(57)【要約】【課題】従来の野菜、果物等の農作物の残留農薬の測定は、ガスクロマトグラフィー等で定量分析を行なったり、農薬に予め検出薬を混合しておき、紫外線等を照射してその発光を検出していた。いずれも長時間を要したり、装置が大がかりであった。【解決手段】農薬の誘電率に着目し、コンデンサを構成する２電極を農作物に挿入したり又は近接させることにより、農薬の有無によるコンデンサの容量の変化を共振周波数又は共振時のＱ値を検知することにより検出する。即時かつ簡便な検出が可能である。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掃引型高周波発振器と、上記発振器の出力端に接続されたインダクタンスとコンデンサとよりなる並列共振回路と、上記並列共振回路における共振周波数又は共振時のＱ値を検知し得る検知回路と、上記検知回路の結果を表示し得る表示器とよりなる残留農薬の検出装置。
【請求項２】
掃引型高周波発振器は、周波数１０ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚの範囲に掃引し得ることを特徴とする請求項１記載の残留農薬の検出装置。
【請求項３】
コンデンサを構成する２つの電極を野菜又は果物等の農作物内に挿入するか又は近接させることにより、上記コンデンサの容量が変化し、それに伴ない共振周波数又は共振時のＱ値が変化することを利用することを特徴とする請求項１記載の残留農薬の検出装置。
【請求項４】
野菜又は果物等の農作物内にコンデンサを構成する２つの電極を挿入するか又は近接させることにより、上記農作物の誘電率の周波数特性を測定し、その測定結果より上記農作物中の残留農薬を検出することを特徴とする残留農薬の検出装置。
【請求項５】
インダクタンスとコンデンサとよりなる並列共振回路の上記コンデンサの構成要素である２電極を野菜、果物等の農作物に挿入するか又は近接させるとともに、上記並列共振回路に掃引型高周波発振器より高周波信号を印加し、共振周波数又は共振時のＱ値を検知することにより残留農薬を検出することを特徴とする残留農薬の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、野菜、果物等の農作物の残留農薬の測定装置及びその方法に関し、特に有機燐系残留農薬の測定に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来の残留農薬の測定は、野菜、果物等の試料をミキサーで粉砕し、濾過して均一化し前試料を作成する。これを、溶媒間での転溶、クリンアップ、化学的処理を経てガスクロマトログラフィー、吸光光度計、ポーラログラフィー等で定量分析を行っている。
【０００３】
これらの測定は、最近では機器分析が増加しているため早くなっているが、それでも３〜４時間、複雑な分析では８〜１０時間かかる場合もある。
【０００４】
又、農作物を破壊することなく残留農薬を測定する方法として、農薬に例えば沃素等含有の検出薬を混合して農作物に散布し、農作物を収穫したときに紫外線等を照射してその発光を検出するような方法がある（例えば特許文献１参照。）が、この場合は検出薬混合の農薬が使われることが前提であり、測定装置そのものも大がかりなものとなる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１３９４３７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
現在のように、多量の野菜、果物等が外国から輸入され、百貨店、スーパー・マーケットで消費されている実態をみると、上記のような１品種の農薬検出に３〜１０時間を要する方式では対処出来ない状態になっているので、現場で直ぐ測定できる簡易検出器が要望されている。
【０００７】
本発明は、携帯電話程度の大きさで、極めて簡便にしてかつ短時間に残留農薬の測定が可能な装置及び方法を提供する。
【０００８】
測定対象として考えているのは、野菜や果物等で多く使用されている有機燐系農薬であるスミチオン、クロルピリホス等で、これらはホスホロチオネート型に属している。このホスホロチオネート型に属する代表的な農薬の種類名、構造式、毒性、適用害虫の一覧表を表１に示す。
【０００９】
【表１】
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この表１で分かるように、スミチオン、クロルピリホス、クロルピリホスメチル、サイアノックス等の構造式の中心骨格は、図１に示すように燐（Ｐ）を中心とする４配位構造である。この構造は、高速フーリエ変換赤外分光器（ＦＴＩＲ）等で精確に測定されているが、分光器の使用は簡易検知器に不向きである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、燐を中心とする４配位構造をもつ農薬は、その特有の構造故に生じる双極子モーメントに起因する特定の誘電率を持つことになり、この誘電率又は誘電率に起因する電気特性を検知又は測定することにより農薬の有無又はその量を検出しようとするものである。
