(57)【要約】  【課題】良好な水密性を有する測定空間を形成して当該測定空間内の溶存酸素量並びにこれに影響を与える環境条件の測定を可能とする。  【解決手段】下端に開口を有すると共に該開口を形成する周壁下端部に弾性材２２を備えて海底・水底１０と共に密閉測定空間３０を形成する測定容器１９と、測定容器１９に設けられて測定中は閉じられて測定容器１９の水密性を維持すると共に密閉測定空間３０内の水と外の水とを入れ替える際に開けられる扉２７と、扉２７を開閉させる開閉用駆動装置７０と、密閉測定空間３０外の水を密閉測定空間３０内に注水するための注水ポンプ５４と、密閉測定空間３０内の水の溶存酸素量を検出する溶存酸素センサ３２と、密閉測定空間３０内の水を攪拌する攪拌機６８と、密閉測定空間３０外の水の密閉測定空間３０内への注水並びに遮断を行う注水口５８とを備えるようにした。【選択図】  図１
2008275605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明部材によって形成され下端に開口を有すると共に該開口を形成する周壁下端部に弾性材を備えて海底・水底と共に密閉測定空間を形成する測定容器と、前記測定容器に設けられて測定中は閉じられて該測定容器の水密性を維持すると共に前記密閉測定空間内の水と外の水とを入れ替える際に開けられる扉と、前記扉を開閉させる開閉用駆動装置と、前記密閉測定空間外の水を前記密閉測定空間内に注水するための注水ポンプと、前記密閉測定空間内の水の溶存酸素量を検出する溶存酸素センサと、前記密閉測定空間内の水を攪拌する攪拌機と、前記密閉測定空間外の水の前記密閉測定空間内への注水並びに遮断を行う注水口とを備えることを特徴とする水中水生生物生産呼吸測定装置。
【請求項２】
透明部材によって形成され下端に開口を有すると共に該開口を形成する周壁下端部に弾性材を備えて海底・水底と共に密閉測定空間を形成する測定容器と、内側に前記測定容器が保持されるフレームに固定されて測定中は前記測定容器を押し下げて前記開口を形成する周壁下端部の弾性材を前記海底・水底に押し付けて前記測定容器の水密性を維持すると共に前記密閉測定空間内の水と外の水とを入れ替える際に前記測定容器を持ち上げる昇降用駆動装置と、前記密閉測定空間外の水を前記密閉測定空間内に注水するための注水ポンプと、前記密閉測定空間内の水の溶存酸素量を検出する溶存酸素センサと、前記密閉測定空間内の水を攪拌する攪拌機と、前記密閉測定空間外の水の前記密閉測定空間内への注水並びに遮断を行う注水口とを備えることを特徴とする水中水生生物生産呼吸測定装置。
【請求項３】
前記密閉測定空間内に、塩分センサ、水温センサ、光量子センサ、クロロフィルセンサのうちのいずれか一つ若しくは二つ以上を更に備えることを特徴とする請求項１または２記載の水中水生生物生産呼吸測定装置。
【請求項４】
前記測定容器の上部に、前記密閉測定空間外の水の前記密閉測定空間内への流入を防ぐと共に前記密閉測定空間内の気体の前記密閉測定空間外への排出を行い、且つ前記密閉測定空間内の水の噴出を防ぐ二方向逆止弁を設けることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の水中水生生物生産呼吸測定装置。
【請求項５】
補助電源として太陽電池を設けることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の水中水生生物生産呼吸測定装置。
【請求項６】
水力を受けて揺動若しくは回転するアームと、該アームに取り付けられると共に前記測定容器の蓋の表面に接触する付着物除去部材とを有し、前記測定容器の蓋に付着する物を取り除く蓋付着物除去装置を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の水中水生生物生産呼吸測定装置。
【請求項７】
水力を受けて揺動若しくは回転するアームと、該アームに取り付けられると共に前記太陽電池のソーラーパネルの表面に接触する付着物除去部材とを有し、前記太陽電池のソーラーパネルに付着する物を取り除くソーラーパネル付着物除去装置を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の水中水生生物生産呼吸測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中水生生物生産呼吸測定装置に関する。更に詳述すると、本発明は、水中に設置され、水中の生物による酸素の生産と消費あるいは分解速度の測定を継続的に行う水中水生生物生産呼吸測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水生生物が引き起こす水中の溶存酸素量を測定する装置としては、例えば海底の酸素消費量測定装置がある（特許文献１）。
【０００３】
