CN117651487A - 用于农作物或空间的抗寄生虫处理的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于农作物或空间的抗寄生虫处理的设备(100)，包括电磁信号的发射器(10)和电子控制单元(40)，发射器(10)可操作地连接到电子控制单元(40)。电子控制单元被配置为控制发射器，使得发射器连续或同时地发射多个周期的电磁信号，基于待处理的农作物或空间的类型或待消灭的寄生虫的类型，所述电磁信号逐个周期地具有可选择的频率。本发明还涉及使用如上限定的设备(100)进行的用于农作物或空间的抗寄生虫处理的方法。

Description

用于农作物或空间的抗寄生虫处理的设备和方法

技术领域

本发明涉及抗寄生虫处理的技术领域。更具体地，本发明涉及用于农作物，例如果园、葡萄园等或者开放或封闭空间，例如水果储藏仓库、家庭空间、储藏室等的抗寄生虫处理的设备和方法。

背景技术

特别就农作物而言，植物和水果自最初发育以来，就遭受由细菌、霉菌、螨虫、病毒、昆虫、真菌之类的生物体造成的寄生性的逆境。

农作物中寄生虫的存在会损害农作物，从而给农民造成生产和收入损失。

为了对抗、预防或处理由农作物上的寄生虫引起的感染，通常使用植物保护产品，也称为杀虫剂、植物药物或农作物保护产品。

植物保护产品是无机、天然和合成的有机化合物，根据其作用目标和作用方式，分为杀虫剂，比如杀菌剂、杀昆虫剂、杀螨剂、杀线虫剂、杀螺剂、灭鼠剂和杀真菌剂、除草剂、驱虫剂、改变植物的生物过程的植物生长调节剂、以及改变有害昆虫的行为的改型剂，比如信息素罗网。植物保护产品既可以在露天田地中又可以在温室中用于农业。

然而，植物保护产品的大规模持续使用存在许多缺点。

首先，植物保护产品的密集使用会在寄生虫中产生抗药性现象，结果寄生虫会对用于根除它们的产品产生不敏感或失活的机制。于是，这是一种确实重大的选择，它使寄生虫数量在短时间内达到高密度。

此外，植物保护产品的长期使用会对微型、中型和大型动物造成毒性现象。特别地，近年来，蜜蜂和其他授粉昆虫的数量减少了，更普遍的是许多脊椎动物和无脊椎动物(寄生物种的天敌)的数量减少了。

植物保护产品也会影响土壤的物理和化学性质。此外，一些残留物会污染地表和地下水，对整个生态系统产生进一步的危险影响。事实上，植物保护产品一旦施用于农作物，就会通过与叶子、花朵和果实的直接接触而被植物部分吸收。未被吸收的部分产品部分被太阳的紫外线降解，部分在大气中蒸发并融入云层，然后以雨水的形式落回地面。特别地，以雨水的形式返回的那部分产品渗透土壤，部分到达农作物的根部，部分到达含水层，从而流入河流和湖泊。

由此可见，农业中杀虫剂的大量使用不仅对人类构成威胁，而且对整个生态系统也构成威胁。

为了遏制该问题，并减少由植物保护产品的使用带来的风险，近年来发布了几项共同体指令，对水果和蔬菜、谷物以及动物源产品中植物保护产品的浓度制定了一系列限制。

此外，WHO(世界卫生组织)警告不要使用植物保护产品，因为它们除了是无数食物过敏的根源之外，对呼吸系统、循环系统和暴露在太阳紫外线下的皮肤还可能致癌。

作为植物保护产品的替代品，已经开发了有机农业系统，所述系统由一种利用土壤的自然肥力的农业组成，通过有限的干预来支持它，排除了合成产品和转基因生物的使用。然而，这种有机农业系统是不便利的，因为它需要大量的人工干预和高昂的管理成本。

用于农作物或空间的抗寄生虫处理的其他系统包括超声波系统、紫外光系统、香气散发系统、微振动发射系统和内治疗(endotherapy)系统。

超声波抗寄生虫处理系统可以用作待施用植物保护产品的农作物区域中的存在传感器，以改善植物保护产品的分布，从而限制植物保护产品扩散到环境中。可替选地或另外地，超声波抗寄生虫处理系统可用于发射超声波，比如干扰某些科的寄生虫。然而，后一种应用已被证明是无效的。

