4.2.3 UJI PROTEKSI TERHADAP ARUS LISTRIK RATA RATA BERLEBIH

67 

maksimum 1,54%. Nilai kesalahan rata-rata kurang dari 1% ini menunjukkan proteksi terhadap muatan listrik berlebih memadai untuk diterapkan pada sistem terapeutik. Tetapi data kesalahan maksimum yang mencapai 1,54% pada ujicoba ini merupakan fakta yang patut menjadi perhatian untuk lebih meningkatkan kinerja algoritma perhitungan proteksi muatan listrik berlebih.

4.2.3 UJI PROTEKSI TERHADAP ARUS LISTRIK RATA – RATA BERLEBIH 

Uji proteksi terhadap arus listrik rata-rata berlebih bertujuan untuk menguji ketepatan program µStimS dalam melakukan perhitungan proteksi terhadap arus listrik rata-rata. Data uji proteksi terhadap arus listrik rata-rata berlebih ditunjukkan pada tabel 4.6.

Tabel 4. 6 Uji proteksi terhadap arus listrik rata-rata berlebih

No.  F.t 

Frekuensi  (Hz) 

Lebar  Pulsa 

(ms)  I (µA)  Irata2 (µA) 

%  kesalahan 1  0,375  7,5  50  823  308,625  2,88% 2  0,4  4  100  767  306,8  2,27% 3  0,5  5  100  615  307,5  2,50% 4  0,6  6  100  513  307,8  2,60% 5  0,7  7  100  438  306,6  2,20% 6  0,8  8  100  383  306,4  2,13% 7  0,9  9  100  340  306  2,00% 8  1  5  200  305  305  1,67%

Dari data ujicoba ini, diperoleh hasil bahwa algoritma proteksi arus listrik rata-rata berlebih mempunyai tingkat kesalahan rata-rata-rata-rata sebesar 2,28% dengan kesalahan maksimum 2,88%. Tingkat kesalahan ini menunjukkan bahwa sistem proteksi terhadap arus rata-rata berlebih belum cukup memadai untuk aplikasi pengobatan. Kesalahan ini disebabkan oleh adanya pembulatan pada perhitungan yang dilakukan oleh mikrokontroler. Karena itu perlu dilakukan penyempurnaan dengan menambahkan perhitungan koreksi. Dengan menambahkan koreksi

digital, maka hasil perbaikan algoritma sistem proteksi terhadap arus listrik rata-rata berlebih menjadi seperti pada tabel 4.7. Penyempurnaan ini menunjukkan hasil yang memuaskan dengan tingkat kesalahan rata-rata 0,66% dan kesalahan maksimumnya menjadi 1,07%.

Tabel 4. 7 Uji proteksi terhadap arus listrik rata-rata berlebih setelah koreksi digital

No.  F.t 

Frekuensi  (Hz) 

Lebar  Pulsa 

(ms)  I (µA)  Irata2 (µA) 

%  kesalahan 1  0,375  7,5  50  799  299,625  0,13% 2  0,4  4  100  746  298,4  0,53% 3  0,5  5  100  597  298,5  0,50% 4  0,6  6  100  495  297  1,00% 5  0,7  7  100  425  297,5  0,83% 6  0,8  8  100  371  296,8  1,07% 7  0,9  9  100  334  300,6  0,20% 8  1  5  200  297  297  1,00%   4.3 UJICOBA PRE KLINIS SEBAGAI PENDUKUNG 

Ujicoba yang terakhir dari pengembangan perangkat stimulasi arus mikro OpenMCS dan µStimS ini adalah ujicoba pre klinis. Ujicoba pre klinis ini bersifat sebagai ujicoba pendukung karena tidak berhubungan langsung dengan spesifikasi alat dan dalam pelaksanaannya tidak dilakukan ujicoba dengan jumlah sampel yang cukup sebagai standar ujicoba pre klinis, yaitu 30 orang. Ujicoba dilakukan pada dua orang sebagai pasien uji. Ujicoba ini bertujuan untuk membuktikan salah satu pengaruh stimulasi dari penyetelan sinyal stimulasi arus mikro yang terdapat pada OpenMCS. Ujicoba pre klinis yang dipilih oleh peneliti adalah ujicoba pengaruh stimulasi arus mikro pada saraf kranial terhadap sinyal

electroencephalogram (EEG). Ujicoba ini dipilih karena parameter yang diekstrak

lebih mudah dianalisis.

Dalam ujicoba stimulasi elektrik saraf kranial (cranial electrical stimulation / CES) ini, digunakan sinyal stimulasi dengan pengaturan sebagai berikut.

