Fisika dalam Kesehatan

ditegaskan bahwa pada suatu proses temperature konstan,
tekanan gas akan berbanding terbalik dengan volumenya
(Young&Freedman,2002). Secara matematis dinyatakan
dengan:

PV = Konstan
Untuk gas yang berada dalam dua keadaan keseimbangn
yang berbeda pada suhu konstan, maka diperoleh:

P1V1 = P2V2
dengan
P1 = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m2)
P2 = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m2)
V1 = volum gas pada keadaan 1 (m3)
V2 = volum gas pada keadaan 1 (m3)

51

H. Elektromiogram

Elektroda permukaan kulit yang ditempatkan di atas
otot rangka yang berkontraksi akan merekam bentuk
gelombang biopotensial yang bervariasi terhadap waktu yang
dikenal sebagai elektromiogram (EMG). Sinyal
elektromiogram (EMG) dihasilkan di otot, ketika otot
berkontraksi dan sendi ditekuk atau diperpanjang. Sinyal
EMG dapat diukur dari permukaan kulit dengan elektroda
non-invasif, dan mereka menyertakan beberapa informasi
tentang gerakan seperti otot torsi atau sudut sambungan. Oleh
karena itu, dimungkinkan untuk mencapai mesin manusia
yang lebih intuitif antarmuka menggunakan sinyal EMG
daripada antarmuka konvensional seperti joystick, sarung
tangan data, menangkap gerak. Sinyal listrik ini muncul dari
penjumlahan peristiwa potensial aksi dari unit motorik otot
individu. Karena sejumlah besar sel sedang menjalani aksi
peristiwa selama kontraksi otot, aliran arus bioelektrik relatif

52

besar dan dapat menghasilkan potensi kulit setinggi 10 mV,
meskipun lebih biasanya dalam kisaran beberapa millivolt.
Kami akan melacak transmisi potensial aksi dari akson ke
otot, menyebabkan otot berkontraksi. Rekaman potensial dari
otot selama Gerakan disebut elektromiogram atau EMG.

Otot terdiri dari banyak unit motorik. Unit motorik
terdiri dari satu neuron bercabang dari batang otak atau
sumsum tulang belakang, dan 25 hingga 2000 serat otot (sel)
adalah dihubungkan melalui pelat ujung motor. Amplitudo
EMG yang diukur pada permukaan kulit berhubungan,
meskipun tidak linier, dengan kekuatan kontraksi otot. Secara
umum, peningkatan frekuensi dan kompleksitas biopotensial
miogram mengikuti peningkatan kontraksi otot. Ini dihasilkan
dari peningkatan laju pembakaran unit motor dan
peningkatan perekrutan fibril otot.

Bentuk gelombang EMG terlihat acak dan cukup baik
diwakili oleh noise acak memiliki fungsi distribusi Gauss.

53

Energi puncak kira-kira di 30- hingga 150-Hz jangkauan
dengan beberapa komponen energi rendah setinggi 500 Hz.
Saat otot lelah, Spektrum frekuensi EMG bergeser ke arah
frekuensi yang lebih rendah, dan bioelektrik amplitudo
berkurang. Banyak upaya telah dilakukan untuk
menggunakan deteksi permukaan kulit EMG sebagai
indikator kekuatan pembangkitan kekuatan otot sukarela,
tetapi dengan sering kurang dari keberhasilan yang
diharapkan.

Frekuensi dan amplitudo biopotensial cenderung sedikit
berubah pada rentang rendah kekuatan kontraktil, naik
dengan cepat dengan perubahan kecil dalam kekuatan
sedang, dan relatif bervariasi kecil dengan kekuatan yang
semakin besar. Dalam aplikasi di mana EMG digunakan
untuk mengontrol prosthetics, ada masalah karena rentang
proporsional yang relatif kecil kontrol. Meski begitu, EMG
secara luas dipantau dan digunakan untuk banyak aplikasi

54

dalam penelitian dan obat-obatan sebagian karena sangat
mudah diakses dan dicatat.

