(57)【要約】【課題】  個々のセンサ機能としての基本原理は開発されているものの、農薬検知のニーズを把握した農薬検知システムが開発されていないため、食品の流通の中で、食の安全や安心が消費者に提供されていない。【解決手段】  大量に農産物を集荷、分類、しなければならない場所には、農薬物質の同定よりも、毒物の検知に主眼を置き、感度よりも検知の高速性を優先した装置として、音響光学素子による農薬検査装置を提供する。  農産物を育成する現場における、野菜や果物の農薬の監視、あるいは、土壌に含まれる農薬の監視などを目的として、表面プラズモン共鳴を利用した、小型、低コスト、高剛性を特長とする農薬検査装置を提供する。さらに、大量の消費者を対象とするレストランや給食センターには、食の安全管理を目的とした農薬検査装置として、表面プラズモンを利用したセンサ用の農薬吸着粘着シートを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
農薬に関わる食品の流通システムにおける、輸入食品検査部分、国内農産物集配部分、国内農産物流通部分、作農現場部分、および、流通システム管理部分において、全数検査に適した超高速かつ非接触計測を特徴とする農薬検査装置および、高速かつ接触計測を特徴とする農薬検査装置を、複数個所に組み合わせて配置し、瞬時計測することを特徴とする農薬検知システム
【請求項２】
上記農薬検査システムにおいて、全数検査に適した農薬検査機では、農薬の化学的同定よりも、人体に有害、無害の良否判定を優先し、高速計測、非接触計測を特徴とする音響光学素子を利用した光学式農薬検査機を含む請求項１のシステム
【請求項３】
上記農薬検査システムにおいて、全数検査を目的としない場合において、可搬型、低価格、を特徴とする表面プラズモン共鳴型のセンサを利用した光学式農薬検査機を含む請求項１のシステム
【請求項４】
上記表面プラズモン共鳴を利用した農薬検査装置において、被検査対象物と検査装置の運用において、中間的に被検体分子を粘着シートに写し取る手法を導入すること、および、その際の信号検出手段を特徴とする光学式農薬検査機を含む請求項１のシステム
【請求項５】
上記農薬検査システムにおいて、各部に配置された検査装置の検査数値や、各検査装置の稼働状況をネットワーク経由で一元管理し、必要なユーザーに数値を提供すること、および、システムの安定性を絶えず検査することを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項６】
上記農薬検査システムにおいて、リアルタイムで、かつ改ざんされにくい安全と安心が確保できることを利用して食品の安心に関わる保険システムを構築することを特徴とする請求項１のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品の安全、安心を担保するシステムに関するものであり、このシステムにより、安全、安心な食品を消費者に提供するための食品の農薬検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、農作物に限らず、食品の残留検査には対象食品を粉砕後に試料作成、分析など多大な時間と労力を要する液体クロマトグラフィー、また、検査時間を短縮するために開発されたフーリエ赤外分光法を利用した手法、表面プラズモン共鳴を応用したスクリーニング手法などそれぞれ固有の特徴を持った検査手法が開発されている。
【０００３】
しかし、食品という特殊性と農産物という特殊性により、生産から流通、消費までの流れの中で、装置の特長を生かした検査システムが確立されていない。国内で生産された農産物、海外から輸入された農産物、などそれぞれ出発点が異なる食品が最終的には混在して消費者に届く従来の流通システムにおいて、適切な場所に適切な農薬検査装置が配置され、食の安全が確保されることが望まれている。
【特許文献１】特開  2001-208755号公報
【特許文献２】特開  2001-059846号公報
【特許文献３】特開  2004-333130(P2004-333130A)号公報
【特許文献４】特開  平11-094734号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
