Elektroda Fix

(1)

ELEKTRODA, SENSOR dan TRANSDUSER

Zulfikar Husni Faruq

11 1,

1,

Pascasarjana Jurusan Teknologi Biomedik Pascasarjana Jurusan Teknologi Biomedik Universitas Indonesia, Jakarta, Indonesia. Universitas Indonesia, Jakarta, Indonesia.

faruqolbu@gmail.com faruqolbu@gmail.com

I.

I. PENDAHULUANPENDAHULUAN

Banyak instrumen kedokteran adalah peralatan elektronik Banyak instrumen kedokteran adalah peralatan elektronik dan harus memiliki sinyal elektrik untuk input. Ketika dan harus memiliki sinyal elektrik untuk input. Ketika biopotensial

biopotensial harus harus diperoleh, diperoleh, beberapa beberapa bentuk bentuk elektrodaelektroda digunakan digunakan antara pasien dan instrumen. Pada kasus digunakan digunakan antara pasien dan instrumen. Pada kasus yang lain tranduser digunakan untuk merubah non elektrikal yang lain tranduser digunakan untuk merubah non elektrikal parameter fisika

parameter fisika atau atau stimulus, seperti stimulus, seperti kekuatan, tekanan kekuatan, tekanan atauatau temperatur, ke sinyal elektrikal analog yang sesuai untuk nilai temperatur, ke sinyal elektrikal analog yang sesuai untuk nilai parameter stimulus.

parameter stimulus. DefiDefinisi nisi sebuah sebuah transdusetransduser r daam daam kontekskonteks ini adalah alat yang akan mengubah beberapa bentuk produksi ini adalah alat yang akan mengubah beberapa bentuk produksi energi oleh stimulus fisik ke elektrikal analog

energi oleh stimulus fisik ke elektrikal analog stimulus.stimulus. II.

II. TRANSDUSER TRANSDUSER

Kebutuhan untuk mengerti hubungan konsep transdusr dan Kebutuhan untuk mengerti hubungan konsep transdusr dan transducible property, transducible property

transducible property, transducible property adalahadalah karakteristik fisik kejadian yang secara istimewa karakteristik fisik kejadian yang secara istimewa merepresentasikan parameter dan ditransformasikan menjadi merepresentasikan parameter dan ditransformasikan menjadi sinyal elektrik oleh beberapa peralatan atau proses. Seperti sinyal elektrik oleh beberapa peralatan atau proses. Seperti contoh, karbon dioksida (CO

contoh, karbon dioksida (CO22) menyerap gelombang) menyerap gelombang elektromagnetik 2,7 4,3 dan 14,7

elektromagnetik 2,7 4,3 dan 14,7

μμ

m. Meskipun air jugam. Meskipun air juga diserap 2,7 µm

diserap 2,7 µm merupakan demerupakan derajat yang kecil/tak brajat yang kecil/tak berarti, herarti, halal ini mungkin untuk membuat sensor infra merah (IR) yang ini mungkin untuk membuat sensor infra merah (IR) yang akan merespon antara 4,3 atau 14,7 µm atau tiga gelombang akan merespon antara 4,3 atau 14,7 µm atau tiga gelombang untuk mengukur isi gas CO2, seperti udara. Untuk mengakhiri untuk mengukur isi gas CO2, seperti udara. Untuk mengakhiri monitor air pasang CO

monitor air pasang CO22 digu digunakan dalanakan dalam tem terapi rapi pernapasapernapasan,n, Intensive

Intensive care,care, dan ruanganastesi, digunakan sensor infradan ruanganastesi, digunakan sensor infra merah. Transduser adalah proses merubah transdusible merah. Transduser adalah proses merubah transdusible property menjadi

property menjadi sinyal elektrik yang sinyal elektrik yang dapat diinput dapat diinput ke sebuahke sebuah instrumen.

instrumen.

III.

III. SENSOR AKTIF VERSUS PASIFSENSOR AKTIF VERSUS PASIF

Terdapat penemuan ambigu dalam diskusi sensor biomedik Terdapat penemuan ambigu dalam diskusi sensor biomedik yaitu perbedaan antara sensor aktif dan pasif. sayangnya, teks yaitu perbedaan antara sensor aktif dan pasif. sayangnya, teks bersaing menggunakan

bersaing menggunakan definisi kebalikan definisi kebalikan dari dari istilah istilah ini. ini. teksteks ini mengadopsi bentuk yang digunakan oleh kebanyakan ini mengadopsi bentuk yang digunakan oleh kebanyakan orang di bidang alat medis. yang juga konsisten dengan orang di bidang alat medis. yang juga konsisten dengan penggunaan di daerah lain elektro

penggunaan di daerah lain elektronik.nik. Sebuah sensor

Sebuah sensor aktif memaktif meminta sebuah suinta sebuah sumber mber elektrik acelektrik ac dan dc eksternal pada daya peralatan. Seperti contoh alat ukur dan dc eksternal pada daya peralatan. Seperti contoh alat ukur sensor regangan tekanan darah yang membutuhkan +7,5- V dc sensor regangan tekanan darah yang membutuhkan +7,5- V dc diatur pasokan listrik ke

diatur pasokan listrik ke operator. Tanpa potensi perangsanganoperator. Tanpa potensi perangsangan eksternal, tidak ada output dari

eksternal, tidak ada output dari sensor.sensor.

Sensor pasif, di sisi lain, menyediakan energi sendiri atau Sensor pasif, di sisi lain, menyediakan energi sendiri atau mendapatkan energi dari fenomena yang diukur. contoh mendapatkan energi dari fenomena yang diukur. contoh adalah termokopel, yang sering digunakan untuk mengukur adalah termokopel, yang sering digunakan untuk mengukur temperatur dalam pengaturan pen

temperatur dalam pengaturan pen elitian.elitian.

Sangat disayangkan bahwa beberapa penulis buku Sangat disayangkan bahwa beberapa penulis buku membalikkan definisi ini, tetapi jika definisi di atas yang membalikkan definisi ini, tetapi jika definisi di atas yang diterima, Anda akan konsisten dengan penggunaan yang diterima, Anda akan konsisten dengan penggunaan yang paling umum.

paling umum.

IV.

IV.SUMBER KESALAHAN SENSORSUMBER KESALAHAN SENSOR

Sensor, seperti semua perangkat lain, mempertahankan Sensor, seperti semua perangkat lain, mempertahankan kesalahan tertentu. untuk menjaga konsistensi, kesalahan kesalahan tertentu. untuk menjaga konsistensi, kesalahan didefinisikan sebagai selisih antara nilai terukur dan nilai didefinisikan sebagai selisih antara nilai terukur dan nilai sebenarnya. sementara berbagai macam kemungkinan sebenarnya. sementara berbagai macam kemungkinan kesalahan berada di luar cakupan buku ini, mungkin sekali kesalahan berada di luar cakupan buku ini, mungkin sekali mereka istirahat dimana kemungkinan tersebut menjadi lima mereka istirahat dimana kemungkinan tersebut menjadi lima kategori dasar: penyisipan, aplikasi, karakteristik, kesalahan kategori dasar: penyisipan, aplikasi, karakteristik, kesalahan dinamis dan lingkungan.

dinamis dan lingkungan. A.

A. Kesalahan penyisipanKesalahan penyisipan

Pada kesalahan kelas ini terjadi selama tindakan Pada kesalahan kelas ini terjadi selama tindakan memasukkan sensor ke dalam sistem yang diukur. Hal memasukkan sensor ke dalam sistem yang diukur. Hal tersebut adalah masalah yang umum pada pengukuran listrik, tersebut adalah masalah yang umum pada pengukuran listrik, pada

pada semua semua pengukuran. pengukuran. untuk untuk contoh, contoh, ketika ketika mengukurmengukur tegangan dalam rangkaian satu harus diyakini bahwa tegangan dalam rangkaian satu harus diyakini bahwa impedansi yang melekat pada voltmeter jauh lebih besar impedansi yang melekat pada voltmeter jauh lebih besar dibandingkan rangka

dibandingkan rangkaian impedansian impedansi, jika i, jika muatan muatan sirkuit adsirkuit ada,a, dan akan membaca kesalahan yang signifikan. kemungkinan dan akan membaca kesalahan yang signifikan. kemungkinan sumber kesalahan termasuk menggunakan transducer yang sumber kesalahan termasuk menggunakan transducer yang terlalu besar untuk sistem. (Contoh tekanan) satu yang terlalu terlalu besar untuk sistem. (Contoh tekanan) satu yang terlalu lamban sedangkan sistem harus dinamis, atau bagian yang lamban sedangkan sistem harus dinamis, atau bagian yang membuat terlalu panas yang menyebabkan energi panas yang membuat terlalu panas yang menyebabkan energi panas yang berlebihan

berlebihan pada pada saat saat ditambahkan ditambahkan ke ke sistem. sistem. Pada Pada abadabad kesembilan belas di Inggris lord kelvin merumuskan aturan kesembilan belas di Inggris lord kelvin merumuskan aturan pertama

pertama instrumentasi, instrumentasi, yang yang menyatakan menyatakan bahwa bahwa alat alat ukurukur tidak harus dirubah meskipun sedang dalam pengukuran. tidak harus dirubah meskipun sedang dalam pengukuran. B.

