1

Bab 1

Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Dewasa ini, perkembangan teknologi khususnya di bidang elektronika semakin pesat.

Telah banyak terobosan-terobosan baru yang canggih dan inovatif di bidang elektronika.

Perkembangan tersebut membantu memudahkan tugas-tugas manusia dalam melakukan

aktifitasnya.

Dalam dunia medis (kesehatan) tak lepas juga dari peralatan elektronika, atau yang

lebih dikenal dengan elektronika medika. Elektronika medika ini pun ikut berkembang seiring

dengan perkembangan zaman, menghasilkan peralatan (device) elektronika yang dapat

membantu para dokter atau perawat dalam menjalankan profesinya.

Penyakit asma merupakan gejala yang ditimbulkan akibat adanya kelainan saluran

nafas, menyebabkan peningkatan kepekaan rangsang terhadap lingkungan. Kondisi asma ini

dapat diakibatkan karena kondisi pikiran yang lelah, kelelahan jasmani, perubahan lingkungan

yang tidak sehat, infeksi saluran nafas dan alergi bahan yang terhirup atau dimakan. Gejala yang

sering dijumpai pada penderita asma biasanya adalah pilek/bersin, batuk disertai rasa gatal di

tenggorokan.

Pengobatan terkini yang dapat diberikan pada penderita asma selain pemberian obat

oral adalah pengobatan/terapi dengan nebuliser. Berkaitan dengan dunia elektronika dan dunia

medis, Nebuliser merupakan suatu alat yang digunakan dalam pengobatan asma. Alat ini dapat

mengubah partikel obat dari cair ke gas (uap). Karena obat diubah dalam bentuk gas (uap) maka

obat ini lebih mudah untuk diserap sehingga efek dari obat lebih cepat kelihatan daripada obat

oral.

1.2 Tujuan

Tujuan dari penulisan makalah “Perancangan Nebulizer Digital” adalah mendesain,

merancang dan mencoba mengaplikasikan rancangan tersebut (membuat alat yang dapat

mengubah partikel cairan menjadi gas), serta penulisan makalah ini juga sebagai syarat dalam

memperoleh nilai tugas dari matakuliah elektronika Medika.

1.3 Perumusan Masalah

Dalam perancangan alat medis tersebut, kami memiliki beberapa kendala dan

persoalan yang dihadapi, diantaranya adalah:

a. Sebelum membuatnya, kami harus mengerti apa itu nebulizer ?

b. Bagaimana cara kerja nebulizer ?

c. Bagaimana caranya mengubah air (cairan) menjadi titik-titik uap air yang halus namun

tidak dengan cara pemanasan ?

d. Sistem interface yang friendly user ?

2

Bab 2

Pembahasan

2.1 Pengertian

Nebulizer yang berasal dari kata nebula yang dalam bahasa latin berarti kabut.

Nebula sendiri adalah awan antar bintang yang terdiri dari debu, gas dan plasma. Namun dalam

hal ini Nebulizer bukan berarti sebuah alat yang menghasilkan awan antar bintang tersebut

melainkan sebuah alat yang menghasilkan kabut atau sebuah alat yang mengubah benda cair

menjadi butiran-butiran larutan yang sangat halus (kabut) atau yang disebut dengan aerosol.

Benda cair umumnya akan menjadi butiran-butiran larutan atau yang biasa kita kenal

dengan nama uap jika cairan atau larutan tersebut dipanaskan, dan tentu saja uap tersebut pun

akan bertemperatur tinggi juga. Namun bagaimana jika uap atau kabut yang diharapkan

bertemperatur cukup rendah atau dalam suhu kamar ? Jika uap air yang dihasilkan dari hasil

pemanasan air didinginkan kembali maka uap air tersebut akan menjadi tetesan air kembali dan

bukannya kabut. Sehingga untuk memperoleh sebuah kabut dari air bukan dilakukan dengan

proses pemanasan melainkan dengan cara pemecahan molekul air hingga menjadi bentuk yang

sangat halus (butiran air yang sangat halus yang dapat dikatakan sebagai kabut).

