isi makalah nebulator 2.pdf
TRANSCRIPT
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