B. Kesalahan AplikasiKesalahan Aplikasi

Kesalahan ini disebabkan karena operator seperti yang Kesalahan ini disebabkan karena operator seperti yang terkenal disebut

terkenal disebut cockpit troublecockpit trouble yang berhubungan mesin yang berhubungan mesin pesawat

pesawat terbang. terbang. Lebih Lebih jauh jauh lagi lagi banyak banyak kesalahan kesalahan yangyang mungkin maka harus segera membereskan pada beberapa mungkin maka harus segera membereskan pada beberapa gambaran contoh. Kesalahan yang terlihat pada pengukuran gambaran contoh. Kesalahan yang terlihat pada pengukuran temperatur adalah kesalahan penempatan pemeriksaan atau temperatur adalah kesalahan penempatan pemeriksaan atau keliru dalam isolasi probe/pemeriksaan dari tempat keliru dalam isolasi probe/pemeriksaan dari tempat pengukuran

pengukuran masalah masalah yang yang sering sering terjadi terjadi pada pada klinikklinik kedokteran ketika pemeriksaan digital termometer tidak kedokteran ketika pemeriksaan digital termometer tidak meletakkan denga

meletakkan dengan baik. n baik. Seperti cSeperti contoh dilihat pada ontoh dilihat pada aplikasiaplikasi sensor tekanan darah termasuk kesalahan sistem pembersihan sensor tekanan darah termasuk kesalahan sistem pembersihan udara dan gas lainnya (gelembung pada garis) dan kesalahan udara dan gas lainnya (gelembung pada garis) dan kesalahan penempatan

penempatan fisik fisik pada pada transduser transduser (diatas (diatas atau atau dibawah dibawah garisgaris pokok)

pokok) kepala kepala tekanan tekanan positif positif atau atau negatif negatif dengandengan penambahan yang tak me

penambahan yang tak menentu pada pembacaan ynentu pada pembacaan yang benar.ang benar. C.

C. Kesalahan KarakteristikKesalahan Karakteristik

Kesalahan ini sering terjadi ketika mendiskusikan Kesalahan ini sering terjadi ketika mendiskusikan kesalahan tanpa memenuhi sarat ketentuan. Kesalahan yang kesalahan tanpa memenuhi sarat ketentuan. Kesalahan yang melekat pada peralatan milik sendiri, contoh perbedaan antara melekat pada peralatan milik sendiri, contoh perbedaan antara karakteristik fungsi transfer penerbitan ideal pada peralatan karakteristik fungsi transfer penerbitan ideal pada peralatan dan karakteristik aktual. Bentuk kesalahan ini mungkin dan karakteristik aktual. Bentuk kesalahan ini mungkin termasuk nilai y

termasuk nilai yang keluaran. ang keluaran. Sebuah kesalahan coSebuah kesalahan condong ataundong atau kemiringan yang tidak

▸ Baca selengkapnya: diketahui kode elektroda exx2x. menurut aws, angka 2 menunjukkan elektroda dapat digunakan untuk

(2)

D.

D. Kesalahan DinamisKesalahan Dinamis

Banyak sensor yang digolongkan dan disesuaikan dalam Banyak sensor yang digolongkan dan disesuaikan dalam sebuah kondisi statis. Seperti contoh dengan parameter input sebuah kondisi statis. Seperti contoh dengan parameter input yang salah satunya statis dan quasistatis. Banyak sensor yang yang salah satunya statis dan quasistatis. Banyak sensor yang uapnya/kelembapannya tebal saehingga mereka tidak akan uapnya/kelembapannya tebal saehingga mereka tidak akan merespon

merespon perubahan perubahan laju laju dalam dalam parameter parameter input. Sepeinput. Sepertirti contoh termistor cenderung membutuhkan banyak untuk contoh termistor cenderung membutuhkan banyak untuk merespon perubahan fungsi langkah dalam temperatur. yaitu, merespon perubahan fungsi langkah dalam temperatur. yaitu, termistor di equilibrum tidak akan melompat langsung ke termistor di equilibrum tidak akan melompat langsung ke resistensi

resistensi baru baru jika jika terjadi terjadi perubahan perubahan mendadak mendadak dalamdalam temperatur.

temperatur. E.

E. Kesalahan LingkunganKesalahan Lingkungan

Kesalahan turunan ini berasal dari lingkungan pada saat Kesalahan turunan ini berasal dari lingkungan pada saat sensor digunakan. Sering dan banyak kejadian termasuk sensor digunakan. Sering dan banyak kejadian termasuk temperatur tetapi juga diakibatkan getaran, shok, ketinggian temperatur tetapi juga diakibatkan getaran, shok, ketinggian dari permukaan laut, pembukaan bahan kimia atau faktor lain. dari permukaan laut, pembukaan bahan kimia atau faktor lain. Faktor tersebut banyak memberikan dampak kesalahan Faktor tersebut banyak memberikan dampak kesalahan karakteristik pada sensor dan juga sering digabungkan dengan karakteristik pada sensor dan juga sering digabungkan dengan katagori dalam aplikasi praktek.

katagori dalam aplikasi praktek. V.

V. SENSOR TERMINOLOGISENSOR TERMINOLOGI

Sensor, seperti area teknologi lainnya, mempunyai spesifik Sensor, seperti area teknologi lainnya, mempunyai spesifik teknologi yang harus dimengerti sebelum digunakan untuk teknologi yang harus dimengerti sebelum digunakan untuk pengaplikasian yang

pengaplikasian yang baik. beberapa baik. beberapa istilah yang istilah yang paling umumpaling umum dibahas di bawah ini

dibahas di bawah ini A.

A. SensitivitasSensitivitas

Sensitifitas sensor didefinisikan sebagai kurva Sensitifitas sensor didefinisikan sebagai kurva karakteristik yang landai atau lebih umum minimum input karakteristik yang landai atau lebih umum minimum input pada

pada parameter parameter fisik fisik yang yang akan akan menuliskan/membumenuliskan/membuatat kemapuan mendeteksi perbahan output. Pada

kemapuan mendeteksi perbahan output. Pada beberapa sensor,beberapa sensor, sensitivitas didefinisikan sebagai parameter perubahan input sensitivitas didefinisikan sebagai parameter perubahan input yang diperlukan untuk menstandarisasi perubahan output. yang diperlukan untuk menstandarisasi perubahan output. Untuk yang lain didefinisikan sebagai output perubahan Untuk yang lain didefinisikan sebagai output perubahan voltage untuk memberikan perubahan dalam input parameter. voltage untuk memberikan perubahan dalam input parameter. Contoh tipe tekanan darah transduser meungkin mempunyai Contoh tipe tekanan darah transduser meungkin mempunyai peringkat sensitifitas 10 µ

peringkat sensitifitas 10 µ V/V/mmHV/V/mmHg; diamana akan menjadig; diamana akan menjadi 10 µV output volt untuk masing masing potensial aksitasi dan 10 µV output volt untuk masing masing potensial aksitasi dan masing-masing milimeter pada aplikasi tekanan merkuri. masing-masing milimeter pada aplikasi tekanan merkuri. B.

B. Kesalahan sensitivitasKesalahan sensitivitas

Kesalahan sensitivitas adalah keberangkatan dari Kesalahan sensitivitas adalah keberangkatan dari kemiringan ideal kurva karakteristik. Contoh tekanan kemiringan ideal kurva karakteristik. Contoh tekanan transduser yang mungkin memiliki sensitivitas aktual 7,8 transduser yang mungkin memiliki sensitivitas aktual 7,8 µV/V/mmHg menjadi 10 µ

µV/V/mmHg menjadi 10 µV/V/mmHV/V/mmHg.g. C.

C. Jarak Jarak

Jarak nilai sensor maksimum dan minimum diaplikasikan Jarak nilai sensor maksimum dan minimum diaplikasikan pada parameter

pada parameter yang dapat yang dapat diukur. Sebagai diukur. Sebagai contoh pemberiancontoh pemberian tekanan sensor yang mungkin memberikan jarak -400 sampai tekanan sensor yang mungkin memberikan jarak -400 sampai +400 mmHg. Alternativnya, jaraknya positif dan negatif +400 mmHg. Alternativnya, jaraknya positif dan negatif sering tak seimbang. Bebearapa transduser tekanan darah sering tak seimbang. Bebearapa transduser tekanan darah dispesifikan pada minimum pada batas -50 mmHg dan dispesifikan pada minimum pada batas -50 mmHg dan maksimum +450 mmHg. Spesifikasi ini umumnya maksimum +450 mmHg. Spesifikasi ini umumnya berdasarkan kejadian dan s

berdasarkan kejadian dan salah satu alasan dokter pealah satu alasan dokter perawatrawat

Gambar 1. Kurva ideal dan sensitifitas eror Gambar 1. Kurva ideal dan sensitifitas eror

karena kerusakan sensor tekanan darah ketika dicobakan karena kerusakan sensor tekanan darah ketika dicobakan menggambarkan darah pada garis arteri tanpa hati-hati menggambarkan darah pada garis arteri tanpa hati-hati mengunci pipa cairan pada sistem. Sebuah jarum dapat mengunci pipa cairan pada sistem. Sebuah jarum dapat mendesak vakum yang besar unt

mendesak vakum yang besar unt uk menutup sistem.uk menutup sistem. D.

D. Jarak dina Jarak dinamismis

Jarak dinamis adalah jarak total sensor dari maksimum ke Jarak dinamis adalah jarak total sensor dari maksimum ke minimum. yang diistilahkan pada gambar 1, R

minimum. yang diistilahkan pada gambar 1, R dyndyn = =ᵞᵞmaxmax - -ǀ ᵞǀ ᵞminmin E.

E. PresisiPresisi

Konsep presisi berhubungan dengan derajat pengukuran Konsep presisi berhubungan dengan derajat pengukuran reprodusabilitas, dengan kata lain persisnya nilai yang sama reprodusabilitas, dengan kata lain persisnya nilai yang sama diukur pada sebuah nilai berdasarkan waktu. Sensor yang diukur pada sebuah nilai berdasarkan waktu. Sensor yang ideal akan persis dengan output yang nilainya sama dengan ideal akan persis dengan output yang nilainya sama dengan setiap waktu. Tetapi sensor yang sebenarnya sebuah jarak nilai setiap waktu. Tetapi sensor yang sebenarnya sebuah jarak nilai yang didistribusikan dalam beberapa cara yang relatif yang didistribusikan dalam beberapa cara yang relatif mendapatkan

mendapatkan nilai aktual nilai aktual yang beyang benar. Sepenar. Seperti contorti contoh, h, jikajika tekanan persisnya 150 mmHg diaplikasikan ke sebuah sensor. tekanan persisnya 150 mmHg diaplikasikan ke sebuah sensor. Jika diaplikasikan tekanan tidak berubah, nilai output dari Jika diaplikasikan tekanan tidak berubah, nilai output dari sensor akan sangat

sensor akan sangat bervariasi.bervariasi. F.

