APLIKASI LASER DOPPLER VELOCIMETRY SEBAGAI SENSOR UNTUK MENGUKUR KECEPAT KECEPATAN ALIRAN DARA DARAH H Saturki, Abdul Rahman, M.Rofiki Adli, Muhlisin, Zaenal Fatah, Didik Aribowo Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Uniersitas Sultan A!en! Tirta"asa Tirta"asa saturki#"mail.$om,, abdul.elektro#!mail.$om saturki#"mail.$om abdul.elektro#!mail.$om,, rofiki%adli#"ahoo.$om rofiki%adli#"ahoo.$om,, muhlisin%&#"mail.$om,, 'ee.fatah#!mail.$om muhlisin%&#"mail.$om Abstak ( Sebuah miniatur miniatur sensor sensor serat o)tik laser Doppler velocimetry velocimetry telah dikemban!kan untuk men!ukur ke$e)atan darah. Sinar laser "an! di)an$arkan dari u*un! sensor da)at difokuskan )ada *arak antara +,& dan +, mm dari dari u*un! sensorn"a. Akibatn"a, Akibatn"a, sensor memiliki rasio "an! $uku) tin!!i tin!!i si!nal(to(noise untuk men!ukur ke$e)atan lokal di ham)ir semua $airan buram, termasuk darah. -e)ala sensor dimasukkan ke dalam *arum suntik atau tabun! kateter. Dalam kasus "an! )ertama, itu dimasukkan )ada sudut la)isan luar tubuh dan di)indai di kulit untuk men!ukur distribusi ke$e)atan. Dalam kasus terakhir, itu se*alan )aralel den!an aliran darah di tubuh. Untuk semua aliran darah manusia, manusia, distribusi ke$e)atan ke$e)atan di tubuh da)at diukur san!at akurat. Sudut )en"isi)an serat ke dalam aliran se$ara si!nifikan mem)en!aruhi akurasi )en!ukuran sudut sekitar +/ $o$ok ketika *arum suntik "an! di!unakan. -etika kateter di!unakan, arah )en"isi)an berlawanan den!an arah aliran lebih baik dari)ada se*a*ar den!an aliran karena !enerasi ban!ian belakan! serat. Sehin!!a di!unakan metode 0aser doppler Velocimetry doppler Velocimetry untuk untuk )en!ukuran den!an akurasi tin!!i ini.
-ata kun$i 1 miniatur sensor, ke$e)atan darah, akurasi, sudut )en"isi)an, 0D2 3 Laser 3 Laser Doppler Doppler Velocimetry4 Velocimetry4 Abstract - A miniatu miniaturiz rized ed fiberfiber-opt optic ic laser laser Dopple Dopplerr veloci velocimet metry ry sensor sensor has been been develo developed ped to measure the local blood velocity in vivo. T he laser beam emitted from the sensor tip can be focused at any distance between 0.1 and 0. mm from the tip. !onse"uently# the sensor has a sufficiently hi$h si$nal-to-noise ratio to measure the local velocity in almost any opa"ue fluid# f luid# includin$ blood. The sensor head is inserted in an in%ection needle or a catheter tube. &n the former case# it is inserted ins erted at an an$le to the wall of a vessel and is scanned across the vessel to measure the velocity distribution. &n the latter case# it is ali$ned parallel with the flow in a vessel. vessel . 'or all flows f lows of whole human blood# whole caprine blood# and ()* hematocrit of bovine blood# the velocity distribution across the vessel could be measured very accurately. The insertion an$le of the fiber into the flow si$nificantly affects the measurement accuracy+ an an$le of about 0, is suitable when an in%ection needle is used. hen a catheter is employed# an insertion direction opposite to the flow direction is better than parallel to the flow due to the $eneration of a wae behind the fiber. /o that the laser Doppler velocimetry method used for measurement with hi$h accuracy.
eywords miniature miniature sensors# blood velocity# accuracy# an$le of insertion# LDV 2laser Doppler velocimetry3 I. 1.1.
