunakan ini
dihilangkan dengan memasukkan ke dalam sinyal tegangan dengan kekuatan (daya)
yang sama tetapi berbeda fasa. Sehinggan sinyal artefac digagalkan dan hanya
aliran tegangan induksi yang muncul.
Metode lain untuk menghilangkan tegangan tegangan
induksi transformator dalam flowmeter gelombang sinus adalah dengan menggunakan
gated amplifier. Fungsinya adalah untuk membolehkan penguatan sinyal
selama siklus pada saat aliran tegangan induksi maksimum dan tegangan induksi
transformator minimum. Dengan metode ini tegangan artefac dihindari dari
penguatan. Instrumen ini dikenal sebagai ‘gate sinewave flowmeter’.
Flowmeter gelombang sinus memerlukan rangkaian
elektronik yang rumit untuk memindahkan tegangan induksi transformator dari
aliran tegangan induksi. Karena kedua waveform tersebut memiliki tipe yang sama,
Penghilangan secara sempurna dari tegangan artefac menjadi sangat sulit. Sistem
gelombang sinus tak lagi diragukan dalam menghasilkan perbandingan sinyal to
noise (SNR) akan tetapi sangat mengganggu pada saat frekuensi bertambah.
b.
Flowmeter elektromagnetik gelombang pulsa:
Berbeda dengan flowmeter gelombang sinus dalam hal
pembangkitan tegangan yang diberikan pada magnet yaitu gelombang pulsa,
sehingga tegangan induksi juga merupakan gelombang pulsa. Flowmeter gelombang
pulsa memiliki kestabilan fasa yang kurang dibandingkan dengan tipe gelombang
sinus yang dapat menekan relatif lebih mudah tegangan quadrature. Selain itu,
lebih mudah mengendalikan ukuran magnitude dan gelombang arus pembangkitan
dalam sistem gelombang pulsa.
Dalam hal ini, tegangan induksi transformator hanyalah
sebagai spike, yang mengalami superimpose diawal tegangan aliran induksi
gelombang pulsa. Pemisahan dari dua tegangan ini akan menjadi lebih mudah pada saat penguatan dari
gate hanya pada saat priode pendek. Dalam flowmeter gelombang pulsa, blanking
diperlukan hanya pada saat arus magnet membalik dan penguat bekerja pada saat
flat porsion gelombang pulsa.Gelombang pulsa adalah amplitudo yang
dimodulasikan oleh variasi aliran darah dan memerlukan demodulasi sebelum
diberikan pada pencatat.
c.
Transduser:
Aliran transduser terdiri dari elektromagnetik yang
memberikan medan magnet yamg tegak lurus dengan arah aliran darah dan terletak
antara medan dan elektroda pick-up yang sumbunya tegak lurus pada kedua sumbu
medan dan aliran. Elektrodanya mungkin berhubungan dengan mengalirnya darah
atau permukaan luar pembuluh darah dimana darah mengalir. Bentuk ini disebut
‘cannulating flowmeter’ dan kemudian disebut ‘cuff lowmeter’.
d.
Preamplifier:
Tegangan yang diinduksikan diambil oleh elektroda
kemudian diberikan pada penguat diferensial noise rendah melalui capacitive
coupling. Preamplifier harus memiliki common mode ferection ratio (CMRR) tinggi
dan impidansi masukan yang tinggi pula. Preamplifier yang digunakan oleh
Goodman (1969a) memiliki CMRR 106dB(200,000:1) dengan impedansi masukan mode
bersama 150MΩ. Penguatan preamplifier 1000. Preamplifier juga harus
menggabungkan fasilitas untuk ‘probe balance’ yang oleh sinyal sefasa da arus
magnet dapat dipilih pada tegangan backgound seimbang dalam fasa dengan aliran
tegangan. Sinyal kalibrasi dengan amplitudo 30μV dapat dihubungkan dengan
preamplifier dengan menambahkan saklar pemilih. Tegangan noise (derau) yang
dibangkitkan dalam preamplifier adalah faktor pentingdalam kinerja dari
flowmeter elektromagnetik. Tegangan derau terlihat sebagai pergerakan acak dari
baseline dari aliran darah yang dicatat. Ketika digambarkan dalam bentuk
aliran, khususnya 1-2% keluaran dalm skala penuhdari priode yag terpilih.
Sebagai contoh, probe 2,7 mm menberikan dfeksi skala penuh untuk 500ml/mm
sehingga derau ekivalen dengan 10 ml/mm.
e.
Rangkaian Gating:
Penguat gating membantu menghilangkan tegangan
bayangan (semu) yang muncul ketika arus magnet dibalik. Bagi flow meter untuk
memperlihatkan kestabilan baseline yang cukup adalah penting bahwa sinyal semu
yang dihasilkan selama pembalikan arus magnet dan sefasa dengan aliran tegangan
diabaikan. Aksi gating dikendalikan oleh rangkaian yang memberikan arus
eksitasi pada elektromagnet.
f.
Bandpass amplifier:
Seperti halnya gatting amplifier yang merupakan
bandpass amplifier RC aktif yang dengan selektif melewatkan amplitudo gelombang
pulsa. Respon puncak adalah 400Hz. Titik 3dB pada 300 Hz dan 500 Hz. Penguatan
dari penguat ini adalah 50. Bentuk dari gelombang setelah penguatan ini adalah
sinusoida yang terdistorsi.
g.