F. Resolusi Resolusi

Spesifikasi yang mampu mendeteksi yang paling kecil Spesifikasi yang mampu mendeteksi yang paling kecil pada

pada perubahan perubahan tambahan tambahan parameter parameter input input yang yang dapatdapat dideteksi dalam output sinyal. Resolusi dapat di ekspresikan dideteksi dalam output sinyal. Resolusi dapat di ekspresikan sebagai salah satu pembacaan yang proporsional (atau sebagai salah satu pembacaan yang proporsional (atau pembacaan dengan se

pembacaan dengan sekala penuh) atau istilah lain absokala penuh) atau istilah lain absolutlut ..

G.

G. Akurasi Akurasi Sensor aku

Sensor akurasi adalah perasi adalah perbedaan maksirbedaan maksimum mum yang akanyang akan keluar antara nilai sebenarnya (seharusnya diukur

keluar antara nilai sebenarnya (seharusnya diukur oleh standaroleh standar primer

primer atau atau standar standar sekunder sekunder yang yang baik) baik) dan dan nilai nilai indikasiindikasi pada

pada output output sensor. sensor. Akurasi Akurasi dapat dapat diekspresikan diekspresikan sebagaisebagai presentase skala pe

presentase skala penuh atau mutlak.nuh atau mutlak. H.

H. Mengimba Mengimbangingi (Offset)(Offset) Kesalahan

Kesalahan offset offset pada sebuah transduser didefinisikan pada sebuah transduser didefinisikan sebagai output yang akan keluar ketika seharusanya di nol kan, sebagai output yang akan keluar ketika seharusanya di nol kan, alternatifnya, perbedaan antara nilai output yang sebenarnya alternatifnya, perbedaan antara nilai output yang sebenarnya dan nilai output yang ditetapkan berdasarkan kumpulan fakta dan nilai output yang ditetapkan berdasarkan kumpulan fakta sesuai kondisi. Sebagai contoh situasi dalam istilah gambar sesuai kondisi. Sebagai contoh situasi dalam istilah gambar 6-2 akan keluar jika

(3)

Gambar 2. Jenis pH elektroda yang memperlihatkan sensitifitas temperatur sensitifitasnya yang disebut ideal tetapi menyebrang ke Y axis (output) pada b dari pada nol. Sebagai contoh bentuk lain adalah diperlihatkan dalam kurva karakteristik pada sebuah pH elektroda yang diperihatkan pada gambar.2. Kurva ideal hanya akan mengeluarakan pada satu temperatur (sering pada suhu 25oC), saat kurva sebenarnya berada antara batas temperatur minimum dan maksimum. Tergantung pada suhu sampel dan elektroda.

I. Linieritas

Linieritas transducer adalah ekspresi keluaran pada kurva aktual yang diukur pada sebuah penyimpangan sensor dari kurva ideal. Pada gambar 3 mamperlihatkan hubungan yang agak berlebihan antara ideal, kuadrat yang sesuai, garis dan diukur actual. Atau kalibrasi, garis (dalam banyak kasus, kurva statik digunakan penentuan lineritas, dan ini mungkin agak menyimpang dari linieritas dinamis). Linieritas seringkali di spesifikan dalam istilah presentase non linieritas, yang didefinisikan sebagai:

Nonlineritas (%) =



(



)



ƒ



X 100 (1) Dimana

Nonlinieritas (%) = presentase non linier

Din(max) = deviasi simpangan input maksimum In ƒ s =skala penuh input maksimum.

Statistik non linier persamaan 1 seringkali subjek merupakan faktor lingkungan, termasuk suhu, getaran, tingkatan akustik noise, dan kelembapan. Hal ini sangat penting untuk mengetahui apa kondisi sepesifik adalah valid, dan keberangkatan diawalai dari kondisi yang mungkin hasil linernya tidak berubah.

J. Histersis

Sebuah transduser mampu mengikuti perubahan tanpa memperhatikan parameter input dari arah mana perubahan itu diakukan.; histeresis adalah ukuran properti ini. Pada gambar

Gambar. 3. ideal versus kurva diukur menunjukkan kesalahan linearitas 4 memperlihatkan tipe kurva histeresis. sebagai catatan bahwa hal tersebut penting dari arah mana perubahan dilakukan. mendekati nilai masukan tetap (point B pada gambar 4) dari nilai yang lebih tinggi (Point P) akan menghasilkan indikasi yang berbeda dari mendekati nilai yang sama dari nilai laser (point Q atau nol). Catatan bahawa nilai input B dapat di representasikan oleh F(x)1, F(x)2, atau F(x)3 yang bergantung pada nilai kedekatan sebelumnya- jelas kesalahan karena hysteresis.

K. Waktu Respon

Sensor tidak dapat merubah model bagian output ketika terjadi perubahan pada sebuah parameter input . agaknya, ini akan merubah kepada bagian baru yang berlebihan pada sebuah periode waktu yang disebut respon waktu (Tr dalam gambar 5). Respon waktu dapat didefinisikan sebagai waktu yang diminta untuk sebuah sensor output untuk merubah dari bagian sebelumnya ke nilai akhir yang sudah mapan dalam toleransi kelompok nilai baru yang sebenarnya. Pada konsep ini berbeda dari dugaan pada waktu konstan (T) sistem. Istilah ini dapat didefinisikan sebagai cara yang sama untuk harga sebuah kapasitor setiap resistansi dan pada umumnya kurang dari pada respon waktu.

(4)

Gambar 5. (a) Definisi waktu naik; (b) definisi waktu turun

Pada kurva 5 memperlihatkan dua dua tipe respon waktu. Pada gambar 5 A kurva merepresentasikan mengikuti waktu respon yang mendandak perubahan fungsi langkah yang positif pada input parameter. Bentuk yang memperlihatkan gambar 5b kekurangan waktu (Td membedakan bentuk Tr , untuk mereka yang tidak slalu sama) pada respon untuk sebuah prubahan fungsi tahap negatif pada input parameter.

L. Linieritas Dinamis

Linearitas dinamis pada sensor adalah mengukur kemampuan mengikuti perubahan aliran pada input parameter. Karakteristik distorsi amplitudo, fase distorsi karakteristik, dan respon waktu sangat penting menentukan linieritas dinamis. Pemberian sebuah sistem pada histeresis rendah (selalu diperlukan ), respon amplitudo direpresentasikan oleh:

F(x) = ax + bx2 + cx3 + dx4 + ...+ K (2) Pada penjumlahan diatas , istilah F(x) ada lah output sinyal, saat x mereperesentasikan parameter input dan harmonik, dan K merupakan pengganti konstanta (jika ada). Harmonik menjadi penting ketika menghasilkan harmonik error oleh aksi sensor jatuh menjadi band frekuensi yang sama sebagai harmonik alami yang diproduksi oleh aksi dinamis pada input parameter. Semua bentuk gelombang yang berkelanjutan direpresentasikan oleh fourier series pada fundamental sin harmonik saat ini. Pada gambar 6-6a, kurva kalibrasi. ( sebagai garis titik) adalah asimentris, jadi hanya odd harmonik yang keluar. Asumsi bentuk ideal kurva adalah F(x) = mx + K untuk asimetis adalah.

F(x) = ax + bx2 + cx3 + dx4 + ...+ K (3)

Gambar. 6. Kurva sinyal input dan output. (a) kesalahan kuadratik; (b) kesalahan kubik

Pada tipe kalibrasi kurva (gambar 6-6b), indikasi nilai simentris yang ideal adalah mx = K kurva. Dalam kasus ini f(x) = -f(-x) dan bentuk persamaan adalah

F(x) = ax + bx3 + cx5 + ...+ K (4) Sekarang kami akan memperlihatkan beberapa taktik dan kriteria proses sinyal yang dapat di adaptasi untuk aplikasi kedokteran yang dapat memperbaiki pengumpulan data yang alami dari sensor.

VI.TAKTIK DAN PROSES SINYAL UNTUK PENINGKATAN PENGINDRAAN

pemilihan sensor dan sirkuit yang dapat menghubungkan kepada mereka yang bisa pergi sepanjang jalan kemana saja dan memastikan bahwa data yang diperoleh akan akurat mewakili fenomena fisika atau peristiwa yang terdeteksi.

Operasi yang patut dalam sebuah lingkungan input yang dinamis, sensor dipilih seharusnya mempunyai kurva respon yang bertingkat. Contohnya distorsi amplitudo bebas, phase distorsi fase. (yang hampir invaribel penyebab amplitudo distorsi), jarak dan resonansi.

Perhatian pada masalah ini fokus pada frequency response pada sistem sensor dan proses sinyal. Pada gambar 6-7 memperlihatkan sistim linier yang sempurna dimana keuntungannya adalah konstant pada sepanjang spektrum frekuensi. sebagai contoh pada sistem ideal “ DC to daylight”

dan seterusnya. tetapi sitem nyata tidak dapat memiliki karakteristik tersebut. pada gambar 6-7 b memperlihatkan tipe respon frekuensi yang mungkin ditemukan pada sistem yang nyata. pada contoh ii, gangguan pada flat antara 2 frekuensi dan di atas wilayah kinerjanya yang mirip dengan kasus ideal.