PENDAHULUAN Latar Beaka!" Sensor serat o)tik menemukan )enin!katan a)likasi di daerah mulai dari )emantauan kesehatan struktural untuk 5io)ho 5io)hoton toni$ i$ )en!in )en!inder deraan aan.. Sifat Sifat unik unik dari dari serat serat o)tik o)tik dan sensor sensor strukt struktur ur menduk mendukun! un! kema*u kema*uan an se)ert se)erti1 i1 kekeba kekebalan lan len!ka len!ka) ) untuk untuk medan elektroma!netik, te!an!an tin!!i, )etir, o)erasi media )eledak atau kimia a!resif dan korosif 3ener!i, min"ak, !as4 rin!an, miniatur, fleksibel, rendah konduktiitas termal, bahan
"an! tahan terhada) suhu 3hi$h 3 hi$h end dan suhu low-end 4, 4 , rend rendah ah(r (ru! u!i, i, non-interferin$ sin"al transmisi, kemam)uan untuk bero)erasi *arak *auh 3)en!inderaan *arak *auh4, kemam)uan multi)le6in! multi)le6in! 3*arin!an 3*arin!an sensor4, sensor4, dan struktur struktur )en!awasan den!an menanamkan dalam material kom)osit 3struktur )intar4. Dalam masalah ini )enulis menemukan bebera)a $ontoh aktual )enelitian, )en!emban!an teknolo!i ilmiah, dan a)likasi sensor serat o)tik1 reiew tentan! status serat kristal kristal fotonik fotonik untuk a)likasi )en!inder )en!inderaan aan
struktur resonator fiber 5ra!! kisi men!akibatkan semua(serat sensor sistem terintero!asi untuk men!ukur akustik !elomban!. )enera)an serat o)tik )lastik untuk )en!inderaan kebo$oran bahan bakar di dalam tanah serta konsentrasi alkohol dalam minuman keras A)likasi laser Do))ler elo$imetr" 30D24 untuk )en!ukuran )rofil ke$e)atan darah. 1.#.
T$%$a! Pe!$&sa! Tu*uan dari )enulisan makah ini "aitu tentan! 7A)likasi laser do))ler elo$imetr" seba!ai sensor untuk men!ukur ke$e)atan aliran darah8 adalah1 1; Men!etahui efektifitas )en!!unaan 0D2 seba!ai sensor untuk men!ukur ke$e)atan darah. 2; Men!etahui *enis $aha"a laser )ada )en!!unaan 0D2 "an! lebih o)timal untuk di!unakan seba!i sensor )en!ukur ke$e)atan aliran darah. 3; Men!etahui sudut )en"isi)an "an! ideal untuk in)ut sensor "aitu serat o)tik ke )embulu darah. 4; Men!etahui efektifitas )en!!unaan multi in*eksi atau multi sensor )ada )en!ukuran ke$e)tan aliran darah.
1.'.
Batasa! Masaa( men!in!at luasn"a )embahsan dari )enulisan makah ini "aitu tentan! 7A)likasi laser do))ler elo$imetr" seba!ai sensor untuk men!ukur ke$e)atan aliran darah8 maka )enulis men!ambil )embahsan den!an fokus )ada 1 1; )eran$an!an sensor berbasis 0D2 den!an men!!unakan konse) sensor "an! sudah ada. 2; men!!unakna data "an! sudah ada seba!ai a$uan )enentuan karakteristik darah "an! dikukur.
II. #.1
TEORI DASAR Laser 0aser adalah sebuah )eran!kat "an! men!eluarkan $aha"a melalui satu )roses disebut emisi teran!san!. 0aser adalah ke)an*an!an dari 0ASER 3 Li$ht Amplification by /timulated 4mission of 5adiation ( 9embesaran :aha"a oleh 9an$aran Radiasi "an! Teran!san!4.
;ambar &. 9ro"eksi sinar laser 0aser meru)akan sumber o)tik "an! meman$arkan foton dalam sinar koheren. :aha"a laser biasan"a monokromatik, misaln"a, memiliki )an*an! !elomban! tun!!al atau warna, dan di)an$arkan dalam )an$aran halus.