Be Am Fre Le La Le Po Pengukura seperti ya pengaturan pasien uji ini memba setelah di stimulasi u hasil peng pada gam ditunjukka entuk pulsa: mplitudo: 15 ekuensi: 0,5 ebar pulsa: 3 ama stimula etak elektrod osisi pasien u an sinyal E ang tertera n umum u sebelum di andingkan s iberi stimu untuk pasie gukuran EEG mbar 4.16 an pada gam Gamb persegi 1[9 50 µA[9,23] 5 Hz[9,23] 300 ms asi: 20 menit da stimulato uji: duduk d EEG dilaku pada gamb untuk terapi iberi stimula sinyal EEG ulasi. Data en 1 ditunju G sebelum dan 4.17. mbar 4.18. ar 4. 13 Peta 69 ,23] t[23] or: telinga k di atas kursi ukan pada bar 4.13. K i saraf kran

asi dan sete pasien uji hasil peng ukkan pada g dan sesuda Referensi a titik-titik pe

kiri dan kana i daerah P4 Kriteria para nial. Pengu elah diberi s pada saat se gukuran E gambar 4.1 h stimulasi tentang s emasangan e an bagian b yaitu pusa ameter ini ukuran dilak stimulasi. U ebelum dib EG sebelu 4 dan 4.15. untuk pasie sinyal EEG elektroda EE bawah[23] at saraf sen didasarkan kukan pada Ujicoba pre k eri stimulas um dan ses Sedangkan en 2 ditunju G secara u   EG nsorik pada a saat klinis si dan sudah n data ukkan umum

  Gambar 4. 14 Data sinyal EEG pasien 1 sebelum stimulasi

  Gambar 4. 15 Data sinyal EEG pasien 1 setelah stimulasi

71 

  Gambar 4. 16 Data sinyal EEG pasien 2 sebelum stimulasi

  Gambar 4. 17 Data sinyal EEG pasien 2 setelah stimulasi

  Gambar s dengan fre Data ujic perbedaan gelombang stimulasi. dengan ke lebih tepa sinyal EEG mikro terh dengan la kranial p keterjagaa bahwa sti gangguan Ga sinyal EEG ekuensi sam oba pre kl n dari gel g alfa (frek Hal ini t erapatan ke atnya, perlu G. Tetapi se hadap EEG aporan dari pada sinya an, dan me imulasi aru kesehatan. mbar 4. 18 J G di atas m mpling 256 linis dari k lombang E kuensi 8 – 1 tampak dar edua paling dilakukan ebagai lang G, saat ini berbagai li al EEG u eningkatkan us mikro da . Penelitian Jenis-jenis b merupakan g sampel per kedua pasi EEG, tepat 3 Hz) antar ri bertamba rapat pada perhitungan gkah awal m hanya dian iteratur tent untuk men n relaksasi.[ apat diguna n ke arah p entuk gelom gambar siny detik dan d ien uji di tnya terjad ra sinyal seb ah tingginy a grafik EE n kuantitas menuju anali nalisis seca tang pengar ngurangi k [23] _{Ini ada} akan untuk pengobatan mbang EEG yal EEG y ditampilkan atas menu di peningk belum stimu ya simpang EG setelah s i nilai masi isis pengaru ara visual. ruh stimula kegelisahan, alah salah s pengobata n mengguna   ang di-sam n dengan M unjukkan ad katan ampl ulasi dan se gan garis-g stimulasi. U ing-masing uh stimulas Hasil ini s asi elektrik , meningk satu pembu an penyakit akan arus l mpling atlab. danya litudo etelah garing Untuk jenis i arus sesuai saraf katkan uktian t atau listrik

73 

mikro merupakan bagian tersendiri dari penelitian lanjutan yang dapat dilakukan menggunakan OpenMCS dan µStimS.

4.4 DISKUSI ANALISIS 

Metode stimulasi elektrik arus mikro merupakan metode pengobatan yang aman dan tanpa efek samping. Metode pengobatan ini memiliki beberapa kontraindikasi, yaitu khusus pada pengguna alat pacu jantung dan wanita hamil. Stimulasi arus listrik mikro tergolong aman karena arus listrik dalam orde mikroampere memiliki karakteristik yang mirip dengan bioelektrik tubuh manusia. Bahkan dalam kehidupan sehari-hari, manusia tidak pernah terlepas dari medan elektromagnetik yang berasal dari lingkungan sekitar yang dapat menyebabkan terjadinya arus listrik di dalam tubuh. Gejala ini mempengaruhi bioelektrik tubuh sehingga dalam durasi yang lama dapat bersifat merugikan. Hal ini terjadi karena tidak terkendalinya ukuran dan durasi dari pengaruh medan elektromagnetik yang dialami manusia yang dapat mempengaruhi kinerja bioelektrik tubuh.