Namun pemecahan molekul sebuah cairan dengan cara memberikan sebuah

gelombang ultrasonic yang dapat menggetarkan molekul dari cairan tersebut juga dapat

mengakibatkan molekul air tersebut bertermperatur cukup tinggi namun temperatur tersebut

hanya berpusat pada sebuah titik. Sehingga tidak mengakibatkan gas (uap air hasil pemecahan

molekul cairan) memiliki temperatur yang tinggi (masih dalam suhu yang diharapkan).

Nebulizer dalam hal ini digunakan untuk mengubah larutan (umumnya obat) menjadi

kabut yang halus yang dapat dihirup melalui saluran pernafasan, yang umumnya digunakan

dalam bidang medis.

2.2 Dasar Teori

Pembuatan nebulizer didasarkan pada pemuaian dari sebuah molekul zat (padat, cair

dan gas) dimana sebuah bentuk zat akan memuai ketika dipanaskan. Dalam hal ini kita sebut

dengan penguapan, yaitu proses pemuaian sebuah zat cair dimana kepadatan partikel dari zat cair

akan merenggang sehingga gaya tarik-menarik antar partikel cairan akan berkurang yang

menyebabkan partikel cairan yang telah halus (kecil-kecil) yang memiliki gaya tarik-menarik

antar partikel cairan yang terkecil (tak dapat mengikat partikel cairan lainnya) akan mudah

mengisi ruangan (volume/wadah tempat cairan tersebut) atau dengan kata lain partikel-partikel

cairan yang halus akan saling melepaskan diri, proses ini yang kita kenal dengan proses

pemuaian zat cair (penguapan) dimana sifat zat cair yang memuai akan menempati

ruang(volume).

Berdasarkan pada setiap benda/zat akan menghasilkan panas(kalor) ketika saling

digesekkan dengan benda lain, sehingga pemuaian dari zat cair tersebut dilakukan dengan cara

menggetarkan partikel cairan sehingga tercipta gaya gesekan antar partikel cairan yang

menyebabkan cairan tersebut bertemperatur tinggi dan mudah untuk saling melepaskan diri.

Sebuah gelombang ultrasonic dapat diberikan secara terpusat pada titik tertentu sehingga hanya

3

titik tertentu dalam sebuah ruang dari cairan yang akan memuai dan melepaskan diri dari partikel

cairan lainnya. Karena cairan lainnya yang tidak mengalami pemuaian memiliki suhu yang tetap

(seperti semula) atau dapat dikatakan suhu yang lebih rendah dari suhu uap air hasil pemuaian

membuat uap air tersebut

2.3 Kegunaan

Nebulizer merupakan sebuah peralatan medis yang dapat membantu mengobati

penderita asma dengan cara mengubah larutan obat menjadi gas yang dapat dihirup dengan

mudah oleh penderita asma. Namun pengobatan dengan uap tidak hanya untuk sesak nafas atau

asma tetapi juga dapat membantu mengeluarkan lendir (Riak) dari tenggorokan (khususnya pada

anak) dan membersihkan saluran pernafasan akibat polusi udara.

2.4 Bagian-bagian dari Nebulizer Dalam perancangan Nebulizer ini, terdapat beberapa bagian daripada nebulizer itu

sendiri, diantaranya adalah bagian interface yaitu LCD dan Keypad(4x4), Processing Unit

(Mikrokontroler), Sistem Inject, Oscilator Ultrasonic, Alarm, dan Sensing (Sensor).

a. Bagian Interface

Bagian interface merupakan bagian yang menghubungkan user dengan nebulizer,

yaitu LCD sebagai tampilan dan keypad sebagai pemilihan menu atau input data.

(a) Schematic (b) Komponen

Gambar 1. LCD 2x16 karakter

LCD digunakan sebagai display. Pada modul ini digunakan LCD M 1632 yang

merupakan modul dot-matrix tampilan kristal cair dengan tampilan 16 x 2 karakter dengan

konsumsi daya rendah. LCD digunakan untuk menampilkan data karakter (tulisan) yang akan

memandu user dalam mengoperasikan nebulizer.