Detektor:
Detector fasa sensitif digunakan untuk memperbaiki
sinyal analog dari rata-rata aliran yang sedangdiukur.Tipe dari demodulator ini
tidak hanya menawarkan sinal-to-noise ratio maksimum tetapi juga membantu
penolakan tegangan interfensipada frekuensi dibawah frekuensi carrier.
h.
Low Pass Filter dan Tahapan keluaran:
Sinyal yang dimodulasikan diberikan pada LPF RC aktif
yang memberikan respon frekuensi yang tidak sama dan pergeseran fasa linier
dari 0-30 Hz. Hal ini diikuti oleh rangkaian integrator yang memberikan
keluaran yang sesuai dengan aliran rata-rata. Sinyal keluaran yang diperoleh
dapat dicatat pada sebuah perekam untuk dibaca aliran darah dari skala
terkalibrasi.
i.
Magnet current drive:
Arus eksitasi yang dberikan pada elektromagnet adalah
1 amper puncak arus gelombang pulsa. Hal tersebut diberikan oleh sumber dengan
impedansi tinggi untuk memastikan bahwa arus yang diberkan adalah konstan untuk
berbagai macam hambatan lilitan magnet hingga lebih dari 5Ω. Masukan gelombang
pulsa pada tahapan power amplifier yang memberikan arus elektromagnetik
diberikan dari multivibrator bebas yang bekerja pada frekuensi 400 Hz..
j.
Zero Flow Reference Line:
sebelum pengukuran aliran darah oleh flowmeter
elektromagnet dilakukan penting untuk menyediakan secara tepat sinyal yang
sesuai untuk zero flow. Walaupun pembangkitan magnet harus menghasilkan zero
reference line, sayangnya line ini tidak selalu bertepatan dengan zero flow
line secara psikologi,. Hal ini memberikan efek pada elektrode vessel
interface(wyatt,1961). Metode alternatif dapat memacetkan pembuluh darah yang
diukur. Beberapa pengaturan telah dilakukan sebagai penghambat ((Beck et
al,1965; Jacobson and Swan,1966). Bagaimanapun ,ada beberpa pertimbangan serius
dari penggunaannya dari kelayakan untuk menghambat darah, agar memperoleh acuan
zero flow, memperhatikan kemungkinan yang dapat menghasilkan spasm dan
perubahan aliran darah. Lebih lanjut lagi, adalah mungkin untuk memperoleh zero
flow reference yang handal dalam hal flow probe yang diimplantasi secara
kronik.
H. Syock Listrik
Syok listrik atau kejutan adalah suatu
nyeri pada syaraf sensorik yang diakibatkan aliran listrik yang mengalir secara
tiba-tiba melalui tubuh. Kejadian syok listrik merupakan kejadian yang timbul
secara kebetulan. Bahaya syok listrik sangat besar, tubuh penderita akan mengalami
ventricular fibrillon, kemudian diikiuti dengan kematian. Oleh karena itu,
perlu diketahui perubahan-perubahan yang timbul akibat syok listrik, metoda
pengamanan sehingga bahaya syok dapat dihindari.
Dalam bidang
kedokteran ada 2 macam syok listrik antara lain:
1.
Syok Dengan Tujuan
Tertentu Syok listrik ini dilakukan atas dasar indikasi medis. Dalam bidang
psiaktri dikenal dengan nama “ Electric Convultion Teraphy”
2.
Syok tanpa tujuan
tertentu Timbul syok ini diakibatkan dari suatu kecelakaan. Faktor-faktor yang
menyokong sehinggga timbulnya syok ini listrik ini :
a.
Peralata
Petunujuk penggunaan
alat-alat yang kurang jelas
1) Prosedur
testing secara teratur tidak atau kurang jelas
2) Peralatan
ECG yang lama tanpa menggunakan transformator
b.
Perorangan
1)
Petugas-petugas yang
kurang latihan
2)
Kurang pengertian akan
kelistrikan maupun bahaya-bahaya yang ditimbulkan
3)
Kurang pengertian
tetang cara-cara proteksi bagi petugas sendiri maupun penderita
Syok yang timbul dari suatu kecelakaan
ini dikenal dengan “ Earth Syok”. Berdasarkan besar kecilnya tegangan “ Earth
Syok” dapat di bagi menjadi 2 : Low tension shock ( syok tegangan rendah) dan
high tension shock ( syok tegangan tinggi)
Syok semakin serius, apabila arus yang
melewati tubuh semakin besar. Menurut Hukum Ohm intensias arus listrik
tergantung kepada tegangan dan tahanan yang ada. ( I = V/R) berarti tegangan
penting dalam menentukan beberapa arus yang dapat dilewati oleh tahanan yang
diberikan oleh tubuh. Disamping itu ada pula parameter-parameter lain yang turut
berperan mempengaruhi tingkat syok.
1.
Dari Sudut Arus
a.
Seseorang akan
menderita syok lebih serius pada tegangan 220 Volt dari pada tegangan 80 Volt.
Oleh karena, kuat arus pada tegangan 220 Volt lebih besar dari pada tegangan 80
Volt (R) sama.
b.
Basah atau tidaknya
kulit penderita
c.
Basah tidaknya lantai
2.
Dari sudut
parameter-paraameter lainya:
a.
Jenis kelamin
b.
Frekuensi AC
c.
Duration
d.
Berat Badan
e.
Jalan yang ditempuh
arus
Oleh karena bahaya syok sangat besar,
dapat mengakibatkan kematian sehingga dipandang perlu untuk melakukan tindakan
pencegahan yang meliputi alat-alat yang dipergunakan.
sellynovianty.blogspot.com/2013/06/makalah-biolistrik.html
Tidak ada komentar:
Posting Komentar