食の安全に関して複数の担保手法が提案されている。たとえば、トレーサビリティシステムを利用して、残留農薬の検査数値を生産者履歴として記録する手段も提案されているが、それらは科学的な測定及び分析を行わないため、情報改ざん、あるいは悪意のある毒物混入に対しては無力である。一方、農薬検知器のニーズは、農家などの生産現場で必要とされる装置と、大量に農産物や青果物を分配する現場で必要とされる装置とに大別されるが、それぞれの現場で必要とする仕様とコストには隔たりがあり、この隔たりが産業的な装置を実現する障害となっている。  前者は、検知速度よりコストが課題であり、後者は、コストより検知速度が課題である。そして消費者にとって最大の問題は、食品の流通の中で、特に、農産物の全数検査が実現していないことである。
【０００５】
例えば、短時間で農薬の検査で使われる手法の一つとしてFT-IRがある。この手法は、よく知られている手法であるが、感度の点で、LC-MSやGC-MSには及ばないため、農薬などの化学成分を同定する目的には課題がある。
【０００６】
さらに、FT-IRでは検出器には遠赤外線を検出できる半導体センサが必要であり、このセンサは常温で使用できないため、冷却して動作させなければならないなど、コストを下げることや、可搬型にすることなどが困難な課題の要因となっている。
【０００７】
また、FT-IR方式では、被検体からの散乱光を、光干渉計に導入し、干渉させる必要があり、光学系の設計には高い精度が要求されるため、理化学用途から産業用途へ設計変更する際の課題のひとつになっている。
【０００８】
表面プラズモン共鳴を用いた検査装置は、感度も比較的高く、光学系の設計も産業用途に適用させやすいが、一方、非接触式の検査原理ではないため、集荷場などで食品を大量に処理しなければならない用途には適用できないことが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、次の３つの手段により、課題を解決する。
食品としての農産物の流通システムを分類し、それぞれの箇所に適切な農薬検査装置を配置する。
【００１０】
大量に農産物を集荷、分類、しなければならない場所には、農薬物質の同定よりも、毒物の検知に主眼を置き、感度よりも検知の高速性を優先した装置として、音響光学素子による農薬検査装置を提供する。農産物を育成する現場における、野菜や果物の農薬の監視、あるいは、土壌に含まれる農薬の監視などを目的として、表面プラズモン共鳴を利用した、小型、低コスト、リアルタイム性を特長とする農薬検査装置を提供する。さらに、大量の消費者を対象とするレストランや給食センターには、食の安全管理を目的とした農薬検査装置として、表面プラズモンを利用したセンサ用の農薬吸着粘着シートを提供する。
【００１１】
このような手段をシステムとして構築することにより、輸入農産物に対する農薬スクリーニング、国内農産物に対するスクリーニング、そして、食の原点である農家における検査、さらに、農薬吸着粘着シートを定期的に管理確認することによる流通システムを考慮した食の安全の確保が実現できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の装置およびシステムを用いることにより、食の安全と安心が実時間で確保でき、消費者は農薬に対する不安を取り除くことができる。さらに、今後の農産物の国内生産量と、海外からの輸入量のバランスを適切に判断するための背景技術としての役割を果たすことができる。また、食品に関する社会的な保険システムを構築する上で重要な役割を果たす効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下図を用いて本発明の詳細について説明する。図1において、輸入により国内に持ち込まれる食品、特に、農産物は検査機関で農薬検査装置Aにより農薬のスクリーニング検査が実施される。そして、国内の流通を実施している組織へ渡る。農薬検査装置Aについては、後述する。
【００１４】
農産物を生産する現場では、その場観測が可能な可搬型の農薬検査装置Bを導入する。この装置Bに関しては後で詳しく説明する。この農薬検査装置Bを活用することにより、畑において農作物の葉を小量採取することにより農薬の程度を確認することができる。
【００１５】
