Gelombang suara untuk gelombang otak

dari : spectrum.ieee.org,by Willie D. Jones

Ketika sebagian besar orang mendengar kata ultrasound, mereka berpikir tentang alat diagnostic yang digunakan untuk melihat bagian dalam dari rahim dan mengintip si janin. Namun para peneliti di Arizona State University di Tempe mengembangkan penggunaan dari ultrasound: mengontrol aktifitas otak dari luar tengkorak.

William J. Tyler, salah satu teknisi pengembang serta professor asisten di ASU, mengatakan bahwa ultrasound suatu saat akan memungkinkan seorang dokter (physician) untuk mengganti implant-implant saraf dengan external device. “Kami berusaha untuk mengembangkan teknologi ke suatu point di mana kita bias menghindari penggunaan elektroda yang (sering) dipakai dalam peransangan saraf vagus dan peransangan otak dalam(vagus nerve stimulation and deep brain stimulation),” kata Tyler.

Vagus nerve stimulation digunakan untuk menyembuhkan epilepsy serta depresi parah; deep brain stimulation digunakan pada penyembuhan penyakit Parkinson dan, secara experiment , penyakit-penyakit saraf dan psikis lainnya. Keduanya mengandalkan kerja system yang mirip dengan pacemaker yang ditanam dalam dada pasien, dengan beberapa elektroda yang digunakan untuk saraf maupun otak. Menghilangkan resiko dari operasi bisa membuat neurostimulation lebih terealisasi secara luas.

Pada bulan Oktober, Tyler dan rekan-rekannya melaporkan bahwa mereka telah menggunakan ultrasound dengan daya dan frekuensi rendah untuk menstimulus aktifitas dalam irisan tipis dari jaringan otak yang dijaga dalam slide atau film; menjelang awal Novembt, tim tersebut telah melakukan sebuah percobaan pada seekor tikus hidup dimana mereka mempengaruhi gerakan tanpa sengaja si tikus dengan menstimulus bagian-bagian tertentu otak tikus dari luar kepalanya. Dalam kedua kasus tersebut mereka menggunakan ledakan ultrasound pada rentang frekuensi (0.44-0.67) MHz jauh lebih kecil dari frekuensi yang digunakan dalam pencitraan. Alat teresebut memancarkan daya 23 mW per cm persegi dari otak – sebuah fraksi batas atas 180 mW/cm2 yang diberikan oleh US Food and Drug Administration (FDA)untuk scanning rahim.

Kombinasi antara frekuansi rendah dan daya rendah ini menggambarkan sebuah titik di mana gelombang suara tersebut telah menembus tulang tengkorak dan mempengaruhi sel-sel otak. Gelombang ini secara temporal membuka kanal-kanal gerbang-tegangan sodium yang, protein khusus yang memungkinkan ion sodium untuk menembus membrane sel. Hasilnya adalh perubahan local dalam polaritas sel dari negative ke positif. Perubahan polaritas ini bisa cukup kuat untuk menyebabkan sel untuk melepas chemical neurotransmitter dan karenanya mempengaruhi perubahan voltase yang sama pada neuron yang lain yang tersambung dengannya, menghasilkan gerakan atau perilaku lainnya.

Ibu-ibu yang sedang mengandung tak perlu khawatir bahwa ultrasound imaging akan membahayakan otak janin, kata Tyler. Kelompoknya telah menunjukkan bahwa pada frekuensi yang lebih tinggi dan rating daya yang digunakan dalam imaging, potensi penembusan – tulang dan brain – modulating sangat berkurang.
Tim tersebut juga telah memeriksa penggunaan low – power, low – frequency ultrasound pada alat-alat lain; bukannya memicu pengendalian aktifitas otak secara tepat pada area yang difokuskan, malah melemahkan tingkat metabolism di seluruh bagian otak.

