(57)【要約】      （修正有）【課題】センサ評価面にリード線接合部のシリコン材ふちの水だまりが接して測定に誤差を生じることを防止し、またセンサ設置の自由度が向上する環境モニタリングセンサ及び環境モニタリング装置を提供する。【解決手段】アノード２と、カソード３とを有し、アノード２とカソード３との間の電流を測定するための環境モニタリングセンサ１であり、アノード２とカソード３との間の電流を測定するためセンサ評価面５に対し、アノード２とカソード３を延長し、アノード２の延長した部位に、アノードリード線を接合可能とし、カソード３の延長した部位に、カソードリード線を接合可能とする。【選択図】図１
2019032277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードと、カソードとを有し、前記アノードと前記カソードとの間の電流を測定するための環境モニタリングセンサであり、
前記アノードと前記カソードとの間の電流を測定するためセンサ評価面に対し、
前記アノードと前記カソードを延長し、
前記アノードの延長した部位に、アノードリード線を接合可能とし、
前記カソードの延長した部位に、カソードリード線を接合可能とすることを特徴とする環境モニタリングセンサ。    
【請求項２】
前記センサ評価面は、
前記環境モニタリングセンサのサイズにかかわらず、
同じ腐食環境におけるセンサ出力が同じになることを目的として前記アノードに隣接する前記カソードの海岸線の総延長距離が同じになるように、前記カソードのパターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の環境モニタリングセンサ。    
【請求項３】
前記アノードと前記カソードを細長く延長したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の環境モニタリングセンサ。
【請求項４】
前記アノードと前記カソードの延長した部位は、屈曲可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサ。
【請求項５】
前記アノードと前記カソードの延長は、
前記アノードと前記カソードの少なくとも一方を複数としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサ。
【請求項６】
前記アノードと前記カソードの少なくとも一方の複数の延長は、
前記アノードリード線及び前記カソードリード線を接合しない不要の延長は切断することを特徴とする請求項５に記載の環境モニタリングセンサ。
【請求項７】
前記アノードリード線と前記カソードリード線が接続されたセンサホルダを含み、
前記センサホルダに、前記アノードの延長した部位と前記カソードの延長した部位が着脱可能な構成であり、
前記アノードの延長した部位に、前記アノードリード線を接点により接合して導通可能とし、
前記カソードの延長した部位に、前記カソードリード線を接点により接合して導通可能とすることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサ。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサと、
前記環境モニタリングセンサに接続して電流を測定する電流計を備え、
前記測定した電流に基づき環境モニタリングを得ることを特徴とする環境モニタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、大気環境中に曝される構造物の大気腐食や、空気中又は水中の微生物量をモニタリングする環境モニタリングセンサ及び環境モニタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
長期間にわたって自然環境に曝される構造物、例えば橋梁、標識、街灯、水門、送電鉄塔、自動車および樋門などは、大気に存在する水分、酸素、腐食性ガスおよび塩類などの要因により腐食が進行するため、定期的に腐食状況を点検し、所定の耐久性を維持させる必要がある。そこで、構造物の腐食状況を把握するために、構造物周辺の腐食環境性を測定する腐食測定装置が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、環境モニタリングセンサとして、絶縁部を介して二つの異種金属を配置し、大気中に存在する水分で両金属間が連結されたことに起因して流れる電流値を測定する、いわゆるガルバニック対を利用したＡＣＭセンサ（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒ）が提案されている。このＡＣＭセンサは、例えば、炭素鋼板を切り出して第１の（アノードとなる）導電部とし、この第１の導電部上に絶縁部を介して第２の（カソードとなる）導電部を塗布することにより形成されている。このＡＣＭセンサは、ガルバニックカップルの間に水分が付着し、これにより第１の導電部と第２の導電部との間に流れる電流が増加することで、構造物周辺の腐食環境性を高精度に測定することができる。
