ALAT PENDETEKSI NYAMUK ANOPHELES ( Penyebab Penyakit malaria )

Tinjauan Pustaka

·        Penyakit Malaria

Malaria adalah penyakit yang disebabkan oleh infeksi parasit Plasmodium dan dapat ditularkan melalui nyamuk. Orang dengan malaria seringkali mengalami demam dan menggigil. Jika tidak diobati, penderita bisa mengalami komplikasi berat dan meninggal.

Seseorang dapat terkena malaria melalui :

  Gigitan nyamuk betina Anopheles

  Transfusi darah yang terkontaminasi

  Suntikan dengan jarum yang sebelumnya telah digunakan oleh penderita malaria

Setelah digunakan obat-obatan dan insektisida, malaria jarang ditemukan di AS dan negara berkembang lainnya, tetapi infeksi ini masih sering terjadi di negara-negara tropis. Pendatang dari daerah tropis atau pelancong yang baru kembali dari daerah tropis kadang membawa infeksi ini ke suatu negara atau ke negara asalnya dan kemungkinan menyebabkan wabah yang ringan.

·        PENYEBAB

Terdapat 4 spesies parasit penyebab malaria:

  Plasmodium vivax

  Plasmodium ovale

  Plasmodium falciparum

  Plasmodium malariae

Semua parasit ini bisa menginfeksi manusia dan menyebabkan malaria. P. falciparum merupakan penyebab infeksi terbanyak dan paling berbahaya.

Siklus infeksi malaria dimulai ketika nyamuk betina menggigit penderita malaria. Nyamuk menghisap darah yang mengandung parasit. Di dalam nyamuk, parasit kemudian tumbuh, bertambah banyak, dan berpindah ke kelenjar liur nyamuk. Ketika nyamuk menggigit orang lain, parasit ditularkan melalui air liur nyamuk ke orang yang digigit. Pada manusia, parasit masuk ke dalam hati, tumbuh dan bertambah banyak selama sekitar 1-3 minggu. Parasit kemudian meninggalkan hati dan menginvasi sel-sel darah merah, bertambah banyak, dan pada akhirnya menyebabkan pecahnya sel-sel yang terinfeksi. Parasit yang dilepaskan kemudian menginvasi sel-sel darah merah lainnya.

Plasmodium vivax dan Plasmodium ovale bisa tetap berada di hati dan secara periodik melepaskan parasit ke aliran darah sehingga menyebabkan gejala-gejala yang hilang timbul. Parasit yang diam di dalam hati ini berada dalam keadaan dormant (tidur) dan tidak dapat dibunuh oleh banyak obat anti-malaria.

Plasmodium falciparum dan Plasmodium malariae tidak menetap di hati. Namun, Plasmodium malariae dapat tetap berada di aliran darah selama berbulan-bulan bahkan bertahun-tahun sebelum akhirnya menimbulkan gejala.

·        Penularan

Tingkat penularan malaria dapat berbeda tergantung pada faktor setempat, seperti pola

curah air hujan (nyamuk berkembang biak pada lokasi basah), kedekatan antara lokasi

perkembangbiakan nyamuk dengan manusia, dan jenis nyamuk di wilayah tersebut.

Beberapa daerah memililki angka kasus yang cenderung tetap sepanjang tahun – Negara

tersebut digolongkan sebagai "endemis malaria ". Di daerah lain, ada “musim malaria”

yang biasanya berhubungan dengan musim hujan.

Epidemik yang luas dan berbahaya dapat terjadi ketika parasit yang bersumber dari

nyamuk masuk ke wilayah di mana masyaratnya memiliki kontak dengan parasit namun memiliki sedikit atau bahkan sama sekali tidak memiliki kekebalan terhadapa malaria.

Atau, ketika orang dengan tingkat kekebalan rendah pindah ke wilayah yang memiliki

kasus malaria tetap. Epidemik ini dapat dipicu dengan kondisi iklim basah dan banjir,

atau perpindahan masyarakat akibat konflik.

·         Nyamuk Penyebab Penyakit Malaria

 Di seluruh dunia, terdapat 460 spesies nyamuk anopheles yang sudah dikenali. Namun hanya 100 diantaranya yang dapat menularkan penyakit malaria. Di Indonesia sendiri terdapat 25 spesies nyamuk anopheles yang mempunyai kemampuan menularkan penyakit malaria. Dengan jumlah spesies nyamuk anopheles yang begitu besar ,bukan tidak mungkin Indonesia rawan terhadap penularan penyakit malaria.

