JP5424372B1

JP5424372B1 - 雑草や虫用の除去装置およびその方法

Info

Publication number: JP5424372B1
Application number: JP2013187720A
Authority: JP
Inventors: 眞澄中道
Original assignee: 中道欣代子
Priority date: 2013-08-25
Filing date: 2013-08-25
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2033-08-25
Also published as: JP2015042161A

Abstract

【課題】効率的に短時間で雑草や害虫の駆除ができるようにすることを目的とする。
【解決手段】１００ｎｍから２００ｎｍまでの波長の光を照射する第１光源と、２００ｎｍから２８０ｎｍまでの波長の光を照射する第２光源と、前記第１光源と前記第２光源とを保持する保持部と、前記第１光源と前記第２光源とに電力を供給する端子部と、前記第１光源と前記第２光源との強度比を調整する調整部とを含むことを特徴とする植物または虫用の除去装置を用いる。
【選択図】図２

Description

本発明は、紫外線を利用した除草や害虫駆除を行う技術に関する。

従来の除草や害虫駆除は化学農薬を散布して除草や害虫の駆除を行っていた。農薬を使った場合、有益な動植物にも大きく悪影響を及ぼすと共に人間の健康にも大きく影響してきた。更に、その一部が地下水の汚染を引き起こして自然環境の破壊の原因となっている。
農家や家庭菜園家などでは除草作業が不可欠であり、多くの労力や健康がリスクに曝されている。これ以外にも、家屋の床廻りの木材や庭周りには蟻や害虫が多く生息している。水場周りではナメクジなどの発生もある。これらの駆除も化学薬品によるところが多いが、衣食住に極めて近い状況のために多くの薬品や農薬などの使用が躊躇されている。農薬や薬品を継続的に使用するとやがて、動植物のこれら薬品に対しての耐性が高まり、更に強い薬品や農薬が必要となるという課題もある。

これに対処して、遺伝子のＤＮＡの分解・破壊を利用した紫外線照射により、除草の駆除を行うことが提案されている（特許文献１）。
この細胞内には核が一つだけ存在し、核の重大な役割は遺伝子がＤＮＡ（デオキシリオ核酸）を複製することで次世代へと細胞が受け継がれていくことである。他方、光吸収の観点から観察すると、ＤＮＡは紫外線、特にＵＶ−Ｃの帯域に強い吸収帯を持つ。つまりＤＮＡはＵＶ−Ｃを吸収してＤＮＡの分子結合が分解・破壊されて、複製機能を失い不活性化や死滅化に至ると考えられる。

特開２０１１−２０５９６２号公報

従来の方法では、ＵＶ−Ｃを照射して、植物のＤＮＡの分子結合を分解・破壊し、遺伝子複製機能を失い不活性化や死滅化し、雑草の駆除ができる。しかし、このＵＶ−Ｃの照射のみでは、雑草の駆除するために、長時間（数時間）を要する。
本発明は、上記点に鑑み、効率的に短時間で雑草や害虫の駆除ができるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するために、１００ｎｍから２００ｎｍまでの波長の光を照射する第１光源と、２００ｎｍから２８０ｎｍまでの波長の光を照射する第２光源と、前記第１光源と前記第２光源とを保持する保持部と、前記第１光源と前記第２光源とに電力を供給する端子部と、前記第１光源と前記第２光源との強度比を調整する調整部とを含む除草または虫除去の装置を利用する。

また、波長が１００ｎｍから２００ｎｍまでにピークを有する光と、波長が２００ｎｍから２８０ｎｍまでにピークを有する光とを非照射物に同時に照射する照射工程と、周辺の空気中の酸素の一部をオゾンへ変換し、前記オゾンの一部を活性酸素へ変換し、前記非照射物に前記オゾンと前記活性酸素とに供給する供給工程とを含む、植物を枯渇する、または虫を除去する方法を用いる。

本発明は次のような効果を奏する。１００ｎｍから２００ｎｍの真空紫外線と２００ｎｍから２８０ｎｍまでの紫外線の二種の紫外線を放射することのできる光源を組み込むことで、クロロフィルやメラニンなどの色素をオゾンが分解し、同時に細胞中のＤＮＡの分解・破壊をＵＶ−Ｃが担うことになって、雑草や害虫の駆除が迅速、かつ確実に実現できることになる。