【００１１】
先ず、その原理について説明する。農作物で残留農薬が全くない場合は水が存在し、燐を含む４配位構造の農薬が混在する場合は水と上記農薬の混合液体が存在すると考える。
【００１２】
農薬の双極子構造は図２に示すとおりで、水の構造は、Ｈ−Ｏ−Ｈの水の分子が多数集まったグループとして、図３に示すように平均的に（＋）と（−）の双極子が構成される。
【００１３】
水にしろ、上記農薬にしろ、交流電圧印加により正電荷と負電荷が一定距離だけ離れた双極子を構成することになり、双極子モーメントを生じそれぞれ所定の誘電率εをもつことになる。双極子モーメントμと誘電率εの間には特定の関係があるが、近似的にはε＝ｋμ（ｋは定数）である。
【００１４】
水及び水と農薬との混合液体の誘電率εを検討する。電極間の静電容量はＣ＝εＳ／ｄである。ここでＳは電極面積、ｄは電極間隔、εは誘電率である。電極面積Ｓと電極間隔ｄを一定とすると、静電容量Ｃは液体の誘電率εに比例する。水の誘電率は６１．５と大きく、農薬の誘電率は１０程度と小であるから、図４に示すように農薬の濃度を増加すると全体の誘電率は減少する。
【００１５】
図５に示すような、インダクタンスＬとコンデンサＣの並列共振回路の共振周波数ｆｒはｆｒ＝１／２π（ｄＣ）１／２で与えられるので農薬濃度の増加とともに、静電容量Ｃは減少し共振周波数ｆｒは増加する。図６に農薬濃度と共振周波数の関係を示す。
【００１６】
次に、誘電率εは、ε＝ε’−ｊε”で示され、ε’は電気容量の成分であり、ε”は高周波領域での電気伝導度の成分であるが、水又は水と農薬の混合液体を媒体として２電極間に高周波電圧を加えたときの媒体の誘電率の周波数特性は図７のようになる。
【００１７】
両電極に加える高周波電圧の周波数が１００ＭＨｚ以上となると、水の大きい分子は電界に応答できず、電気容量成分のε’は減少し前述の電気伝導の成分ε”が出現する。ε”はε’の信号の微分したものとなる。又、周波数領域がおよそ０〜１００ＭＨｚの範囲ではε＝ε’となっている。
【００１８】
水と農薬の混合液体では同じく図７に示すように、高周波に対する応答性の差でε”が出現する周波数は２００ＭＨｚ等と大となる。
【００１９】
本請求項１の発明は、掃引型高周波発振器と、上記発振器の出力端に接続されたインダクタンスとコンデンサとよりなる並列共振回路と、上記並列共振回路における共振周波数又は共振時のＱ値を検知し得る検知回路と、上記検知回路の結果を表示し得る表示器とよりなる残留農薬の検出装置であり、要するところ、農作物中に残留農薬が全く存在しない場合に比して、存在する場合の誘電率の変化を電気的共振回路により検出しようとするものである。
【００２０】
本請求項２の発明は、請求項１の発明における掃引型高周波発振器の発振周波数を１０ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚとするものである。
【００２１】
本請求項３の発明は、請求項１の発明において、コンデンサを構成する２つの電極を野菜又は果物等の農作物に挿入するか又は近接させることにより、上記コンデンサの容量が変化することを利用して共振周波数又は共振時のＱ値の変化を測定しようとするものである。
【００２２】
本請求項４の発明は、野菜又は果物等の農作物内にコンデンサを構成する２つの電極を挿入するか又は近接させることにより、上記農作物の誘電率の周波数特性を測定し、その測定結果より上記農作物中の残留農薬を検出することを特徴とする残留農薬の検出装置であり、農作物中に存在する残留農薬の有無又はその量により、誘電率εの高周波領域での電気伝導度の成分ε”が変化することを利用して残留農薬の検出又は測定を可能とするものである。
【００２３】
本請求項５の発明は、インダクタンスとコンデンサとよりなる並列共振回路の上記コンデンサの構成要素である２電極を野菜、果物等の農作物に挿入するか又は近接させるとともに、上記並列共振回路に掃引型高周波発振器より高周波信号を印加し、共振周波数又は共振時のＱ値を検知することにより残留農薬を検出することを特徴とする残留農薬の検出方法を提供する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図８は、本発明の一実施例における検出装置の電気的回路ブロック図である。
【００２５】
