CN111050847B - 蚊虫管理 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及蚊虫的管理。本发明利用LED灯，LED灯不充当引诱物，而是充当驱避物(即，它引起负趋光性反应)并且/或者抑制蚊虫的寻血活动。该方法从人类或动物将存在于的地方或附近地区(10；22)驱除蚊虫并且/或者抑制蚊虫寻找血食。该方法包括将(一个或多个)LED灯(18)定位在一个位置(12；16)处并且处于将生成趋光性避驱反应并且/或者抑制蚊虫的寻血活动的取向，使得蚊虫被阻止进入照明装置(18)保护的限定地区(22)。LED照明装置生成至少100勒克斯、色温大于5000K的强光，并且具有有两个峰的冷白光谱(图2；左侧)，第一峰在约450nm‑470nm处，并且第二峰在约500nm‑700nm处。

Description

蚊虫管理
技术领域
本发明涉及蚊虫的管理，并且更具体地涉及光的使用，光不是用作引诱物，而是用作驱避物(repellent)(即，引起负趋光性反应)并且/或者抑制寻血活动。
优选地，光是强光。
亮度B以勒克斯(lux)(流明/m2)为单位测量，其可以等同于光强度。
“强”是指生成的光具有至少5勒克斯(更优选地至少100勒克斯，并且更优选地至少200勒克斯(这是在1m的距离处测得的勒克斯))的亮度。更优选地，它具有在270勒克斯和310勒克斯之间(最佳为约290勒克斯)的亮度。高于310勒克斯，未观察到额外的负趋光性反应。
优选地，光具有大于5000K并且最优选地在5000K-10000K的范围内的色温。
优选地，光具有“冷白”光谱，即，表现出两个峰的光谱——在约450nm-470nm处的第一峰(具有较大幅值的峰)以及在约500nm-700nm处的第二峰(具有比第一峰小的幅值但较宽的峰)。
优选地，但非必须地，光源是发光二极管，在下文为LED。LED可以是单个LED，或包括LED的阵列，特别是包括线性地间隔开的LED的条带，这些条带在长度上取决于应用而长度在从十几厘米到若干米的范围内。在其它实施例中，光源可以采取其它形式，从而允许光被引导为以窄展宽(spread)(小于90°)、中间展宽(90°至180°)或宽展宽(180°至360°)。光还可以取决于应用被定位成例如向上或向下或从侧面定向。
优选地，光被定位成将光引导在对其目的来说最佳的方向上，这可以例如是为了防止蚊虫通过开口(诸如，门和窗户)进入建筑物、通过帐篷的开口进入帐篷、或进入人类所坐在的环境，诸如露台区域或露天用餐区域。在这些情况下，可能期望部分或基本上包围该区域并使光取向为使得该光被投射到就座的区域中。同样，光可以从上方、下方和/或从一个或多个侧面投射。
通过将蚊虫从人类或动物宿主驱除并且/或者抑制寻血活动，也许可能减少蚊虫叮咬宿主的发生率，并因此减少蚊媒疾病传播。
背景技术
在全球范围内存在超过2700种蚊虫，蚊虫已经适应并进化成充满全世界许多热带和亚热带生态位(niches)。随着全球变暖的开始，这一全球分布随着蚊虫发现要适应和入侵的新的生态位而在每天增加。它们是疾病的载体(vector)，这意味着它们将疾病从一个动物带到另一个动物，而自身不受疾病影响。蚊虫中的这一载体疾病传播通常是由雌性蚊虫传播的，因为它们具有刺穿动物的表皮以吸取血食的必要口部。雌性蚊虫正是从这些血食中获得用于产卵并因此繁殖的必需氨基酸。
两种最臭名昭著的蚊虫是埃及伊蚊(Aedes aegypti)和白纹伊蚊(Aedesalbopictus)。它们分别原产于非洲和亚洲，由于人和货物在世界上的移动，它们在全球的分布已大大增加。在许多热带国家，这两种蚊虫共享相同的环境生态位，并且进而导致双倍的疾病传播。
但是，随着现代研究和诊断，已经识别出由这些蚊虫传播的新出现的疾病。这些疾病包括基孔肯雅热病(Chikungunya)、玛雅洛病(Mayaro)、乌苏图病(Usutu)和寨卡病(Zika)。