Aplikasi dari hal ini adalah pencegahan kerusakan sekunder yang terjadi beberapa menit atau jam setelah sebuah luka kepala karena sebuah trauma yang melemahkabn aliran darah dan serangkaian reaksi kimia yang menyebabkan kematian sel.

“Bayangkan seorang anggota infantry yang terkoyak oleh ledakan atau pemain football yang terhunjam ke tanah oleh tumbukan antar helm,” ucap Tyler. “Beberapa sensor akan mendeteksi adanya gaya kuat yang mengakibatkan sebuah goncangan kasar. Kemudian sebuah barisan tranduser ultrasound yang terpasang di helm akan secara otomatis menyala, mengatur jalur neuroprotective dalam otak yang akan memperlambat tingkat metabolism otak, [membatasi chemical destructive cascade], serta menghindari kematian sel.”

Frekuensi rendah yang digunakan bisa menempuh jarak tertentu di udara. Jadi, mungkinkah Anda bisa terpukul oleh sebuah dentuman yang merubah – mood melampaui sebuah ruangan? Mungkin tidak, kata Tyler. Secara teori, teknik ultrasound hanya mampu bekerja hingga 1 meter, ucapnya. “Jarak terjauh yang telah kami coba selama ini adalah sekitar 50mm.”
Butuh sekitar 5 tahun, menurut perkiraan Tyler, untuk pengembangan control otak jarak jauh hingga memasuki tahap clinical trial, dan persetujuan FDA.

menerbangkan satellite 77000km tanpa tabrakan

Banyak cerita tentang para operator mengendalikan mesin-mesin ekstrim yang sering kali menarik perhatian orang-orang awam maupun para pelajar di teknik. Tak jarang perusahaan documenter sekelas National Geographic atau Discovery Channel menyajikan cerita khusus tentang pekerjaan masinis KA, pilot jet tempur dan segenap profesi pengendali mesin lainnya. Kali ini saya mendapat cerita singkat tentang pemindahan sebuah satellite dari posisi awalnya yg berada di langit Amerika Selatan ke rumahnya yg baru di atas Lautan India tepatnya di atas Afghanistan dan Iraq.(sepenuhnya dari “spectrum.ieee.org”;ilustrasi dari:http://www.flickr.com/photos/gitarau/3255822638/)


Pada bulan Februari (2009), Bethesda, Md.-based Intelsat General Corp. mendapat sebuah panggilan darurat. Departemen pertahan AS mebutuhkan segera bandwidth yang lebih besar untuk remote-controlled unmanned vehicle yang beroperasi di Iraq dan Afghanistan. Itu berarti bahwa Intelsat harus segera menerbangkan salah satu dari geosynchronous satellite-nya di atas langit yang berada separuh lingkar bumi dari tempatnya berasal tanpa menyebabkan berbagai masalah dengan sampah orbital yang baru-baru ini mengharuskan para astronaut di International Space Station untuk berlindung di escape ship.

Pada 2 Maret, para insinyur di Intelsat satellite operations center, di Washington, memulai pemindahan satellite yang bernama Galaxy 26 dari tempat asalnya 33600 kilometer di atas Amerika Selatan ke sebuah slot baru pada ketinggian yang sama di atas Samudera Hindia.

Galaxy 26 telah bekerja sebagai relay untuk commercial video dan data traffic. Menurut Tobias Nassif, Intelsat’s vice president bidang operation dan engineering, satellite tersebut telah siap untuk pemindahan delam seminggu dari permintaan formal pihak militer. Itu adalah waktu yang dibutuhkan untuk mentransfer data komersial ke salah satu dari 52 satellite yang dimiliki oleh Intelsat, menentukan koordinat perpindahan dengan operator satellite lain untuk menghindari tumbukan, dan mencegah emisi RF Galaxy 26 dari terjadinya interferensi dengan transmisi satellite lain.

