JP4589906B2

JP4589906B2 - 農薬又は農薬由来ガス濃度検出方法

Info

Publication number: JP4589906B2
Application number: JP2006277025A
Authority: JP
Inventors: 久美子中川
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2026-10-10
Also published as: JP2008096228A

Description

本発明は、農薬散布後における被散布圃場の農薬濃度を検出する技術に関する。より詳細には、光分析技術を用いて、農薬散布後の圃場に残留する農薬又は農薬由来ガス濃度を検出する技術に関する。

農薬を散布した後の処理が不十分であったり、農薬散布直後に被散布領域に誤って立ち入ったりして、農薬又は農薬由来ガスに接触したり、吸引したりしてしまう可能性があり、健康被害を引起す可能性があった。そこで、作業者及び第三者の安全を確保した上で、被散布領域の空気中のガス濃度を検出すること等が求められている。従来、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）、及び、適宜の反射手段（反射鏡やコーナーキューブミラー等）を用いて、ガス等の物質及び温度の広域な空間分布を把握可能な装置（例えば、特許文献１参照）が公知となっている。
特開２００３−３４４２７７号公報

上述した特許文献１に開示された構成では、広範囲の空間分布を把握可能となるが、反射手段をレール等に沿って自在に移動可能な構成としなければならず、設備が大掛かりになり、監視対象（領域）が適宜変更される、圃場等への農薬散布後における、被散布領域のガス濃度等の状況を監視するには不向きであった。また、従来、空気中の揮発ガスがおさまったかどうかは、散布した農薬濃度を基に散布後の経過時間を計ることで経験則により判断していた。そのため、例えば、農薬の希釈濃度を誤って濃くしてしまったときや、誤って予定より多く散布してまったとき等に、経過時間だけで判断するのは必ずしも安全とはいえなかった。本発明は、係る問題を鑑みてなされたもので、簡単な設備構成で農薬散布後の空気中の農薬濃度又は農薬由来ガス濃度（以下、「農薬濃度等」という。）を検出し、正確に被散布領域の安全性を確認できる方法を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１においては、農薬散布対象圃場において所定光路を設定し、農薬散布後に、赤外光を投光・受光して、該受光データを分析装置（１）によりスペクトル分析することにより、空気中の農薬又は農薬由来ガス濃度を計測する農薬又は農薬由来ガス濃度検出方法において、前記農薬散布対象圃場をハウス等の室内圃場とし、前記分析装置（１）は光源（２）から干渉計（３）を介して、赤外光を望遠鏡（４）から投光し、離れた位置に設置した反射鏡（５）によって反射された光を再び、前記望遠鏡（４）で集光し、集光された光を検出器（６）で検出し、該検出光は前記分析装置（１）に接続される制御手段となるコンピュータ（１０）に出力され、該コンピュータ（１０）に備わる演算部（１１）において、デジタル信号に対し演算処理を行ない、大気中の特定のガス濃度を計測し、若しくは、長光路における大気中の微量ガスの平均ガス濃度を多成分同時に定量し、前記ハウス内の所定光路中に一又は複数の反射鏡を設け、前記分析装置（１）はハウス等の室内圃場内部適所に配置し、該分析装置（１）に接続されるコンピュータ（１０）の操作手段や表示手段は、農薬散布されるハウス等の室内圃場の外部に配置し、前記計測した農薬濃度又は農薬由来ガス濃度が設定値以上のときに警報装置（１４）により警報を発するように構成し、該警報装置（１４）は、ハウス等の室内圃場入り口付近の位置に配置するものである。

請求項２においては、請求項1 に記載の農薬又は農薬由来ガス濃度検出方法において、前記計測した農薬濃度又は農薬由来ガス濃度を、複数の段階に分けた濃度レベルのどの濃度レベルにあるかを判定し、表示するものである。