 Berikut beberapa ciri-ciri nyamuk anopheles betina yang dapat menularkan penyakit malaria

§    Nyamuk anopheles betina memiliki tubuh pendek dan kecil

§    Memiliki tubuh berwarna hitam

§    Memiliki panjang yang sama antara proboscis dan polpi

§    Memeliki bentuk sayap yang simetris

§    Merupakan salah satu penyebab penyakit malaria

§    Posisi tubuh saat hinggap 90 deerajat

§    Senang hidup di genangan air yang kotor, tumpukan sampah dan berkembang biak disana

Lebih spesifiknya lagi dapat dijelaskan seperti ini :

Tubuh nyamuk Anopheles terbagi menjadi tiga bagian, yaitu kepala, dada, dan perut. Di bagian kepala terdapat sungut (antenna). Antenna pada nyamuk jantan berambut banyak, sedangkan pada nyamuk betina berambut sedikit ( Bruce-Chwatt, 1980). Di bagian kepala juga terdapat alat mulut, dengan salah satu bagian mulutnya disebut proboscis. Di bagian dada terdapat satu pasang sayap. Sayap nyamuk Anopheles biasanya berbintik-bintik yang disebabkan oleh kelompok sisik-sisik yang warnanya berbeda (Borror  et al. 1996).

•           Sensor Ultrasonic

Sama seperti vertebrata, nyamuk memiliki organ auditori untuk mendeteksi suara pada frekuensi tertentu dan pada intensitas tertentu.[5] Nyamuk mengenali suara dengan antena yang mereka miliki. Berfungsi sebagai penerima suara yaitu flagella yang ada di antena, kemudian diteruskan hingga menuju ke bagian distal dari antena. Di bagian distal itulah terdapat organ pendengaran nyamuk yang sebenarnya yang disebut organ Johnston.

Organ Johnston merupakan kompleks organ chordotonal yang tersusun dari ribuan unit mekanoreseptor multiselular yang tersusun secara radial, dan tiap unitnya tersusun atas dua atau tiga neuron sensoris dan dua sel auksilar. Totalnya pada nyamuk betina memiliki 7.500 neuron sensoris pada organ Johnston-nya, sedangkan pada nyamuk jantan total memiliki sekitar 15.000 neuron sensoris pada organ Johnston yang dimilikinya. Oleh sebab itu, banyak para ahli berpendapat bahwa nyamuk jantan lebih sensitif terhadap stimulus suara yang diberikan daripada nyamuk betina (Göpfert dan Robert, 2000).

Gelombang ultrasonik merupakan gelombang suara dengan frekuensi mencapai lebih dari 20 kilohertz (KHz). Pada kenyataannya, gelombang dengan frekuensi sebesar itu tidak dapat didengar oleh manusia.[1]

Dewasa ini gelombang ultrasonik banyak digunakan pada beberapa bidang, antara lain pada pengukuran jarak dan pendeteksian objek. Dalam bidang penginderaan, ultrasonik digunakan untuk mengambil gambar manusia ataupun hewan lewat alat ultrasonography (USG). Dalam bidang industri, gelombang ultrasonik lazim digunakan untuk keperluan tes dan uji struktur dari suatu produk dalam mendeteksi cacat yang tidak terlihat. Bahkan dalam industri kimia, gelombang ini dapat pula digunakan untuk mempercepat proses reaksi kimia. Persepsi antara manusia dan hewan terhadap gelombang ultrasonik cukup berbeda. Seperti kita ketahui bahwa kemampuan pendengaran manusia berada pada tingkatan akustik, yaitu sekitar 20 Hz sampai 20kHz. Oleh karena itu, rentang di bawah tingkatan tersebut yaitu infrasound dan di atasnya yaitu ultrasound menjadi tidak terjangkau bagi manusia. Hal itu dikarenakan telinga manusia memiliki keterbatasan pada bagian middle ear, yang berperilaku seperti low-pass filter. Sehingga hanya kebanyakan gelombang dengan frekuensi rendah yang dilewatkan oleh middle ear. Sedang banyak hewan seperti anjing, kucing, lumba-lumba, dan hewan pengerat memiliki limit frekuensi yang lebih tinggi dibanding manusia.[2] Sehingga umum bagi hewan-hewan tersebut dapat mendengar gelombang suara hingga mencapai 160kHz. Untuk dapat mengeluarkan gelombang suara dengan frekuensi mencapai tingkatan ultrasonik, diperlukan aktuator yang handal. Salah satunya dengan menggunakan piezo buzzer. Piezo buzzer dibuat dari dua konduktor yang di bagian tengahnya dipisahkan oleh kristal piezo. Prinsip 5 kerjanya, ketika suatu tegangan diaplikasikan pada kristal ini, maka kristal akan menekan satu konduktor dan menarik konduktor yang lain. Hasil dari aktivitas menekan dan menarik ini adalah gelombang suara. Piezo buzzer dapat digunakan untuk banyak keperluan seperti memberi sinyal peringatan ketika waktu habis maupun menghasilkan suara ketika sebuah tombol ditekan. Pada tingkatan yang lebih tinggi piezo buzzer dapat digunakan sebagai alat penghasil suara pada alat pengukur jarak dan pendeteksi objek.

Banyak penelitian sudah dilakukan untuk mengetahui pengaruh gelombang ultrasonik pada nyamuk. Salah satunya penelitian yang telah dilakukan [8] menunjukkan bahwa gelombang ultrasonik dengan frekuensi 35-60 kHz memiliki efek terhadap nyamuk Anopheles tormotus betina yang merupakan salah satu spesies nyamuk vektor malaria. Efek tersebut berupa ereksi pada antena sebesar 58,5o, pergerakan yang tidak biasa, adanya stress pada sistem saraf hingga terjadi cedera fisik (physical injury), kelelahan (fatigue) dan jumlah jatuhnya nyamuk.

Kemampuan inilah yang dapat dijadikan dasar penggunaan gelombang ultrasonik sebagai repellent elektrobiomekanis yang cukup efektif

·         Sensor Suara

Pada tahun 2006, Gibson dan Ian Russel dari University of Sussex, Inggris, menunjukkan dengungan sayap nyamuk mungkin dapat memberi jawaban. Nyamuk Toxorhynchites brevipalpis mengubah frekuensi beat sayap untuk disesuaikan bagi calon pasangan. Tim Gibson dan tim yang dipimpin oleh Ron Hoy dari Cornell University di Ithaca, New York, kemudian menemukan bahwa pada spesies di mana jantan dan betina mempunyai beat frekuensi sayap yang sangat berbeda (karena perbedaan ukuran), intonasi beat sayap ke frekuensi harmonik yang terdekat, biasanya melambatkan frekuensi. Sekarang, Gibson dan rekan-rekannya menunjukkan bahwa tuning ini dapat membantu nyamuk membedakan diri antara bentuk M dan S dari A. gambiae, sehingga secara langsung perilaku dapat diketahu keduanya secara terpisah. "Selalu ada pertanyaan tentang bagaimana mereka satu sama lain. Ini studi akustik untuk membuka jendela baru pada perilaku seksual nyamuk," kata Hoy. Hasil penelitian ini diterbitkan pekan ini di jurnal Current Biology. Gibson dan rekannya meneliti sebuah lahan di Burkina Faso di mana M dan S dari A. gambiae hidup berdampingan, namun tidak ditemui hibrida dari keduanya, menunjukkan bahwa mereka tidak saling kawin. Menangkap kedua jenis dan menempelkan ke ujung pin. Nyamuk yang tertambat terus mengepakkan sayap pada frekuensi yang mendekati perilaku penerbangan. Tim menggunakan mikrofon untuk mengukur frekuensi baik sendiri maupun dalam kombinasi dengan calon pasangan. Sayap pejantan dari kedua bentuk sedikit lebih kecil daripada betina, akibatnya frekuensi lebih tinggi sekitar 690 hertz, dibandingkan betina yaitu 460 hertz. Kedua jenis kelamin, M mengepakkan sayap sedikit lebih cepat dibanding S. Ketika kedua jenis kelamin ditempatkan dalam jarak 2 sentimeter dengan lawan jenis, kepakan sayap bergeser naik dan turun. Jika calon pasangan adalah nyamuk sejenis, kedua serangga ini akan menetapkan frekuensi rasio 3:2, dan bersama-sama menghasilkan nada yang harmonis di sekitar 1.500 hertz. "Ini seperti dua penyanyi mencoba untuk menyelaraskan diri satu sama lain," kata Gibson. Gibson berspekulasi bahwa perilaku harmonisasi ini adalah usaha meminimalkan turbulensi pejantan saat mendekati betina. Penelitian Hoy menunjukkan bahwa nyamuk dapat mendengar hingga 2.000 hertz, namun Gibson berpendapat bahwa nyamuk jantan dan betina tidak dapat benar-benar mendengar suara harmoni bernada tinggi. Sebaliknya, mereka berkumpul dengan meminimalkan denyut suara (perbedaan nada) yang dihasilkan ketika dua nada sedikit sumbang. Pada A. gambiae, perbedaan nada ini kurang dari 22 hertz dan menghasilkan respons listrik yang khas pada antena.

