JP7179272B2 - Dissolved oxygen concentration measuring device - Google Patents

Dissolved oxygen concentration measuring device Download PDF

Info

Publication number
JP7179272B2
JP7179272B2 JP2019026224A JP2019026224A JP7179272B2 JP 7179272 B2 JP7179272 B2 JP 7179272B2 JP 2019026224 A JP2019026224 A JP 2019026224A JP 2019026224 A JP2019026224 A JP 2019026224A JP 7179272 B2 JP7179272 B2 JP 7179272B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dissolved oxygen
oxygen concentration
cathode electrode
water depth
detection unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019026224A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020134258A (en
Inventor
靖史 浅井
寛之 石渡
恵一 窪田
智秀 渡邉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gunma University NUC
Nishimatsu Construction Co Ltd
Original Assignee
Gunma University NUC
Nishimatsu Construction Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gunma University NUC, Nishimatsu Construction Co Ltd filed Critical Gunma University NUC
Priority to JP2019026224A priority Critical patent/JP7179272B2/en
Publication of JP2020134258A publication Critical patent/JP2020134258A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7179272B2 publication Critical patent/JP7179272B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Description

本発明は、溶存酸素濃度計測装置に関する。 The present invention relates to a dissolved oxygen concentration measuring device.

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。 A galvanic cell type oxygen sensor consists of a positive electrode containing a metal effective for electrochemical reduction of oxygen and a negative electrode made of lead (Pb) placed in a container filled with an electrolytic solution. A constant resistance is connected between the positive electrode and the negative electrode, and the galvanic current flowing between the positive and negative electrodes due to the reduction reaction of oxygen at the positive electrode and the oxidation reaction of lead at the negative electrode is detected. , the oxygen concentration is detected by utilizing the fact that there is a linear relationship between this galvanic current and the oxygen concentration (see, for example, Patent Document 1).
This galvanic cell type oxygen sensor is also used for measuring the oxygen concentration dissolved in water, and is sometimes used in the field of water quality control in rivers and lakes, for example.

特開２００４－１７７１６３号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-177163

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。 However, when using a galvanic cell-type oxygen sensor, the electrode (negative electrode) is consumed due to the evaporation of the electrolyte and the dissolution of lead, so frequent calibration and maintenance are required to maintain measurement accuracy.
Therefore, when a galvanic cell type oxygen sensor is permanently installed in a remote mountainous lake or marshes for long-term automatic continuous measurement, the operator must periodically visit the site to perform maintenance. I had an annoying problem.
In addition, the galvanic cell type oxygen sensor is not permanently installed, and the operator has to go to the site periodically to measure the oxygen concentration of the lake or the like each time, which is troublesome.

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。 An object of the present invention is to provide a dissolved oxygen concentration measuring device that can be used more preferably for long-term automatic continuous measurement.

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。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a dissolved oxygen concentration measuring device,
an anode electrode at least partially embedded in sediment;
a first cathode electrode electrically connected to the anode electrode and arranged at a predetermined water depth;
a second cathode electrode electrically connected to the anode electrode and positioned at a water depth different from that of the first cathode electrode;
a first detection unit that detects a potential difference or current value generated between the anode electrode and the first cathode electrode;
a second detection unit for detecting a potential difference or current value generated between the anode electrode and the second cathode electrode;
with
The anode electrode receives electrons produced by the microorganisms in the bottom sediment decomposing organic matter, and oxygen is released by the electrons from the anode electrode at the second cathode electrode placed at a water depth with a known dissolved oxygen concentration. Electricity is generated by reduction, and electricity is generated by reducing oxygen with electrons from the anode electrode at the first cathode electrode arranged at a predetermined water depth where the dissolved oxygen concentration is unknown. ,
Based on the known dissolved oxygen concentration at the water depth where the second cathode electrode is arranged, the value detected by the second detection unit, and the value detected by the first detection unit, the first cathode electrode is It is characterized by comprising dissolved oxygen concentration calculation means for calculating the dissolved oxygen concentration at a predetermined depth of water.

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。 The invention according to claim 2 is the dissolved oxygen concentration measuring device according to claim 1,
The dissolved oxygen concentration calculation means calculates the concentration of dissolved oxygen at a predetermined water depth where the first cathode electrode is arranged, based on the ratio between the value detected by the second detection section and the value detected by the first detection section. It is characterized by calculating dissolved oxygen concentration.

