Rancang Bangun Penguat Biopotensial Elektrokardiografi (EKG) Berbasis IC AD620
Aktivitas listrik jantung menjadi dasar Elektrokardiografi (EKG) dalam mengamati jantung. Komponen EKG terdiri dari rangkaian penguat biopotensial menggunakan IC AD620, bandpass filter, notch filter, dan penguat non-inverting. Rangkaian penguat biopotensial dari sebuah instrumentasi EKG menjadi komponen utama dalam penelitian ini. Semua rangkaian ini diuji karakteristiknya menggunakan signal generator sebagai pembangkit sinyal dan keluaran dari komponen EKG diamati menggunakan osiloskop. Diperoleh hasil dari penguat biopotensial mampu menguatkan sinyal lemah jantung hingga 23 kali penguatan, bandpass filter tipe SallenKey mampu menekan sinyal hingga -3 dB pada frekuensi atas 110 Hz. Notch filter tipe WienBridge mampu menekan sinyal berfrekuensi 50 Hz untuk menghilangkan noise dari interferensi jala-jala jaringan listrik. Penguat non-inverting mampu menguatkan sinyal hingga 28 kali penguatan. Pengujian rangkaian EKG menggunakan osiloskop menghasilkan sinyal EKG pada lead I, lead II, dan lead III.
Jantung merupakan salah satu organ tubuh yang sangat vital, karena jantung berfungsi untuk memompakan darah ke seluruh jaringan tubuh. Kematian yang disebabkan oleh penyakit jantung mengalami peningkatan setiap tahun. Tingginya angka kematian yang disebabkan oleh jantung membuat penelitian yang berkaitan dengan analisis isyarat jantung menjadi topik yang cukup menarik dan semakin berkembang dewasa ini. Berkaitan dengan hal tersebut, perlu dirancang alat yang memiliki kemampuan untuk mengetahui aktivitas kerja jantung yang disebut Elektrokardiografi (EKG). Untuk memperoleh rekaman EKG beberapa elektroda yang dipasang pada permukaan tubuh pasien pada lokasi tertentu yang disebut sadapan (lead). Sinyal yang didapatkan dari hasil perekaman ini masih dipengaruhi oleh noise diantaranya interferensi jaringan listrik pada sinyal EKG dengan frekuensi 50 Hz sehingga diperlukan notch filter sebagai peredam interferensi jaringan listrik 50 Hz.
Pada jantung juga terdapat aktivitas potensial listrik jantung sehingga jantung memiliki nilai tegangan sebesar 0.05 mV– 4 mV. Tegangan yang dihasilkan oleh jantung inilah yang menjadi dasar pengukuran tahap awal untuk membaca aktivitas jantung. Selain tegangan, jantung juga memiliki nilai frekuensi yang dapat diamati oleh peneliti. Besarnya frekuensi yang dihasilkan oleh aktivitas jantung adalah 0,05 Hz – 110 Hz. Pada penelitian ini akan dirancang rangkaian EKG berbasis IC AD620. IC ini memiliki nilai Common Mode Rejection Ratio (CMRR) sebesar 90 dB dan untuk menguatkan tegangan jantung yang berukuran millivolt hanya membutuhkan satu resistor eksternal untuk mengatur gain 1 sampai 1000. Untuk mendapatkan frekuensi sinyal jantung maka digunakan bandpass filter. Jenis bandpass filter yang digunakan pada penelitian ini menggunakan bandpass filter sallen key dengan rentang frekuensi 0,05 Hz – 110 Hz.
Penelitian ini dilakukan beberapa langkah dalam perancangan alat dengan tujuan agar dapat mengetahui tahapan-tahapan dalam mengerjakan alat sampai dengan selesai. Komponen EKG yang dirancang terdiri dari penguat biopotensial berbasis IC AD620, buffer, bandpass filter Sallen Key, notch filter Wein Bridge, dan penguat noninverting. Rangkaian komponen EKG diawali dengan pemasangan elektroda (Ag-AgCl) pada permukaan tubuh sesuai dengan lead EKG. Sebelum dikuatkan oleh penguat biolistrik sinyal EKG terlebih dahulu melewati buffer. Selanjutnya, sinyal EKG diteruskan ke penguat biolistrik untuk dikuatkan 23 kali (gain G = 23). Sinyal EKG yang telah dikuatkan oleh penguat biolistrik kemudian difilter menggunakan bandpass filter ( 0,05 Hz – 110 Hz) dan tapis takik (notch filter) 50 Hz. Setelah difilter sinyal EKG dikuatkan kembali oleh penguat akhir dengan penguatan 28 kali sehingga total penguatan adalah 23x28 = 644 kali.
Pengujian komponen dilakukan dengan memberikan masukan pada penguat biopotensial berupa sinyal sinusoidal. Hubungan Rg (kΩ) dan penguatan (dB) menunjukkan besarnya penguatan sangat dipengaruhi dengan nilai resistor Rg. Semakin rendah nilai resistor maka semakin besar nilai penguatan pada penguat biopotensial.
KESIMPULAN:
Berdasarkan artikel tersebut dapat disimpulkan bahwa, penguat biopotensial AD620 dengan nilai resistor gain (Rg) 2.2 kΩ mampu menguatkan sinyal sebesar 23 kali penguatan. Bandpass filter sallen key yang terdiri dari lowpass filter dan highpass filter sallen key mampu menekan frekuensi cut-off bawah sebesar 0,05 Hz dan frekuensi cut-off atas sebesar 110 Hz kemudian notch filter Wein Bridge mampu menekan frekuensi 50 Hz dengan nilai gain -29,95 dB sehingga mampu menghilangkan noise dari interferensi jala-jala listrik yang dihasilkan oleh listrik PLN. Pengujian rangkaian EKG menggunakan osiloskop menghasilkan sinyal EKG pada lead I, lead II, dan lead III.


0 Comments: