📚 Eksplorasi & Komparasi Topik Dokumen
Pencarian topik
Hasil Dokumen
Ditemukan: 7 dokumenDESAIN DAN IMPLEMENTASI SISTEM OPTIK DAN PEMROSES UTAMA PADA PERANGKAT DETEKSI HASIL TES DMF-PCR
Reaksi berantai polimerase (PCR) adalah standar dalam amplifikasi asam nukleat untuk aplikasi diagnostik. Kemajuan terbaru telah bergeser ke arah solusi point-of-care (POC), khususnya melalui integrasi sistem mikrofluida digital (DMF), yang memungkinkan manipulasi presisi tetesan sampel diskrit pada susunan elektroda. Karena mekanisme aktuasi elektromekanik untuk platform DMF-PCR spesifik saat ini telah melalui tahap pengembangan di ITB, terdapat kebutuhan kritis akan sistem instrumentasi khusus yang mampu mendeteksi dan menguantifikasi hasil amplifikasi. Proyek akhir ini mengatasi kesenjangan ini melalui desain dan implementasi dua subsistem utama: subsistem optik dan subsistem pemroses utama, yang berfungsi secara sinergis sebagai bagian dari sistem deteksi hasil tes PCR secara utuh yang dapat digabungkan dengan platform DMF-PCR yang telah dikembangkan sehingga menjadi instrumen diagnostik mandiri yang terintegrasi sepenuhnya. Subsistem optik mengatasi keterbatasan sensor iluminasi pasif dengan menggunakan modul kamera CMOS 5 megapiksel beresolusi tinggi untuk menangkap emisi fluoresens. Sistem ini dirancang untuk mendeteksi sampel bervolume kecil mulai dari 5 hingga 10 mikroliter dengan diameter sekitar 3 mm. Untuk memaksimalkan rasio sinyal terhadap derau/signal-to-noise ratio (SNR) dan mengisolasi emisi spesifik DNA yang disematkan dengan zat pewarna SYBR® Green, sumber eksitasi menggunakan LED biru pita lebar yang dipasangkan dengan bandpass filter (BPF) fisik 470 nm. Panjang gelombang spesifik ini menargetkan bahu eksitasi fluorofor untuk mengurangi kebocoran spektral, sementara filter emisi 525 nm mengisolasi sinyal pada sensor CMOS. Subsistem pemroses utama, yang ditenagai oleh sebuah single board computer (SBC) Raspberry Pi 4 Model B, berfungsi sebagai unit kendali pusat. Subsistem ini mengelola antarmuka pengguna grafis (GUI) melalui monitor layar sentuh fisik, menjalankan algoritma pemrosesan gambar, dan menangani aktuasi periferal. Printed circuit board (PCB) khusus yang memanfaatkan komponen penerjemah level tegangan dua arah TXB0102 memfasilitasi komunikasi yang kuat antara logika 3,3V dari SBC dan logika 5V dari sistem kendali DMF (Arduino Nano). Sinkronisasi dengan siklus termal PCR dicapai melalui interupsi perangkat keras yang dipicu oleh sistem kendali DMF, memastikan bahwa akuisisi optik terjadi tepat ketika tetesan diam selama fase ekstensi. Validasi eksperimental menunjukkan kinerja dan keandalan sistem yang tinggi. Dalam uji kuantifikasi fluoresens menggunakan pengenceran serial fluorescein sodium, sistem menunjukkan respons yang hampir linier, memvalidasi efikasi algoritma khusus Maximum Section Averages (MSA) dengan ekstraksi saluran G. Pengujian presisi menghasilkan koefisien variasi (CV) yang berkisar dari yang terendah 2,164 hingga tertinggi 25,308 di berbagai gradien konsentrasi. Lebih lanjut, ketahanan sistem diverifikasi melalui uji operasi berkelanjutan selama 4050 detik, meniru proses PCR 45 siklus lengkap (90 detik per siklus). Hasilnya mengonfirmasi bahwa sistem terintegrasi mendeteksi nilai fluoresens dengan benar di seluruh siklus, memvisualisasikan data tanpa kehilangan informasi, dan tetap responsif sepenuhnya tanpa kemacetan sistem. Kesimpulan hasil ini menunjukkan bahwa subsistem optik dan pemroses utama yang dirancang berhasil memenuhi persyaratan untuk perangkat deteksi DMF-PCR portabel, berbiaya rendah, dan kuantitatif.
