BAB IV VENTILATOR HAMILTON C2
4.3 Bagian-Bagian Pneumatik Ventilator
4.3.2 Komponen Pneumatik Pada Bottom Section
Bagian bawah atau Bottom Section dari ventilator Hamilton C2 merupakan tempat peletakan berbagai komponen pneumatik sebagai komponen pengatur supply oksigen yang masuk ke blower assembly pada middle section, dan pengatur udara campuran bertekanan dari blower assembly untuk dapat didistribusikan melalui patient breathing circuit ke pasien baik secara invasif maupun non-invasif.
Gambar 4.12. Bottom Section Front View
58
4.3.2.1 Oxygen Mixer Block
Oxygen Mixer Block terletak di bagian belakang ventilator Hamilton C2. Merupakan bagian yang mengatur oksigen supply masuk baik itu berasal dari sumber gas medis rumah sakit atau dari tabung. Seperti terlihat pada gambar 4.14, pada oxygen mixer assembly terdapat High Pressure O2 Control Valve dengan celah terbukanya valve dapat diatur, sehingga dapat secara presisi mengatur jumlah oksigen dari sumber gas medis rumah sakit yang masuk untuk percampuran udara menjadi volume tidal dan selanjutnya akan didistribusikan ke pasien.
Gambar 4.14. Oxygen Mixer Block .
Sedangkan untuk sumber gas dari tabung oksigen akan langsung melewati saluran yang menuju ke QO2 Flow Sensor. QO2 Flow Sensor merupakan sensor yang menghitung kecepatan aliran, khusus gas oksigen dengan rentang perhitungan 0-300 l/menit. Sehingga jumlah oksigen yang masuk dapat dimonitoring terus menerus untuk mendapatkan hasil yang sesuai dengan kebutuhan fraksi oksigen. Selanjutnya setelah melewati QO2 Flow Sensor, oksigen akan dikirim ke blower assembly pada komponen internal middle section.
59
Gambar 4.15. Koneksi Nebulizer dari Mixer Block ke Front Panel
Pada mixer block assembly juga terdapat nebulizer valve yang merupakan solenoid valve sehingga dengan menekan tombol aktivasi nebulizer pada front panel akan mengaktifkan nebulizer valve dengan syarat pada ventilator menggunakan gas supply yang berasal dari gas medis rumah sakit dengan tekanan 2,8-6 Bar. Selanjutnya oksigen 100% dengan tekanan 2,8-6 Bar akan dikirimkan melalui selang ke konektor nebulizer di front panel seperti ditunjukkan gambar 4.15, sehingga dapat dialirkan ke nebulizer set yang telah berisi obat pada cup obat nebulizernya dan tindakan nebulizer dapat dilaksanakan.
4.3.2.2 Inspiratory Valve
Inspiratory valve atau inspirasi valve merupakan valve yang mengatur keluarnya udara campuran dari blower assembly untuk didistribusikan ke pasien melalui patient breathing circuit. Inspirasi valve merupakan valve yang dapat diatur sedikit atau banyak celah terbukanya sehingga dapat mengatur keluanya aliran udara campuran dengan ketelitian tinggi.
60
Ketika ventilator dalam keadaan mati (OFF) atau standby (non-aktif) inspirasi valve harus selalu dalam keadaan Normali Close (NC). Pada gambar 4.16 menunjukkan control valve tertahan oleh pressure spring yang berfungsi menekan control valve, ketika pada posisi tidak ada supply ke coil, valve selalu dalam kondisi normali close (NC). Inspirasi valve menggunakan valve dengan actuator voice coil. Pada valve dengan actuator voice coil maka pengaturan buka tutup celah dilakukan dengan mengubah potensial listrik atau menaikkan dan menurunkan arus untuk mendapatkan kecepatan dan ketepatan terbukanya valve.
Gambar 4.17. Kaidah Tangan Kanan
Gambar 4.18. Medan Magnet pada Coil
Kaidah tangan kanan untuk menentukan medan magnet pada kawat yang dialiri arus listrik dapat dilihat pada gambar 4.17. Dengan ibu jari menandakan arah arus dan keempat jari lainnya yang melengkung menunjukkan arah medan magnet yang terjadi. Kemudian dengan membentuk kawat melingkar membentuk coil dan mengalirkan arus listrik, akan dihasilkan kuat medan magnet dengan ditunjukkan pada gambar 4.18.