雌性伊蚊寻找血食的优选时间是在黎明和黄昏，但是如果条件有利(取决于温度/湿度)，那么叮咬全天都可能发生。蚊虫在已叮咬携带这些病毒的人或动物之后约7天变得具有传染性。这是外在的潜伏期，在这段时间期间，病毒在蚊虫中复制并到达唾液腺。自然界中伊蚊的平均寿命为两周。雌性蚊虫在其一生中会产卵约3次，并且每次产卵约100个。如果该雌性蚊虫具有传染性，那么她还可以将病毒传染到她的卵，这被称为经卵传播，并且是许多爆发开始的常见先兆(precursor)。卵可以在干燥条件下休眠长达约9个月，之后如果暴露于有利的条件(即，水和食物)则它们可以孵化。
用于控制这些蚊虫的最常见的方法是通过杀成虫处理(Adulticiding)和杀幼虫处理(Larviciding)。杀成虫处理是通过空中喷洒或雾化施用杀虫剂，这虽然效果适度，但也会影响益虫，诸如传粉昆虫(蜜蜂和蝴蝶)，或影响作为整个食物链中动物的重要食物来源的其它昆虫。杀幼虫处理是将杀虫剂引入到蚊虫产卵(这些卵孵化成幼虫)的水体中，这虽然效果适度，但会污染其它动物的水源，以及影响水中的生物，从而影响水生食物链。但是，最近开发的杀幼虫剂和杀虫剂在消除目标物种方面已实现了大得多的特定性，对非目标昆虫几乎没有或没有影响。遗憾的是，这些方法是劳动密集的，并且成本抑制了最需要蚊虫控制的大规模计划。但是，正在不断地尝试新方法来改善控制策略，并且这些方法包括使用基因上被修改的蚊虫和使用电动二氧化碳扇来吸引和诱捕蚊虫。
因此，需要用于防止蚊虫叮咬宿主从而防止疾病传播的替代手段。
特别是在中国的出版物中，已提出一些建议：光可以被修改以减少昆虫吸引力。
例如，WO2017/085682教导了滤除充当引诱物的波长，并且例如识别针对半翅目的在6500KLED和2700kLED内的510nm-530nm的波长。充当针对各种昆虫的引诱物的其它波长在图4中被识别，并且包括光谱的UV区间、蓝色区间和绿色区间中的波长。
CN20184931教导了一种1W至10W的LED，其具有在410nm-412nm之间的抗蚊光波长，可以用作小型夜间灯。
CN205155721公开了一种LED驱蚊窗灯，其具有用于滤除除了530nm-590nm以外波长的涂层，其光被投射为光幕。
CN205155606公开了一种暖灯，色温为2700K-4000K，功率为10W，发出1000流明的在540nm和590nm之间的光。
CN102937271公开了一种1000K至15000K色温LED驱蚊LED灯，其包括白光LED珠、白光LED芯片(包括喷涂有荧光粉的蓝光芯片)和黄光LED灯珠和芯片。
WO2016/068368公开了一种用于防止有害昆虫接近的发光单元，并利用磷光体将波长聚焦到500nm至550nm。
JP2012243744公开了一种用于玻璃房的LED系统，其中对具有发出光的氮化铟镓型LED芯片的LED光源被修改以减少460nm-540nm的波长范围，使得光强度低于范围580nm-750nm中的光强度的一半。
CN20204065公开了一种驱蚊蜡烛。
从以上清楚的是，一般的方法是不一致的，并且一般而言涉及过滤“引诱物”波长，从而增加了成本和复杂性。
作为对照，申请人使用光强度、色温和宽谱的组合来驱除蚊虫，特别是来自两个物种的蚊虫。
发明内容
根据本发明，提供了一种从人类或动物将存在于的地方或附近地区(10；22)驱除蚊虫并且/或者抑制蚊虫寻找血食的方法，包括使照明装置(18)定位在一个位置(12；16)处并且处于将生成趋光性避驱反应并且/或者抑制蚊虫的寻血的取向，使得蚊虫被阻止进入该照明装置(18)保护的限定地区(22)并且/或者在地区(10；22)内具有降低的寻找血食的趋势，其中，该照明装置为LED照明装置，并且生成至少100勒克斯、色温大于5000K的强光，并且具有有两个峰的冷白光谱，第一峰在约450nm-470nm处，并且第二峰在约500nm-700nm处。
优选地，该方法针对伊蚊属，特别是针对埃及伊蚊或白纹伊蚊。
更优选地，照明装置发出超过200勒克斯的强光。最佳强度似乎在270勒克斯至310勒克斯的区间中，最佳约为290勒克斯。更优选地，照明装置发出色温在5000K-10,000K范围内的光。