PENGEMBANGAN PENGUKURAN VISKOSITAS DARAH NON-INVASIF DENGAN PENGOLAHAN CITRA PADA NAILFOLD CAPILLAROSCOPY
Viskositas darah merupakan parameter penting dalam skrining kondisi kesehatan karena mencerminkan fungsionalitas darah dan aliran sistemik, yang berpengaruh terhadap perfusi jaringan. Meskipun signifikan, metode pengukuran konvensional cenderung invasif, mahal, dan tidak ideal untuk pemantauan berkelanjutan. Penelitian ini mengeksplorasi potensi nailfold capillaroscopy sebagai pendekatan minimal invasif untuk memperkirakan viskositas darah berdasarkan parameter aliran. Proses pengolahan citra dilakukan dalam lima tahap untuk mengekstraksi diameter kapiler, panjang lintasan, dan kecepatan aliran menggunakan optical flow pada tiga wilayah morfologis: ascending, curve, dan descending. Dengan memodifikasi persamaan Hagen-Poiseuille dan mempertimbangkan konstanta kehilangan energi di bagian curve, diperoleh estimasi viskositas darah sebesar 0.00506 Pa·s yang masih dalam rentang normal meskipun mendekati batas atas. Ditemukan bahwa rata-rata kecepatan aliran terendah berada pada region curve, sementara diameter kapiler paling besar juga terdapat di area ini. Perbedaan morfologi kapiler menunjukkan adanya efek kehilangan energi dan distorsi struktural yang signifikan pada belokan pembuluh. Analisis korelasi menunjukkan bahwa tekanan darah berhubungan positif dengan viskositas dan negatif dengan diameter kapiler serta kecepatan aliran. Aktivitas fisik menunjukkan efek vasokonstriksi adaptif, sedangkan kebiasaan merokok dan konsumsi alkohol menunjukkan korelasi positif terhadap kecepatan aliran, kemungkinan karena efek vasodilatasi sementara. Hasil ini mendukung bahwa nailfold capillaroscopy berpotensi digunakan untuk estimasi viskositas darah secara non-invasif, terutama dalam konteks klinis dengan keterbatasan akses terhadap alat laboratorium konvensional.
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SUBSISTEM DETEKSI OPTIK DUAL-WAVELENGTH UNTUK PENGUKURAN KUALITAS MINYAK SA WIT MENTAH BERBASIS DOBI (DETERIORATION OF BLEACHABILITY INDEX) MENGGUNAKAN 269 NM DAN 446 NM
Metode konvensional untuk menilai kualitas Crude Palm Oil (CPO) seperti titrasi seringkali memakan waktu, subjektif, dan memerlukan keahlian khusus, sehingga menghambat efisiensi di industri kelapa sawit. Untuk mengatasi tantangan ini, sebuah subsistem penginderaan optik telah dirancang dan direalisasikan sebagai komponen inti dari alat ukur kualitas CPO otomatis berbasis Deterioration of Bleachability Index (DOBI). Subsistem ini bertujuan untuk menyediakan data absorbansi yang stabil dan andal pada dua panjang gelombang kunci, 269 nm dan 446 nm, sebagai input esensial untuk perhitungan nilai DOBI. Perancangan subsistem berfokus pada keseimbangan antara kinerja dan biaya, menggunakan larik LED UV dan LED tampak high-power yang dipasangkan dengan sensor spektral AS7331 dan AS7341 yang memiliki filter terintegrasi. Implementasi fisik dari subsistem ini melibatkan fabrikasi rangka mekanis cetak 3D untuk memastikan penjajaran optik yang presisi dan mengisolasi sistem dari cahaya ambien. Proses evaluasi yang komprehensif, meliputi karakterisasi sumber cahaya, uji stabilitas baseline, dan pengukuran sampel CPO yang telah ,isak?firevret berhasil memvalidasi kemampuan subsistem. Pengujian menunjukkan Coefficient of Variation (CV) di bawah 2% pada kondisi tunak dan kemampuan untuk membedakan sampel berkualitas 'Baik', 'Cukup', dan 'Buruk' secara jelas berdasarkan tren absorbansinya. Validasi ini membuktikan bahwa subsistem optik yang dikembangkan berhasil menghasilkan input yang andal sebagai fondasi untuk alat ukur DOBI yang akurat dan efisien.
