Post on 17-Nov-2021
DETEKSI SARS-COV-2 DENGAN METODE RT-LAMP BERBASIS IOT
UNTUK PEMETAAN PASIEN COVID-19
Annisa Intan Kholifatullah 101911133246
Fahmi Ikhlasul Amalludin 081811433005
Silvi Arum Maretna 081911533013
UNIT KEGIATAN MAHASISWA PENALARAN
UNIVERSITAS AIRLANGGA
SURABAYA
2020
ii
LEMBAR PENGESAHAN
1. Judul Kegiatan : DETEKSI SARS-COV-2 DENGAN
METODE RT-LAMP BERBASIS IOT
UNTUK PEMETAAN PASIEN COVID-19
2. Subtema : Teknologi
3. Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Nama Lengkap : Annisa Intan Kholifatullah
b. NIM : 101911133246
c. Jurusan/Prodi : Kesehatan Masyarakat
d. Universitas : Airlangga
e. Alamat dan No HP : Jl. Pacarkembang X/I
4. Jumlah Anggota Kelompok : 3 Orang
5. Dosen Pembimbing :
a. Nama Lengkap dan Gelar :
b. NIP/NIDN :
c. Alamat dan No HP :
Surabaya, 29 September 2020
Mengetahui,
Ketua UKM Ketua TIM
(.....................) (Annisa Intan Kholifatullah)
NIM NIM. 101911133246
Menyetujui,
Wakil Rektor Bidang Dosen Pembimbing
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur marilah kita panjatkan kehadirat Allah SWT, yang mana atas
berkat dah rahmat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan karya tulis yang
membahas tentang “DETEKSI SARS-COV-2 DENGAN METODE RT-LAMP
BERBASIS IOT UNTUK PEMETAAN PASIEN COVID-19”.
Karya tulis ini bertujuan untuk membantu mahasiswa maupun masyarakat
yang ingin membacanya untuk memperdalam pemahaman mengenai lingkungan,
sehingga setelah membaca karya tulis ini mahasiswa dan masyarakat diharapkan
dapat mengimplementasikannya di dalam kehidupan. Proses penulisan karya tulis
ini tentu saja tidak terlepas dari dukungan berbagai pihak, maka dari itu penulis
mengucapkan terimakasih sebesar-besarnya kepada seluruh individu maupun
instansi yang terlibat dalam pembuatan makalah ini.
Materi yang penulis bahas di dalam makalah ini tentu saja masih jauh dari
kata sempurna, oleh karenanya, kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat
dibutuhkan untuk kesempurnaan makalah ini. Penulis berharap karya tulis ini
dapat dimanfaatkan dengan sebaik-baiknya demi kemajuan Indonesia.
Surabaya, 29 September 2020
Penulis
iv
DETEKSI SARS-COV-2 DENGAN METODE RT-LAMP BERBASIS IOT
UNTUK PEMETAAN PASIEN COVID-19
Annisa Intan Kholifatullah1, Fahmi Ikhlasul Amalludin
2, Silvi Arum Maretna
3
1Mahasiswa S1 Kesehatan Masyarakat Universitas Airlangga
2Mahasiswa S1 Biologi Universitas Airlangga 3Mahasiswa S1 Kimia Universitas Airlangga
Universitas Airlangga, Jl. Dr. Ir. H. Soekarno, Mulyorejo, Kota SBY, Jawa Timur 60115
ABSTRAK
Pandemi COVID-19 telah memberikan dampak yang nyata, baik di sektor
kesehatan maupun di sektor lainnya. Hal ini menyebabkan adanya kelumpuhan
ekonomi, susahnya pendidikan berjalan, pariwisata ditutup, dan sebab lainnya.
Pemerintah mulai memberlakukan protokol kesehatan, dan membuat aturan yang
berkenaan dengan tes COVID-19. Dalam masyarakat, dikenal dua metode tes,
yaitu rapid tes dan swab tes. Masing-masing memiliki kelemahannya, baik dari
segi harga, durasi keluarnya hasil, dan lainnya. Padahal pemeriksaan ini
merupakan hal yang penting karena selain untuk mengetahui hasil pemeriksaan
secara individu, juga mempengaruhi interaksi dalam masyarakat. Selain itu,
banyaknya prevalensi COVID-19 tanpa gejala juga menambah urgensi
pemeriksaan yang masif. Dengan mengetahui data secara massal, pemerintah
dapat memberikan aturan yang lebih pasti karena based on data. Oleh karena itu,
diusulkan sebuah alat pemeriksaan COVID-19 yang terjangkau secara harga,
durasi keluarnya hasil relatif cepat, dan dapat membantu pemeriksaan secara
massal. Karya ini bertujuan untuk membahas bagaimana penerapan metode RT-
LAMP dalam komponen yang mudah dicari di pasaran, dan bagaimana desain
alatnya. Alat ini menerapkan metode RT-LAMP dan menggunakan
mikrokontroller yang ada di pasaran, sehingga lebih mudah dibuat dan digunakan.
Alat akan menggunakan modul gps dan akses internet untuk membantu pemetaan
setelah dilakukan pemeriksaan door to door. Desain alat akan terdiri dari
mikrokontroller, shield gps, modul gps, modul wifi (jika ada), dan sd card, serta
wadah pemanasan. Dari karya ini, disarankan kepada pembaca untuk mengkaji
karya yang dituliskan, baik secara teoritis maupun empiris, sehingga alat deteksi
COVID-19 massal dapat segera terwujud.
Kata Kunci: RT-LAMP, IoT, Mikrokontroller, GPS
ABSTRACT
Pandemic COVID-19 give a real impact, whether in health sector or another. This
is causing economic paralysis, difficulty of maintaining good education, tourism
sector closed down, and another result. The government started to applying
health protocol, and make some rule that involve COVID-19 test. In society, there
are two well-known method, that are rapid test and swab test. Each of them have
their own disadvantage, whether in cost, duration of the result to come, and etc.
v
This test is crucial because it’s purpose is not just for individual benefit, but it can
influence how people interact with each other. Moreover, high percentage
prevalence of COVID-19 without symtomps is making massive examination more
urgent. By knowing data in a bigger scoope, government can apply more accurate
rule because it is based on data. Therefore, we proposed a device for COVID-19
test that is affordable, have relatively short duration, and can help with mass test.