作農現場で農薬の検査が行われた農産物は、その後、農家を通じて国内の集配システムに渡される。その後、国内の流通システムに渡り、消費者まで届けられる。
【００１６】
農産物の国内の消費者は個人の一般消費者と、レストランや給食センターなどの加工食品を提供する大量消費者に分けられる。大量消費者は、ベルトによる搬送ラインを有する輸入検査機関や、国内集配機関と異なり、対象となる食品の量が少ない。また、この組織におけるニーズは全数検査よりは、管理を主体とした検査となるため、その目的に適した農薬検査装置Cを設置する。農薬検査装置Cの詳細については、後述する。
【００１７】
農薬検査機Aは高速計測と非接触計測を特長としているが、光学系の構成により、農薬検査機A(1)と農薬検査機A(2)があり、それぞれ図2、図３を用いて農薬検査機Aを説明する。
【００１８】
図２によれば、タングステンランプ等の光源から発する光を単体あるいは複数のレンズ等の集光光学系により、音響光学素子（AOTF）に入射する。AOTFは高周波を発生するドライバ装置とそれを制御するCPUを含む制御装置から構成される。制御装置からの信号により、AOTFは、入射した光から適当な波長のみを透過させる機能を有する。その透過波長は、制御装置により任意に制御することが可能である。
【００１９】
AOTFを通過した光は、レンズ等の集光光学系を通して果物や野菜等の被検体に照射される。被検体からの反射光や散乱光はレンズ等の集光光学系を通して光検知器に導入される。このとき反射光や散乱光のスペクトルは、被検体の表面に付着する農薬の分子構造に依存したスペクトルを示す。すなわち、AOTFにより特定の波長に選択された波長ごとに、反射光や散乱光に農薬の分子に依存した特定のスペクトルパターン（吸収スペクトルと呼ばれる）が現れる。また、この強度は付着している分子の濃度に比例しているため、スペクトルパターンと強度を分析することにより、被検体の表面に付着している農薬を検知することが可能となる。
【００２０】
図3に農薬検査装置A（１）を応用した例を示す。図３によれば、タングステンランプ等の光源から被検体までの照射過程は同様である。被検体からの反射光、あるいは散乱光は、被検体の表面に付着している農薬の情報を含んでいる。農薬の分子構造が良く似ている場合はスペクトルも似てくるため、分離して判別するためには、スペクトルの弁別能力を向上させる必要がある。図３に示すように、被検体から発する、反射光や散乱光を、例えば、反射ミラー１と反射ミラー２に示すように、複数の方向で捉えて、その集光した光をAOTFに再び戻し、AOTFを通過させて光検知に導入する光学系を構成することにより、AOTFの波長分別機能を2重に利用することで、システムのスペクトル分解能を向上させることができる。
【００２１】
図4に被検体が水洗される場合の農薬検査装置Bの実施例を示す。図４によれば、農産物等を洗浄した水をフローセルに導入する。フローセルの内部は、その側面に表面プラズモン共鳴型のセンサ部分である金属表面が露出している。表面プラズモン共鳴型センサの光源には、レーザーを用い、ガラス基板への入射角を角度回転型のスキャナーで変化させることにより、共鳴する角度を調整することができる。
【００２２】
また、プラズモンと共鳴して反射する反射光は光検知器PDアレイにより、その強度と反射角度を計測する。計測時間とフローセルから排出される水の流量を適切に制御することにより、洗浄水に含まれる農薬の分子を検出ことができる。この表面プラズモン共鳴型センサは、図1において、輸入検査、国内集配、など被検体の対象が多い箇所で、かつ被検体が洗浄を行うときに有効である。フローセルからの排水は、紫外線照射などによる浄化槽に導入される。
【００２３】
図5に農薬検査機Cの実施例を示す。この実施例は、原理は既知の表面プラズモン共鳴型のセンサそのものである。ただし、光源には白色LEDを利用した広帯域光源を用い、反射光の検出には、CCD等のラインセンサを用いることにより、被検体となる分子の種類による入射光角度の可変機構や、反射角度の可変機構を省略することにより、可搬型の光学系構成にすることができ、さらに低コスト化を実現できる。被検体は、農作物の葉を小量絞った液滴や、現場の畑の土壌を洗浄した液滴などが適している。
【００２４】
農薬検査装置Cは、瞬時計測、小型、可搬型、低コストなどが特長であり、さらに、土壌に含まれる農薬の検査にも対応できるなど、現場の作業者が利用する装置である。