(5)

tetapi sementara pada point ini memberi definisi flat region adalah jika dikonversi dianggap sebagai frekuensi (FL dan FH) pada saat gain fall off pada 70,7 % dimana gain ini dalam

wilayah yang datar. poin ini diketahui sebagai poin -6 dB dalam sistem voltase dan poin -3 dB dalam sistem kekuatan.

ketika respon frekuensi tidak spenuhnya datar, satu yang dapat diharapkan untuk menemukan fase distorsi. gambar 7c memperlihatkan situasi pada saat terjadi perubahan fase pada sistem dimana sebuah fungsi linier pada frekuensi ( garis solid) dan di mana hal itu adalah fungsi nonlinear frekuensi (garis titik-titik)

ketika dapat melihat efek fase distorsi dalam sedikit pengertian yang sederhana. sebagai contoh, output pada sensor ideal dalam merespon langkah perubahan fungi untuk mengukur inpit parameter. jika proses sinyal elektronik dan mekanisme sensor sendiri idelnya sempurna, kemudian hanya efek perubahan yang dipindahkan dalam waktu (T), dapat dilihat pada gambar 8 b. Disana tidak akan di distorsikan menjadi bentuk gelombang. Tetapi dalam kehadirannya pada fase distorsi, gelombang tidak hanya waktu pengungsi tetapi juga terdistorsi. gambar 8c dan 8d memperlihatkan dua bentuk

distorsi yang dapat terjadi dengan fase nonlinier.

Gambar 7. karakteristik ferkuensi respon: (a) wideband; (b) band-pass; (c) Tipe untuk sebuah sensor

Gambar 8. (a) Gelombang Kotak; (b) penundaan perambatan; (c) rolloff frekuensi rendah; (d) cincin

Gambar. 9. Karkteristik respon band pass filter

Sedikit perbedaan yang diperlihatkan pada foenomena yang sama yang diperlihatkan pada gambar 9 dan 10. Mempertimbangkan sebuah sistem pada saat bandwidth dapat divariasikan penyebrangannya pada batas yang umum, diwakilkan oleh kurva a, b, dan c pada gambar 9. kurva c mewakilkan banyak bersifat karena membatasi respon tajam pada frekuensi rendah dan tinggi, saat kurva a bersifat membatasi. sebagai catatan gambar 10 adalah macam macam respon untuk tiga bandwidth yang diwakilkan dalam gambar 9.

kurva ini dapat disimulasikan oleh evaluasi respon untuk bentuk gelombang pada jaringan filter kapasito dan resistor

(RC). Pada faktanya, satu permasalahan ketika menggunakan filter elektronik adalah efek poin -6 dB saat diaplikasikan ke gelombang.

Satu yang mungkin diasumsikan dengan tidak menentunya dari pembahasan di atas bahwa perancang instrumen harus memilih amplifier dengan band selebar yang memungkinkan sehingga tidak terjadi bandwidth menyebabkan masalah yang lainnya dan tidak separah yang harus diselesaikan. seperti contoh, noise yang proporsional untuk bandwidth. ini memungkinkan untuk mengeliminasikan masalah noise, ditambah beberapa masalah sinyal input, seperti cincin atau resonansi, oleh seleksi yang pantas pada poin pemotongan frekuensi respon. Dengan demikian pemilihan bandwidth amplifier dan fase karakteristikdistorsi adalah penukaran antara kebutuhan untuk membuat keakuratan yang tinggi pada pencatatan kejadian input dan dan masalah yang lainnya yang

(6)

Gambar. 10. Kurva respon untuk sebuah gelombang kotak (a).

VII. ELEKTRODA UNTUK MERASAKAN BIOPOTENSIAL

Bioelectricity adalah sebuah foenomena kejadian secara natural yang timbul dan terdapat dari organisme yang mengubah ion dalam kuantitas perbedaan yang bermacam macam. Ion conduction berbeda dari electronic conduction, yang mungkin lebih familiar atau biasa didengar oleh para teknisi atau teknologist. konduksi ion menyertakan migrasi ion – molekul beban ion positif dan negatif- disepanjang wilayahnya, dimana menyertakan elektronik konduksi yang mengalirkan elektron dibawah pengaruh bidang elektrik. didalam sebuah electrolytic solution, ion dengan mudah ditemukan. terjadi perbedaan potensial ketika konsentrasi ion berbeda antara dua point.

ketika berhadapan dengan ion konduksi pada kedalaman, kamu akan menemukan secepatnya yang sangat komplek, fenomena non linier. tetapi untuk aplikasi sinyal kecil, dimana hanya ada aliran arus sangat kecil, meragakan sebagai aliran pada arus elektik antara poin perbedaan potensial adalah perintah pendekatan yang adil.

Ahli kimia akan menemukan kekuranan model kecuali dalam banyak kelas dasar, tetapi membutuhkan pengetahuan yang lebih besar dari pada spesialis instrumentasi. Saat banyak substansi aliran arus merubah situasi seluruhnya dan model yang lebih tinggi dari yang dibutuhkan.

bioelektroda adalah kelas sensor yang ion transduce nya untuk konduksi elektronik jadi sinyal dapat diproses melalui rangkaian elektronik. biasanya tujuan bioelktroda adalah untuk memperoleh sinyal bioelektrik medikal secara signifikan. sebagai contoh elektrokrdiografi (EKG), elektroencephalografi (EEG) dan elektromiografi (EMG). kedua klinisi dan peneliti mencontohkan penemuan yang mudah ditemukan, meskipun dalam kasus keduanya sama. Banyak contoh bioelectrikal sinyal yang diperoleh dari satu dari tiga bentuk elektroda: surface macroelectrode, indwelling macroelectrodes, dan microelectrode. pertama dan yang kedua umum digunakan pada invivo, dan yang lainnya digunakan pada invitro. Disini kami akan mendiskusikan kemampuan bioptensial dengan tipe elektroda yang umum diguakan pada

Gambar 11. Elektroda logam yang ditenggelamkan dalam larutan elektrolit instrumentasi biomedik.pengenalan dalam diskusi ini adalah generik dan representatif, bukan ekshaustif, untuk subjek yan g cukup kompleks.

A. Elektroda potensial

Pada kulit dan jaringan yang lainnya pada organisme yang ordenya lebih tinggi, seperti manusia, elektrolit dapat dimodel menjadi larutan elektrolit. dalam beberapa model larutan memperlihatkan garam, mencerminkan fakta bahwa manusia mirip dengan air garam pada seluruh komposisi. pada gambar sebuah metalik elektroda dibenamkan dalam larutan elektrolit (gambar 11). meskipun secara seketika setelah dibenamkan, elektroda akan mengawali pemberhentian beberapa metalik ion menjadi larutan. saat beberapa ion dalam larutan dimulai dengan kombinasi dengan metalik elektroda. Hal ini merupakan fenomena kimia yang menyepuhkan listrik (electroplating) dan proses menjadikan kutup positif (anodizing) sebagai dasar kerjanya.

Setelah beberapa saat, harga grasien terbangun dan menciptakan perbedaan potensial, atau potensial elektroda (Ve dalam gambar 11), atau Helf-cell potential. Perbedaan potensial dapat disebabkan oleh perbedaan konsentrasi pada

sebuah tipe ion tunggal. sebagai contoh, jika kamu mempunyai dua positif ion (++) dalam satu lokasi, (Call A) dan ion positifnya tiga (+++) pada lokasi yang lain (Cell B) dibandingkan akan ada selisih bersih dari 3 -2, atau 1, dengan titik B maka akan menjadi lebih positif dari pada titik A. dua reaksi dasar akan di ambil tempat oleh elektroda penghubung. sebuah reaksi oksidasi yang terlibat adalah metal - elektron + metal ion; sebuah reaksi reduksi yang terlibat adalah elektron + ion metal - > metal.

sebuah fenomena ompleks memperlihatkan pada hubungan antara elektroda metal dan elektrolit. ion bermigrasi kearah satu sisi pada wilayah yang lainnya, bentuk dua lapisan paralel ion yang harganya berlawanan. Pada wilayah ini disebut dengan lapisan elektoda dobel, dan perbedaan ion adalah sumber elektroda atau half-cell potential (Ve). Perbedaan material dapat dilihat perbedaan half-cell potential, seperti tabel 1.

(7)

Tabel 1. Helf-cell potential elemen umum

Gmabar 12. Logam yang berbeda direndam dalam larutan elektrolit umum yang menghasilkan potensi diferensial

Oleh persetujuan ilmuan internasional, poin referensi nol ketika membuat pengukuran half-cell potential adalah elektroda hidrogen-hidrogen (H-H) yang menugaskan sebuah

half-cell potential zero volt oleh konvensi. semua elektroda

half-cell potential yang lainnya diukur kembali oleh referensi nol H-H. half-cell potential menyebutkan beberapa memberi kan elektroda yang perbedaan potensialnya antara elektroda yang sebenaranya dan referensi elektroda H-H.

Sekarang mempertimbangkan apa yang terjadi ketika dua elektroda (cell A dan B), membuat ketidak serupaan metal , ditenggelamkan dalam larutan elektrolit yang sama (gambar 12). Masing masing elektroda akan memamerkan kepemilikan

half-cell potential ini. (Vea da Veb) dan jika dua metal benar benar tidak sama maka dua potensial akan dibedakan (Vea≠

Veb). Karena dua half-cell potential berbeda, dimana ada perbedaan potensial bersih (Ved) antara mereka, yang disebabkan oleh arus elektronik (Ie) untuk arus rangkain eksternal yang diteruskan. Perbedaan potensial, kadang disebut electrode offset potential, urutan pertama pendekatan untuk kasus sinyal kecil dapat didefinisikan sebagai

Ved = Vea – Veb (5)

Sebagai contoh, pada kasus elektroda emas (Au+) ditenggelamkan dalam elektrolit yang sama sebagai elektroda perak (Ag+). dalam situasi

Ved = Ve(au) – Ve(ag) (6)

Ved = (+1,50 V) – (+0,80 V) (7) = +0,70 V

atau dalam kasus dapat dilihat kasus pada (Cu++) dan perak (Ag+), yang dapat mengeluarkan dengan tak menentu dalam rangkaian elektronik yang digunakan tembaga untuk menghubungkan kawat,

Ved = Ve(ag) – Ve (Cu)

Ved = (+0,80 V) – (+0,34 V) (8)

= 0,46 V

elektroda potensial penggnti akan di nolkan ketika dua elektroda terbuat identik dari material, yang biasanya menyebabkan merasakan bioelektrik.