この酸素消費量測定装置は、海の沿岸部、特に浅場域の干潟又は藻場等に設置して海底からの酸素の供給量や吸収量を測定することを目的としている。酸素消費量測定装置１００の構成は、図１４に示すように、枠組みされたフレーム１０１の内部に固定された円筒１０２と、この円筒１０２の上端を閉鎖する蓋１０３とを備え、更に、海底に設置したときに測定域を限定するために円筒１０２とほぼ同じ直径であって底部が開放された潜入隔壁１０４を円筒１０２の下端に備えている。そして、円筒１０２、蓋１０３、潜入隔壁１０４及び海底により測定空間を形成し、この測定空間内の海水に対して光量子センサ１０５、溶存酸素センサ１０６、塩分センサ１０７及び水温センサ１０８がそれぞれの測定を行う。さらに、円筒１０２周壁の上側位置に海水吸入口１０９と、海水吸入口１０９の反対位置に排出ポンプ（図示省略）とが設けられており、排出ポンプを動作させて測定空間内の海水を排出すると共に海水吸入口１０９から新たに海水を吸入し、円筒１０２内を海水で充満させるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２６０１７８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の酸素消費量測定装置１００では、潜入隔壁１０４を海底地盤に押し込むことによって測定空間を外部と遮断するようにしているため、装置を設置する海底の地盤が固い場合や海底に岩等の障害物がある場合や海藻等が自生している場合などには潜入隔壁１０４を海底地盤に押し込むことができず、測定空間と外部とを遮断することができないので測定空間内の海水の不要な入れ替えが生じてしまい正確な測定を行うことができないという問題がある。
【０００６】
さらに、特許文献１の酸素消費量測定装置１００では、蓄電式電源のみを利用するようにしているので、装置が自立して稼働できる時間が限られるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、測定空間内の水を定期的に入れ替えると共に、水の入れ替え時以外は外部と遮断され良好な水密性を有する測定空間を形成して当該測定空間内の溶存酸素量の測定を可能とする水中水生生物生産呼吸測定装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、測定空間内の溶存酸素量に加えてこれに影響を与える環境条件の測定を可能とする水中水生生物生産呼吸測定装置を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、本発明は、水中に設置した本体を動作させるための電源である蓄電池の蓄電量の減少を抑えることにより、長期間に亘って自立して稼働して測定を行うことができる水中水生生物生産呼吸測定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】
【００１０】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の水中水生生物生産呼吸測定装置は、透明部材によって形成され下端に開口を有すると共に該開口を形成する周壁下端部に弾性材を備えて海底・水底と共に密閉測定空間を形成する測定容器と、測定容器に設けられて測定中は閉じられて測定容器の水密性を維持すると共に密閉測定空間内の水と外の水とを入れ替える際に開けられる扉と、扉を開閉させる開閉用駆動装置と、密閉測定空間外の水を密閉測定空間内に注水するための注水ポンプと、密閉測定空間内の水の溶存酸素量を検出する溶存酸素センサと、密閉測定空間内の水を攪拌する攪拌機と、密閉測定空間外の水の密閉測定空間内への注水並びに遮断を行う注水口とを備えるようにしている。
【００１１】
また、請求項２記載の水中水生生物生産呼吸測定装置は、透明部材によって形成され下端に開口を有すると共に該開口を形成する周壁下端部に弾性材を備えて海底・水底と共に密閉測定空間を形成する測定容器と、内側に測定容器が保持されるフレームに固定されて測定中は測定容器を押し下げて開口を形成する周壁下端部の弾性材を海底・水底に押し付けて測定容器の水密性を維持すると共に密閉測定空間内の水と外の水とを入れ替える際に測定容器を持ち上げる昇降用駆動装置と、密閉測定空間外の水を密閉測定空間内に注水するための注水ポンプと、密閉測定空間内の水の溶存酸素量を検出する溶存酸素センサと、密閉測定空間内の水を攪拌する攪拌機と、密閉測定空間外の水の密閉測定空間内への注水並びに遮断を行う注水口とを備えるようにしている。
【００１２】
この場合には、測定空間内の水を定期的に入れ替えることができると共に、測定容器下端の開口を形成する周壁下端部に弾性材を備えるようにしているので、測定中は測定容器と海底・水底との間の水密性が確保され、外部と遮断した状態で密閉測定空間内の水の溶存酸素量を測定することができる。
【００１３】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の水中水生生物生産呼吸測定装置において、密閉測定空間内に、塩分センサ、水温センサ、光量子センサ、クロロフィルセンサのうちのいずれか一つ若しくは二つ以上を更に備えるようにしている。この場合には、各種センサを備えることにより、溶存酸素量と併せて、水生生物による酸素の生産と消費あるいは分解速度に影響を与える環境条件である塩分、水温、光強度、クロロフィル濃度を測定することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか一つに記載の水中水生生物生産呼吸測定装置において、測定容器の上部に、密閉測定空間外の水の密閉測定空間内への流入を防ぐと共に密閉測定空間内の気体の密閉測定空間外への排出を行い、且つ密閉測定空間内の水の噴出を防ぐ二方向逆止弁を設けるようにしている。この場合には、密閉測定空間内のガス抜きを行うことができると共に密閉測定空間内の水の不要な噴出を防ぐことができる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか一つに記載の水中水生生物生産呼吸測定装置において、補助電源として太陽電池を設けるようにしている。この場合には、装置を動作させるための電源である蓄電池の蓄電量の減少を抑えることができる。
【００１６】