請求項３においては、請求項１に記載の農薬又は農薬由来ガス濃度検出方法において、前記ハウス等の室内圃場において設けられる前記反射鏡（５）を室内内壁に着脱自在に設けるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１の如く、農薬散布対象圃場において所定光路を設定し、農薬散布後に、赤外光を投光・受光して、該受光データを分析装置（１）によりスペクトル分析することにより、空気中の農薬又は農薬由来ガス濃度を計測する農薬又は農薬由来ガス濃度検出方法において、前記農薬散布対象圃場をハウス等の室内圃場とし、前記分析装置（１）は光源（２）から干渉計（３）を介して、赤外光を望遠鏡（４）から投光し、離れた位置に設置した反射鏡（５）によって反射された光を再び、前記望遠鏡（４）で集光し、集光された光を検出器（６）で検出し、該検出光は前記分析装置（１）に接続される制御手段となるコンピュータ（１０）に出力され、該コンピュータ（１０）に備わる演算部（１１）において、デジタル信号に対し演算処理を行ない、大気中の特定のガス濃度を計測し、若しくは、長光路における大気中の微量ガスの平均ガス濃度を多成分同時に定量し、前記ハウス内の所定光路中に一又は複数の反射鏡を設け、前記分析装置（１）はハウス等の室内圃場内部適所に配置し、該分析装置（１）に接続されるコンピュータ（１０）の操作手段や表示手段は、農薬散布されるハウス等の室内圃場の外部に配置し、前記計測した農薬濃度又は農薬由来ガス濃度が設定値以上のときに警報装置（１４）により警報を発するように構成し、該警報装置（１４）は、ハウス等の室内圃場入り口付近の位置に配置するので、無色のガスでも濃度を知ることができ、圃場内の安全を確認することができる。

また、分析装置１はハウス内部適所に配置される。また、該分析装置１に接続されるコンピュータ１０（操作手段や表示手段）は、作業者が操作するため、農薬散布されるハウスの外部に配置されることが好ましいのである。

また、警報装置１４は、ハウス入り口付近の注意を引きやすい位置に配置し、内部の農薬濃度等の濃度レベルが高いときに立ち入らないよう作業者、及び、第三者に報知されるようにする。これに併せて、ハウス入り口付近に農薬散布の旨を示す表示や、警報装置１４作動中は立ち入り禁止とする表示をすることが危険回避の観点において好ましいのである。
また、濃度検出に光分析技術を用いることで、即座に結果が分かり、結果により農薬被害回避の手段を講じることができる。また、パソコン等の制御機器を用いてモニタリングすることで経時変化も確認可能である。

また、投光部を一箇所に固定することが可能で、反射鏡の設置箇所によって計測光路を任意に設定することができ、簡単な構成で圃場内の所望する範囲の濃度検出が可能となる。また、往復させることで光路を長く設定でき、計測結果に信頼性を持たせることができ

また、密閉空間であるハウス等の室内圃場では、風等による空気の流れが少ないため、屋外よりも農薬、又は農薬由来の揮発ガスを吸引してしまう可能性が大きくなるが、濃度を検出することで、その可能性を低くすることができる。
る。

また、農薬又は農薬由来ガス濃度が設定値以上のときに、作業者、及び、第三者に注意を促すことができ、誤って農薬、或いは、農薬の揮発ガスを吸引したりする可能性が低くなる。また、それに伴う健康被害も回避できる。

請求項２に記載の如く、請求項1 に記載の農薬又は農薬由来ガス濃度検出方法において、前記計測した農薬濃度又は農薬由来ガス濃度を、複数の段階に分けた濃度レベルのどの濃度レベルにあるかを判定し、表示するものであるから、農薬又は農薬由来ガス濃度が、どのレベルにあるかが、作業者等は容易に認識することができ、農薬又は農薬由来ガス濃度が危険濃度に達しているときに誤って圃場に立ち入ってしまう可能性が低くなる。また、それに伴う健康被害も回避できる。