D)**er Efek Do))ler, dinamakan men!ikuti tokoh fisika, :hristian Andreas Do))ler , adalah )erubahan frekuensi atau )an*an! !elomban! dari sebuah sumber !elomban! "an! diterima oleh )en!amat, *ika sumber suara>!elomban! tersebut ber!erak relatif terhada) )en!amat>)enden!ar. Untuk !elomban! "an! umum di*um)ai, se)erti !elomban! suara "an! men*alar dalam medium udara, )erhitun!an dari )erubahan frekuensi ini, memerlukan ke$e)atan )en!amat dan ke$e)atan sumber relatif terhada) medium di mana !elomban! itu disalurkan. Rumus ini ada dua, dimana "an! satu tidak di )en!aruhi oleh an!in, dan "an! satu la!i di)en!aruhi oleh an!in. Rumus1
3&4 di mana,
adalah frekuensi )en!amat 3rea$ier4. adalah frekuensi sumber. adalah ke$e)atan Rambat !elomban!. adalah ke$e)atan sumber !elomban! relatif terhada) medium )ositif *ika )en!amat men*auhi sumber !elomban!>suara, ne!atif *ika )en!amat mendekati sumber !elomban!>suara. adalah ke$e)atan )en!amat 3re$eier4 relatif terhada) medium )ositif *ika sumber mendekati )en!amat, ne!atif *ika sumber men*auhi )en!amat. Laser D)**er Ve)c&+etr, Den!an )erkemban!an laser helium( neon 3?e(@e4 di 5ell Tele)hone 0aboratories )ada tahun &BC, mas"arakat o)tik telah tersedia sumber !elomban! radiasi elektroma!netik "an! terus menerus san!at terkonsentrasi )ada )an*an! !elomban! BC, nanometer 3nm4, di ba!ian merah dari s)ektrum "an! terlihat. 9en!ukuran aliran fluida itu se!era ditam)ilkan da)at dibuat dari efek Do))ler )ada balok Dia(@e tersebar oleh bola )ol"st"rene san!at ke$il entrained dalam $airan. 9ada 0aboratorium 9enelitian 5rown En!ineerin! :om)an" 3kemudian Teled"ne 5rown En!ineerin!4, fenomena ini di!unakan dalam men!emban!kan )ertama flowmeter Do))ler laser men!!unakan )emrosesan sin "al heterod"ne.
s untuk menentukan aliran dalam arteri darah dekat )ermukaan. 5erba!ai instrumen seru)a "an! dikemban!kan untuk )emantauan )ermukaan )adat, den!an a)likasi mulai dari men!ukur ke$e)atan )roduk di lini )roduksi kertas dan ba*a )abrik, untuk men!ukur frekuensi !etaran dan am)litudo )ermukaan. 0aser Do))ler 2elo$imetr" adalah metode ma)an untuk men!analisis !erakan )artikel )ada satu titik, baik dalam !as atau $airan.
men$am)uri wila"ah untuk analisis. 9artikel( )artikel "an! melewati daerah ini memantulkan $aha"a dan dari data ini adalah mun!kin untuk men!ukur )er!eseran Do))ler dan karena ke$e)atan )artikel.
#.'
;ambar C. Skema dasar laser do))ler elo$imetr" Sumber laser $o$ok untuk a)likasi se)erti harus memiliki )an*an! koherensi )an*an!, bero)erasi modus membu*ur tun!!al, dan memiliki kekuatan "an! baik dan stabilitas kebisin!an. :obolt : D9SS laser sehin!!a san!at $o$ok untuk a)likasi tersebut. Selain itu, berba!ai :obolt tentan! laser D9SS *u!a men$aku) )an*an! !elomban! "an! lebih )endek, se)erti nm, "an! da)at di!unakan untuk memberikan informasi tambahan tentan! ukuran )artikel. Pr&!s&* -asar )*eras& LDV Dalam bentuk "an! )alin! sederhana dan )alin! saat ini di!unakan, 0D2 melintasi dua berkas sinar laser $ollimated, monokromatik, dan koheren dalam aliran fluida "an! diukur. -edua balok biasan"a di)eroleh den!an memisahkan balok tun!!al, sehin!!a memastikan koherensi antara keduan"a. 0aser den!an )an*an! !elomban! dalam s)ektrum terlihat 3+(G+ nm4 "an! umum di!unakan ini biasan"a ?e(@e, Ar!on ion, atau dioda laser, "an! memun!kinkan *alur balok untuk diamati. Sebuah transmisi o)tik berfokus balok ber)oton!an di )in!!an! mereka 3titik fokus sinar laser4, di mana mereka men!!an!!u dan men!hasilkan satu set )in!!iran lurus. Seba!ai )artikel 3baik alami atau induksi4 entrained dalam lulus $airan melalui )in!!iran, mereka memantulkan $aha"a "an! kemudian
