(57)【要約】【課題】より好適に長期間の自動連続測定に用いることができる溶存酸素濃度計測装置を実現する。【解決手段】底質Ｂ中の微生物が有機物を分解して産生された電子をアノード電極１０が受け取り、溶存酸素濃度が既知である水深に配置された第２カソード電極１２においてアノード電極１０からの電子により酸素を還元することによる発電と、溶存酸素濃度が未知である水深に配置された第１カソード電極１１においてアノード電極１０からの電子により酸素を還元することによる発電がなされるように構成された溶存酸素濃度計測装置１００において、第２カソード電極１２が配置された水深の既知の溶存酸素濃度と、第２カソード電極１２側での発電を第２検出部２２によって検出された値と、第１カソード電極１１側での発電を第１検出部２１によって検出された値とに基づき、第１カソード電極１１が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度を算出するようにした。【選択図】図１
2020134258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底質に少なくとも一部が埋め込まれているアノード電極と、
前記アノード電極に電気的に接続されており、所定の水深に配置される第１カソード電極と、
前記アノード電極に電気的に接続されており、前記第１カソード電極とは異なる水深に配置される第２カソード電極と、
前記アノード電極と前記第１カソード電極の間に生じる電位差または電流の値を検出する第１検出部と、
前記アノード電極と前記第２カソード電極の間に生じる電位差または電流の値を検出する第２検出部と、
を備え、
前記底質中の微生物が有機物を分解して産生された電子を前記アノード電極が受け取り、溶存酸素濃度が既知である水深に配置された前記第２カソード電極において前記アノード電極からの電子により酸素を還元することによる発電と、溶存酸素濃度が未知である所定の水深に配置された前記第１カソード電極において前記アノード電極からの電子により酸素を還元することによる発電がなされるように構成されており、
前記第２カソード電極が配置された水深の既知の溶存酸素濃度と、前記第２検出部によって検出された値と、前記第１検出部によって検出された値とに基づき、前記第１カソード電極が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度を算出する溶存酸素濃度算出手段を備えたことを特徴とする溶存酸素濃度計測装置。
【請求項２】
前記溶存酸素濃度算出手段は、前記第２検出部によって検出された値と、前記第１検出部によって検出された値との比率に基づき、前記第１カソード電極が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度を算出することを特徴とする請求項１に記載の溶存酸素濃度計測装置。
【請求項３】
前記第１カソード電極と前記第２カソード電極が浸漬されている水中の溶存酸素濃度と、前記第１検出部及び／又は前記第２検出部によって検出される値との相関に関する検量線データが予め記憶されている記憶部を備え、
前記溶存酸素濃度算出手段は、前記第１検出部によって検出された値と、前記検量線データとに基づき、前記第１カソード電極が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶存酸素濃度計測装置。
【請求項４】
底質に少なくとも一部が埋め込まれているアノード電極と、
前記アノード電極に電気的に接続されており、所望する水深に配置されるカソード電極と、
前記カソード電極を所望する水深に移動させる移動手段と、
前記アノード電極と前記カソード電極の間に生じる電位差または電流の値を検出する検出部と、
を備え、
前記底質中の微生物が有機物を分解して産生された電子を前記アノード電極が受け取り、溶存酸素濃度が既知であり基準とした水深に配置された前記カソード電極において前記アノード電極からの電子により酸素を還元することによる発電と、溶存酸素濃度が未知である所定の水深に配置された前記カソード電極において前記アノード電極からの電子により酸素を還元することによる発電がなされるように構成されており、
前記基準とした水深における既知の溶存酸素濃度と、前記基準とした水深に前記カソード電極が配置されている際に前記検出部によって検出された値と、前記所定の水深に前記カソード電極が配置されている際に前記検出部によって検出された値とに基づき、前記所定の水深における溶存酸素濃度を算出する溶存酸素濃度算出手段を備えたことを特徴とする溶存酸素濃度計測装置。
【請求項５】
前記溶存酸素濃度算出手段は、前記基準とした水深に前記カソード電極が配置されている際に前記検出部によって検出された値と、所定の水深に前記カソード電極が配置されている際に前記検出部によって検出された値との比率に基づき、前記所定の水深における溶存酸素濃度を算出することを特徴とする請求項４に記載の溶存酸素濃度計測装置。
【請求項６】
前記カソード電極が浸漬されている水中の溶存酸素濃度と、前記検出部によって検出される値との相関に関する検量線データが予め記憶されている記憶部を備え、
前記溶存酸素濃度算出手段は、前記検出部によって検出された値と、前記検量線データとに基づき、前記カソード電極が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度を算出することを特徴とする請求項４又は５に記載の溶存酸素濃度計測装置。
【請求項７】
底質に少なくとも一部が埋め込まれているアノード電極と、
所定の水深に配置される第１カソード電極と、
前記アノード電極に電気的に接続されているとともに、前記第１カソード電極に電気的に接続されており、前記第１カソード電極とは異なる水深に配置される第２カソード電極と、
