ISSN 1978-0176
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 600 Joko Sunardi dkk
RANCANG BANGUN PISAU BEDAH LISTRIK DENGAN
FREKUENSI 450 KHZ (ESU)
Joko Sunardi *, M.Fajri.S **,Toto Trikasjono**
STTN-BATAN YogyakartaABSTRAK
RANCANG BANGUN PISAU BEDAH LISTRIK DENGAN FREKUENSI 450 kHz (ESU). Telah
dilakukan rancang bangun pisau bedah listrik dengan frekuensi 450 kHz digunakan dalam operasi bedah tubuh menggunakan loncatan arus listrik. Alat ini terdiri dari rangkaian pembangkit frekuensi tinggi, pengatur intensitas, transformator pengganda tegangan dan electrode keluaran. Hasil pembuatan menunjukkan bahwa frekuensi 450 Khz dapat dgunakan untuk memotong jaringan tubuh dengan kedalaman minimal 1 mm dan maksimal 2 mm.
Kata kunci : rancang bangun, pisau bedah listrik, frekwensi
ABSTRACK
DESIGN OF ELECTRICAL SURGERY UNIT USING (ESU) FREQUENCY 450 kHz (ESU). Design
of ESU using frequency of 450 kHz has been carried . The eleat is a kind of knife equitment that is used in surgical operation humen body tissues by using charged electric current. Tehe ESU consist of comprieses a series of high frequency generator, intensity regulator, meltvoltage transformer and output electrode. The result shows that frequency of 450 kHz can be with dept of 1 mm and maximum dept of 2 mm.
Keywords : design, electrical surgery unit using, frequency.
1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Adanya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya teknologi kedokteran maka dikembangkan suatu alat bedah dengan memanfaatkan teknologi diantaranya Pisau bedah listrik sudah banyak dibuat salah satunya ESU dengan merk radiotom 804 yang dalam penggunaannya lebih banyak keuntungannya dibandingkan dengan alat bedah konvensional. Pisau bedah listrik adalah suatu alat bantu yang digunakan untuk pembedahan ringan dalam operasi, karena kemampuannya untuk membedah dan sekaligus membakar jaringan, sehingga akan mengurangi pendarahan saat pembedahan. Pisau bedah listrik menggunakan prinsip loncatan muatan listrik dalam pembedahan jaringan, atau kontak elektroda dengan jaringan tidak diperlukan. Dengan efek loncatan elektron yang membakar jaringan maka hasil pembedahan akan lebih steril. Dalam pembuatan Penulis berusaha untuk mempelajari dan merakit Pisau bedah listrik . Fungsi dari Pisau
bedah listrik yang penulis rakit yaitu untuk pembedahan ringan.
I.2 Tujuan
Tujuan dalam penelitian ini adalah membuat alat pisau bedah listrik untuk pembedahan ringan.
2. DASAR TEORI
2.1 Pisau Bedah Listrik (ESU)
Pisau bedah listrik adalah suatu alat bantu yang digunakan oleh para ahli bedah dalam melakukan operasi baik secara cutting (pemotongan) maupun coagulating (penghentian aliran darah) pada tubuh pasien dengan menggunakan arus pada listrik frekuensi 300 kHz – 700 kHz yang dilewatkan ke tubuh pasien dengan menggunakan elektroda. (Departemen Kesehatan, 2002).
Apabila dibandingkan dengan menggunakan pisau bedah konvensional, maka pembedahan dengan memanfaatkan frekuensi tinggi
ISSN 1978-0176
Joko Sunardi dkk 601 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN
mempunyai keuntungan dan kerugian sebagai berikut:
1. Mengurangi pendarahan. 2. Mengurangi kontaminasi bakteri. 3. Rasa sakit relatif rendah.
4. Menutup segera jaringan-jaringan otot yang terpotong.
Kerugiannya:
1. Penyembuhan luka lebih lama karena terbakar. 2. Sel-sel disekitar pembedahan ikut mati.
3. Dapat menimbulkan bahaya kebakaran dan ledakan yang disebabkan oleh adanya loncatan bunga api pada waktu pembedahan. Hal ini dikarenakan dalam ruang bedah dipakai gas-gas yang mudah terbakar.
