Konsep Fisika pada Tensimeter dalam Mengukur Tekanan Darah

   

Oleh: Dr. Ir. Vina Serevina, M.M.,  M Rizki Diva Mahendra, Pendidikan Fisika UNJ Angkatan 2019

 Dimasa pandemic seperti ini isu kesehatan menjadi topik terpanas. Masyarakat seperti kita diminta untuk taat protocol dan selalu menjaga kesehatan. Salah satu cara melihat kondisi kesehatan adalah dengan melihat tekanan darah manusia. Tekanan darah merupakan salah satu tanda vital yang digunakan oleh dokter sebagai dasar untuk mendiagnosis dan merawat pasien. Pengukuran darah yang akurat diperlukan untuk menilai status hemodinamik pasien dan mendiagnosis penyakit. 

Tekanan darah diukur dalam milimeter air raksa (mmHg) menggunakan tensimeter/Sphygmomanometer dan dicatat sebagai dua nilai yang berbeda, yaitu tekanan darah diastolik dan darah sistolik.

Artikel ini ditulis dengan tujuan meningkatkan pemahaman tentang hubungan hukum fluida dengan alat pengukur tekanan darah. Adapun manfaatnya dapat menambah wawasan pembaca mengenai tensimeter yang biasa digunakan oleh  dokter.

Tekanan darah adalah tekanan darah yang dipompa oleh jantung ke dinding arteri.Tekanan ini tetap berada di pembuluh darah dan membuat darah terus mengalir.

Tekanan darah adalah kekuatan yang diberikan darah pada dinding pembuluh darah. Tekanan darah tergantung pada volume darah dan elastisitas atau elastisitas dinding pembuluh darah. Tingkat tekanan darah ditentukan oleh curah jantung dan resistensi pembuluh darah perifer terhadap aliran darah. 

Tekanan darah dinyatakan dalam dua tingkat tekanan darah yaitu tekanan sistolik dan tekanan diastolik dalam satuan mmHg. Tekanan maksimum yang diberikan pada arteri saat menyemprotkan darah adalah 120 mmHg. Tekanan minimum di arteri ketika darah mengalir ke pembuluh hilir yang lebih kecil selama diastol rata-rata 80 mmHg. Tekanan darah bisa diukur secara langsung maupun tidak langsung. 

Pengukuran langsung dilakukan secara invasif dengan memasukkan alat pengukur tekanan ke dalam jarum yang kemudian dimasukkan ke dalam arteri, pengukuran tidak langsung dapat dilakukan dengan sphygmomanometer(tensimeter) yaitu dengan manset yang disambungkan dengan pengukur tekanan. Manset dililitkan di lengan atas Anda dan kemudian dipompa dengan udara, tekanan dari manset ditransfer melalui jaringan ke arteri brakialis di bawah. 

Apabila tekanan pembuluh darah lebih kecil dari tekanan manset maka manset akan menutup pembulu darah akibatnya darah tidak mengalir melaluinya.Ketika tekanan darah lebih tinggi dari tekanan manset, pembuluh darah terbuka dan darah mengalir dalam aliran turbulen yang akan menimbukan getaran yang bisa didengar melalui membran yang diletakkan di bawah manset.

Pengukur tekanan darah pertama kali dikembangkan oleh Dr. Nikolai Korotkov, seorang ahli bedah Rusia yang menggunakan sphygmomanometer untuk mengukur tekanan darah. 

Sphygmomanometer awalnya menggunakan merkuri sebagai pengisi untuk mengukur tekanan darah. Sphygmomanometer biasanya terdiri dari pompa, tutup udara yang berputar, kantong karet yang dibungkus kain, dan pengukur tekanan berbentuk jarum yang mirip dengan stopwatch, air raksa atau digital.

Gambar 2 pengukuran tekanan darahSumber: John D Cuttne & Kenneth W. Johnson, Physics 9 edition, Figure 11.13

Bola pemantik digunakan untuk mengembang manset dengan udara, memotong aliran darah melalui arteri di bawah manset. Saat katup pelepas dibuka, tekanan manset akan turun. Darah mulai mengalir lagi ketika tekanan yang dihasilkan oleh jantung pada puncak siklus detaknya melebihi tekanan manset. 

Gunakan stetoskop untuk mendengarkan aliran awal, operator dapat mengukur tekanan pengukur yang sesuai , misalnya dengan U tube manometer. Tekanan pengukur masnset ini disebut tekanan sistolik. Ada saatnya bahkan tekanan yang dihasilkan oleh jantung pada titik terendah dari siklus detaknya cukup untuk membuat darah mengalir. 