Perhatian harus diberikan pada seleksi material ketika mendisain elektroda untuk merasakan bioelektrik. Pilihan material akan berpengaruh pada helf-cell dan pengganti potensial. Disamping itu huruf awal merupakan ketergantungan material, sebenarnya half-cell potential diperankan oleh beberapa elektroda yang mungkin merubah lebih lambat dengan waktu. Beberapa material dapat terlihat baik dengan inisialya tetapi dapat digunakan, seperti perubahan besar dengan waktu dan lingkungan kimia yang menyumbangkan hampir tidak berguna dalam praktek aplkasi.

Dimana dua katagori umum pada kombinasi material. Sebuah elektroda perfectly polarized atau perfectly nonreversible adalah satu di mana tidak ada transfer bersih dari muatan di antarmuka elektrolit logam. Pada elektroda ini hanya satu dari dua tipe reaksi kimia yang dapat terjadi.

Perfectly nonpolarized dan perfectly reversible adalah satu dari tiga yang dapat mentransfer tanpa hambatan yang harganya antara logam elektroda dan elektroda. Meskipun situasi mengidealkan diperoleh dalam realitanya, harus diperhatikan pemberian pemilihan elektroda yang benar. Pada umumnya, kami harus menyeleksi elektroda r eversibel, seperti perak-perak klorida (Ag-AgCl).

Cairan tubuh sangat korosif untuk metal, jadi tidak semua material dapat digunakan untuk merasakan bioelektrik. Dalam Penambahan, beberapa material yang bentuknya elektroda reversibel (zink-zink sulphate) adalah racun yang ditinggalkan pada jaringan dan menjadi tak terpisahan. Untuk alasan ini, material seperti logam mulia (emas dan platinum), beberapa tungsten campuran, silver-silver cklorida, dan sebuah material disebut platinum-platinum hitam digunakan untuk membuat elektroda biopotensial praktek. Pada umumnya kedokteran menggunakan permukaan yang sederhana pada rekaman biopotensial, elektroda perak-perak klorida banyak dan sering

digunakan. kecuali ada penetapan sebaliknya.

(8)

Pada gambar 13 memperlihatkan mengapa elektroda perak-perak klorida populer dengan desain instrumentasi kedokteran. elektroda ini terdiri dari sebuah tubuh perak yang terdapat sebuah layar kecil silver klorida yang disimpan. Perak klorida menyediakan dua jalan bebas untuk menukarkan ion Ag+ dan CL- , jadi bentuk layar tidak dobel. Ketika dalam pemabrikan elektroda perak-perak klorida membutuhkan penggunaan spektroskopis murni perak untuk proses. seperti perak 99,999% murni, dibandingkan dengan tukang emas dan tukang perak biasa yang hanya 99,9% murni. catatan: sejatinya perak adalah 92,5% perak dan 7,5 % tembaga.

B. Model Rangkaian Elektroda

Gambar 14 memperlihatkan model rangkaian elektroda permukaan biomedis. Model ini lebih atau kurang cocok dengan rangkaian elektroda ECG dan EEG. Pada rangkaian ini perbedaan amplifier digunakan untuk proses sinyal dan akan membatalkan efek elektroda helf-cell potential Vea dan Veb. Resistensi Rr diwakilkan dengan resistensi internal pada tubuh, yang mempunyai tipe keluaran rendah. Biopotensial sinyal diwakilkan sebagai perbedaan voltage, Vd. Resistansi yang lainnya dalam sirkuit yang mewakili resistensi pada pada kontak yang menghubungkan kulit elktroda. Keheranan aspek pada gambar 14 adalah nilai biasa yang diasosiasikan dengan kapasitor CIA dan CIB. Saat beberapa kapasitansi adalah diharapkan normal, seringkali orang orang dikejutkan unuk mempelajari bahwa kontak kapasitansi dapat mencapai nilai umum microfarads. (nilai 10 µF seringkali disebutkan).

Ketika dua atau lebih elektroda digunakan bersamaan, meskipun selalu hampir selalu terjadi dalam rekaman fisiologis, Perbedaan voltage antara mereka adalah dua penjumlahan Algebraic. Dalam gambar 14 b dimana dua elektroda, A dan B, memproduksi voltage Va dan Vb. Perbedaan voltage Vd adalah Va ± Vb.

C. Potensial Elektroda Penyebab Masalah Pada Rekaman Elektrodanhalf-cell potential dapat menjadi masalah serius padapenerimaan sinyal bioelektrik karena ada perbedaan yang besar antara DC potensial dan biopotensial. Pada jenis half-cell peotential untuk elektroda biomedis adalah 1,5 V, saat biopotensial lebih dari 1000 kurang dari waktu helf-cell potential. Manifestasi permukaan sinyal ECG adalah 1 – 2 mV,

sementara potensi EEG kulit kepala berada di urutan 50µV. Maka, voltase elektroda half-cell adalah 1500 waktu lebih besar dari puncak potensial ECG dan 30.000 waktu lebih besar dari sinyal EEG.

Desain instrumen harus tersedia sebagai strategi untuk menanggulangi efek menyeluruh mengganti kerugian half-cell potential karena bentuk half-cell potential memperbesar komponen DC untuk menit sinyal voltase. Maka dibutuhkan strategi yang tepat

yang

menggunakan kombinasi pendekatan berikut:

1) Kami dapat menggunakan perbedaan amplifier DC untuk memperoleh sinyal. Jika elektroda a dalah identik, maka half-cell potential harusnya sama. Secara teoritis, pada akhir, potensial sama akan diperlihatkan sebagai

sebuah mode potensial umum yang tunggal maka

Gambar 14. Elektroda biomedis. (a) model rangkaian untuk elektroda biomedis; (b) dua elektroda biomedis yang memproduksi sebuah perbedaan voltase

dengan demikian akan membatalkan pada output. Peabatasan pada pendekatan ini adalah gain yang diperlukan untuk proses sinyal level rendah juga bertindak atas perbedaan yang kecil antara 2 half-cell potential. Sebuah perbedaan 1 mV antara 2 helf-cell potential –hanya total 0,1% - memperlihatkan seperti beberapa 1 mV sinyal DC yang lain pada gain 100

amplifier ECG.

2) Rangkaina penerimaan sinyal harus didisai untuk menyediakan voltase perhitungan yang disajikan untuk membatalkan elektroda helf-cell potential. Sementara pendekatan ini memiliki daya tarik tertentu yang dibatasi olrh fakta bahwa perubahan hel-cell potential dengan waktu dan gerakan relatif antara kulit

dan elektroda. Gerakan elektroda dapat menyababkan garis dasar yang ramai dan bermacam macam.

3) Kami dapat merangkaikan AC amplifier input. Pendekatan ini membolehkan perpindahan komponen sinyal dari DC offset . pilihan ini mungkin yang paling menarik- khususnya ketika variasi DC offset frekuensi yang jauh lebih rendah dari pada sinyal frekuensi komponen. Dalam hal ini, -3 dB adalah batasaan respon frekuensi normal yang dapat digunakan untuk menyesuaikan rendaman variasi pada DC offset.

Dalam beberapa aplikasi biomedis, komponen sinyal lebih dekat ke DC. sebagai contoh, kandungan frekuensi pada sinyal ECG adalah 0,05 sampai 100 Hz. Pada peralatan ECG kedokteran seseorang dapat diharapkan untuk menggeser baseline setiap kali pasien bergerak di sekitar di tempat tidur.

(9)

Dalam Banyak kasus, opsi pertama dan ketiga dipilih untuk amplifier biopotensial. Pengguna akan membutuhkan. AC-couple, perbedaan amplifier input untuk penerimaan sinyal

VIII. ELEKTRODA PERMUKAAN MEDIS

Permukaan elektroda adalah tempat dimana elektroda ditempatkan di kulit, dalam kelompok ini juga adalah elektroda jarum ukuran tertentu yang mencegah mereka yang dimasukkan dalam satu sel. Beberapa dasar untuk termasuk memasukkan jarum elektroda dibawah rubrik Idwelling electrode, tetapi umumnya tidak praktis untuk biomedical engineering

Permukaan elektroda (jarum elektroda) berbeda beda untuk diameternya dari 0,3 sampai 5 cm, dengan sebagian besar berada di range 1 cm. Kulit manusia memelihara agar mempunyai perbandingan impedansi tinggi dengan sumber voltase yang lain. Jenis ini pada imedansi normal dikulit dapat dilihat oleh elektroda, berbeda beda dari 0,5 k Ω untuk

permukaan kulit berkeringat dan lebih dari 20 k Ω untuk

permukaan yang kering. Masalah kulit khususnya kering, bersisik, penyakit kulit, mungkin menjangkau impedansi pada range 500 k Ω. Pada beberapa kejadian, kita harus

memperlakukan elektroda permukaan sebagai sumber voltase impedansi yang sangat tinggi.- faktanya pengaruh serius desain biopotensial amplifiers biopotensial sekuriti,. Pada banyak kasus, peraturan untuk amplifiers voltase adalah untuk membuat input impedans amplifiers kurang 10 kali sumber impedansi. Untuk biopotensial amplifiers kebutuhannya 5MΩ

atau lebih input impedansi- sebuah nilai yang mudah didappatkan menggunakan salah satu premium bipoar, (BiFET), atau (BiMOS) amplifiers oprasional.