Sensor suara adalah sebuah alat yang mampu mengubah gelombang Sinusioda suara menjadi gelombang sinus energi listrik (Alternating Sinusioda Electric Current). Alat pendeteksi sinyal suara bekerja berdasarkan prinsip pemfilteran suara yang didengar oleh komponen mikrofon. Sinyal analog hasil pembacaan mikrofon akan disaring dengan menggunakan unit bandpass filter yang meloloskan sinyal analog.

Sensor suara bekerja berdasarkan besar/kecilnya kekuatan gelombang suara yang mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil di balik membran tadi naik dan turun. Oleh karena kumparan tersebut sebenarnya adalah ibarat sebuah pisau berlubang-lubang, maka pada saat ia bergerak naik-turun, ia juga telah membuat gelombng magnet yang mengalir melewatinya terpotong-potong. Kecepa­tan gerak kumparan menentukan kuat-lemahnya gelombang listrik yang dihasilkannya.

Dengan ini kita dapat mendeteksi nyamuk Anopheles ini lewat frekuensi suara dari kepakan sayap nyamuk Anopheles. Sensor suara akan mendeteksi kepakan sayap nyamuk Anopheles lalu mengubahnya ke gelombang sinusoidal.

•          Sensor Suhu

Sensor suhu IC LM 35 merupkan chip IC produksi Natioanal Semiconductor yang berfungsi untuk mengetahui temperature suatu objek atau ruangan dalam bentuk besaran elektrik, atau dapat juga di definisikan sebagai komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah perubahan temperature yang diterima dalam perubahan besaran elektrik. Sensor suhu IC LM35 dapat mengubah perubahan temperature menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu IC LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt dan konsumsi arus DC sebesar 60 µA dalam beroperasi. Bentuk fisik sensor suhu LM 35 merupakan chip IC dengan kemasan yang berfariasi, pada umumnya kemasan sensor suhu LM35 adalah kemasan TO-92  seperti terlihat pada gambar dibawah. Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa sensor suhu IC LM35 pada dasarnya memiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber supply tegangan DC +5 volt, sebagai pin output hasil penginderaan dalam bentuk perubahan tegangan DC pada Vout dan pin untuk Ground.

Karakteristik Sensor suhu IC LM35 adalah : Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC seperti terlihat pada gambar 2.2. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC. Sensor suhu IC LM35 memiliki keakuratan tinggi dan mudah dalam perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, sensor suhu LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kontrol khusus serta tidak memerlukan seting tambahan karena output dari sensor suhu LM35 memiliki karakter yang linier dengan perubahan 10mV/°C. Sensor suhu LM35 memiliki jangkauan pengukuran -55ºC hingga +150ºC dengan akurasi ±0.5ºC. 

Sensor suhu akan di hubungkan dengan alat penstabil suhu ruangan, jika suhu ruangan sudah mulai tidak stabil maka alat penstabil ruangan akan bekerja menstabilkan suhu ruangan agar tidak menjadi sarang nyamuk.

•         Sensor Kelembapan

DHT11 adalah sensor digital yang dapat mengukur suhu dan kelembaban udara di sekitarnya. Sensor ini sangat mudah digunakan bersama dengan Arduino. Memiliki tingkat stabilitas yang sangat baik serta fitur kalibrasi yang sangat akurat. Koefisien kalibrasi disimpan dalam OTP program memory, sehingga ketika internal sensor mendeteksi sesuatu, maka module ini menyertakan koefisien tersebut dalam kalkulasinya.

DHT11 termasuk sensor yang memiliki kualitas terbaik, dinilai dari respon, pembacaan data yang cepat, dan kemampuan anti-interference. Ukurannya yang kecil, dan dengan transmisi sinyal hingga 20 meter, membuat produk ini cocok digunakan untuk banyak aplikasi-aplikasi pengukuran suhu dan kelembaban. 