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。 The invention according to claim 3 is the dissolved oxygen concentration measuring device according to claim 1 or 2,
Calibration curve data relating to the correlation between the dissolved oxygen concentration in the water in which the first cathode electrode and the second cathode electrode are immersed and the value detected by the first detection unit and/or the second detection unit is prepared in advance. a storage unit in which
The dissolved oxygen concentration calculating means calculates the dissolved oxygen concentration at a predetermined water depth where the first cathode electrode is arranged based on the value detected by the first detection unit and the calibration curve data. Characterized by

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。 The invention according to claim 4 is a dissolved oxygen concentration measuring device,
an anode electrode at least partially embedded in sediment;
a cathode electrode electrically connected to the anode electrode and arranged at a desired water depth;
a moving means for moving the cathode electrode to a desired water depth;
a detection unit that detects a potential difference or current value generated between the anode electrode and the cathode electrode;
with
The anode electrode receives electrons produced by the microorganisms in the sediment decomposing organic matter, and oxygen and power generation by reducing oxygen with electrons from the anode electrode at the cathode electrode placed at a predetermined water depth where the dissolved oxygen concentration is unknown,
A known dissolved oxygen concentration at the reference water depth, a value detected by the detection unit when the cathode electrode is arranged at the reference water depth, and a value at which the cathode electrode is arranged at the predetermined water depth Dissolved oxygen concentration calculation means for calculating the dissolved oxygen concentration at the predetermined water depth based on the value detected by the detection unit when the water is in the water.

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。 The invention according to claim 5 is the dissolved oxygen concentration measuring device according to claim 4,
The dissolved oxygen concentration calculating means calculates the value detected by the detection unit when the cathode electrode is arranged at the reference water depth and the detection value when the cathode electrode is arranged at the predetermined water depth. The dissolved oxygen concentration at the predetermined water depth is calculated based on the ratio to the value detected by the unit.

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。 The invention according to claim 6 is the dissolved oxygen concentration measuring device according to claim 4 or 5,
a storage unit in which calibration curve data relating to the correlation between the dissolved oxygen concentration in the water in which the cathode electrode is immersed and the value detected by the detection unit is stored in advance;
The dissolved oxygen concentration calculation means calculates the dissolved oxygen concentration at a predetermined water depth where the cathode electrode is arranged based on the value detected by the detection unit and the calibration curve data.

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。 The invention according to claim 7 is a dissolved oxygen concentration measuring device,
an anode electrode at least partially embedded in sediment;
a first cathode electrode arranged at a predetermined water depth;
a second cathode electrode electrically connected to the anode electrode and electrically connected to the first cathode electrode and arranged at a water depth different from that of the first cathode electrode;
a first detection unit that detects the value of the potential difference generated between the first cathode electrode and the second cathode electrode;
a second detection unit that detects the value of the potential difference generated between the anode electrode and the second cathode electrode;
with
The anode electrode receives electrons produced by the microorganisms in the bottom sediment decomposing organic matter, and oxygen is released by the electrons from the anode electrode at the second cathode electrode placed at a water depth with a known dissolved oxygen concentration. Electricity is generated by reduction, and a potential difference is generated between the anode electrode and the second cathode electrode along with the electricity generation at the first cathode electrode placed at a predetermined water depth where the dissolved oxygen concentration is unknown. and
Based on the known dissolved oxygen concentration at the water depth where the second cathode electrode is arranged, the value detected by the second detection unit, and the value detected by the first detection unit, the first cathode electrode is It is characterized by comprising dissolved oxygen concentration calculation means for calculating the dissolved oxygen concentration at a predetermined depth of water.

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。 The invention according to claim 8 is the dissolved oxygen concentration measuring device according to claim 7,
The dissolved oxygen concentration calculation means calculates the concentration of dissolved oxygen at a predetermined water depth where the first cathode electrode is arranged, based on the ratio between the value detected by the second detection section and the value detected by the first detection section. It is characterized by calculating dissolved oxygen concentration.