紫外光抗寄生虫处理系统发出光脉冲，以便干扰存在于农作物中的寄生虫或将寄生虫吸引到陷阱中。

香气系统基于天然活性成分在农作物中的扩散，这些天然活性成分能够在寄生虫信息素中造成性混乱。

微振动发射系统依赖与雌性寄生虫为了将雄性寄生虫吸引到自身而发出的振动波类似的振动波发射，以便造成性混乱。事实上，雄性寄生虫再也找不到雌性，从而限制了繁殖能力。

内治疗系统基于这样的原理，按照该原理，通过将具有系统特性的物质直接引入植物的主干，该物质通过维管组织在植物的冠中重新分布。

然而，上述已知的抗寄生虫处理系统中的每一种都具有一些缺点。

超声波抗寄生虫处理系统对人体健康有害，并且造成环境破坏。它们也很昂贵，适用于几种寄生虫，并且效果有限。

利用紫外光、香气和微振动的抗寄生虫处理系统价格昂贵，适用于几种寄生虫，并且效果有限。

最后，尽管内治疗抗寄生虫处理系统可以代表控制城市环境中某些寄生虫的解决方案，但它们也非常昂贵且难以应用，因为植物并不总是接受将液体引入其维管组织。

发明内容

于是，本发明的主要目的是提供一种用于农作物或空间的抗寄生虫处理的设备和方法，所述设备和方法被配置为对生态系统是非侵入性的，对人类和动物健康也无害，因此是完全生态友好的。

本发明的再一个目的是提供一种用于农作物或空间的抗寄生虫处理的设备和方法，所述设备和方法被配置为在任何天气条件下全天操作。

本发明的又一个目的是提供一种用于农作物或空间的抗寄生虫处理的设备，所述设备使用简单并且需要最少的维护。

本发明的另一个目的是提供一种用于农作物或空间的抗寄生虫处理的设备和方法，所述设备和方法对大量寄生虫有效。

本发明的另一个目的是提供一种用于农作物或空间的抗寄生虫处理的设备和方法，所述设备和方法能够有选择地对抗对特定农作物或空间有害的寄生虫，而不会因此影响有益的昆虫，比如蜜蜂或瓢虫。

最后但同样重要的，本发明的目的是提供一种用于农作物或空间的抗寄生虫处理的设备，所述设备具有有竞争力的构造和操作成本。

将在本说明书的剩余部分中变得明显的这些和其他目的是通过按照独立权利要求1和13的抗寄生虫设备和方法来实现的。在从属权利要求中报告了本发明的设备和方法的优选特征。

于是，在本发明的第一方面，本发明涉及一种用于农作物或空间的抗寄生虫处理的设备，所述设备包括：

-电磁信号的发射器；和

-电子控制单元，所述发射器可操作地连接到所述电子控制单元。这种电子控制单元被配置为控制所述发射器。基于从所述电子控制单元接收的控制信号，所述发射器连续或同时地发射多个周期的电磁信号，按照待处理的农作物或空间的类型或待消灭的寄生虫的类型，所述电磁信号逐个周期地具有至少一个可选择的频率。

借助这种特征的组合，特别是借助频率可选择的电磁信号周期的使用，可以根据待消灭的寄生虫发射能够使寄生虫的分子结构退化，于是防止寄生虫在农作物或空间中增殖的电磁信号，同时保护周围环境。

使用电磁信号进行抗寄生虫处理可以有利地降低生产成本，从而消除购买植物保护产品、机械和设备以喷洒农作物或对空间消毒的费用。

此外，由于完全没有毒物，因此按照本发明的抗寄生虫处理设备和方法不会污染环境或改变生态系统，从而完全保障了人类或动物的健康。

此外，电磁信号由于其性质也能够作用于植被下、地下或植物内部，这有利地提高了抗寄生虫处理的效率。

最后，由于使用电磁信号而不是控制植物病害的产品，因此按照本发明的用于抗寄生虫处理的设备有利地不需要在处理后对寄生虫侵害的农作物或空间进行化学和灭虫干预，这些干预可能对操作者和环境有害。

