用脉冲紫外光防治昆虫和螨的方法技术

一种对不需要的生物体造成不可修复的或不可逆的致死性损伤的方法，其包括用某一波长的紫外光的多个脉冲照射不需要的生物体的步骤，其中所述紫外光被所述生物体表的有色化学物质吸收，并且其中所述的紫外光吸收通过将所述紫外光转化成热能而对所述生物体造成致死性损伤。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用脉冲紫外光防治昆虫和螨的方法本专利技术一般涉及防治或消灭昆虫和其他不需要的生物，并且更加特别地涉及用被生物体表的有色化学物质吸收的波长的脉冲紫外光对昆虫和螨造成不可修复的或致死的损伤的方法。正如多种诸如针对经过区域、国家和国际边界的食品和农产品运输的检疫强制规定的规章障碍一样，昆虫防治在农业生产和出口中是极其需要的。使用杀昆虫剂和其他化学杀虫剂通常是用得最多的有关昆虫防治的技术方法。在美国以及很多其他国家，由于对食品的安全性以及保护环境质量的关注增加，公众对使用化学物质防治害虫的态度已有变化。自从二十世纪四十年代以来，一直是大范围地高强度地使用农业杀虫剂，结果是产生了地球人所曾看到的最大量的且最安全的食品供应。但是，由于诸如地下水污染和臭氧耗竭的环境污染和退化以及零散的急性中毒的事件，对该技术的关注也在不断增加。对这些问题的普遍了解和态度反应在不断增加的针对农业杀虫剂的规章制定的操作上。由于规定增加，农业杀虫剂的利用率已经减少了。这就使农业产生了新的技术需要，并且由于我们的贸易伙伴的能针对特定生物的检疫法规，会对食品和农业产品的国际贸易产生新的障碍。因此，需一种充分有效地消除食品供应中的昆虫的非化学物质的无残留的方法。本专利技术满足了这一需要以及其他需要，并克服了现有昆虫防治技术的缺点。本专利技术一般涉及一种将食品供应中发现的害虫、病原体和其它不需要的生物暴露给紫外光谱的电磁能的方法，其中不需要的昆虫被选择地加热并消灭掉，而不对食品造成破坏。作为例子，而不是限制，本专利技术的方法包括将昆虫和其它生物暴露给紫外光谱中多个高频电磁能脉冲。选择波长使得紫外光被诸如entegumen的昆虫体表有色化学物质吸收，该有色化学物质起着对紫外辐射量子的散热器的作用。以这种方式，不需要的昆虫被选择加热，而不破坏附近的食物。如此-->在昆虫体内引起的热能造成不可修复的或者不可逆地的致死损伤。因此，本专利技术包括一种基于使用脉冲的以及选择的紫外光辐射单色量子消灭昆虫的非化学物质的、无残留的快速物理学方法，该脉冲的及选择的紫外光辐射单色量子可通过激光器或激光灯(excimer lamps)产生。该方法能取代化学杀虫剂的用途，不留残留物，并且既能以便携式设备小规模实施，也可通过将其结合到能处理大量新鲜食品和诸如包装材料的其它农业商品的现有工艺来以较大规模实施。此外，由于其本质是物理的，没有如用大多数化学杀虫剂通过传递到新一代的遗传变化而建立起抗性的可能。本专利技术的一个目的是将生物体暴露于电磁能的短脉冲。本专利技术的另一个目的是产生热能并选择地将热能应用到材料上以达到灭虫的目的。本专利技术的又一个目的是将热能有效地应用到材料上以消灭或减少害虫虫口和或病原体数目。本专利技术的再一个目的是通过共振选择性地加热靶化学物质和/或生物体。本专利技术还有一个目的是用紫外光能选择地加热靶化学物质，而不破坏附近的食品或需要的生物体。本专利技术的再一个目的是减少或消除使用农业刹虫剂来防治昆虫。本专利技术的又一个目的是提供用光热效应原位消灭材料中的害虫和/或病原体。本专利技术的再一个目的是选择地杀死或抑制害虫和/或有益生物上的病原生物的生长。本专利技术的又一个目的启动、引起或协同地和抑制害虫和/或病原体的天然作用相互作用。在本专利技术的以下部分会列出本专利技术的另外一些目的和优点，其中该详细说明是用于充分地公开本专利技术的优选实施方案，而不是对其作出限制。参考到下图将对本专利技术有更充分的理解，其仅仅是用于说明的目的：图1是表示暴露在308纳米的紫外光之下的根瘤蚜(Phylloxera)卵的死亡率对能量强度的函数的曲线。电磁能和材料的相互作用依据辐射源的物理性质以及样品的化学组成。发生在加热的样品中的热引起的化学反应的热力学和动力学主要依赖于-->样品的化学组成和许多物理因素。靶样品的吸收辐射能的量是该靶样品的分子结构以及诸如波长的辐射的物理特征的函数。因此，协调能源和靶样品使特定类型的分子被电激发并能得到不可逆的化学效应，包括影响诸如细胞分裂的生物学功能的反应。