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。 The invention according to claim 9 is the dissolved oxygen concentration measuring device according to claim 7 or 8,
Calibration curve data relating to the correlation between the dissolved oxygen concentration in the water in which the first cathode electrode and the second cathode electrode are immersed and the value detected by the first detection unit and/or the second detection unit is prepared in advance. a storage unit in which
The dissolved oxygen concentration calculating means calculates the dissolved oxygen concentration at a predetermined water depth where the first cathode electrode is arranged based on the value detected by the first detection unit and the calibration curve data. Characterized by

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。 The invention according to claim 10 is the dissolved oxygen concentration measuring device according to any one of claims 1 to 9,
The dissolved oxygen concentration measuring device is characterized by comprising an electricity storage section that is charged with at least part of the electricity generated by the dissolved oxygen concentration measuring device.

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。 The invention according to claim 11 is the dissolved oxygen concentration measuring device according to any one of claims 1 to 10,
It is characterized by comprising a communication unit for transmitting the dissolved oxygen concentration data calculated by the dissolved oxygen concentration calculating means to a predetermined device.

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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the dissolved oxygen concentration measuring device which can be used for a long-term automatic continuous measurement more suitably is obtained.

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。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic which shows the dissolved oxygen concentration measuring device of this embodiment. 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。It is explanatory drawing regarding the measurement principle of a dissolved oxygen concentration measuring device. 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。It is explanatory drawing which shows an example of the calibration curve data of a dissolved oxygen concentration measuring device. 溶存酸素濃度計測装置の変形例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing a modification of a dissolved oxygen concentration measuring device. 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。It is the schematic which shows the dissolved oxygen concentration measuring device of other embodiment. 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。It is the schematic which shows the dissolved oxygen concentration measuring device of other embodiment.

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。 An embodiment of a dissolved oxygen concentration measuring device according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, although various technically preferable limitations are attached to the embodiments described below in order to carry out the present invention, the scope of the present invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.
The dissolved oxygen concentration measuring device of the present embodiment is a microbial fuel cell-type dissolved oxygen concentration measuring device that is configured with an anode electrode placed in bottom sediments such as lakes and a cathode electrode placed in water. .

（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。 (Embodiment 1)
Dissolved oxygen concentration measuring device 100 of the present embodiment, for example, as shown in FIG. A first cathode electrode 11 arranged at a predetermined water depth, a second cathode electrode 12 electrically connected to the anode electrode 10 and arranged at a water depth different from that of the first cathode electrode 11, and the anode electrode 10. A first detection unit 21 that detects the potential difference or current value generated between the first cathode electrode 11 and a second detection unit 22 that detects the potential difference or current value generated between the anode electrode 10 and the second cathode electrode 12. etc.
The anode electrode 10 and the first cathode electrode 11 are connected by an electric wire 1 to which a first detector 21 is connected.
The anode electrode 10 and the second cathode electrode 12 are connected by an electric wire 2 to which the external resistor 3 and the second detector 22 are connected. A similar external resistor may also be connected to the electric wire 1 connected to the first cathode electrode 11 .

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。 The anode electrode 10 is an electrode for receiving electrons and hydrogen ions generated by decomposition of organic matter by microorganisms present in the bottom sediment B. FIG.
In other words, the material of the anode electrode 10 is not particularly limited as long as it can receive electrons produced by the microorganisms in the bottom sediment B decomposing organic matter. can be mentioned. Examples of metal materials include iron, stainless steel, titanium, aluminum, copper, and platinum. Examples of carbon materials include graphite, carbon fiber, carbon cloth, carbon mat, carbon felt, and carbon paper. .
The shape of the anode electrode 10 is not particularly limited, but may be sheet-like, plate-like, mesh-like, grid-like, block-like, porous, or the like. In particular, the anode electrode 10 is formed into a shape that is difficult to break (for example, a shape that does not have a pointed portion or a thin portion) so that the anode electrode 10 has durability.