また、請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか一つに記載の水中水生生物生産呼吸測定装置において、水力を受けて揺動若しくは回転するアームと、該アームに取り付けられると共に測定容器の蓋の表面に接触する付着物除去部材とを有し、測定容器の蓋に付着する物を取り除く蓋付着物除去装置を備えるようにしている。この場合には、水力によってアームと共に付着物除去部材が揺動・回転して付着物が除去されるので、測定容器の蓋の表面の透明度が確保される。
【００１７】
さらに、請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか一つに記載の水中水生生物生産呼吸測定装置において、水力を受けて揺動若しくは回転するアームと、該アームに取り付けられると共に前記太陽電池のソーラーパネルの表面に接触する付着物除去部材とを有し、前記太陽電池のソーラーパネルに付着する物を取り除くソーラーパネル付着物除去装置を備えるようにしている。この場合には、水力によってアームと共に付着部除去部材が揺動・回転して付着物が除去されるので、ソーラーパネルの表面の透明度が確保される。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、請求項１及び２記載の発明によれば、測定容器と海底・水底との間の水密性を確保して外部と遮断した状態で密閉測定空間内の水の溶存酸素量を測定することができるので、密閉測定空間内の水と外の水との不要な入れ替えを排除した上で密閉測定空間内の水の溶存酸素量の測定を行うことが可能となり、測定精度の向上を図ることができる。
【００１９】
また、請求項３記載の発明によれば、溶存酸素量と併せて、水生生物による酸素の生産と消費あるいは分解速度に影響を与える環境条件である塩分等を測定することができるので、水生生物が引き起こす溶存酸素量の変化の分析を行う上で有益な情報である環境条件を同時に測定することが可能となる。
【００２０】
また、請求項４記載の発明によれば、密閉測定空間内のガス抜きを行うことができると共に密閉測定空間内の水の不要な噴出を防ぐことができるので、密閉測定空間の密閉性を保ちながら密閉測定空間内の状態をより良く保つことが可能となり、測定精度の向上を図ることができる。
【００２１】
さらに、請求項５記載の発明によれば、蓄電池の蓄電量の減少を抑えることができるので、外部電源の供給や蓄電池の交換を必要とすることなく装置が自立して稼働して長期間に亘って測定を行うことが可能となる。
【００２２】
また、請求項６記載の発明によれば、測定容器の蓋の表面の透明度が確保されるので、測定容器内の環境（特に光について）を外部の環境と同じに保つことができ、正確な測定を行うことができる。
【００２３】
さらに、請求項７記載の発明によれば、ソーラーパネルの表面の透明度が確保されるので、太陽光を高い効率で集光することができ、電源不足を回避して確実な測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図１から図８に本発明の水中水生生物生産呼吸測定装置の第一の実施形態を示す。
【００２６】
図１から図３に示すように、水中水生生物生産呼吸測定装置１は大まかに、フレーム１２、測定部１４及び電源・データ処理部１６からなる。そして、透明部材によって形成され下端に開口を有すると共に該開口を形成する周壁下端部に弾性材２２を備えて海底・水底１０と共に密閉測定空間３０を形成する測定容器１９と、測定容器１９に設けられて測定中は閉じられて測定容器１９の水密性を維持すると共に密閉測定空間３０内の水と外の水とを入れ替える際に開けられる扉２７と、扉２７を開閉させる開閉用駆動装置７０と、密閉測定空間３０外の水を密閉測定空間３０内に注水するための注水ポンプ５４と、密閉測定空間３０内の水の溶存酸素量を検出する溶存酸素センサ３２と、密閉測定空間３０内の水を攪拌する攪拌機６８と、密閉測定空間３０外の水の密閉測定空間３０内への注水並びに遮断を行う注水口５８とを備える。なお、分かり易くするために、図２においては密閉測定空間３０内の開閉用駆動装置７０を省略している。そして、図３においては密閉測定空間３０内について開閉用駆動装置７０のみをあらわしている。
【００２７】
フレーム１２は、ステンレス等の非腐食性材料からなるパイプで組み立てられ、それぞれが直方体状の格子に組まれた第一のフレーム１２ａと第二のフレーム１２ｂとをつなぎ合わせて形成される。そして、直方体状の格子に組まれた第一のフレーム１２ａの内側に測定部１４が固定され、同じく直方体状の格子に組まれた第二のフレーム１２ｂの内側に電源・データ処理部１６が固定される。また、測定部１４の底部に合致させて若しくは測定部１４の底部が若干突出するように調整されて下方に伸びる枠足１２ｃが第二のフレーム１２ｂの下部に設けられる。
【００２８】
測定部１４の測定容器１９は、円筒形状の本体２０と、本体２０の上部を閉塞するドーム形状の蓋２４とから構成される。本体２０及び蓋２４は透明な部材により構成される。また、本体２０及び蓋２４はこれらの内部空間と外部とを遮断するものであり、透水性がない材料を用いて形成される。さらに、測定装置１が設置される場所の水圧に耐えられる材料を用いて形成される。具体的には例えばアクリル樹脂等の合成樹脂を用いることが可能である。
【００２９】
本体２０は、外側面の第一のフレーム１２ａと接する部分に盲穴２０ｄを有し、第一のフレーム１２ａを貫通するピン３１によってフレーム１２に固定される。
【００３０】
本体２０と蓋２４とは、本体２０の上部フランジ２０ａと蓋２４の下部フランジ２４ａとが重ね合わされボルト２５によって締め付けられて固定される。そして、本体２０の上部フランジ２０ａのボルト２５位置よりも内周側に環状溝２０ｂが形成されると共に環状溝２０ｂ内にＯリング２６が嵌合されて蓋２４の下部フランジ２４ａに接し、本体２０と蓋２４との間に水密性が保持される。
