Teknik Biomedik {Biomedical Engineering (BME)}

Teknik Biomedik atau Biomedical Engineering (BME) adalah penerapan teknik pada bidang medis yang bertujuan untuk meningkatkan tingkat kesembuhan pasien dan kesehatan seseorang secara umum. BME adalah bidang yang sangat luas dengan multidisiplin ilmu yang memadukan beberapa bidang seperti : biologi, kimia, fisika, elektronika, Informatika, dll. 

Diantaranya meliputi :

· Bioinformatics, system informasi biologi, mencakup database genom, protein, dan statistiknya, dll

· Bioelectrical, mempelajari tentang listrik yang dihasilkan dalam sel

· Biomedical imaging dan biomedical optic, mempelajari tentang pencitraan medis dan alat-alat pengambilan citra tersebut.

· Biomaterial, meliputi farmasi, biologi, kimia, dan ilmu material

· Biomechanics, mekanik yang diterapkan pada ilmu biologi. Misalnya seperti peredaran darah, transportasi energi, dll

· Alat-alat instrumentasi biomedic

· Rekayasa molekul, sel dan jaringan, dll

Pembagian umum pada BME berdasarkan bidangnya :

1. Chemical engineering : biochemical, cellular-molecular-tissues engineering, biomaterial, biotransport

2. Mechanical engineering : biomechanics, biotransport, medical devices, modeling of biological system

3. Optic : biomedical optic, 3D imaging, medical imaging, medical device

4. Electrical engineering : bioelectrical, bioinstrumentation, biomedical imaging, medical device, neural engineering, bioelegtromagnetism

Beberapa pembagian disiplin ilmu dalam BME :

1. Clinical engineering : ilmu yang mempelajari tentang manajemen dan maintaining peralatan medis yang digunakan dalam sebuah rumah sakit
2. Divais medis : adalah alat-alat medis yang digunakan untuk : 
3.  · Mendiagnosa penyakit dan kondisi lain
4. · Membantu penyembuhan, pengurangan, perawatan, pencegahan suatu penyakit
5. · Mempengaruhi fungsi dari struktur tubuh yang tidak normal. Misalnya, jantung artificial, tangan palsu,dll

Alat-alat medis tersebut dapat diklasifikasi berdasarkan pembagian kelas-kelas berikut :

· Kelas I – berfungsi untuk pemeriksaan umum. Memiliki bentuk, disain dan kegunaan sederhana dan memiliki potensi luka yang kecil pada user. Misal : penekan lidah, perban elastis, alat operasi yang “handy”, dsb

· Kelas II – berfungsi untuk pemeriksaan khusus sebagai tambahan pemeriksaan umum pada kelas I. Disertai dengan kebutuhan yang special ada memiliki cara pengoperasian starndar. Mis : mesin X-ray, kursi roda bermotor, pompa infus, dll

· Kelas III – memiliki pasar yang khusus, telah di review secara scientific untuk jaminan keamanan dan efektifitasnya

3. Pencitraan medis : meliputi alat-alat yang digunakan untuk pengambilan citra medis, mis: MRI, CT scan, fluoroscopy (gambar di kanan), tomography, ultrasound, dll
4. Rekayasa jaringan. Salah satu tujuan dari rekayasa jaringan adalah untuk membuat organ artificial untuk ditransplantasi kepada pasien yang membutuhkan.

Aluminum Alloy for Aerostructure

Paduan aluminium merupakan material utama yang saat ini digunakan industri pesawat terbang komersial. Aluminium dipilih karena memiliki sifat ringan dan kekuatannya dapat dibentuk dengan cara dipadu dengan unsur lain. Permasalahan yang dihadapi adalah pemilihan jenis unsur apa yang akan dipadu dengan aluminium untuk mendapatkan karakteristik material yang dibutuhkan. Unsur paduan yang ditambahkan dan perlakuan panas (heat treatment) yang diberikan pada aluminium selama pemrosesan sangat mempengaruhi sifat paduan aluminium yang dihasilkan.

Awalnya paduan aluminium dikembangkan dengan tujuan mendapatkan material yang kuat dan ringan. Namun, seiring dengan berkembangnya kebutuhan struktur pesawat udara komersial dengan ukuran yang semakin besar, material yang dibutuhkan tidak hanya kuat dan ringan saja. Dewasa ini paduan aluminium dikembangkan untuk mendapatkan material yang kuat, ringan, usia pakai yang lama, biaya produksi rendah, toleransi kegagalan tinggi, dan tahanan korosi yang baik.

