病原菌及害蟲驅除方法以及病原菌及害蟲驅除裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于對病原菌或害蟲進行殺菌驅除的病原菌及害蟲驅除方法，以及病原菌及害蟲驅除裝置。
【背景技術】
[0002]以往利用等離子體放電的薄膜形成或蝕刻被廣泛應用。例如，通過大氣壓輝光放電等離子體形成無機金屬化合物的薄膜(參照專利文獻I)。另外，在專利文獻2中公開了一種在進行元素分析的等離子體分析裝置中，將被分析物與液體一起進行噴霧并導入等離子體中的裝置。
[0003]另一方面，作為等離子體的利用方法，開發有使用空氣等離子體進行殺菌的方法(例如，參考專利文獻3)。
[0004]此外，在農業領域，施行有無農藥栽培蔬菜等。但是，在以往的農業中，不使用農藥將無法有效驅除作物的病原菌和害蟲，并產生在作物或土壤中殘留農藥的問題。近年來，殺菌效果最好的羥基自由基(以下稱為OH自由基)備受關注。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本專利公開平成7-138761號公報
[0008]專利文獻2:日本專利公開2006-202541號公報
[0009]專利文獻3:日本專利公開2010-187648號公報
【發明內容】
[0010](一)要解決的技術問題
[0011]在如專利文獻3所述的使用空氣等離子體的殺菌方法中，存在無法高效生成殺菌效果優異的OH自由基，無法有效驅除病原菌及害蟲的問題。因此，即使在例如農業領域中使用，仍存在未能發現能夠代替農藥效果的課題。
[0012]本發明鑒于上述技術問題，其第一目的在于提供一種能夠高效生成OH自由基，病原菌及害蟲的驅除效果優異的病原菌及害蟲驅除方法，以及病原菌及害蟲驅除裝置。另外，其第二目的在于提供一種在農業領域中使用時，不使用農藥便能夠進行農作物或土壤的殺菌或殺蟲的病原菌及害蟲驅除方法，以及病原菌及害蟲驅除裝置。
[0013](二)技術方案
[0014]本發明人等明白通過向空氣等的等離子體中導入水霧等水成分，生成OH自由基，同時通過OH自由基來能夠進行殺菌或殺蟲，并完成本發明。
[0015]為了實現上述目的，本發明的病原菌及害蟲驅除方法的特征在于，將水導入反應容器，由氣體供給部向所述反應容器供給成為等離子體的氣體，對配置在所述反應容器中的陽極電極與陰極電極之間外加電壓，對所述氣體放電，同時生成OH自由基；照射所述OH自由基來驅除病原菌及害蟲。
[0016]本發明涉的病原菌及害蟲驅除方法，不僅向反應容器中導入氣體，還導入水，由此能夠高效生成OH自由基。由于OH自由基具有優異的殺菌效果，因此通過病原菌的殺菌或殺滅害蟲，能夠更有效地進行驅除。
[0017]在本發明的病原菌及害蟲驅除方法中，水可以以任何形態導入反應容器中，優選為水霧或水滴。在該情況下，能夠易于生成OH自由基。另外，氣體只要是形成為等離子的氣體都可以，優選空氣、氦氣、氬氣中的任意一種，或這些氣體的混合物。另外，也可以通過控制水霧及/或氣體的供給量來控制OH自由基的生成量。
[0018]本發明的病原菌及害蟲驅除方法，優選根據損害植物等的病原體或害蟲，對將受到任一損害或已受到損害的被殺菌物使用，例如將受到該損害或已受到損害的植物或土壤。在此，作為病原體，可以例舉絲狀菌(主要為霉菌)及細菌(八'夕尹1J 7 !bacteria)的病原菌或病毒等。病原菌可以是稻瘟病、小麥白粉病、大豆紫斑病、草莓灰霉病、黃瓜灰霉病、番茄灰霉病、百合葉枯病、黃瓜白粉病、草莓白粉病、番茄葉霉病、大蔥銹病、菊花白銹病、大蔥黑斑病、大蔥黑斑病、蘋果斑點落葉病、黃瓜褐斑病、茼蒿炭疽病、芹菜葉枯病、蘋果褐斑病、惡苗病中的任意。關于害蟲，可適用為任何損害植物的害蟲，優選地，可以是螨蟲或蚜蟲。
