SEMINAR NASIONAL SDM TEKNOLOGI NUKLIR VII YOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 2011 ISSN 1978-0176
RANCANG BANGUN PISAU BEDAH LISTRIK DENGAN FREKUENSI 450 KHZ (ESU) Joko Sunardi *, M.Fajri.S **,Toto Trikasjono** STTN-BATAN Yogyakarta
ABSTRAK 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.
bedah listrik yang penulis rakit yaitu untuk pembedahan ringan.
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
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN
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
600
Joko Sunardi dkk
SEMINAR NASIONAL SDM TEKNOLOGI NUKLIR VII YOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 2011 ISSN 1978-0176 mempunyai keuntungan dan kerugian sebagai berikut: 1. 2. 3. 4.
Mengurangi pendarahan. Mengurangi kontaminasi bakteri. Rasa sakit relatif rendah. 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.
Gambar 1. Bentuk gelombang continous
2.
Apabila arus listrik dialirkan ke dalam jaringan biologis, akan terjadi efek-efek sebagai berikut: 1.
2.
3.
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. 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. 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) : Bentuk Gelombang Continous Adalah bentuk gelombang sinusoidal yang terus-menerus dengan frekuensi dan amplitude tetap.
Joko Sunardi dkk
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.
601
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN
SEMINAR NASIONAL SDM TEKNOLOGI NUKLIR VII YOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 2011 ISSN 1978-0176 Pembangkit Tegangan Tinggi Searah Tegangan tinggi searah dibangkitkan dengan menyearahkan tegangan tinggi bolak-balik.
Gambar 4. Bentuk Elektrode
Pembangkit Tegangan Tinggi AC
Gambar 7. Rangkaian penyearah setengah gelombang
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 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 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 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.
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).
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN
Gambar 10. Rangkaian generator impuls RC
602
Joko Sunardi dkk
SEMINAR NASIONAL SDM TEKNOLOGI NUKLIR VII YOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 2011 ISSN 1978-0176 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:
4.
PERENCANAAN SKEMA RANGKAIAN 100UF/ 50V R.BEBAN
vcc vin
470 uf
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Merancang pembuatan HF generator,dengan mengacu pada rangkaian standar. Membuat gambar rangkaian modul sesuai dengan blok diagram yang telah direncanakan. Mencoba gambar rangkaian di wishboard. Melakukan perakitan komponen di PCB. Melakukan pengujian modul dan perbaikan apabila ada kerusakan. Menentukan titik-titik pengukuran dan melakukan pendataan.
Pengaturan
Trafo pengganda
Keluaran ke
elektroda
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 Joko Sunardi dkk
vout g n d
TP 3 100uf
TP 1
0
2 3 4
1k
TP 4
100nf
a1
Vcc1
b1
a2
b2
a3
b3
a4
b4
5
1K
IRF250
6 7 8
1K UC3842N
5k6 680
TP 2 2
1,2
1
0,8
0,5
2,2 nf 0,1 uf
Gambar 12. Rangkaian Electro Couter
Perencanaan blok diagram yang penulis rencanakan adalah sebagai berikut:
Intensitas
Lm 7818
1
Perencanaan Blok Diagram
Pembangkit Frekuensi Tinggi
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. Keluaran Rangkaian keluaran terdiri dari elektroda aktif dan elektroda netral. Energi dari keluaran dialirkan ke obyek (pasien) melalui elektroda aktif dan elektroda netral.
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
603
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN
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.
5. KESIMPULAN 1. 2.
4.
PENGUJIAN ALAT
Setelah selesai dilakukan perakitan tercetak layout PCB, pesawat diuji terlebih dahulu untuk mendapatkan hasil yang dikehendaki.
Elektrode aktif
Elektroda pasif sabun
Gambar 13 Cara Pemakaian Pisau Bedah Listrik
Langkah-langkah pengujian : 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Siapkan sabun sebagai media pengujian. Pasang elektroda aktif dan elektroda netral. Pasang sabun diatas elektroda netral. Tekan tombol power sehingga indikator power menyala. Tekan foot switch dan gerakkan elektroda aktif di atas media (sabun) sampai ada percikan api. 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.
2.
3.
Kesalahan manusia (human error), diantaranya adalah kesalahan pembacaan alat ukur, penyetelan yang tidak tepat dan pemakaian instrumen yang tidak sesuai. Kesalahan yang disebabkan oleh kekurangan-kekurangan instrumen, seperti kerusakan atau adanya bagian-bagian yang aus dan pengaruh lingkungan terhadap peralatan atau pemakai. Kesalahan yang disebabkan oleh perubahan spesifikasi dari komponen-komponen yang dipakai.
Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN
Telah di buat Pisau bedah listrik ,dengan frekuensi 450 KHz, daya 47,97 watt. 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
Generator Pisau bedah
SEMINAR NASIONAL SDM TEKNOLOGI NUKLIR VII YOGYAKARTA, 16 NOVEMBER 2011 ISSN 1978-0176 Kesalahan tidak terlalu mempengaruhi kinerja alat.
604
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 ElektronikaIndonesia,Edisi Yang Disempurnakan,Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama,Jakarta Warsito,S,.1995,Vademekum Elektronika,Edisi Kelima,Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama,Jakarta
Joko Sunardi dkk