优选地，电磁信号的上述周期具有基于待处理的农作物或空间的类型或待消灭的寄生虫的类型可选择的持续时间。

在实施例中，电磁信号的上述周期由具有基于待处理的农作物或空间的类型或待消灭的寄生虫的类型可选择的持续时间的时间间隔分开。

在实施例中，所述发射器发射的电磁信号的频率在50KHz到25,000KHz之间，优选在50KHz到3,000KHz之间可变。

在实施例中，所述发射器发射的电磁信号具有等于大约9Vol的最大幅度。

在实施例中，所述发射器产生60V/m的电场和0.25μT的磁场。

在实施例中，所述发射器发射的电磁信号是具有脉冲波形的电磁波，例如方波，优选具有正偏移。

在实施例中，所述设备可以包括至少一个中继器，所述中继器可操作地连接到电子控制单元，并且位于待处理的农作物或空间的区域内。上述至少一个中继器能够接收并放大所述发射器发射的电磁信号。

在实施例中，所述设备还包括至少一个电磁信号传感器，所述电磁信号传感器可操作地连接到所述电子控制单元并被配置为检测电磁信号的存在。所述至少一个传感器能够向所述电子控制单元发送至少一个反馈信号，所述反馈信号指示所述发射器发射的电磁信号。

在实施例中，所述至少一个电磁信号传感器位于待处理的农作物或空间的周边附近。

在实施例中，所述电子控制单元包括存储器，其中存储至少一个抗寄生虫处理程序，每个程序包括操作参数，比如处理起始时间和结束时间、要发射的电磁信号的频率、要发射电磁信号的数量、每个电磁信号的持续时间以及连续的电磁信号之间的时间间隔。

在实施例中，所述电子控制单元可由远程控制设备控制，例如配备有应用的智能电话机，或者配备有计算机程序的平板电脑、膝上型计算机或专用设备，通过所述远程控制设备，所述设备的用户可以选择与待处理的农作物或空间或待消灭的寄生虫关联的处理程序。

在本发明的第二方面，本发明涉及一种使用如上限定的设备进行的用于农作物或空间的抗寄生虫处理的方法，所述方法包括以下步骤：

-基于待处理的农作物或空间的类型或待消灭的寄生虫的类型，经由电子控制单元或可能的远程控制设备来选择抗寄生虫处理程序；

-由发射器连续或同时地发射多个周期的电磁信号，基于所选择的抗寄生虫处理程序，所述电磁信号具有至少一个可选择的频率；以及-如果需要，通过至少一个中继器放大由所述发射器发射的电磁信号。

在实施例中，所述方法还包括通过至少一个电磁信号传感器来检测由所述发射器发射并且可能由所述中继器放大的电磁信号的存在和质量的步骤。

在实施例中，由所述发射器发射并且由所述中继器放大的电磁信号的频率在50KHz到25,000KHz之间，优选在50KHz到3,000KHz之间可变。

附图说明

根据在下文中参考附图，仅仅作为非限制性例子进行的本发明的优选实施例的以下详细描述，本发明的进一步特征和优点将更清楚地显现出来。附图中：

-图1是按照本发明的优选实施例的用于农作物或空间的抗寄生虫处理的设备的示意图；

-图2是按照本发明的用于农作物或空间的抗寄生虫处理的方法的各个步骤的流程图；

-图3是图解说明在抗寄生虫处理的第一个实验例子中施加于三个大肠杆菌样本的电磁信号的周期的曲线图；

-图4是图解说明在抗寄生虫处理的第二个实验例子中施加于三个大肠杆菌样本的电磁信号的周期的曲线图；和

-图5是图解说明在抗寄生虫处理的第三个实验例子中施加于三个梨火疫病菌样本的电磁信号的周期的曲线图。

具体实施方式

参考图1，图解说明按照本发明的优选实施例的用于农作物或空间的抗寄生虫处理的设备。

概括地用附图标记100指示的该设备包括电磁信号的发射器10。

优选地，设备100包括至少一个中继器20，更优选地包括多个中继器20，中继器20适当地分布在待处理的农作物或空间的区域A内，并被配置为接收和放大由发射器10发射的电磁信号。

