(57)【要約】【課題】  海水の状況が変化する部位に移動して所定の部位の海水を採取することで海水の変化の状況を把握する。【解決手段】  海水の変化の状況を把握するために状況が変化する部位（温度が変化する部位）に潜水艇１を航行させ、所定の部位の熱水（海水）を海水採取手段３で的確に採取し、熱水の成分等の拡散状況の分布を導出する。【選択図】  図１
2006240530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水の状況を検出しながら状況の境界部に移動して境界部の海水を採取し、状況の分布を導出することを特徴とする海水状況把握方法。
【請求項２】
請求項１において、海水の状況は海底から噴出する熱水の温度であり、温度変化の境界部に移動して境界部の熱水を採取し、採取位置の情報と組み合わせて熱水の分布を導出することを特徴とする海水状況把握方法。
【請求項３】
海水の状況を検出するセンサを備えると共に、センサの近傍に海水を採取するための海水採取手段を備えることで採取手段を構成し、採取手段を任意の位置に移動させる移動手段を備えたことを特徴とする海水採取装置。
【請求項４】
請求項３において、
海水採取手段は、センサに対して位置が特定され両端が開口された複数の筒体と、筒体の開口に設けられ個別に閉動作する蓋とを備えたことを特徴とする海水採取装置。
【請求項５】
請求項３または４において、
筒体は移動方向に軸心が延びる状態に配置され、蓋を閉じ側に付勢する付勢手段が設けられ、付勢手段に抗して蓋を開き側に個別に規制すると共に海水の採取時に規制を個別に解除する開閉手段を備えたことを特徴とする海水採取装置。
【請求項６】
請求項３〜５の何れかにおいて、移動手段は潜水艇であることを特徴とする海水採取装置。
【請求項７】
請求項３〜６の何れかにおいて、センサは温度センサ及び濁度センサであり、採取する海水は海底から噴出する熱水であることを特徴とする海水採取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水の状況が変化する部位に移動して所定の部位の海水を採取することで海水の変化の状況を把握する海水状況把握方法に関する。
【０００２】
また、海水の変化の状況を把握するために状況が変化する部位に移動して所定の部位の海水を採取する海水採取装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
海底における地下生物圏での生成物（排出物）等の物質は、熱水として海洋底層に放出され、熱水プルームとなって海洋深層に拡散する。この拡散の挙動を観測することは、その中で発生している物理的化学反応や微生物活動、それらが海洋に及ぼす影響について解明されることになり有用である。熱水プルームに限らず、二酸化炭素の海洋放出における二酸化炭素の希釈状況や、海底面生物の分布状況を解明することは、二酸化炭素の効果的な放出の手法の設定や、海底面生物からの放出物や生物自身の化学的環境変化の把握につながり有用である。
【０００４】
熱水プルームをはじめとする海水の状況をｐＨセンサや海水の密度の鉛直分布を測定する装置（ＣＴＤ：conductivity-temperature-depth recorder）を用いて検出し、海水の状況の分布を求めることが考えられる。しかし、海水の間接的な状況把握による分布の導出のため、正確な検出位置の特定が困難で分布の状況を正確に把握することはできないのが現状であった。
【０００５】
熱水プルームをはじめとする海水の分布状況を正確に把握するため、海水を直接採取することが考えられている。具体的には、海中での作業を行う作業機（例えば、特許文献１参照）を用い、遠隔操作により温度変化が生じている部位の海水を採取し、採取した位置の情報とのマッチングを行って海水の分布状況を把握することが考えられている。この場合、作業機により温度変化が生じている部位の近傍に移動して海水を採取することができる。
【０００６】
しかし、作業機による遠隔操作では、作業機からのマニピュレータの操作により海水の採取を行うようになっているので、採取開始から終了までに時間がかかり、例えば、温度が変化したことを検出した時に作業を開始してもリアルタイムの採取が困難であり、所望の部位の海水を採取できない結果になっていた。
【０００７】
熱水プルームをはじめとする海水の分布状況は、温度等の状況が僅かに変化しても海水の状況は顕著に変化する。このため、リアルタイムでの海水の採取は海水の状況分布等を把握する上で必要不可欠なことである。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１８０３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、海水の状況が変化する部位に移動して所定の部位の海水を採取することで海水の変化の状況を把握する海水状況把握方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、海水の変化の状況を把握するために状況が変化する部位に移動して所定の部位の海水を採取する海水採取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、海水の状況を検出しながら状況の境界部に移動して境界部の海水を採取し、状況の分布を導出することを特徴とする海水状況把握方法にある。