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。 The first cathode electrode 11 and the second cathode electrode 12 react electrons that have moved from the anode electrode 10 through the wires (1, 2) and hydrogen ions that have moved in water with oxygen around the electrodes to produce oxygen. is an electrode for reducing
In other words, the material of the cathode electrodes 11 and 12 is not particularly limited as long as it can reduce oxygen with electrons and hydrogen ions from the anode electrode 10. For example, a conductive material such as a metal material or a carbon material can be used. can be mentioned. Examples of metal materials include iron, stainless steel, titanium, aluminum, copper, and platinum. Examples of carbon materials include graphite, carbon fiber, carbon cloth, carbon mat, carbon felt, and carbon paper. .
The shape of the cathode electrodes 11 and 12 is not particularly limited, but may be sheet-like, plate-like, mesh-like, grid-like, block-like, porous, or the like. In particular, the cathode electrodes 11 and 12 are formed in a shape that is hard to be damaged (for example, a shape without a pointed portion or a thin portion) so as to have durability.
In order to match the performance of the first cathode electrode 11 and the second cathode electrode 12, it is preferable to use the same electrode (the material and size of which are the same) for the first cathode electrode 11 and the second cathode electrode 12. The same electrodes are used in this embodiment.

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。 The first cathode electrode 11 is arranged at a predetermined water depth for measuring the dissolved oxygen concentration by the device 100, for example, in the bottom layer near the bottom of the water.
The second cathode electrode 12 is arranged in the depth of the water near the water surface. Since it can be assumed that dissolved oxygen is saturated in the surface layer near the water surface, the second cathode electrode 12 is assumed to be arranged in the surface layer where the dissolved oxygen concentration is a known saturated concentration.

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。 The first detection unit 21 detects a potential difference or current value between the anode electrode 10 and the first cathode electrode 11, and sends the detected value (data) to the control unit 90, which will be described later.
The second detector 22 detects a potential difference or current value between the anode electrode 10 and the second cathode electrode 12, and sends the detected value (data) to the controller 90, which will be described later.

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。 Here, the measurement principle of the dissolved oxygen concentration measuring device 100 verified by the present inventors will be described.
The present inventors produced a lab-scale experimental device for the purpose of developing a microbial fuel cell-type dissolved oxygen concentration measuring device 100 .
The experimental apparatus put 500 mL of Tokyo Bay sludge as bottom sediment and 1500 mL of artificial seawater into a 2L graduated cylinder, buried the anode electrode connected with an electric wire in the sludge, and submerged the cathode electrode in the artificial seawater. It was formed into a structure that The cathode electrode was completely submerged in water so that oxygen could not be supplied from sources other than dissolved oxygen in the artificial seawater. A carbon plate was used as the anode electrode, and a carbon cloth with Pt was used as the cathode electrode.
Then, an external resistance of 100 Ω is placed on the wire connecting the anode electrode and the cathode electrode, the experimental device (microbial fuel cell) is operated, and the potential difference (voltage value) between the anode electrode and the cathode electrode is measured. did. Specifically, the dissolved oxygen concentration of artificial seawater was adjusted, and the potential difference (voltage value) was measured for each dissolved oxygen concentration.

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。 As a result, as shown in FIG. 2, a clear potential difference (voltage value) change was observed in the dissolved oxygen concentration range of 0.8 to 5.19 [mg/L].
As shown in FIG. 2, there is a good linear relationship (R 2 =0.981) between the potential difference (voltage value) generated by the power generation of this experimental device (microbial fuel cell) and the dissolved oxygen concentration. It was confirmed that the higher the oxygen concentration, the higher the potential difference (voltage value) measured.
From this, it was shown that the dissolved oxygen concentration around the cathode electrode can be predicted from the potential difference (voltage value) between the anode electrode and the cathode electrode.
That is, if the cathode electrode is placed at a water depth where the dissolved oxygen concentration is known (D 0 ), and the potential difference (V 0 ) between the anode electrode and the cathode electrode can be measured, the dissolved oxygen concentration can be measured at a water depth where the dissolved oxygen concentration is unknown (D 1 ). By placing the cathode electrode and measuring the potential difference (V 1 ) between the anode electrode and the cathode electrode, the unknown dissolved oxygen concentration (D 1 ) can be determined. Note that α and β in equations (2) and (3) are coefficients.