[0019]在本發明的病原菌及害蟲驅除方法中，進一步優選地，可以使用將電壓設為1kV?20kV，并每小時導入0.0OlmL?1mL的水霧所生成的OH自由基，另外，也可以將氣體供給量設為7L/min?20L/min，而且，也可以對被殺菌物或被殺蟲物至少照射5分鐘以上?15分鐘。
[0020]本發明的農業用驅除方法的特征在于，由本發明的病原菌及害蟲驅除方法所構成。
[0021]根據本發明的農業用驅除方法，由于能夠高效地生成具有優異殺菌效果的OH自由基，因此不使用農藥便能夠進行農作物和土壤等的殺菌或殺蟲。
[0022]另外，為了實現上述目的，本發明的病原菌及害蟲驅除裝置的特征在于，具有反應容器、一對電極、水供給部、氣體供給部及電源部，其中一個電極具有插入所述反應容器的插入部，另一個電極配置在與所述插入部相對的位置，所述水供給部設置成能夠通過所述插入部向所述反應容器供給水，所述氣體供給部設置成能夠向所述反應容器供給成為等離子體的氣體，所述電源部設置為能夠對所述插入部與所述另一個電極之間外加電壓，使供給了所述水和所述氣體的反應容器中生成OH自由基。
[0023]本發明的病原菌及害蟲驅除裝置優選在上述任意一項所述的本發明的病原菌及害蟲驅除方法中使用。由于本發明的病原菌及害蟲驅除裝置，不僅向反應容器中導入氣體，還通過插入部導入水，因此能夠高效地生成OH自由基。由于OH自由基具有優異的殺菌效果，因此通過病原菌的殺菌或殺滅害蟲，能夠更有效地進行驅除。因此，在農業領域中使用時，不使用農藥便能夠進行農作物和土壤的殺菌或殺蟲。作為在該農業領域中使用的裝置，本發明的等離子體裝置的特征在于，由本發明的病原菌及害蟲驅除裝置構成，在本發明的農業用驅除方法中使用。
[0024]在本發明的病原菌及害蟲驅除裝置中，優選地，所述插入部形成為筒狀，能夠將所述水通過其內部向所述反應容器供給。在該情況下，能夠向反應容器內的各電極所夾的位置供給水，能夠有效地生成OH自由基。
[0025]在該插入部形成為筒狀的情況下，所述插入部也可以具有使通過其內部的水順流而從前端突出設置的、由細線構成的線狀體。在該情況下，能夠由沿線狀體順流的水有效地生成OH自由基。沿線狀體的水優選呈水滴狀。另外，也可以具有冷卻裝置，其設置為與所述插入部的前端及外側面之間隔開間隙，并覆蓋所述插入部的前端及外側面，在通過所述插入部的水通過所述間隙后，供給至所述反應容器。在該情況下，通過冷卻裝置，能夠對插入部進行冷卻，能夠抑制含有生成的OH自由基的等離子體成為高溫。因此，能夠抑制因熱對照射等離子體的植物等被照射物造成的影響。
[0026]另外，在本發明的病原菌及害蟲驅除裝置中，所述水供給部能夠向所述反應容器供給水霧或水滴，特別優選供給水霧。在該情況下，能夠特別容易生成OH自由基。
[0027]在本發明的病原菌及害蟲驅除裝置中，所述另一個電極也可以具有配置于所述反應容器內側或外側的線圈，也可以具有由多根細線構成的放射狀電極部。在該情況下，容易生成等離子體，能夠高效生成OH自由基。另外，所述電源部優選為脈沖電源，也可以使用交流電源。
[0028](三)有益效果
[0029]根據本發明，能夠提供能夠高效生成通過水霧等的水和成為等離子體的氣體所產生的OH自由基，能夠在短時間內殺菌或殺蟲，病原菌及害蟲的驅除效果優異的病原菌及害蟲驅除方法，以及病原菌及害蟲驅除裝置。另外，根據本發明，能夠提供，在例如農業領域中使用時，不使用農藥便能夠進行農作物和土壤等的殺菌或殺蟲的病原菌及害蟲驅除方法，以及病原菌及害蟲驅除裝置。
[0030]根據本發明的等離子體裝置，在0.5個大氣壓?大氣壓下，通過向使用了空氣、氦氣、氬氣的等離子體中供給水霧，能夠高效生成具有強氧化能力的OH自由基。
【附圖說明】
[0031]圖1是表示本發明第一實施方式的病原菌及害蟲驅除裝置的結構例圖。