更に、従来の農薬や化学薬品による除草や害虫駆除でみられるような、薬品成分の一部をそれぞれの遺伝子が取り組んで、耐性を高めることもない。オゾンや紫外線は電源スイッチを切れば瞬時に停止できるし、拡散によって地下水や大気を汚染することもなくなり、極めてクリーンな駆除方法と言える。

発明の原理を説明するためのＤＮＡの分光吸収特性を示す図発明の原理を説明するための図（ａ）オゾン量と活性酸素と光強度比との関係を説明する図、（ｂ）（ａ）にさらに、枯渇能力を含めた図第１光と第２光の比率と枯渇能力との関係を示す図（ａ）発明の装置の斜視図、（ｂ）（ａ）の変形例の装置の図、（ｃ）発明の装置の光源の配置を説明する図実験に用いた装置の図混合放電管、長波長放電管のスペクトルの図

動植物を構成する細胞の内部には核が存在し、核の中に遺伝子制御部位であるＤＮＡがある。このＤＮＡが外的要因で損傷を受けると複製機能を失い、新たな細胞の再生が停止する。
図１はＤＮＡの分光吸収特性を示したものである。縦軸が光の吸収量、横軸が、光の波長を示す。２６０ｎｍ付近に大きな吸収帯がある。この吸収波長に合致した光を照射すれば、動植物のＤＮＡが紫外線被ばく損傷を受け、細胞の複製作用が低下する。つまりＵＶ−Ｃ帯域の光線を照射することで雑草や害虫の駆除ができる。
しかし、この２６０ｎｍ付近の光だけでは、植物を枯らすには弱く、時間がかかる。この発明では、１８５ｎｍ付近の光も併用して用いる。図２に原理の説明する模式図を示す。

（Ａ）第１光２０１である１８５ｎｍ付近の光は、大気中の酸素２０５と反応してオゾン２０６を発生する。このオゾン２０６により、植物２０９中の葉緑体２０８を破壊する。
（Ｂ）更に発生したオゾン２０６に、第２光２０２である２５３．７ｎｍ付近の光が照射されると活性酸素２０７が生成される。この活性酸素２０７は、ＤＮＡ２１０を破壊する。
（Ｃ）また、第２光２０２は、直接、植物中のＤＮＡ２１０を破壊する。
ここで、第１光２０１の強度を第２光２０２に対して増やすと、オゾン２０６が増えるが、第２光２０２は、オゾン２０６で吸収され、第２光２０２によるＤＮＡの破壊が少なくなる。

一方、第２光２０２を第１光２０１に対して増すと、オゾン２０６の量が減り、オゾン２０６による葉緑体２０８の破壊の量が減る。
葉緑体２０８は、植物２０９の細胞内に沢山存在するので、第２光２０２、活性酸素２０７によるＤＮＡへの照射の障害になる。よって、葉緑体２０８の量を減らすオゾン２０６は、重要であり一定濃度以上には保つ必要がある。オゾン２０６と活性酸素２０７を一定濃度に保つ必要がある。

結果、第２光の光強度と第１光２０１の光強度の比には、一定の範囲の場合に枯渇能力が高くなる。ここで、枯渇能力は、以下の式（１）で決まる。
枯渇能力ｆ＝オゾン量×活性酸素×第２の光強度・・・式（１）
図３（ａ）に、各条件で、第１光２０１と第２光２０２との光強度比（第１光２０１／第２光２０２の比）を変化させた場合の残留のオゾン２０６の強度（濃度）と活性酸素２０７の強度（濃度）を示す。縦軸は、相対強度（濃度）、横軸は、実験番号である。実験ごとで、光強度比を変化させた場合のオゾン２０６、活性酸素２０７の相対強度の変化を示す。

光強度比を大きくすると、グラフの左となり、オゾン２０６は増えるが、活性酸素２０７は減る、逆に、光強度比を減らすと、グラフの右へ行き、オゾン２０６が減り、活性酸素２０７が増える。よって、上記（１）より、枯渇能力ｆは、光強度比がある範囲の時に大きくなる。
ここで、図３（ａ）の各条件で、式（１）の枯渇能力ｆを計算し、他のデータとともにプロットすると、図３（ｂ）となる。

図３（ｂ）の枯渇能力ｆのデータを取り出し、光強度比に対して、グラフにしたのが図４である。光強度比と枯渇能力ｆとの関係を示す。光強度比は、０．２５を中心に、０．０８〜０．８０の範囲がよい。最大能力の半分以上の能力を発揮できる。この範囲で光を照射すれば、効率的に草を除草できる。特に、０．０８と、０．８０のところに、変化点があり、両点で挟まれた範囲は、特に効率的に除草できる。