DEVELOPMENT OF MULTI MATERIAL TOPOLOGY OPTIMIZATION FOR DIELECTRIC METASURFACES
Metasurfacesareengineeredsub-wavelengthstructureswithextraordinaryopticalproper- ties surpassingconventionaloptics,enablingprecisewavefrontcontrolandimaging.How- ever, traditionalforward-designapproachesoftensuffersfromlimitationssuchaslownu- mericalaperturesatnarrowoperatingbandwidths,reducingtheirefficiencyandapplicabil- ity. Thisresearchdevelopsamulti-materialtopologyoptimization(MMTO)frameworkto addressopticalchallengesthroughadvancedinverse-designmethodologies.Byincorporat- ing full-wavedeviceoptimization,theproposedframeworkisabletominimizeefficiency losses anddemonstratehowmulti-materialoptimizationwithinopticalsystemsenable material-specificdesigns,uncoveringnon-intuitive,high-performanceopticaldevices.Ad- ditionally,thePolynomialChaosExpansion-ParetoOptimalTracing(PCE-POT)meta- modelisemployedtoachieverobustaplanaticandachromaticlensdesigns,leveraging efficient computationofSobol’indicestoquantifysensitivitiestouncertainparameters. ResultsrevealthatMMTOintroducesgreaterrefractiveopticalcontrolinmetasurfaces, traditionallydiffraction-dominantdevices,toovercomeefficiencylimitationsandenabling the discoveryofsuperioropticalsystems,particularlyathighnumericalapertures.Asa conceptualdesigntool,thisframeworksupportsrapid,efficient,andreliabledesignitera- tions, offeringvaluableinsightsforinformedengineeringdecisions.
ANALISIS KOMPARATIF TERHADAP KOMBINASI PANJANG GELOMBANG SUMBER PADA METODE MULTI WAVELENGTH PHOTOPLETHYSMOGRAPHY UNTUK PENGUKURAN HBA1C SECARA NONINVASIF
Diabetes merupakan penyakit kronis yang ditandai dengan kegagalan tubuh dalam mengolah glukosa, menyebabkan 1,5 juta kematian di seluruh dunia pada tahun 2019. Di Indonesia, prevalensi diabetes di kalangan orang dewasa mencapai 10,6% pada tahun 2021. Karena belum adanya pengobatan yang dapat mengembalikan diabetes pada kondisi normal, penderita dan orang yang beresiko perlu menjaga gaya hidup dan memantau glukosa darah secara teratur. Hemoglobin terglikasi (HbA1c) berfungsi sebagai indikator kadar glukosa darah rata-rata dan risiko komplikasi diabetes. Secara tradisional, pengukuran HbA1c bersifat invasif, yang menimbulkan tantangan dalam hal kenyamanan, biaya, dan aksesibilitas pasien terutama di wilayah dengan infrastruktur klinis terbatas. Pengukuran HbA1c noninvasif diusulkan untuk dapat mengatasi masalah ini. Teknologi fotopletismografi (photoplethysmography disingkat PPG) telah berhasil digunakan dalam pengukuran kadar oksigen darah dan bekerja secara noninvasif berdasarkan karakteristik penyerapan cahaya oleh hemoglobin. Studi ini meneliti tingkat kelayakan adaptasi teknik optik ini untuk pengukuran HbA1c yang juga merupakan turunan dari hemoglobin, dengan memanfaatkan beberapa panjang gelombang: 465, 525, 615, dan 880nm pada 37 subjek penelitian yang terdiri dari 13 orang kondisi normal, 10 orang prediabetes, dan 14 orang diabetes. Dari empat panjang gelombang tersebut, kombinasi perhitungan dari gelombang cahaya biru- merah dan hijau-merah memberikan korelasi tertinggi dengan nilai Pearson’s r sebesar 0,921 dan 0,845. Kombinasi panjang gelombang tersebut memberikan persentase data di wilayah A sebesar 94,6 dan 78,38 secara berurutan pada analisis Clarke’s Error, dimana seluruh kombinasi memetakan data hanya pada wilayah A dan B.