A. Tipe Elektroda Permukaan Medis (Medical Surface Electrode)

Bermacam macam elektroda yang mempunyai desain untuk memperoleh sinyal biomedis. Mungkin lebih tua dari elektroda ECG pada penggunaan klinis. (lihat gambar 15 a). Elektroda ini adalah 1 – 2 sqin. brass plate yang di tempatkan pada tali karet. Gel konduktor atau pasta digunakan untuk

mengurangi impedansi atara elektroda dan kulit.

Gambar 15. Tipe elektroda ECG (a) Elektroda tali pengikat; (b) Elektroda cekungan penghisap

Bentuk dihubungkan elektroda ECG adalah elektroda mangkok sedot yang dapat dilihat pada gambar 15b. Alat ini digunakan sebagai elektroda dada pada rekam EKG jangka pendek. Untuk rekaman jangka panjang atau monitoring, seperti monitoring terus menerus di sebuah pasien rumah sakit pada serangan jantung dan pelayanan intensif, pasta pada

kolom elektroda digunakan sebagai pengganti.

Sebuah Jenis kolom elektroda memperlihatkan menurut bagan pada gambar 16; contoh fotografi diperlihatkan pada gambar 16b. Elektroda terdiri dari perak-perak klorida metal yang dikancing di atas lubang kolom yang diisi dengan konduktif gel atau pasta. pertemuan tersebut terjadi ditempat busa yang dilapisi karet perekat disk.

Penggunaan kolom isi gel atau isi pasta memegang elektroda logam yang sebenarnya dari permukaan utnuk mengurangi gerak artefak. Untuk alasan ini lah maka elektroda pada gambar 16 lebih disukai untuk monitoring pasien rumah sakit.

sebuah bentuk yang tepat pada kolom elektroda seringkali digunakan dalam monitoring situasi tiga blok elektroda. Blok adesif mempunyai area permukaan 20 sampai 30 sq in. dan mengandung tiga elektroda EKG (dua dibedakan sebagai elektroda pengambil sinyal dan satu lagi sebagai elektroda referensi) dalam 1 paket. Mereka menyediakan elektroda yang tepat untuk monitorig, meskipun untuk penggunaan diagnostik, walaupun lebih menyukai elektroda

tradisional. Tiga elektroda pad adalah unit pakai sementara yang dibuang setelah digunakan.

Gambar 16. Elektroda kolom. (a) memotong sisi tampilan; (b) yag terpopuler jenis busa yang didukung kolom elektroda

(10)

B. Masalah dengan Elektroda Permukaan.

Masalah pada umumnya diasosiasikan dengan elektroda permukaan pada semua tipe. Salah satu masalah dengan kolom elektroda yang kesulitan menempel dalam waktu yang lama pada permukaan kulit yang basah atau lembab. Pengguna juga harus menghindari penempatan elektroda pada keadaan permukaan yang terlihat tulangnya. Pada umumnya, wilayah gemuk pada dada dan perut dipilih untuk penempatan elektroda. Bermacam macam rumah sakit memiliki perbedaan dalam protokol untuk perubahan elektroda, tetapi pada umumnya, elektroda diubah pada setiap 24 jam. Pada beberapa rumah sakit, tempat elektroda dipindahkan – dan elektroda diubah- satu kali setiap 8 jam saat pergantian perawat untuk menghindari iskemia pada kulit tempat

menempel.

Meskipun hampir semua bentuk elektroda dapat digunakan dalam situasi perekaman waktu yang singkat, monitoring pada waktu yang lama kemungkinan sedikit lebih sulit. Salah satu masalah yang signifikan adalah perpindahan artefak (komponen sinyal palsu), yang terjadi oleh karena perpindahan pasien dan dilakukan oleh komponen elektrik

kecil dari bioelektrik sinyal pada otot tulang pasien dan komponen yang lebih besar pada perubahan pada hubungan antara elektroda dan kulit. Gerakan artefak menjadi lebih buruk seiring waktu dan pasta atau gel mengering.

Untuk rekaman jangka pendek, perpindahan artefak sedikit praktis penting karena banyak pasien dapat berbaring diam untuk cukup waktu yang lama untuk membuat rekaman. Tetapi pada ruang intensif dan serangan jantung membutuhkan untuk melakukan monitoring dalam jangka waktu yang lama dan merekamnya sinyal ECG, sehingga masalahnya menjadi lebih akut.

Banyak mekanisme pada umumnya yang menciptakan sinyal artefak adalah elektroda slip. Jika slip elektroda, dari ketebalan lapisan jelly atau pasta berubah tiba-tiba dan perubahan ini tercermin sebagai perubahan kedua impedansi elektroda dan elektroda offset potensial. Efek luar menghasilkan artefak dalam sinyal yang direkam dan mungkin bisa mengaburkan sinyal nyata atau diartikan sebagai bioelectric bahkan oleh dirinya sendiri. dalam kasus yang pertama, orang-orang medis mungkin akan mengenali Artifak, mereka umumnya cukup baik dalam membedakan artefak kotor yang memunculkan anomali serupa asli berdasarkan fisiologis. Pada kasus terakhir, artefak dapat menyebabkan salah tafsir dari bentuk gelombang dari isi informasi.

Beberapa upaya telah dilakukan untuk memecahkan masalah gerakan artefak dengan mengamankan elektroda yang lebih erat pada kulit pasien. pita perekat kadang-kadang digunakan untuk membantu elektroda pada penempatan, namunhanya bekerja sementara waktu saja yang kemudian elektroda akan menjadi longgar, dalam satu atau dua jam masalah kembali muncul.

Solusi lain yang populer melibatkan penggunaan sedikit kasar (berduri) untuk elektroda permukaan dengan cara meletakkan (menggali) di bawah lapisan luar kulit bersisik.

tetapi elektroda ini sering membuat pasien tidak nyama, dan biasanya gagal untuk memecahkan masalah sama sekali

.

Gerakan artefak sangat yang parah di EKG laboratorium pengujian stres. pasien berjalan di atas treadmill sambil sistem pemantauan mencatat bentuk gelombang EKG. Elektroda kolom tidak cukup baik dalam mengatasi artefak gerak, tapi tetap saja sering diperlukan untuk staf medis melakukan tes untuk membersihkan dan perlahan mengelupas kulit di mana tempat elektroda terpasang.

C. Jarum Elektroda

elektroda permukaan dibahas sejauh ini adalah non invasif. yaitu, mereka meletakkan pada kulit tanpa menusuk. Pada gambar 17 menggambarkan elektroda jarum. jenis EKG elektroda dimasukkan ke dalam jaringan langsung di bawah kulit dengan menusuk kulit pada sudut miring yang besar (Contoh, dekat ke horizontal sehubungan dengan permukaan kulit). elektroda jarum hanya digunakan untuk kulit yang sangat buruk, terutama pada pasien dibius. Infeksi merupakan masalah dalam kasus ini, sehingga jarum elektroda yang baik harus sekali pakai (satu penggunaan waktu) atau disterilkan dalam gas etilen oksida.

D. Indwelling electrode

Indwelling electrode dimaksudkan untuk dimaksudkan ke dalam tubuh ke dalam lapisan bawah kulit. Indewelling electrode biasanya kecil, terpapar kontak logam di ujung yang panjang, berisinggungan dengan kateter (gambar 18). Dalam satu aplikasi, elektroda berulir melalui pembuluh darah pasien (biasanya di lengan kanan) ke sisi kanan jantung untuk mengukur gelombang intrakardiak EKG. Beberapa amplitudo rendah, fasilitas frekuensi tinggi menjadi terlihat hanya pada saatindeweeling electrode digunakan.

Gambar 17. Elektroda jarum EKG

(11)

E. EEG Elektroda

Otak menghasilkan sinyal bioelektrik yang dapat diambil melalui elektroda permukaan yang melekat pada kulit kepala. Elektroda ini akan terhubung ke amplifier EEG yang mendorong ke salah satu osiloskop atau strip chart recorder. Elektroda EEG yang khas adalah jarum, seperti pada gambar 17, tetapi dalam banyak kasus itu memiliki diameter 1 cm cekungan disc yang terbuat salah satu dari emas atau perak. Elektroda disc ditempatkan pada pasta tebal yang sangat konduktif, atau pada ikat kepala dalam aplikasi monitoring tertentu.

IX. MIKROELEKTRODA

microelectrode adalah perangkat ultrafine yang digunakan untuk mengukur biopotentials pada tingkat sel (gambar 19). Dalam prakteknya, microelectrode menembus sel yang direndam dalam cairan tak terbatas (seperti garam fisiologis), yang pada gilirannya terhubung ke elektroda referensi. meskipun beberapa jenis microelectrode kebanyakan adalah salah satu dari dua bentuk dasar: kontak logam atau diisi cairan. Pada kedua kasus, permukaan kontak yang terbuka sekitar 1 sampai 2 µm (1 µm = 10-6 m) yang berada dalam kontak dengan sel. seperti yang diharapkan, fakta ini membuat microelectrode perangkat impedansi sangat tinggi.

Gambar 20 memperlihatkan konstruksi tipe mikroelektroda gelas logam. Platinum atau tungsten kawat yang sangat halus menyelinap pas melalui 1,5 hingga 2 mm kaca pipet. ujung tergores dan kemudian api dibentuk lancip dengan memperlihatkan sudut yang dangkal. Elektroda kemudian dapat dihubungkan ke satu input dari penguat sinyal. ada dua subcatagories dari jenis elektroda. dalam satu jenis, ujung logam rata dengan ujung lancip pipet, sementara di sisi lain, lapisan tipis dari kaca diliputi poin logam. Lapisan kaca ini begitu tipis sehingga memerlukan pengukuran dalam angstrom dan secara drastis meningkatkan impedansi dari perangkat.