Stimulasi arus listrik mikro merupakan salah satu sebab yang dapat mempengaruhi bioelektrik tubuh, tetapi bersifat terkendali. Seperti telah dijelaskan sebelumnya, dari berbagai jenis stimulasi elektrik, stimulasi arus mikro mempunyai kemampuan dalam membantu kinerja bioelektrik tubuh hingga tingkat sel. Arus ini tentu terlalu kecil untuk mendenyutkan otot atau saraf besar secara langsung. Inilah yang membedakan antara stimulasi elektrik arus mikro dengan metode elektroterapi lainnya yang bekerja pada tingkat jaringan. Stimulasi arus mikro sering disebut sebagai metode pengobatan oleh diri sendiri (self

healing) karena sifatnya yang tidak memaksa tubuh dalam merespon sinyal

stimulasinya sehingga jika dipandang dari cara kerja elektroterapi seperti TENS, stimulasi arus mikro akan tampak sebagai metode terapi yang tidak mempunyai hubungan sebab akibat secara langsung dengan tubuh dan sinyalnya tampak sebagai sinyal stimulasi yang terlalu kecil dalam mempengaruhi sinyal saraf atau

sinyal otot. Ujicoba stimulasi arus mikro selama ini hanya dilakukan dengan mengamati perubahan yang terjadi pada fisiologi tubuh pada saat dan setelah beberapa saat dilakukan stimulasi. Namun demikian, hasil-hasil ujicoba respon fisiologi atau pre klinis yang dilaporkan dari metode stimulasi arus mikro mempunyai efikasi yang sangat baik, bahkan melebihi kemampuan metode stimulasi elektrik lainnya.

Dengan pemahaman di atas, dapat ditarik kesimpulan bahwa sebenarnya metode stimulasi arus mikro bekerja pada daerah yang jauh di bawah ambang batas aman untuk arus listrik yang melewati tubuh. Peraturan – peraturan yang mengatur alat-alat medis dalam memberikan stimulasi elektrik pun hingga saat ini tidak mengkhususkan kajiannya pada arus listrik dalam orde mikroampere.[24,25] Dari materi kajian yang dipaparkan pada standar-standar internasional tersebut, untuk suatu stimulasi pada permukaan kulit, masih berlaku batas maksimum 10 mA sebagai ambang batas aman secara umum. Nilai ini adalah 10 kali lebih kecil dibanding nilai maksimum sinyal stimulasi arus mikro.

Dengan pertimbangan latar belakang aturan keamanan peralatan medis untuk produk masal, OpenMCS dan µStimS belum dapat dikategorikan sebagai piranti yang memadai. Tetapi dalam penggunaannya sebagai alat stimulasi elektrik arus mikro untuk kepentingan penelitian medis yang digunakan oleh para dokter, peneliti medis, dan elemen-elemen teknik biomedika, OpenMCS dan µStimS sudah memadai untuk digunakan. Dasar pertimbangan yang digunakan peneliti dalam menilai kemampuan OpenMCS dan µStimS ini adalah sebagai berikut.

1. Dengan menggunakan standar toleransi kesalahan 1%, tingkat kesalahan rata-rata yang dihasilkan dari parameter sinyal arus mikro dan sistem proteksinya tidak ada yang melebihi 1%

2. Kesalahan frekuensi yang mencapai 5% hanya terjadi di sekitar frekuensi 10 Hz yang disebabkan oleh kekurangsempurnaan algoritma dan keterbatasan mikrokontroler dalam melakukan perhitungan. Kesalahan ini

75 

sama sekali tidak membahayakan pasien tetapi memberikan kontribusi kesalahan data jika digunakan untuk penelitian nantinya. Kekurangan ini harus disempurnakan lagi. Tetapi mengingat tingkat kesalahan yang kecil, dan pada daerah frekuensi selain 10 Hz kesalahan yang terjadi mayoritas kurang dari 1%, maka dibandingkan dengan manfaat yang perlu dikembangkan dari penelitian terapi elektrik arus mikro, kesalahan frekuensi ini dapat ditoleransi.

Analisis yang kedua adalah membuktikan hipotesis penelitian. Untuk membuktikan keunggulan OpenMCS dan µStimS dari sisi fitur dan lebih ekonomis dibandingkan produk serupa yang ada di pasaran, digunakan analisis berdasarkan data perbandingan spesifikasi yang ada pada tabel 4.8. Pada tabel 4.8 diperbandingkan antara perangkat stimulasi arus mikro OpenMCS dan µStimS dengan perangkat stimulasi arus mikro dari produk yang paling umum digunakan sebagai perangkat untuk penelitian terapi arus mikro, yaitu Alpha-Stim 100. Pembanding kedua adalah produk Trio Stim yang memiliki tiga fungsi, yaitu mampu sebagai alat stimulasi arus mikro (MCS), TENS, dan alat stimulasi elektrik otot (EMS). Pada tabel 4.8, kolom yang berwarna hijau merupakan keunggulan produk. Apabila ketiga kolom berwarna hijau, berarti ketiga produk sama-sama unggul untuk parameter yang bersangkutan.