This work has a purpose to discuss how to apply RT-LAMP method with
components that are easy to find on the market, and how it design will look like.
This device will applying RT-LAMP method and using microcontroller that are
available on the market, so it will be easy to make and use. This device will use
gps module and internet access to help mapping the test location after doing it
door to door. The design will consist microcontroller, GPS shield, GPS module,
WiFi module (if needed), sd card, and box for heating purpose. From this work,
readers are suggested to examine this work, whether with teoriic or empiric, so a
device that used for COVID-19 test will soon realized.
Keyword: RT-LAMP, IoT, Microcontroller, GPS
vi
DAFTAR ISI
Halaman Sampul ................................................................................................................. i
Lembar Pengesahan ........................................................................................................... ii
Kata Pengantar .................................................................................................................. iii
Abstrak .............................................................................................................................. iv
Daftar Isi ........................................................................................................................... vi
Daftar Gambar ................................................................................................................. vii
BAB I. Pendahuluan .......................................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ................................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .............................................................................................. 3
1.3 Tujuan ................................................................................................................ 3
1.4 Manfaat .............................................................................................................. 3
1.4.1 Teoritis ....................................................................................................... 4
1.4.2 Praktis......................................................................................................... 4
BAB II. Tinjauan Pustaka .................................................................................................. 5
2.1 RT-LAMP .......................................................................................................... 5
2.2 Mikrokontroller dan Internet of Things (IoT) ..................................................... 8
2.3 Global Positioning System (GPS) ....................................................................... 8
2.4 Penelitian Terkait Sebelumnya ........................................................................... 9
BAB III. Metode Penulisan .............................................................................................. 10
BAB IV. Hasil Penelitian ................................................................................................. 11
4.1 Cara Kerja Alat ................................................................................................ 11
4.2 Desain Alat ....................................................................................................... 14
BAB V ............................................................................................................................. 15
5.1. Kesimpulan ...................................................................................................... 15
5.2. Saran ................................................................................................................ 15
Daftar Pustaka .................................................................................................................. 16
Lampiran .......................................................................................................................... 19
Formulir Pendaftaran Simposium Nasional 2020 ......................................................... 19
Lembar Pernyataan Orisinalitas Penelitian Simposium Nasional Pikir 2020 ............... 21
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Proses RT-LAMP ................................................................................... 7
Gambar 2 Flowchart cara kerja alat ...................................................................... 13
Gambar 3 Desain alat ............................................................................................ 14
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Corona Virus Disease 2019 menyebar di seluruh dunia, tak terkecuali
Negara Indonesia. Virus tersebut merupakan penyakit menular yang
disebabkan oleh SARS-CoV-2, salah satu jenis coronavirus yang baru
ditemukan. Pertama kali ditemukan di Negara China pada bulan Desember
2019. Covid-19 dapat disebarkan melalui droplet atau percikan-percikan dari
mulut atau hidung yang keluar saat orang terjangkit covid-19. Percikan-
percikan tersebut biasa keluar saat batuk, bersin, ataupun bernapas. Seseorang
dapat tertular covid-19 apabila orang tersebut menghirup droplet dari
pengidap covid-19. Masa inkubasi covid-19 sangatlah bervariasi, dikutip dari
worldometers.info, kemungkinan periode inkubasi covid-19 bisa berkisar
antara 0- 27 hari karena, pemerintah Provinsi Hubei telah melaporkan kasus
dengan masa inkubasi 27 hari. Adapun menurut covid19unair.ac.id, di
Indonesia, masa inkubasi covid-19 pada umumnya antara 1-14 hari dengan
rata-rata 5 hari. Sehingga, berdasarkan masa inkubasi yang bervariasi tersebut
dapat mendukung pola persebaran covid-19 yang terjadi secara luas dan cepat
dari wabah hingga menjadi pandemi.
Berdasarkan data dari covid19.go.id, total positif Covid-19 di Indonesia
pada pembaharuan terakhir 19 September 2020 sebanyak 240.687 orang
dengan 174.350 keluarga yang ditinggalkan. Adapun data positif Covid-19
dari 4.158 data terdapat 98,3% tidak ada data gejala atau data tidak lengkap.
Selain itu, ada pula kondisi penyerta positif Covid-19 dari 1.438 data yang
tersedia terdapat 99,4% tidak memiliki data atau tanpa kondisi penyerta.
Kenyataan tersebut menunjukkan bahwa Sebagian besar yang terinfeksi virus
Covid-19 merupakan orang tanpa gelaja ataupun kondisi penyerta.
Menurut Handayani, et al., (2020), sebagai upaya mendeteksi Covid-19,
saat ini ada beberapa pemeriksaan yang dapat dilakukan. Diagnosis
berdasarkan anamnesis, pemeriksaan fisik, maupun pemeriksaan penunjang.
Anamnesis mengenai riwayat perjalanan, maupun riwayat kontak dengan
2
pasien positif Covid-19. Pemeriksaan fisik seperti gejala klinis. Gejala klinis
dapat bervariasi tergantung dengan derajat penyakit. Bernheim, et al. dan
Caruso, et al., menjelaskan bahwa, pemeriksaan penunjang dapat dilakukan
dengan CT-Toraks (Computed Tomography Scan Toraks) pada pasien Covid-
19 untuk melihat detail kelainan berupa konsolidasi, penyakit bilateral, serta
perifer ataupun adanya kekeruhan dan seluruh paru mengalami gangguan.
Adapula menurut WHO, RT-PCR (Real Time Polymerase Chain Reaction)
untuk mengekstraksi 2 gen SARS-CoV-2. Uji dapat digunakan dengan sampel
swab tenggorok. Namun, dikutip dari republika.co.id, kapasitas pengujian tes
PCR terbatas dan untuk sekali tes PCR dibutuhkan dana yang tidak sedikit.