dikum)ulkan oleh o)tik menerima dan fokus )ada )hotodete$tor 3biasan"a sebuah fotodioda lon!soran4. :aha"a "an! di)antulkan berfluktuasi dalam intensitas, frekuensi "an! setara den!an )er!eseran Do))ler antara ke*adian dan $aha"a tersebar, dan den!an demikian sebandin! den!an kom)onen ke$e)atan )artikel "an! terletak )ada bidan! dua sinar laser. Jika sensor se*alan den!an aliran sehin!!a )in!!iran te!ak lurus terhada) arah aliran, sin"al listrik dari )hotodetektor maka akan sebandin! den!an ke$e)atan )artikel )enuh. Den!an men!!abun!kan ti!a )eran!kat 3misaln"a, Dia(@e, Ar!on ion, dan laser diode4 den!an )an*an! !elomban! "an! berbeda, semua kom)onen ke$e)atan ti!a aliran da)at diukur se$ara simultan. 5entuk lain dari 0D2, terutama di!unakan dalam )erkemban!an )eran!kat awal, memiliki )endekatan "an! sama sekali berbeda den!an interferometer. Sensor ini *u!a memba!i sinar laser men*adi dua ba!ian satu 3balok )en!ukuran4 difokuskan ke dalam aliran dan "an! kedua 3balok referensi4 melewati luar aliran. Sebuah o)tik menerima men"ediakan *alur "an! memoton! balok )en!ukuran, membentuk olume ke$il. 9artikel melewati buku ini akan men!hamburkan $aha"a dari sinar )en!ukuran den!an )er!eseran Do))ler seba!ian $aha"a ini dikum)ulkan oleh o)tik )enerima dan ditransfer ke )hotodetektor. 5alok referensi *u!a dikirim ke )hotodetektor mana heterod"ne deteksi o)tik men!hasilkan sin"al listrik )ro)orsional den!an )er!eseran Do))ler, dimana )artikel ke$e)atan kom)onen te!ak lurus terhada) bidan! balok da)at ditentukan. 9en!aturan seru)a men!!unakan heterod"nin! o)tik *u!a di!unakan dalam sensor laser Do))ler untuk men!ukur ke$e)atan linier )adatan dan untuk men!ukur !etaran )ermukaan sensor terakhir ini biasan"a disebut Do))ler ibrometer laser, *u!a disin!kat 0D2. A*&kas& LDV Dalam dekade se*ak 0D2 "an! )ertama kali di)erkenalkan, telah ter*adi berba!ai sensor laser Do))ler dikemban!kan dan ditera)kan. a. 9enelitian la*u aliran Do))ler 0aser elo$imetr" serin! di)ilih lebih dari bentuk lain dari )en!ukuran
aliran karena )eralatan bisa berada di luar aliran "an! diukur dan karena itu tidak ber)en!aruh )ada arus. 5ebera)a a)likasi khas adalah seba!ai berikut1 An!in )er$obaan ke$e)atan terowon!an untuk aerodinamika )en!u*ian )esawat, rudal, mobil, truk, kereta a)i, dan ban!unan dan struktur lainn"a 9en!ukuran ke$e)atan arus air 3)enelitian hidrodinamika umum, desain lambun! ka)al, mesin ber)utar, arus )i)a, aliran saluran, dll4.
ber!etar. Teknolo!i, disesuaikan den!an men"ertakan kemam)uan )emindaian 3untuk men"ediakan )en!ukuran !etaran melalui arra" )oin4, telah di!unakan untuk men!ukur !enerasi !etaran dan )ro)a!asi untuk motor ultrasonik dan akustik dan ultrasonik mikrofluida. ?ebatn"a, adalah mun!kin untuk men!ukur deformasi !elomban! ka)iler serta men!!unakan ibrometer laser "an! Do))ler. d. Mouse kom)uter 0aser Do))ler elo$imetr" telah di!unakan dalam mouse kom)uter laser. I&K -euntun!an termasuk konsumsi da"a "an! rendah, dan kemam)uan untuk mela$ak )ada seba!ian besar )ermukaan, termasuk )ermukaan sifat khusus se)erti ka$a, di mana !ambar(sensor tradisional berbasis o)ti$al mouse !a!al untuk mem)erkirakan !erak. e. @ai!asi Htonomi 0andin! ?a'ard 9en!hindaran Teknolo!i "an! di!unakan di @ASA 9ro*e$t Mor)heus )endarat bulan untuk se$ara otomatis menemukan tem)at )endaratan "an! aman berisi elo$imeter Do))ler 0
(((((((((( um((((((((((
;ambar . -andun!an kimia serat o)tik. 3?F1 @?F1 ?CHL &1 G1 , T L .+ h4. Serat o)tik terukir di bawah o)timal kondisi di!unakan untuk men!hasilkan sistem 0D2 serat o)tik untuk men!ukur ke$e)atan darah lokal 3lihat ;ambar 4. Sistem ini men!!unakan sinar referensi. Sebuah monokromatik sinar dari laser helium( neon 3 LBC.nm da"a1 Cm4 "an! te!ak lurus ter)olarisasi 3)olari'ed S4 setelah melewati )irin! seten!ah !elomban! ter$ermin oleh beam ter)olarisasi s)litter 395S4. Sinar "an! di)antulkan difokuskan oleh lensa di u*un! serat o)tik 3Sumitomo Ele$tri$
-ekuran!an 0D2 a; )eralatan mahal b; Teknik )en!ukuran titik tun!!al c; 9en!ambilan data "an! tidak kondusif *ika dekat den!an dindin!