Misalnya, EMG sering digunakan dalam penelitian
biomekanik di mana diinginkan untuk: pantau kelompok otot
mana yang aktif dan/atau waktu dan urutan kontraksinya.
Analisis spektrum frekuensi EMG dapat digunakan untuk
mendeteksi derajat otot kelelahan dan untuk mendapatkan
wawasan tentang kinerja otot. Pemantauan EMG rahang dan
leher ketegangan otot digunakan dalam monitor biofeedback
komersial yang dirancang untuk mendorong relaksasi.
Penguat biopotensial yang digunakan untuk pemantauan
EMG cukup sederhana karena amplifier instrumentasi standar
atau bahkan amplifier operasional yang murah dapat
digunakan dalam mode diferensial. Penempatan elektroda
dan pengaturan penguat diferensial digunakan untuk
mengukur EMG ditunjukkan pada Gambar 11.1

55

Sel otot tunggal biasanya tidak dipantau dalam EMG
karena sulit untuk mengisolasi satu otot. Elektroda EMG
biasanya merekam aktivitas listrik suatu bilangan dari serat.
Biasanya permukaan elektroda atau elektroda jarum
konsentris. Sebuah permukaan elektroda yang menempel
pada kulit untuk mengukur sinyal listrik dari banyak unit
motor. Sebuah elektroda jarum konsentris dimasukkan di
bawah kulit untuk mengukur aktivitas satu unit motor dengan
kabel terisolasi dihubungkan oleh tepi. Gambar 11.2
menunjukkan EMG . yang khas elektroda terdiri dari dua
jenis.

56

Pengaturan khas untuk perekaman EMG ditunjukkan
pada Gambar 11.3. Listrik otot sinyal dapat ditujukkan
langsung pada satu saluran osiloskop, dan sinyal tersebut
dapat digabungkan dan ditampilkan pada baris kedua. Sinyal
juga dapat diteruskan ke amplifier dan pembicara dapat
didengar. Rekaman terintegrasi (dalam volt detik) adalah
ukuran dari jumlah listrik yang berhubungan dengan
potensial aksi otot. Gambar 11.4 menunjukkan EMG dan
bentuk terintegrasinya untuk tingkat kontraksi otot volunter
yang berbeda. Semakin kuat semakin besar aktivitas potensial
aksi kontraksi. Mengevaluasi terintegrasi bentuk aktivitas
potensial aksi lebih mudah karena bentuk kurvanya jauh lebih
halus. Di klinik EMG dapat didengar dan formulir

57

terintegrasi sering digunakan untuk menentukan kondisi otot
saat berkontraksi.

58

I. Penentuan Berat Badan Normal pada
Bayi

Timbangan adalah alat yang dipakai melakukan
pengukuran berat suatu benda. Timbangan
dikategorikan kedalam sistem mekanik dan juga
elektronik. Timbangan adalah suatu alat yang sangat
penting keberadaannya dalam kehidupan sehari-hari
kita, dan hal ini diperhatikan oleh Pemerintah dengan
mendirikan Dinas Metrologi untuk mengelolanya.
Tingkat keakurasian timbangan bergantung dari jenis
Load Cell yang dipakai (Pratama, 2011).

Load Cell adalah komponen utama pada sistem
timbangan digital. (Pratama, 2011). Load Cell
merupakan sensor berat. Apabila Load Cell diberi
beban pada inti besi maka nilai resistansi di strain
gauge-nya akan berubah yang dikeluarkan melalui

59

empat buah kabel. Dua kabel sebagai eksitasi dan dua
kabel lainnya sebagai sinyal keluaran ke kontrolnya.
Sebuah Load Cell terdiri dari konduktor, strain gauge,
dan jembatan Wheatstone. Gambar 1.1 merupakan Load
Cell. Tegangan keluaran dari Load Cell sangat kecil,
sehingga untuk mengetahui perubahan tegangan
keluaran secara linier dibutuhkan rangkaian penguat
instrumen yang dapat menguatkan tegangan keluaran
yang sangat kecil hingga kurang dari satuan milivolt.

Gambar 1.2 Load Cell

Fisika adalah salah satu cabang ilmu sains yang
selama ini lebih sering dipelajari di dalam kelas dengan

60

proses pembelajaran searah yang dilakukan oleh guru.
Fisika semestinya dipelajari dengan cara doing
(melakukan langsung) atau biasa dikenal dengan istilah
percobaan. Hal ini sesuai dengan pernyataan bahwa
fisika adalah ilmu percobaan (Young dan Freedman,
2002: 3), artinya fisika juga bisa diajarkan dengan cara
percobaan atau kegiatan.