【００１２】
本発明の第１の態様では、海水の状況が変化する部位に移動して所定の部位の海水を採取するので、採取位置の情報と合わせる事で海水の変化の状況を把握することが可能になる。
【００１３】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、海水の状況は海底から噴出する熱水の温度であり、温度変化の境界部に移動して境界部の熱水を採取し、採取位置の情報と組み合わせて熱水の分布を導出することを特徴とする海水状況把握方法にある。
【００１４】
本発明の第２の態様では、熱水の分布を把握することが可能になる。
【００１５】
上記目的を達成するための本発明の第３の態様は、海水の状況を検出するセンサを備えると共に、センサの近傍に海水を採取するための海水採取手段を備えることで採取手段を構成し、採取手段を任意の位置に移動させる移動手段を備えたことを特徴とする海水採取装置にある。
【００１６】
本発明の第３の態様では、採取手段を任意の位置に移動させ、センサにより海水の所定の状況を検出した際に近傍にある海水採取手段によりその場所の海水を採取することで、海水の変化の状況を把握するために状況が変化する部位に移動して所定の部位の海水を採取することが可能になる。
【００１７】
本発明の第４の態様は、第３の態様において、海水採取手段は、センサに対して位置が特定され両端が開口された複数の筒体と、筒体の開口に設けられ個別に閉動作する蓋とを備えたことを特徴とする海水採取装置にある。
【００１８】
本発明の第４の態様では、所定の位置で蓋を閉じることで、筒体の中に海水を瞬時に採取することができる。
【００１９】
本発明の第５の態様は、第３または第４の態様において、筒体は移動方向に軸心が延びる状態に配置され、蓋を閉じ側に付勢する付勢手段が設けられ、付勢手段に抗して蓋を開き側に個別に規制すると共に海水の採取時に規制を個別に解除する開閉手段を備えたことを特徴とする海水採取装置にある。
【００２０】
本発明の第５の態様では、移動に伴って筒内の海水が入れ替わり、開閉手段により規制を個別に解除することで付勢手段の付勢力により蓋が瞬時に閉じられ、所定の部位の海水を瞬時に採取することができる。
【００２１】
本発明の第６の態様は、第３〜第５の何れかの態様において、移動手段は潜水艇であることを特徴とする海水採取装置にある。
【００２２】
本発明の第６の態様では、潜水艇により採取手段を移動させることができる。
【００２３】
本発明の第７の態様は、第３〜第６の何れかの態様において、センサは温度センサ及び濁度センサであり、採取する海水は海底から噴出する熱水であることを特徴とする海水採取装置にある。
【００２４】
本発明の第７の態様では、温度センサ及び濁度センサにより海水の温度状況を検出し、所定の部位での熱水を採取することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の海水状況把握方法は、海水の状況が変化する部位に移動して所定の部位の海水を採取することで海水の変化の状況を把握することが可能になる。
【００２６】
また、本願発明の海水採取装置は、海水の変化の状況を把握するために状況が変化する部位に移動して所定の部位の海水を採取することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の海水状況把握方法は、海水の状況である温度、濁度等を検出しながら熱水噴出孔から噴出する熱水の位置（状況の境界部）に移動して、所定温度部位での熱水（境界部の海水）を採取し、採取した位置との位置情報とマッチングさせて熱水の分布状況を把握するものである。
【００２８】
海底面から海水中に噴出した熱水は、混合希釈されながら上昇していく。熱水プルームは、何百倍程度に希釈された熱水が周囲の海水とつりあう面まで上昇を続けた後に、海洋中に広がった水塊である。熱水プルームが形成する過程も熱水と海水が混合する過程の一つであり、そのような水塊中では微生物活動が高く、沈殿生成等の化学反応、懸濁態粒子への化学種吸着や懸濁態粒子の集積沈降等の物理的過程が化学環境を左右する。
【００２９】
熱水噴出孔の周囲では様々な割合で熱水と海水の混合が起こっており、混合に伴う化学反応が進行している。そのために、熱水活動地帯の化学的環境は場所ごとに大きく異なっている。従って、熱水活動地帯の化学的環境を明らかにする上で空間分布に加えて時間変動も考慮する必要があるため、所定の位置に正確に移動して所定温度部位で熱水を採取することは必要不可欠な事項である。