Harga untuk sekali melakukan tes PCR bervariasi dari Rp 1 juta hingga 2,5
juta. Selain itu, Aini (2020) mengatakan waktu tercepat untuk mendapatkan
hasil tes PCR yakni 1-3 hari. Karena mahalnya biaya untuk melakukam tes
PCR, dan terbatasnya kapasitas pengujian, maka hanya diutamakan orang
dengan gejala yang dapat melakukan tes untuk infeksi SARS-CoV-2. Padahal,
menurut data pasien positif Covid-19 sebagian besar merupakan orang tanpa
gejala. Hal tersebut menunjukkan bahwa strategi pengendalian infeksi Covid-
19 yang berfokus pada pasien bergejala tidak cukup untuk mencegah
penyebaran Covid-19.
Perlu adanya metode diagnostik berskala besar untuk mengetahui
penyebaran virus di populasi secara efektif atau cepat, komprehensif, dan juga
sensitif yang tentunya dengan harga yang cukup mudah dijangkau oleh
masyarakat. Hal ini akan memungkinkan adanya isolasi cepat terhadap orang
yang terinfeksi. Oleh karena itu, kami sebagai generasi penerus bangsa
berinovasi untuk membuat “Deteksi Sars-Cov-2 dengan Metode RT-LAMP
Berbasis IOT untuk Pemetaan Pasien Covid-19” sebagai upaya pencegahan
dan pengendalian virus Covid-19. Feranisa (2016), menjelaskan bahwa RT-
LAMP mempunyai kemampuan deteksi SARS-CoV-2 dengan kemampuan
yang setara dengan PCR atau swab test, bahkan terbukti lebih sensitif dan
spesifik serta dapat menguji dengan waktu yang cepat. Selain itu, karena RT-
LAMP menggunakan suhu isotermal, maka tidak membutuhkan mesin
thermocycler atau alat khusus yang mahal. Saat ini juga ada proyek serupa
3
untuk deteksi SARS-CoV-2 dengan metode RT-LAMP berbasis Arduino.
Proyek tersebut dianggap dapat mendeteksi beberapa partikel virus Covid-19
dengan biaya yang cukup murah karena menggunakan metode kolorimetri
untuk mendeteksi DNA yang diproduksi (create.arduino.cc). Namun, proyek
tersebut hanya fokus pada cara deteksi Covid-19 dengan harga cukup murah
sehingga tidak memperhatikan kemungkinan adanya kontaminasi pada saat tes
sampel serta tidak dikembangkan lagi untuk memberikan pemetaan data lokasi
terinfeksi Covid-19 dengan tujuan mempermudah petugas Covid-19 dalam
melakukan tindakan berdasarkan data demi mengurangi penyebaran Covid-19.
Oleh karena itu, harapannya dengan menggunakan metode RT-LAMP kami
dapat menciptakan suatu desain deteksi RNA SARS-CoV-2 dengan biaya
yang murah, praktis, efisien waktu, dan mempunyai sistem penyimpanan data
guna memetakan lokasi penderita Covid-19.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang di atas maka dapat dirumuskan
permasalahan sebagai berikut :
1. Bagaimana cara kerja alat detaksi SAR-CoV-2 dengan metode RT-LAMP
yang disertai penyimpanan data lokasi penderita Covid-19 dengan
komponen yang mudah didapat oleh masyarakat?
2. Bagaimana desain alat deteksi SARS-CoV-2 dengan metode RT-LAMP
yang disertai penyimpanan data lokasi penderita Covid-19?
1.3 Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah :
1. Mengetahui cara kerja RT-LAMP yang disertai penyimpanan data lokasi
penderita Covid-19 dengan menggunakan komponen yang mudah didapat
oleh masyarakat.
2. Mengetahui desain yang sesuai untuk membuat alat deteksi SARS-CoV-2
dengan metode RT-LAMP yang disertai sistem penyimpanan data lokasi
penderita Covid-19.
1.4 Manfaat
Penelitian ini dapat bermanfaat secara teoritis dan praktis sebagai berikut :
4
1.4.1 Teoritis
Secara teoritis penelitian ini bermanfaat untuk :
a. Menambah sumber pengetahuan mengenai pengembangan metode RT-
LAMP sebagai alat deteksi SARS-CoV-2.
b. Sumber informasi bagi penelitian sejenis untuk masa yang akan datang
c. Kontribusi dalam bidang teknologi, khususnya pengembangan metode
RT-LAMP sebagai alat deteksi SARS-CoV-2 yang murah, cepat,
sensitif, dan efektif.
1.4.2 Praktis
Secara praktis penelitian ini bermanfaat untuk :
a. Pelajar lebih mudah memahami informasi mengenai pengembangan
metode RT-LAMP sebagai alat deteksi SARS-CoV-2 dan lebih
termotivasi dalam melakukan penelitian dalam bidang teknologi untuk
kemajuan sektor kesehatan.
b. Peneliti mempunyai landasan di masa mendatang sebagai pelajar yang
mempunyai kemampuan dalam mengembangkan metode RT-LAMP
sebagai alat deteksi SARS-CoV-2.
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 RT-LAMP
Reverse transcription loop-mediated isothermal amplification (RT-LAMP)
adalah metode amplifikasi asam nukleat satu langkah untuk menggandakan urutan
RNA tertentu. Dengan mendiagnosis penyakit menular yang disebabkan oleh
virus RNA dan menggabungkan deteksi DNA LAMP dengan traskripsi balik,
membuat cDNA dari RNA sebelum menjalankan reaksi. RT-LAMP tidak
memerlukan siklus termal (tidak seperti PCR) dan dilakukan pada suhu konstan
antara 60-65oC. RT-LAMP digunakan untuk mendeteksi virus RNA (Group S II,
IV, dan V pada sistem Klasifikasi virus Baltimore), seperti virus COVID-19.