請求項３の如く構成した請求項１に記載の農薬又は農薬由来ガス濃度検出方法において、前記ハウス等の室内圃場において設けられる前記反射鏡（５）を室内内壁に着脱自在に設けたので、投光部を一箇所に固定することが可能で、反射鏡の設置箇所によって計測光路を設定することができ、簡単な構成とすることができる。
また、反射鏡は着脱可能であるため、室内の障害物等を避けて容易に光路を設定できる。更に、往復させることで光路を長く設定でき、計測結果に信頼性を持たせることができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の一実施例に係る分析装置の構成を示すブロック図、図２は農薬濃度等の検出方法を示す斜視図、図３は農薬濃度等の検出方法の別実施例を示す平面図である。図４はハウス内圃場の農薬濃度等の検出方法を示す斜視図である。

＜分析装置＞
まず、本実施例に用いる分析装置１の構成について図１を用いて説明する。

分析装置１は、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）を用いた計測機器であって、計測方法はオープンパスシステムを採用している。このオープンパスシステムとは、該分析装置１内の光源２から干渉計３を介して、赤外光を望遠鏡４から投光し、離れた位置に設置した反射鏡５によって反射された光を再び、望遠鏡で集光し、集光された光を検出器６で検出するシステムである。さらに、その検出光はＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換され、該分析装置１に接続される制御手段となるコンピュータ１０に出力され、該コンピュータ１０に備わる演算部１１において、該デジタル信号に対しフーリエ変換処理等の演算処理を行ない、大気中の特定のガス濃度を計測する、若しくは、長光路における大気中の微量ガスの平均ガス濃度を多成分同時に定量するものである。ただし、フーリエ変換処理等の演算処理は該演算部１１によるものではなく、該分析装置１に内蔵される演算手段によるものであってもよく、本実施例に限定されるものではない。

＜定量分析方法＞
前記検出器６によって検出された検出光は、該分析装置１と接続された前記コンピュータ１０によって分析される。すなわち、該コンピュータ１０に入力されるデジタル信号を計測スペクトルにフーリエ変換して、所定の条件下で、演算部１１によって定量分析される。該演算部１１による定量分析は、後述する検索ライブラリ１２を用いたものであり、前記計測スペクトルと前記農薬スペクトルとの相関を演算することによって計測スペクトルに含まれる一又は複数の農薬又は農薬由来ガスを特定し、その農薬濃度等を算出する。該相関の演算方法は、該検索ライブラリ１２に記憶されている農薬スペクトルの特徴的な波形が現れる波数間において、該農薬スペクトルと該計測スペクトルとの相関係数を演算するものである。

該検索ライブラリ１２は、該コンピュータ１０に備えられる磁気ディスク等のデータベースであって、予め実験等によって作成された複数の農薬スペクトル等が記憶されているものである。より詳しくは、該検索ライブラリ１２は、複数の農薬スペクトルと、該農薬スペクトルの内、スペクトル波形が似ている農薬を分類し、それらを合成した集合スペクトルと、該集合スペクトルに含まれる農薬スペクトルの個別判定が可能な検索パラメータとが記憶されているものである。そして、前記分析装置１によって検出される計測スペクトルと、該検索ライブラリ１２に記憶されている該農薬スペクトル及び集合スペクトルとの間で、検索パラメータ（演算方法、対象波数領域、検索アルゴリズム等）を適宜設定し、相関演算を行ない、計測スペクトルに含まれる農薬スペクトル及び集合スペクトルを個別に判別して、これらの農薬スペクトルと計測スペクトルとの相関係数を演算し、夫々の農薬濃度等を算出するのである。この検索ライブラリ１２を用いた方法では、該検索ライブラリ１２に記憶されている農薬に対する農薬種特定、及び、濃度算出が可能となり、信頼性の高い計測結果を得ることができる。