【００３０】
このような状況から、海水の状況を検出するセンサ（温度センサ、濁度センサ）を備えると共に、センサの近傍に海水採取手段を備えることで採取手段を構成し、採取手段を任意の位置に移動させる移動手段（潜水艇）を備え、採取手段を任意の位置に移動させて、センサにより海水の所定の状況を検出した際にセンサの近傍にある海水採取手段によりその場所の海水を採取することができるようにした海水採取装置を達成したものである。そして、熱水活動地帯の直上の水塊の物理的化学的性質に関する空間分布を明らかにし、例えば、海底熱水活動とそこに発達する微生物生態系の活動関連等を解明するために用いられる。
【００３１】
例えば、本発明の海水採取装置により温度変化に対応してその部位の熱水を採取することで、熱水噴出孔からの距離が大きくなるにつれて全ての熱水由来成分の濃度は減少するが、保存成分と考えられる成分では、二酸化炭素の濃度現象は混合希釈で説明がつく状態の結果が得られ、硫化水素の減少度合いは混合希釈の度合いより大きい結果が得られる。このことから、硫化水素が、熱水と海水との混合希釈過程で何らかの化学反応で除去されていることが示される。
【００３２】
このように、本発明の海水採取装置により熱水を採取することで、熱水プルームの状況が物理的化学的にどのように存在しているかを知ることができる。熱水プルームに限らず、センサで検知した状態の変化部位の海水を採取することで、二酸化炭素の希釈状況を解明し、二酸化炭素の海洋放出における分野で、放出場所の最適な設定や放出場所・放出時期に対する放出流量の最適設定、放出機構等の設計等に解明したデータを適用することができる。その他にも、海底生物の生息分布による生物からの放出物状況や生物自身の物理的変化等の解明に適用することができる。
（実施形態例）
図１乃至図６に基づいて本発明の一実施形態例に係る海水採取装置を説明する。図１には本発明の一実施形態例に係る海水採取装置の全体の概略構成、図２には取水手段の正面視状況、図３には蓋が開いている状態の採取手段の斜視状況、図４には蓋が閉じた状態の採取手段の斜視状況、図５には海水採取装置により海水を採取している状態の概略説明、図６には採取結果に基づいて得られた熱水プルームの状態の一例を示してある。
【００３３】
図１に示すように、海水採取装置１１は、潜水艇１（移動手段）の前方（移動方向前側）に採取手段２が取り付けられ、採取手段２には海水を採取するための海水採取手段３が取り付けられている。海水採取装置１１を潜水艇１の移動方向前側に取り付けたことにより、潜水艇１自身の推進手段による海底のまきあげ等が発生していない海水を採取することができる。
【００３４】
図２乃至図４に基づいて採取手段２を説明する。
【００３５】
図に示すように、採取手段２にはセンサとして、濁度センサ６及び海水の密度の鉛直分布を測定する装置（ＣＴＤ：conductivity-temperature-depth recorder）７が備えられ、濁度センサ６及びＣＴＤ７の周囲には海水採取手段として複数（図示例では１２本）の筒体４ａ〜４ｌが逆Ｕ字状に配置されて設けられている。例えば、熱水の噴出孔近傍では温度が高く濁度が高い状態になっているので、濁度センサ６で検出される濁度及びＣＴＤ７で検出される海水の密度の分布により、海底から噴出する熱水が検出される。筒体４ａ〜４ｌは移動方向に軸心が延びる状態に配置されている。
【００３６】
濁度センサ６及びＣＴＤ７に一番近い筒体４ａ、４ｌで、濁度センサ６で検出される濁度及びＣＴＤ７で検出される状態の熱水（海水）がほぼそのままで採取され、濁度センサ６及びＣＴＤ７から一番離れた筒体４ｆ、４ｇで、濁度センサ６で検出される濁度及びＣＴＤ７で検出される状態から最大に間隔をあけた位置で特定された状態の熱水（海水）が採取される。筒体４ｂ〜４ｅ、４ｈ〜４ｋに関しても、濁度センサ６で検出される濁度及びＣＴＤ７で検出される状態から所定間隔をあけた位置で特定された状態の熱水（海水）が採取される。筒体４ａ〜４ｌは濁度センサ６及びＣＴＤ７に対する相対位置が特定され、図示しない制御手段に記憶されている。
【００３７】
筒体４ａ〜４ｌは両端が開口された状態になっており、筒体４ａ〜４ｌの両開口には蓋５ａ〜５ｌがそれぞれ設けられている。両開口に設けられた蓋５ａ〜５ｌは付勢手段によりそれぞれ両開口同士で同時に閉じ側に付勢支持されていると共に、規制手段１０により付勢力に抗して両開口同士の蓋５ａ〜５ｌを開き側に規制している。
【００３８】
規制手段１０は、海水を採取するための信号が入力された際に蓋５ａ〜５ｌの開き側への規制を解除し、両開口同士の蓋５ａ〜５ｌを付勢手段によって閉動作させるようになっている。即ち、規制手段１０は、蓋５ａ〜５ｌを開き側に維持する際には両開口同士の蓋５ａ〜５ｌを付勢手段に抗して保持する機構となり、閉動作信号をトリガとして保持力を開放する機構となっている。
【００３９】