4

(a) Schematic (b) Komponen

Gambar 2. Keypad 4x4 (Keypad Membran)

Keypad digunakan sebagai input daripada system (dalam hal ini adalah

mikrokontroler). Keypad merupakan susunan kolom dan baris tombol (tombol yang tersusun

secara matrix 2 dimensi). Disini keypad diakses dengan metode scanning dimana pada baris

tombol akan diberi sumber tegangan (+5V) secara bergantian di tiap titik dan pada kolom akan

dimasukan (sebagai input) .

b. Processing Unit

Processing Unit merupakan bagian yang akan memproses data inputan dan

menyesuaikan kinerja nebulizer terhadap data yang di-input-kan oleh user. Pada bagian ini

digunakan sebuah mikrokontroler dari keluarga atmel atau lebih tepatnya AVR, yaitu Atmega 32

dengan besar Kristal (oscillator external ) yang digunakan adalah sebesar 12MHz. Setiap Port

difungsikan untuk keperluan tertentu. PortB digunakan untuk mengakses LCD karakter 2x16

dengan metode akses 4bit, PortC digunakan untuk mengakses keypad 4x4 dengan metode

scanning, PinA.0 digunakan untuk mengatur besarnya volume fogging (amplitude dari

nebulizer), PinA.1 untuk aktivasi alarm, PinA.7 untuk switching nebulizer, PinD.0 untuk aktivasi

oscillator, PinD.1 untuk mendeteksi level air, PinD.4 untuk air-flow serta PinD.5, PinD.6, dan

PinD.7 untuk control H-bridge.

5

Gambar 3. Minimum system atmega32

6

c. Oscilator Ultrasonic

Bagian ini terdiri dari rangkaian oscillator dan ultrasonic(bagian yang akan

menghasilkan gelombang suara ultrasonic). Rangkaian oscillator merupakan sebuah rangkaian

yang memiliki output berupa sinyal listrik yang amplitudonya berubah-ubah secara periodik.

Output tersebut dapat berupa sinusoida, persegi, segitiga atau gigi-gergaji. Rangkaian oscillator

ada berbagai jenis, diantaranya :

a. Oscillator Colpitt

Osilator Collpit adalah salah satu topologi osilator yang efektif digunakan untuk

pembangkit gelombang sinus pada rentang frekuensi antara 10kHz hingga 10MHz.

Osilator ini menggunakan rangkaian tertala LC dan umpanbalik positif melalui suatu

embagi tegangan kapasitif dari rangkaian tertala. Umpanbalik ini bisa ditopankan deret

maupun jajar.

Gambar 4. Oscillator Colpit

Frekuensi Osilasi dapat ditentukan dengan persamaan:

dan penguatan transistor yang dibutuhkan oleh osilator untuk memelihara osilasi adalah

Setiap kombinasi kapasitor dapat digunakan untuk menala rangkaian resonansi.

Tetapi susunan yang biasa adalah bernilai lebih besar daripada . Dalam hal ini,

yang lebih rendah nilainya akan menentukan besarnya frekuensi, sedangkan yang lebih

rendah reaktansinya menentukan umpanbalik. Jika dibuat jauh lebih besar daripada ,

7

rangkaian masih akan berosilasi dengan umpanbalik dari . Namun amplitude keluaran

akan menjadi rendah karena kalang resonansi memiliki faktor-Q rendah, disebabkan

terkena efek jajaran impedansi masukan transistor yang relatif rendah. Stabilitas rangkaian

osilator Colpitt adalah cukup baik, tetapi rangkaian terumpani deret yang menggunakan

tunggal-basis memberikan kualitas terbaik.