また、前記検索ライブラリ１２は、外部の記憶媒体等によって、農薬スペクトルを更新したり、新たな農薬スペクトルを記憶可能としたりしておくと好適である。さらに、圃場内で散布された農薬の農薬スペクトルを予め検索ライブラリ１２に入力可能としてもよい。また、検索ライブラリ１２自体も、本実施例のようにコンピュータ１０内に備えられるものに限定するものではなく、前記農薬スペクトルが更新可能に記憶される持ち運び可能な記憶媒体であっても良い。そして、新しい農薬スペクトルが作成された際に、該記憶媒体の記憶内容を更新し農薬スペクトルを演算部１１のメモリ等に記憶する構成であっても良い。

なお、本実施例では、検索ライブラリ１２による定量分析方法を選択したが、他にも、ピーク強度による検量線法や、ＣＬＳ（ＣｌａｓｓｉｃａｌＬｅａｓｔＳｑｕａｒｅｓ）検量モデルにより多成分同時定量を行なう方法、複数のピーク強度検量線から同時定量する方法等でも適用可能である。

前記演算部１１による演算結果は、前記コンピュータ１０に備わる表示部１３に表示される。詳しくは、前記分析装置１によって検出された農薬の種類、及びその濃度、濃度レベルが表示部１３に表示される。この濃度レベルは農薬の濃度が複数段階に分けられて、計測した濃度がどの濃度レベルに値するかが判定されて、表示部１３に表示される。この濃度レベルは農薬の種類毎に表示しても、農薬全体としてのレベルを表示してもよい。また、濃度レベルは濃い、薄いとして表してもよく、また、危険度（例えば、「危険度大・中・小・無しまたは立入禁止・注意・安全」等）で表示部１３に表示してもよい。さらに、該コンピュータ１０には、この演算結果と、計測時の時刻、外気温、風速、風向き、散布農薬濃度、散布量等の記帳データとを併せて記憶させることによって、農薬散布終了後における空気中の農薬濃度等の経時変化を見ることができ、次回以降の散布の参考資料としても利用できる。なお、該濃度レベル、その夫々の濃度範囲、及び、該危険度は、予めコンピュータ１０に記憶されているものを用いてもよいし、該コンピュータ１０に備わるまたはコンピュータ１０に接続する濃度レベル設定手段等によって設定されるものを用いてもよい。また、該濃度レベルが設定値を超える場合、或いは、該危険度の段階が高い段階の場合は、コンピュータ１０に接続されるランプ（若しくは、ブザー等）で構成される警報装置１４を作動させるように構成することで、作業者や周囲の者に知らせることができ、適宜の危険回避対策を講じることが可能となる。

＜検出方法＞
このように構成される分析装置１、コンピュータ１０及び警報装置１４を用いて、農薬散布後の空気中に含まれる農薬濃度等を検出する。すなわち、被散布領域の空気中に含まれる農薬単体の濃度、又は、該農薬が揮発してなる農薬由来ガスの濃度を計測するのである。以下、図２、図３も用いて略矩形の散布対象圃場に農薬を散布する時の農薬濃度等を検出する方法について説明する。

まず農薬散布前に、農薬を散布する対象の圃場において、圃場の一辺の適所に支持台を配置し、該支持台上に前記分析装置１、コンピュータ１０、及び警報装置１４を載置する。そして、支持台を配置した辺と反対側の辺の適所に反射鏡５を設置する。ただし、該反射鏡５に対する入射光と反射光の光路が一致するように該反射鏡５の反射面の傾きを適宜設定することが必要である。なお、該光路は圃場の辺と略平行に設定しなくてもよく、例えば、圃場の対角線上等に設定してもよい。光路を長くとることで、より広範囲の計測が可能となる。