根据本发明的另一方面，提供了一种LED或LED阵列，该LED或LED阵列适于提供定制强度、色温和光谱，以用于驱除飞虫，尤其是蚊虫。
LED可以相应地是可调节的，并且/或者还可以包括滤光器和/或放大器，用以去除或放大给定的波长以促进针对所需目的的特定性。LED也可以采用板上芯片(COB)设备的形式。
为了实现该方法，照明装置可以以驱除蚊虫以免进入受保护的照亮的地区的方式来定位。例如，LED灯带(或其它布置)可以被装配成基本上跨门或窗户开口、基本上跨帐篷或遮阳篷开口或围绕室外就座区域发射光。在这种情况下，它们可以被定位成从侧面和/或从上方和/或下方创建光幕。
它们还可以被装配到例如桌子、大帐篷(marquee)、遮阳篷或其它物品或结构(例如，建筑物、墙壁、柱子等)的下侧或周边，将有助于针对预期目的对地区或区域的受控照明。
在另一个实施例中，可以在本发明的方法中使用包含灯笼的一个或多个便携式LED。灯笼可以以单向、双向或多向方式引导光。
在保护动物而非人类的情况下，照明装置可以被定位在动物房屋(诸如谷仓、马厩等)，或者诸如奶牛之类的动物出于特定目的而被带到的牛奶场周围，尤其是在黎明和黄昏附近或在目标蚊虫的最佳叮咬时间。照明装置应完全照亮动物，以提供有效的驱避性。
本发明的方法可以被用作疾病预防方法，以控制例如载体传播的疾病，诸如，登革热、登革出血热、基孔肯雅热病、玛雅洛病、乌苏图病和寨卡病。
附图说明
在下文中参考附图进一步描述展示本发明的各个方面的示例，其中：
图1是在就座区域中被用作驱蚊物的照明装置的表示；
图2是图示冷白光LED(左)和暖白光LED(右)之间的不同波长分布曲线(profile)的图；
图3是示出不同色温分布曲线的图——本发明中使用的LED落入5000K加范围；
图4是实验系列1中使用的测试环境的表示，其中在各种取向中测试了各种LED强度(示出了组合的数据结果)；
图5是实验系列2中使用的装置的表示，其中在更受控的条件下研究了特定强度(勒克斯)；
图6A是从实验系列1生成的图形表示的数据，比较了无光与有变化强度的光的平均捕获率：100％＝52个LED(480勒克斯)，75％＝39个LED，50％＝26个LED，33％＝17个LED以及10％＝5个LED；
图6B是从实验系列1生成的图形表示的数据，比较了两个不同蚊虫物种的驱避种群率(负趋光性反应)：左侧-伊蚊，中间-库蚊以及右侧组合的数据；
图6C是从实验系列1生成的图形表示的数据，比较了两个不同蚊虫物种的驱避降落率(行为等同于获取血食)：左侧-伊蚊，中间-库蚊以及右侧组合的数据；
图7A是从实验系列2生成的图形表示的数据，比较了伊蚊在选择测试室中在2小时内在21个LED(227勒克斯)的情况下的移动；
图7B是从实验系列2生成的图形表示的数据，比较了伊蚊在选择测试室中在2小时内在27个LED(267勒克斯)的情况下的移动；
图7C是从实验系列2生成的图形表示的数据，比较了伊蚊在选择测试室中在2小时内在30个LED(293勒克斯)的情况下的移动；以及
图7D是从实验系列2生成的图形表示的数据，比较了伊蚊在选择测试室中在2小时内在36个LED(347勒克斯)的情况下的移动。
具体实施方式
基于偶然观察，申请人进行了一系列实验，以确定与使用给定波长的光吸引昆虫的传统方法相反，蚊虫实际上是否可以在某些条件下通过光被驱除，以及/或者它们获取血食的倾向是否可以被抑制。
实验1
在第一系列实验中，申请人研究了LED的光强度是否影响了蚊虫的行为。为此，他们研究了52个LED(480勒克斯)的阵列—被表示为100％输出，并将输出分别减小到起始输出的75％(39个LED)、起始输出的50％(26个LED)、起始输出的33％(17个LED)和起始输出的10％(5个LED)。单独的控制不使用LED。
仍然显示出效果(虽然明显低于最佳)的5个LED的阵列具有约75勒克斯，并且单独的现场试验表明，低至10勒克斯的效果可以是有效的。
目的是确定以各种强度的光是否驱除了蚊虫——测量为驱避种群率RPr，以及基于等同于血饲行为的靠近诱饵(二氧化碳)降落的行为测度来确定以各种强度的光是否抑制了叮咬——测量为驱避降落率RLr。