由发射器10发射的、可能由中继器20放大的电磁信号具有范围从50KHz到25,000KHz，更优选从50KHz到3,000KHz的频率。事实上已经观察到，在50KHz到330KHz之间的频率允许根除霉菌，从300KHz到530KHz的频率允许根除细菌和病毒，从500KHz到980KHz的频率允许根除螨虫，从850KHz到1,500KHz的频率允许根除昆虫，从1,200KHz到9,000KHz的频率允许根除诸如啮齿动物之类的小动物。这是由于具有上述特定频率的电磁信号通过在特定寄生虫的细胞的RNA键中产生共振效应，能够使特定寄生虫的分子结构退化，于是防止其增殖。

由发射器10发射的电磁信号有利地不会被人类感知，并且远离对动物的完整性有害的电磁信号。事实上，人类可听见的频率范围为从20Hz到25,000Hz(20KHz)，而例如，猫可听见的频率范围为从50Hz到30,000Hz(30KHz)。

电磁信号优选具有等于9伏的最大幅度。

优选地，发射器10产生60V/m的电场和0.25μT的磁场。

优选地，电磁信号的上述周期具有基于待处理的农作物或空间的类型或待消灭的寄生虫的类型可选择的持续时间。

在一些情况下，电磁信号的上述周期由具有基于待处理的农作物或空间的类型或待消灭的寄生虫的类型可选择的持续时间的时间间隔分开。

优选地，电磁信号是脉冲电磁波(方波)，更优选地具有正偏移。

发射器10和可选的中继器20可操作地连接到电子控制单元40(例如计算机)，电子控制单元40优选设置有存储器42，在存储器42内存储有抗寄生虫处理的一个或多个程序T1、T2、…、Tn。特别地，每个处理程序T1、T2、…、Tn与待处理的农作物(例如葡萄园)或空间(例如苹果储藏仓库)或待根除的寄生虫关联，并且包括以下操作参数：处理的起始和结束时间、要发射的电磁信号的频率、要发射电磁信号的数量，每个电磁信号的持续时间以及连续的电磁信号之间的时间间隔。

优选地，设备100还包括一个或多个电磁波传感器30，电磁波传感器30适当地分布在待处理的农作物或空间中，精确地分布在待处理的农作物或空间的周边P之一附近。

电磁波传感器30可操作地连接到电子控制单元40，并被配置为检测待处理的区域A内杀微生物电磁信号的总覆盖范围。于是，它们允许检查发射器10和中继器20的正确运作。电磁波传感器30还被配置为向电子控制单元40发送反馈信号。

优选地，可以设置远程控制设备，例如配备有应用的智能电话机50，通过该远程控制设备，用户U可以选择与待处理的农作物或空间或待消灭的寄生虫关联的处理程序T1、T2、…、Tn，并控制电子控制单元40激活系统组件100。

作为智能电话机50的备选方案，可以使用配备有适当计算机程序的任何其他适合该目的的智能便携式设备，例如平板电脑、便携式计算机或专用设备。

参考图2，现在将描述使用上面所述和图1中图解所示的设备100进行的用于农作物或空间的抗寄生虫处理的方法。

该方法开始于步骤S1，在步骤S1中，使用电子控制单元40或可操作地连接到电子控制单元40的远程控制设备50的用户U按照待处理的农作物或空间或待消灭的寄生虫选择抗寄生虫处理程序T1、T2…、Tn。特别地，通过选择抗寄生虫处理程序，用户U按照待处理的农作物或空间或待消灭的寄生虫选择操作参数，比如处理起始和结束时间、要发射的电磁信号的频率、要发射的电磁信号的数量、每个电磁信号的持续时间以及连续的电磁信号之间的时间间隔。或者，用户U可以例如通过订阅年度订阅来购买一系列抗寄生虫处理程序，这些程序已经通过与他/她感兴趣的待消灭的寄生虫相关的操作参数进行了认证和批准。