前記第１カソード電極と前記第２カソード電極の間に生じる電位差の値を検出する第１検出部と、
前記アノード電極と前記第２カソード電極の間に生じる電位差の値を検出する第２検出部と、
を備え、
前記底質中の微生物が有機物を分解して産生された電子を前記アノード電極が受け取り、溶存酸素濃度が既知である水深に配置された前記第２カソード電極において前記アノード電極からの電子により酸素を還元することによる発電と、溶存酸素濃度が未知である所定の水深に配置された前記第１カソード電極において前記発電に伴って前記アノード電極及び前記第２カソード電極との電位差が生じるように構成されており、
前記第２カソード電極が配置された水深の既知の溶存酸素濃度と、前記第２検出部によって検出された値と、前記第１検出部によって検出された値とに基づき、前記第１カソード電極が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度を算出する溶存酸素濃度算出手段を備えたことを特徴とする溶存酸素濃度計測装置。
【請求項８】
前記溶存酸素濃度算出手段は、前記第２検出部によって検出された値と、前記第１検出部によって検出された値との比率に基づき、前記第１カソード電極が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度を算出することを特徴とする請求項７に記載の溶存酸素濃度計測装置。
【請求項９】
前記第１カソード電極と前記第２カソード電極が浸漬されている水中の溶存酸素濃度と、前記第１検出部及び／又は前記第２検出部によって検出される値との相関に関する検量線データが予め記憶されている記憶部を備え、
前記溶存酸素濃度算出手段は、前記第１検出部によって検出された値と、前記検量線データとに基づき、前記第１カソード電極が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度を算出することを特徴とする請求項７又は８に記載の溶存酸素濃度計測装置。
【請求項１０】
当該溶存酸素濃度計測装置において発電された電気の少なくとも一部が充電される蓄電部を備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の溶存酸素濃度計測装置。
【請求項１１】
前記溶存酸素濃度算出手段が算出した溶存酸素濃度のデータを所定の機器に向けて送信する通信部を備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の溶存酸素濃度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶存酸素濃度計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガルバニ電池式酸素センサーは、酸素の電気化学的還元に有効な金属を含む正極と、鉛（Ｐｂ）からなる負極を、電解液を満たした容器内に配して、ガス透過性の隔膜で外部と遮断してなる電池で構成されており、正極と負極との間に一定の抵抗を接続し、正極における酸素の還元反応と負極における鉛の酸化反応によって流れる正負極間のガルバニ電流を検知し、このガルバニ電流と酸素濃度との間に直線関係があることを利用して酸素濃度を検出するものである（例えば、特許文献１参照。）。
このガルバニ電池式酸素センサーは、水中に溶解している酸素濃度を測定する用途にも用いられ、例えば、河川や湖沼での水質管理の分野などで利用されることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７７１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ガルバニ電池式酸素センサーを用いる場合、電解液の蒸発や鉛の溶解に伴う電極（負極）の消耗などがあるため、測定精度を維持するには頻繁に校正やメンテナンスを行う必要がある。
そのため、遠方の山間部の湖沼などにガルバニ電池式酸素センサーを常置して長期間の自動連続測定を行う場合には、定期的に測定者が現地に赴いて、そのメンテナンスを行わなければならないので煩わしいという問題があった。
また、ガルバニ電池式酸素センサーは常置せずに定期的に測定者が現地に赴いて、その都度湖沼などの酸素濃度を測定しなければならないので、煩わしいという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、より好適に長期間の自動連続測定に用いることができる溶存酸素濃度計測装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、溶存酸素濃度計測装置であって、
底質に少なくとも一部が埋め込まれているアノード電極と、
前記アノード電極に電気的に接続されており、所定の水深に配置される第１カソード電極と、
前記アノード電極に電気的に接続されており、前記第１カソード電極とは異なる水深に配置される第２カソード電極と、
前記アノード電極と前記第１カソード電極の間に生じる電位差または電流の値を検出する第１検出部と、
前記アノード電極と前記第２カソード電極の間に生じる電位差または電流の値を検出する第２検出部と、
を備え、
前記底質中の微生物が有機物を分解して産生された電子を前記アノード電極が受け取り、溶存酸素濃度が既知である水深に配置された前記第２カソード電極において前記アノード電極からの電子により酸素を還元することによる発電と、溶存酸素濃度が未知である所定の水深に配置された前記第１カソード電極において前記アノード電極からの電子により酸素を還元することによる発電がなされるように構成されており、