Menggeser posisi satellite sedikit lebih susah daripada melemparkannya ke dalam bak mobil yang sedang melaju dan mengangkutnya ke tempat tujuan, terang Nassif. Para insinyur di Washington mengirim sebuah perintah agar satellite menyalakan thrusternya pada dua pulsa, sekali untuk tiap setengah orbitnya. Double pulse tersebut berguna untuk memastikan bahwa orbit satellite tetap melingkar bukan elips karena bergerak 550 km di bawah orbit geosynchronous. Galaxy 26 bergeser selama 15 hari di sepanjang lintasan sementaranya yang sangat jauh lebih pendek (dari lintasan semula).

Sementara itu, kata Nassif, satellite ini masih mengelilingi ekuator pada orbt yang lebih tinggi, melewatinya pada kecepatan relative 7 derajat per hari, atau secara kasar sekitar 215 km/jam. Selama dua minggu Galaxy 26 telah menjelajah sekitar 77000 km dari posisi awalnya ke rumah barunya di sepanjang sabuk lintasan geosinkron. Saat satellite mendekati tenggeran barunya, pengontrolnya melakukan maneuver thrusting pada arah yang berlawanan (dengan arah thrusting sebelumnya), menyebabkan satellite menepi di jendela barunya yang berada 39kuadrat km di atas Samudera Hindia.

Namun dengan 350 buah satellite aktif selain 1200 objek yang berkeliaran di sabuk geosinkron, tidakkah para wrangrel satellite Intelsat takut terhadap tumbukan seperti yang terjadi pada Februari ketika Cosmos 2251 dan Iridium 33 telah secara kasar dipertemukan satu-sama lainpada kecepatan hampir 28000km/jam?

“Ada sebuah resiko tertentu untuk setiap maneuver seperti itu,” imbuh Nassif. Tapi dia menyatakan bahwa kemungkinan crash pada orbit geosinkron adalah lebih kecil daripada pada orbit yang lebih rendah, di mana terdapat ribuan benda meggelandang. Di antaranya adalah satellite aktif yang tidak mengikuti path yang dieprintahkan dan tidak semuanya bergerak pada satu arah yang sama. Pada orbit geosinkron, bahkan satellite-satellite yang telah mati berbaris dalam lockstep, membekas angka 8 di langit. Namun itu berarti mereka masih bias melintasi path dari satellite-satellite aktif dua kali sehari.

Engineering on Human Body

Engineering is kind of approach with which human kind try to make their life better in any point of view. It’s more than just applied science, because engineering can directly serve the human life. However, sometimes it’s too hard to determine where the scientist’s work ends and the engineer’s begins. Nowadays people can feel that their life is served by engineering works. That’s why Alfred P. Sloan Jr., for many years President of General Motor Corporation, said “The engineer typifies the twentieth century. Without his genius and vast contribution he has made in design, engineering, and production on material side of our existence, our contemporary life could never has reached its present standard”.

Among those branches of engineering, there is the one that is really close to the human body. So this kind of engineering doesn’t only serve the human need like electronic product but also serve the human body itself. That one is Biomedical Engineering, in which engineers try to work on something that can help doctor’s works. Couple days ago an international conference on biomedical engineering was held in Surabaya and fortunately I was one of the committees. My rules was actually not really important because all I needed to do was just to sit beside the moderator and prepare the file of every presenter on each parallel season. But, I could precisely follow their presentations, although I didn’t really understand their terms.

The presenters come from different background of disciplines but they presented the same themes. There was mechanical, electrical, and even aeronautics engineering. But mostly they were electrical engineers.

Here, I could really see the application of math and physics on another side of life, the application of math and physics on human body. Their papers mostly used applied mathematics in case of representing the human body activities. The method of signal processing was even used in this application. Because almost all of activity in our body is unpredictable, the method they used also raised some annoying error that could be danger in real assembling. That’s why; most of research that was brought into papers here was still in progress.

Biomedical engineering is somehow very interesting, because it’s not a single discipline of knowledge but more like multidisciplinary work.