次に、農薬散布前に分析装置１を作動させて、計測スペクトルのバックグラウンドとなる参照スペクトルを作成し、農薬散布時の計測スペクトル作成に反映できるようにしておく。そして、農薬散布終了直後より、分析装置１等によって連続監視を行ない、前記定量分析方法にて算出される農薬濃度等、及びその濃度レベル等の計測領域における経時変化を観察するようにする。ここで、検出される農薬濃度等が予め設定した設定値を超えた場合は警報装置１４による報知を受け、該圃場内に立ち入らないように危険回避の手段を講じる（例えば、農薬散布の旨を表示した立て札を立てる等）。

また、図３に示すように、反射鏡５を複数（本実施例では３つ）用いて、より広範囲に農薬濃度等を検出することも可能である。すなわち、散布対象圃場の一辺の端部近傍適所に該分析装置１等を設置し、その反対側の端部近傍適所に第一反射鏡５ａを配置し、さらに、分析装置１等と同じ辺の他端部近傍適所に第二反射鏡５ｂを配置し、該第一反射鏡５ａと同じ辺の他端部、つまり、分析装置１等から見て対角の端部近傍適所に第三反射鏡５ｃを配置する。そして、分析装置１の投光角度、及び、夫々の反射鏡５ａ・５ｂ・５ｃの設置角度を、該分析装置１から該第一反射鏡５ａ、該第二反射鏡５ｂを順に介して該第三反射鏡５ｃへ入射する入射光と、逆に該第三反射鏡５ｃからの該分析装置１への反射光の光路が一致するように調節する。

このようにして、農薬を散布後の圃場において、農薬濃度等を分析装置１、コンピュータ１０、及び、一又は複数の反射鏡５によって即座に、かつ、適切に検出することができる。また、その濃度レベルに応じた段階表示を行ない、さらに、設定値以上の濃度を検出した場合は、警報装置１４を作動させることによって作業者、及び、第三者に報知されて、便宜の処置が可能になる。そして、これらの計測結果と散布時の気象条件等の記帳データとを併せて、該分析装置１に接続されるコンピュータ１０に記憶しておくことで、次回以降の農薬散布の際に参考資料として利用できる。

＜ハウス内圃場＞
次に、図４を用いて室内の散布対象圃場を、例えばハウス内の圃場としたときの農薬濃度等の検出方法について説明する。なお、ハウス内の圃場に限らず室内の圃場であれば、同様の方法にて検出可能である。

分析装置１はハウス内部適所に配置される。また、該分析装置１に接続されるコンピュータ１０（操作手段や表示手段）は、作業者が操作するため、農薬散布されるハウスの外部に配置されることが好ましい。警報装置１４は、ハウス入り口付近の注意を引きやすい位置に配置し、内部の農薬濃度等の濃度レベルが高いときに立ち入らないよう作業者、及び、第三者に報知されるようにする。これに併せて、ハウス入り口付近に農薬散布の旨を示す表示や、警報装置１４作動中は立ち入り禁止とする表示をすることが危険回避の観点において好ましい。

反射鏡５はハウス内壁の適所に着脱自在に配置され、つまり、分析装置１と反射鏡５との間には光を遮るような障害物がなく、計測したい圃場上を光路が通るように配置され、適宜の固定手段（ボルト等による）を用いて固定される。また、該分析装置１から該反射鏡５への入射光、及び、該反射鏡５を介しての該分析装置１への反射光の光路の設定方法等は、前記検出方法に記載のとおりである。