【００２５】
次に、図6、図７を用いて、表面プラズモン共鳴型センサによる農薬検査機システムの実施例を示す。表面プラズモン共鳴型センサでは、表面プラズモンを発生させる金属薄膜部分への被検体分子の密着が課題となっている。図6によれば、表面プラズモン共鳴型センサの金属薄膜面に、柔軟性を有する粘着シートを介して被検体分子を密着させる手段を示している。
【００２６】
粘着シートは粘着体を保持するシートベース部分、被検体としての分子を捉える粘着体部分、および、保護シール１、保護シール２で構成される。被検査対象の農作物などの表面に付着している農薬を、粘着シートの粘着性を利用して写し取り、その粘着シートを表面プラズモン共鳴型のセンサに密着させることにより、分子の検出を行うものである。ここで使用する粘着体は、粘着性を示すが、粘着物を被検査対象側に残留させない特長を有する。
【００２７】
粘着シートを被検査対象に貼る場合、先ず、保護シール１だけはがして、被検査対象の表面の付着物を写し取る。その際、保護シール２は、まだ粘着シートに貼られたままであり、その領域には被検査対象物の表面物は吸着していない。次に、その粘着シートを表面プラズモン共鳴センサに密着させる際、保護シール２を取り除いてから、センサの金属電極部分へ接触させる。このようにすることで、粘着シートには、粘着性をもった面に、分子を捕獲した粘着体部分と、何も付着しない粘着体部分を作り出すことができる。
【００２８】
図7に、保護シール１、および保護シール２を取り除いて、金属蒸着電極部分に粘着シートを密着させたときの実施例を示す。金属電極表面には、被検体の分子を捕獲した粘着体部分と、何もない粘着体部分がほとんど同じ面積で密着している。このような状態のセンサの反射光１には、粘着体分子固有の特性を示す情報を含み、また、反射光２には、粘着体分子と被検体分子を含む情報が含まれている。図7に示すように、反射光１と反射光２を、差動増幅器により検出することにより、被検体分子だけの情報を取り出すことができる。このとき、光検知器１および光検知器２は、ライン状のセンサであり、分割しているか一体型であるかは、問わない。つまり、2次元CCDセンサなどを用いた画像処理の方法で、反射光1と反射光２の差動増幅検出ができればよい。
【００２９】
この粘着シートを使うことにより、被検査対象物と検査の実行を分離することができ、農薬の検査ニーズを多様にすることができる。たとえば、レストランなどの外食産業の現場において、農作物を全数検査することが困難な状況でも、粘着シートを対象物に貼り、そのシートを別室に設置した検査装置で検査することで、農作物以外の食品も含めて、実時間で安全と安心を検査することが可能となる。そのコストは、高速の検査装置を複数台導入するよりも低コストである。
【００３０】
図１において、国内流通部分に密接な組織として、この農薬検知システム全体を管理運営する組織が必要である。この組織は、農薬検査機A、農薬検査機B、農薬検査機Cの、校正や保守を行い、さらに、低コストを望むユーザーに対して提供した、粘着シートによる受託検査を実施する。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の活用例として、インターネット機能を利用することにより、農薬検査機A、農薬検査機B、農薬検査機C、および、粘着シートの収集と報告などを有機的に結合し、農産物以外の食品も含めて、消費者に対して、農薬が関係する食品の安全と安心を担保するシステムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明による農薬検査システムの全体構成例を示す図。
【図２】農薬検査機A（１）の光学系構成例を示す。
【図３】農薬検査機A（２）の光学系構成例を示す。
【図４】農薬検査機Bの光学系構成例を示す。
【図５】農薬検査機Cの光学系構成例を示す。
【図６】農薬検査用粘着シートの実施例を示す。
【図７】農薬検査用粘着シートを使った検出方法の実施例
【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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