驱避种群率(RPr)：
RPr是基于释放到测试室中的蚊虫的总数量的LED对蚊虫的驱避效果的测度。这是针对给定种群的驱避性的测度。
因此，百分比越高，驱避性效果越大。
Figure GDA0003870434300000081
驱避降落率(RLr)：
RLr是基于选择测试环境中蚊虫降落总数量的LED对蚊虫的驱避降落效果的测度。
蚊虫降落被假定为与蚊虫试图获取血食有关；因此，通过记录降落的总数量，可以估计潜在的血食数量。
因此，百分比越高，对获取血食的抑制越大。
Figure GDA0003870434300000082
实验在如图4所示的笼子(40)(大约5m×5m×4m大小)中进行，其中桌子(42)已装配有照明源(44)，示出在侧向取向中投射光，以及相关联的诱饵(46)(二氧化碳释放)和捕捉装置(48)胶合板。还测试了替代的光投射—向上和向下。
一定数量(250)的伊蚊属蚊虫或库蚊属蚊虫被释放到笼子(40)中，并随着时间的推移(2小时)监测光的影响(44)。
下面提供了各种实验的结果。
实验1.1累积结果。
图6A示出了累积结果。如从捕获图中可以看出的，最高强度(52个LED)给出了79％的驱避性，其中在39个LED的情况下看到最高效果89％。随着强度的降低，驱避性降低，从而在10％(5个LED)处驱避性仅为31％。
但是，效果在统计学上非常显著，其中在75％的输出(有LED和无LED)之间的t测试提供了0.003的p值。
实验1.2和1.3
图6B和图6C分别示出了对RPr和RLr的影响。一般而言，较高强度LED配置的RPr超过90％，并且较高强度LED配置的PLr超过75％。这些结果在统计学上非常显著，并且证明了该方法的双重益处。
实验2
使用从实验1获得的知识(包括照明装置的方向—向上/向下/侧向—全部有效)，申请人构建了一种装置(50)(图5)，该装置包括五个隔间(从左到右)—A，B，C，D和E。隔间A包含带有金属丝网(54)的端盖开口(52)，并通过网片与室的其余部分分开。这是其中放置诱饵(56)(温血哺乳动物)的室。在相对端处的隔间E是等同的，除了具有排气扇和与其相关联的电池(58)，而不是诱饵，并且通过该装置抽吸空气，如箭头所指示的。与隔间A和隔间E相邻的是隔间B和隔间D，隔间B和隔间D充当“选择室”，其中隔间C定位在隔间B和隔间D之间，并且用作在通过打开门(60)释放蚊虫之前将蚊虫引入其中的“释放室”。一旦适应环境，蚊虫便可以在各室之间自由移动，并且在正常情况下(无灯)飞向含有诱饵的室A。
当诸如本文描述的灯被放置在隔间B中并且在不同条件下操作时(这些不同条件包括例如强度(以勒克斯为单位测量)、色温(以开尔文为单位测量)(参见图3)、光谱(以纳米为单位测量)(见图2)以及取向，例如幕(向上/向下/和/或侧面照明，朝向或远离接近的蚊虫的方向))，可以对蚊虫的行为进行评估，并在下面的图7A-图7D中提供了所进行的实验和获得的选择性结果：
方法
修改的趋性箱(Taxis box)被用于评估LED对寻找宿主的未进食的伊蚊属蚊虫的驱避性质。
25只雌性伊蚊属蚊虫被放置在隔间C中，并被允许适应。
扇(58)在DC扇位置处连接，并设置到“排气”状态，以抽吸空气通过趋性箱。
活的被固定的啮齿动物(56)被放置在LED箱外面，从而使空气在啮齿动物上方被抽吸，并用血食的气味填充趋性箱，从而产生蚊虫可以利用的气味梯度。
以变化的强度(勒克斯)测试各种LED条带/阵列(44)，其中已知数量的LED被放置为尽可能地靠近被固定的啮齿动物(56)，并且LED相对于蚊虫的飞行路径不同地取向。
扇(58)被开启，并且将蚊虫困在室C中的门(60)被打开，以允许寻找宿主的蚊虫穿过由被固定的啮齿动物所产生的气味梯度逆风行进。
每个室中的蚊虫的数量在2小时内以定时间隔进行计数，并且被记录并分析差异。
结果
根据参考图7A-图7D获得和说明的结果，将清楚的是，光强度在驱避性中起着重要作用，并且勒克斯为227的21个LED(图7A)未提供将被认为足够有效的驱避性水平。