Untuk mendapatkan stabilitas frekuensi yang lebih baik, osilator Colpitt dapat diubah

menjadi osilator Clapp dengan menambahkan kondensator harga kecil dalam deret dengan

induktor.

b. Oscillator Clapp

Osilator Clapp adalah versi modifikasi osilator Colpitt dengan kemantapan frekuensi

yang lebih baik. Frekuensi ditentukan oleh kapasitor dan induktor ,dan bukan oleh

kapasitor dan seperti dalam rangkaian osilator Colpitt standar. Untuk osilator Clapp

dan umpan balik positif terjadi pada oleh dan . Kapasitor dan ini harus jauh

lebih tinggi harganya daripada . Besarnya frekuensi osilasi dapat diperoleh dengan

persamaan:

Gambar 5. Oscillator Clapp

c. Oscillator Crystal

Osilator kristal adalah osilator yang menggunakan kristal sebagai kalang penentu

frekuensi osilator frekuensi tetap jika dibutuhkan stabilitas yang tinggi. Bahan dari kristal

tertentu memperlihatkan efek piezoelektrik apabila dikenai tegangan listrik. Jika osilator

8

kristal ditahan pada suhu terkendali, maka stabilitas sebesar 1 ppm dapat dicapai.

Rangkaian ekivalen kristal menunjukkan ada dua kemungkinan keadaan resonansi, yaitu: a. Resonansi deret

b. Resonansi Jajar

Gambar 6. Oscillator Crystal

Berdasarkan Oscillator Clapp dan Colpit, kami merancang sebuah rangkaian driver nebulizer

dari kombinasi ke-2 rangkaian oscillator tersebut. Berikut ini skematik rangkaian driver

nebulizer:

9

Gambar 7. Driver nebulizer

Keterangan:

R1: 330Ω

R2: 10KΩ

R3: 3,9Ω

R4: 1kΩ

R5: 330 Ω

R6: 100Ω

L1: 370nH

L2: 100mH

L3: 80mH

C1: 4,7nf

C2: 1,8nf

C3: 1pf

C4: 47nf

C5:47nf

D1=D2 : 1N4002

U1 : TLP781

Q1 : BD139

Q2 : C2908

Vr1: 10KΩ

PORTD.1 digunakan untuk mengaktifkan oscillator, dimana jika re-switch (water-level) dalam

keadaan terbuka (tidak ada cairan di dalam bejana/tabung) maka PORTD.1 akan berlogika1

sehingga oscillator tidak bekerja. Oscillator akan bekerja ketika PORTD.1 berlogika 0. Pada

rangkaian driver nebulizer, hanya digunakan sebuah transistor daya (SC2908) sebagai switching

dimana input (tegangan basis) yang berosilasi menyebabkan output (tegangan kolektor) pun akan

berosilasi dengan besar frekuensi sebesar frekuensi oscillator. Vr1 digunakan untuk pengontrolan

besar-kecilnya amplitude oscillator yang mana akan mempengaruhi volume fogging nebulizer.

Disini karena semua kinerja nebulizer diatur oleh mikrokontroler, maka Vr1 yang digunakan

adalah VR stereo dengan auto-matic rotary dimana Vr yang satunya digunakan untuk mengatur

amplitude oscillator sedangkan Vr yang lainnya digunakan sebagai feedback ke pembacaan ADC

mikrokontroler untuk menentukan Volume fogging.

10

d. Power Supply

Power supply selalu diperlukan dalam perancangan sebuah alat. Pada

rangkaian dari nebulizer ini, menggunakan berapa tegangan keluaran yaitu +5V,

+12V, dan GND untuk bagian kontroler, switching, alarm air-flow dan system inject

larutan obat. Sedangkan +40V digunakan untuk nebulizer ultrasonic. Sehingga

perancangan Rangkaian power supply akan menjadi sebagai berikut:

Gambar 8. Schematic regulator adjustable

Keterangan;

Br = diode bridge 4A

C1= 1000µf/25V

R1= 3,3 Ω/ 2W

Tr=MJ2955

C2=10µf/25V

C3=C4=470µf/16V

R2=120Ω/0,5W

VR=5KΩ

IC1= LM317T

IC2=L7085

Untuk trafo digunakan jenis toroida dengan input 220v/50Hz dan output 12vAC dan 40vAC.

