『蚊』風色『辨』:一場人蚊的戰爭

AI智慧型辨/捕蚊系統可阻斷病媒蚊散播 本中心與醫奈所共同執行科發基金「智財鏈結創新研發加值計畫:開發新穎智慧捕蚊系統用以監控與追蹤登革熱病媒蚊密度之案例」研究成果之科普文章。 發佈日期:2020-07-30 作者:余君濤     微風從窗邊來,看著鳥兒從天飛過,聽著樹葉沙沙作響,讓人感受到炎炎夏日已到來。『嗡,嗡』!讓人不悅的聲音在耳邊響起,瞬間把思緒抓回來,隨著溫度的上升,蚊子也紛紛出籠,找尋獵物來吸食血液。蚊子之所以讓許多人厭惡,其原因是被叮咬後,蚊子唾液中所含有的成份,能讓身體產生免疫反應,導致發炎腫脹,還要忍受瘙癢的痛苦。最重要的是,蚊子是多種病毒的傳播媒介,包括至今無特效藥可治的登革熱,感染者輕則發燒、出疹,重則嚴重器官損傷或嚴重出血,甚至死亡。   回顧2015年,當時登革熱疫情在南台灣大爆發,共有4萬3,419人染疫,在台南與高雄就佔了4萬2,483例,造成218人死亡。登革熱被稱為是一種環境病、社區病,只要環境中存在孳生源,如積水容器,就有登革熱、茲卡或其他蚊媒傳染病流行的可能性,所以民眾必須落實『巡、倒、清、刷』的口訣來清理環境,才能杜絕蚊蟲滋生,減少被蚊蟲叮咬、降低病毒傳播的機會。   為控制登革熱疫情,各地方政府也執行例行性社區環境登革熱病媒蚊密度監測調查,然而目前監測病媒蚊密度方法如布氏指數或誘卵桶監測,皆須要仰賴人工每日於社區巷道中巡查有無孑孓孳生的陽性(積水)容器,若要辨識是否為傳播登革熱的斑蚊或一般家蚊,則需要依靠監測人員的經驗辨識成蚊或帶回實驗室檢視,耗時又費力。如果有一台具有人工智慧辨識以及特殊機構設計功能的機器,只要簡單地把它固定放在社區環境中,就能24小時不間斷地守株待「蚊」的話,將會有效減輕監測病媒蚊的工作。   著眼於這個需求,長年投入於醫學工程與生醫電子研究領域廖倫德博士,帶領國衛院生醫工程與奈米醫學研究所的跨領域研究團隊,成功開發出兼具商業價值及公共衛生福祉效益的『智慧型多模態AI捕蚊器』,不僅可以把活體蚊子吸引到機器中,更能進一步智慧化地判斷所抓到的蚊子是白線斑蚊或埃及斑蚊、還只是那種不會傳染登革熱的小黑蚊或家蚊。   在硬體上,『智慧型多模態捕蚊器』運用高靈敏度紅外線感測器、溫濕度與二氧化碳偵測器、超高解析度微距光學影像擷取系統並整合創新型低耗電負壓式捕蚊裝置等,可快速截取多角度蚊子影像,並利用人工智慧演算法辨識是否為關注的病媒蚊,進一步捕捉活體蚊子供實驗室檢驗其血液樣本,監控該地區是否存在病媒蚊—白線斑蚊與埃及斑蚊等,可更有效率的阻斷病媒蚊的散播。   人工智慧影像辨識功能為『智慧型多模態捕蚊器』重要核心。由於蚊子體積極小且於飛行動態,辨識極為困難,過去研究蚊子必須使用人力捕捉的方式,耗時耗力,現在『智慧型多模態捕蚊器』可取代人力,誘捕蚊子後,可在短短的0.07秒內利用AI辨識『蚊臉』。然而,在AI深度學習前,必須建置蚊種的靜態與動態影像資料庫,廖倫德博士為此打造獨一無二的蚊子攝影棚,為各種不同種類、大小、公母等蚊子,從720個角度,共拍下1萬800張影像照片(靜態與動態),力求建檔的完整性,減少影像辨識的時間成本,目前系統的即時辨識準確度可達到9成以上。   這台機器除了會辨別蚊子之類型外,值得一提的是,此系統可將周邊環境參數如二氧化碳濃度、溫度、濕度上傳到後台雲端系統中,搭配地理資訊系統GIS,建立大數據資料庫,可供病媒蚊習性生態研究,進行分析評估,推斷出高風險散播環境,進一步達到防治登革熱的效益。   孫子兵法說:「知己知彼,百戰不殆」,當我們更了解我們的對手,就更能戰勝對方。在阻斷病媒蚊散播與AI防疫的戰役中,因智慧型多模態捕蚊器的貢獻,讓民眾與相關單位,在防治『蚊』疫上可『超前部署』,避免登革熱疫情再度爆發,實為在公共衛生福祉立下嶄新的里程碑。 政府研究資訊系統GRB: https://www.grb.gov.tw/search/report/13461881

Continue reading

環保署公告新增列管沃爾巴克氏菌為應用於防制環境衛生病媒之微生物製劑

提供單位:行政院環境保護署毒物及化學物質局 發布日期:2018.10.17網址:https://enews.epa.gov.tw/enews/fact_Newsdetail.asp?InputTime=1071017151519   環保署公告增列1種應用於防制環境衛生病媒之微生物種類沃爾巴克氏菌(Wolbachia Pipientis),加強管理應用於防制環境衛生病媒之微生物製劑。這種應用於登革熱病媒蚊體內的菌種,未來凡欲製造或輸入該微生物製劑應用於病媒害蟲防治之業者,都須要依環境用藥管理法的規定向環保署申請許可證,始可製造或輸入。    環保署表示,微生物製劑應用病媒害蟲防治是國際趨勢,其優點是具害蟲專一性及無化學殘留。為因應科技日新月異之新技術產生,除現已經環保署公告的蘇力菌以色列亞種(Bacillus thuringiensis)、圓形芽孢桿菌(Bacillus sphaericus)、白殭菌(Beauveria bassiana)、黑殭菌(Metarhizium anisopliae)外,特將國際間應用於登革熱病媒蚊防治的沃爾巴克氏菌(Wolbachia Pipientis),公告列為環境用藥微生物製劑。    有關本次修正發布相關資料請參閱環保署新聞專區下載附加檔案(https://enews.epa.gov.tw/enews/fact_index.asp ),或於發布日起至行政院公報資訊網(網址:https://gazette.nat.gov.tw/egFront/)下載。

Continue reading

【科技新知】Engineered resistance to Zika virus in transgenic Aedes aegypti expressing a polycistronic cluster of synthetic small RNAs

Recent Zika virus (ZIKV) outbreaks have highlighted the necessity for development of novel vector control strategies to combat arboviral transmission, including genetic versions of the sterile insect technique, artificial infection with Wolbachia to reduce population size and/or vectoring competency, and gene drive-based methods. Here, we describe the development of mosquitoes synthetically engineered to impede vector competence to ZIKV. We demonstrate that a polycistronic cluster of engineered synthetic small RNAs targeting ZIKV is expressed and fully processed in Aedes aegypti, ensuring the formation of mature synthetic small RNAs in the midgut where ZIKV resides in the early stages of infection. Critically, we demonstrate that engineered Ae. aegypti mosquitoes harboring the anti-ZIKV transgene have significantly reduced viral infection, dissemination, and transmission rates of ZIKV. Taken together, these compelling results provide a promising path forward for development of effective genetic-based ZIKV control strategies, which could potentially be extended to curtail other arboviruses.

Continue reading