【００３１】
本体２０は、周壁に開口部を有し、この開口部に開閉可能な扉２７が設けられる。本実施形態では、本体２０はほぼ向かい合う位置関係で二箇所の開口部を有し、それぞれに扉２７が設けられる。
【００３２】
扉２７は、閉じられた状態では本体２０の内部と外部とを遮断し、開けられた状態で本体２０の内部と外部との水の入れ替えを可能とするものである。すなわち、扉２７は、閉じられた状態では水の入れ替えが生じないように水密性を有すると共に、内部と外部との水の入れ替えが可能な程度に開扉可能な構造であれば良い。
【００３３】
本実施形態では、本体２０の周壁の開口部及び扉２７は矩形に形成されている。そして、扉２７は、上下方向の一辺を軸として回転して開閉可能に上下二つのヒンジ２９によって本体２０に取り付けられる。また、本体２０の開口は、内側の開口面よりも外側の開口面の方が小さく形成され、本体２０の開口部を区画する縁には傾斜面が形成される。そして、扉２７の縁にもこの傾斜面と合致する傾斜が形成される。さらに、扉２７の縁の傾斜面には環状溝が設けられると共にこの環状溝にＯリング２８が嵌められる。この構造により、扉２７を内側から本体２０の周壁に押し付けることによって水密性が確保される。
【００３４】
開閉用駆動装置７０は、扉２７を開閉させるものである。本実施形態では、開閉用駆動装置７０として水中シリンダ型アクチュエータが用いられる。
【００３５】
水中シリンダ型アクチュエータ７０は、シリンダ本体７０ａと固定用ロッド７０ｂと伸縮ロッド７０ｃとからなる。固定用ロッド７０ｂの一端はシリンダ本体７０ａに固定され、他端はロッド取付具７１ａを介して当該端部を中心として横方向に揺動可能に本体２０の内周面に固定される。また、伸縮ロッド７０ｃの一端はロッド取付具７１ｂを介して当該端部を中心として横方向に揺動可能に扉２７の内側表面に固定され、他端は伸縮可能にシリンダ本体７０ａに挿入される。
【００３６】
そして、伸縮ロッド７０ｃがシリンダ本体７０ａから突出して水中シリンダ型アクチュエータ７０が伸長することによって扉２７が本体２０の周壁に押し付けられて水密性が確保される。また、伸縮ロッド７０ｃがシリンダ本体７０ａ内に進入して水中シリンダ型アクチュエータ７０が縮むことによって扉２７が開けられる。
【００３７】
弾性材２２は、本体２０の周壁の下端部に取り付けられ、測定装置１が設置された海底・水底１０に密着して本体２０の下端と海底・水底１０との間の隙間を埋めて水密性を確保して本体２０の内部と外部とを遮断するものである。そのため、弾性材２２は弾性を有すると共に不透水性を有するものであれば良い。具体的には例えば、伸縮性を有するポリエチレンフィルムで低反発ウレタンをカバーしたものが用いられる。
【００３８】
こうして、蓋２４と本体２０と弾性材２２と水中水生生物生産呼吸測定装置１が設置された海底・水底１０とによって水密性が確保された密閉測定空間３０が形成される。
【００３９】
本体２０は、その内部にセンサを有する。センサとしては、例えば水中水生生物生産呼吸量を求めるための溶存酸素量を検出する溶存酸素センサ３２、塩分センサ３４、水温センサ３６、光量子センサ３８、クロロフィルセンサ４０（以下適宜、単にセンサ３２等とも表記する）を使用することができる。また、測定目的に合わせて必要なセンサを追加することもできる。
【００４０】
これらのセンサ３２等は、図４に示す支持構造４１によって密閉測定空間３０の水密性を害することなく本体２０の内部に固定される。具体的には、支持構造４１は、センサ３２等を保持するセンサホルダ４２，４４，４６と、隣接するセンサホルダ４２，４４，４６同士を連結し、又はセンサホルダ４２，４４，４６と本体２０の周壁とを連結する連結アーム４８とによって構成される。
【００４１】
本体２０の周壁には連結アーム４８の一端を支持するための貫通孔２０ｃが形成され、さらに、連結アーム４８の端面には貫通孔２０ｃに連通するネジ孔４８ａが形成され、貫通孔２０ｃ及びネジ孔４８ａにネジ４９がねじ込まれる。また、連結アーム４８の端面のネジ孔４８ａの周りには環状溝４８ｂが形成されると共に環状溝４８ｂ内にＯリング５０が嵌合されて本体２０の内周面に接している。
【００４２】
この構成により、水密性を保持しつつセンサ３２等を本体２０に支持させることができる。そして、各センサホルダ４２，４４及び４６は、連結アーム４８によって隣接するセンサホルダと本体２０とに必ず支持されるために取付強度を高めることができる。
【００４３】
また、センサを増設する場合には、同様に、センサホルダ４２又はセンサホルダ４６の水平方向の延長上にセンサホルダを増設し、増設したセンサホルダとセンサホルダ４２又は４６、及び増設したセンサホルダと本体２０の周壁との間を二つの連結アーム４８によって連結することで対応することができる。
【００４４】
センサ３２等からの信号はケーブル５１によって電源・データ処理部１６へ送られる。ケーブル５１は本体２０の周壁に設けられたネジ孔２０ｅ（図１参照）に螺着されたケーブル保持具５２によって水密性をもって本体２０を貫通している。
【００４５】
ケーブル保持具５２は、図５に示したように、パッキン５３（Ｏリングでも良い）を有しており、このパッキン５３が本体２０の外周面に接している。
【００４６】
また、図１に示すように、本体２０の周壁には、この周壁を貫通する流入コネクタ５６が設けられる。流入コネクタ５６の下流端が密閉測定空間３０の注水口５８となる。
【００４７】
流入コネクタ５６は、図６及び図７に示したように、雄コネクタ５６ａ、雌コネクタ５６ｂ及びエンドコネクタ５６ｃからなり、雄コネクタ５６ａとエンドコネクタ５６ｃとの間に逆止弁６０が取り付けられる。
【００４８】