V1/V0 = D1 / D0 ( 1 )
V 1 /V 0 =α·(D 1 /D 0 ) (2)
V 1 /V 0 =α·(D 1 /D 0 )+β (3)

The inventors of the present invention place the first cathode electrode 11 at a predetermined water depth for measuring the dissolved oxygen concentration, and place the second cathode electrode 12 at a water depth where the dissolved oxygen concentration is known (saturated concentration). , developed the dissolved oxygen concentration measuring device 100 .
It should be noted that the calibration curve data shown in FIG. 2 is an example, and changes depending on various conditions, etc., so it is determined for each location where the dissolved oxygen concentration measuring device 100 is installed.

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。 Specifically, the anode electrode 10 receives the electrons produced by the microorganisms in the bottom sediment B decomposing the organic matter, and the second cathode electrode 12 arranged at the depth of the water near the water surface where the dissolved oxygen concentration is known is used as the anode. When electricity is generated by reducing oxygen with electrons from the electrode 10, the potential difference (voltage value) corresponding to the known dissolved oxygen concentration (D 0 ) between the anode electrode 10 and the second cathode electrode 12 is A potential difference (V 0 ) is measured by the second detector 22 .
At the same time, the anode electrode 10 receives the electrons produced by the microorganisms in the bottom sediment B decomposing the organic matter, and the anode electrode 10 at the first cathode electrode 11 placed at a predetermined depth of water with an unknown dissolved oxygen concentration. When electric power is generated by reducing oxygen with electrons from from, the potential difference (voltage value) corresponding to the unknown dissolved oxygen concentration (D 1 ) between the anode electrode 10 and the first cathode electrode 11 ( V 1 ) is measured by the first detector 21 .
In the description of power generation by reducing oxygen at the cathode electrodes 11 and 12 with electrons from the anode electrode 10, the movement of hydrogen ions generated on the anode electrode side is omitted here.

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。 According to the dissolved oxygen concentration measuring device 100 having such a configuration, the correlation between the potential difference (voltage value) due to the power generation of the above-described microbial fuel cell type device and the dissolved oxygen concentration (for example, formula (1), formula (2), (3), etc.), the dissolved oxygen concentration (D 1 ) at a predetermined depth of water where the first cathode electrode 11 is arranged can be obtained.
Specifically, the known dissolved oxygen concentration (D 0 ) at the water depth where the second cathode electrode 12 is arranged, the potential difference (V 0 ) detected by the second detection unit 22, and the potential difference (V 0 ) detected by the first detection unit 21 Based on the potential difference (V 1 ) obtained, the dissolved oxygen concentration (D 1 ) at a predetermined depth of water where the first cathode electrode 11 is arranged can be obtained.
For example, the dissolved oxygen concentration at the water depth where the second cathode electrode 12 is arranged is known (dissolved oxygen concentration (D 0 ), so the potential difference (V 0 ) detected by the second detection unit 22 and the first detection unit Based on the ratio to the potential difference (V 1 ) detected by 21, the dissolved oxygen concentration (D 1 ) at the predetermined water depth where the first cathode electrode 11 is arranged can be obtained.

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。 By the way, since the second cathode electrode 12 is arranged at a water depth where the concentration of dissolved oxygen is saturated, the power generation by reduction of oxygen in the second cathode electrode 12 is preferably performed, and the generated electricity is stored in the power storage described later. The unit 50 is adapted to be charged.
On the other hand, since the first cathode electrode 11 is arranged in the water depth (bottom layer) where the dissolved oxygen concentration is low, the power generation by reduction of oxygen in the first cathode electrode 11 corresponds to the dissolved oxygen concentration of the water depth (bottom layer). This is done in order to obtain a potential difference (voltage value), and the generated electricity hardly ever charges the electricity storage unit 50, which will be described later.

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。 Further, the dissolved oxygen concentration measuring device 100 includes, for example, a power storage unit 50, a communication unit 60, a display unit 70, a storage unit 80, a control unit 90, etc., as shown in FIG.

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。 The power storage unit 50 is a so-called rechargeable battery, which is charged with electricity generated by the device 100 and functions as a power source for driving each unit of the device 100 .
Power storage unit 50 is connected to electric wire 1 and electric wire 2 via a charging circuit (not shown).