Apabila arus listrik dialirkan ke dalam jaringan biologis, akan terjadi efek-efek sebagai berikut:
1. Efek Panas (Thermal)
Arus listrik yang dialirkan ke dalam jaringan tubuh, menimbulkan efek panas, dan efek panas tersebut tergantung pada tahanan spesifik dari jaringan dan juga tingkat kepadatan arus serta lamanya aplikasi.
2. Efek Faradik
Sel-sel jaringan yang sensitif, seperti sel-sel syaraf dan otot dirangsang dengan arus listrik, yang menyebabkan sel-sel tersebut bergerak secara berulang-ulang, sehingga terjadi kontraksi jaringan. Efek ini disebut efek faradik. Untuk menghindari efek tersebut frekuensi arus listrik sekurang-kurangnya adalah 300 kHz. 3. Efek Elektrolitik
Arus listrik akan mengakibatkan pertukaran ion-ion yang terjadi di jaringan biologis dengan arus searah ion-ion positif akan tertarik ke kutub negatif dan ion negatif akan tertarik ke kutub positif. Apabila konsentrasinya ditingkatkan sampai pada satu titik tertentu akan menyebabkan kerusakan elektrolit pada jaringan, namun pada saat penggunaan arus AC berfrekuensi tinggi arah pergerakan ion-ion akan berbalik berulang-ulang sesuai frekuensi arus, sehingga ion-ion akan berosilasi secara tidak nyata.
Bentuk pulsa pada frekuensi tinggi Pisau bedah listrik (ESU) :
1. Bentuk Gelombang Continous
Adalah bentuk gelombang sinusoidal yang terus-menerus dengan frekuensi dan amplitude tetap.
Gambar 1. Bentuk gelombang continous
2. Bentuk Gelombang Teredam
Adalah bentuk gelombang sinusoida yang mempunyai amplitudo makin mengecil dan akhirnya teredam, kemudian muncul lagi. Pembangkit gelombang tersebut diproduksi oleh spark gap.
Gambar 2. Bentuk gelombang teredam
3. Bentuk Gelombang Sinusoida Teredam dan Terputus
Bentuk gelombang semakin kecil (teredam) lalu hilang (tak ada pulsa) dengan jarak (jangka waktu) tertentu, kemudian muncul lagi.
Gambar 3. Bentuk gelombang teredam sinusoida teredam dan terputus
Jenis Elektroda yang dipakai dalam ESU adalah: 1. Elektroda Aktif.
2. Elektroda Netral. 3.
Bentuk elektroda aktif : 1. Needle electrode. 2. Knife electrode. 3. Wire loop electrode. 4. Ball electrode.
ISSN 1978-0176
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 602 Joko Sunardi dkk
Gambar 4. Bentuk Elektrode
Pembangkit Tegangan Tinggi AC
Secara garis besar pembangkit tegangan tinggi terdiri atas :
1. Pembangkit tegangan tinggi bolak-balik (AC) 2. Pembangkit tegangan tinggi searah (DC) 3. Pembangkit tegangan tinggi impuls
Pembangkit Tegangan Tinggi Bolak-Balik
Tegangan tinggi bolak-balik diperoleh dari suatu trafo satu fasa dengan perbandingan belitan yang jauh lebih besar daripada trafo daya yang biasa disebut trafo uji.
Gambar 5. Rangkaian pembangkit tegangan tinggi bolak-balik
Belitan primer trafo dihubungkan ke sumber tegangan rendah bolak-balik, 220VAC/50 Hz. Belitan sekundernya membangkitkan tegangan tinggi dalam orde ratusan kilovolt.
Gambar 6. Tegangan keluaran belitan sekunder
Rangkaian pembangkit tegangan tinggi bolak-balik pada Gambar 5 membangkitkan tegangan tinggi bolak-balik pada frekuensi jala-jala (50/60 Hz).
Pembangkit Tegangan Tinggi Searah
Tegangan tinggi searah dibangkitkan dengan menyearahkan tegangan tinggi bolak-balik.
Gambar 7. Rangkaian penyearah setengah gelombang
Gambar 8. Tegangan keluaran penyearah setengah gelombang
Jika dibutuhkan tegangan keluaran yang lebih rata maka diterminal keluaran dipasang kapasitor perata.
2.1.3 Pembangkit Tegangan Tinggi Impuls
Ada tiga bentuk tegangan impuls yang mungkin dialami sistem tenaga listrik yaitu : tegangan impuls petir, tegangan impuls surja hubung, dan tegangan impuls terpotong.