図８において、１１は１０〜１０００ＭＨｚの掃引型高周波発振器、１２は上記発振器１１の出力端に接続されたインダクタンス、１３は同出力端に接続されたコンデンサであり、農作物中の残留農薬の有無によりその容量値が変化する。インダクタンス１２とコンデンサ１３で並列共振回路を構成している。尚、１４は等価的な抵抗分である。１５は上記並列共振回路における共振周波数又は共振時のＱ値を検知し得る検知回路、１６は上記検知回路１５の結果を表示し得る表示器である。
【００２６】
尚、検知回路１５において、共振周波数の測定は発振器１１の発振周波数を１０ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚへ掃引すると、ある角周波数ω０で共振するので、そのω０の値を検出する。残留農薬が皆無のときのω０と比較することにより残留農薬の農度が測定出来る。
【００２７】
又、共振時のＱ値は、共振時の電大電圧値の−３ｄＢとなる角周波数ω１、ω２を求めＱ＝ω０／（ω２−ω１）より求めることが出来る。
【００２８】
上記のような電気的な構成を一体構成して検出装置とした実施例を図９に示す。図９は検出装置の外観斜視図で、２４、２４’はコンデンサ１３を構成する電極部で、この電極部２４、２４’を農作物に挿入することにより農作物中の残留農薬の有無によりコンデンサの等価静電容量値が変化する。図９において、１７は残留農薬の危険度表示器であり危険度又は安定度に応じて赤ランプＲ、黄ランプＹ、緑ランプＧを選択的に点灯させる。１８は残留農薬の定量的な表示器、１９は電源スイッチ、２０はパイロットランプである。
【００２９】
尚、電極部２４、２４’の具体的一例を図１０を参照しつつ、材質、寸法等も含めて述べると次のとおりである。２１、２１’は電極部主部で強度、耐化学性の優れたチタン板からなり、厚さ０．５ｍｍ、幅５ｍｍ、長さ１０ｍｍ、実質電極面積は５ｍｍ×５ｍｍ、間隔は１ｍｍである。２２は電極間隔を固定するセパレータで１ｍｍ厚のアクリル樹脂、２３は電極保護膜でエポキシ樹脂よりなる。
【００３０】
又、上述の説明では、電極面積を一定として説明したが、電極面積が対象物毎に異なっても誘電率が正確に測定できる程度に電気回路の補正が可能であれば、柔らかいカーボンシート電極でも可能であり、電極を近接させるだけで良い。
【００３１】
検出装置の具体的検出例を示す。図８おいて、インダクタンス１２の値を３μＨ、コンデンサ１３の容量値を１０ｐＦ、水分の等価抵抗（図の１４）を１００ＫΩ、掃引周波数を３０ＭＨｚとしたときのＱ値は約１８８であり、農薬混合液体の共振周波数測定として十分使用可能である。
【００３２】
残留農薬濃度が高い場合、容量値の変化は１％（本例では０．１ｐＦ）程度、等価抵抗分の変動も１％（本例では１ＫΩ）程度であり、Ｑ＝ω０（１０ｐＦ＋０．１ｐＦ）（１００ＫΩ＋１ＫΩ）で２％程度変化する。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、野菜、果物等の農作物に使用される有機燐系農薬のもつ特定の誘電率又はその誘電率に起因する電気特性を検知又は測定することにより残留農薬の有無又はその量の測定を可能としたもので、従来の同種の検出装置に比し、携帯可能にして簡便かつ短時間に測定可能である。
【００３４】
従って、野菜、果物等の生産地での出荷の際の検査、流通途中での検査、入荷の際の検査等に十分対応出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】代表的な農薬の構造を示す図。
【図２】図１に示す農薬の双極子構造を示す図。
【図３】水の双極子構造を示す図。
【図４】農薬濃度と誘電率及び静電容量の関係を示す図。
【図５】インダクタンスとコンデンサの並列共振回路の等価回路図。
【図６】農薬濃度と共振周波数の関係を示す図。
【図７】誘電率εと同電気容量の成分を示すε’と高周波領域での電気伝導度の成分を示すε”の周波数特性を示す図。
【図８】本発明の一実施例における検出装置の電気的ブロック図。
【図９】本発明の一実施例における検出装置の外観斜視図。
【図１０】本発明の一実施例における検出装置の電極部の構造を示す斜視図。
【符号の説明】
１１      掃引型高周波発振器
１２      インダクタンス
１３      コンデンサ
１４      抵抗分
１５      検知回路
１６      表示器
２４、２４’        コンデンサ１３を構成する電極部
２１、２１’        コンデンサ１３を構成する電極部の主部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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