【０００４】
また、例えば、非特許文献１には、「大気腐食はどこまでわかってきたかＡＣＭセンサを利用して」として、ＡＣＭセンサの原理及びＡＣＭセンサの実用化あるいは同センサによる種々の大気環境の腐食性評価法についての開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−３３４７０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】独立法人  物質・材料研究機構  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｉｍｓ．ｇｏ．ｊｐ／ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ／ＡＣＭ／ｃｒ．ｈｔｍ  「大気腐食はどこまでわかってきたかＡＣＭセンサを利用して」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようなＡＣＭセンサは、アノードとカソードにリード線を接合した箇所がガルバニック腐食しないようにシリコン材で覆っていた。しかし、ＡＣＭセンサを小型化した場合、シリコン材がＡＣＭセンサのセンサ評価面に近接するため、雨がかりなどでシリコン材のふちに水だまりができるとセンサ評価面に液体が接して測定に誤差を生じることがある。また、シリコン材の高さのため、ＡＣＭセンサを狭所や隙間に設置した場合、シリコン材が評価箇所に干渉するなど不都合が生じることがあった。
［＊課題の説明であり、かつ図面がないと理解できないことではないことから図面は不要と考えます。］
【０００８】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、センサ評価面に液体が接して測定に誤差を生じることを防止し、またセンサ設置の自由度が向上する環境モニタリングセンサ及び環境モニタリング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】
【０００９】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、アノードと、カソードとを有し、前記アノードと前記カソードとの間の電流を測定するための環境モニタリングセンサであり、
前記アノードと前記カソードとの間の電流を測定するためセンサ評価面に対し、
前記アノードと前記カソードを延長し、
前記アノードの延長した部位に、アノードリード線を接合可能とし、
前記カソードの延長した部位に、カソードリード線を接合可能とすることを特徴とする環境モニタリングセンサである。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記センサ評価面は、
前記環境モニタリングセンサのサイズにかかわらず、
同じ腐食環境におけるセンサ出力が同じになることを目的として前記アノードに隣接する前記カソードの海岸線の総延長距離が同じになるように、前記カソードのパターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の環境モニタリングセンサである。    
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記アノードと前記カソードを細長く延長したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の環境モニタリングセンサである。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記アノードと前記カソードの延長した部位は、屈曲可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサである。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記アノードと前記カソードの延長は、
前記アノードと前記カソードの少なくとも一方を複数としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサである。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記アノードと前記カソードの少なくとも一方の複数の延長は、
前記アノードリード線及び前記カソードリード線を接合しない不要の延長は切断することを特徴とする請求項５に記載の環境モニタリングセンサである。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、前記アノードリード線と前記カソードリード線が接続されたセンサホルダを含み、