步骤S1之后是步骤S2，在步骤S2中，电子控制单元40命令发射器10按照与先前选择的处理程序T1、T2、…、Tn关联的操作参数发射连续或同时的多个周期的抗寄生虫干扰电磁信号。在同时的多个周期的电磁信号的情况下，可以以预定间隔使这些信号被发射持续给定时间，从而形成一组电磁信号。

步骤S2之后优选地是步骤S3，在步骤S3中，电子控制单元40根据待处理的区域A的范围来命令一个或多个中继器20，使得它们放大由发射器10发射的电磁干扰信号。

步骤S2之后优选地是步骤S4，在步骤S4中，电子控制单元40根据待处理的区域A的范围与一个或多个电磁信号传感器30通信，使得它们检查发射器10和中继器20的正确操作，并将反馈信号发送到电子控制单元40。

在步骤S3和S4结束时，设备100的使用者U检查在抗寄生虫处理之后寄生虫是否已经被消灭。如果是，则该方法结束，否则，如果不是，则可以重新定位中继器20，并且该方法从步骤S6返回到步骤S2。

例子1

在以下例子中，插入含有液体溶液的试管中的三组大肠杆菌(E.coli)细菌样本连续经历三个周期的抗寄生虫处理，每个周期包括四个频率递增的电磁信号。一个周期的持续时间为21分钟。在实践中，每个频率以21分钟的间隔重复。

图3针对每个周期，图形地示出了构成该周期的四个电磁信号的随时间而变的频率。

三个处理周期在约20℃的环境温度下进行。每个电磁信号的持续时间为7分钟。

下表1示出了三个处理周期的四个电磁信号中的每一个的操作参数，即：起始时间、结束时间、频率、持续时间和重复次数。

表1

下面的表2示出了在没有和有抗寄生虫处理的情况下，在细菌的细胞浓度方面对于三个样本获得的结果。

表2

在利用上述电磁信号周期进行处理之后，于是观察到细菌生长的显著减慢。事实上，大肠杆菌的浓度从没有抗寄生虫处理时的8.98±0.01(log₁₀ CFU/mL)变为有抗寄生虫处理时的0.33±0.16(log₁₀CFU/mL)。

例子2

在以下例子中，插入培替氏培养皿中的三个大肠杆菌(E.coli)细菌样本经历三个同时周期的抗寄生虫处理，每个周期包括四个频率递增的电磁信号。这些周期彼此隔开21分钟的间隔，并且被重复3次。

图4针对每个周期，图形地示出了构成该周期的电磁信号的随时间而变的频率。

各个处理周期在约20℃的环境温度下进行。每个电磁信号的持续时间为7分钟。

下面的表3示出了三个处理周期中的每个周期的上述操作参数。

表3

下面的表4示出了在没有和有抗寄生虫处理的情况下，在细菌的细胞浓度方面对于三个样本获得的结果。

表4

在利用上述电磁信号进行处理后，于是观察到细菌生长的显著减慢。事实上，大肠杆菌的浓度从没有抗寄生虫处理时的8.72±0.03(log₁₀CFU/mL)变为有抗寄生虫处理时的1.67±0.16(log₁₀ CF U/mL)。

例子3

在以下例子中，插入培替氏培养皿中的三个梨火疫病菌样本经历三个周期的抗寄生虫处理。每个周期包括频率彼此相等且与其他两个周期的电磁信号的频率不同的三个电磁信号。

图5针对每个周期，图形地示出了构成该周期的三个电磁信号的随时间而变的频率。各个处理周期在约20℃的环境温度下进行。每个周期的电磁信号具有3分钟的持续时间，并且彼此隔开9分钟的间隔。

下面的表5示出了三个处理周期中的每个周期的上述操作参数。

表5

下面的表6示出了在没有和有抗寄生虫处理的情况下，在细菌的细胞浓度方面对于三个样本获得的结果。

表6

在利用电磁信号进行处理之后，于是观察到细菌生长的轻微但不显著的减慢。事实上，梨火疫病菌的浓度从没有抗寄生虫处理时的9.82±0.01(log₁₀ CFU/mL)变为有抗寄生虫处理时的3.69±0.03(log₁₀CFU/mL)。

