Instrumentasi low-pass filter merupakan instrumentasi yang berfungsi menyaring sinyal frekuensi rendah. Seri low-pass filter banyak digunakan dalam pembuatan instrumen elektrokardiografi, instrumen elektromyograf medis, dan instrumen medis denyut karotis.
Simulasi Instrumentasi Low Pass Filter di Proteus
Pada rangkaian low-pass filter orde keempat, perlu diketahui juga bahwa low-pass filter orde kedua dihitung menggunakan persamaan (1.1) dan (1.2) dengan mengubah nilai R1 menjadi R3; Nilai R2 menjadi R4; Kapasitor C1 menjadi C3;. Hubungkan output instrumen low-pass filter orde ke-4 di titik B ke osiloskop pada sinyal B. Hubungkan output instrumen low-pass filter orde ke-2 di titik C ke osiloskop pada sinyal C. c) Masukkan nilai resistansi R1 dan R2 sebesar R1 = R Ω dan kapasitor C F dan C1= 46 nF. d) Jalankan/mainkan simulasi di Proteus dan amati tampilan sinyal pada osiloskop.
Contoh Pengujian Low Pass Filter
Latihan Soal
Instrumentasi High Pass Filter merupakan instrumen yang berfungsi menyaring sinyal frekuensi tinggi. Filter high-pass banyak digunakan dalam pembuatan instrumen medis, termasuk instrumen medis untuk fonokardiografi, elektromiograf dan instrumen medis lainnya.
Simulasi Instrumentasi High Pass Filter di Proteus
Frekuensi Volt Gambar Fungsi Osiloskop.. h) Analisa pengaruh frekuensi terhadap Nilai Amplitudo (DIV), perhatikan perbedaan tampilan gambar pada Osiloskop pada saat frekuensi diatur 10 Hz, 20 Hz dan 50 Hz. Berikut contoh tabel hasil pengujian High Pass Filter Orde 4 dengan frekuensi cutoff 20 Hz.
Latihan Soal
INSTRUMENTASI NOTCH FILTER
Simulasi Instrumentasi Notch Filter di Proteus
Untuk memudahkan tampilan sinyal masukan dan keluaran, sambungkan titik A osiloskop ke masukan rangkaian (C1) dan titik B osiloskop ke keluaran rangkaian (lihat Gambar 3.3). Analisis perbedaan amplitudo sinyal masukan (sinyal biru) dan sinyal keluaran (sinyal kuning) ketika berada pada frekuensi tersebut. Hal ini berbeda pada tingkat amplitudo sinyal keluaran ketika Generator Fungsi Input memiliki frekuensi 40 Hz (Gambar 3.5), dan Generator Fungsi Input memiliki frekuensi 60 Hz (Gambar 3.6).
Pengujian Notch Filter
Pembukaan dan penutupan katup jantung terjadi akibat adanya perbedaan tekanan pada bilik jantung pada saat kontraksi dan relaksasi atrium dan ventrikel (Elaine, 2007). Jantung merupakan organ vital tubuh yang terdiri dari empat kompartemen yaitu serambi kanan, serambi kiri, bilik kanan, dan bilik kiri. Pembukaan dan penutupan katup jantung terjadi karena adanya perbedaan tekanan pada bilik jantung pada saat kontraksi dan relaksasi atrium dan ventrikel.
Sistol (kontraksi otot jantung), diastol (relaksasi otot jantung) dan detak jantung terjadi 75 kali per menit. Bunyi jantung merupakan sinyal bunyi berfrekuensi rendah yang terjadi akibat terbuka dan tertutupnya katup-katup pada jantung sehingga menimbulkan getaran yang bertepatan dengan getaran darah disekitarnya. Bunyi jantung terbagi menjadi empat bagian yaitu bunyi jantung pertama (S1) merupakan bunyi yang mengiringi tertutupnya katup atrioventrikular yaitu katup mitral dan katup trikuspid. Bunyi jantung kedua (S2) terjadi akibat tertutupnya katup secara tiba-tiba. katup semilunar (yaitu katup aorta dan katup pulmonal) tiba.