11

Gambar 9. Voltage regulator for nebulizer

Keterangan:

R1=680Ω

R2=1kΩ

C1=4700µf/160V

C2=C3=1000µf/50V

Tr=TIP41

Br=Bridge rectifier 2A

D1= 1n4148

IC= p781

Relay= 4A 220vAC

12

Transformator yang digunakan adalah jenis toroida. Dimana memiliki output 40vAC dan 12vAC

dengan input 220vAC. Pada Nebulizer menggunakan tegangan 40v dan rangkaian kontroler

menggunakan 12v dan 5v. Pada rangkaian power supply untuk kontroler digunakan IC regulator

LM317 (adjustable voltage regulator) dan L7805 dengan maksud agar diperoleh kestabilan

output dari regulator ini, karena dalam rangkaian control digunakan beberapa IC termasuk

Mikrokontroler yang rentan terhadap perubahan arus dan tegangan sumber.

e. Air-flow

Rangkaian ini berfungsi untuk mengatur aliran udara yang membawa obat dalam

bentuk aerosol(larutan obat yang telah menjadi gas). Rangkaian air-flow ini sebenarnya hanyalah

sebuah kipas yang diatur menggunakan rangkaian

switching elektrik menggunakan sebuah SCR(Silicon

Controlled Rectifier) tipe N-mos yang dapat

menghantarkan arus dari anoda ke katoda bila kaki

gate diberi tegangan berlogika 1. Sehingga dengan

kata lain, kecepatan putar dari fan dapat diatur dengan

memberikan pulsa dengan besar frekuensi tertentu atau

dapat juga diberikan sebuah sinyal PWM melalui kaki

gate dari N-mos. Sehingga rangkaian dari air-flow

adalah sebagai berikut:

Gambar 10. rangkaian air-flow

Input dari rangkaian ini dikontrol melalui salah satu pin mikrokontroler dimana

mikrokontroler akan menghasilkan sinyal PWM dari kaki OCR1B (PIND.4) yaitu dengan

mengatur rise-time dan fall-time atau dengan kata lain mengatur duty cycle dari sebuah pulsa.

13

Gambar 11. pengaturan gelombang PWM

Pada mikrokontroler, frekuensi dari PWM ditentukan dari besarnya prescale,

oscillator mikrokontroler dan resolusi bit, yaitu:

Dimana prescale dapat bernilai 1, 8, 32, 64, 128, 256, 1024, dan resolusi bit

tergantung dari resolusi yang disanggupi oleh mikro (8 bit atau 16 bit). Jika prescale diatur 32,

maka ketika clock di mikrokontroler telah mencapai 32x, counter PWM akan menghitung 1 dan

mengeluarkan pulsa. Disini crystal yang digunakan bernilai 12MHz, dengan prescale 1024 dan

resolusi 8 bit, sehingga frekuensi dari PWM sekitar 14KHz. Untuk mengatur duty cycle,

digunakan perbandingan jika nilai PWM maksimum yang dapat diberikan adalah 255 (karena

resolusi 8 bit) menghasilkan frekuensi 14KHz dengan duty cycle 100% maka untuk 50%

digunakan 127.

Pada rangkaian ini digunakan mosfet (tipe:IRF540) sebagai electro-switch karena

jenis ini memiliki frekuensi kerja yang cukup tinggi (kecepatan pensaklaran yang cukup tinggi),

hambatan drain-source (gate) yang kecil dan arus serta tegangan tang dapat dihantarkan

cukup/sesuai dengan yang diperlukan.

f. Alarm System

Alarm system dalam hal ini digunakan untuk memberitahukan status level-air dan

timer atau kesalahan yang terjadi. Seperti misalnya jika level air kurang dari semestinya,

oscillator akan berhenti dan alarm system akan menyala. Dan jika timer telah berhenti berhitung

maka alarm system akan aktif untuk memberitahukan kepada user atau jika terjadi kesalahan

14

inputan keypad maka alarm system akan

aktif. Pada alarm system digunakan sebuah

buzzer yang dikontrol oleh sebuah

mikrokontroler dimana setiap

pemberitahuan memiliki irama yang

berbeda-beda. Berikut ini rangkaian

tersebut:

Digunakan transistor 2n222 sebagai

switching dengan daya rendah (yang sesuai

dengan kebutuhan) dengan diode 1N4148

sebagai buffer agar jika terjadi error pada

rangkaian ini maka tidak berimbas pada

mikrokontroler.

