CN1261022C - 微生物媒介的诱蚊方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用微生物媒介的诱蚊方法及装置，其机制包括使用蚊虫诱饵以仿真人体体表温度和人体散发的气味来吸引蚊虫，并进而达到控制及诱捕的目的。该装置中包括一可调控加热的装置，会提供适当的热度来帮助蚊虫诱饵挥发与仿真人体体表温度。该蚊虫诱饵至少包含一细菌培养产物；该蚊虫诱饵对于人类并不具毒性，而且该蚊虫诱饵中所含的蚊虫引诱剂，乃是由其包含细菌分解物与其自然代谢产物所组成，并非人工合成。此外，本发明也可以结合通电栅格或含杀虫剂网的使用以杀灭所引诱的蚊虫。

Description

微生物媒介的诱蚊方法及装置
技术领域
本发明是有关于一种监控防治昆虫的方法，且特别是有关于一种利用微生物媒介以吸引蚊虫，以便于达到控制目的或杀灭目的的方法及装置。
背景技术
从古至今，人类一直想要有效地监控防治昆虫，特别是对人类有害的昆虫，例如蚊虫。蚊虫之所以对人类有害主要是因为蚊虫会帮助散布传染性疾病，诸如疟疾和黄热病等会经由蚊虫而散布传染；因此，为了要防治蚊虫相关的疾病，世界各国的公共卫生当局均持续不断地致力于蚊虫防治，以消除蚊虫相关的疾病。除了疾病防治的原因外，蚊虫叮咬而引致的痛苦及不便，也是另一个杀灭蚊虫的原因。由于完全灭绝蚊虫是几乎不可能达成的目标，因此，长久以来人类一直不断在寻找有效防治蚊虫的方法及机制，包括如何吸引蚊虫以便于捕捉及杀灭蚊虫的方法及机制。
为了从宿主身上吸取血液来提供卵发育所需的养分，雌蚊会四处飞行以寻找宿主(host)吸食血液；一般而言，蚊虫会利用宿主所散发出的特殊化学成份来侦测锁定宿主，而人类宿主身上散发的特殊化学成份，也就是吸引蚊虫的引诱剂(Attractant)，乃为一些易挥发物。这些易挥发物包含多达300种至400种化合物，其来源可能是宿主的皮腺分泌物，皮肤上微生物分解产物，或两者皆是。蚊虫乃是使用其嗅觉结构来侦测锁定宿主，其可在90英尺远处探测到宿主身上散发出的引诱剂，并进而锁定宿主。
目前常见防制蚊虫的方法，多半是经由化学方法来减少整个蚊虫族群的数量，或是试图清除它们的繁殖栖息地。这些方法不但麻烦、低效率，而且常常是具有生态破坏性的，特别是会引致有毒化学物至周遭环境而造成生态污染。另外可行的方法是制造可以捕捉蚊虫的陷阱；其中各种不同的机制均曾用于制造蚊虫陷阱，而包括光线、热、二氧化碳、八烯醇(octenol)、水蒸气和乳酸，也曾被考虑作为引诱剂。
发明内容
因此本发明的主要目的就是在提供一种防制蚊虫的方法和装置，其机制包括利用一细菌培养(酸酵)产物作为一蚊虫诱饵吸引蚊虫。本发明并结合诱饵(内含蚊虫引诱剂)与热来仿真宿主，而达成非常高的吸引率。本发明的方法包括先吸引再捕捉蚊虫，或是先吸引再杀灭蚊虫，以达成防治蚊虫目的。
本发明的另一目的是在提供一种微生物媒介的诱蚊方法及装置，其机制包括使用一蚊虫诱饵，以仿真人体体表温度和人体散发的气味来吸引蚊虫，并进而达到控制及诱捕蚊虫的目的。该装置中包括一可调控加热装置，会提供适当的热度，来帮助一蚊虫诱饵挥发。该蚊虫诱饵至少包含一细菌培养(酸酵)产物；该蚊虫诱饵对于人类不具毒性，而且该蚊虫诱饵并非人工合成，乃是由其包含细菌分解物与其代谢产物所组成。此外，本发明也可以结合通电栅格或含杀虫剂网的使用以杀灭所引诱的蚊虫。