前記センサホルダに、前記アノードの延長した部位と前記カソードの延長した部位が着脱可能な構成であり、
前記アノードの延長した部位に、前記アノードリード線を接点により接合して導通可能とし、
前記カソードの延長した部位に、前記カソードリード線を接点により接合して導通可能とすることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサ。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサと、
前記環境モニタリングセンサに接続して電流を測定する電流計を備え、
前記測定した電流に基づき環境モニタリングを得ることを特徴とする環境モニタリング装置である。
【発明の効果】
【００１８】
前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。
【００１９】
請求項１乃至請求項８に記載の発明では、アノードとカソードを延長し、アノードの延長した部位に、アノードリード線を接合可能とし、カソードの延長した部位に、カソードリード線を接合可能とすることで、リード線接合部をセンサ評価面から離間させ、センサ評価面に液体が接して測定に誤差を生じることを防止し、またリード線接合部が評価箇所に干渉するなどの不都合がなくなり、センサ設置の自由度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の形態の環境モニタリングセンサの平面図である。
【図２】環境モニタリングセンサの断面図である。
【図３】環境モニタリングセンサの設置状態を示す図である。
【図４】センサ評価面のパターンを示す図である。
【図５】第２の形態の環境モニタリングセンサの平面図である。
【図６】第３の形態の環境モニタリングセンサの平面図である。
【図７】第４の形態の環境モニタリングセンサの平面図である。
【図８】第５の形態の環境モニタリング装置の斜視図である。
【図９】環境モニタリング装置の平面図である。
【図１０】環境モニタリング装置の断面図である。
【図１１】環境モニタリング装置の動作を示す図である。
【図１２】データロガーの処理を示す図である。
【図１３】鉄の腐食速度と腐食測定装置の出力の日平均電気量（Ｑ）の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の環境モニタリングセンサ及び環境モニタリング装置の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明はこれに限定されない。
【００２２】
（環境モニタリングセンサの構成）
［第１の形態］
この実施の形態の環境モニタリングセンサを、図１及び図２に基づいて説明する。図１は環境モニタリングセンサの平面図、図２は環境モニタリングセンサの断面図、図３は環境モニタリングセンサの設置状態を示す図、図４はセンサ評価面のパターンを示す図である。
【００２３】
この環境モニタリングセンサ（ＡＣＭセンサ）１は、アノード２と、カソード３とを有し、アノード２とカソード３との間の電流を測定するためのセンサであり、アノード２とカソード３との間に絶縁層４を介在させた構成である。
【００２４】
アノード２は、鉄板、亜鉛メッキ鋼板、銅板などが用いられ、メッキ、合金、純金属であってもよい。カソード３は、銀（Ａｇ）、カーボン（Ｃ）などを導電性ペーストによって成形したものである。例えば、絶縁層４の表面にカソード３を、導電性ペーストをスクリーン印刷して熱硬化させて成形する。カソード３は、導電性を有し、例えば重量比５０％以上の銀（Ａｇ）、カーボン（Ｃ）などを含むことが好ましい。
【００２５】
この実施の形態では、アノード２が平面から見て略正方形であり、この一辺の両側端部を細長く外方に延長し、この延長した部位２ａ，２ｂに絶縁層４を延長して設ける。アノード２の延長した部位２ｂには、カソード３を延長させて延長した部位３ａを設ける。
【００２６】
アノード２の延長した部位２ａには、その先端にリード線取付部２ａ１が設けられ、アノードリード線を接合可能としている。カソード３の延長した部位３ａには、その先端にリード線取付部３ａ１が設けられ、カソードリード線を接合可能としている。
【００２７】
環境モニタリングセンサ（ＡＣＭセンサ）１の厚みは、従来のセンサと同様に、例えば厚さ０．８ｍｍでもよいが、例えば厚さ０．２ｍｍ以下の薄型とし、アノード２とカソード３の延長した部位２ａ，３ａが屈曲可能である構成としてもよい。また、環境モニタリングセンサ全体も薄型とし、屈曲可能にしてもよい。
【００２８】