III. '.1.
METODELOGI &ber/O*t&c LDV S&ste+ 0ensa :embun! se)erti fiber "an! dibuat oleh etsa kimia. Se$ara khusus, multimode serat kuarsa den!an indeks bias dinilai telah terukir dalam larutan air hidro!en fluorida dan amonium fluoride. -onsentrasi larutan, waktu etsa, dan Suhu etsa dikendalikan untuk menda)atkan "an! diin!inkan *ari(*ari kelen!kun!an untuk )ermukaan lensa se)erti serat ti) 3lihat ;ambar 4.
;ambar . Dia!ram skematik sistem 0D2 fiber o)tik. Sinar laser melewati melalui serat o)tik dan di)an$arkan dari $embun! akhir serat lensa se)erti.
9erhitun!an o)tik Ra" berdasarkan !ambar mikrosko) dari )ermukaan u*un! serat mem)rediksi bahwa sinar laser dalam serat o)tik akan berkum)ul di ke*auhan sekitar 0 L CC+ m dari u*un! serat. Hleh karena itu, 2olume )en!ukuran 3balok )in!!an!, d+1 , m fokus mendalam, l+1 G )m4 terbentuk.
;ambar menun*ukkan dia!ram skematik setu) eks)erimental untuk initro sirkulasi aliran sirkuit. Sirkuit ini terdiri dari tertutu) lin!karan dan memiliki reseroir, )om)a tabun!, tan!ki ke)atuhan untuk men!ha)us den"utan aliran fl, dan tabun! karet silikon 3diameter ba!ian1 B mm diameter luar1 mm, )an*an!1 & m4 untuk men!hasilkan berkemban! den!an baik aliran medan. Sistem adalah di!unakan seba!ai sistem kardioaskular Model. 2olumetrik Tin!kat fl ow dan beker*a fl suhu $airan "an! diukur den!an sebuah fl owmeter elektroma!netik 3EMF4 dan termoko)el masin!(masin!. '.'. &ber/O*t&c LDV Met)-e Pe!,&s&*a! Pr)be. Dua )en"isi)an Metode "an! di!unakan untuk mem)erkenalkan fi ber(o)ti$ 0D2 men"elidiki ke titik )en!ukuran 3;ambar B4.
3a4 sistem in*eksi laser
3C4 n adalah indeks bias fluida ker*a. '.#.
I!/V&tr) S&rk$as& C&rc$&t )0.
3b4 Sistem in*eksi kateter ;ambar B. Dia!ram skematik 0D2 sistem )en"elidikan in*eksi
;ambar . Dia!ram skematik dari Model sistem aliran
Metode )ertama men!!unakan *arum )en"isi)an den!an diameter luar +, mm. Fi ber(o)ti$ sensor )en"elidikan adalah mirin! dimasukkan ke ba!ian tes, dan itu di)indahkan se)an*an! *arum men!!unakan taha) mi$romotion !eser untuk men!ukur ke$e)atan )ro fi le dalam tabun!.