Gambar 12. system alarm

g. Sensing (Sensor)

Pada bagian ini digunakan sebuah re-switch (saklar magnetic) untuk mendeteksi

level air (apakah tinggi air sesuai) serta digunakan potensiometer ( Vr ) untuk pengaturan

amplitude dari oscillator nebulizer. Berikut rangkaiannya:

Gambar 13. water-level

15

Gambar 14. level-fogging

Re-switch merupakan inputan mikrokontroler dengan aktif-low yang artinya jika output re-

switch berlogika 0 maka mikro akan merespon dengan menganggap bahwa level air telah sesuai,

sedangkan jika berlogika 1 maka mikro akan menganggap bahwa level air kurang dari

semestinya.

Pada potensiometer digunakan jenis potensiometer stereo-rotary dengan maksud agar nilai

resistansi dari potensiometer dapat diatur secara otomatis dengan cara mengaktifkan motor untuk

berputar ke kanan atau ke kiri. Nilai resistansi ini akan berpengaruh pada besarnya amplitude

dari nebulizer (diatur oleh Vr yang satu), besarnya nilai resistansi yang akan diatur dapat

diketahui dengan cara membaca nilai tegangan dari Vr yang lainnya yang difungsikan sebagai

pembagi tegangan.

Untuk mengatur

arah putaran motor

dari potensiometer

digunakan

rangkaian H-bridge

dengan IC L293

sebagai berikut:

Gambar 15. rangkaian h-Bridge

16

Start

Initializing system

Menu

Processing

(nebulizer Activated)

End

2.5 Perancangan Algoritma Program

Pada dasarnya, sebuah perangkat lunak memilik sebuah program utama yang

berisikan atas beberapa instruksi yang dituliskan dengan bahasa pemrograman tertentu. Instruksi-

instruksi dari baris program dapat menggunakan persamaan matematik, Boolean dan

kondisional/optional yang akan menyatakan sebuah system harus berfungsi seperti apa. Dalam

merancang sebuah perangkat lunak, kita tentu saja perlu merancang algoritma(alur) dari software

tersebut. Secara sederhana dapat kami gambarkan sebuah pemodelan system nebulizer dengan

merancang sebuah algoritma yang ditunjukan pada diagram alir berikut:

Disini terdapat 3 bagian utama dari perancangan perangkat lunak, yaitu

bagian initializing, menu dan aktivasi nebulizer.

a. Initializing system Bagian ini sama halnya seperti sebuah system sederhana

lainnya, dimana saat pertama kali menyalakan perangkat ini (nebulizer)

maka software akan menjalankan method (sub-program) ini untuk pertama

kalinya. Blok ini berfungsi untuk melakukan inisialisasi mikrokontroler,

yaitu sebagai apa dan bagaimana tiap-tiap PORT pada mikrokontroler akan

diaktifkan, fitur-fitur apa dari mikrokontroler yang akan diaktifkan serta

akan memeriksa kondisi daripada nilai pengaturan volume

fogging(potensiometer) dan kondisi daripada waterlevel (sensor untuk

mengetahui ada atau tidaknya obat pada tabung nebulizer). Sehingga

system dapat mengetahui kondisi daripada hardware dan dapat

memberikan beberapa instruksi yang harus dijalankan oleh user jika

diperlukan.

b. Menu

Bagian ini merupakan bagian scanning input dimana system

akan menampilkan beberapa instruksi atau dalam hal ini adalah menu yang

dapat dipilih oleh user pada LCD dan user dapat memasukkan data melalui

keypad. Menu-menu tersebut antara lain adalah dijalankan secara manual

atau otomatis nebulizer ini, dan jika otomatis berapa besarnya volume

fogging, volume air-flow dan lamanya waktu penyalaan (timer) serta

kondisi tertentu lainnya.

c. Nebulizer activated

Bagian ini bekerja berdasarkan data yang telah diperoleh pada bagian “Menu” di

atas. Apakah bekerja secara otomatis atau manual ? Selama nebulizer aktif, apakah ada

perubahan data atau dinonaktifkan secara paksa oleh user ? (dalam mode otomatis).