PENGEMBANGAN AWAL SISTEM OPTICAL MOTION CAPTURE UNTUK NAVIGASI OPERASI GIGI
Tidak ada deskripsi.
PENGGUNAAN BUNDEL SERAT OPTIK DALAM RANCANG BANGUN PERANGKAT PENGUKURAN KADAR NITROGEN TANAH BERBASIS PANTULAN CAHAYA INFRAMERAH DEKAT
Saat ini, petani masih mengandalkan estimasi tanpa alat bantu dalam menentukan jumlah pemberian pupuk, yang sering mengakibatkan penggunaan pupuk berlebihan dan menyebabkan ketidakseimbangan ekosistem. Untuk meningkatkan hasil panen tanpa dampak negatif terhadap lingkungan serta tanpa meningkatkan biaya dan tenaga kerja bagi petani di Indonesia, telah dikembangkan perangkat sensor optik untuk mengukur kandungan nitrogen tanah. Penggunaan perangkat ini lebih cepat dan mudah dibandingkan dengan metode laboratorium ex situ. Sistem sensor optik ini bekerja dengan memancarkan cahaya inframerah dekat panjang gelombang 1300 nm ke permukaan tanah, yang kemudian pantulannya ditangkap oleh detektor cahaya untuk menentukan kadar nitrogen dalam tanah. Namun, sistem ini masih menghasilkan kesalahan yang cukup besar (34,03%), yang disebabkan oleh banyaknya cahaya pantul yang tidak sampai ke detektor. Pada penelitian ini, sistem sensor optik dimodifikasi dengan menambahkan sejumlah serat optik plastik dan lensa cembung sebagai saluran transmisi cahaya pantul dari tanah ke detektor. Sampel tanah lembang disiapkan dengan menambahkan konsentrasi pupuk urea yang berbeda pada setiap sampel. Sebagian dari setiap sampel diuji di laboratorium Kimia Tanah dan Nutrisi Tanaman, Universitas Padjadjaran dengan metode konvensional Kjeldahl. Data N dari metode Kjeldahl dan data tingkat penyerapan tanah yang diukur oleh perangkat dikorelasikan dengan regresi linier untuk membuat model prediksi. Model prediksi memiliki performa yang lebih baik daripada alat sebelumnya, dengan nilai Root Mean Square Error of Prediction (RMSEP) dalam bentuk persentase range yang lebih rendah dari 34,03% menjadi 15,22% dan linieritas yang lebih baik dari R² 0,6235 menjadi 0,7104. Perangkat ini memiliki Root Mean Square Error of Callibration (RMSEC) sebesar 0,76% dan RMSEP sebesar 4,85%, dengan rata-rata standar deviasi hasil ukur setiap sampel sebesar 0,113 serta histeresis sebesar 1,6%. Kesalahan pengukuran oleh alat dapat terjadi akibat faktor rugi-rugi pada serat optik. Pengukuran juga dipengaruhi oleh faktor kelembapan pada sampel tanah yang diukur, dengan rata-rata setiap 1 ml air meningkatkan sebesar 0,0122 penyerapan yang diukur oleh alat. Kata kunci: serat optik, unsur hara tanah, nitrogen, efisiensi pemupukan, inframerah