Sebelum )en!ukuran, frekuensi Do))ler diukur )ada )usat tabun! untuk men!ealuasi kemam)uan )en!ukuran, dan sensor 9robe di)indahkan se)an*an! diameter tabun! untuk fi nd tem)at di dindin! tabun! di mana tidak ada )un$ak "an! *elas dalam s)ektral !elomban!. Setelah mendeteksi )osisi sensor, ke$e)atan distribusi di tabun! diukur. Metode kedua untuk men!aktifkan )robe sensor men*adi di!unakan dalam a)likasi klinis, se)erti, )eran!kat interensi. Dalam metode ini, fi sensor ber(o)tik didirikan dalam kateter. Sebuah kateter untuk interensi kardioaskular )en!obatan di!unakan untuk mem)erkenalkan u*un! ber fi ke titik )en!ukuran. -ateter ini 3ilson(:ook Medis
;ambar G. ;ambaran )artikel $aha"a )ada u*un! serat o)tik seba!ai sensor 0D2 Sebuah konsentrat sel darah merah dalam manitol(adenine)hos)hate solusi 3"an! disediakan oleh 9alan! Merah Je)an! Hsaka 5lood :enter4 dien$erkan den!an fosfat(bu ff Ered saline 395S4 untuk memberikan ? L , "an! sama den!an bahwa darah seluruh manusia. Sudut )en"isi)an diteta)kan untuk P L + / $t dan tin!kat aliran fl melalui )embulu model +.C, +., dan +.B 0 > min di!unakan. -arena )lasma darah seba!ian besar terdiri dari air 3sekitar olume4, )lasma dian!!a) memiliki indeks bias miri) den!an 95S. Hleh karena itu, indeks bias saline di!unakan untuk mem)erkirakan olume )en!ukuran. 9erhitun!an o)tik ra" men!!unakan !ambar mikrosko) dari )ermukaan fi u*un! ber mem)rediksi bahwa sinar laser dari u*un! fi ber lensa se)erti akan bertemu di *arak CC+ m dari u*un! dalam 95S den!an bias "an! indeks &. dan untuk )an*an! fokus )ada CC+ m. Untuk men$e!ah )enurunan ke fi ber diameter dan -ekuatan selama etsa kimia ketika fabrikasi lensa se)erti u*un! fi ber $embun!, dindin! sam)in! fi ber "an! dila)isi den!an )hotoresist 3Tok"o Hhka -o!"o :o 0td, HF9R++4.
3a4 Sensor serat o)tik merun$in! den!an )rinsi) ker*a 02D
3b4 Jalur $aha"a )ada )en"inaran fiber o)tik di 95S
;ambar . 9rofil Model ke$e)atan di )embuluh darah
;ambar menun*ukkan ke$e)atan )ro fi les diukur dalam )embulu model )ada olumetrik suatu aliran tin!kat L +. l > min.Theerti$ala6isinFi!ureB menun*ukkan fun!si ke)adatan )robabilitas 39DF4 dari waktu rata(rata( D 3M?'4. Sin"al Do))ler sedan!kan sumbu horisontal menun*ukkan frekuensi. ;aris(!aris ertikal rusak )ada ;ambar B menun*ukkan Do))ler "an! frekuensi sesuai den!an aksial aliran ke$e)atan, "an! dihitun! dari hubun!an antara olumetrik aliran Tin!kat dan )arabola ke$e)atan )rofil aliran darah. -ura )arabola )ada ;ambar menun*ukkan ke$e)atan )ro fi les untuk 9oiseuille flow dihitun! dari olumetrik flow rate. ;aris tebal dan )utus()utus adalah teoritis ke$e)atan )ro fi les dalam tabun! den!an diameter B,+ dan ,& mm, masin!(masin!, dan titik(titik lin!karan !anda menun*ukkan air ke$e)atan aliran )ro fi les diukur den!an men!!unakan modus dual beam 3)in!!iran( t")e4 sistem 0D2. ?asil ini *elas menun*ukkan bahwa rasio si!nal(to(noise dari sin"al Do))ler menurun den!an menin!katn"a aliran olumetrik tin!kat. 9enurunan ini dian!!a) disebabkan oleh )erubahan dalam )ola aliran fl seba!ai )erubahan aliran fl dari men*adi laminar men*adi ber!olak. Meski)un )enurunan ini dalam sin"al(tonoise rasio, frekuensi dominan sesuai den!an 9er!eseran Do))ler diamati seba!ai )un$akn"a )ada semua frekuensi s)ektrum "an! di)eroleh dalam )enelitian ini. .#. Pe!"ar$( Laser Pa!%a!" "e)+ba!" -a! K)!se!tras& Dara( *a-a Ak$ras& Pe!"$k$ra! 9enelitian ini men!!unakan helium( neon laser seba!ai sumber $aha"a monokromatik untuk sistem 0D2. @amun, $aha"a den!an )an*an! !elomban! dalam kisaran G++(&C++ nm da)at den!an mudah menembus *arin!an hidu). Dalam studi sebelumn"a di mana kita men!ukur transmitansi o)tik seluruh darah, kami menemukan bahwa $aha"a den!an )an*an! !elomban! + dan BC, nm dari normal()oton! u*un! fi ber membusuk di intensitas &, dan C,, masin!(masin!, )ada *arak 0 LCC+ nm dari u*un! fiber. -arena fiber ini memiliki kedua transmisi dan menerima kom)onen o)tik dan $aha"a tersebar dari )artikel 3misaln"a, sel darah merah4 dikum)ulkan oleh satelit ber(o)tik fi "an!
sama, maksimum intensitas $aha"a "an! dikum)ulkan oleh fi ber dihara)kan *adi, masin!(masin!, &, 30D1 L + nm4 dan +,+B 3?e(@e1 L BC, nm4 dari $aha"a dari u*un! fi ber.