依照本发明一较佳实施例，本发明的装置为一可携带移动式蚊虫控制系统，可以在室内或在户外使用来捕捉蚊虫。该装置包含一上层隔间(Upper Compartment)，该上层隔间有多个导入隧孔，可让蚊虫飞入而被陷于该上层隔间中；一底层隔间(Bottom Compartment)；而该上层隔间和该底层隔间是经由一对合机制相连接。该蚊虫控制系统更包括一固定装置以固定一容器，该第二容器至少包含一细菌培养产物；以及可调控的加热装置，可以提供热源。
附图说明
图1是依照本发明一较佳实施例的一种装置的示意图。
图2A是依照本发明一较佳实施例的该装置的正面图；
图2B是如图2A所示依照本发明一较佳实施例的该装置的部分分解图。
100、200：系统装置
102、202：上层隔间(Upper Compartment)
203：上壳
104、204：底层隔间(Bottom Compartment)
205：下壳
205a：下层壳
205b：底座
106、206：抽取式收集抽屉
207：发散孔
108、208：顶盖
110、210：导入隧孔
212：通电栅格
114、214：加热装置
215：保护网
116、216：加热器
120、220：容器
222：固定装置
224：电源
具体实施方式
某些本来就存在于人类汗液中的细菌，已知会生产甲硫醇(methanethiols)，而散发出如同干酪或人类脚底的气味。这些微生物可能是导致人类汗水散发气味的原因，而目前已有实验证明人类汗液对蚊虫有颇强的吸引力，证明该些细菌会在人类身上引致易挥发性引诱剂的产生。因此，若能辨认分离出这些细菌，就可进而使用这些细菌来产生蚊虫引诱剂，以仿真人类气味来引诱嗜血性蚊虫。
本发明中的蚊虫诱饵包括至少一人体气味仿真物，以仿真人类散发的易挥发物。该人体气味仿真物包含一特定细菌培养(酸酵)产物。
实验资料
实验使用的蚊虫为埃及斑蚊(Aedes aegypti；台湾屏东株或UGAL株)，分析培养于23-25℃，60-80％的相对湿度以及十二小时光/十二小时暗的环境。成蚊置于大小30立方公分(cm3)罩以布幕的笼内并喂以10％(v/v)糖水溶液。在生物实验(bioassay)中的10-14天大的雌蚊并没有喂血就释放到一具双孔的气味测量仪(olfactometer)，该气味测量仪包含一飞行室(1.6m×0.6m×0.6m)以供放入蚊虫飞行以进行测量。空气唧筒吸取环境空气经由活性碳过滤器，分别通过二瓶的蒸馏水，而经由双孔中的一孔(5公分直径，两孔分开30公分左右)释放到飞行室中。一气味来源是置于一孔中，而经由一水循环系统温度保持其温度在30℃。而室温保持在23-25℃。生物实验的观察时间是在放入蚊虫后15分钟开始计算。在连续的各实验之间，该气味测量仪的各部份都用75％的酒精来清洁并用强风吹二十分钟以去除气味。此外，为了避免方向性等未知因素造成偏差，各次实验中对照与控制组的位置是轮流交替于双孔之间。
实验用的细菌为杆状(Coryneform)细菌的两种，为表皮短杆菌(Brevibacterium epidermidis)和扩展短杆菌(B.linens)，分别从德国Sammlung von Mikrooranismen公司和德国布鲁兹维克ZellkulturenGmbH公司和位于新竹的食品工业发展研究所所购买。这些细菌可用三种不同的培养液加以培养：TSB、MB和NB。这三种不同的培养液的成份分列如下：TSB(15公克的胰化蛋白质(tryptone)+5公克的大豆蛋白质(soytone)+5公克的NaCl/每公升，而水溶液的酸碱度值7.3)；MB(50公克的奶粉+2.5公克的消化蛋白质(peptone)/每公升，水溶液的酸碱度值7.2)；和NB(5公克的消化蛋白质+1.5公克的牛肉萃取+1.5公克的酵母菌萃取+5公克的NaCl/每公升，水溶液的酸碱度值7.4)；细菌培养于恒温30℃，每分钟200转数的环境下二天之久。