逆止弁６０は、逆止弁取付板６２とゴム等の弾性部材からなる弁体６４とから構成され、弁体６４のボス部６４ａが逆止弁取付板６２の中心孔６２ａを貫通して保持される。
【００４９】
逆止弁取付板６２の周縁部は、流入コネクタ５６の雄コネクタ５６ａとエンドコネクタ５６ｃとの間に挟着され、弁体６４の周縁部は通常その弾性により逆止弁取付板６２に密着しているが、逆止弁取付板６２から離反することにより弁が開放されるようになっている。
【００５０】
また、雄コネクタ５６ａの端面に形成された環状溝にＯリング６６が嵌合されて逆止弁取付板６２に接しており、これによって逆止弁取付板６２と雄コネクタ５６ａとの周囲の水密性が保持される。
【００５１】
フレーム１２には外部から密閉測定空間３０内へと海水を流入させる注水ポンプ５４が固定される。注水ポンプ５４の排出口は流入コネクタ５６に接続される。
【００５２】
また、本体２０の周壁には、プロペラが密閉測定空間３０内に突出するように攪拌機６８が取り付けられる。この攪拌機６８も本体２０の水密性を保持するようにして取り付けられる。
【００５３】
さらに、蓋２４の頂部には二方向において逆止が可能な二方向逆止弁８０が設けられる。逆止弁８０は、外部から密閉測定空間３０内への水の流入を阻止しつつ、密閉測定空間３０内で発生したガス等のガス抜きとして機能するものである。
【００５４】
二方向逆止弁８０は、図８に示すように、上下二つのボール８２と二つのボール８２を連結する連結軸８４とからなる弁８１、対向するボール８２が着座可能となった上下の弁座８６、及び上部の開口を有するキャップ８８によって構成される。そして、ボール８２は、例えばアクリル樹脂からなり、水よりも若干重い比重となっている。
【００５５】
そして、二方向逆止弁８０は、通常は上方のボール８２が上方の弁座８６に当接して外部からの水の流入を阻止し、且つ密閉測定空間３０内の気体及び密閉測定空間３０内の水から発生したガスあるいは水位変化により干出した際に導入された空気を逃がす（図８（ａ））。一方で、下方のボール８２が下方の弁座８６に当接することによって、密閉測定空間３０内の水が噴出することを防止する（図８（ｂ））。
【００５６】
電源・データ処理部１６の上面にはソーラーパネル９０が設置され、内部には電源ユニット９２、コントロール部及びデータロガー部９４が配設される。
【００５７】
電源ユニット９２は、蓄電池及びソーラーパネル９０に接続された制御部からなる。
【００５８】
コントロール部は、センサ３２等からの信号を受けると共に、注水ポンプ５４及び開閉用駆動装置７０、並びに攪拌機６８の動作制御を行う。なお、コントロール部と注水ポンプ５４、開閉用駆動装置７０、攪拌機６８とは制御信号を伝送可能なケーブル（図示省略）によって接続されている。
【００５９】
また、データロガー部は、メモリーカード等によって構成され、コントロール部で処理されたセンサ３２等の測定データを記録する。
【００６０】
以上のように構成される水中水生生物生産呼吸測定装置１においては、定期的に注水ポンプ５４及び開閉用駆動装置７０が作動することによって注水口５８から測定容器１９外部の水が密閉測定空間３０に注水されると共に扉２７から密閉測定空間３０内部の水が排出されて密閉測定空間３０内の水の入れ替えが行われる。このように、注水ポンプ５４によって注水すると共に本体２０の周壁の扉２７を開けて排水して水の入れ替えを行うことにより、従来のように吸水口及び排水口のみから水の入れ替えを行う場合と比べて入れ替えの効率が良く水の入れ替えを短時間で行うことができる。
【００６１】
こうして、予め決められてコントローラ部に設定された時間だけ注水ポンプ５４及び開閉用駆動装置７０が動作した後、伸縮ロッド７０ｃがシリンダ本体７０ａから突出して水中シリンダ型アクチュエータ７０が伸長することによって扉２７が本体２０の周壁に押し付けられて密閉測定空間３０の水密性が確保される。そして、コントローラ部からの動作信号により攪拌機６８の回転が開始され、密閉測定空間３０内の水は適宜攪拌される。攪拌機６８の回転は、密閉測定空間３０内の流れを安定状態に保つためにコントローラ部によって適宜制御されることが好ましい。
【００６２】
そして、外部と遮断された状態で密閉測定空間３０に充満した水に対して測定が行われる。センサ３２等からの測定信号が所定時間間隔又は連続的にコントロール部に取り込まれて処理されて測定データがデータロガー部に記録される。
【００６３】
以上の動作を繰り返し継続して測定を行うことにより外部と完全に遮断された密閉測定空間３０内での酸素量、水温、塩分、クロロフィルａ量（即ち浮遊性の光合成を行う水生生物量の目安）を継続的、連続的に把握することができる。それにより、生物による光合成及び呼吸速度、並びに光合成及び呼吸速度を律する環境条件の測定を行うことができる。
【００６４】
また、電源として蓄電池の他にソーラーパネル９０からの太陽エネルギーも利用しているために水中水生生物生産呼吸測定装置１単独で従来よりも長時間の測定をすることが可能になる。
【００６５】
また、本実施形態では、本体２０下端の弾性材２２に合致させて若しくは弾性材２２が若干突出するように調整された下方に伸びる枠足１２ｃが第二のフレーム１２ｂの下部に設けられる。これにより、水中水生生物生産呼吸測定装置１の支持点の拡がりが大きくなり、水中水生生物生産呼吸測定装置１の傾きや沈降等を防いで水中水生生物生産呼吸測定装置１を安定して設置することができる。
【００６６】
次に、図９及び図１０に本発明の水中水生生物生産呼吸測定装置の第二の実施形態を示す。なお、以下に説明する第二の実施形態において、上述の第一の実施形態と同様の構成要素については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６７】