;ambar . 9rofil ke$e)atan aliran darah dalam )embuluh ;ambar menun*ukkan hasil ke$e)atan )rofile )en!ukuran. ?asil ini menun*ukkan bahwa kom)onen alas kebisin!an di s)ektrum frekuensi sedikit lebih rendah untuk heliumneon "an! 0aser dari)ada untuk dioda laser. @amun, )an*an! !elomban! selisih tidak mun$ul ke hasil. ?al ini dian!!a) berasal dari untuk )erbedaan()erbedaan antara sam)el darah dan heliumneon "an! sinar laser "an! lebih koheren dari)ada laser diode balok. Di kedua )an*an! !elomban!, )un$akn"a diamati di setia) s)ektrum "an! di)eroleh. Selain itu, ini fi ber(o)ti$ sistem 0D2 bisa men!ukur ke$e)atan aliran fl darah terkonsentrasi tin!!i 3B hematokrit4. -e$e)atan diukur )ro fi les masin!(masin! aliran darah "an! sedikit lebih bulat di ten!ah tabun! dari ke$e)atan )arabola )ro fi le. Aliran $aha"a di ten!ah tabun! dikenal seba!ai )lu! )arsial aliran dan diamati dalam untuk non(@ewtonian aliran. ?asil di atas menun*ukkan bahwa fiber ber(o)tik sensor
0D2 da)at men!ukur aliran darah ke$e)atan sam)el darah den!an konsentrasi "an! lebih tin!!i dari Seluruh tubuh. .'. Pe!"ar$( -ar& s$-$t Pe!,&s&*a! *a-a Ak$ras& Pe!"$k$ra!. Untuk menentukan )er!eseran frekuensi "an! dihasilkan effek Do))ler, ektor ke$e)atan aliran harus memiliki )aralel kom)onen untuk balok insiden laser. Hleh karena itu, dalam studi sebelumn"a, kita dimasukkan )robe sensor dia!onal ke ker*a $airan. @amun, e ff e$t dari sudut )en"isi)an )ada akurasi )en!ukuran sistem kateter 0D2 belum ditentukan. Hleh karena itu, )en!aruh dari )en"isi)an sudut )ada keakuratan )en!ukuran diteliti di )enelitian ini. -e$e)atan aliran diukur den!an men!!unakan kateter dan *arum 0D2 sistem untuk berba!ai sudut )en"isi)an dalam sus)ensi )i!men )utih, "an! meru)akan Model darah.
;ambar &+. ?ubun!an antara sudut in*eksi dan rasio kesalahan )en!ukuran ke$e)atan ;ambar &+ menun*ukkan hubun!an antara olumetrik Tin!kat fl ow dan rasio kesalahan 3didefinisikan seba!ai rasio dari diukur ke$e)atan di ten!ah tabun! untuk teoritis ke$e)atan "an! di)eroleh dari olumetrik tin!kat aliran fl4 untuk berba!ai )en"isi)an sudut ketika konsentrasi )i!men )utih : L &+ ! > 0.
;ambar &&. sin"al Do))ler di)eroleh den!an men!!unakan kateter 0D2. ;ambar && menun*ukkan $ontoh s)ektrum "an! di)eroleh dari sin"al Do))ler men!!unakan sistem kateter 0D2. 0, "an! *elas 9un$ak diamati )ada s)ektrum "an! di)eroleh den!an men!!unakan kateter Sistem 0D2 saat P L &+ / itu ham)ir sama den!an ke$e)atan teoritis dihitun! dari tin!kat aliran. Sebalikn"a, ketika sudut )en"isi)an adalah P L +. )un$ak frekuensi di s)ektrum men!hilan! ketika : L &+ ! > 0 dan frekuensi Do))ler "an! di)eroleh *auh lebih rendah dari frekuensi "an! di)erkirakan sesuai den!an aksial ke$e)atan dalam tabun!. ?al ini dian!!a) karena titik )en!ukuran terletak di ban!un fl ow dihasilkan oleh la)isan batas aliran dalam fi ber. 9en!ukuran akurasi dari sistem *arum 0D2 berkuran! ketika sudut )en"isi)an dekat den!an + /. ?asil ini menun*ukkan bahwa )en!aturan kesalahan sudut )en"isi)an sebuah )ro"ek(ff frekuensi(toelo$it" konersi men!!unakan 3&4. Sudut )en"isi)an o)timal "an! dian!!a) P L + / dan &+ / untuk *arum dan sistem kateter 0D2, masin!(masin!. -ateter 0D2 Sistem adalah metode )en"isi)an disukai saat men!!unakan ini sensor dalam a)likasi klinis. -ami selan*utn"a dilakukan aliran darah )en!ukuran men!!unakan sensor kateter 0D2. .. Pe!"$k$ra! A&ra! Dara( -e!"a! Karakter S,ste+ LDV U*un! sensor sistem kateter 0D2 adalah selaras hulu, dan beker*a fluida dari seluruh darah dan darah $a)rine 3? L +4 di!unakan.