Metode ini mengamplifikasi fragmen DNA melalui mekanisme sintesis dan pemi-
sahan rantai DNA secara otomatis yang dilakukan oleh enzim DNA polimerase
dan 4 buah primer yang mengenal 6 daerah spesifik, dengan 3 daerah di masing-
masing ujung fragmen DNA-nya. Forward inner primer (FIP) terdiri atas sekuen
komplementer F1 di ujung 5’, linker TTTT dan sekuen F2 di ujung 3’. Forward
outer primer (F3) merupakan sekuen F3. Backward inner primer (BIP) terdiri atas
sekuen komple-menter B1 di ujung 5’, linker TTTT dan sekuen B2 di ujung 3’.
Backward outer primer (B3) merupakan sekuen B3.
Reaksi LAMP terdiri atas tahapan produksi material awal berupa struktur
dumb-bell (starting material producing step), tahapan amplifikasi siklus (cycling
amplification step) dan tahapan perpanjangan dan siklus berulang (elongation and
recycling step). Reaksi pada produksi material awal merupakan tahapan yang
kritis untuk keberhasilan reaksi LAMP (Gambar 2). Bagian F2 dari FIP akan
menempel pada bagian F2c dari DNA template (1) dan akan dilanjutkan dengan
perpanjangan DNA ke arah 3’ (2). Selanjutnya Forward outer primer (F3) akan
menempel pada sekuen F3c dari template DNA dan dilanjutkan per- panjangan
DNA (3). Perpanjangan ini akan menyebabkan terlepasnya rantai DNA hasil
perpanjangan dari primer FIP (5). Rantai DNA yang lepas akan mem- bentuk loop
pada ujung 5’ yaitu dengan hibridisasi bagian F1 hasil polimerasi dengan F1c dari
primer FIP (6). Semen- tara perpanjangan dari primer BIP dan pelepasannya oleh
6
reaksi polimerasi dari primer B3. Utas rantai yang terlepas akan menghasilkan
loop karena hibridisasi B1 pada BIc dan pada ujung yang lain terbentuk loop
karena hibrididasi F1 pada F1c, sehingga membentuk struktur dumb bell (8).
Struktur terakhir ini akan diguna- kan sebagai bahan utama pada tahapan
amplifikasi berikutnya dengan primer FIP dan BIP. Reaksi ini akan menghasilkan
beberapa bentuk struktur DNA dengan ukuran yang berbeda-beda. Keterangan
lebih lanjut tentang bentuk-bentuk tersebut bisa dibaca pada Notomi et al. (2000)
atau di website (http://loopamp. eiken.co.jp/e/lamp/principle.html). Campuran
reaksi yang digunakan dalam LAMP mirip dengan campuran reaksi pada PCR
kecuali beberapa komponen. Enzim yang digunakan adalah Bst (Bacillus
steatothermopilus) DNA poli- merase yang bekerja optimum pada suhu 60-65°C.
Primer yang digunakan sejum- lah 4 buah dengan perbandingan inner primer (FIP,
BIP) dan outer primer (F3, B3) sebesar 8:1 dan pada umumnya sejumlah 40 dan 5
pmol. Betaine diguna- kan untuk destabilisasi struktur rantai ganda DNA sehingga
mudah untuk memisahkan 2 utas rantai DNA dan digunakan pada konsentrasi 0,8
M (Thai et al., 2004), 1 M (Notomi et al., 2000) dan 1,6 M (Gunimaladevi et al.,
2004, 2005; Savan et al., 2004).
Salah satu faktor penting dalam LAMP adalah sekuen dari primer.
Hibridisasi keempat primer pada DNA target pada tahap initial (awal) merupakan
titik kritis untuk efisiensi LAMP, sehingga sekuens dan ukuran primer-primer
perlu ditentukan agar temperature melting-nya (Tm) ber- ada pada kisaran tertentu
yang optimum. Tm sekuen F2 dan B2 pada primer FIP dan BIP dibuat pada
kisaran 60-65oC, temperatur yang optimum untuk Bst DNA polimerase. Tm
untuk F1c dan B1c dipilih yang sedikit lebih tinggi dibandingkan F2 dan B2
sehingga akan segera mem- bentuk struktur loop setelah terlepas dari DNA
templatenya. Sedangkan Tm untuk F2 dan B2 pada outer primer (F3 dan B3)
dipilih lebih rendah dari F2 dan B2 untuk meyakinkan bahwa sintesis dimulai dari
inner primer. Di samping itu konsentrasi outer primer sekitar 1/8 dari konsentrasi
inner primer (Notomi et al., 2000). Reaksi LAMP dilakukan pada kisaran
temperatur yang optimum untuk Bst DNA polimerase diantaranya pada 63oC
(Iwamoto et al., 2003, Thai et al., 2004, Gunimaladevi et al., 2005) atau 65oC
(Gunimaladevi et al., 2004, Savan et al., 2004, Yeh et al., 2005a).
7
Pembentukan struktur dumb-bell merupakan titik kritis pada tahapan
cycling. Jarak loop sangat menentukan terbentuknya struktur ini dan ukuran loop
antara F2c (B2c) dan F1c (B1c) sebesar 40 basa atau lebih memberikan hasil yang
lebih baik. Tahapan pelepasan rantai DNA merupakan tahap yang penting, oleh
karena itu ukuran target DNA tidak bisa sangat besar. Ukuran target DNA ter-
masuk F2 dan B2 hendaknya kurang dari 300 bp, dan ukuran sejumlah 130 dan
200 bp memberikan hasil yang baik. (Notomi et al., 2000).
Penjelasan prinsip kerja LAMP di atas menggunakan DNA sebagai
targetnya. Teknik LAMP juga dapat digunakan untuk mendeteksi RNA sebagai
bahan genom- nya dengan melakukan reverse transkrip- si yang dilanjutkan
dengan LAMP (RT- LAMP). Notomi et al. (2000) berhasil mendeteksi mRNA
dari 1 sel K562 yang mengekpresikan antigen spesifik prostate dalam campuran
dengan 1.000.000 sel yang tidak menghasilkan antigen. Hal ini sesuai dijelaskan
pada caara kerja RT-LAMP sebagai alat deteksi massal yang diharapkan secara
garis besar dibagi menjadi 2, yaitu RT-LAMP itu sendiri sebagai deteksi
keberadaan virus Sars-CoV-2 pada individu, serta bagian pengumpulan dan
pemrosesan data untuk membantu pemetaan penyakit di masyarakat. Dalam RT-
LAMP sendiri, secara umum, prosesnya sesuai dengan gambar 1 (Augustine et al.,
2020).