このように、アノード２とカソード３を延長し、アノード２の延長した部位２ａにアノードリード線を接合可能とし、カソード３の延長した部位３ａにカソードリード線を接合可能とすることで、リード線取付部２ａ１とリード線取付部３ａ１のリード線接合部をセンサ評価面５から離間させている。このため、例えば、図３（ａ）に示すように、環境モニタリングセンサ（ＡＣＭセンサ）１を小型化し、リード線取付部２ａ１とリード線取付部３ａ１のリード線接合部に、それぞれアノードリード線１１ａとカソードリード線１１ｂを接合し、この接合した箇所が腐食しないようにシリコン材１１ａ１，１１ｂ１で覆っても、シリコン材１１ａ１，１１ｂ１がセンサ評価面５から離間している。したがって、雨がかりなどでシリコン材１１ａ１，１１ｂ１のふちに水だまりができることがあっても、センサ評価面５に雨など液体が接することがなくなり、測定に誤差を生じることを防止できる。
【００２９】
また、環境モニタリングセンサ（ＡＣＭセンサ）１は、図３（ｂ）に示すように、施設５０の狭所や隙間に設置した場合でも、リード線接合部のシリコン材１１ａ１，１１ｂ１がセンサ評価面５から離間しており、シリコン材１１ａ１，１１ｂ１に高さであっても施設５０などの障害物に干渉するなどの不都合がなくなり、センサ設置の自由度が向上する。
【００３０】
また、環境モニタリングセンサ（ＡＣＭセンサ）１の厚みを、例えば厚さ０．２ｍｍ以下の薄型とすることで、図３（ｃ）に示すように、アノード２とカソード３の延長した部位２ａ，３ａが屈曲可能であり、環境モニタリングセンサ（ＡＣＭセンサ）１を設置する施設５０の曲面に沿って取り付けることができる。さらに、図３（ｄ）に示すように、環境モニタリングセンサ（ＡＣＭセンサ）１の全体が屈曲可能であり、環境モニタリングセンサ（ＡＣＭセンサ）１の全体を設置する施設５０の曲面に沿って取り付けることができる。
【００３１】
環境モニタリングセンサ１は、アノード２とカソード３との間の電流を測定するためセンサ評価面５を有し、このセンサ評価面５のパターンは、図１乃至３の実施の形態では、櫛状により外形が円形になるようにカソード３のパターンを形成しているが、これに限定されず、図４に示すように、カソード３のパターンの外形は丸ではなく四角い形状にしてもよく、外形の形状は特に限定されない。また、カソード３のパターンは、櫛状、短冊状に限定されず、種々の形状を採用することができる。
【００３２】
センサ評価面５のパターンは、図４（ａ）では、環境モニタリングセンサ１が大きいサイズに形成され、図４（ｂ）では、環境モニタリングセンサ１が小さいサイズに形成されているが、環境モニタリングセンサ１のサイズの大小にかかわらず、同じ腐食環境におけるセンサ出力が同じになることを目的としてアノード２に隣接するカソード３の海岸線の総延長距離が同じになるように、カソード３のパターンを形成する。このアノード２に隣接するカソード３の海岸線の総延長距離は、図１乃至３の実施の形態の短冊状により外形が円形になるように形成したカソード３のパターンでも同じになるように形成される。
【００３３】
［第２の形態］
この実施の形態の環境モニタリングセンサを、図５に基づいて説明する。図５は環境モニタリングセンサの平面図である。この実施の形態は、アノード２が平面から見て略長方形であり、この略長方形とすることで外方に延長し、この延長した部位２ｃ，２ｄに絶縁層４を延長して設け、延長した部位２ｄには、カソード３を延長させて延長した部位３ａを設ける。
【００３４】
アノード２の延長した部位２ｃには、その先端にリード線取付部２ｃ１が設けられ、アノードリード線を接合可能としている。カソード３の延長した部位３ａには、その先端にリード線取付部３ａ１が設けられ、カソードリード線を接合可能としている。
【００３５】
［第３の形態］
この実施の形態の環境モニタリングセンサを、図６に基づいて説明する。図６は環境モニタリングセンサの平面図である。この実施の形態は、第１の形態と同じようにアノード２が平面から見て略正方形であるが、対向する辺の略中央部を細長く外方に延長し、この延長した部位２ｅ，２ｆに絶縁層４を延長して設け、延長した部位２ｆには、カソード３を延長させて延長した部位３ｂを設ける。
【００３６】
アノード２の延長した部位２ｅには、その先端にリード線取付部２ｅ１が設けられ、アノードリード線を接合可能としている。カソード３の延長した部位３ｂには、その先端にリード線取付部３ｂ１が設けられ、カソードリード線を接合可能としている。
【００３７】
［第４の形態］
この実施の形態の環境モニタリングセンサを、図７に基づいて説明する。図７は環境モニタリングセンサの平面図である。この実施の形態の環境モニタリングセンサ１は、第１の形態と第３の形態を組み合わせた構成であり、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。アノード２とカソード３の延長は、それぞれ２カ所に設けているが、アノードリード線及びカソードリード線を接合しない不要の延長は切断する。
【００３８】