Di )er$obaan ini, konsentrasi darah berariasi antara + dan B den!an menambahkan 95S. -er*a $airan adalah di)om)a melalui sirkuit 3lihat ;ambar 4.
0D2 di!unakan untuk men!ukur ke$e)atan aliran fluida buram dan semio)aQue, termasuk )i!men )utih sus)ensi, darah manusia utuh, dan Seluruh darah $a)rine. -iner*a sistem ini diealuasi dan hasil "an! di)eroleh seba!ai berikut 1 1; Distribusi ke$e)atan di )embulu bisa san!at akurat diukur untuk men!alir $aha"a 3akurasi B4. 2; Sumber $aha"a 3laser ?e(@e dan dioda laser4 memiliki sedikit efek )ada akurasi )en!ukuran. 3; Sudut )en"isi)an fiber o)tik ke aliran darah memberikan efek "an! si!nikan )ada akurasi )en!ukuran sudut )en"isi)an ideal sekitar +/. 4; Untuk sistem 0D2 kateter, arah )en"isi)an terhada) aliran darah lebih baik den!an satu )en"isi)an karena adan"a efek dari u*un! fiber "an! disis)kan )ada sudut )en!ukuran.
;ambar &&. efek sumber $aha"a berlainan dan rasio kesalahan ukur dari ke$e)atan untuk sistem kateter 0D2.
DATAR PUSTAKA htt)1>>downloads.hindawi.$om>*ournals>s) e$ialissues>C+G+.)df 3di akses CC>&&>& &1+ 4 htt)1>>en.wiki)edia.or!>wiki>0aser%Do))l er%elo$imetr" 3di akses CC>&&>& &1+4 htt)1>>allabouto)ti$s&.blo!s)ot.$om>C+& >+>laser(dan()rinsi)(ker*an"a.html 3di akses CC>&&>& &1+ 4 htt)1>>en.wiki)edia.or!>wiki>0aser%Do))l er%elo$imetr" 3di akses CC>&&>& &1+4 htt)1>>wwwC.$s$amm.umd.edu>)ro!rams>t rb&+>)resentations>0D2.)df 3di akses CC>&&>& &1+ 4
;ambar && menun*ukkan efek men!!unakan sumber $aha"a berlainan dan rasio kesalahan dari ke$e)atan )en!ukuran untuk sistem 0D2 kateter. -eban"akan ke$e)atan diukur dalam )enelitian adalah dalam bebera)a )ersen dari nilai(nilai teoritis se)an*an! sumbu tabun!. @amun, ke$e)atan diukur untuk darah $a)rine aliran 3+ hematokrit4 men!!unakan laser diode sekitar (& lebih rendah dari nilai teoritis se)an*an! sumbu tabun!. Se*ak kom)onen alas kebisin!an di setia) s)ektrum "an! lebih tin!!i untuk laser diode dari)ada laser helium(neon, ?asil ini menun*ukkan bahwa koherensi laser menaikkan intensitas sin"al. ?al ini menun*ukkan bahwa koherensi $aha"a adalah faktor )entin! ketika men!ukur ke$e)atan aliran darah men!!unakan transmisi $aha"a. Sehin!!a, akurasi )en!ukuran lebih tin!!i. V.
KESIMPULAN Sebuah 0aser Do))ler fiber o)tik den!an sistem elo$imetr ber(o)tik dikemban!kan men!!unakan lensa ber(o)tik den!an $embun! se)erti seba!ai )eman$ar $aha"a. Teknolo!i Fiber o)ti$ den!an Sistem
1;
2; 3;
4; 5;
&. @ama @
BIODATA PENULIS 1 SATUR-< 1 C&&&CCC 1 saturki#"mail.$om 1 A5DU0 RA?MA@ 1 C&&+C 1 abdul.elektro#!mail.$om 1 M RHF<-< AD0< 1 C&&+C 1 rofiki%adli#"ahoo.$om 1 MU?0
e(mail
1 'ee.fatah#!mail.$om