前記第２カソード電極が配置された水深の既知の溶存酸素濃度と、前記第２検出部によって検出された値と、前記第１検出部によって検出された値とに基づき、前記第１カソード電極が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度を算出する溶存酸素濃度算出手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の溶存酸素濃度計測装置において、
前記溶存酸素濃度算出手段は、前記第２検出部によって検出された値と、前記第１検出部によって検出された値との比率に基づき、前記第１カソード電極が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度を算出することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の溶存酸素濃度計測装置において、
前記第１カソード電極と前記第２カソード電極が浸漬されている水中の溶存酸素濃度と、前記第１検出部及び／又は前記第２検出部によって検出される値との相関に関する検量線データが予め記憶されている記憶部を備え、
前記溶存酸素濃度算出手段は、前記第１検出部によって検出された値と、前記検量線データとに基づき、前記第１カソード電極が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度を算出することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、溶存酸素濃度計測装置であって、
底質に少なくとも一部が埋め込まれているアノード電極と、
前記アノード電極に電気的に接続されており、所望する水深に配置されるカソード電極と、
前記カソード電極を所望する水深に移動させる移動手段と、
前記アノード電極と前記カソード電極の間に生じる電位差または電流の値を検出する検出部と、
を備え、
前記底質中の微生物が有機物を分解して産生された電子を前記アノード電極が受け取り、溶存酸素濃度が既知であり基準とした水深に配置された前記カソード電極において前記アノード電極からの電子により酸素を還元することによる発電と、溶存酸素濃度が未知である所定の水深に配置された前記カソード電極において前記アノード電極からの電子により酸素を還元することによる発電がなされるように構成されており、
前記基準とした水深における既知の溶存酸素濃度と、前記基準とした水深に前記カソード電極が配置されている際に前記検出部によって検出された値と、前記所定の水深に前記カソード電極が配置されている際に前記検出部によって検出された値とに基づき、前記所定の水深における溶存酸素濃度を算出する溶存酸素濃度算出手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の溶存酸素濃度計測装置において、
前記溶存酸素濃度算出手段は、前記基準とした水深に前記カソード電極が配置されている際に前記検出部によって検出された値と、所定の水深に前記カソード電極が配置されている際に前記検出部によって検出された値との比率に基づき、前記所定の水深における溶存酸素濃度を算出することを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の溶存酸素濃度計測装置において、
前記カソード電極が浸漬されている水中の溶存酸素濃度と、前記検出部によって検出される値との相関に関する検量線データが予め記憶されている記憶部を備え、
前記溶存酸素濃度算出手段は、前記検出部によって検出された値と、前記検量線データとに基づき、前記カソード電極が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度を算出することを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、溶存酸素濃度計測装置であって、
底質に少なくとも一部が埋め込まれているアノード電極と、
所定の水深に配置される第１カソード電極と、
前記アノード電極に電気的に接続されているとともに、前記第１カソード電極に電気的に接続されており、前記第１カソード電極とは異なる水深に配置される第２カソード電極と、
前記第１カソード電極と前記第２カソード電極の間に生じる電位差の値を検出する第１検出部と、
前記アノード電極と前記第２カソード電極の間に生じる電位差の値を検出する第２検出部と、
を備え、
前記底質中の微生物が有機物を分解して産生された電子を前記アノード電極が受け取り、溶存酸素濃度が既知である水深に配置された前記第２カソード電極において前記アノード電極からの電子により酸素を還元することによる発電と、溶存酸素濃度が未知である所定の水深に配置された前記第１カソード電極において前記発電に伴って前記アノード電極及び前記第２カソード電極との電位差が生じるように構成されており、
前記第２カソード電極が配置された水深の既知の溶存酸素濃度と、前記第２検出部によって検出された値と、前記第１検出部によって検出された値とに基づき、前記第１カソード電極が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度を算出する溶存酸素濃度算出手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の溶存酸素濃度計測装置において、
前記溶存酸素濃度算出手段は、前記第２検出部によって検出された値と、前記第１検出部によって検出された値との比率に基づき、前記第１カソード電極が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度を算出することを特徴とする。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に記載の溶存酸素濃度計測装置において、