図５（ａ）から図５（ｃ）で、実施例の装置を示す。図５（ａ）、（ｂ）は、装置の斜視図である。図５（ｃ）は、光源の配置を示す図である。
この装置では、植物２０９の上方から光を照射する。植物２０９は、約１時間後に枯れる。別の場所へ装置を移動させることで、必要な範囲の草を除草する。

装置には、光源５０５と、電源コード５０４と、第１光源制御器５０１と、第２光源制御器５０２と、第１・第２光源比率調整器５０３と、光源枠５１１と、支え部５１２とからなる。
図５（ｂ）では、図５（ａ）にさらに、シール５０９で、周囲を覆っている。
光源５０５は、低圧水銀放電管である。第１光源として、特殊ガラス管を用いた低圧水銀放電管で、１８５ｎｍ（真空紫外線）と２５３．７ｎｍ（ＵＶ−Ｃ）の二種類の強い輝線を確保するものと、第２光源として、通常ガラス管を用いた低圧水銀放電管で、２５３．７ｎｍ（ＵＶ−Ｃ）のみの輝線を確保するものを用いた。

なお、第１光源は、１８５ｎｍ（真空紫外線）付近の光を含むもの、１００ｎｍから２００ｎｍまでの波長範囲のいずれかの波長範囲の光を照射するものである。第２光源は、２５３．７ｎｍ（ＵＶ−Ｃ）付近の光を含み、２００ｎｍから２８０ｎｍまでの波長範囲のいずれかの光を照射するものである。

電源コード５０４は、光源５０５に電力を供給するものである。太陽電池や蓄電池を用いる場合は不要である。
第１光源制御器５０１は、第１光源の出力を制御するものである。
第２光源制御器５０２は、第２光源の出力を制御するものである。
第１・第２光源比率調整器５０３は、第１光源と第２光源との出力比を調整するものである。

光源枠５１１は、第１光源、第２光源、各制御・調整器、支え部５１２、電源コード５０４を保持する装置本体である。
支え部５１２は、光源枠５１１を支えるもので、この場合、柱、棒状のものが４本ある。草の長さに対して、または、効果が最適になるように、長さを調整できるものがよい。

さらに、支え部５１２間を、シール５０９で覆うことで、光照射領域を密閉し、オゾン、活性酸素が外部へ流れず、効率よく、除草できる。なお、シール５０９は、光照射領域面側（内側）が、光源５０５の光を反射するアルミニウム、または、ステンレスを貼る、または、アルミニウム板、または、ステンレス板を用いるとよい。

図５（ｃ）は、光源の配置を示す図である。上記で示した光強度比が均一に照射されるように、よい配置をしている。つまり、第２光２０２の光源である第２光源５０６を両側に置き、その間に第１光２０１の光源である第１光源５０７を配置している。第２光２０２が、第１光２０１より強く照射され、対称に配置しているので照射される領域での均質性もよい。上記に示した光強度比のよいところを実現しやすい配置である。
第１・２光源比率調整器５０３で、強度比は、上記で求めた範囲になるように調整する。

以下の実験をした。実験の場所は各種雑草の生えた場所で、よく繁茂した「ホトケノザ」に的を絞って実験した。装置は図６を用いた。光源５０５が１本のものである。結果を、表１に示す。実施例では、混合放電管１本だけを用いた。この混合放電管は１８５ｎｍ（第１光２０１）と２５３．７ｎｍ（第２光２０２）に強いピークを持つ発光特性を有する（図７）。比較例では、高波長放電管１本だけを用いた。この高波長放電管は２５３．７ｎｍにのみ強いピークを持つ発光特性（図７）を有する。照射光量（照射時間と各波長の出力強度との積）は同一とした。

以上の実験結果では、実施例では１時間の照射直後の観察では、葉っぱ全体が赤茶色に変化し、更に葉っぱが円筒状にカールしていた。比較例では同じく照射直後の観察では、葉っぱの一部分が部分的に赤茶色に変化していた。この二つの実験後、３日後の実施例のものの観察では、照射した部分は各種雑草を含めてほぼ全体が枯れていたが、比較例のものでは生き延びている雑草も見受けられた。