Gambar 1 Proses RT-LAMP
Sumber: Augustine et. al., 2020
8
Sesuai gambar tersebut, urutan RT-LAMP nantinya yaitu pengumpulan sampel,
pemanasan, pencampuran sampel dengan bahan LAMP lainnya, pemanasan, dan
pengamatan hasil. Hasil tersebut nantinya akan berupa warna, karena proses ini
adalah kolorimetrik.
2.2 Mikrokontroller dan Internet of Things (IoT)
Mikrokontroller adalah komputer dalam bentuk chip (Husain et al., 2016).
Sesuai namanya, alat ini memiliki ukuran yang relatif kecil dan dapat membantu
manusia untuk mengontrol objek (utamanya yang digerakkan dengan listrik).
Dengan adanya alat ini, manusia dapat dengan mudah menanamkan program yang
dapat diubah-ubah dan diterapkan pada suatu sistem. Dalam penerapannya,
mikrokontroller dapat digunakan untuk membantu peneliti dalam laboratorium
analitik tanpa perlu menguasai bidang elektronika (Furter & Hauser, 2018),
Mengolah data dari sensor (Reverter, 2018), dan lainnya.
Mikrokontroller dijual dalam beberapa merk dagang, seperti Atmel,
Altera, EPSON Semiconductor, dan lainnya. Namun jika penggunaannya untuk
proyek atau percobaan bagi pemula, telah tersedia modul mikrokontroller.
Contohnya adalah Arduino dan Espressif Systems. Kedua modul mikrokontroller
ini memiliki beberapa macam kelebihan masing-masing, seperti kemudahan
penggunaan, tersambungnya dengan akses WiFi, dan lainnya. Kedua merk ini
juga telah terdapat di Indonesia, sehingga mudah dicari.
IoT dilimiki oleh Arduino (beberapa), Espressif Systems, Xbee, WhizFi,
dan lainnya, tetapi beberapa orang biasa menggunakan Espressif Systems karena
lebih murah (Maier et al., 2017). Menurut Maier et al. (2017), meski bentuknya
relatif kecil, penggunaanya cukup mudah. Contoh penggunaan modul ini adalah
pengiriman data volume infus (Sasmoko & Wicaksono, 2017) dan osiloskop
berbasis ponsel cerdas (Maier et al., 2017). Hal ini menunjukkan, dalam
penerapannya, modul ini dapat diakses melalui web maupun ponsel cerdas.
2.3 Global Positioning System (GPS)
GPS digunakan untuk mendapatkan informasi posisi, kecepatan, dan
waktu dari satelit (Abulude et al., 2015). Sistem ini terdiri dari tiga komponen
utama, yaitu satelit, ground station, dan reciever. Ground station akan
memastikan satelit berada pada tempat yang seharusnya, kemudian reciever akan
9
menerima informasi dari satelit. Dalam menentukan posisi, reciever akan
menerima setidaknya 4 bacaan satelit, sehingga dapat memastikan lokasinya
berdasarkan perpotongan ruang lingkup masing-masing satelit tersebut. Dalam
memberikan informasi waktu, satelit yang menggunakan jam atom, akan
memberikan waktu yang sangat akurat, kemudian reciever akan mengolah
informasinya menggunakan persamaan relativitas einstein. Hal ini dikarenakan
waktu berjalan lebih lambar di luar angkasa. GPS tidak membutuhkan koneksi
internet. GPS telah diterapkan dalam berbagai bidang, seperti agrikultur
(precision soil sampling), kelautan (memberikan rute tercepat), rel (menghindari
kecelakaan), dan lainnya.
2.4 Penelitian Terkait Sebelumnya
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, terdapat seseorang yang telah
membuat proyek RT-LAMP dengan menggunakan arduino. Proses tersebut
menggunakan single-stage RT-LAMP (New England Biolabs, 2020). Oleh
karenanya, proyek tersebut menggunakan proses sekali pemanasan, dengan
menggunakan protokol yan telah disediakan oleh sumber tersebut. Berdasarkan
hal tersebut, beberapa bahan yang digunakan adalah Arduino uno, pin header 90
degrees bend, M2 12 mm screws,PSMN4R3-30PL N-Channel MOSFET,
beberapa 1/4 W Resistors, RGB LED, Aluminium Square Rod 10mm,
Adafruit TCS34725 Breakout Board, Cement Power Resistor 7W 22 Ohm,
Vishay VLMU3100-GS08, dan maxim integrated max31820 1-wire ambient
temperature sensor. Alat yang digunakan adalah gergaji besi, bor, dan 3D-
printer. Di dalam protokol tersebut disebutkan bahwa informasinya hanya dapat
digunakan untuk keperluan penelitian. Oleh karenanya, perlu dilakukan
penyesuaian metode, alat, dan bahan, dengan proyek yang digagas.
10
BAB III
METODE PENULISAN
Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah studi literatur yang
didasarkan pada permasalahan yang akan dikaji dalam penelitian. Dengan
menggunakan studi literatur, penelitian tidak harus turun ke lapangan untuk
memperoleh data. Segala data diperoleh melalui sumber pustaka atau dokumen
seperti jurnal, artikel, ataupun web. Penelusuran pustaka tersebut selain digunakan
untuk menyiapkan kerangka penelitian juga digunakan untuk memanfaatkan
segala sumber perpustakaan untuk mendapatkan data penelitian. Meskipun studi
literatur terlihat mudah, kenyataannya metode ini membutuhkan ketekunan yang
tinggi supaya dapat memperoleh data, analisis data, serta kesimpulan yang sesuai
dengan tujuan yang diharapkan.