Bunyi jantung ketiga merupakan bunyi ventrikel kiri dan paling baik terdengar pada jantung bagian atas, dan bunyi jantung keempat merupakan bunyi rendah, dengan frekuensi berkisar antara 50-70 Hz. Posisi perekaman suara jantung di dalam tubuh (Gambar 1) dapat dilakukan pada empat posisi yaitu di ventrikel kiri (LV), ventrikel kanan (LV), arteri pulmonalis (PA) dan aorta (AO).
Sinyal jantung
Dasar diagnosa Electrocardiography (ECG)
Penyimpangan sumbu listrik ke kanan merupakan indikasi adanya peningkatan aktivitas listrik pada ventrikel kanan akibat peningkatan massa ventrikel kanan. Hal ini disebabkan oleh penyakit paru obstruktif kronik, emboli paru, atau beberapa bentuk penyakit jantung bawaan. Penyimpangan sumbu listrik ke kiri merupakan indikasi adanya peningkatan aktivitas listrik pada ventrikel kiri akibat peningkatan massa ventrikel kiri.
Pada aritmia ventrikel, aktivasi ventrikel tidak berasal dari nodus AV dan/atau tidak normal di ventrikel. Jika hasil aktivasi diproses ke dalam ventrikel sepanjang sistem konduksi, dinding bagian dalam ventrikel diaktifkan hampir secara bersamaan, dan aktivasi anterior terutama bersifat radial ke dinding luar. Jika sistem konduksi ventrikel rusak atau aktivasi ventrikel dimulai jauh dari nodus AV, aktivasi anterior memerlukan waktu lebih lama untuk berkembang di seluruh massa ventrikel.
Sinyal EKG terdiri dari tiga gelombang dasar P (depolarisasi atrium), kompleks QRS (depolarisasi ventrikel) dan gelombang T (repolarisasi ventrikel) [4]. Sinyal EKG dapat diukur pada titik mana pun di kulit manusia dan memerlukan sepasang elektroda untuk merekamnya.
Latihan Soal
PERANCANGAN SISTEM DAN PEMBUATAN ALAT
Data yang dihasilkan akan dianalisis menggunakan Digital Forier Transform (DFT) untuk mengetahui frekuensi dominan sinyal PCG, sinyal ECG dan sinyal karotis serta dianalisis menggunakan Continuous Wavelet Transform (CWT) untuk memperoleh informasi frekuensi dan waktu.
SUBSISTEM PERANCANGAN NOTCH FILTER
Perekaman sinyal denyut karotis dilakukan pada bagian leher, terutama pada otot yang memberikan informasi denyut jantung paling dominan. Langkah-langkah pada diagram blok terkait instrumen pembangkit sinyal pulsa karotis dan pengkondisian sinyalnya dijelaskan sebagai berikut.
Pembuatan Instrumentasi Amplifier Piezoelectric
Rangkain Low Pass Filter Orde 4 frekuensi Cutoff 100Hz
SUBSISTEM PERANCANGAN DETEKSI SUARA JANTUNG (PHONOCARDIOGRAPHY (PCG))
Pembuatan Stetoskop Pre-Amp Mic Condenser
Rangkain Low Pass Filter Orde 4 frekuensi Cutoff 500Hz
Rangkain High Pass Filter Orde 4 frekuensi cutoff 20 Hz
SUBSISTEM PEREKAMAN SINYAL JANTUNG (ELECTROCARDIOGRAPHY (ECG))
Diferensial Amplifier instrumentasi ECG
Rangkaian low-pass filter orde 4, frekuensi cutoff 100 Hz Rangkaian low-pass filter orde 4 dibentuk sebanyak 2 buah.