为了检测不同的细菌株和不同培养液的组合，何者具有最高效率的蚊虫吸引力，取4毫升已培养两天的不同组合细菌培养液置入气味侦测仪中加以试验。
如表一所示，大部分的这些菌株，不论成长在哪一种培养液中均能吸引蚊虫；除了菌株BE9585对蚊虫没有吸引力。其中只有菌株BE9586，不论配合任意三种不同的培养液都有显示蚊虫吸引力，而且配以培养液NB会对蚊虫产生最高的吸引力。大致而言，若缺少加热装置，则对蚊虫的吸引力不会高于30％。
表一 不同的细菌和培养液的组合对雌成蚊之吸引力
  Strains   TSB   MB   NB
  BE20660   +a   -   -
  BE9585   -   -   -
  BE9586   +   +   +++
  BE20659   NAb   +   NA
  BL20158   -   ++   NA
  BL20425   -   +   NA
  BL20426   +   +   +
a该吸引率以百分比表之。“-”＝无吸引力；“+”＝10％；“++”＝20％；“+++”＝30％。bNA：无法测量。
为了更进一步确认该成长于NB培养液中之菌株BE9586的蚊虫吸引力来源，将该菌株培养液加以离心所得之上清液置入气味侦测仪中加以评估。
由实验可见高达86.7％的成熟雌蚊会被前述的细菌培养上清液所吸引。其吸引力会比只有NB培养液大概高20％，比无气味的水溶液高25％。实验结果建议从这细菌培养悬浮液所产生的易挥发物能特别地吸引雌成蚊。在实验中，热度本身即显示大约61.7％的吸引力，高于先前实验中未加热的不同气味来源。因此，由实验结果可推知若设有一加热装置，应可提供热度来帮助挥发该细菌分解物，提高对蚊虫的吸引力。此外，该加热装置更可仿真人体温度以吸引蚊虫。
实验所采用的细菌培养(酸酵)产物的制作流程如下。先将细菌培养NB[0.5％(v/w)消化蛋白质+0.15％(v/w)牛肉萃取+0.15％(v/w)酵母菌萃取+5％NaCl]于121℃、1.5大气压下高温加压20分钟。其次以菌株/培养液为1∶100(v/v)的比例，将菌株(O.D.＝1.9)移入前述无菌化的培养液中培养。搅拌混合于一2000升的酸酵培养器(fermentor)中进行细菌培养两天，于下列条件之下：初始pH 5.5、最终pH 8.5、初始O.D.为零、于波长600nm下所测最终O.D.＝1.9、常温培养温度30℃、气流0.2升/每分以及搅拌转动速度100rpm。培养酸酵之后，将其所得产物连续离心(5000xg之下10分钟)以移除大部分的细菌细胞。获得的上清液再进行高温高压于121℃及1.5大气压下20分钟以无菌化。然后，无菌化的上清液再以无菌水稀释三倍并储存于10％酒精(v/w)做为最终细菌培养(酸酵)产物。
上述的工艺描述仅为参考之用，但是并非用以限定本发明。实际上可视需要或成本考量，应用其它种类的培养液或其它可行方法条件制造。此外，由于本发明的最终细菌培养(酸酵)产物已经经过进一步处理与无菌化，故对人类及生态环境并无危害性或造成污染的顾虑。