また、この実施の形態では、アノード２とカソード３の延長は、それぞれ２カ所に設けているが、これに限定されず１カ所に延長を設けてもよく、同様にアノードリード線及びカソードリード線を接合しない不要の延長は切断する。
【００３９】
［第５の形態］
この実施の形態の環境モニタリング装置を、図８に基づいて説明する。図８は環境モニタリング装置の斜視図である。この実施の形態の環境モニタリング装置１は、アノード２が平面から見て略正方形であり、この一辺の両側端部を細長く外方に延長し、この延長した部分２ｋに絶縁層４を延長して設け、延長した部位２ｋには、カソード３を延長させて延長した部位３ｃを設ける。
【００４０】
アノード２の延長した部位２ｊは、その先端にアノードリード線を接点により接合して導通可能としている。カソード３の延長した部位３ｃは、その先端にカソードリード線を接点により接合して導通可能としている。この実施の形態は、リード線１１ａ，１１ｂが接続されたセンサホルダ３０を含み、リード線１１ａ，１１ｂには、図示しない端子が接続されている。センサホルダ３０に、アノード２の延長した部位２ｊと、カソード３の延長した部位３ｃが着脱可能な構成であり、センサホルダ３０に装着することによってアノード２の延長した部位２ｊの先端と、カソード３の延長した部位３ｃの先端が、それぞれのリード線１１ａ，１１ｂの端子に接触して導通する。
【００４１】
このように、センサホルダ３０に環境モニタリングセンサ１を着脱可能とする構成であり、アノード２とカソード３を延長し、アノード２の延長した部位２ｊにアノードリード線を接点により接合して導通可能とし、カソード３の延長した部位３ｃにカソードリード線を接点により接合して導通可能とすることで、リード線の接点導通部をセンサ評価面５から離間させている。
【００４２】
（環境モニタリング装置の構成）
この実施の形態の環境モニタリング装置を、図９及び図１０に基づいて説明する。図９は環境モニタリング装置の平面図、図１０は環境モニタリング装置の断面図である。
【００４３】
この実施の形態の環境モニタリング装置１０は、第１の形態の環境モニタリングセンサ１と、環境モニタリングセンサ１にリード線１１ａ，１１ｂを介して接続してアノード２とカソード３との間の電流を測定する電流計１２と、データロガー１３を備え、測定した電流に基づき環境モニタリングを得る。電流計１２は、無抵抗電流計であり、測定した電流値をデータロガー１３に送信する。環境モニタリングセンサは、第１の形態に限定されず、第２の形態乃至第５の形態も同様に用いることができる。
【００４４】
［腐食測定］
環境モニタリングとして腐食測定を、図１１乃至図１３に基づいて説明する。図１１は環境モニタリング装置の動作を示す図、図１２はデータロガーの処理を示す図、図１３は鉄の腐食速度と腐食測定装置の出力の日平均電気量（Ｑ）の関係を示す図である。
【００４５】
この環境モニタリング装置１０は、長期間にわたって自然環境に曝される構造物、例えば橋梁、標識、街灯、水門および樋門、送電鉄塔、自動車などに設置される。構造物は、大気に存在する水分、酸素、腐食性ガスおよび塩類などの腐食成分と接触して腐食が進行するため、環境モニタリング装置１０により構造物周辺の腐食環境性を測定し、構造物の腐食状況を把握するために用いられる。
【００４６】
この環境モニタリング装置１０は、２以上の環境モニタリングセンサ１を設けてもよく、その場合には、それぞれの環境モニタリングセンサ１にリード線１１ａ，１１ｂを接続し、それぞれの環境モニタリングセンサ１をリード線１１ａ，１１ｂを介して１の電流計１２に接続して電流を測定することもできる。以下、１のみの環境モニタリングセンサ１を用いた場合について説明するが、２以上の環境モニタリングセンサ１を用いる場合も同様である。
【００４７】
この環境モニタリングセンサ１は、環境因子により電気化学的に発生する出力電流値から腐食量を測定（推定）できるセンサであり、アノード２とカソード３間の絶縁抵抗が、例えば１０ＭΩ以上、好ましくは１ＧΩ以上である。環境モニタリングセンサ１を大気中に暴露すると、例えば降雨や結露などによってアノード２とカソード３間に水膜が形成されてガルバニック電流が流れ、この電流を電流計１２によって測定する。電流計１２は、無抵抗電流計であり、測定した電流値をデータロガー１３に送信する。
【００４８】
発生する電流の値は、水膜が接触するアノード２の腐食速度に比例し、データロガー１３としてコンピュータ又はマイクロプロセッサを用いる。
【００４９】
以下、データロガー１３の動作について説明する。データロガー１３は、電流計１２から、測定された電流値を受信する。電流値受信の時間間隔は、適宜に設計してよい。電流計１２は、電流値を常時出力（測定）しているので、受信（計測）間隔を任意に設定可能である。例えば、１０分につき１回とすることができる。
【００５０】
データロガー１３は、環境モニタリング装置１０またはデータロガー１３に設けられたスイッチの操作によって処理を開始する。