尚、この実験で光線の照射量は２５３．７ｎｍを基準として１．５１２ｗｈｒで一定量照射とした。ここで、ｗｈｒは、各波長（１８５ｎｍ，２５３．７ｎｍ）の出力（Ｗ）×照射時間（１時間単位）である。

この結果から、１８５放電管の発生する光により発生するオゾンが、クロロフィルに作用してこれを分解し、同時に、照射する２５３．７ｎｍの紫外線がＤＮＡを分解不活性化して、雑草が枯れていくものと考えられる。

このメカニズムで除草が可能であるので、農薬除草などで見受けられる農薬分子の一部が遺伝子情報に取込まれて、雑草の農薬耐性が高まるようなこともない。更に、薬品耐性については害虫についても同じことが言える。

結果、実施例は、比較例に対して、圧倒的に草を枯らす能力が高いことが分かる。

（実験例２）
上記の実施例とほぼ同じ条件で、蟻の巣に対して照射実験を行った。照射開始と同時に、蟻の集団にパニックが起こり異常な動きが見られた。相当数の蟻が照射領域外へ逃げたが、約２０秒程度被ばくしたものについては死滅し、効果が得られることが分かった。これを照射量で評価すると約０．００９ｗｈｒとなる。光照射量から判断すると雑草駆除の方が、害虫駆除に比べて相当高い照射量が必要と言える。

害虫もここで掲げた以外にも多くの種類があるが、本発明の駆除の原理、つまり、ＤＮＡ２１０を対象とした駆除方式のため、ほとんどの害虫駆除に対しても有効である。更に、タンパク質の光吸収帯が２８０ｎｍ付近にあるため、本照射装置には高い消臭効果もある。

本願発明は、雑草の駆除だけでなく、上記のように、害虫駆除の機器（例、白あり退治の機器）、毎年農地でされている農地の土中の害虫駆除などへも応用できる。
なお、虫は、葉緑体２０８を持たないので、オゾン２０６は直接必要がないので、１８５ｎｍの第１光２０１は不要とも思われるが、オゾン２０６から活性酸素２０７を生成するため、１８５ｎｍの第１光２０１も必要である。第１光２０１と第２光２０２の比率は、上記除草の場合より、第１光２０１が弱い方へ、つまり、比が小さい方へシフトするが、上記範囲で虫を除去できる。

また、虫は、植物を食べ、体内に植物を保持するので、オゾン２０６も効果があり、１８５ｎｍの光も必要と考えられる。
虫の種類により、第１光２０１と第２光２０２の比率の最適値は異なり、比率により、ある種の虫のみを撃退できる。

なお、実施例では、図６の装置を用いたが、図５の装置を用いた方が、第１光と第２光の比率は最適化でき、さらに効果がでる。
なお、紫外線（１００〜２００ｎｍ）により発生したオゾンは、水（水蒸気でも可）に反応してＯＨラジカル（ヒドロキシルラジカル）を発生する。これは酸化還元電位２．８５Ｖを持ち、オゾンの２．０７Ｖより大きく、極めて強い酸化剤となる。特に、水のｐＨが６より大きくなるとＯＨラジカルの発生は顕著となる。つまり、ｐＨ＜６のときはオゾン支配の作用となり、ｐＨ＞６のときはＯＨラジカル支配の作用となり、上記、除草や害虫駆除に於いて、有効な手段である。

ここまで、第１光２０１により、酸素２０５をオゾン２０６へ変換していた。しかし、オゾン２０６を発生させるには、高電圧装置を用いてもよい。具体的には、エコデザイン株式会社のオゾン発生器を使用できる。また、オゾンマート株式会社、三菱電機株式会社などのオゾン発生器を使用できる。オゾン発生方式は大別すると無声放電方式、電気分解方式、紫外線ランプ方式等があり、どれでも使用できる。しかし、無声放電方式が、簡便で小型化できるので好ましい。

オゾン発生器により、第１光の強度相当量（同じオゾン発生量）を発生させ、上記比率にすればよい。つまり、第１光源の代わりにオゾン発生器を用い、オゾン発生器によるオゾン発生量を第１光源の強度に対応させ、第１光源の光と第２光源の光との強度比を、０．０８≦第１光源／第２光源の光強度比≦０．８０となるように、オゾン発生器を用いる植物または虫用の除去装置である。