Sekitar tahun 1900 duralium, paduan aluminium dengan tembaga, magnesium, dan mangan, petama kali diperkenalkan di Jerman. Jenis ini merupakan paduan aluninium yang dapat diberi perlakuan panas (heat treatment) dan menghasilkan kombinasi kekuatan dan keuletan yang baik. Saat ini paduan ini dikenal dengan nama aluminium 2017-T4. Pesawat udara yang pertama kali memakai struktur rangka aluminium adalah Junkers F13 yang diproduksi di Jerman pada tahun 1920 dan kemudian disusul Douglas DC3 yang memakai aluminium 2024-T3. Keunggulan aluminium 2024-T3 adalah memiliki tahanan fatik yang lebih baik dari versi sejenisnya.

Selama Perang Dunia II, Paduan Aluminium dengan dengan kekuatan tinggi diperkenalkan. Paduan ini disebut aluminium 7075-T6 yang merupakan paduan aluminium, seng, magnesium, dan timah. Karena kekuatannya yang tinggi, paduan ini banyak dipakai pada struktur pesawat tempur saat itu. Versi modifikasinya, alumunium 7178-T6, berhasil dikembangkan dan diterapkan pada pesawat terbang komersial Boeing-707. Namun, pemakain aluminium 7178-T6 ini tidak dilanjutkan oleh Boeing karena bermasalah pada daya tahan dan toleransi kegagalan.

Metamaterial, Material Invisibel (Tidak Terlihat oleh Mata)

Kalo Metafisika mungkin anda pernah mendengar, namun kalau Metamaterial mungkin jarang atau pertama kali mendengar sekarang.

Metamaterial adalah material-material buatan yang tidak tersedia dalam alam. David Stubbe dalam artikelnya pada Berkeley Science Review menganalogikan material biasa sebagai bongkahan semen seukuran Manhattan, yang terbuat dari substansi-substansi yang kurang lebih sama. Lalu ia membandingkan dengan Manhattan yang sebenarnya sebagai metamaterial, di mana bongkahan semen tersebut disusun kembali menjadi bangunan dengan struktur tata kota tertentu. Walaupun sama-sama terdiri dari semen, sebuah kota dengan gedung pencakar langit memiliki substruktur yang lebih kompleks dari bongkahan semen. Sebagai hasilnya, karakteristik keduanya juga berbeda.

Dengan mengganti semen dengan tembaga dan bangunan dengan kumparan dan kawat, kemudian menyusutkannya menjadi sekitar sepermilyar, itulah dasar dari metamaterial. Substruktur dari metamaterial (pengaturan dan ukuran kumparan dan kawat) itulah yang krusial. Ketika gelombang cahaya atau gelombang suara melalui struktur tersusun yang jauh lebih kecil daripada panjang gelombangnya (jarak antara satu gelombang dengan yang lainnya), gelombang melewati struktur tersebut seolah-olah struktur tersebut sama, tetapi dengan properties yang berbeda dari material konstituen. Pada akhirnya, gelombang tidak mengetahui adanya substruktur yang terpisah dan ‘melihat’ material yang sama sekali baru.

Metamaterial yang dikembangkan dalam komando Prof. Xiang Zhang ini membiarkan gelombang radio dan cahaya yang mengenainya untuk terus mengalir, bukannya dipantulkan. Seperti aliran air di sekitar batuan yang menonjol di permukaan sungai. Cahaya yang jatuh di atasnya selalu dibelokkan sehingga tak pernah memantul. Oleh karena itu, bayangan si pemakai jubah berbahan metamaterial ini seperti tidak terlihat oleh mata. Sesuai hukum fisika, benda hanya terlihat oleh mata jika terdapat cahaya yang dipantulkan benda dan jatuh ke retina mata.

Jika dikonstruksikan dengan benar, metamaterial dapat mencapai indeks refraksi negatif. Saat gelombang elektromagnetik seperti cahaya bergerak dari indeks medium yang rendah ke indeks medium yang lebih tinggi, gelombang tersebut belok menuju garis perpendikuler ke permukaan. Namun, jika cahaya memasuki material berindeks negatif, gelombang berbelok ke arah yang berlawanan, seolah-olah dipantulkan di luar garis perpendikuler. Dalam studi yang telah dipublikasikan pada majalah Nature, tim ini membelokkan sinar merah menggunakan stack yang terdiri dari 21 layer yang terbuat dari perak dan magnesium florida yang berbentuk jaring ikan. Masing-masing layer memiliki ketebalan sekitar 10 nanometer.