Pengantar Instrumentasi

BiomedisDita Ayu Mayasari, M.Biotech

Biomedical Engineering

Univ. Dian Nuswantoro

Tujuan Dasar Alat

• Meningkatkan kemampuan panca indera manusia dalam melakukanpengukuran atau pengamatan atau analisa.

• Contoh:

Termometer, setoskop, opthalmoscope, dsb

Dasar Instrumentasi Medis

• Untuk membantu tim medis dalam mengukur atau menentukan adanyagejala fisik serta membuat diagnosis yang lebih akurat dan penangananyang tepat.

• Tipe-tipe instrumetasi:

Monitoring, diagnostic, therapeutic/surgery

Dasar Sistem Instrumentasi

Instrumentasi Biomedis

Anatomi dan Fisiologi

• Struktur dan lokasi organ serta hubungan bagian-bagian tubuh manusia.

• Terdapat 11 sistem yang ada di dalam tubuh manusia

- Sistem Integumen - Sistem Limfatik

- Sistem Skeleton - Sistem Respirasi

- Sistem Otot - Sistem Digestivus

- Sistem Saraf - Sistem Urinarius

- Sistem Kardivaskuler - Sistem Reproduksi

- Sistem Endokrin

Sinyal Biomedis

• Sinyal yang terbentuk di tubuh manusia atau di sistem biologi yang dapatdigunakan untuk mendapatkan sebuah informasi.

• Sebagian besar merupakan sinyal analog yang perlu dikonversi ke sinyal digital.

• Macam-macam sumber sinyal biomedis:

- Sinyal Biolistrik - Sinyal Biomagnetik

- Sinyal Bioakustik - Sinyal Bio-optik

- Sinyal Biomekanik - Sinyal Bio-impedansi

- Sinyal Biokimia

Bioelectric Signals

• Terbentuk karena adanya potensial aksi yang terbentuk akibat transport ion di dalam sel.

• Potensial aksi yang ditimbulkan oleh banyak sel yang berdekatanmenimbulkan sinyal listrik yang dapat ditangkap oleh elektroda.

• Secara luas digunakan pada medical devices

Bio-impedance Signals

• Bioimpedansi merupakan suatu impedansi atau hambatan listrik melaluijaringan tubuh manusia

• Sinyal bioimpedansi bisa didapatkan dengan mengalirkan arus listrik kedalam jaringan tubuh. Arus yang digunakan harus rendah agar tidakmemicu reaksi panas dan kerusakan jaringan

• Umumnya menggunakan empat elektroda, dua elektroda untukmemasukkan arus ke jaringan dan dua elektroda lain untuk mengukurtegangan dan impedansi jaringan.

Klasifikasi Sinyal Biomedis

• Sinyal Kontinyu: digambarkan oleh fungsi kontinyu s(t) yang memberikaninformasi tentang sinyal di sembarang waktu.

• Sinyal Diskrit: digambarkan oleh barisan (sequence) s(m) yang memberikan informasi pada titik-titik diskrit pada sumbu waktu

• Sinyal Deterministik: sinyal yang dapat digambarkan dengan persamaanmatematis

• Sinyal Stokastik: sinyal random yang tidak dapat digambarkan

Sensor & Transduser

• Biomedical sensor: physical, electrical or chemical

• Sensor mengubah besaran fisik ke besaran listrik

e.g: phototransistor, photodiode, dll

• Transdusermengubab energi dari satu bentuk ke bentuk lain

e.g: microphone, speaker

Sensor & Transduser

Spesifikasi Sensor

• Sensitivity: the ratio of output change for a given change in input

• Range: the minimum and maximum operating limits that the sensor is expected to measure accurately.

• Accuracy: the difference between the true value and the actual value measured by the sensor.

• Precision: the degree of measurement reproducibility

• Linearity: the maximum deviation of any reading from a straight calibration line

• Response Time: the time it takes a sensor to reach a certain percent of its final steady-state value when the input is changed

Analog Processing

• Amplification

• Analog Filters

A/D Conversion

• Mengubah sinyal biologis yang kontinyu (sinyal analog) diubah ke diskrit (sinyal digital).

• Sinyal diskrit atau sinyal digital akan lebih mudah untukdisimpan dan diolah dengan menggunakan komputerdigital.

• Sinyal digital merupakan perkiraan dari sinyal aslinya, sinyal analog yang dihasilkan dari sampling level amplitudo sinyal asli berulang kali pada interval waktuyang tetap.

A/D Conversion Steps

1. Sampling

2. Kuantisasi

3. Encoding

Signal Processing

• Tranformasi sinyal

• Modulasi

• Filter

Feedback System

• Feedback system berfungsi untuk memberikan umpan balik sehinggakeluaran dari sistem kendali akan berpengaruh langsung terhadap aksipengendaliannya.

• Hanya therapeutic devices yang memiliki feedback system, dalam artianfeedback terhadap pasien yang menggunakan instrument tersebut.