作为对照，在27个LED(勒克斯为267)(图7B)的情况下，开始看到随着时间的推移相对于隔间B(第1个蓝列)蚊虫偏向于隔间D(第3个灰列)的清楚趋势，即，尽管存在诱饵(56)，蚊虫仍远离光(44)移动。
在30个LED(293勒克斯)(图7C)的情况下，存在非常强的避驱趋势，其中在整个2小时的时段内超过80％的蚊虫远离光(44)移动。
在36个LED(347勒克斯)(图7D)的情况下，这种趋势仍然很强，但是看起来，使勒克斯增加超过给定点未带来进一步的改善，并且实际上，约300勒克斯看起来是最佳的。
和勒克斯一样，所选择的LED的类型在促进驱避反应中似乎也起着重要作用。实际上，与暖白光(图2右侧)相比，“冷白”LED的选择(图2左侧)更显著。如从图2和图3两者中可以明显看出，“冷白”光的特征与“暖白”光的特征非常不同。实际上，具有高幅值的第一峰(在约450nm和470nm之间)和较低幅值的较宽的第二峰(在约500nm和700nm之间)的大于5000K的色温(图3)也已被证明是显著的。
这些发现促进了定制的照明解决方案在蚊虫的管理中的应用，例如，如图1所示的，该图示出了包括在凉亭(16)下的桌子(12)和椅子(14)的就座区域(10)，在凉亭(16)上安装有灯(18)，灯(18)被倾斜并定位成将光(20)投射到区域(10)中以照亮地区(22)，该照亮的地区用于驱除蚊虫。
本领域技术人员将从以上内容中理解，还存在可以使用本发明的教导进行保护的许多其它示例。

Claims (14)

1.一种从照亮地区(22)驱除蚊虫的方法，包括使照明装置(18)定位在一个位置(12；16)处并且处于将生成趋光性避驱反应的取向，使得蚊虫被阻止进入所述照明装置(18)保护的照亮地区(22)，其中，所述照明装置是发光二极管LED照明装置，所述LED照明装置生成至少100勒克斯、色温大于5000K的强光，所述强光具有有两个连接的峰的冷白光谱，第一峰在450nm-470nm之间，所述第一峰转变到更低的幅度，并且更宽的第二峰在500nm-700nm之间。
2.如权利要求1所述的方法，其中，目标蚊虫是伊蚊属。
3.如权利要求2所述的方法，其中，目标蚊虫是埃及伊蚊或白纹伊蚊。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述强光生成至少200勒克斯。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述强光生成在270和310勒克斯之间。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述强光生成约290勒克斯。
7.如权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，所述照明装置发出色温在5000K-10000K范围内的光。
8.如权利要求1至3中的任一项所述的方法，包括将以LED灯带的形式的LED照明装置装配成基本上跨门或窗户开口发射光。
9.如权利要求1至3中的任一项所述的方法，包括将以LED灯带的形式的LED照明装置装配成基本上跨帐篷或遮阳篷开口发射光。
10.如权利要求1至3中的任一项所述的方法，包括基本上围绕室外就座区域装配以LED灯带的形式的LED照明装置。
11.如权利要求1至3中的任一项所述的方法，包括将以LED灯带的形式的LED照明装置装配到桌子的下侧和/或周边。
12.如权利要求1至3中的任一项所述的方法，包括使用包含LED照明装置的一个或多个便携式灯笼。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述灯笼以单向、双向或多向方式引导所述LED照明装置。
14.一种用于在如前述权利要求中的任一项所述的方法中使用的照明装置，所述照明装置使用LED或LED阵列或COB。
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