Berikut ini adalah diagram alir dari setiap method yang ada pada algoritma system:

17

Start

Initiall

PORT

Cek Status

tabung

nebulizer

Cek Status

Potensiometer

(P)

P≠0Kalibrasi & set null

Nilai PY

End

N

Gambar 16. flowchart initializing system

Start

Setting

modeManual

Set timer &

air-flow

End

Nebulizer aktif

Gambar 17. Flowchart menu

2.6 Kerapatan Partikel

Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi

massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis

rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah

benda yang memiliki massa jenis lebih tinggi (misalnya besi) akan memiliki volume yang

18

lebih rendah daripada benda bermassa sama yang memiliki massa jenis lebih rendah

(misalnya air).

Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg·m-3

)

Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang

berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya akan memiliki massa

jenis yang sama.

Rumus untuk menentukan massa jenis adalah

ρ = m / v

dengan

ρ adalah massa jenis,

m adalah massa,

V adalah volume.

Satuan massa jenis dalam „CGS [centi-gram-sekon]„ adalah: gram per sentimeter kubik

(g/cm3).

1 g/cm3=1000 kg/m

3

Massa jenis air murni adalah 1 g/cm3 atau sama dengan 1000 kg/m

3

Sumber : http://diarnenochan.wordpress.com

2.7 Cara Mengubah Air Menjadi Aerosol Prinsip bagaimana cara mengubah air menjadi partikel aerosol ( system

tersebarnya partikel halus zat padat atau cairan dalam gas atau udara ) yaitu

dengan mengurangi tekanan total yang terdapat pada tabung nebulizer.

Ketika dikemas, diberikan tekanan, sehingga obat yang terdapat pada

tabung nebulizer berada pada kesetimbangan fasa cairnya. Waktu tekanannya

dikurangi, misal saat kita menekan tombol pada alat nebulizer dan pada saat itu

juga tekanannya diturunkan. Akibatnya kesetimbangan bergeser ke fasa uap lalu

cairan obatnya pun akan menguap berubah menjadi campuran zat aerosol dalam

partikel udara.

19

Gambar 18. Diagram Fasa P - T

Penurunan tekanan uap adalah fenomena di mana tekanan suatu larutan lebih kecil

dibandingkan tekanan uap pelarut murninya. Perhitungan besarnya tekanan uap larutan

dijabarkan oleh ahli kimia Prancis, Francois Raoult ( 1980 – 1901 ) . Ia menyatakan bahwa

tekanan larutang bergantungpada jumlah pelarut di dalamnya. Ini dikenal sebagai Hukum

Raoult

P larutan = X pelarut P° pelarut

Larutan yang mematuhi Hukum Raoult sepenuhnya disebut larutan ideal. Pada

kenyataannya, hanya larutan non-ideal yang kita temui. Oleh karena itu, penerapan Hukum

Raoult merupakan suatu pendekatan selama larutan encer dan zat terlarutnya tidak mudah

menguap. Perhatikan grafik berikut, P larutan - X pelarut membentuk garis lurus untuk larutan

yang mengikuti Hukum Raoult.

Gambar 19. Penyimpangan Hukum Raoult untuk larutan non-ideal

20

Terjadinya penyimpangan disebabkan adanya ikatan antara partikel-partikel zat terlarut

dengan pelarut.

Jika ikatan antar partikel zat terlarut dengan pelarut cukup kuat, sulit bagi partikel

pelarut untuk melepaskan diri ke fase gas. Akibatnya, tekanan uap sebenarnya lebih

kecil dari perkiraan oleh Hukum Raoult.

Sebaliknya, jika ikatan tersebut lemah, maka partikel pelarut mudah melepaskan diri

ke fase gas. Dengan demikan, tekanan uap sebenarnya menjadi lebih besar dari yang

diperkirakan.