【００５１】
電流計１２によって、電流値が測定され、データロガー１３に送信される。データロガー１３は測定値を受信する（ステップ７１）。データロガー１３は、測定値を腐食量に変換する。
【００５２】
データロガー１３は、測定値に異常値があるか否かを判定する（ステップ７２）。ここで、異常値であるか否かの判定は、値が電流計１２に接続された湿度センサの値と相関があるか、環境モニタリングセンサ１では原理上ないマイナスの値かどうかによることができる。
【００５３】
異常値が検出された場合、データロガー１３は、警告を行う（ステップ７３）。警告は、ディスプレイへの表示、音声の出力、その他適宜な手段で行うことができる。
【００５４】
異常値検出の有無にかかわらず、データロガー１３は、測定値を記録する（ステップ７４）。この記録は、各種分析に役立てることができる。なお、記録と合わせてディスプレイへの表示を行ってもよい。
【００５５】
データロガー１３は、何らかの終了条件が満たされた場合には、処理を終了する（ステップ７５）。例えば、環境モニタリングセンサ１またはデータロガー１３に設けられたスイッチの操作による場合である。ただし、継続的にモニタリングをするため、Ｎｏに分岐して継続的な処理を行うことが一般的である。
【００５６】
以上詳細に説明したように、環境モニタリングセンサ１は、アノード２とカソード３間に薄い水膜が形成されてガルバニック電流が流れ、この電流を、電流計１２によって測定する。電流は、腐食速度と相関関係があるので、大気環境の腐食性のモニタリングをリアルタイムで行うことができる。
【００５７】
大気環境の腐食性のモニタリングは、雨が直接かかる屋外においては、腐食測定装置の出力の大きさと経時変化とから、結露・乾燥・降雨の各期間を検出でき、それらの時間を測定できる。こうして求めたぬれ時間（降雨時問）は、湿度だけでなく付着海塩量にも依存し、「温度０℃以上で湿度８０％以上」と気象条件だけで決まるとする国際標準化機構（ＩＳＯ）方式では求めることができない。
【００５８】
雨が直接かからない環境では、鉄の腐食速度と腐食測定装置の出力の日平均電気量（Ｑ）とには対応関係があり、海塩付着量や湿度条件などの環境条件によらず、日平均電気量（Ｑ）から鉄の腐食速度を推定できる。
【００５９】
このように、環境モニタリング装置１０は、環境モニタリングセンサ１において得られる環境因子により電気化学的に発生する金属の腐食に基づく出力電流値から腐食量を測定（推定）でき、その出力電流を解析することにより、環境の腐食性を直接、かつ定量的に評価することが可能で、電流は腐食速度と相関関係があるので、大気環境の腐食性をモニタリングすることができる。
【００６０】
ここで、付着海塩量は、所定の海塩を、腐食測定装置に付着させ、出力および相対湿度ＲＨの関係式を示す較正曲線を用いて付着海塩量を推定することができる。較正曲線から求められた式は、相対湿度ＲＨに比例しているので、相対湿度ＲＨは付着海塩量を求めるのに必要となる。
【００６１】
また、鉄の腐食速度と腐食測定装置の出力の日平均電気量（Ｑ）  は、図８に示すように、直線関係にある。したがって、日平均電気量（Ｑ）から腐食速度を求めることができる。
【００６２】
［微生物量測定］
この環境モニタリング装置１０は、病院内の空気中、あるいはプール等の水中に設けられる。アノード２に微生物が接触することにより、アノード２に自由電子が発生し、アノード２とカソード３との間に電流を生じる。その仕組みは、日本公衛誌    第６０巻    第９号によれば、以下のものである。
【００６３】
まず、微生物のチオール（スルフヒドリル：「ＲＳＨ」で表す）と反応するため、銅イオンＣｕ２＋が発生する。同時に自由電子も発生する。
Ｃｕ→Ｃｕ２＋＋２ｅ−        （１）
【００６４】
銅イオンＣｕ２＋は、微生物のチオールと反応する。
２Ｃｕ２＋＋２ＲＳＨ→２Ｃｕ＋＋ＲＳＳＲ＋２Ｈ＋        （２）ここで、ＲＳＳＲはジスルフィドを表す。
前記反応で生成された１価の銅イオンは、空気中又は水中の酸素と反応して過酸化水素発生する。発生した過酸化水素と１価の銅イオンが反応して、水酸基を発生する。これにより、抗菌作用を持つ。２Ｃｕ＋＋２Ｈ＋＋Ｏ２→２Ｃｕ２＋＋Ｈ２Ｏ２    （３）
Ｃｕ＋＋２Ｈ２Ｏ２→Ｃｕ２＋＋ＯＨ−＋・ＯＨ        （４）
ここで「・ＯＨ」はヒドロオキシルラジカルを表す。
【００６５】
以上の反応において、（１）に示すとおり、アノード２に自由電子が発生する。
【００６６】
自由電子が、リード線１１ａ，１１ｂの中をカソード３に向けて移動し、電流が発生する。この電流を、電流計１２によって測定する。
【００６７】
発生する電流の値は、微生物の濃度（単位面積のアノード２に接触する数）及びアノード２の表面積に比例する。ここで、アノード２の表面積は固定値であるので、発生する電流の値によって微生物の濃度を測定することができる。