而为进一步辨别出吸引蚊虫的物质，使用不同的非极性溶剂以标准萃取程序萃取，以辨识蚊虫吸引剂的主要有效成分。之后，以不同的非极性溶剂萃取所得的萃取液以真空抽干方式干燥之，再溶于含10％酒精水溶液中。前述的无菌化上清液在此做为未萃取吸引剂，与其它组作比较。参见表二，相较于未萃取吸引剂，不同极性的非极性溶剂萃取所得的萃取液可保留大部分的蚊虫吸引力。其中正己烷(极性0.1)几乎可视为非极性溶剂，但正己烷萃取物对蚊虫有最高的吸引率。此结果指出溶于非极性溶剂的非极性挥发物是为蚊虫吸引剂，其可能是细菌培养产物或代谢产物。而溶剂本身对蚊虫无吸引力。
表二
  溶剂   极性指数   诱捕蚊虫(％)*
  正己烷   0.1   61.3
  二氯甲烷   3.1   52.7
  醚   2.8   48.7
  未萃取吸引剂   --   64.7
  水   --   37.3
* ：总共30只雌蚊释放使用于实验中，共测试三次。
图1是依照本发明一较佳实施例的一种装置的示意图。请参照图1，该装置100包含一上层隔间102(Upper Compartment)；一底层隔间104(Bottom Compartment)，而两者以一对合机制相连接。此外，上层隔间与底层隔间亦可以以其它已知机制连接，如螺丝或卯钉对锁。一顶盖108乃位于该上层隔间102之顶，由一支撑机构支撑，例如：一有延伸壁的支撑肋，其延伸壁可引导蚊虫飞入导入隧孔；该顶盖108与该上层隔间102相隔开约1-2公分。而在该顶盖108之下，该上层隔间102的上侧包括有多个导入隧孔110，其由该上层隔间102外侧向内开，该导入隧孔110开口大的足够让蚊虫进入，而且其向内开的方式可防止进来的蚊虫逃脱，使蚊虫被陷在该上层隔间102之内。顶盖108的上表面应为鲜明颜色以避免吸引蚊虫停留，而顶盖108的下表面以及导入隧孔110的内面应为暗色以帮助吸引蚊虫。
该上层隔间102更包括一灭蚊机制，例如一通电栅网或一含杀虫剂黏性网。较佳是使用通电栅网来杀灭被诱捕的蚊虫。上层隔间102与底层隔间104之间有一收集抽取式收集抽屉106，以收集被杀灭的蚊虫或其碎片。
仍参考图1，这底层隔间104包括一可调整控制温度的加热装置114，其至少包含一温度调控机制和/或一时间调控机制。该时间调控机制可按照使用者设定的时间表来操作调控时间，例如为一定时器，而该温度调控机制能按照指示产生热度到一指定温度，并维持在这温度；该温度调控机制譬如至少包含一金属加热器116，由一逻辑线路所控制。该加热器116最好是置于上层隔间102之内以加强其帮助吸引蚊虫的能力。
这可调整的加热装置114是设定产生一调控的热度，来帮助蒸发细菌酸酵产物与仿真人体体温。一容器120置于该底层隔间104内部底层上，该容器120内包含一宿主气味仿真物，例如细菌培养酸酵产物。本实施例中，利用于特定的培养液中培养的指定微生物(细菌)会产生新陈代谢产物或分解其培养液，而产生细菌培养酸酵产物。该容器120可设计为一瓶状或一卡匣状，视细菌培养酸酵产物状态而定。
本实施例中，较佳条件为使用前述实验所使用的杆状菌株(Corynebacterial strains)和培养液来提供细菌培养酸酵产物；譬如，使用菌株BE9586培养于NB培养液【5公克的消化蛋白质+1.5公克的牛肉萃取+1.5公克的酵母菌萃取+5公克的NaCl/每公升】中，以提供该细菌培养酸酵产物。该细菌培养酸酵产物可被处理成为凝胶状或各种溶液，端视环境或效率需求考量而定。