Bitumen Aspal Buton sebagai Propelan Roket

Setelah kabar gembira tentang keberhasilan para ilmuwan LAPAN menciptakan propelan secara mandiri, beberapa saat yang lalu muncul satu lagi berita penemuan propelan roket dari bitumen aspal.

Adalah sebuah penelitian hasil kerjasama Dislitbang TNI AL dengan Universitas Gadjah Mada selama kurang lebih satu tahun yang berhasil menemukan jenis propellant roket dari bitumen aspal. Dalam hal ini aspal yang digunakan adalah aspal dari Buton, karena hasil ekstrkasinya mengandung bitumen sekitar 20-35%. Sedangakan yang dibutuhkan untuk propelan hanya sekitar 20% bitumen. Dan aspal di belahan dunia rata-rata hanya mengandung 15% bitumen.
Rencananya, bahan ini akan digunakan untuk ‘menghidupkan kembali’ misil TNI AL yang propelannya telah melewati usia pakai. Seperti Strella-2 atau SA-7 dari Russia, yang disini dikenal dengan AL-1M(sebuah rudal panggul anti pesawat). Ir. Sayono (UGM) optimis propel-X, demikian bahan ini disebut, bisa digunakan untuk menggantikan propelan rudal seukuran MM-40 Exocet. ”Saya yakin karena burning time propel-X lebih bagus (singkat) dari propelan Exocet. Jika sustaine exocet mencapai 20 detik, propel-X hanya 13 detik. Sedang untuk booster, jika exocet 16 detik propel-X hanya 3 detik,” katanya. Bahan ini bahkan mampu mendongkrak kecepatan misil dari Mach 1.4 menjadi Mach 1.7.

Dari pihak UGM ,dalam hal ini Ir. Sayono, pada tahun 2000 telah mematenkan penemuannya yang berupa teknik ekstraksi aspal. Dia dicatat dalam 1000 inventor dunia sebagai penemu teknik ekstraksi aspal. Sebenarnya Ir. sayono sendiri bukanlah orang baru dalam bidang peroketan. Pada 1960-an saat UGM meluncurkan roket GAMA-1, 2, dan 3, beliau termasuk ke dalam tim pembuat roket tersebut. Selain itu, Alm. Prof Muslim, mantan guru besar Fisika UGM, juga termasuk mahasiswa yang terlibat dalam proyek itu.

Terlepas dari fakta apakah bahan ini akan digunakan untuk roket LAPAN atau tidak. Ini tetap sebuah kabar gembira bagi beberapa orang yang terlibat dalam bidang peroketan Indonesia dan sekaligus pencapaian hebat seorang putera bangsa. Patut disukuri karena dunia peroketan Indonesia sadang berada pada tahap dimana masyarakat umum mulai mempertanyakan prestasi LAPAN. Meskipun beberapa decade yang lalu Negara kita ini adalah yang kedua meluncurkan roket di Asia setelah Japan. Kini tampaknya hal itu memang layak untuk dipertanyakan.

Entah kapan LAPAN mampu menunjukkan taringnya baik di pandangan masyarakat Indonesia ataupun ASEAN. Yang jelas saat ini lembaga tersebut sedang berupaya keras untuk itu. Maklum, lembaga ini mulai vakum dalam bidang peroketan sejak pertengahan 1960-an dan berkonsentrasi pada pembuatan pesawat terbang. Namun, selain masalah tersebut kendalanya (bahkan mungkin kendala utama) adalah anggaran yang pas-pasan. Apalagi tahun 2008 anggarannya dikurangi oleh pemerintah, sehingga mengakibatkan beberapa agenda LAPAN harus ditunda.

Kalo kita tengok kegiatan peroketan diluat negeri, dimana klub-klub pehobi roket bahkan bisa meluncurkan roket dengan diameter sekitar 300mm, maka kita telah ketinggalan sangat jauh. Sepertinya selain butuh kemampuan yang mumpuni, para ilmuwan dan insinyur di Indonesia juga butuh kesabaran. Ya.. bangsa ini memang sedang membutuhkan orang-orang sabar.