前記第１カソード電極と前記第２カソード電極が浸漬されている水中の溶存酸素濃度と、前記第１検出部及び／又は前記第２検出部によって検出される値との相関に関する検量線データが予め記憶されている記憶部を備え、
前記溶存酸素濃度算出手段は、前記第１検出部によって検出された値と、前記検量線データとに基づき、前記第１カソード電極が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度を算出することを特徴とする。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の溶存酸素濃度計測装置において、
当該溶存酸素濃度計測装置において発電された電気の少なくとも一部が充電される蓄電部を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の溶存酸素濃度計測装置において、
前記溶存酸素濃度算出手段が算出した溶存酸素濃度のデータを所定の機器に向けて送信する通信部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、より好適に長期間の自動連続測定に用いることができる溶存酸素濃度計測装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態の溶存酸素濃度計測装置を示す概略図である。
【図２】溶存酸素濃度計測装置の測定原理に関する説明図である。
【図３】溶存酸素濃度計測装置の検量線データの一例を示す説明図である。
【図４】溶存酸素濃度計測装置の変形例を示す概略図である。
【図５】他の実施形態の溶存酸素濃度計測装置を示す概略図である。
【図６】他の実施形態の溶存酸素濃度計測装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明に係る溶存酸素濃度計測装置の実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
本実施形態の溶存酸素濃度計測装置は、湖沼などの底質中に配置されるアノード電極と水中に配置されるカソード電極を備えて構成されている微生物燃料電池式の溶存酸素濃度計測装置である。
【００２０】
（実施形態１）
本実施形態の溶存酸素濃度計測装置１００は、例えば、図１に示すように、底質Ｂに少なくとも一部が埋め込まれているアノード電極１０と、アノード電極１０に電気的に接続されており、所定の水深に配置される第１カソード電極１１と、アノード電極１０に電気的に接続されており、第１カソード電極１１とは異なる水深に配置される第２カソード電極１２と、アノード電極１０と第１カソード電極１１の間に生じる電位差または電流の値を検出する第１検出部２１と、アノード電極１０と第２カソード電極１２の間に生じる電位差または電流の値を検出する第２検出部２２等を備えている。
アノード電極１０と第１カソード電極１１は電線１によって接続されており、その電線１に第１検出部２１が接続されている。
また、アノード電極１０と第２カソード電極１２は電線２によって接続されており、その電線２に外部抵抗３と第２検出部２２が接続されている。なお、第１カソード電極１１に接続されている電線１にも同様の外部抵抗が接続されていてもよい。
【００２１】
アノード電極１０は、底質Ｂ中に存在する微生物による有機物の分解で生じる電子と水素イオンのうち、電子を受け取るための電極である。
つまり、アノード電極１０の材質は、底質Ｂ中の微生物が有機物を分解して産生された電子を受け取ることができるものであれば特に限定されないが、例えば、金属材料、炭素材料等の導電材料を挙げることができる。金属材料としては、鉄、ステンレス、チタン、アルミニウム、銅、白金等を挙げることができ、炭素材料としては、グラファイト、炭素繊維、カーボンクロス、カーボンマット、カーボンフェルト、カーボンペーパー等を挙げることができる。
また、アノード電極１０の形状は、特に限定されないが、シート状、板状、メッシュ状、格子状、ブロック状、多孔質状等を挙げることができる。特に、このアノード電極１０が耐久性を有するように、破損し難い形状（例えば、尖端部分や肉薄部分がない形状）に形成されている。
【００２２】
第１カソード電極１１と第２カソード電極１２は、アノード電極１０から電線（１，２）を通じて移動してきた電子と、水中を移動してきた水素イオンを、その電極周辺の酸素と反応させて、酸素を還元するための電極である。
つまり、カソード電極１１，１２の材質は、アノード電極１０からの電子と水素イオンとにより酸素を還元することができるものであれば特に限定されないが、例えば、金属材料、炭素材料等の導電材料を挙げることができる。金属材料としては、鉄、ステンレス、チタン、アルミニウム、銅、白金等を挙げることができ、炭素材料としては、グラファイト、炭素繊維、カーボンクロス、カーボンマット、カーボンフェルト、カーボンペーパー等を挙げることができる。
また、カソード電極１１，１２の形状は、特に限定されないが、シート状、板状、メッシュ状、格子状、ブロック状、多孔質状等を挙げることができる。特に、このカソード電極１１，１２が耐久性を有するように、破損し難い形状（例えば、尖端部分や肉薄部分がない形状）に形成されている。
なお、第１カソード電極１１と第２カソード電極１２の性能を揃えるために、第１カソード電極１１と第２カソード電極１２は同じ電極（材質やサイズが同じ電極）を用いることが好ましい。本実施形態では同じ電極を用いている。
【００２３】
第１カソード電極１１は、当該装置１００によって溶存酸素濃度を測定する所定の水深に配置されており、例えば、水底近傍の底層に配置されている。