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。 The communication unit 60 has, for example, an antenna and a communication circuit, and under the control of the control unit 90, the device 100 is transmitted to a personal computer owned by the measurer, a cloud server accessible from the personal computer, or the like. Measured data (e.g., potential difference (voltage value) data measured by the first detection unit 21 and the second detection unit 22) and data calculated by the device 100 (e.g., dissolved oxygen concentration (D 1 ) data) is transmitted.

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。 The display unit 70 is, for example, an LCD (Liquid Crystal Display), an FPD (Flat Panel Display) using an organic EL (Electro Luminescence) element, or the like, and is integrally formed with an operation input unit (touch panel).
The display unit 60 displays data measured and calculated by the device 100 .

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。 The storage unit 80 includes, for example, a RAM, a ROM, a nonvolatile memory, a hard disk drive, etc., and stores various control programs executed by the control unit 90, data required for various processes, and the like.
For example, this storage unit 80 is data for obtaining the dissolved oxygen concentration (D 1 ) at a predetermined depth of water where the first cathode electrode 11 is arranged, and is the water in which the cathode electrodes (11, 12) are immersed. Calibration curve data showing the correlation between the dissolved oxygen concentration of and the potential difference (voltage value) generated by the power generation due to the reduction of oxygen at the cathode electrodes (11, 12) (e.g., formula (1), formula (2), formula (3) etc.) are remembered.
In other words, the storage unit 80 stores the dissolved oxygen concentration in the water in which the cathode electrodes (11, 12) are immersed, and the values (potential difference, voltage value) detected by the first detection unit 21 or the second detection unit 22. ) and calibration curve data (for example, formula (1), formula (2), formula (3), etc.) are stored.
For example, the calibration curve data of the dissolved oxygen concentration measuring device 100 is, in the case of the experimental device described above,
Dissolved oxygen concentration (D 1 )=0.036V 1 -1.54 (see FIG. 2).
The storage unit 80 also stores data measured and calculated by the device 100 .

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。 The control unit 90 is, for example, a CPU (Central Processing Unit), and executes various processes according to control programs stored in the storage unit 80 . This control unit 90 performs overall control of each unit of the apparatus.
For example, the control unit 90 controls the known dissolved oxygen concentration (D 0 ) at the water depth where the second cathode electrode 12 is arranged, the value (V 0 ) detected by the second detection unit 22, the first detection unit 21 function as dissolved oxygen concentration calculation means for calculating the dissolved oxygen concentration (D 1 ) at a predetermined depth of water where the first cathode electrode 11 is arranged, based on the value (V 1 ) detected by .
The control unit 90 also controls the value (V 1 ) detected by the first detection unit 21 and the calibration curve data stored in the storage unit 80 (for example, formula (1), formula (2), formula ( 3), etc.), it functions as a dissolved oxygen concentration calculation means for calculating the dissolved oxygen concentration (D 1 ) at a predetermined depth of water where the first cathode electrode 11 is arranged.

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。 Note that the formulas relating to the calibration curve data are not limited to the formulas (1), (2), and (3) described above.
For example, as shown in FIGS. 3(a), 3(b) and 3(c), the formula for the calibration curve data is
It may be the following formula in which x(V 1 /V 0 ) and y(D 1 /D 0 ) are related.
Linear formula y=2.5x-1.9; see Fig. 3(a) Quadratic formula y=-6.1x 2 +15.5x-8.8; see Fig. 3(b) Cubic formula y=11.0x 3 -10.5x 2 +3 .8x+0.1; see FIG. 3(c) As described above, since the calibration curve data varies depending on various conditions, the formula for the calibration curve data is not limited to this.

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。 As described above, the dissolved oxygen concentration measuring device 100 of the present embodiment arranges the anode electrode 10 in the bottom sediment B such as lakes, and arranges the first cathode electrode 11 and the second cathode electrode 12 in water such as lakes. It is possible to measure the dissolved oxygen concentration (D 1 ) at a predetermined depth of water where the first cathode electrode 11 is arranged, with a relatively simple configuration.
Specifically, the dissolved oxygen concentration measuring device 100 measures the known dissolved oxygen concentration (D 0 ) at the water depth where the second cathode electrode 12 is arranged, and the potential difference (V 0 ) detected by the second detection unit 22. , and the potential difference (V 1 ) detected by the first detector 21, the dissolved oxygen concentration (D 1 ) at a predetermined water depth where the first cathode electrode 11 is placed can be measured.
In particular, the anode electrode 10, the first cathode electrode 11, and the second cathode electrode 12 are durable electrodes made of a metal material or a carbon material. can be used.
In other words, the dissolved oxygen concentration measuring device 100 can be used more preferably for automatic continuous measurement of the dissolved oxygen concentration (D 1 ) over a long period of time.