经由实验显示了结合热度和气味仿真物对埃及斑蚊吸引的效果，在一长达六十分钟的观察，该细菌分解物配合着热度蒸发能引诱高达60％的蚊虫。使用细菌分解物作为蚊虫诱饵，可以比其它的诱饵在一定时间内引诱到较多蚊虫，大概是因为蚊虫在侦测寻找宿主时，较主要的因素为宿主的气味。但是，由之前的实验可知，细菌培养液或水也对蚊虫有些许的吸引力，故亦不能排除其被使用为蚊虫诱饵的可能性。
图2A是依照本发明一较佳实施例的装置的正面图；图2B是如图2A所示依照本发明一较佳实施例的装置的分解图。
请参照图2A，一装置200包含一上层隔间202、一底层隔间204、一收集抽屉206和一顶盖208。请参照图2B，图2B是该装置200的分解图以描述其细节。该上层隔间202是为中空，而由一体成形的一上壳203所围成。当组装完成时，该上层隔间202包含一通电栅格212、一保护网215、一加热器216与装置于上层隔间顶端的一固定座218。该通电栅格212与保护网215安装于该固定座218的一面，而该加热器216则固定于该固定座218的另一面。该收集抽屉206可将从该上层隔间202落下的蚊虫残骸收集起来。当然，若不欲使用通电栅格来杀灭蚊虫，亦可以使用一含黏性物质或含杀虫剂的收集网来代替之。
该底层隔间204亦为中空，而由一下壳205所围成。该下壳205可以是两片式，包含一下层壳205a与一底座205b。该中空的下层壳205a形状如同一个倒置的杯子，而有一发散孔207于其顶层。发散孔207可以帮助上层与底层隔间之间的空气流通，以加强诱蚊剂的发散。而该底座205b以如螺丝或卯钉的机制连接于下层壳205a。但是，该下壳205也可以是一体成形的。一容器220置于一固定装置222的中央。当该固定装置222连结至该底座205b上时，该容器220即位于底层隔间204之中。该容器220与固定装置222是可以经由一中央孔洞从底座205b上取出置换，而便于清洁、添加或置换该容器220。
请参考图2B，该底层隔间204包括一可调整控制温度的加热装置214，其至少包含一温度调控机制和/或一时间调控机制。该温度调控机制，如至少包含一加热器216，能按照指示产生热度并维持在一特定温度范围；该加热器216最好是置于上层隔间202之内以加强其帮助吸引蚊虫的能力。该可调整的加热装置214是设定产生一调控的热度，来帮助挥发细菌酸酵产物与仿真人体体温。此外，该底层隔间204更包括一电源224于其中，以供应电力给该通电栅格212与/或该加热装置214。该电源224可以是交流电电源或是以干电池为电源。
上述设计的装置使用于3.5×3.5×3m3的空间来测试其蚊虫捕捉效率，并发现当释放共60只雌蚊于测试空间时捕蚊率可高达64.0％。

Claims (9)

1.一种微生物媒介的诱蚊方法，其特征是，该方法至少包括以下步骤：
提供一蚊虫诱饵以吸引蚊虫，该蚊虫诱饵至少包括一细菌培养酸酵产物，其中该细菌培养酸酵产物系利用耐糖性短杆菌属细菌菌株配合一培养液的细菌培养而产生，其中培养液选自于至少由TSB其包括15公克的胰化蛋白质与5公克的大豆蛋白质与5公克的氯化钠/每公升，且其酸碱值是7.3、MB其包括50公克的奶粉与2.5公克的消化蛋白质/每公升，且其酸碱值是7.2、NB其包括5公克的消化蛋白质与1.5公克的牛肉萃取与1.5公克的酵母菌萃取与5公克的NaCl/每公升，且其酸碱值是7.4、以及牛肉萃取物，其酸碱值是7.4所组成的族群中，耐糖性短杆菌属细菌菌株选自于至少由表皮短杆菌BE20660、BE9586、BE20659与扩展短杆菌BL20158、BL20