第２カソード電極１２は、水面寄りの水深に配置されている。水面近くの表層では溶存酸素が飽和していると見なすことができるので、この第２カソード電極１２は、溶存酸素濃度が既知の飽和濃度である表層に配置されているものとする。
【００２４】
第１検出部２１は、アノード電極１０と第１カソード電極１１の間の電位差または電流の値を検出し、その検出した値（データ）を後述する制御部９０に送出する。
第２検出部２２は、アノード電極１０と第２カソード電極１２の間の電位差または電流の値を検出し、その検出した値（データ）を後述する制御部９０に送出する。
【００２５】
ここで、本発明者らが検証した溶存酸素濃度計測装置１００の測定原理について説明する。
本発明者らは、微生物燃料電池式の溶存酸素濃度計測装置１００の開発を目的として、ラボスケールサイズの実験装置を作製した。
その実験装置は２Ｌのメスシリンダーに、底質としての５００ｍＬの東京湾の汚泥と、１５００ｍＬの人工海水を入れ、電線で接続しているアノード電極を汚泥中に埋め、カソード電極を人工海水に水没させた構造に形成した。カソード電極は人工海水中の溶存酸素以外から酸素供給がなされないように完全に水没させた。なお、アノード電極にはカーボンプレート、カソード電極にはＰｔ付きのカーボンクロスを用いた。
そして、アノード電極とカソード電極を接続している電線に１００Ωの外部抵抗を配設して実験装置（微生物燃料電池）の運転を行い、アノード電極とカソード電極の間の電位差（電圧値）を測定した。具体的には、人工海水の溶存酸素濃度を調整し、溶存酸素濃度ごとにその電位差（電圧値）を測定した。
【００２６】
その結果、図２に示すように、溶存酸素濃度０．８〜５．１９［ｍｇ／Ｌ］の範囲で、明確な電位差（電圧値）の変化が観察された。
図２に示すように、この実験装置（微生物燃料電池）の発電による電位差（電圧値）と溶存酸素濃度には良好な直線関係（Ｒ２＝０．９８１）の相関があり、人工海水の溶存酸素濃度を高めるほど、高い電位差（電圧値）が測定されることが確認された。
このことから、アノード電極とカソード電極の間の電位差（電圧値）からカソード電極周辺の溶存酸素濃度を予測することが可能であることが示された。
つまり、溶存酸素濃度が既知（Ｄ０）の水深にカソード電極を配置して、アノード電極とカソード電極の間の電位差（Ｖ０）を測定できれば、溶存酸素濃度が未知（Ｄ１）の水深にカソード電極を配置して、アノード電極とカソード電極の間の電位差（Ｖ１）を測定することで、下記の式（１）または式（２）または式（３）に基づき、未知の溶存酸素濃度（Ｄ１）を求めることができる。なお、式（２）、式（３）のα，βは係数である。
Ｖ１／Ｖ０＝Ｄ１／Ｄ０  ・・・（１）
Ｖ１／Ｖ０＝α・（Ｄ１／Ｄ０）  ・・・（２）
Ｖ１／Ｖ０＝α・（Ｄ１／Ｄ０）＋β  ・・・（３）
そして、本発明者らは、溶存酸素濃度を測定する所定の水深に第１カソード電極１１を配置するとともに、溶存酸素濃度が既知（飽和濃度）である水深に第２カソード電極１２を配置するという、溶存酸素濃度計測装置１００を開発するに至った。
なお、図２に示した検量線データは一例であり、各種条件等で変わるので、溶存酸素濃度計測装置１００を設置する場所毎に定めるようにする。
【００２７】
具体的には、底質Ｂ中の微生物が有機物を分解して産生された電子をアノード電極１０が受け取り、溶存酸素濃度が既知である水面寄りの水深に配置された第２カソード電極１２においてアノード電極１０からの電子により酸素を還元することによる発電がなされる際に、その既知の溶存酸素濃度（Ｄ０）に対応する電位差（電圧値）としてアノード電極１０と第２カソード電極１２の間の電位差（Ｖ０）を、第２検出部２２によって測定するようにする。
それにあわせて、底質Ｂ中の微生物が有機物を分解して産生された電子をアノード電極１０が受け取り、溶存酸素濃度が未知である所定の水深に配置された第１カソード電極１１においてアノード電極１０からの電子により酸素を還元することによる発電がなされる際に、その未知の溶存酸素濃度（Ｄ１）に対応する電位差（電圧値）としてアノード電極１０と第１カソード電極１１の間の電位差（Ｖ１）を、第１検出部２１によって測定するようにする。
なお、カソード電極１１，１２においてアノード電極１０からの電子により酸素を還元することによる発電の説明において、ここではアノード電極側で生じた水素イオンの移動については割愛している。
【００２８】
このような構成の溶存酸素濃度計測装置１００によれば、前述した微生物燃料電池式装置の発電による電位差（電圧値）と溶存酸素濃度との相関（例えば、式（１）、式（２）、式（３）など）に基づき、第１カソード電極１１が配置されている所定の水深の溶存酸素濃度（Ｄ１）を求めることができる。
具体的には、第２カソード電極１２が配置された水深の既知の溶存酸素濃度（Ｄ０）と、第２検出部２２によって検出された電位差（Ｖ０）と、第１検出部２１によって検出された電位差（Ｖ１）とに基づき、第１カソード電極１１が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度（Ｄ１）を求めることができる。
例えば、第２カソード電極１２が配置された水深の溶存酸素濃度が既知（溶存酸素濃度（Ｄ０）であるので、第２検出部２２によって検出された電位差（Ｖ０）と、第１検出部２１によって検出された電位差（Ｖ１）との比率に基づき、第１カソード電極１１が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度（Ｄ１）を求めることができる。
【００２９】
ところで、第２カソード電極１２は、溶存酸素濃度が飽和濃度である水深に配置されているので、第２カソード電極１２における酸素の還元による発電は好適に行われ、その発電した電気は後述する蓄電部５０に充電されるようになっている。