61
Gambar 4.19 A dan B. Valve Sederhana dengan Actuator Voice Coil
Sesuai sifat magnet yang akan tolak menolak jika bertemu kutub yang sejenis atau dengan medan magnet berlawanan arah, dan akan tarik menarik jika bertemu kutub yang berbeda jenis atau dengan medan magnet searah, maka penerapan voice coil sebagai actuator pada valve dapat dilihat sesuai gambar 4.19 A adalah kondisi coil tidak mendapat suplai arus, sehingga tidak ada medan magnet yang dihasilkan pada coil, sedangkan pada magnet tetap terdapat medan magnet sesuai yang ditunjukkan pada gambar A.
62
Ketika coil dialirkan arus listrik seperti pada gambar 4.23 B, maka akan timbul medan magnet pada coil. Karena medan magnet coil searah dengan medan magnet dari magnet tetap, yang terjadi adalah coil akan bergerak turun seperti gambar 4.23 C, sehingga plunger yang melekat pada coil holder juga ikut turun dan melawan arah pegas, sehingga valve terbuka dan fluida dapat memasuki celah yang dihasilkan dari bukaan tersebut.
Selanjutnya, ketika coil dialirkan arus listrik dengan potensial berkebalikan dari sebelumnya yang ditunjukkan pada gambar 4.23 D, maka pada coil akan dihasilkan medan magnet yang berkebalikan arah dari medan magnet sebelumnya. Medan magnet yang dihasilkan coil berkebalikan arah dengan medan magnet yang dihasilkan magnet tetap, sehingga terjadi gaya tolak menolak yang menyebabkan coil akan terdorong naik dan akan mendorong plunger, akibatnya celah valve akan menyempit dan akhirnya tertutup. Dengan melakukan pengaturan pengubahan arus dan potensial listrik menuju coil dengan pewaktuan tepat berselang-seling atau dengan pensinyalan pulse width modulation (PWM), maka akan didapat kemampuan untuk mempertahankan bukaan celah valve yang dapat diatur dengan ketelitian yang tinggi, sehingga mengurangi kemungkinan terjadi kelebihan aliran udara yang melewati valve.
Selanjutnya setelah inspirasi valve, fluida yang melewati valve akan dihitung alirannya dengan Qvent flow sensor. Qvent flow sensor sekilas sama seperti QO2 flow sensor pada mixer assembly, tapi Qvent flow sensor dirancang untuk mendeteksi aliran udara campuran yang melewatinya dengan rentang perhitungan 0-300 l/menit, untuk selanjutnya hasil pendeteksian digunakan
63
sebagai monitoring dan pengontrolan inspirasi valve. Udara campuran yang lewat pada Qvent flow sensor harus sesuai dengan flow rate hasil perhitungan yang didapat dari respiration rate dan volume tidal yang diatur oleh operator. Sehingga jika dari pendeteksian sensor mendapatkan nilai aliran yang tidak sesuai, maka akan mengirimkan perintah ke driver inspirasi valve untuk lebih membuka atau mengurangi celah valve sampai aliran yang dideteksi sesuai dengan flow rate yang diatur.
4.3.2.3 Ambient Valve
Ambient valve merupakan valve pengaman yang berfungsi saat terjadi kelebihan volume tidal, kelebihan tekanan dan aliran, baik itu dihasilkan dari ventilator atau dari pasien yang batuk, dan sebagai safety system saat ventilator berhenti bekerja (kehilangan daya).
Gambar 4.20. Ambient Valve
Ambient valve menggunakan solenoid valve, dimana dengan mengalirkan arus listrik pada coil akan menyebabkan timbul medan magnet yang akan menarik plunger yang terhubung dengan disk. Pada disk terdapat pegas di dua sisinya, atas dan bawah. Saat coil mendapat supply, terjadi medan magnet yang menarik plunger. Plunger terhubung dengan valve yang akan melawan pegas yang berada dibawah dibantu gaya tekan pegas diatas valve, sehingga valve tertutup. Ketika
64
coil tidak mendapat supply. Plunger akan terangkat dan mendorong disk karena gaya tekan pegas bawah yang lebih kuat dari gaya tekan pegas di atas, sehingga valve terbuka.
Pada ambient valve digunakan solenoid valve, berbeda dengan inspirasi valve. Pada ambient valve tidak perlu mengatur buka celah sempit atau lebar seperti pada inspirasi valve. Karena udara yang dilewatkan pada ambient valve adalah volume tidal berlebih baik itu dari percampuran blower atau saat pasien terbatuk. Selain itu fungsi ambient valve sebagai pengaman saat ventilator mati.
Gambar 4.21 I. Valve sederhana dengan Actuator Solenoid Coil
Gambar 4.21 II. Valve sederhana dengan Actuator Solenoid Coil
65
Gambar 4.21 I, 4.21 II dan 4.21 III, menunjukkan valve sederhana yang menghubungkan aliran udara zona A, zona B dan zona C. Zona A adalah daerah yang dilewati udara dari blower yang telah melewati inspirasi valve, dimana saat ventilator bekerja udara di zona A memiliki tekanan tinggi, zona B adalah arah menuju pasien dengan tekanan udara lebih rendah dari tekanan di zona A, dan zona C adalah udara lingkungan luar dengan tekanan yang hampir sama dengan tekanan di zona B.