Dengan mengidentifikasi titik ini dengan stetoskop, operator dapat mengukur tekanan yang sesuai. , yang dikenal sebagai tekanan diastolik.Tekanan sistolik dan diastolik diukur dalam milimeter air raksa, dan angka di bawah 120 dan 80, masing-masing, adalah tipikal jantung muda yang sehat.

Prinsip kerja tensimeter berkaitan dengan prinsip kerja manometer U Tube. Nama UTube berasal dari bentuk tabung yang menyerupai huruf U. Manometer adalah pengukur tekanan yang menggunakan ketinggian kolom (tabung) yang diisi dengan cairan statis untuk menentukan tekanan. 

Manset diletakkan melingkari lengan dalam "dasi" kemudian diekan dengan tekanan lebih besar daritekanan arteri lengan (brachial) kemudian tekanan diturunkan secara perlahan. . Pembacaan tinggi mercuri dalam kolom (tabung manometer U) menunjukkan tekanan puncak (sistolik) dan Tekanan terendah (diastolic).

Tabung manometer diisi dengan cairan yang disebut cairan manometer, cairan yang akan diukur tekanannya harus memiliki berat jenis yang lebih rendah daripada cairan manometer, sehingga air raksa dipilih sebagai cairan manometer dalam tensimeter karena air raksa memiliki berat jenis yang lebih tinggi dibandingkan dengan berat jenis darah. Berikut adalah skema untuk mengukur tekanan dengan manometer.

screenshot-2022-04-12-111241-6254fceabb4486501d481232.png

Gambar 3 U tube Manometer | Sumber:  John D Cuttne & Kenneth W. Johnson, Physics 9 edition, Figure 11.12

Gambar 3 menunjukkan jenis pengukur tekanan manometer tabung terbuka. frase "tabung terbuka" mengacu pada fakta bahwa satu sisi tabung-U terbuka untuk atmosfer tekanan. 

Tabung berisi cairan, sering merkuri, dan sisi lainnya terhubung ke wadah yang tekanannya P2 akan diukur. Ketika tekanan dalam wadah sama dengan tekanan atmosfer, tingkat cairan di kedua sisi tabung-U adalah sama. Ketika tekanan dalam wadah lebih besar dari tekanan atmosfer, seperti pada Gambar 3, cairan dalam tabung didorong ke bawah di sisi kiri dan ke atas di sisi kanan. Hubungan

ilustrasi pribadi

dapat digunakan untuk menentukan tekanan wadah. Atmosfer tekanan ada di bagian atas kolom kanan, sehingga P1= Patm. Tekanan P2 adalah sama di titik A dan B, jadi kita temukan ba hwa

ilustrasi pribadi

Ketinggian h sebanding dengan P2-Patm ,  yang disebut tekanan gauge. Tekanan gauge yaitu jumlah dimana tekanan wadah berbeda dari tekanan atmosfer. Nilai sebenarnya untuk P2 disebut tekanan absolut.

Ketika tekanan dalam manset dilepaskan secara perlahan, dan kemudian darah mulai mengalir melalui arteri lagi, terdengar suara dari stetoskop, yang merupakan sinyal untuk mencatat tampilan ukuran pada manometer, yang sesuai dengan tekanan darah sistolik . Sampai suara tidak terdengar kembali yang mana itu merupakan ukuran tekanan darah diastolik(dilihat dari display manometer).

Kesimpulannya, dalam pengukuran tekanan darah berlaku hukum fisika fluida dimana tekanan dalam darah dapa diukur menggunakan manaometer tabung U dalam  alat tensimeter/spygmanometer. Dari penjelasan diatas dapat dipahami bahwa tekanan darah didalam dara lebih kecil dari tekanan cairan dalam manometer sehingga dapat diukur.

Dari artikel ini diharapkan pembaca dapat memahami peran fisika fluida dalam mengukur tekanan darah.  karena penggunaan tensimeter digital yang mudah digunakan berbeda dengan jenis tensimeter lain yang rumit penulis menyarankan penggunaan tensimeter digital untuk digunakan dirumah untuk memantau sendiri Kesehatan tubuh terutama tekanan darah.

Daftar Pustaka

Cutnell, John D. & Kenneth W. Johnson. 2012. Physics 9th Edition. United States of America: John Wiley & Sons, Inc.

Muhammad Zuhdi, Kosim, Jannatin Ardhuha, Wahyudi, Muhammad Taufik. 2020. Keunggulan Pengukuran Tekanan Darah         Menggunakan Tensimeter Digital Dibandingkan dengan Tensimeter Pegas. Jurnal Penelitian dan Pembelajaran Fisika Indonesia