Penyimpangan di atas menyebabkan grafik tidak membentuk garis lurus. Interaksi ini dapat

diabaikan jika larutan dibuat encer sehingga jarak antara partikel zat trelarut dengan pelarut

tidak terlalu dekat. Dengan demikian, partikel dapat bergerak bebas.

2.8 Mekanik pada Nebulizer

a. Nebulizer Mask

Gambar 20. Nebulizer Mask

Masker oksigen menutup hidung dan mulut dengan rapat, merupakan

metode yang paling efektif dalam pemberian oksigen tingkat tinggi dan dipilih

pada kondisi perawatan yang kritis. Masker oksigen ini berfungsi untuk

menyalurkan uap yang dihasilkan dari tabung nebulizer ke pasien terhubung

dengan system pernapasan.

21

b. Cannula Oksigen

Gambar 21. Cannula Oksigen

Kanula oksigen hidung adalah alat yang digunakan untuk memberikan

oksigen kepada pasien yang membutuhkan bantuan pernafasan.

c. Nebulizer Compressor

Gambar 22. Nebulizer Compressor

22

d. Nebulizer Bottle

Gambar 23. Nebulizer Bottle

e. Aquineb Updraft Nebulizer

Gambar 24. Aquineb Updraft Nebulizer

Aquineb Updraft Nebulizer dirancang untuk memberikan ukuran partikel

yang paling efektif dan terapi nebulize pada pengaturan aliran terendah tarif.

Dirancang untuk bekerja pada 90 º dengan output yang sangat konsisten pada 6-

7LPM.

23

f. Tube berkerut , pendek

Gambar 25. Tube berkerut , pendek

g. Medikasi / obat yang diberikan melalui Nebulizer

Contoh produk medikasi yang bisa digunakan dengan nebulizer: Bisolvon

solution, Pulmicort respules, Ventolin nebulas. Medikasi nebulizer tidak dapat

diberikan terlalu lama melalui IPPB/Intermittent Positive Pressure Breathing,

Sebab IPPB mengiritasi dan meningkatkan bronkhospasme

2.9 Menghitung Volume Uap yang dihasilkan oleh Nebulizer Menghitung Volume Uap yang dihasilkan oleh alat Nebulizer dengan

menggunakan persamaan gas ideal. Persamaan keadaan gas ideal :

PV=nRT

Dimana :

P= Tekanan= atm

V= volume = m3

N= mol = mol

T = suhu = K

R= tetapan gas

udara R = 287 J/(kg K)

helium R = 2077 J/(kg K)

argon R = 208 J/(kg K)

nitrogen R = 296 J/(kg K)

24

Bab 3

Kesimpulan dan Saran

3.1 Kesimpulan

Alat medis Nebulizer memiliki prinsip kerja tentang bagaimana cara mengubah

air menjadi partikel aerosol ( system tersebarnya partikel halus zat padat atau cairan

dalam gas atau udara ) yaitu dengan mengurangi tekanan total yang terdapat pada tabung

nebulizer itu sendiri.

Contoh produk medikasi yang bisa digunakan dengan nebulizer antara lain

Bisolvon solution, Pulmicort respules, Ventolin nebulas. Medikasi nebulizer tidak dapat

diberikan terlalu lama melalui IPPB/Intermittent Positive Pressure Breathing, Sebab IPPB

mengiritasi dan meningkatkan bronkhospasme.

3.2 Saran

Alat medis Nebulizer yang kami rancang masih memiliki kekurangan yaitu

masalah pemberian takaran obat yang akan dimasukkan ke dalam tabung nebulizer dan

masalah menghitung volume foggy yang dihasilkan oleh nebulizer.

25

DAFTAR PUSTAKA

http://diarnenochan.wordpress.com

http://www.slideshare.net/ptik/perubahan-fasa

www.google.id

http://staff.ui.ac.id/internal/132051049/material/TERAPIINHALASIASMABRONKI

AL.pdf

http://selaputs.blogspot.com/2010/07/arti-pengertian-definisi-aerosol.html

http://www.scribd.com/doc/105309592/Nebulizer