Terdapat beberapa alasan mengapa kegiatan
penting untuk dilakukan dalam pembelajaran sains,
khususnya fisika. Terdapat empat alasan yang
dikemukakan para pakar pendidikan IPA/sains
mengenai pentingnya kegiatan. Diantaranya mampu
membangkitkan motivasi belajar IPA, mengembangkan
keterampilan-keterampilan dasar dalam melaksanakan
eksperimen, menjadi wahana belajar pendekatan ilmiah
(Reductionism, Repeatability, dan Refutation), dan
menunjang pemahaman materi pelajaran (Woolnough

61

dan Allsop, 1985: 5-8). Melalui kegiatan, dapat
menimbulkan rasa ingin tahu yang lebih sehingga
motivasi belajar akan meningkat. Keterampilan dasar
eksperimen juga akan terasah melalui kegiatan
mengamati, mengukur, menggolongkan, mengajukan
pertanyaan, menyusun hipotesis, merencanakan
percobaan, mengidentifikasi variabel. Melakukan
pengukuran terhadap massa bayi atau berat badan bayi
setelah kelahiran adalah hal yang penting dilakukan.

Berat Bayi Lahir Rendah (BBLR) a. Pengertian
WHO telah mengganti istilah preterm baby dengan low
birth weight baby pada tahun 1961, karena tidak semua
bayi lahir di bawah 2.500 gram adalah bayi preterm
(Cunningham, 2010). Bayi Berat Lahir Rendah (BBLR)
adalah bayi yang lahir dengan berat kurang dari 2.500
gram (Prawirohardjo, 2009). Berat lahir adalah berat
bayi yang ditimbang satu jam setelah lahir (Depkes RI,

62

2008). b. Klasifikasi BBLR Menurut Harapan Hidupnya
1) Bayi berat lahir rendah (BBLR) dengan berat lahir
1500 – 2499 gram. 2) Bayi berat lahir sangat rendah
(BBLSR) dengan berat lahir 1000 – 1499 gram. 3) Bayi
berat lahir ekstrem rendah (BBLER) dengan berat lahir
< 1000 gram.

63

GLOSSARY

ECG (electrocardiogram): potential recordings of heart on the skin. EEG
(electroencephalogram): Recording electrical signals from the brain. EMG
(electromyogram): potential recordings muscles during movement. EOG
(Electrooculogram): Recording potential changes caused by eye movements.

64

DAFTAR PUSTAKA

Ackerman, E., Ellis, L.B.M, Williams, L. E. (1998). Ilmu Biofisiska. Penerjemah:
Redjani dan Abdulbasir. Surabaya: Universitas Airlangga.

Cameron, J. R., J.G. Skofronick. (1978). Medical Physics. New York: John Wiley &
Sons, Inc.
Cotterill, R. (2002). Biophysics. New York: John Wiley & Sons, Inc.

Davidovits. (2001). Physics in Biology and Medicine, Second Edition. San Diego:
A Harcourt Science and Technology.

Sinauer Associates (www.sinauer.com) and (www.whfreeman.com).
Giancoli, D. C. (1998). Physics, Fifth Edition. London: Prentice-Hall International
(UK) Limited.
Glaser, R. (2001). Biophysics. Berlin: Springer-Verlag.
Hughes, W. (1979). Aspects of Biophysics. New York: John Wiley & Sons, Inc.
http://www.biosci.uga.edu/ahnanac/bio_103/notes/may_15.htm.
http.www.cellsalive.com/cells
Urone, P. P. (1986). Physics with Health Science Application. New York: John
Wiley & Sons, Inc.
Webster, J. G. (Ed.). (1998). Medical Instrumentation, Third Edition. New York:
John Wiley & Sons, Inc.

65

Nama PROFIL PENULIS
NIM : Rilo Pangastuti
Motto : 21308251004
: esok hari harus lebih baik

Nama : Kaswarsih Mulia Ramadhani
NIM : 21308251008
Motto : kebenaran manusia tidak ada yang kekal

Nama : Agrielsa Alphasati Sinaga
NIM : 21308251036
Motto : Bahagia itu diciptakan bukan didapatkan

66