この第二の実施形態は、測定容器１９を持ち上げて本体２０下端の弾性材２２と測定装置１が設置された海底・水底１０との間に隙間をあけることによって密閉測定空間３０内の水の入れ替えを行うようにしたものである。
【００６８】
このため、第二の実施形態は、第一の実施形態の扉２７及び開閉用駆動装置７０の代わりに、昇降用駆動装置７３及びガイド７５を備える。
【００６９】
昇降用駆動装置７３は、測定容器１９をフレーム１２に対して昇降させるものである。本実施形態では、昇降用駆動装置７３として、シリンダ本体７３ａとロッド７３ｂとからなる水中シリンダ型アクチュエータが用いられる。なお、本実施形態では、直方体状の格子に組まれた第一のフレーム１２ａに測定容器１９を含む測定部１４は固定されておらず、測定容器１９は昇降用駆動装置７３を介して第１のフレーム１２ａに可動に保持される。
【００７０】
本実施形態では、水中シリンダ型アクチュエータ７３を固定するため、並びに、水中シリンダ型アクチュエータ７３を用いて本体２０及び蓋２４を円滑に昇降させるためにガイド７５が設けられる。
【００７１】
ガイド７５は、直方体状の格子に組まれて本体２０の周囲を囲む第一のフレーム１２ａのうち直方体の上面を形成する矩形に組まれたフレームと下面を形成する矩形に組まれたフレームとの間に円筒形状の本体２０の軸心と平行に設けられる。なお、ガイド７５の上端及び下端は例えばねじ止等によって第一のフレーム１２ａに固定される。また、ガイド７５は矩形をなすフレーム各辺のほぼ中央に設けられ、全部で四本のガイド７５が設けられる。
【００７２】
そして、水中シリンダ型アクチュエータ７３は、シリンダ本体７３ａ及びロッド７３ｂの軸心がガイド７５の軸心と平行になるように、すなわち本体２０の軸心と平行になるようにガイド７５の上側にシリンダ固定具７４によって固定される。
【００７３】
本実施形態のシリンダ固定具７４はコ字型板状に形成される。そして、コ字型開口部分にシリンダ本体７３ａの外周面と接する周面が形成されると共に、コ字型開口部分の先端側でガイド７５を狭持する。この構成により、シリンダ固定具７４は、水中シリンダ型アクチュエータ７３をガイド７５に固定する。なお、シリンダ固定具７４と水中シリンダ型アクチュエータ７３及びガイド７５とは溶接やねじ止等によって固着される。
【００７４】
水中シリンダ型アクチュエータ７３のロッド７３ｂの先端には本体支持部材７６が備えられる。本体支持部材７６はコ字型板状に形成され、ロッド７３ｂの先端に例えばねじ止等によって固定される。また、本体支持部材７６のコ字型開口部分はガイド７５を摺動可能に狭持する。
【００７５】
測定容器１９の本体２０は、本体支持部材７６を介して四本の水中シリンダ型アクチュエータ７３によって支持される。そして、本体支持部材７６は、ロッド７３ｂの往復運動に合わせてコ字型開口部の内周面がガイド７５に接しながらガイド７５に沿って移動するので移動の中心軸がぶれることがなく、測定容器１９をスムーズに昇降させることができる。
【００７６】
また、この実施形態では、枠足１２ｃに合致させて下方に伸びる枠足１２ｄが第一のフレーム１２ａの下部に設けられる。これにより、測定容器１９が持ち上げられた場合に、この枠足１２ｄが海底・水底１０に対する支持柱となって弾性材２２と海底・水底１０との間に隙間ができ、そして、本体２０側に傾くことがなく測定装置１の姿勢を安定させることができる。
【００７７】
以上のように構成される水中水生生物生産呼吸測定装置１においては、定期的に注水ポンプ５４及び昇降用駆動装置７３が作動することによって注水口５８から測定容器１９外部の水が密閉測定空間３０に注水されると共に弾性材２２と海底・水底１０との間の隙間から内部の水が排出されて密閉測定空間３０内の水の入れ替えが行われる。このように、注水ポンプ５４によって注水すると共に弾性材２２と海底・水底１０との間に隙間をあけて排水して水の入れ替えを行うことにより、従来のように吸水口及び排水口のみから水の入れ替えを行う場合と比べて入れ替えの効率が良く水の入れ替えを短時間で行うことができる。
【００７８】
こうして、昇降用駆動装置７３のロッド７３ｂがシリンダ本体７３ａに引き込まれて測定容器１９を持ち上げて本体２０下端の弾性材２２と海底・水底１０との間に隙間があけられると共に予め決められてコントローラ部に設定された時間だけ注水ポンプ５４が動作した後、ロッド７３ｂがシリンダ本体７３ａから突出して本体２０下端の弾性材２２が海底・水底１０に押し付けられて密閉測定空間３０の水密性が確保される。そして、コントローラ部からの動作信号により攪拌機６８の回転が開始され、密閉測定空間３０内の水は適宜攪拌される。攪拌機６８の回転は、密閉測定空間３０内の流れを安定状態に保つためにコントローラ部によって適宜制御されることが好ましい。
【００７９】
次に、図１１及び図１２に本発明の水中水生生物生産呼吸測定装置の第三の実施形態を示す。なお、以下に説明する第三の実施形態において上述の第一及び第二の実施形態と同様の構成要素については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。ここで、本実施形態においては、二方向逆止弁８０は測定容器１９の蓋２４の頂部から円柱状に突出して設けられている。
【００８０】
この第三の実施形態では、測定容器１９の蓋２４の表面に付着する物を除去するための仕組みを設けるようにしている。具体的には、本実施形態の水中水生生物生産呼吸測定装置１は、アーム９５ａと付着物除去部材９５ｂとを有する蓋付着物除去装置９５を蓋２４に備える。
【００８１】
