RANCANG BANGUN PISAU BEDAH LISTRIK DENGAN

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