Gambar 9. Jenis tegangan impuls
Alat pembangkit tegangan tinggi impuls antara lain adalah generator impuls RLC, generator impuls RC, dan generator marx. Untuk rangkaian generator impuls RC dapat dilihat pada gambar 10.
ISSN 1978-0176
Joko Sunardi dkk 603 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN
3. METODE PENELITIAN Studi Literatur
Studi literature merupakan langkah awal dari penelitian ini. Hal ini dilakukan untuk memperoleh data-data yang diperlukan baik melalui pustaka yang ada, tanya jawab dengan seorang pakar, pengamatan-pengamatan dan praktikum secara langsung untuk memperoleh data-data yang diperlukan untuk dianalisa. Sesuai dengan hipotesis, dari data-data yang telah dikumpulkan kemudian dilakukan pengelompokan sesuai kategori untuk kemudian dibuat alatnya.
PEMBUATAN ALAT
Untuk pembuatan Modul Tugas Akhir ini, Penulis melakukan beberapa langkah perencanaan untuk mendapatkan hasil yang diinginkan.
Adapun langkah-langkah tersebut adalah:
1. Merancang pembuatan HF generator,dengan mengacu pada rangkaian standar.
2. Membuat gambar rangkaian modul sesuai dengan blok diagram yang telah direncanakan. 3. Mencoba gambar rangkaian di wishboard. 4. Melakukan perakitan komponen di PCB. 5. Melakukan pengujian modul dan perbaikan
apabila ada kerusakan.
6. Menentukan titik-titik pengukuran dan melakukan pendataan.
Perencanaan Blok Diagram
Perencanaan blok diagram yang penulis rencanakan adalah sebagai berikut:
Gambar 11. Blok diagram pisau bedah listrik
Keterangan
1. Pembangkit Frekuensi Tinggi (HF)
Keluaran dari power supply masuk ke blok pembangkit HF, terjadi pembangkitan frekuensi tinggi dengan menggunakan IC UC3842. 2. Pengaturan Intensitas
Sebelum ke rangkaian tegangan tinggi, intensitas arus dari HF generator akan diatur dengan menggunakan resistor.
3. Transformator Pengganda
Pada rangkaian tegangan tinggi ini keluaran dari HF akan dinaikkan tegangannya oleh trafo fly back, yaitu trafo tegangan penaik tegangan (step –up) yang berinti ferit yang mempunyai frekuensi kerja 30 kHz – 30 MHz untuk menghasilkan loncatan muatan listrik apabila telah disalurkan oleh elektroda aktif ke elektroda netral.
4. Keluaran
Rangkaian keluaran terdiri dari elektroda aktif dan elektroda netral. Energi dari keluaran dialirkan ke obyek (pasien) melalui elektroda aktif dan elektroda netral.
PERENCANAAN SKEMA RANGKAIAN
a1 1 a2 2 3 a3 4 a4 b1 b2 b3 b4 5 6 7 8 Vcc1 0 Lm 7818 vin vout g n d 470 uf vcc 100uf 100nf 1k 2,2 nf 0,1 uf 5k6 680 UC3842N 1K 1K IRF250 0,5 0,8 1 1,2 2 100UF/ 50V R.BEBAN TP 1 TP 2 TP 3 TP 4
Gambar 12. Rangkaian Electro Couter
Cara kerja rangkaian:
Tegangan jala-jala PLN akan disearahkan oleh rangkaian power supply untuk mensuplay IC UC3842 dengan tegangan VCC 18 Volt. Setelah IC UC 3842 mendapatkan suplay tegangan, maka IC ini akan bekerja dengan menghasilkan frekuensi kerja minimal 450 kHz. Untuk menentukan frekuensinya dengan menentukan nilai RT dan CT. Disini IC UC 3842 juga akan mengontrol arus dan modulasi lebar pulsa dengan puncak arus ditentukan oleh nilai dari RS. RF dan CF adalah rangkaian filter RC yang digunakan agar arus frekuensi lebih halus. Keluaran dari IC UC 3842 akan dikemudikan oleh –N Channel MOSFET, agar keluaran arus dari UC 3842 dapat menjadi high atau low sesuai dengan frekuensi kerja yang dihasilkan.