一方、第１カソード電極１１は、溶存酸素濃度が低い水深（底層）に配置されているので、第１カソード電極１１における酸素の還元による発電は、その水深（底層）の溶存酸素濃度に対応する電位差（電圧値）を得るために行われているものであり、その発電した電気は後述する蓄電部５０に充電されることは殆どない。
【００３０】
また、この溶存酸素濃度計測装置１００は、例えば、図１に示すように、蓄電部５０、通信部６０、表示部７０、記憶部８０、制御部９０等を備えている。
【００３１】
蓄電部５０は、所謂充電式電池であり、当該装置１００によって発電された電気が充電されるとともに、当該装置１００の各部を駆動するための電源として機能する。
なお、蓄電部５０は、図示しない充電用の回路を介して電線１や電線２と接続されている。
【００３２】
通信部６０は、例えば、アンテナや通信回路を有しており、制御部９０による制御の下で、測定者が保有しているパソコンやそのパソコンからアクセス可能なクラウドサーバーなどに、当該装置１００が測定したデータ（例えば、第１検出部２１や第２検出部２２によって測定された電位差（電圧値）のデータ）や、当該装置１００が算出したデータ（例えば、所定の水深における溶存酸素濃度（Ｄ１）のデータ）を送信する。
【００３３】
表示部７０は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子を用いたＦＰＤ（Flat Panel Display）などであり、操作入力部（タッチパネル）と一体的に形成されている。
この表示部６０には、当該装置１００が測定したデータや算出したデータが表示される。
【００３４】
記憶部８０は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリ、ハードディスクドライブなどにより構成され、制御部９０により実行される各種制御プログラムや、各種処理に必要なデータ等を記憶している。
例えば、この記憶部８０は、第１カソード電極１１が配置されている所定の水深の溶存酸素濃度（Ｄ１）を求めるためのデータであり、カソード電極（１１，１２）が浸漬されている水中の溶存酸素濃度と、カソード電極（１１，１２）における酸素の還元による発電で生じる電位差（電圧値）の相関を示す検量線データ（例えば、式（１）、式（２）、式（３）など）を記憶している。
換言すれば、この記憶部８０は、カソード電極（１１，１２）が浸漬されている水中の溶存酸素濃度と、第１検出部２１又は第２検出部２２によって検出される値（電位差、電圧値）との相関に関する検量線データ（例えば、式（１）、式（２）、式（３）など）を記憶している。
例えば、溶存酸素濃度計測装置１００の検量線データは、前述した実験装置の場合、
溶存酸素濃度（Ｄ１）＝０．０３６Ｖ１−１．５４（図２参照）である。
また、記憶部８０には、当該装置１００が測定したデータや算出したデータが記憶される。
【００３５】
制御部９０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、記憶部８０に格納されている制御プログラムに従って各種の処理を実行する。この制御部９０が装置各部を統括制御している。
例えば、制御部９０は、第２カソード電極１２が配置された水深の既知の溶存酸素濃度（Ｄ０）と、第２検出部２２によって検出された値（Ｖ０）と、第１検出部２１によって検出された値（Ｖ１）とに基づき、第１カソード電極１１が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度（Ｄ１）を算出する溶存酸素濃度算出手段として機能する。
また、この制御部９０は、第１検出部２１によって検出された値（Ｖ１）と、記憶部８０に記憶されている検量線データ（例えば、式（１）、式（２）、式（３）など）とに基づき、第１カソード電極１１が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度（Ｄ１）を算出する溶存酸素濃度算出手段として機能する。
【００３６】
なお、検量線データに関する式は、上記した式（１）、式（２）、式（３）に限られるものではない。
例えば、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、検量線データに関する式は、
ｘ（Ｖ１／Ｖ０）とｙ（Ｄ１／Ｄ０）とが関係付けられた、下記の式などであってもよい。
１次式  ｙ＝2.5ｘ−1.9；図３（ａ）参照
２次式  ｙ＝−6.1ｘ２＋15.5ｘ−8.8；図３（ｂ）参照
３次式  ｙ＝11.0ｘ３−10.5ｘ２＋3.8ｘ＋0.1；図３（ｃ）参照
上述したように、検量線データは各種条件等で変わるので、検量線データに関する式もこの限りではない。
【００３７】
このように、本実施形態の溶存酸素濃度計測装置１００は、アノード電極１０を湖沼などの底質Ｂ中に配置するとともに、第１カソード電極１１と第２カソード電極１２を湖沼などの水中に配置するといった比較的簡易な構成で、第１カソード電極１１が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度（Ｄ１）を測定することができる。
具体的には、溶存酸素濃度計測装置１００は、第２カソード電極１２が配置された水深の既知の溶存酸素濃度（Ｄ０）と、第２検出部２２によって検出された電位差（Ｖ０）と、第１検出部２１によって検出された電位差（Ｖ１）とに基づき、第１カソード電極１１が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度（Ｄ１）を測定することができる。