つまり、海水を採取する前は、付勢力に抗して両開口同士の蓋５ａ〜５ｌが規制手段１０により開き側に規制され、筒体４ａ〜４ｌ内は潜水艇１の航行に伴って海水が入れ替わりながら流通する状態にされる。濁度センサ６及びＣＴＤ７による検出信号に基づいて海水を採取する部位とされた時に閉動作信号が出力され、閉動作信号により開き側への規制が個別に解除され、蓋５ａ〜５ｌが付勢手段の付勢力により個別に閉動作されて筒体４ａ〜４ｌ内に海水が採取される。蓋５ａ〜５ｌの閉動作は、筒体毎に個別に制御され、濁度センサ６及びＣＴＤ７との位置関係により採取部位が特定された状態で海水が採取される。
【００４０】
上述した海水採取装置１１は、濁度センサ６及びＣＴＤ７に最も近い筒体４ａ、４ｌを備えると共に、濁度センサ６で検出される濁度及びＣＴＤ７から所定間隔をあけた位置で特定された位置に筒体４ｂ〜４ｋを備えたので、濁度センサ６及びＣＴＤ７に最も近い部位の熱水及び所定間隔をあけた熱水を採取することができる。
【００４１】
尚、筒体４ａ〜４ｌを円形に配置し、全体を回動可能にすることで、濁度センサ６及びＣＴＤ７に最も近い位置に採取動作を行う筒体を移動させて熱水を採取することも可能である。
【００４２】
上記構成の海水採取装置１１では、濁度センサ６及びＣＴＤ７で海水の状況を検出しながら潜水艇１を熱水の噴出孔近傍２２（図５参照）に航行し、予め設定された濁度、温度等の位置（状況の境界）に採取手段２を移動させる。濁度センサ６及びＣＴＤ７により予め設定された濁度、温度等の位置が検出されると、閉動作信号により規制手段１０による蓋５の開状態保持を解除して蓋５を閉動作させる。これにより、予め設定された位置での熱水を極めて短い時間で確実に採取することができる。
【００４３】
因みに、本実施形態例の採取手段２を用いずに、作業用のマニピュレータを用いて容器に熱水を採取するようにした場合には、採取開始から完了までの時間が長いため、所定の濁度、温度等の位置に対して採取完了する位置がずれて、的確な熱水を採取するには限界がある。これに対し、採取手段２を用いて熱水を採取した場合には、採取開始から完了までの時間が極めて短いため(例えば１〜２秒の瞬時)、所定の濁度、温度等の位置に対して採取完了位置が殆ど同位置となり、的確な熱水を採取することができる。
【００４４】
所定の濁度、温度等の位置に採取手段２を移動させて採取を繰り返し、採取位置の情報と組み合わせて熱水の分布を導出する。採取した熱水の状況を分析することで、図６に示すように、噴出孔２３からの熱水の拡散に対する成分状況等（成分の経時変化、堆積物の状況の変化等）の拡散状況が分布２１として求められる。分布２１としては、所定の濁度、温度等の位置で採取した熱水に基づいて得られる情報の分布であれば、様々な態様の情報の分布とすることができる。
【００４５】
同様に、センサの種類を変えることにより、異なる状況の境界部の海水を採取することが可能である。また、採取手段２に航行手段を設けることにより、潜水艇１が近づくことができない場所に対しても採取手段２を移動させて所望の海水の採取が可能になる。
【００４６】
上述した海水採取装置１１を用いることにより、海水の変化の状況を把握するために状況が変化する部位に移動して所定の部位の熱水（海水）を的確に採取することができ、熱水（海水）の状況を検出しながら状況の境界部に移動して境界部の熱水（海水）を採取することで、熱水の成分等の拡散状況の分布を導出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、海水の状況が変化する部位に移動して所定の部位の海水を採取することで海水の変化の状況を把握する海水状況把握方法の産業分野で利用することができる。
【００４８】
また、本発明は、海水の変化の状況を把握するために状況が変化する部位に移動して所定の部位の海水を採取する海水採取装置の産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態例に係る海水採取装置の全体の概略構成図である。
【図２】採取手段の正面図である。
【図３】蓋が開いている状態の採取手段の斜視図である。
【図４】蓋が閉じた状態の採取手段の斜視図である。
【図５】海水採取装置により海水を採取している状態の概略説明図である。
【図６】採取結果に基づいて得られた熱水プルームの状態説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  潜水艇
２  採取手段
３  海水採取手段
４  筒体
５  蓋
６  濁度センサ
７  ＣＤＴ
１０  規制手段
１１  海水採取装置
２１  分布
２２  噴出孔近傍
２３  噴出孔
【図１】
2006240530.tif 000003
【図２】
2006240530.tif 000004
【図３】
2006240530.tif 000005
【図４】
2006240530.tif 000006
【図５】
2006240530.tif 000007
【図６】
2006240530.tif 000008