本发明的用于抗寄生虫处理的设备和方法的选择性也已得到证实。

特别地，通过将含有大肠杆菌样本的培替氏培养皿和含有梨火疫病菌样本的培替氏培养皿放在一起，并以能够降解梨火疫病菌的频率照射培替氏培养皿，这些大大降低了梨火疫病菌的细菌生长能力，而大肠杆菌没有发生任何变化。

Claims (15)

1.一种用于农作物或空间的抗寄生虫处理的设备(100)，包括：

-电磁信号的发射器(10)；和

-电子控制单元(40)，所述发射器(10)可操作地连接到所述电子控制单元(40)，所述电子控制单元被配置为控制所述发射器(10)，所述发射器能够连续或同时地发射多个周期的电磁信号，基于待处理的农作物或空间的类型或待消灭的寄生虫的类型，所述电磁信号逐个周期地具有至少一个可选择的频率。

2.按照权利要求1所述的设备，其中电磁信号的所述周期具有基于待处理的农作物或空间的类型或待消灭的寄生虫的类型可选择的持续时间。

3.按照前述权利要求任意之一所述的设备，其中所述电磁信号的后续或同时周期由具有基于待处理的农作物或空间的类型或待消灭的寄生虫的类型可选择的持续时间的时间间隔分开。

4.按照前述权利要求任意之一所述的设备，其中所述发射器(10)发射的电磁信号的频率在50KHz到25,000KHz之间，优选在50KHz到3,000KHz之间可变。

5.按照前述权利要求任意之一所述的设备，其中所述发射器(10)产生60V/m的电场和0.25μT的磁场。

6.按照前述权利要求任意之一所述的设备，其中所述发射器(10)发射的电磁信号是具有脉冲波形的电磁波，优选地具有正偏移。

7.按照前述权利要求任意之一所述的设备，包括至少一个中继器(20)，所述中继器(20)可操作地连接到所述电子控制单元(40)，并且位于待处理的农作物或空间的区域(A)内，所述至少一个中继器能够接收并放大由所述发射器(10)发射的电磁信号。

8.按照前述权利要求任意之一所述的设备，包括至少一个电磁信号传感器(30)，所述电磁信号传感器(30)可操作地连接到所述电子控制单元(40)，所述至少一个电磁信号传感器能够检测电磁信号的存在，并向所述电子控制单元(40)发送反馈信号，所述反馈信号指示所述发射器(10)发射的电磁信号。

9.按照权利要求8所述的设备，其中所述至少一个电磁信号传感器(30)包括位于待处理的农作物或空间的周边(P)附近的多个电磁信号传感器(30)。

10.按照前述权利要求任意之一所述的设备，其中所述电子控制单元(40)包括存储器(42)，在所述存储器(42)中存储有至少一个抗寄生虫处理程序(T1、T2、Tn)，每个程序(T1、T2、Tn)包括操作参数，诸如处理起始和结束时间、要发射的电磁信号的频率，要发射的电磁信号的数量、每个电磁信号的持续时间以及连续的电磁信号之间的时间间隔。

11.按照前述权利要求任意之一所述的设备，其中所述电子控制单元(40)可由远程控制设备(50)控制。

12.按照权利要求11所述的设备，其中所述远程控制设备(50)是配备有相关应用的智能电话机，或者配备有相关计算机程序的平板电脑、膝上型计算机或专用设备，所述远程控制设备允许所述设备的用户(U)选择与待处理的农作物或空间或待消灭的寄生虫关联的抗寄生虫处理程序(T1、T2、Tn)。

13.一种使用按照前述权利要求任意之一所述的设备(100)进行的用于农作物或空间的抗寄生虫处理的方法，所述方法包括以下步骤：

-基于待处理的农作物或空间的类型或待消灭的寄生虫的类型来选择(S1)抗寄生虫处理程序；以及

-由发射器(10)连续或同时地发射(S2)多个周期的电磁信号，所述电磁信号基于所选择的抗寄生虫处理程序具有至少一个可选择的频率。

14.按照权利要求13所述的方法，包括通过至少一个中继器(20)放大(S3)由所述发射器(10)发射的电磁信号的步骤。

15.按照权利要求13或14所述的方法，还包括通过至少一个电磁信号传感器(30)检测(S4)由所述发射器(10)发射的电磁信号的存在和质量的步骤。