アーム９５ａは、図１１に示すように、長方形板状の短辺と長辺とのうちの短辺を測定容器１９の蓋２４の表面に対して立てて配置した状態で長辺がドーム形状の蓋２４の表面の曲面形状に沿うように弓形に形成される。本実施形態では、アーム９５ａは二方向逆止弁８０から蓋２４の下部フランジ２４ａに至る弓形に形成され（ただし、アーム９５ａの下部フランジ２４ａ側の端部は下部フランジ２４ａには接していない）、当該弓形のアーム９５ａを一つ用いるようにしている。さらに、アーム９５ａは、アーム９５ａの蓋２４側の長辺に取り付けられた付着物除去部材９５ｂの先端部分が蓋２４の表面と接触する位置に配置される。
【００８２】
アーム９５ａは、二方向逆止弁８０側の端部に取付部９５ｃを有する。取付部９５ｃは円筒状に形成され、円筒の軸心の方向とアーム９５ａの短辺の方向とを合わせてアーム９５ａの短辺に取り付けられる。そして、円筒状の取付部９５ｃの内径は、蓋２４の頂部に設けられた円柱状の二方向逆止弁８０の外径に合わせて調整される。具体的には、二方向逆止弁８０に円筒状の取付部９５ｃを嵌めた場合に、二方向逆止弁８０に対して取付部９５ｃが自由に回転可能な大きさに形成される。
【００８３】
そして、本実施形態では、二方向逆止弁８０のキャップ８８は、取付部９５ｃの外径よりも直径が大きく形成される。これにより、二方向逆止弁８０に嵌められた取付部９５ｃが二方向逆止弁８０から抜けないようになっている。
【００８４】
本実施形態では、蓋付着物除去装置９５は、付着物除去部材９５ｂとしてブラシを備える。ブラシ９５ｂはアーム９５ａの蓋２４側の長辺の全体に亘って取り付けられる。
【００８５】
蓋付着物除去装置９５は、本実施形態では、水中水生生物生産呼吸測定装置１が水中に設置された状態において、水流や潮力や波力などの水力によって作動する。すなわち、蓋２４の表面に対して短辺を立てて配置されるアーム９５ａが水流や潮力や波力などの水力を受けることにより、取付部９５ｃが嵌められている二方向逆止弁８０を中心としてアーム９５ａと共にブラシ９５ｂが揺動・回転する。
【００８６】
これにより、測定容器１９の蓋２４の表面に接触するブラシ９５ｂが蓋２４の表面に付着する物を除去するので、蓋２４の透明度が確保される。したがって、本発明の水中水生生物生産呼吸測定装置は、蓋付着物除去装置９５を備えることにより、測定容器１９の蓋２４の透明度が確保されて測定容器１９内の環境（特に光について）を外部の環境と同じに保つことができるので正確な測定を行うことができる。
【００８７】
また、本実施形態では、電源・データ処理部１６の上面のソーラーパネル９０の表面に付着する物を除去するための仕組みを設けるようにしている。具体的には、本実施形態の水中水生生物生産呼吸測定装置１は、アーム９６ａと付着物除去部材９６ｂとを有するソーラーパネル付着物除去装置９６をソーラーパネル９０に備える。なお、本実施形態では、二組のソーラーパネル付着物除去装置９６を備えるようにしており、矩形のソーラーパネル９０の枠９０ａのうち向かい合う二辺の概ね中点位置に一組ずつ備えられる。
【００８８】
アーム９６ａは、図１２に示すように、長方形板状に形成され、短辺と長辺とのうちの短辺を電源・データ処理部１６の上面のソーラーパネル９０の表面に対して立てた状態で長辺がソーラーパネル９０の表面に対して平行になるように配置される。さらに、アーム９６ａは、アーム９６ａのソーラーパネル９０側の長辺に取り付けられた付着物除去部材９６ｂの先端部分がソーラーパネル９０の表面と接触する位置に配置される。
【００８９】
アーム９６ａは、ソーラーパネル９０の枠９０ａ側の端部に取付部９５ｃを有する。取付部９６ｃは円筒状に形成され、円筒の軸心の方向とアーム９６ａの短辺の方向とを合わせてアーム９６ａの短辺に取り付けられる。
【００９０】
また、本実施形態では、ソーラーパネル９０の枠９０ａに回転支軸９６ｅが設けられる。回転支軸９６ｅはソーラーパネル９０の枠９０ａの上面から円柱状に突出して設けられる（図１２（Ｂ）の右側のソーラーパネル付着物除去装置９６を参照）。
【００９１】
そして、円筒状の取付部９６ｃの内径は、ソーラーパネル９０の枠９０ａの上面に設けられた円柱状の回転支軸９６ｅの外径に合わせて調整される。具体的には、回転支軸９６ｅに円筒状の取付部９６ｃを嵌めた場合に、回転支軸９６ｅに対して取付部９６ｃが自由に回転可能な大きさに形成される。
【００９２】
さらに、回転支軸９６ｅに嵌められた取付部９６ｃが回転支軸９６ｅから抜けないように回転支軸９６ｅの上端にキャップ９６ｄが固定される。
【００９３】
また、アーム９６ａの揺動範囲をソーラーパネル９０の表面部分に制限するため、ソーラーパネル９０の枠９０ａの四隅にストッパ９６ｆが設けられる。
【００９４】
本実施形態では、ソーラーパネル付着物除去装置９６は、付着物除去部材９６ｂとしてブラシを備える。ブラシ９６ｂはアーム９６ａのソーラーパネル９０側の長辺の全体に亘って取り付けられる。
【００９５】
ソーラーパネル付着物除去装置９６は、本実施形態では、水中水生生物生産呼吸測定装置１が水中に設置された状態において、水流や潮力や波力などの水力によって作動する。すなわち、ソーラーパネル９０の表面に対して短辺を立てて配置されるアーム９６ａが水流や潮力や波力などの水力を受けることにより、取付部９６ｃが嵌められている回転支軸９６ｅを中心としてアーム９６ａと共にブラシ９６ｂが揺動する。
【００９６】
これにより、ソーラーパネル９０の表面に接触するブラシ９６ｂがソーラーパネル９０の表面に付着する物を除去するので、ソーラーパネル９０の表面の透明度が確保される。したがって、本発明の水中水生生物生産呼吸測定装置は、ソーラーパネル付着物除去装置９６を備えることにより、ソーラーパネル９０の表面の透明度が確保されて太陽光を高い効率で集光することができるので電源不足を回避して確実な測定を行うことができる。