この方式によれば、第１光２０１がなくとも、あってもよい。第１光２０１とオゾン発生器とを併用してもよい。上記、オゾン２０６と活性酸素２０７の比率となるように調整すればよい。つまり、前の例の第１光で発生させたオゾン量に相当するオゾン量をオゾン発生器と第１光で発生させればよい。
この場合、別途、高電圧装置でオゾンを発生させるので、初期から、短時間で、効率が上がり、初期から除草など効力を発揮する。
図５の上記装置においては、第１光の部分にオゾン発生器にオゾン吐出口を設けるとよい。
上記実施例、構成は、組み合わせることができる。

本願発明の装置、方法は、除草や害虫駆除に利用できる。

２０１第１光
２０２第２光
２０５酸素
２０６オゾン
２０７活性酸素
２０８葉緑体
２０９植物
２１０ＤＮＡ
５０１第１光源制御機器
５０２第２光源制御機器
５０３第１・２光源比率調整機器
５０４電源コード
５０５光源
５０６第２光源
５０７第１光源
５０９シール

Claims

１８５ｎｍを含み、１００ｎｍから２００ｎｍまでのいずれかの波長の光を照射する第１光源と、
２５３．７ｎｍを含み、２００ｎｍから２８０ｎｍまでのいずれかの波長の光を照射する第２光源と、
前記第１光源と前記第２光源とを保持する保持部と、
前記第１光源と前記第２光源とに電力を供給する供給部と、
前記第１光源の強度を調整する第１調整部と、
前記第２光源の強度を調整する第２調整部と、
前記第１光源の光と前記第２光源の光との強度比を、０．０８≦前記第１光源／前記第２光源の光強度比≦０．８０に設定する調整する第３調整部と、を有する植物または虫用の除去装置。
前記第１光源１本の両側に前記第２光源２本を置いた１つのユニットとして光源として用いる請求項１に記載の植物または虫用の除去装置。
前記第１光源と前記第２光源と、被照射物との間を密閉するシール部をさらに有する請求項１または２に記載の植物または虫用の除去装置。
前記シール部は、前記除去装置内面側が、前記光を反射するアルミニウム、または、ステンレスからなる請求項３記載の植物または虫用の除去装置。
前記第１光源の代わりにオゾン発生器を用い、前記オゾン発生器によるオゾン発生量を前記第１光源の強度に対応させ、
前記第１光源の光と前記第２光源の光との強度比が、０．０８≦前記第１光源／前記第２光源の光強度比≦０．８０となるように、前記オゾン発生器を用いる請求項１〜４のいずれか１項に記載の植物または虫用の除去装置。
１８５ｎｍを含み、１００ｎｍから２００ｎｍまでのいずれかの波長の光を照射する前記第１光源と異なる第３光源と、
前記第３光源とともにオゾン発生器を用い、前記オゾン発生器と前記第３光源によるオゾン発生量を前記第１光源の強度に対応させ、
前記第１光源の光と前記第２光源の光との強度比が、０．０８≦前記第１光源／前記第２光源の光強度比≦０．８０となるように、前記オゾン発生器と前記第３光源とを用いる請求項５項に記載の植物または虫用の除去装置。
波長が１８５ｎｍを含み、１００ｎｍから２００ｎｍまでにピークを有する第１光と、波長２５３．７ｎｍを含み、２００ｎｍから２８０ｎｍまでにピークを有する第２光とを、０．０８≦前記第１光／前記第２光の光強度比≦０．８０にて、被照射物に照射する照射工程と、
周辺の空気中の酸素の一部をオゾンへ変換し、前記オゾンの一部を活性酸素へ変換し、前記被照射物に前記オゾンと前記活性酸素とに供給する供給工程とを含む、虫または植物を除去する方法。
前記第１光の代わりにオゾン発生器を用い、前記オゾン発生器によるオゾン発生量を前記第１光の強度に対応させ、
前記第１光の光と前記第２光の光との強度比を、０．０８≦前記第１光／前記第２光の光強度比≦０．８０となるように、前記オゾン発生器を用いる請求項７記載の虫または植物を除去する方法。
波長が１８５ｎｍを含み、１００ｎｍから２００ｎｍまでにピークを有する第３光と、
前記第１光の代わりにオゾン発生器を用い、前記オゾン発生器と前記第３光によるオゾン発生量を前記第１光の強度に対応させ、
前記第１光の光と前記第２光の光との強度比を、０．０８≦前記第１光／前記第２光の光強度比≦０．８０となるように、前記オゾン発生器と前記第３光を用いる請求項７記載の虫または植物を除去する方法。