Pada gambar 4.21 I, menunjukkan saat coil tidak mendapat supply maka valve tidak bekerja, kemudian karena gaya tekan pegas di atas lebih besar dibanding gaya tekan pegas dibawah maka valve akan terbuka sehingga tekanan di ketiga zona sama. Selanjutnya pada gambar 4.21 II, menunjukkan saat ventilator keadaan menyala, maka coil akan mendapat supply, sehingga terdapat medan magnet yang dihasilkan dari aliran arus pada coil. Medan magnet akan mendorong inti besi yang berada didalam coil. Inti besi berhubungan dengan plunger, plunger akan mendorong valve sehingga menutup celah. Selanjutnya udara bertekanan pada zona A dapat dialirkan ke zona B. Kemudian gambar 4.21 III, menunjukkan saat ventilator menyala tapi terjadi kelebihan tekanan yang dapat membahayakan, baik itu berasal dari arah blower (zona A) ataupun dari pasien saat pasien batuk (zona B), maka secara elektronik dari hasil pendeteksian tekanan, driver valve akan memberi perintah untuk membuka ambient valve. Dengan terjadi pembalikan potensial listrik, maka arus yang mengalir pada coil berubah arah, akan membuat inti besi tertarik turun, plunger akan ikut turun dan pegas atas yang gaya tekannya lebih besar akan mendorong valve melawan pegas bawah dengan
66
gaya tekan lebih kecil dari pegas atas. Karena terjadi perbedaan tekanan, baik itu dari zona A atau zona B, akan terjadi aliran baik itu dari zona A atau zona B, yang mengalir ke lingkungan luar (zona C) melalui celah valve yang terbuka penuh.
4.3.2.4 Expiratory Valve
Expiratory valve atau ekspirasi valve berfungsi sebagai jalan keluar udara hasil ekspirasi dari pasien. Expiratory valve terhubung dengan selang ekspirasi patient breathing circuit dari pasien.
Gambar 4.22. Expiratory Valve
Expiratory valve menggunakan valve dengan actuator voice coil seperti pada inspirasi valve. Pada expiratory valve tidak menggunakan pegas seperti pada inspiratory valve, dengan valve yang membatasi atau menutup aliran udara berupa membrane dari bahan silikon. Membrane akan didorong oleh plunger yang akan menahan membrane untuk terbuka dengan celah yang disesuaikan melalui pengaturan PEEP oleh operator. Udara ekspirasi selanjutnya akan dialirkan melewati expiratory valve ke luar ventilator.
67
Gambar 4.23 A. Expiratory Valve sederhana dengan Voice Coil
Pada gambar 4.23 A, menunjukkan rancangan expiratory valve sederhana dengan menggunakan actuator voice coil. Nampak bahwa membrane dapat bergerak dengan dorongan udara ekspirasi dari pasien. Namun untuk kondisi saat terjadi inspirasi, dari pengaktifan voice coil yang mendapat supply, akan mendorong plunger untuk menahan membrane agar tidak terbuka selama inspirasi, sehingga udara dari ventilator dapat terdistribusikan ke pasien.
Gambar 4.23 B. Expiratory Valve sederhana dengan Voice Coil
Selanjutnya ketika tiba saatnya untuk melakukan ekspirasi, maka inspirasi valve akan mengurangi celah terbukanya untuk hanya meloloskan tekanan PEEP yang akan membantu mengarahkan udara ekspirasi dari pasien mengalir ke ekspirasi valve yang telah terbuka seperti ditunjukkan pada gambar 4.23 B.
68
Gambar 4.23 C. Expiratory Valve sederhana dengan Voice Coil
Karena ekspirasi valve tersebut menggunakan actuator voice coil, dengan memberi pensinyalan PWM untuk driver valve, maka dapat dilakukan pengaturan buka celah seperti ditunjukkan pada gambar 4.23 C. Terbukanya celah valve tersebut disesuaikan untuk menjaga PEEP selama proses ekspirasi pasien. Ketika ventilator dalam keadaan mati, membrane tetap dapat terbuka jika mendapat dorongan udara yang cukup. Hal itu terjadi karena coil tidak mendapat supply sehingga plunger tidak mendapat dorongan untuk menekan atau menahan membrane, akibatnya membrane tetap dapat melewatkan udara. Hal tersebut berfungsi sebagai pengaman, saat ventilator tiba-tiba mati atau non-aktif.