【００６８】
また、電流値と微生物濃度との関係は、アノード２の表面積によって定まるものであり、電流値に定数を演算することで微生物濃度を求めることができる。データロガー１３としてコンピュータ又はマイクロプロセッサを用いることで、かかる演算を行うことができる。
【００６９】
以上詳細に説明したように、この環境モニタリング装置１０は、アノード２と微生物との反応によって発生する電流を、電流計１２によって測定して微生物量をリアルタイムで測定する。
【００７０】
この環境モニタリング装置１０を活用して、データロガー１３による環境モニタリングが可能である。
【００７１】
この環境モニタリング装置１０を医療施設に設置し、微生物を検出すると警告を出して対処を促すことができる。また、複数の環境モニタリング装置１０をネットワークで接続して感染経路を特定して、治療・予防に活用することもできる。
【００７２】
また、この環境モニタリング装置１０は、学校、鉄道駅、高齢者介護施設等の公共施設において感染症予防に活用することもでき、さらにプール等における水中の微生物量を測定して感染症予防に活用することもでき、あるいは食品工場における細菌検査に活用することもできる。また、病原菌等の貯蔵施設における病原菌流出防止にも活用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
この発明は、大気環境中に曝される構造物の大気腐食や、空気中又は水中の微生物量をモニタリングする環境モニタリングセンサ及び環境モニタリング装置に適用でき、センサ評価面にリード線接合部のシリコン材ふちの水だまりが接して測定に誤差を生じることを防止し、またセンサ設置の自由度が向上する。
【符号の説明】
【００７４】
１  環境モニタリングセンサ
２  アノード
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｊ，２ｋ  延長した部位
３  カソード
３ａ，３ｂ，３ｃ  延長した部位
４  絶縁層
５  センサ評価面
１０  環境モニタリング装置
１１ａ，１１ｂ  リード線
１２  電流計
１３  データロガー  
【図１】
2019032277.tif 000003
【図２】
2019032277.tif 000004
【図３】
2019032277.tif 000005
【図４】
2019032277.tif 000006
【図５】
2019032277.tif 000007
【図６】
2019032277.tif 000008
【図７】
2019032277.tif 000009
【図８】
2019032277.tif 000010
【図９】
2019032277.tif 000011
【図１０】
2019032277.tif 000012
【図１１】
2019032277.tif 000013
【図１２】
2019032277.tif 000014
【図１３】
2019032277.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月14日(2018.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層を介して一方側にアノードを、他方側にカソードを有し、大気中に存在する水分で前記アノードと前記カソード間が連結されたことに起因して流れる電流値を測定するための板状のセンサ本体を含む環境モニタリングセンサであり、
前記センサ本体は、前記電流値を測定するためのセンサ評価面を有し、
前記センサ本体から前記アノードと前記カソードを細長く棒状に延長し、
前記アノードの延長した部位の先端部に、別体のアノードリード線を接合可能とし、
前記カソードの延長した部位の先端部に、別体のカソードリード線を接合可能とし、
前記センサ本体のセンサ評価面から前記アノードリード線の接合部及び前記カソードリード線の接合部を離間させた構成であることを特徴とする環境モニタリングセンサ。
【請求項２】
前記センサ評価面は、
前記環境モニタリングセンサのサイズにかかわらず、
同じ腐食環境におけるセンサ出力が同じになることを目的として前記アノードに隣接する前記カソードの海岸線の総延長距離が同じになるように、前記カソードのパターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の環境モニタリングセンサ。    
【請求項３】
前記アノードと前記カソードの延長した部位は、屈曲可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の環境モニタリングセンサ。
【請求項４】
前記センサ本体から前記アノードと前記カソードを複数細長く棒状に延長し、
