发明内容本发明旨在提供一种通过全新角度高效控制某类昆虫大量繁殖，但又不至于灭绝 该类昆虫，并且绿色不对环境造成污染的机械杀虫装置，是集成了集成了目前科技前沿的 微型机械技术，昆虫诱集技术，昆虫本身的生理代谢，太阳能收集板技术，仿生材料为一体 的机械杀虫装置。由于实验设计中所设置的性激素浓度高于普通雌性昆虫，受性激素的影响，雄性 昆虫将对所设计的昆虫进行交配行为。当雄性生殖器进入所设计的昆虫生殖腔内，生殖腔 口上的刀片便会立刻对雄性生殖器进行切割，从而雄性昆虫将失去性能力。由于进行单次 性行为所需时间减少，及机械化昆虫含更高浓度性激素，必然，设计的雌性昆虫所进行交配 的次数远远大于正常的雌性昆虫，由于雄性昆虫的生殖器遭到破坏，无法再进行真正的交 配行为，目前已有的研究表明，在雄性昆虫的生殖器被破坏后，昆虫仍具备交配行为。而正 常的雌性个体，如果和这些伪雄性昆虫交配，由于无法得到正常交配，无法产生可育后代。 因而，该设计有三层次的呈几何倍数增加的控制效应。当设计的昆虫量足够多时，可以完全 控制一定空间内突然爆发的昆虫。另外，值得注意的是，由于雄性雌性正常个体仍有一部分的存在，不会导致昆虫灭 绝。但在量上，得到有效控制。将机械昆虫应用于植保方向，全面、环保系统地控制虫害的发生，特别适用于生物 入侵中的昆虫类群，如美国现行的杀人蜂，中国及很多地区各种蝗灾等虫灾。
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描 述而变得更加明显，在附图中，不同部位的标记表示不同的特征或功能，其中图1东亚飞蝗雄性生殖系统(和消化系统)的侧面解剖图(摘自《中国飞蝗生物 学》)；图2东亚飞蝗雌性生殖系统(和消化系统)的侧面解剖图(摘自《中国飞蝗生物 学》)；图3东亚飞蝗雌性生殖腔的背面解剖图(仿《中国飞蝗生物学》)；图4微型机械仿生昆虫雌性生殖腔的背面立体模拟图；图5东亚飞蝗雄性生殖系统被切割后的侧面图。具体实施例方式生态平衡表现为生态系统中生物组成、种群数量、食物链营养结构的协调状态，能 量和物质的输入与输出基本相等，物质储存量恒定，信息传递畅通，生物群落与环境之间或 各相应力量之间，各自保持一定的状态，达到正负相当、协调吻合。生态平衡一般符合以下4 个特征1、一定时期内生态系统中物质与能量的输入与输出保持相对平衡；2、生态系统内 的物质与能量的流动保持合理的比例与速度；3、生物的种类和数量相对稳定；4、生态系统 具有良好的自我调节能力。随着全球经济一体化，世界各地交流的日益频繁，生物入侵现象日益严峻。而目前 为避免生物入侵，只是在进出口检疫上进行预防，但是，由于国与国之间边境接壤等原因，生物入侵仍不可避免，时有发生。另外，即便没有生物入侵，一个国家内由于气候的变化，在 某些特殊的年份往往导致各类虫害的周期性爆发。于是，必须采用一种不同于以上方法的控制不必要昆虫种群增长的技术，本发明 通过利用雌性微型机械昆虫去掉正常雄性昆虫阳茎，再利用正常雌性昆虫与去掉阳茎后的 雄性昆虫“交配”后，只能以孤雌生殖产生后代或不产生后代的原理，环保、适当、高效地控 制昆虫的生物入侵及某些虫灾的发生。众所周知，杀灭昆虫的途径必须使昆虫与外界环境有物质能量交换时进行，只有 在这种场合，有害物质才得以进入昆虫，从而杀灭昆虫。因而，一般只从呼吸，取食，以及触 杀这三方面对昆虫进行杀灭。但是这些方法只是被动地要求昆虫与对其有害的物质接触， 在使用效率上有很大的有害物质的损失，因此才造成了农药残留等问题的出现的主要原因 之一。而在探究昆虫主动与外界环境接触的情况，昆虫的两性交配是其中值得较好利用的 一种方式。