Sensor kelembapan akan di hubungkan dengan alat penstabil suhu ruangan, jika suhu ruangan sudah mulai tidak stabil maka alat penstabil ruangan akan bekerja menstabilkan suhu ruangan jika suhu stabil maka kelembapanpun juga sehingga ruangan tidak menjadi sarang nyamuk.

•     Sinar X

Banyak orang beranggapan bahwa nuklir hanya berkaitan dengan senjata yang mematikan, sampai-sampai timbul rasa ketakutan atau phobia  jika mereka harus berhadapan langsung dengan nuklir. Ada benarnya paradigma tersebut karena teknologi nuklir merupakan salah satu teknologi yang harus memiliki Zero Human Error karena dapat berakibat fatal jika terjadi kelalaian. Namun, jika dilakukan dengan benar teknologi nuklir tersebut akan sangat bermanfaat bagi kesejahteraan masyarakat seperti dalam bidang pertanian, energi dan kesehatan

Radiasi gamma, netron dan sinar X dapat dimanfaatkan untuk pengendalian hama dan vektor penyakit, yaitu dapat digunakan untuk membunuh secara langsung (direct killing) dengan teknik disinfestasi radiasi dan secara tidak langsung (indirect killing) yang dikenal dengan teknik serangga mandul (TSM). Teknik ini relatif baru dan potensial untuk pengendalian vektor malaria karena ramah lingkungan, efektif spesies dan kompartibel dengan teknik lain. Prinsip dasar TSM sangat sederhana yaitu membunuh serangga dengan serangga itu sendiri (autodical technique).

Teknik Serangga Mandul (TSM) merupakan suatu cara pengendalian vektor yang ramah lingkungan, efektif, dan potensial. Teknik ini disebut juga sebagai pengendalian spesifik species, yaitu membunuh vektor dengan vektor itu sendiri (autocidal technique). Cara kerja teknik inipun relatif mudah, yaitu mengiradiasi koloni serangga jantan di laboratorium, kemudian melepaskannya ke habitat secara periodik. Akibat pelepasan serangga ke habitat, maka lama kelamaan di lokasi pelepasan tersebut akan terjadi penurunan populasi, yang secara otomatis akan menurunkan jumlah penderita malaria, karena tingkat kebolehjadian perkawinan antara serangga mandul dan serangga fertil menjadi makin besar dari generasi pertama ke generasi berikutnya. Akibatnya presentase fertilitas populasi serangga di lapangan akan semakin menurun, teoritis pada generasi ke-4 persentase fertilitas mencapai titik terendah menjadi 0% atau dengan kata lain jumlah populasi serangga pada generasi ke-5 nihil.

Referensi :

- P, Richard D. Malaria. Merck Manual Home Health Handbook. 2007.

- Centers for Disease Control and Prevention. Malaria. Atlanta. 2012.

- http://www.depkes.go.id/downloads/world_malaria_day/fac_sheet_malaria.pdf

- Enayati A., Hemingway J., dan Garner P. 2012. Electronic mosquito repellents for preventing mosquito bites and malaria infection (Review). The Cochrane Collaboration pp.1-5.

- Gopfert, M.C., dan Robert, D. 2000. Nanometre-range acoustic sensitivity in male and female mosquitoes. Proc R Soc Lond B 267, 453-457.

- Mang'are, PA, Maweu, OM, Ndiritu, FG, dan Vulule, JM. 2012. The startling effect of the sound of C.Afra and A.Tormotus on the Female: A.Gambiae. International Journal of Biophysics 2(3): 40-52.

- 1. Gibson, G. & Russell, I. Curr. Biol. 16, 1311-1316 (2006). 2. Warren, B., Gibson, G. & Russell, I. J. Curr. Biol. 19, 485-491 (2009). 3. Cator, L.J., Arthur, B.J., Harrington, L.C. & Hoy, R.R. Science 323, 1077-1079 (2009). 4. Pennetier, C., Warren, B., Dabire, R., Russell, I.J. & Gibson, G. Curr. Biol. doi:10.1016/j.cub.2009.11.040 (2009).

- http://elektronika-dasar.web.id/komponen/sensor-tranducer/sensor-suhu-ic-lm35/

- http://www.geraicerdas.com

-  Nurhayati Siti,dkk. PEMANDULAN Anopheles macullatus SEBAGAI VEKTOR PENYAKIT MALARIA DENGAN RADIASI GAMMA Co-60.2008. Pustek Teknologi Keselamatan dan Metrologi Radiasi dan Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi : Depok.