Dengan demikian, pertama-tama dilakukan penelusuran pustaka untuk
menyiapkan kerangka. Bagian ini membutuhkan persiapan yang optimal dan
ketekunan dalam mencari dan memanfaatkan sumber perpustakaan. Lalu,
dihasilkan bab satu hingga tiga. Selesai itu, dilakukan diskusi untuk
memanfaatkan sumber perpustakaan dalam memperoleh data. Setelah itu,
sampailah ditahap dimana harus melakukan analisis matang untuk memperoleh
kesimpulan sesuai tujuan. Sehingga pada akhirnya semua data yang tertuang
dalam setiap sub bab dapat menjawab rumusan masalah penelitian.
11
BAB IV
HASIL PENELITIAN
4.1 Cara Kerja Alat
Cara kerja RT-LAMP sebagai alat deteksi massal secara garis besar dibagi
menjadi 2, yaitu RT-LAMP sebagai deteksi keberadaan virus Sars-CoV-2 pada
individu, serta bagian pengumpulan dan pemrosesan data untuk membantu
pemetaan penyakit di masyarakat. Flowchart cara kerja alat diberikan pada
gambar 2.
Cara kerja RT-LAMP sesuai dengan yang telah disebutkan pada tinjauan
pustaka. Hal ini dikarenakan protokol yang digunakan proyek sebelumnya masih
terbatas peruntukannya. Meski begitu, terdapat beberapa alat dan bahan yang
perlu dipertimbangkan untuk digunakan pada usulan proyek ini. Beberapa
perbedaan yang didapati, yaitu senyawa yang digunakan menggunakan LAMP
mastermix powder yang terdapat pada literatur sebelumnya, sehingga
kolorimetriknya menggunakan phenol red; tidak digunakan PID control, tetapi
hanya sensor temperatur dan sedikit program arduino; menggunakan sensor ldr
untuk menentukan keadaan terbuka dan tertutupnya wadah; dan RGB bernilai 1
atau positif ketika larutan berubah menjadi merah.
Perubahan LAMP mastermix powder yang digunakan dikarenakan
penggunaan langkah yang berbeda, sehingga penulis mengikuti senyawa yang
dianjurkan pada literatur yang ada. Penggunaan sensor suhu dan program arduino
untuk menjalankannya dikarenakan kontrol suhu dirasa dapat langsung dikontrol
dengan sensor dan penggunaan program syarat. Meski begitu, sensor dan respon
mikrokontroller diharapkan cukup cepat, sehingga perubahan suhu pada power
resistor yang cukup cepat dapat terkontrol. Penggunaan sensor ldr disebabkan
karena belum ada komponen pada proyek sebelumnya untuk mengetahui keadaan
tertutup dan terbuka pada alat. Pemberian nilai pada RGB mengikuti pewarna
yang digunakan pada senyawa yang dicampurkan.
Alat dan bahan lain yang digunakan sama dengan yang telah digunakan
oleh proyek tersebut. Alat yang digunakan adalah mesin 3D printing dan alat
bantu pembuatan rangka untuk membuat kotak tempat reaksi berjalan. Bahan
12
yang digunakan adalah mikrokontroller (dapat berupa arduino uno, esp, dan
lainnya yang memiliki atau dapat ditambah dengan modul wifi); tabung sampel;
alat pemanas yang menggunakan power resistor (bisa menggunakan 7 Watt 22
Ohm karena sesuai untuk pemanasan suhu 60-65°C dengan cepat dengan besar
sumber tegangn tertentu); kebutuhan mekanik dan elektronik (kabel, mur dan
lainnya); dan sampel.
Untuk menjalankan tahap selanjutnya, dibutuhkan tambahan berupa akses
internet (berada pada mikrokontroller), modul gps dan shieldnya, serta sd card
(digunakan untuk penyimpanan tanpa akses internet). Pada tahap ini, diharapkan
hasil pemeriksaan dapat memberi informasi lokasi pada pemeriksa (diharapkan
bisa dilaksanakan secara door to door, sehingga dapat diketahui tempat tinggal
orang yang telah diperiksa, baik yang positif maupun negatif). Hal ini bertujuan
agar pihak yang berwenang dapat mengetahui secara pasti mana daerah yang
banyak pasien COVID-19 –nya dan dapat memberikan regulasi yang based on
data.
Cara kerja tahap kedua secara umum telah digambarkan pada gambar 2.
Setelah hasil dibaca sensor RGB, mikrokontroller akan membedakan hasil yang
dianggap positif dan tidak. Masing-masing akan dibaca lokasi dan waktu
pemeriksaannya melalui modul gps. Selanjutnya, mikrokontroller akan
menyimpan data status, waktu, dan lokasi pemeriksaan sesuai dengan hasil
pemeriksaan, sehingga akan ada dua file. Hal ini bertujuan untuk memudahkan
pemetaan. Kemudian, mikrokontroller akan mengirimkan datanya ke server. Data
tersebut dapat diakses oleh pihak tertentu yang diberi kewenangan. Penyimpanan
data akan dilakukan melalui akses internet (dengan database di server) dan tanpa
akses internet. Hal ini bertujuan untuk mem-back-up data. Pembahasan mengenai
antarmuka dari alat dan client tidak dibahas secara rinci, tetapi terdapat beberapa
hal yang telah terpikirkan. Antarmuka diharapkan dapat menampilkan data dalam
bentuk peta yang berisi titik pemeriksaan. Peta dapat diubah untuk melihat hasil
pemeriksaan yang positif, dan/atau negatif. Diharapkan juga, data kependudukan
dapat terintegrasi dengan peta pemeriksaan ini, sehingga identitas pasien dapat
diketahui dengan mudah.