特に、アノード電極１０、第１カソード電極１１、第２カソード電極１２は、金属材料や炭素材料からなる耐久性を有する電極であるので、溶存酸素濃度計測装置１００を湖沼などに設置したまま長期間使用することができる。
つまり、この溶存酸素濃度計測装置１００であれば、より好適に長期間に亘って溶存酸素濃度（Ｄ１）を測定する自動連続測定に用いることができる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図４に示すように、制御部９０による制御の下で電線１，２の接続を切り替える切替スイッチ４０を備えた溶存酸素濃度計測装置１００であってもよい。
例えば、切替スイッチ４０は通常、アノード電極１０と第２カソード電極１２を電気的に接続するように切り替えられており、第２カソード電極１２における酸素の還元によって発電した電気が蓄電部５０に充電されるようになっている。このとき、アノード電極１０と第２カソード電極１２の間に生じる電位差（電圧値）を第２検出部２２によって検出している。
そして、切替スイッチ４０は、溶存酸素濃度を測定するタイミングにアノード電極１０と第１カソード電極１１を電気的に接続するように切り替えられ、アノード電極１０と第１カソード電極１１の間に生じる電位差（電圧値）を第１検出部２１によって検出する。
このような溶存酸素濃度計測装置１００であっても、より好適に長期間の自動連続測定に用いることができ、第１カソード電極１１が配置されている所定の水深における溶存酸素濃度（Ｄ１）を測定することができる。
【００３９】
また、切替スイッチ４０を備えた溶存酸素濃度計測装置１００であれば、溶存酸素濃度を測定するタイミング以外において、アノード電極１０と第２カソード電極１２を電気的に接続するように切り替えておくことで、より好適な発電を行うことができ、発電した電気を蓄電部５０に充電することができる。
なお、セレクタスイッチ等で、第１回路「アノード電極１０と第２カソード電極１２の接続」と、第２回路「アノード電極１０と第１カソード電極１１の接続」と、第３回路「アノード電極１０と両方のカソード電極（第２カソード電極１２および第１カソード電極１１）の接続」の、３つの回路の切り替えを行うようにし、その切り替え制御をこの装置１００の制御部９０が実行するようにしてもよい。
【００４０】
（実施形態２）
次に、本発明に係る溶存酸素濃度計測装置の実施形態２について説明する。なお、実施形態１と同一部分には同符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４１】
溶存酸素濃度計測装置１００は、例えば、図５に示すように、底質Ｂに少なくとも一部が埋め込まれているアノード電極１０と、アノード電極１０に電気的に接続されており、所望する水深に配置されるカソード電極１３と、カソード電極１３を所望する水深に移動させる移動手段３０と、アノード電極１０とカソード電極１３の間に生じる電位差または電流の値を検出する検出部２３等を備えている。
アノード電極１０とカソード電極１３は電線４によって接続されており、その電線４に外部抵抗３と検出部２３が接続されている。
【００４２】
検出部２３は、アノード電極１０とカソード電極１３の間の電位差または電流の値を検出し、その検出した値（データ）を制御部９０に送出する。
【００４３】
移動手段３０は、例えば、水中ドローンと称させる機器であり、制御部９０による制御の下で遠隔操作がなされ、カソード電極１３を所望する水深に移動させて配置させることができる。
【００４４】
通常、移動手段３０は、溶存酸素が飽和していると見なすことができる水面寄りの水深にカソード電極１３を配置させている。ここでは、溶存酸素が飽和しており、溶存酸素濃度が既知である水深を基準の水深としている。
このとき、底質Ｂ中の微生物が有機物を分解して産生された電子をアノード電極１０が受け取り、溶存酸素濃度が既知である水面寄りの水深（基準とした水深）に配置されたカソード電極１３においてアノード電極１０からの電子により酸素を還元することによる発電がなされる際に、その既知の溶存酸素濃度（Ｄ０）に対応する電位差（電圧値）としてアノード電極１０とカソード電極１３の間の電位差（Ｖ０）を、検出部２３によって測定する。
【００４５】
また、移動手段３０は、溶存酸素濃度を測定するタイミングに、当該装置１００によって溶存酸素濃度を測定する水底寄りの水深にカソード電極１３を移動させて配置する。
このとき、底質Ｂ中の微生物が有機物を分解して産生された電子をアノード電極１０が受け取り、溶存酸素濃度が未知である所定の水深（水底寄りの水深）に配置されたカソード電極１３においてアノード電極１０からの電子により酸素を還元することによる発電がなされる際に、その未知の溶存酸素濃度（Ｄ１）に対応する電位差（電圧値）としてアノード電極１０とカソード電極１３の間の電位差（Ｖ１）を、検出部２３によって測定する。
【００４６】
そして、溶存酸素濃度算出手段としての制御部９０が、基準とした水深における既知の溶存酸素濃度（Ｄ０）と、基準とした水深にカソード電極１３が配置されている際に検出部２３によって検出された値（電位差Ｖ０）と、所定の水深にカソード電極１３が配置されている際に検出部２３によって検出された値（電位差Ｖ１）とに基づき、所定の水深における溶存酸素濃度（Ｄ１）を算出する処理を実行する。
【００４７】
このような溶存酸素濃度計測装置１００であっても、より好適に長期間の自動連続測定に用いることができ、カソード電極１３が配置された所定の水深における溶存酸素濃度（Ｄ１）を測定することができる。
【００４８】
（実施形態３）
次に、本発明に係る溶存酸素濃度計測装置の実施形態３について説明する。なお、実施形態１と同一部分には同符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４９】