前記アノードリード線及び前記カソードリード線を接合しない不要の前記アノードの延長した部位及び前記カソードの延長した部位は切断する構成であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサ。
【請求項５】
前記アノードリード線と前記カソードリード線が接続されたセンサホルダを含み、
前記センサホルダに、前記センサ本体に設けた前記アノードの延長した部位と前記カソードの延長した部位が着脱可能であり、
前記アノードの延長した部位に、前記アノードリード線を接点により接合して導通可能とし、
前記カソードの延長した部位に、前記カソードリード線を接点により接合して導通可能とする構成であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサと、
前記環境モニタリングセンサに接続して電流値を測定する電流計と、を備え、
前記測定した電流値に基づき環境モニタリングを得ることを特徴とする環境モニタリング装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、センサ本体のセンサ評価面にリード線接合部のシリコン材ふちの水だまりが接して測定に誤差を生じることを防止し、またセンサ設置の自由度が向上する環境モニタリングセンサ及び環境モニタリング装置を提供することを目的とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、絶縁層を介して一方側にアノードを、他方側にカソードを有し、大気中に存在する水分で前記アノードと前記カソード間が連結されたことに起因して流れる電流値を測定するための板状のセンサ本体を含む環境モニタリングセンサであり、
前記センサ本体は、前記電流値を測定するためのセンサ評価面を有し、
前記センサ本体から前記アノードと前記カソードを細長く棒状に延長し、
前記アノードの延長した部位の先端部に、別体のアノードリード線を接合可能とし、
前記カソードの延長した部位の先端部に、別体のカソードリード線を接合可能とし、
前記センサ本体のセンサ評価面から前記アノードリード線の接合部及び前記カソードリード線の接合部を離間させた構成であることを特徴とする環境モニタリングセンサである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記アノードと前記カソードの延長した部位は、屈曲可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の環境モニタリングセンサである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記センサ本体から前記アノードと前記カソードを複数細長く棒状に延長し、
前記アノードリード線及び前記カソードリード線を接合しない不要の前記アノードの延長した部位及び前記カソードの延長した部位は切断する構成であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
請求項５に記載の発明は、前記アノードリード線と前記カソードリード線が接続されたセンサホルダを含み、
前記センサホルダに、前記センサ本体に設けた前記アノードの延長した部位と前記カソードの延長した部位が着脱可能であり、
前記アノードの延長した部位に、前記アノードリード線を接点により接合して導通可能とし、
前記カソードの延長した部位に、前記カソードリード線を接点により接合して導通可能とする構成であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサと、
前記環境モニタリングセンサに接続して電流値を測定する電流計と、を備え、
前記測定した電流に基づき環境モニタリングを得ることを特徴とする環境モニタリング装置である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
請求項１乃至請求項６に記載の発明では、センサ本体からアノードと前記カソードを細長く棒状に延長し、アノードの延長した部位の先端部に、別体のアノードリード線を接合可能とし、カソードの延長した部位の先端部に、別体のカソードリード線を接合可能とし、センサ本体のセンサ評価面からアノードリード線の接合部及びカソードリード線の接合部を離間させた構成であり、センサ評価面にリード線接合部のシリコン材ふちの水だまりが接して測定に誤差を生じることを防止し、またリード線接合部が干渉するなどの不都合がなくなり、センサ設置の自由度が向上する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
この発明は、大気環境中に曝される構造物の大気腐食や、空気中又は水中の微生物量をモニタリングする環境モニタリングセンサ及び環境モニタリング装置に適用でき、センサ本体のセンサ評価面にリード線接合部のシリコン材ふちの水だまりが接して測定に誤差を生じることを防止し、またセンサ設置の自由度が向上する。