Gambar 19. Mikroelektroda EKG tang mengukur potensial seluler.

Gambar 20. Elektroda logam gelas

Cairan yang mengisi microelectrode ditunjukkan pada Gambar 21. dalam jenis ini, pipet kaca diisi dengan larutan kalium klorida 3M (KCL), dan ujung besar dibatasi dengan sumbatan perak –perak klorida. ujung kecil tidak perlu dibatasi karena pembukaan 1 µm cukup kecil untuk memuat cairan.

Gambar 22 menunjukkan sirkuit setara disederhanakan untuk microelectrode (mengabaikan kontribusi elektroda referensi). Analisis rangkaian mengungkapkan masalah akuisisi sinyal yang disebabkan oleh komponen RC. Resistor R 1 dan kapasitor C1 adalah hasil dari efek antarmuka

elektroda/sel dan sangat tergantung pada frekuensi. Nilai ini jatuh ke titik yang dapat diabaikan pada tingkat 1 / (2µ F)2 dan pada umumnya jauh lebih rendah daripada R s dan C2.

(12)

Gambar. 22. Rangkaian mikroelektroda ekuivalen

Resistansi Rs pada gambar 22 adalah resistensi menyebar pada elektroda dan fungsi ujung diameter. Nilai Rs dalam

logam mikroelektroda tanpa lapisan gelas kira kira adalah:

R

s =





(9)

dimana

Rs adalah resistensi dalam ohm (Ω)

P adalah resistifitas elektroda (contoh 70Ω cm untuk

larutan garam fisiologis)

r adalah ujung radius ( jenis 0,5 µm untuk sebuah 1 -µm mikroelektroda)

Asumsi jenis nilai diatas, jumlah resistensi sebaran ujung 1 µm mikroelektroda. R x=





(10) R x

=

Ω

(



)



,

 



_{ }



(11) Rs = 111,4 k Ω

Pada impedansi lapisan gelas logam mikroelektroda setidaknya satu atau dua urutan besarnya lebih tinggi dari angka ini.

Untuk cairan yang terisi mikroelektroda kalium klorida

dengan sudut lancip (π/180 radian), resistensi seri kira kira

adalah

R s =





(12)

dimana

R s adalah resistensi dalam ohm (Ω)

P adalah resistifitas ( jenis 3,7Ωcm untuk 3M KCI)

r adalah ujung radius ( jenis 0,1 µm)

α adalah sudut lancip (jenis π/180)

Kapsitansi mikroelektroda diberikan oleh C2 =



,







_







(13) dimana

e dielektrikum konstan pada gelas R sebelah luar ujung radius

r ujung radius didalam (r dan R dalam unit yang sama) bagaimana nilai-nilai ini mempengaruhi kinerja microelectrode? Resistensi Rs n dan kapasitor C2 beroperasi bersama-sama sebagai RC low-pass filter. misalnya klorida microelectrode kalium direndam dalam 3 cm garam fisiologis memiliki kapasitansi sekitar 23 pF. Kira-kira ini terhubung ke input amplifier (15 pF) melalui 3 ft dari kabel berdiameter kecil koaksial (27 pF / ft, atau 81 pF). Kapasitansi total adalah (23 + 15 + 81) pF = 119 pF, Mengingat 13,5 MΩ-resistensi, respon frekuensi (pada -3 dB titik) adalah

F =





(14)

diamana

F poin -3 dB dalam hertz (Hz) R Resistensi dalam ohm (Ω)

C kapasitansi dalam farads (f)

Frekuensi respon 100 Hz, dengan a -6 dB per oktav Karakteristik diatas 100 Hz, hasil pembulatan mengakibatkan waktu potensial aksi cepat naik. strategi harus dirancang dalam desain instrumen untuk menanggulangi efek kapasitansi dalam elektroda impedansi tinggi.

A. Menetralakan Mikroelektroda Kapasitansi

Gambar 23 memperlihatkan metode standar untuk menetralkan kapasitansi mikroelektroda dan menghubungkan rangkaian. Sebuah kapasitasi netralisasi, Cn, adalah pada jalur umpan balik positif bersama dengan tegangan potensiometer pembagi. nilai kapasitansi ini adalah

(13)

Cn

=





(15)

Dimana

Cn adalah netralisasi kapasitansi C adalah total input kapasitansi A gain pada amplifier.

X. TRANSDUSER DAN SENSOR YANG LAINNYA Transduser adalah bagian dari kelas keseluruhan dari perangkat yang disebut sensor, yang juga mencakup elektroda biofisik. masalah umum dengan transduser adalah mengacu pada perangkat seperti pengeras suara dan satuan pengirim ultrasonik. Maksudnya transduser adalah perangkat yang mengkonversi energi dari bentuk lain menjadi energi listrik untuk keperluan pengukuran atau kontrol.

Transduser berbeda dari elektroda dalam hal menggunakan beberapa intervensi elemen transducible untuk membuat pengukuran, sedangkan elektroda langsung mendapatkan sinyal. Untuk contoh, transduser tekanan dapat menggunakan perubahan resistansi dari elemen tautwire ketika terlentur sebagai ukuran tekanan. Termistor bergantung pada perubahan hambatan listrik dari beberapa bahan mengalami perubahan suhu untuk mengukur temperature karena banyak elemen menggunakan transduser piezoresistif terhubung ke dalam sebuah jembatan Wheatstone.

A. Jembatan Wheatstone

Banyak transduser biomedis digunakan dalam konfigurasi sirkuit yang disebut jembatan Wheatstone (gambar 24). banyak jembatan tranducer tidak berdiri sendiri, sering dihubungkan dengan komponen lain untuk membentuk sebuah jembatan Wheatstone. Setiap diskusi tentang transduser biomedis harus dimulai dengan pengenalan rangkaian jembatan.

Gambar. 24. Rangkaina Jembatan Wheatstone. (a) rangkaian asli. (b) Rangkaian asli yang digambar ulang

Jembatan Wheatstone pada gambar 24 menggunakan satu resistor di setiap empat lengan. Sebuah baterai (E) membangkitkan jembatan yang terhubung di dua persimpangan resistor yang berlawanan (A dan B). Tegangan output jembatan Eo muncul di pasangan yang tersisa dari persimpangan resistor (C dan D).

Sirkuit yang asli digambarkan pada gambar 24 di gambarkan kembali pada gambar 16 b, agar terlihat lebih mudah.

Kita banyak menganalisis rangkaian jembatan Wheatstone dengan terlebih dahulu memecahnya sirkuit menjadi E: R1 -R2 dan R3-R4. Kedua jaringan ini adalah pembagi tegangan resistor. pada kenyataannya, jembatan wheatsone dapat dipandang sebagai pemisah untuk tegangan resistor secara paralel di seluruh pasokan E. Tegangan output (Eo) adalah perbedaan antara dua potensi tanah yang direferensikan Ec dan Ed yang dihasilkan oleh jaringan pembagi. Dalam bentuk persamaan, diketahui hubungan ini:

Eo = Ec - ED (16)

Tapi Ec dan Ed dapat dinyatakan dalam hal eksitasi potensi E, dengan menggunakan pembagi tegangan sederhana

teorema Ec = E x













(17) dan ED = E x













(18)

subtitusi pada persamaan diatas didapatkan output voltage Eo sebagai

Eo





-



(14)

Eo = E

 

dan

EAC = EAD (23)

jadi sama dibagi dengan yang setara adalah sama, dan









=







(24)

Jadi tidak ada aliran arus dari C ke D pada saat nol dan Ec = Ed, kemudian dari gambar 24 b













_

_

=













_

_

(25)

Jadi









=







(26)

Persamaan 26 memberi kita kondisi yang diperlukan untuk menjawab kondisi nol dalam sebuah jembatan Wheatstone. Perhatikan bahwa tidak perlu resistensi harus sama, hanya rasio sajayang sama (dari dua setengah pembagi tegangan jembatan).

Karena kedua sisi persamaan mengevaluasi kuantitas yang sama, kita dapat menyimpulkan bahwa jembatan dalam kondisi null. jembatan dalam kondisi nol dikatakan seimbang.

Dalam banyak transduser biomedis menggunakan jembatan Wheatstone, keempat perlawanan setara dalam kondisi null. ini bukan merupakan persyaratan fisik yang ketat, tetapi itu adalah cara pembuatan yang banyak dipilih untuk membangun produk mereka. nilai R dalam kisaran khas 150-800Ω.

Pada sebagian besar desain, kondisi nol terjadi ketika parameter merangsang transduser berada pada nol atau nilai yang telah ditentukan (misalnya tekanan atmosfer) yang diambil menjadi dasar nol. stimulus (parameter yang diukur) akan menyebabkan salah satu atau semua elemen ketahanan jembatan untuk mengubah perlawanan oleh sejumlah kecil h. (perhatikan bahwa h adalah beberapa waktu yang ditulisΔR, yang berarti perubahan kecil dalam parameter R). ketika stimulus yang diterapkan adalah nol, maka keempat resistor memiliki resistansi R, dan tegangan keluaran adalah nol. jembatan dalam kondisi null.

ketika stimulus tidak nol, setiap lengan mengambil resistansi R ± h, dan hal ini membuat tidak seimbang sirkuit untuk menghasilkan tegangan output yang sebanding dengan nilai stimulus yang diterapkan.

XI.PENGUKURAN REGANGAN

Suatu alat ukur regangan (strain gauge) adalah elemen resistif yang menghasilkan perubahan perlawanan proporsional terhadap strain mekanik yang diterapkan. Strain

adalah gaya yang diberikan baik dalam kompresi (tarikan sepanjang sumbu yang jauh dari pusat).