针对绝大多数的昆虫的生命周期都需要进行交配生殖，因此，本发明的设计具有 较大范围的应用前景。根据目前科学上的研究表明，雌性昆虫散发的性外激素是引发交配主要刺激物 质。性外激素的释放通常由外分泌腺体和能使化合物分子传递到周围介质中去的特化器一 起组成。而目前性外激素已经能够通过人工合成。而本发明所用的一个关键技术就是通过 在雌性微型机械昆虫体内设计能释放性外激素的装置来吸引雄性个体，从而为进一步去掉 雄性个体阳茎打下基础。本发明的另一项技术是设计的机械昆虫在外形上与正常雌性个体近似或相同，如 果材料允许，尽可能使用仿生材料制作同正常昆虫相同性质的体表。目前已有研究表明，形 态识别对昆虫交尾行为有一定影响，即在利用性外激素吸引雄性个体接近本发明后，再根 据本发明的外观而能够迅速确定本发明的位置。就目前的设计，首先发明的主体是人造的微型机械昆虫，即可采用类似于美国加 利福尼亚大学伯克利分校的Michel Maharbiz所设计的机械昆虫，本设计采用的为机械雌 虫。在该基础上在昆虫的某些稳定的内部置入一定量持久作用的性激素。另外，对昆虫的 雌性生殖器生殖腔内部上设计一触觉传感器，在其生殖器口设计一微型执行器。由于昆虫 交配步骤的需求，要求生殖腔内的材料光滑且与原本昆虫生理尽可能相似。在整个装置的 能量供应方面，采用昆虫背部的太阳能收集板。机械昆虫的另一更为重要的作用机制是当其去掉雄虫阳茎后，对雄虫体内激素分 泌并无影响，而这些无生殖能力的雄虫将继续与正常雄虫竞争正常雌虫。即，从理论上可以 肯定只需要少量机械雌虫，从而产生一定较大数量的无生殖力雄虫，这些无生殖能力的雄 虫仍可以和正常雄虫可竞争雌虫，而这种无生殖能力的雄虫和正常雌虫的交配行为只能进 行兴奋、接近、求爱、跨骑、拥抱，而无法将精珠及阳茎进入雌虫的生殖腔，避免了两性生殖 现象的产生。即截去雄蝗的外生殖器不影响雄蝗的跃登和抱握动作，但弯腹后不能交配。对于孤雌生殖产生的后代具有的不适应特征，将在下文以东亚飞蝗为例进行分 析。通过这种方式，理论上可以控制昆虫种群的繁衍，及在某些虫灾常年发生较为严重的地 区，具有较高的控制能力。东亚飞蝗孤雌生殖有以下几个特点1、由《中国飞蝗生物学》中记载的实验表明孤雌生殖的每个雌蝗一生平均产卵2. 8块，平均产卵间隔为12天；而正常的雌蝗平均6天产卵1块，一生可产6-8块；2、孤雌生殖的雌蝗每个卵块的产卵粒数也有较大下降。孤雌生殖产生的卵块平均 只有30粒左右的卵粒，而正常的雌蝗平均产60-80粒；3、未交配的雌蝗不是全部都能产下卵块，有的不产卵即行死亡；4、孤雌生殖未受精的蝗卵孵化率很低，书中记载检查了 20块孤雌蝗虫卵的孵化 率是0.3%，与正常蝗卵孵化率96%相比，差异较大。但如果雌蝗受到雄蝗的抱握刺激，及 时无精液和精子传递，卵的孵化率可以大大地提高，达20%到30%左右；5、孤雌生殖产生的幼蝗死亡率高。 即东亚飞蝗孤雌生殖具有雌蝗死亡率加大，产卵周期长，产生的卵块和卵块中的 卵粒数都减少，虫卵孵化率急剧降低等不良特点。下面以蝗虫为例对整个装置进行实例分析。如图1所示，1001为雄性东亚飞蝗成虫的阳茎，在正常的昆虫两性交配中，该阳茎 进入正常雌性东亚飞蝗成虫的生殖腔(如图2所示的2001 生殖腔)，通过将雄蝗性形成的 精包递入雌蝗生殖道内。精包传入雌蝗体内后，精包头部的有精子和精液部分破开，直接逸 进受精囊内，然后进行正常的受精作用产生可育后代。图3为东亚飞蝗雌性生殖腔的背面解剖图，3001为生殖腔，3002为生殖孔。正常 雄性东亚飞蝗的阳茎即是通过生殖孔进入生殖腔内。本设计的主要技术设计图是图4，如图所示是对图3生殖腔的物理模型。