13
Gambar 2 Flowchart cara kerja alat
Mulai
Masukkan sampel ke
tabung sampel
Tutup wadah; LDR membaca
kegelapan; Power resistor
memanaskan; n=1
Temperatur
>= 60°C &&
n==300
Sensor temperatur
membaca; delay 1 detik;
n=n+1
False
True
Campurkan dengan
LAMP mastermix
powder; n=0
Temperatur
>= 60°C &&
n==2700
Sensor temperatur
membaca; delay 1 detik;
n=n+1
False
True
Power resistor mati;
Sensor RGB membaca
warna hasil reaksi
positif
Status =1 Status = 0
True
False
Baca lokasi
dan waktu
dari GPS;
Simpan
data di file1
Baca lokasi
dan waktu
dari GPS;
Simpan
data di file2
Kirim data ke server dan
masukkan ke software map
yang memungkinkan
penunjukkan banyak lokasi
secara langsung
Selesai
14
4.2 Desain Alat
Desain alat ini masih berupa gambaran kasar. Hal ini dikarenakan belum
dilakukannya pembuatan secara langsung, sehingga wiring dan coding belum
diketahui. Hal ini akan berpengaruh kepada susunan komponen mana yang akan
menghasilkan pembacaan terbaik. Desain alat ini dapat dilihat pada gambar 3.
Pada desain tersebut, hanya terlihat mikrokontroller (arduino uno) dan wadah
pemanasan. Modul gps, modul wifi (jika ada), dan sd card akan dipisahkan dari
wadah tersebut. Ketiga komponen tersebut akan diletakkan di atas shield gps yang
tentu akan diberikan penutupnya juga. Di dalam wadah tersebut, terdapat semua
komponen selain yang disebutkan di atas. Modul RGB akan diletakkan dibawah
tutup, sehingga dapat dengan mudah membaca warna. LDR diletakkan di bagian
bawah wadah, sehingga dapat mengetahui ketika wadah benar telah tertutup atau
tidak. Power resistor dan tabung sampel diletakkan ditengah bersama sensor suhu.
Wadah pemanas memiliki bagian bawah yang terhubung dengan pin header 90
degrees bend, sehingga dapat terhubung langsung ke arduino (nanti akan melalui
shield gps).
Gambar 3 Desain alat
15
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Dari pemaparan sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa RT-LAMP dapat
diterapkan menggunakan bahan yang terjangkau dan dapat ditemukan di
masyarakat, serta dapat dilakukan proses penyimpanan lokasi melalui modul gps.
Selain itu telah diusulkan desain alat, sehingga kedepannya dapat direalisasikan
alat yang terjangkau, memiliki durasi keluarnya hasil relatif cepat, dan dapat
membantu pemeriksaan secara massal.
5.2. Saran
Bagi pembaca, disarankan meneliti kembali studi literatur yang telah
dibuat dalam karya ini. Hal ini dapat dilakukan secara teoritis maupun empiris,
sehingga perkembangan alat deteksi COVID-19 yang terjangkau dan massal dapat
segera terbentuk.
16
DAFTAR PUSTAKA
Abulude, F.O., Akinnusotu, A. & Adeyemi, A., 2015. GLOBAL POSITIONING
SYSTEM AND ITS WIDE APPLICATIONS. Continental J. Information
Technology, 9(1), pp.22-32.
Anonim. 2020. The Pocket Lamp - Illuminating SARS-COV-2,
(https://create.arduino.cc diakses pada 12 Agustus 2020)
Aini, Nur. 2020. Doni Monardo: Harga Tes PCR Covid-19 akan Distandardisasi,
(https://republika.co.id diakses pada 13 Agustus 2020).
Augustine, R. et al., 2020. Loop-Mediated Isothermal Amplification (LAMP): A
Rapid, Sensitive, Specific, and Cost-Effective Point-of-Care Test for
Coronaviruses in the Context of COVID-19 Pandemic. biology, 9(182), pp.1-17.
Bernheim, Adam ; Xueyan Mei; Mingqian Huang; Yang Yang; Zahi A.
Fayad; Ning Zhang; Kaiyue Diao; Bin Lin; Xiqi Zhu; Kunwei Li; Shaolin
Li; Hong Shan; Adam Jacobi; Michael Chung. 2020. Chest CT Findings in
Coronavirus Disease-19 (COVID-19): Relationship to Duration of Infection.
Radiology, (Online), 295(3), (https://pubs.rsna.org, diakses 13 September 2020).
Caruso, Damiano; Marta Zerunian; Michela Polici; Francesco Pucciarelli; Tiziano
Polidori; Carlotta Rucci; Gisella Guido; Benedetta Bracci; Chiara De
Dominicis; Andrea Laghi. 2020. Chest CT Features of COVID-19 in Rome, Italy.
Radiology, (Online), 296(2), (https://pubs.rsna.org, diakses 13 September 2020).
Feranisa, Anggun. 2016. Komparasi Antara Polymerase Chain Reaction (Pcr) dan
Loopmediated Isothermal Amplification (Lamp) dalam Diagnosis Molekuler.
ODONTO Dental Journal, 3(2), 145-151
Furter, J.S. & Hauser, P.C., 2018. Interactive control of purpose built analytical
instruments with forth on microcontrollers - A tutorial. Basel: Analytica Chimica
Acta.
Gunimaladevi, I., T. Kono, S.E. Lapatra, and M.Sakai. 2005. Aloop-mediated
isothermal amplification (LAMP) method fordetection of infectious hematopoietic
17
necrosis virus (IHNV) in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss).
Arch.Virol.50:899-909.
Handayani, Diah; Dwi Rendra Hadi; Fathiyah Isbaniah; Erlina Burhan; Heldy
Agustin. 2020. Penyakit Virus Corona 2019. Jurnal Respirologi Indonesia, 40(2),
119-128.
Husain, A., Hammad, M., Hafeez, K. & Zainab, T., 2016. Programming a
Microcontroller. International Journal of Computer Applications, 155(1), pp.1-5.
https://covid19unair.ac.id diakses pada 12 Agustus 2020.
Kono, T., R. Savan, M. Sakai, and T. Itami. 2004. Detection of white spot
syndrome virus in shrimp by loop- mediated isothermal amplification. J. Virol.
Methods.115: 59-65.