Pada gambar 25 menunjukkan batang logam kecil dengan tidak ada gaya yang diberikan. Maka akan memiliki panjang L dan luas penampang A. perubahan panjang yang diberikan olehΔL dan perubahan di daerah olehΔA.

Pada gambar 25b kita lihat hasil dari menerapkan gaya tekan ke ujung batang tersebut. panjang dikurangi menjadi L -ΔL, dan peningkatan luas penampang A +ΔA.

Sama ketika gaya tarik yang sama besarnya diterapkan ke batang, panjang meningkat menjadi L + ΔL dan luas penampang tereduksi menjadi A -ΔA.

resistensi dari bar logam diberikan adalah jangka panjang dan luas penampang di ekspresikan

R =

ρ









(27)

diaman

ρ adalah resistivitas yang unik konstan untuk jenis bahan yang digunakan di bar pada ohm-meter (Ωm). L Panjang dalam meter(m)

A luas penampang dalam meter persegi (m2)

Persamaan dari 27 dikatakan kepada kita bahwa resistensi bervariasi secara langsung dengan panjang dan terbalik seperti bagian medan yang melintas. Diantara fenomena itu yang terpenting adalah untuk pelaksanaan resistensi tegangan alat ukur transducer.

Fenomena perubahan resistensi dengan perubahan ukuran dan bentuk kadang-kadang disebut piezoresistivity. Hambatan dari batang akan menjadi R + h dalam ketegangan dan R - h dalam tekanan. Jika kamu memeriksa Persamaan 27 dengan cermat, kamu akan mencatat sebuah perubahan baik panjang dan luas penampang yang

cenderung meningkatkan daya tahan dalam ketegangan dan

decase resistensi dalam tekanan. Resistensi setelah tekanan dalam daerah tegangan diterapkan rumusan:

(R + h) =





(28)

dan dalam sebuah kompresi

(R + h) =



(15)

Gambar 25. Makanisme untuk piezoresistivitas. (a) Batang saat istirahat (tidak ada gaya yang diberikan), (b) batang dibawah gaya tekan (C) batang di bawah gaya tarik

Perubahan resistansi pada sekitar linier akan berubah dalam dimesi kecil, asalkan L jauh lebih sedikit dibandingkan

ΔL. Tentu saja, jika terlalu besar gaya yang diterapkan, yang terbentuk adalah elastisitas modulus. Hal ini kemudian berguna sebagai transduser.

A. Faktor Ukuran

Faktor Ukuran (GF) untuk ukuran tegangan sebuah transduser adalah dengan cara membandingkan transduser jenis lainnya. Definisi faktor ukuran:

GF =



/





/



(30)

GF adalah faktor ukuran (berdimensi)

ΔR adalah perubahan resistansi dalamohm

R adalah resistansi longgar dalam ohm

ΔL adalah perubahan panjang dalam meter (m) L adalah panjang dalam meter

Faktor Pengukur memberi kita sarana untuk mengevaluasi sensitivitas yang relatif dari elemen pengukur tegangan. Semakin besar perubahan resistansi per unit panjang perubahan, semakin besar sensitivitas elemen dan semakin besar faktor pengukur nya.

Persamaan 6-30 kadang-kadang diberikan dalam bentuk alternatif

GF =



/





(31)

di mana E (tegangan) adalah faktor dari AL / L.

B. Jenis Pengukuran Tegangan

Ada dua bentuk dasar piezoresistif pengukur tegangan yaitu: terikat dan tak terikat. Gambar 6-26a menunjukkan contoh singkat dari pengukur tegangan terikat. Elemen

resistensi adalah kawat tipis dari paduan khusus yang terbentang kencang antara dua pendukung yang fleksibel, pada gilirannya terpasang pada diafragma logam tipis. Ketika kekuatan seperti F1 diterapkan, diafragma akan melentur dengan cara yang menyebar pada dukungan lebih lanjut, kemudian menyebabkan ketegangan meningkat dalam kawat resistansi. Ketegangan ini cenderung meningkatkan ketahanan kawat dalam jumlah sebanding dengan gaya yang diterapkan.

Demikian pula, jika kekuatan seperti F2 diterapkan pada diafragma, bagian ujung mendukung bergerak lebih dekat bersama-sama, mengurangi ketegangan dalam kawat yang kencang. Tindakan ini sama dengan menerapkan gaya tekan aa ke kawat. Hambatan listrik dalam hal ini akan berkurang dalam jumlah sebanding dengan gaya yang diterapkan.

Sebuah ikatan pengukur tegangan dibuat dengan kawat tipis atau elemen foil untuk diafragma, seperti yang ditunjukkan pada gambar 26b. Meregangkan diafragma pada elemen deforms, menyebabkan perubahan dalam hambatan listrik persis seperti dalam pengukur tegangan terikat.

Pengukur regangan yang tak terikat dapat dibangun secara linear sehingga pada bagian atas berbagai gaya yang diterapkan, tetapi sangat halus. Pengukur tegangan terikat, di sisi lain, umumnya lebih kasar tetapi secara linear pada rentang yang lebih kecil dari daya. Perhatikan dengan baik, bagaimanapun, bahwa tidak ada pengukur regangan

piezoresistive yang mengambil jumlah besar penyalahgunaan, dan harus selalu diperlakukan sebagai instrumen yang lembut. Banyak transduser pengukur tegangan biomedis dari terikat dengan konstruksi karena rentang linear memadai dan kekasaran ekstra merupakan fitur yang diinginkan di lingkungan medis, di mana orang tidak dapat mengambil jenis tindakan pencegahan yang akan diperlukan jika tipe yang lebih halus digunakan. Catatan, bagaimanapun, bahwa

Statham deretan P-23 adalah dari jenis yang tak terikat tetapi dibuat di perumahan yang sangat kuat. Ini di antara transduser tekanan diovascular mobil yang paling umum digunakan dalam pengobatan.

Gambar. 26. Pengukuran regangan Piazoresistif; (a) tak terikat ukur regangan (b) ukuran regangan terikat

(16)

Sangat sedikit transduser fisiologis pengukur tekanan yang menggunakan elemen tunggal, sebagian besar menggunakan empat elemen pengukur tekanan, yang dihubungkan dalam

rangkaian jembatanWheatstone. Dalam jenis yang tak terikat,

akan ada empat pendukung, satu untuk setiap persimpangan jembatan. Dua elemen resistensi akan terhubung ke setiap dukungan. Dalam berbagai jenis ikatan akan ada foil atau kawat elemen yang disusun dalam penataan jembatan.

Kedua jenis transduser ditemukan dengan geometri elemen yang menempatkan dua unsur dalam ketegangan dan dua elemen dalam himpitan untuk setiap gaya yang diterapkan. Konfigurasi seperti meningkatkan ke luar dari jembatan untuk setiap gaya yang diterapkan sehingga meningkatkan sensitivitas transduser.

Gambar 27a menunjukkan sebuah jembatan Wheatstone dengan elemen pengukur tekanan untuk masing-masing empat

lengan jembatan. Kita mungkin menemukan bahwa R 1 dan R 4

selaras sejajar satu sama lain sepanjang satu sumbu dari

diafragma, sedangkan resistor R 2 dan R 3 yang sejajar satu

sama lain dan tegak lurus terhadap R 1/R 4 .

Pertimbangkan kekuatan yang diterapkan pada diafragma

transduser seperti gambar 27b. Resistor R 1 dan R 3 berada

dalam ketegangan.

Gambar 27. Pengukuran regangan Jembatan Wheatstone. (a) elemen ukur regangan dalam rangkaian jembatan. (b) konfigurasi mekanik menggunakan diafragma umum

Asumsikan bahwa semua resistor adalah sama (R 1 = R 2 =

R 3 = R 4 = R) ketika tidak ada gaya yang diterapkan pada

diafragma, dan membiarkan ΔR = h. Ketika sebuah gaya yang

−

(







) (33) Eo = E









=

−







(34) Eo = -E









(35) C. Sensitivitas Transducer (ɸ)

Sensitivitas transduser adalah penilaian yang

memungkinkan kita untuk memprediksi tegangan dari luar pengetahuan tentang perangsangan tegangan dan nilai stimulus yang diterapkan. Satuan untuk mengetahui volt yang paling kecil dengan rangsangan setiap satuan yang diterapkan pada stimulus. (µV/V/U)

Mari kita mempertimbangkan daya transduser. Sebuah daya tertentu biomedis transduser biasanya dikalibrasikn dalam gram. Sebelum kamu menyanggah bahwa ini menjadi salah (gram adalah satuan masa), marilah kita bergegas menunjukkan bahwa daya dalam hal ini akan menjadi daya tarik gravitasi bumi pada masa dari 1 g. Konvensi ini memungkinkan kalibrasi daya transduser menggunakan metrik sederhana dengan berat set dari keseimbangan platform, sebagai lawan gaya konvensional dalam dyne (1 g-daya = 980 dyne).

Jika faktor sensitivitas dikenal transducer, maka tegangan luar dapat dihitung dari E. dimana:

Eo =ɸx E xF (36)

dimana:

E adalah potensi luar pada volt (V) E adalah potensi eksitasi dalam volt

F adalah gaya yang diberikan dalam gram (g)

ɸ adalah sensitivitas dalam µV/V / g

Perhatikan bahwa sensitivitas yang terpenting baik dalam desain dan perbaikan alat-alat medis adalah karena memungkinkan kita untuk memprediksi hasil tegangan untuk tingkat stimulus yang diberikan, dan oleh karena itu perolehan dari pengeras diperlukan untuk memproses sinyal.

D. Bagian-Padat piezoresistif Pengukur regangan

Di masa lalu, sebagian besar transduser pengukur regangan dibuat menggunakan elemen kawat atau elemen logam vakum yang disimpan. Namun sekarang, banyak