该人造微 型机械雌性昆虫的的生殖腔主要包括4001、4002.、4003这三段。4001所起作用为清理生殖 腔，4002为触觉传感器及各种连接的电路(包括太阳能收集板、储电器、电源)，其上有电路 连接4006(执行器)。4003段为仿生的生殖腔，雄性昆虫的阳茎通过4005(生殖孔)进入 4003 (生殖腔)。4004为触觉传感器，4006为微型执行器，上面连接着一个可上下移动的圆 形刀片。其工作原理是当本发明的人工机械昆虫因为性外激素吸引到雄性个体时，进行两 性交配。当雄性昆虫的阳茎通过机械昆虫的生殖孔进入生殖腔后，阳茎前端接触到触觉传 感器，触觉传感器在接收到阳茎顶端带来的压力后，在电源的供能条件下，通过电路引起微 型执行器上的刀片迅速移动，在生殖孔附近对阳茎进行切割。在切割操作完成之后，刀片回 到原来位置，4001实心圆柱启动，将生殖腔内残留的阳茎推出生殖腔，然后回到原来位置。 到这，完成一个切割阳茎的周期。当正常雄性昆虫被去掉阳茎后，如图5所示，阳茎残缺，无法再进行有效的两性生 殖，但由于体内分泌腺体的存在及正常分泌，该雄性昆虫仍具有两性交配的行为(但无法 让阳茎进入雌蝗生殖腔内)，该去掉阳茎的昆虫仍具有和正常雄性昆虫一样竞争正常雌性 昆虫的能力。并且，该去阳茎昆虫和正常雌性昆虫交配后产生的无性生殖后代已在前面分 析具有多种不适应性。机械昆虫还可配备GPS，可以进行回收。理论上，该法可控制虫灾，以及某些必须除 掉的害虫，还可以对某些不适宜昆虫进行控制，如在检疫上对生物入侵后昆虫的控制。权利要求1.一种新型的微型机械仿生雌性昆虫装置，包括(1)仿生材料制成的机械昆虫外壳; (2)仿生材料制成的雌性生殖腔结构(3)背部为太阳能收集器；(4)生殖腔内安置的触觉 传感器与微型执行器；(5)性外激素储放装置。2.根据权利要求所述，其特征在于，包括微型机械仿生昆虫外部为仿生材料，在颜色的波长方面与正常昆虫相似，且在花纹等 细节方面与正常昆虫的高度仿真性。本设计外面所用材料具有防水性质，对于一般性潮湿 环境能够正常工作。3.根据权利要求1所述，其特征在于，包括微型机械仿生昆虫在生殖系统中生殖腔的生物材料与实际的昆虫具有高度模仿性，包 括生殖腔内具有的皱缩和绒毛。4.根据权利要求1所述，其特征在于，包括微型机械仿生昆虫在生殖系统中的生殖腔中所安置的传感器位置及其与实心圆柱相 连的设计，在触觉传感器接收到压力后能够启动执行器，引起执行器上面的刀片进行切割 的装置；能够启动实心圆柱向生殖腔移动，将切下的阳茎移出生殖腔的装置。5.根据权利要求1所述，其特点在于，包括微型机械仿生昆虫在体内安装的雌性性外激素缓慢释放结构。6.根据权利要求1所述，其特点在于，包括微型机械仿生昆虫在体内安装的太阳能供能装置，用来为整个装置的正常工作提供能全文摘要本发明为有效控制昆虫的大发生的装置，更具体地说，涉及利用仿生材料，微型机械设计原理，充分利用昆虫的性外激素诱集原理，通过人造机械雌性昆虫吸引雄性昆虫后，两者进行交配。在雄虫将阳茎送入雌性生殖腔之后，通过机械切除手段去掉雄性昆虫的部分阳茎，使其不具备交配的能力，但仍存在交配的行为。然后利用这些无法正常交配的雄性昆虫和正常雌雄昆虫产生交配行为，而只能产生孤雌生殖后代。整个设计既能使大发生的昆虫群体得到有效控制，又能有效防止该种生物的灭绝(留有孤雌生殖后代)。文档编号A01M1/02GK101999338SQ20101029792公开日2011年4月6日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日发明者朱卫祥 申请人:朱卫祥