425、BL20426所组成的族群，而产生该细菌培养酸酵产物的细菌培养组合选自于由至少BE9586配合TSB培养液、BE9586配合MB培养液、BE9586配合NB培养液、BE9586配合牛肉萃取物培养液、BE20659配合MB培养液、BE20659配合牛肉萃取物培养液、BE20660配合TSB培养液、BE20660配合牛肉萃取物培养液、BL20158配合MB培养液、BL20425配合MB培养液、BL20426配合TSB培养液、BL20426配合MB培养液与BL20426配合NB培养液所组成的族群；以及
提供足够的热予该蚊虫诱饵，以帮助该蚊虫诱饵散发一蚊虫引诱剂，其中该蚊虫引诱剂至少包括由该细菌培养酸酵产物所散发出仿真人类的综合气味，而且所提供的热亦可仿真人体体温作为另一吸引物。
2.如权利要求1所述的诱蚊方法，其特征是，该细菌培养酸酵产物包括一细菌培养的一无菌化上清液。
3.如权利要求2所述的诱蚊方法，其特征是，该细菌培养的该无菌化上清液再经过一非极性溶剂萃取之。
4.一种微生物媒介以捕捉控制蚊虫的方法，其特征是，该方法至少包括以下步骤：
提供一蚊虫陷阱，其是用来使飞入的蚊虫陷于该蚊虫陷阱中；
提供一蚊虫诱饵以吸引蚊虫，该蚊虫诱饵至少包括一细菌培养酸酵产物，其中该细菌培养酸酵产物系利用耐糖性短杆菌属细菌菌株配合一培养液的细菌培养而产生，其中培养液选自于至少由TSB其包括15公克的胰化蛋白质与5公克的大豆蛋白质与5公克的氯化钠/每公升，且其酸碱值是7.3、MB其包括50公克的奶粉与2.5公克的消化蛋白质/每公升，且其酸碱值是7.2、NB其包括5公克的消化蛋白质与1.5公克的牛肉萃取与1.5公克的酵母菌萃取与5公克的NaCl/每公升，且其酸碱值是7.4、以及牛肉萃取物，其酸碱值是7.4所组成的族群，耐糖性短杆菌属细菌菌株选自于至少由其中该细菌包括表皮短杆菌BE20660、BE9586、BE20659与扩展短杆菌BL20158、BL20425、BL20426所组成的族群，而产生该细菌培养酸酵产物的细菌培养组合选自于由至少BE9586配合TSB培养液、BE9586配合MB培养液、BE9586配合NB培养液、BE9586配合牛肉萃取物培养液、BE20659配合MB培养液、BE20659配合牛肉萃取物培养液、BE20660配合TSB培养液、BE20660配合牛肉萃取物培养液、BL20158配合MB培养液、BL20425配合MB培养液、BL20426配合TSB培养液、BL20426配合MB培养液与BL20426配合NB培养液所组成的族群；
置放该蚊虫诱饵于该蚊虫陷阱之中，而该蚊虫陷阱则可以捕捉被蚊虫诱饵所引诱的蚊虫；以及
提供足够的热予该蚊虫诱饵，以帮助蚊虫诱饵散发气味并可仿真人体体温作为一蚊虫吸引物。
5.如权利要求4项所述的捕捉控制蚊虫的方法，其特征是，该细菌培养酸酵产物包括一细菌培养的一无菌化上清液。
6.如权利要求5项所述的捕捉控制蚊虫方法，其特征是，该细菌培养的该无菌化上清液再经过一非极性溶剂萃取之。
7.如权利要求4项所述的捕捉控制蚊虫的方法，其特征是，该蚊虫陷阱包括使用一黏性物质以捕捉蚊虫。
8.如权利要求4项所述的捕捉控制蚊虫的方法，其特征是，该蚊虫陷阱包括使用一杀虫剂以杀灭蚊虫。
9.如权利要求4项所述的捕捉控制蚊虫的方法，其特征是，该蚊虫陷阱包括使用一通电栅格来杀灭蚊虫。
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