Maier, A., Sharp, A. & Vagapov, Y., 2017. Comparative Analysis and Practical
Implementation of the ESP32 Microcontroller Module for the Internet of Things.
In Internet Technologies and Applications. Wrexham, 2017. IEEE.
Murwantoko. 2006. Metode Loop-Mediated Isothermal Amplication Dan
Aplikasinya Untuk Deteksi Penyakit Ikan.( https://jurnal.ugm.ac.id diakses pada
26 September 2020)
New England Biolabs, 2020. Protocols. [Online] New England Biolabs Available
at: http://www.neb-online.de/literatur/Article/COVID-
19%20LAMP%20short%20protocol.pdf [Accessed 30 September 2020].
Notomi, T., H. Okayama, H. Masubuchi, T. Yonekawa, K. Wantanabe, N. Amino,
and T. Hase, 2000. Loop-mediated isothermal amplification of DNA. Nucleic Acid
Research 28:e63.
Reverter, F., 2018. Interfacing sensors to microcontrollers. Smart Sensors and
MEMs, pp.23-55.
Sasmoko, D. & Wicaksono, Y.A., 2017. IMPLEMENTASI PENERAPAN
INTERNET of THINGS (IoT) PADA MONITORING INFUS
18
MENGGUNAKAN ESP 8266 DAN WEB UNTUK BERBAGI DATA. Jurnal
Ilmiah Informatika, 2(1), pp.90-98.
Savan, R., A. Igarashi, S. Matsuoka, and M. Sakai, 2004. Sensitive and rapid
detection of Edwardsiellosis in fish by a loop-mediated isothermal amplification
method. App. Environ. Microbiol. 70: 621-624.
Suciatiningrum, Dini. 2020. Beda Rapid Test, Pemeriksaan Swab, dan Metode PCR,
Mana Lebih Akurat?, (https://www.idntimes.com diakses 13 Agustus 2020).
Thai, H.T.C., M.Q. Le, C.D. Vuong, M. Parida, H. Minekawa, F. Hasabe, and
K. Morita. 2004. Development and evaluation of a novel loop-mediated
isothermal amplification method for rapid detection of severe acute respiratory
syndrome corona-virus. J. Clin. Microbiol. 42: 1956-1961.
World Health Organization. 2020. Saran penggunaan tes imunodiagnostik di
fasyankes (point of care) untuk COVID-19, (https://www.who.int diakses pada 13
Agustus 2020).
www.covid19.go.id diakses pada 12 Agustus 2020.
Yeh, H.Y., C.A. Shoemaker, and P.H. Klesius. 2005a. Evaluation of a loop-
mediated isothermal amplification method for rapid detection of channel catfish
Ictalurus punctatus important bacterial pathogen Edwardsiella ictaluri. J.
Microbiol. Methods 63: 36-44.
19
LAMPIRAN
FORMULIR PENDAFTARAN
SIMPOSIUM NASIONAL 2020
Nama UKM : UKM Penalaran
Asal Perguruan Tinggi : Universitas Airlangga
Alamat Perguruan Tinggi : Jl. Dr. Ir. H. Soekarno, Mulyorejo, Kec.
Mulyorejo, Kota SBY, Jawa Timur 60115
Judul Penelitian : DETEKSI SARS-COV-2 DENGAN METODE
RT-LAMP BERBASIS IOT UNTUK
PEMETAAN PASIEN COVID-19
DATA PERSONAL
1. KETUA
Nama : Annisa Intan Kholifatullah
Agama : Islam
Jurusan/Angkatan : Kesehatan Masyarakat
Tempat, Tanggal Lahir : Surabaya, 19 September 2001
Jenis Kelamin : Perempuan
Alamat : Jl. Pacarkembang X/I
Nomor Telepon/HP : 08884862866
Email : annisa.intan.kholifatullah-2019@fkm.unair.ac.id
2. ANGGOTA 1
Nama : Fahmi Ikhlasul Amalludin
Agama : Islam
Jurusan/Angkatan : S1-Biologi/2018
Tempat, Tanggal Lahir : Tuban, 23 Januari 2000
Jenis Kelamin : Laki-laki
Alamat : Wisma Permai Barat Blok FP-28 Surabaya
Nomor Telepon/HP : 082231807281
Email : fikhlasul54@gmail.com
3. ANGGOTA 2
Nama : Silvi Arum Maretna
20
Agama : Islam
Jurusan/Angkatan : Kimia/2019
Tempat, Tanggal Lahir : Mojokerto, 16 Maret 2001
Jenis Kelamin : Perempuan
Alamat : Jl.Raya Tawangsari N0.56 Kab.Mojokerto
Nomor Telepon/HP :082139023010
Email :silviarummaretna@gmail.com
Ketua
(Annisa Intan Kholifatullah)
Anggota 1 Anggota 2
(Fahmi Ikhlasul Amalludin) (Silvi Arum Maretna)
21
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS PENELITIAN
SIMPOSIUM NASIONAL PIKIR 2020
Judul Penelitian : DETEKSI SARS-COV-2 DENGAN METODE
RT-LAMP BERBASIS IOT UNTUK
PEMETAAN PASIEN COVID-19
Ketua Tim : Annisa Intan Kholifatullah
Anggota : 1 Fahmi Ikhlasul Amalludin
2 Silvi Arum Maretna
Kami bertanda tangan di bawah ini menyatakan bahwa riset penelitian dengan
judul yang tersebut di atas benar merupakan penelitian orisinal yang dibuat oleh
peserta ataupun berasal dari UKM bersangkutan dan belum pernah diikutsertakan
dalam perlombaan pada Unit Kegiatan Mahasiswa yang diselenggarakan oleh
Perguruan Tinggi lain. apabila di kemudian hari terdapat kecurangan atau
pelanggaran hukum, kami bersedia mendapatkan sanksi yang berlaku. Demikian
pernyataan ini kami buat dengan sebenarnya.
Surabaya, 29 September 2020
Ketua TIM
(Annisa Intan Kholifatullah)
NIM 101911133246