【００９７】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態では、水中水生生物生産呼吸測定装置１として測定部１４と電源・データ処理部１６が一体的に形成されたものを例として挙げたが、これに限られず、測定部１４と電源・データ処理部１６とを別々のものとして構成しても良い。
【００９８】
また、第一の実施形態では、扉２７を本体２０の周壁に設けるようにしているが、これに限られず、蓋２４に設けるようにしても良い。
【００９９】
また、第一の実施形態では、本体２０に開口部を二箇所設けるようにしているが、これに限られず、開口部並びに扉の個数は一つでも良いし三つ以上でも良い。
【０１００】
また、第一の実施形態では、開閉用駆動装置７０は測定容器１９の内部に配置するようにしているが、これに限られず、測定容器１９の外側に配置しても良い。
【０１０１】
また、第三の実施形態では、蓋付着物除去装置９５としてブラシ９５ｂを有するアーム９５ａを一本用いるようにしているが、これに限られず、二方向逆止弁８０を中心とする点対称の位置関係に配置される二本のアーム９５ａ及びブラシ９５ｂを用いるようにしても良い。この場合には、アーム９６ａは、図１３に示すように、蓋２４の上方から見た場合に弓形になるように形成される。この場合も、蓋２４の上方から見た場合に弓形になるように形成されるアーム９６ａを回転支軸９６ｅを中心とする点対称の位置に二つ配置することにより、横方向の水流や潮力や波力などの水力の向きに対して凹部になる方のアーム９６ａが受ける力と凸部になる方のアーム９６ａが受ける力とが異なることになるので、アーム９６ａと共にブラシ９６ｂが回転支軸９６ｅを中心として回転する。
【０１０２】
また、第三の実施形態では、矩形のソーラーパネル９０の枠９０ａのうち向かい合う二辺の概ね中点位置に一組ずつ合計二組のソーラーパネル付着物除去装置９６を備えるようにしているが、これに限られず、ソーラーパネル付着物除去装置９６を一組だけ用いるようにしても良い。この場合には、ソーラーパネル付着物除去装置９６のアーム９６ａの長さを、枠９０ａのうち向かい合う向こう側の辺に達する程度まで長くする。
【０１０３】
さらに、第三の実施形態では、蓋付着物除去装置９５及びソーラーパネル付着物除去装置９６は水流や潮力や波力などの水力によって動作するようにしているが、これに限られず、これら付着物除去装置９５，９６を駆動させるためのモーター等の駆動装置を持つようにしても良い。そしてこの場合には、ソーラーパネル９０によって得られる電力を用いて当該駆動装置を駆動するようにしても良いし、当該駆動装置を動かすためのソーラーパネル及びバッテリーを別に設けるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の水中水生生物生産呼吸測定装置の第一の実施形態を示す平面図である。
【図２】第一の実施形態の全体図（左部は密閉測定空間内の開閉用駆動装置を省略した断面図。右部は正面図）である。
【図３】第一の実施形態の全体図（左部は密閉測定空間内について開閉用駆動装置のみをあらわした断面図。右部は正面図）である。
【図４】実施形態のセンサ支持構造を表す拡大図である
【図５】実施形態のセンサコネクタの分解側面図である。
【図６】実施形態の流入コネクタの部分断面側面図である。
【図７】実施形態の流入コネクタの分解斜視図である。
【図８】実施形態の二方向逆止弁の断面図である。
【図９】本発明の水中水生生物生産呼吸測定装置の第二の実施形態を示す平面図である。
【図１０】第二の実施形態の全体図（左部は断面図。右部は正面図）である。
【図１１】第三の実施形態の測定容器の蓋付着物除去装置を説明する図である。（Ａ）は蓋の側面図である。（Ｂ）は蓋の平面図である。
【図１２】第三の実施形態の電源・データ処理部のソーラーパネル付着物除去装置を説明する図である。（Ａ）は電源・データ処理部の側面図である。（Ｂ）は電源・データ処理部の平面図である。
【図１３】第三の実施形態の測定容器の蓋付着物除去装置の他の形態を説明する図である。（Ａ）は蓋の側面図である。（Ｂ）は蓋の平面図である。
【図１４】従来の海底用の酸素消費量測定装置の構成図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  水中水生生物生産呼吸測定装置
１０  海底・水底
１９  測定容器
２２  弾性材
２７  扉
３０  密閉測定空間
３２  溶存酸素センサ
３４  塩分センサ
３６  水温センサ
３８  光量子センサ
４０  クロロフィルセンサ
５４  注水ポンプ
５８  注水口
６８  攪拌機
７０  開閉用駆動装置
【図１】
2008275605.tif 000003
【図２】
2008275605.tif 000004
【図３】
2008275605.tif 000005
【図４】
2008275605.tif 000006
【図５】
2008275605.tif 000007
【図６】
2008275605.tif 000008
【図７】
2008275605.tif 000009
【図８】
2008275605.tif 000010
【図９】
2008275605.tif 000011
【図１０】
2008275605.tif 000012
【図１１】
2008275605.tif 000013
【図１２】
2008275605.tif 000014
【図１３】
2008275605.tif 000015
【図１４】
2008275605.tif 000016