溶存酸素濃度計測装置１００は、例えば、図６に示すように、底質Ｂに少なくとも一部が埋め込まれているアノード電極１０と、所定の水深に配置される第１カソード電極１１と、アノード電極１０に電気的に接続されているとともに第１カソード電極１１に電気的に接続されており、第１カソード電極１１とは異なる水深に配置される第２カソード電極１２と、第１カソード電極１１と第２カソード電極１２の間に生じる電位差の値を検出する第１検出部２４と、アノード電極１０と第２カソード電極１２の間に生じる電位差の値を検出する第２検出部２２等を備えている。
【００５０】
第１カソード電極１１と第２カソード電極１２とは電線５によって接続されており、その電線５に第１検出部２４が接続されている。
また、第２カソード電極１２と第１カソード電極１１は直列に接続されている。
そして、第２カソード電極１２に電気的に接続されている第１カソード電極１１は、電線５と第２カソード電極１２と電線２を介して、アノード電極１０に電気的に接続されている。
【００５１】
第１検出部２４は、第１カソード電極１１と第２カソード電極１２の間の電位差の値を検出し、その検出した値（データ）を制御部９０に送出する。換言すれば、第１検出部２４は、第１カソード電極１１と、第２カソード電極１２に電気的に接続されているアノード電極１０との間の電位差の値を検出し、その検出した値（データ）を後述する制御部９０に送出する。
第２検出部２２は、アノード電極１０と第２カソード電極１２の間の電位差の値を検出し、その検出した値（データ）を制御部９０に送出する。
【００５２】
具体的には、底質Ｂ中の微生物が有機物を分解して産生された電子をアノード電極１０が受け取り、溶存酸素濃度が既知である水面寄りの水深に配置された第２カソード電極１２においてアノード電極１０からの電子により酸素を還元することによる発電がなされる際に、その既知の溶存酸素濃度（Ｄ０）に対応する電位差としてアノード電極１０と第２カソード電極１２の間の電位差（Ｖ０）を、第２検出部２２によって測定する。
それにあわせて、第１カソード電極１１と第２カソード電極１２の間の電位差（Ｖ１）を、第１検出部２４によって測定する。換言すれば、底質Ｂ中の微生物が有機物を分解して産生された電子をアノード電極１０が受け取り、溶存酸素濃度が未知である所定の水深に配置された第１カソード電極１１においてアノード電極１０からの電子により酸素を還元することによる発電がなされる際に、その未知の溶存酸素濃度（Ｄ１）に対応する電位差として第１カソード電極１１と第２カソード電極１２の間の電位差（Ｖ１）を、第１検出部２４によって測定する。
そして、溶存酸素濃度算出手段としての制御部９０が、水面寄りの水深における既知の溶存酸素濃度（Ｄ０）と、第２検出部２２によって検出された値（電位差Ｖ０）と、第１検出部２４によって検出された値（電位差Ｖ１）とに基づき、所定の水深における溶存酸素濃度（Ｄ１）を算出する処理を実行する。
【００５３】
このような溶存酸素濃度計測装置１００であっても、より好適に長期間の自動連続測定に用いることができ、カソード電極１１が配置された所定の水深における溶存酸素濃度（Ｄ１）を測定することができる。
【００５４】
以上の実施の形態（実施形態１と実施形態２）においては、第１検出部２１、第２検出部２２、検出部２３にてアノード電極とカソード電極の間の電位差（電圧値）を検出し測定する場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、アノード電極とカソード電極の間に生じる電流の値を検出することによっても、カソード電極が配置された所定の水深における溶存酸素濃度（Ｄ１）を測定することができる。
なお、実施形態３の装置１００では、検出部にて電極間の電位差（電圧値）を検出して溶存酸素濃度の測定を行うものとする。
【００５５】
また、以上の実施の形態においては、溶存酸素濃度算出手段としての制御部９０が、カソード電極が配置された所定の水深における溶存酸素濃度（Ｄ１）を算出する場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、測定者が保有しているパソコンなどを溶存酸素濃度算出手段として機能させ、通信部６０を介して得たデータ（各検出部によって測定された電位差（電圧値）のデータ）などに基づいて溶存酸素濃度（Ｄ１）を算出するようにしてもよい。
【００５６】
また、カソード電極が配置されている水深における水圧や水温を検出するセンサーを備え、そのセンサーが検出した水圧や水温に応じて溶存酸素濃度算出手段としての制御部９０が、溶存酸素濃度を補正する処理を行うようにしてもよい。
【００５７】
また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００５８】
１      電線
２      電線
３      外部抵抗
４      電線
５      電線
１０    アノード電極
１１    第１カソード電極
１２    第２カソード電極
１３    カソード電極
２１    第１検出部
２２    第２検出部
２３    検出部
２４    第１検出部
３０    移動手段
４０    切替スイッチ
５０    蓄電部
６０    通信部
７０    表示部
８０    記憶部
９０    制御部（溶存酸素濃度算出手段）
１００  溶存酸素濃度計測装置
Ｂ      底質
【図１】
2020134258.tif 000003
【図２】
2020134258.tif 000004
【図３】
2020134258.tif 000005
【図４】
2020134258.tif 000006
【図５】
2020134258.tif 000007
【図６】
2020134258.tif 000008