在以参考文献并入本专利技术的美国专利No.5,364,645中证实了用脉冲紫外激光器照射食物引起对物品中存在的微生物的基于核(nucleic)结构的不可修复的损伤。证明了用于此目的的具有在大约1毫微秒(ns)-100ns，优选20-30ns的范围内的周期且有在大约0.001-2J/cm2的范围内的能量强度的脉冲是有效的。脉冲照射使得允许使用具有比持续加热需要的总能量更低的较高功率级，因而，它是更有效的。此外，使用脉冲高能能源使得可在更短时间内更高温地加热。因此，在连续波加热会导致被暴露的分子原子化的功率级下，脉冲照射可以引起热的传递而不原子化。对于每一脉冲1-2J/cm2的脉冲输出，平均功率级可以高至几个MW/cm2。用多个脉冲的照射会引起热激分子的浓度的几乎立即增加，而散热仍然足够慢以对靶生物体有破坏性。根据本专利技术，用多个紫外能脉冲照射靶生物体。不是如美国专利No.5,364,645中那样以DNA为目标，而是选择波长以使选择的200-400nm的紫外区、优选210-350nm的紫外区的辐射量子被通常存在于昆虫体表的诸如entegumen的某些有色化学物质选择吸收。已发现这些“类似密胺”的化学物质对紫外光高度吸收，并起着“散热器”的作用，迅速将紫外光能转化成热能，造成不能被散发掉的小面积的高温，其会对生物体引起不可修复的或不可逆的致死性损伤。在昆虫的诸如卵、螨、幼虫和成虫的所有生物学发育阶段都曾显示出这些效果。重要的是，已发现由于不同化学物质对昆虫的entegumen的共振特性，所选择的紫外能谱的波长比其他波长作用更佳。用选择的210nm-350nm区的窄带(单色或近单色的)波长紫外辐射量子也可使得可选择待作用的昆虫的类型。尤其是已发现在220nm处的密胺色素具有吸收峰。根据本专利技术的应用紫外照射的效果，由于暴露给选择的紫外辐射量子发生在紫外光的极短的持续不到1个微秒的分帧或脉冲中，是迅速而且是不可逆的。因而增加即使是诸如少于1毫焦耳的少量能量仍然产生千瓦或兆瓦功率级的瞬时热，因为1兆瓦等于每毫微秒1毫焦耳。在诸如靶有色色素的特-->异紫外吸收区的紫外能转换成热能产生强的近乎瞬时的热。生物体系不能快速散发这些热量，因而生物结构被破坏掉。例如，能量在200-400毫焦耳/脉冲的范围内并且脉冲周期少于10纳秒的脉冲由诸如激元激光器(excimer lasers)或灯的单色或近单色能源产生时，并且假定热能是100％转化，热的产生将在大约20-40MW/脉冲的范围内。由于在激元激光器的情况下这些激元技术可以以每秒几百个脉冲准确地操作，而在激元灯(exicimer lamps)的情况下可以以每秒几千个脉冲准确地操作，可以产生极高的热能，并且高到足以迅速且高效地扫描大面积的怀疑有昆虫、螨、卵或其他目标物。                        实施例1为证实使用脉冲紫外线防治昆虫虫口的功效，本专利技术人选择了一些昆虫、螨和昆虫卵用2个单色辐射源，即由Lambda Physik EMG-150KrF激元激光器的248nm和由Lambda Physik EMG101MSC ExCl激元激光器的308nm照射。样品用一些实验设备曝光。一些样本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种对不需要的生物体造成不可修复的或不可逆的致死性损伤的方法，其包括用某一波长的紫外光的多个脉冲照射不需要的生物体的步骤，其中所述紫外光被所述生物体表的有色化学物质吸收，并且其中所述的紫外光吸收通过将所述紫外光转化成热能而对所述生物体造成致死性损伤。2.如权利要求1的方法，其还包括产生波长在约200nm和400nm之间的窄带紫外光的步骤。3.如权利要求1的方法，其中所述光脉冲的周期在约1ns-100ns的范围内。4.一种防治食物表面的不需要的生物体的方法，其包括用某一波长的紫外光的多个脉冲照射不需要的生物体的步骤，其中所述紫外光是由所述生物体表的有色化学物质吸收，并且其中所述的该紫外光的吸收通过将所述紫外光转化成热能对所述生物体造成致死性...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼纽尔·C·拉冈纳斯索拉尔，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：