Dengan pengamatan terhadap data pada tabel 4.8, dengan jelas dapat diambil kesimpulan akan keunggulan OpenMCS dan µStimS. Dengan demikian berarti hipotesis pada penelitian “Pengembangan Alat Stimulasi dan Sinyal Terapi Elektrik Arus Mikro Sistem Terbuka Sebagai Instrumen Penelitian Medis” dapat diterima, bahwa dengan realisasi OpenMCS dan µStimS, tercipta suatu perangkat stimulasi elektrik arus mikro yang lebih unggul secara fitur untuk digunakan dalam aplikasi penelitian medis dan bersifat lebih ekonomis daripada produk serupa yang ada di pasaran.

Tabel 4. 8 Perbandingan keunggulan OpenMCS dan µStimS dengan Alpha-Stim 100 dan Trio Stim[6,7,8,9,10]

No.  Fitur  OpenMCS & µStimS  Alpha‐Stim 100  Trio Stim (MCS) 

1  Arus listrik  0 ‐ 1000 µA  10 ‐ 600 µA  11 ‐ 750 µA 

2 

Pengaturan arus 

listrik  Setiap saat  Setiap saat  setiap saat 

3  Bentuk  gelombang  5 jenis (lihat rincian)  Persegi asimetrik  bipolar  Persegi konstan  bipolar  4  Frekuensi  0,25 ‐ 1000 Hz  (tergantung jenis  gelombang)  0,5; 1,5; 100 Hz  0,3 ‐ 400 Hz  5  Pengaturan 

frekuensi  Setiap saat  Setiap saat  setiap saat 

6  Lebar pulsa  1 ‐ 1000 ms  50% duty cycle  1 ‐ 250 ms 

7 

Pengaturan lebar 

pulsa  setiap saat  tidak ada  setiap saat 

8  Pengaturan  waktu terapi  kontinyu  10, 20, 60 menit dan  kontinyu  30 menit  9  Pengaman arus 

listrik berlebih  ada  tidak disebutkan  ada 

10 

Pengaman  muatan listrik 

berlebih  ada  tidak ada  ada 

11 

Pengaman arus  listrik rata‐rata 

berlebih  ada  tidak ada  ada 

12  Tampilan LCD  ada  ada  ada 

13  Parameter  tampilan  Petunjuk, arus listrik,  frekuensi, lebar  pulsa, peringatan  keamanan pasien  Petunjuk, timer,  simbol kapasitas  baterai  Petunjuk, arus listrik,  frekuensi, lebar  pulsa, timer  14  Catu daya  Baterai kering 12V  rechargeable  Baterai 9V  disposable  Baterai 9V  disposable 

15  Sistem  terbuka  tertutup  tertutup 

16  Harga 

Rp 800.000,‐ (biaya 

pembuatan)  $ 895,‐  $ 439,‐ 

4.5 POTENSI PENGEMBANGAN LEBIH LANJUT 

Penelitian “Pengembangan Alat Stimulasi dan Sinyal Terapi Elektrik Arus Mikro Sistem Terbuka Sebagai Instrumen Penelitian Medis” merupakan tahap awal dari serangkaian perkembangan metode stimulasi arus mikro yang dapat terus dikembangkan aplikasinya. Metode stimulasi arus mikro telah membuka

77 

pemahaman baru akan sistem kerja tubuh manusia dan berbagai fenomena yang berhubungan dengan peningkatan kualitas hidupnya. Pengembangan lebih lanjut dari hasil penelitian alat stimulasi arus mikro dan sinyalnya akan mengarah pada tindak lanjut akan riset aplikasi arus listrik mikro, kebijakan penggunaan metode stimulasi arus listrik mikro, dan pengembangan produk-produk aplikasi stimulasi arus listrik mikro untuk berbagai tujuan. Dari bidang riset lanjutan, terdapat bermacam-macam area mulai dari manfaat arus listrik mikro bagi kesehatan, sinyal arus mikro untuk pengobatan penyakit degeneratif, sinyal arus mikro untuk menunjang kesehatan tubuh, dan lebih jauh dapat diarahkan ke bidang olahraga untuk menunjang kompetensi atlit. Pemanfaat arus mikro juga tidak hanya untuk pengobatan manusia, tetapi arus mikro dapat pula digunakan dalam pengobatan binatang. Untuk mengarah pada hal-hal tersebut diperlukan langkah-langkah pengembangan lebih lanjut dalam riset stimulasi arus listrik mikro. Gambaran dari pengembangan lebih lanjut yang dapat diperoleh dengan adanya riset alat stimulasi arus mikro OpenMCS dan program µStimS ditunjukkan oleh gambar 4.19.

 

Gambar 4. 19 Gambaran potensi pengembangan lebih lanjut metode stimulasi arus mikro