以上のように、農薬散布対象圃場において所定光路を設定し、農薬散布後に、分析装置１を用いて赤外光を投光、受光して、該受光データを、該分析装置１に接続されるコンピュータ１０に出力し、該コンピュータ１０にてスペクトル分析することにより、空気中の農薬又は農薬由来ガス濃度を計測したので、無色のガスでも濃度を知ることができ、圃場内の安全を確認することができる。濃度検出に光分析技術を用いることで、即座に結果が分かり、結果により農薬被害回避の手段を講じることができる。また、パソコン等の制御機器を用いてモニタリングすることで経時変化も確認可能である。また、前記所定光路中に一又は複数の反射鏡５（若しくは、反射鏡５ａ・５ｂ・５ｃ）を設けたので、投光部を一箇所に固定することが可能で、反射鏡の設置箇所によって計測光路を任意に設定することができ、簡単な構成で圃場内の所望する範囲の濃度検出が可能となる。また、往復させることで光路を長く設定でき、計測結果に信頼性を持たせることができる。また、前記計測した農薬濃度等が設定値以上のときに警報装置１４を備え、警報を発するように構成したので、作業者、及び、第三者に注意を促すことができ、誤って農薬、或いは、農薬の揮発ガスを吸引したりする可能性が低くなる。また、それに伴う健康被害も回避できる。
また、前記計測した農薬濃度等を、複数の段階に分けた濃度レベルのどの濃度レベルにあるかを判定し、表示部１３に表示するように構成したので、農薬濃度等が、どのレベルにあるかが、作業者は容易に認識することができ、該農薬濃度等が危険濃度に達しているときに誤って圃場に立ち入ってしまう可能性が低くなる。また、それに伴う健康被害も回避できる。さらに、前記農薬散布対象圃場はハウス内圃場とした場合についても、同様の構成で検出可能である。また、前記ハウス内圃場において設けられる前記反射鏡５をハウス内壁に着脱自在に設けたので、投光部を一箇所に固定することが可能で、反射鏡の設置箇所によって計測光路を設定することができ、簡単な構成をとることができる。また、反射鏡５は着脱可能であるため、ハウス内の障害物等を避けて容易に光路を設定できる。更に、往復させることで光路を長く設定でき、計測結果に信頼性を持たせることができる。

本発明の一実施例に係る分析装置の構成を示すブロック図。農薬濃度等の検出方法を示す斜視図。農薬濃度等の検出方法の別実施例を示す平面図。ハウス内圃場の農薬濃度等の検出方法を示す斜視図。

１分析装置
５反射鏡
１０コンピュータ
１４警報装置

Claims

農薬散布対象圃場において所定光路を設定し、農薬散布後に、赤外光を投光・受光して、該受光データを分析装置（１）によりスペクトル分析することにより、空気中の農薬又は農薬由来ガス濃度を計測する農薬又は農薬由来ガス濃度検出方法において、前記農薬散布対象圃場をハウス等の室内圃場とし、前記分析装置（１）は光源（２）から干渉計（３）を介して、赤外光を望遠鏡（４）から投光し、離れた位置に設置した反射鏡（５）によって反射された光を再び、前記望遠鏡（４）で集光し、集光された光を検出器（６）で検出し、該検出光は前記分析装置（１）に接続される制御手段となるコンピュータ（１０）に出力され、該コンピュータ（１０）に備わる演算部（１１）において、デジタル信号に対し演算処理を行ない、大気中の特定のガス濃度を計測し、若しくは、長光路における大気中の微量ガスの平均ガス濃度を多成分同時に定量し、前記ハウス内の所定光路中に一又は複数の反射鏡を設け、前記分析装置（１）はハウス等の室内圃場内部適所に配置し、該分析装置（１）に接続されるコンピュータ（１０）の操作手段や表示手段は、農薬散布されるハウス等の室内圃場の外部に配置し、前記計測した農薬濃度又は農薬由来ガス濃度が設定値以上のときに警報装置（１４）により警報を発するように構成し、該警報装置（１４）は、ハウス等の室内圃場入り口付近の位置に配置することを特徴とする農薬又は農薬由来ガス濃度検出方法。
前記計測した農薬濃度又は農薬由来ガス濃度を、複数の段階に分けた濃度レベルのどの濃度レベルにあるかを判定し、表示することを特徴とする請求項1 に記載の農薬又は農薬由来ガス濃度検出方法。
前記ハウス等の室内圃場において設けられる前記反射鏡（５）を室内内壁に着脱自在に設けることを特徴とする請求項１に記載の農薬又は農薬由来ガス濃度検出方法。