Setelah arus dari UC 3842 disaklarkan oleh MOSFET maka arus akan menuju ke trafo tegangan tinggi untuk dinaikkan tegangannya. Dirangkaian primer ini arah pergerakan arus akan bolak-balik sesuai dengan frekuensinya. Arah pergerakan arus yang bolak-balik ini disebabkan oleh adanya RC. Agar dapat meloloskan frekuensi maka dipasang Pembangkit Frekuensi Tinggi Pengaturan Intensita
s
Trafo pengganda Keluaran ke elektrodaISSN 1978-0176
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN 604 Joko Sunardi dkk
rangkaian RC yang berfungsi sebagai filter. Dari lilitan primer trafo arus akan diinduksi ke lilitan sekunder yang mempunyai perbandingan jumlah lilitan yang lebih banyak sehingga tegangan di sekunder menjadi tinggi. Untuk menyalurkan daya, maka digunakan elektroda yang dapat mengeluarkan percikan api.
4. PENGUJIAN ALAT
Setelah selesai dilakukan perakitan tercetak layout PCB, pesawat diuji terlebih dahulu untuk mendapatkan hasil yang dikehendaki.
sabun Elektroda pasif
Elektrode aktif
Generator Pisau bedah
Gambar 13 Cara Pemakaian Pisau Bedah Listrik
Langkah-langkah pengujian :
1. Siapkan sabun sebagai media pengujian. 2. Pasang elektroda aktif dan elektroda netral. 3. Pasang sabun diatas elektroda netral.
4. Tekan tombol power sehingga indikator power menyala.
5. Tekan foot switch dan gerakkan elektroda aktif di atas media (sabun) sampai ada percikan api. 6. Apabila dosisnya kurang, maka atur pengaturan
dosis dengan memutar saklar pengaturan dosis.
Dari hasil analisa data antara perhitungan teori dan praktek ada selisih perbedaan hal ini disebabkan :
1. Kesalahan manusia (human error), diantaranya adalah kesalahan pembacaan alat ukur, penyetelan yang tidak tepat dan pemakaian instrumen yang tidak sesuai. 2. Kesalahan yang disebabkan oleh
kekurangan-kekurangan instrumen, seperti kerusakan atau adanya bagian-bagian yang aus dan pengaruh lingkungan terhadap peralatan atau pemakai.
3. Kesalahan yang disebabkan oleh perubahan spesifikasi dari komponen-komponen yang dipakai.
4. Kesalahan tidak terlalu mempengaruhi kinerja alat.
5. KESIMPULAN
1. Telah di buat Pisau bedah listrik ,dengan frekuensi 450 KHz, daya 47,97 watt.
2. Telah di uji coba dengan menggunakan media sabun sebagai tes kalibrasi dengan hasil kedalaman minimal 1mm dan maksimal 2 mm dengan pembanding radiotom 804
6. DAFTAR PUSTAKA
Anonim,1997,Operating Instruction And Operating Manual Radiotom 804,Jerman
Malvino. 1996. Prinsip-Prinsip Elektronika Edisi ke Tiga. Penerbit Erlangga.
Cooper, David, William. 1993. Instrumentasi Elektronik dan Teknik Pengukuran. Penerbit Erlangga.
Carr,J.,1991,Introduction To Biomedical Equipment Technology,2nd Edition,John Wiley And Sons,New York
Cooglin R.F,1994, Penguat Operasional Dan Rangkaian Tterpadu Linier (Penerjemah Ir. Herman Widodo),edisi II,Penerbit Airlangga,Jakarta
Departemen Kesehatan 2002. Pedoman Pemeliharaan Electro Couter.
Fizgerald,A,E dan Gebriel A,1985,Dasar-Dasar Elektro Teknik (Penerjemah Pantur Silaban),Edisi Kelima Jilid 2,Penerbit Erlanggga,Jakarta
Golman,L,1981,The Biomedical Laser,Spinger Verlag,New York
Ibrahim,K.F,1991, Teknik Digital (Penerjemah Ir.P.Insap Santosa,M.Sc),Cetakan Kedua,Penerbit Andi,Yogyakarta
Hayt, H. William. 1996. Rangkaian Listrik. Penerbit ITB Bandung.
Sutrisno. 1986. Elektronika Teori dan Penerapannya. Penerbit ITB Bandung.
Warsito,S,1996, Kamus Elektronika-Indonesia,Edisi Yang Disempurnakan,Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama,Jakarta
Warsito,S,.1995,Vademekum Elektronika,Edisi Kelima,Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama,Jakarta