[0032]圖2是表示由圖1所示的病原菌及害蟲驅除裝置所產生的羥基自由基量與水導入量之間的關系的一例的圖。
[0033]圖3是表示本發明的第二實施方式的病原菌及害蟲驅除裝置的結構例圖。
[0034]圖4是表示本發明的第二實施方式的變形例的病原菌及害蟲驅除裝置的結構例圖。
[0035]圖5是表示本發明的第三實施方式的病原菌及害蟲驅除裝置的結構示例的電極附近的放大圖。
[0036]圖6是表示本發明的第四實施方式的病原菌及害蟲驅除裝置的結構示例的電極附近的放大圖。
[0037]圖7是表示圖6所示的病原菌及害蟲驅除裝置在(a)、(b)兩種情況下的溫度變化的圖表，其中，(a)表示在不向冷卻裝置導入水時生成等離子體時的溫度變化，(b)表示在向冷卻裝置導入水時生成等離子體時的溫度變化。
[0038]圖8是表示本發明的第五實施方式的病原菌及害蟲驅除裝置的結構示例的圖。
[0039]圖9是表示圖1所示的病原菌及害蟲驅除裝置中的由氦氣與水霧形成的等離子體的發光分光光譜的圖。
[0040]圖10是表示圖1所示的病原菌及害蟲驅除裝置的OH自由基相對于氦氣與氬氣的發光強度比對水導入量的依賴性的圖，其中，(a)為氦等離子體的情況，(b)為氬等離子體的情況。
[0041]圖11是表示圖1所示的病原菌及害蟲驅除裝置中的OH自由基相對于氦氣與氬氣的發光強度比對外加電壓的依賴性的圖，其中，(a)為氦等離子體的情況，(b)為氬等離子體的情況。
[0042]圖12表示圖3所示的病原菌及害蟲驅除裝置中的根據空氣與水霧的有無所形成的等離子體的發光分光光譜，其中，(a)是表示在不添加水霧的情況下的圖，(b)是表示在添加了水霧的情況下的圖。
[0043]圖13是圖12所示的發光分光光譜的300nm?350nm波長區域的放大圖。
[0044]圖14是根據圖3所示的病原菌及害蟲驅除裝置中的OH自由基相對于N2的發光強度比(I_/IN2)對水導入量的依賴性的圖。
[0045]圖15是表示圖3所示的病原菌及害蟲驅除裝置中的OH自由基相對于氦氣的發光強度比對水導入量的依賴性的圖。
[0046]圖16是表示圖3所示的病原菌及害蟲驅除裝置中的外加電壓對于OH自由基及N2的發光強度的依賴性的圖。
[0047]圖17是表示圖3所示的病原菌及害蟲驅除裝置中的外加電壓對于OH自由基及氦的發光強度的依賴性的圖。
[0048]圖18是示意性地表示利用了通過OH自由基所進行的對苯二甲酸的羥基化的分析OH自由基密度的測量方法的圖。
[0049]圖19是表示圖3所示的病原菌及害蟲驅除裝置中的改變氦氣流量時對苯二甲酸的羥基化所產生的熒光的發光光譜的圖，其中(a)為lslm，(b)為3slm，(c)為5slm，(d)為8slm0
[0050]圖20是表示圖3所示的病原菌及害蟲驅除裝置中的熒光強度的氦氣流量依賴性的圖。
[0051]圖21是表示圖1所示的病原菌及害蟲驅除裝置中的等離子體中的過氧化氫濃度的(a)水導入量依賴性及(b)空氣導入量依賴性的圖。
[0052]圖22是表示圖1所示的病原菌及害蟲驅除裝置中的等離子體中的(a) OH自由基密度及(b)過氧化氫(H2O2)濃度與等離子體照射時間依賴性的圖。
[0053]圖23是表示圖1所示的病原菌及害蟲驅除裝置中的等離子體中的(a) OH自由基密度及(b)過氧化氫(H2O2)濃度的等離子體照射距離依賴性的圖。
[0054]圖24是表示圖1所示的病原菌及害蟲驅除裝置的被通過氦等離子體所生成的OH自由基照射兩天后的百合枯葉病菌的顯微鏡圖像，其中，(a)為未照射OH自由基時的菌，(b)為關閉電源部并照射了 He與水霧達10分鐘時的菌，(c)為照射了 OH自由基達5分鐘時的菌，(d)為照射了 OH自由基達10分鐘時的菌。
[0055]圖25是表示圖4所示的病原菌及害蟲驅除裝置的被通過空氣