Rangkain Low Pass Filter Orde 4 frekuensi Cutoff 100Hz Rangkain Low Pass Filter orde 4 dibentuk dari 2 buah
SUBSISTEM MENAMPILKAN HASIL DETEKSI TEKANAN DARAH, HASIL DETEKSI SUARA JANTUNG DAN
Perekaman sinyal PCG
Jantung mempunyai empat katup yang bekerja secara bergantian, antara lain katup trikuspid, katup mitral, katup pulmonal, dan katup aorta. Bunyi jantung atau sinyal PCG merupakan sinyal suara berfrekuensi rendah yang terjadi akibat terbuka dan tertutupnya katup pada jantung sehingga menimbulkan getaran yang bertepatan dengan getaran darah di sekitarnya. Posisi perolehan sinyal PCG dilakukan pada daerah ventrikel kiri (LV), daerah ventrikel kanan (LV), daerah arteri pulmonalis (PA), dan daerah aorta (AO) dada pasien seperti terlihat pada Gambar 5.19 di bawah ini.
Sinyal EKG direkam dengan bantuan elektroda yang ditempelkan pada tiga titik pada tubuh yaitu Lengan Kanan (RA), Lengan Kiri (LA) dan Kaki Kiri (LL) sesuai aturan segitiga Einthoven seperti terlihat pada Gambar 5.20 bawah.
Latihan Soal
NERVOUS SYSTEM
Neuron
- STRUKTUR NEURON
- DENDRIT
- AXON
- SINAPSIS
Ini adalah unit dasar sistem saraf yang memiliki ciri struktural tertentu yang membedakannya dari sel tubuh lainnya. Salah satu yang ditampilkan di sini adalah neuron multipolar, yang sebagian besar merupakan semua jenis neuron di sistem saraf pusat. Badan sel, atau soma, mengandung inti bulat yang relatif besar dengan tonjolan menonjol yang disebut nukleolus.
Dendrit jenis ini sangat bercabang dan setiap cabang menghasilkan proses halus yang disebut duri dendritik. Komunikasi antara dua sel sinaptik biasanya mempengaruhi pelepasan bahan kimia yang disebut neurotransmitter dari terminal sinaptik. Fenomena aktivitas listrik pada otak pertama kali diamati oleh Richard Caton pada tahun 1875, ketika ia mengamati otak kelinci dan monyet.
Dan untuk pertama kalinya pencatatan fenomena kelistrikan di otak dilakukan oleh seorang ahli saraf berkebangsaan Jerman yaitu Hans Berger pada tahun 1924. Hans menyumbangkan pemikirannya tentang EEG pada tahun 1929 hingga 1938 dengan menerbitkan 20 karya ilmiah dengan topik “Über das Elektroenkephalogram des Menschen " . dan istilah elektroensefalogram digunakan untuk pertama kalinya.
Sinyal Electroencephalography (EEG)
- Gelombang Alpha
- Gelombang Beta
- Gelombang Tetha
- Unipolar mode (often called as monopolar mode) Dalam mode unipolar terlihat seperti yang di tujukkan
- Bi-polar mode recordings
Pada saat mengukur sinyal EEG pada elektroda berlaku aturan jarak tertentu, dan terbagi menjadi dua bagian, yaitu satu bagian berada pada permukaan kortikal dan satu lagi berada pada posisi acuan, sehingga yang sebenarnya diukur adalah hasil aktivitas otak. Gelombang-gelombang ini harus berada dalam keseimbangan dalam suatu sistem. Jika seseorang tidak dapat tampil dalam keadaan yang tepat, maka akan timbul gangguan kesehatan atau mental pada orang tersebut. Gelombang ini merupakan gelombang yang terjadi pada rentang frekuensi 8-13 Hz dan terdapat pada semua orang normal dalam keadaan sadar dan rileks atau pada saat otak dalam keadaan rileks.
Menurut penelitian, orang-orang kreatif lebih mampu menghasilkan gelombang alfa yang besar, terutama pada otak bagian kiri, dibandingkan dengan orang-orang kurang kreatif yang tidak bisa menghasilkan gelombang alfa saat menghadapi masalah, sehingga tidak bisa menghasilkan solusi dan ide yang kreatif. Gelombang beta umumnya terjadi pada rentang frekuensi 14-30 Hz, namun jika mendapat tekanan akan mencapai 50 Hz. Gelombang beta terbagi menjadi 2 bagian yaitu beta I yang frekuensinya sekitar dua kali lipat gelombang alfa dan mempengaruhi mental, sedangkan beta II terjadi tepat pada saat puncak aktivitas saraf di otak.
Mode unipolar (sering disebut mode monopolar) Pada mode unipolar tampilannya seperti pada gambar. Pada mode unipolar tampilannya seperti pada Gambar 7.3, dimana semua input positif pada amplifier dihubungkan ke kedua telinga sebagai titik acuan. antara satu elektroda dan elektroda referensi, biasanya dipasang pada salah satu atau kedua amplifier. Mode ini menggunakan resistor yang dihubungkan ke semua input secara bersamaan dan dihubungkan kembali ke setiap input positif penguat. antara satu elektroda referensi dan terdiri dari rata-rata semua elektroda lain yang dihubungkan oleh resistor. metode rata-rata untuk merekam sinyal EEG.
Prosedur Penempatan Elektroda EEG Sistem Internasional 10-20
Lingkar kepala terbagi menjadi dua sama panjang yaitu Fpz-Oz kiri dan Fpz-Oz kanan. Buatlah tanda silang pada seluruh lingkar kepala pada no. 9 dan 11 dengan menghubungkan Fpz-Oz melalui T3 dan T4. Selama tidur REM, seseorang bermimpi, mata bergerak cepat, yang mungkin terjadi saat sadar dan terjaga, dan tonus otot di seluruh tubuh berkurang, kecuali otot mata.
Sistem perekaman EEG sering digunakan dengan saraf tepi dan berhubungan dengan rangsangan visual untuk menghasilkan "potensi yang dibangkitkan". Stimulasi saraf melalui elektroda jarum yang dimasukkan melalui kulit yang berdekatan dengan saraf atau melalui elektroda kulit.
Kelainan EEG
Stimulasi mata dengan pola tetap atau bergerak dapat mengindikasikan cacat pada jalur terkait penglihatan atau pada orang dengan fokus epilepsi pada jalur tersebut. Membandingkan waktu sepanjang jalur optik antara sisi kanan dan kiri dapat menunjukkan kerusakan pada satu sisi yang menyebabkan keterlambatan sinyal dalam perjalanannya dari retina ke bosonty serviks di bagian belakang otak, tempat penglihatan dirasakan secara sadar.
Biomedical Amplifier
- Fungsi dan cara kerja lead fail detector
- Fungsi Baseline Restoration dan Cara Kerjanya
- Fungsi Isolation amplifier dan cara kerjanya
- Cara Kerja EEG
Selama proses pengujian, pasien akan diminta terlebih dahulu untuk membuka dan menutup mata secara teratur. Kemudian untuk kedua kalinya, di waktu yang berbeda, pasien diminta menghirup madu dalam-dalam. Proses ini diharapkan dapat mengungkap adanya beberapa hal yang tidak normal pada diri pasien.
Ketiga, pasien akan diminta untuk melihat dan melihat lampu kilat buatan karena otak manusia sangat sensitif terhadap kilatan lampu kilat. Respons terhadap kilatan cahaya pada seseorang/pasien penderita epilepsi akan mempunyai pola yang berbeda dengan orang normal. Pada beberapa orang, lampu flash biasanya akan menimbulkan efek menghasilkan aktivitas di otak belakang bersamaan dengan flash.
Penulis juga aktif melakukan penelitian terutama terkait Elektronika Medis dan Robotika, dan puluhan hasil penelitiannya telah dipublikasikan dalam prosiding Seminar dan Jurnal Nasional maupun Internasional terkait Instrumentasi Medis dan otomasi mesin. Penulis juga pernah mengajukan HKI pada salah satu karyanya dan penulis juga merupakan Reviewer Nasional Ristekdikti tahun 2018 untuk bidang PKM 5 dan PKM AI & GT.