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。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments.
For example, as shown in FIG. 4, the dissolved oxygen concentration measuring device 100 may include a changeover switch 40 that switches connection of the wires 1 and 2 under the control of the control unit 90 .
For example, the changeover switch 40 is normally switched so as to electrically connect the anode electrode 10 and the second cathode electrode 12, and the electricity generated by the reduction of oxygen in the second cathode electrode 12 is charged in the power storage unit 50. It has become so. At this time, the potential difference (voltage value) generated between the anode electrode 10 and the second cathode electrode 12 is detected by the second detector 22 .
The selector switch 40 is switched to electrically connect the anode electrode 10 and the first cathode electrode 11 at the timing of measuring the dissolved oxygen concentration, and the potential difference ( voltage value) is detected by the first detection unit 21 .
Even with such a dissolved oxygen concentration measuring device 100, it can be more preferably used for long-term automatic continuous measurement, and the dissolved oxygen concentration (D 1 ) at a predetermined water depth where the first cathode electrode 11 is arranged can be measured.

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。 Further, in the case of the dissolved oxygen concentration measuring device 100 having the changeover switch 40, the anode electrode 10 and the second cathode electrode 12 are switched to be electrically connected at times other than the timing of measuring the dissolved oxygen concentration. , more suitable power generation can be performed, and the power storage unit 50 can be charged with the generated electricity.
Selector switches or the like are used to connect the first circuit "connection of the anode electrode 10 and the second cathode electrode 12", the second circuit "connection of the anode electrode 10 and the first cathode electrode 11", and the third circuit "connection of the anode electrode 10". and connection of both cathode electrodes (second cathode electrode 12 and first cathode electrode 11)", and the switching control is performed by the control unit 90 of this device 100. good too.

（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。 (Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 of the dissolved oxygen concentration measuring device according to the present invention will be described. The same reference numerals are given to the same parts as in the first embodiment, and only the different parts will be explained.

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。 Dissolved oxygen concentration measuring device 100, for example, as shown in FIG. The apparatus includes a cathode electrode 13, a moving means 30 for moving the cathode electrode 13 to a desired water depth, and a detection unit 23 for detecting a potential difference or a current value generated between the anode electrode 10 and the cathode electrode 13. .
The anode electrode 10 and the cathode electrode 13 are connected by a wire 4 to which the external resistor 3 and the detector 23 are connected.

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。 The detection unit 23 detects a potential difference or current value between the anode electrode 10 and the cathode electrode 13 and sends the detected value (data) to the control unit 90 .

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。 The moving means 30 is, for example, a device called an underwater drone, and is remotely operated under the control of the control unit 90 to move and place the cathode electrode 13 to a desired water depth.

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。 Usually, the moving means 30 arranges the cathode electrode 13 at a water depth close to the water surface where dissolved oxygen can be considered saturated. Here, the water depth at which the dissolved oxygen is saturated and the dissolved oxygen concentration is known is used as the reference water depth.
At this time, the anode electrode 10 receives electrons produced by the microorganisms in the bottom sediment B decomposing the organic matter, and the cathode electrode 13 is placed at a water depth near the water surface (reference water depth) where the dissolved oxygen concentration is known. When electricity is generated by reducing oxygen with electrons from the anode electrode 10, the potential difference (voltage value) corresponding to the known dissolved oxygen concentration (D 0 ) between the anode electrode 10 and the cathode electrode 13 is A potential difference (V 0 ) is measured by the detector 23 .

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。 Further, at the timing of measuring the dissolved oxygen concentration, the moving means 30 moves and places the cathode electrode 13 to the water depth closer to the bottom of the water where the dissolved oxygen concentration is measured by the device 100 .
At this time, the anode electrode 10 receives electrons produced by the microorganisms in the bottom sediment B decomposing organic matter, and the cathode electrode 13 placed at a predetermined water depth (water depth near the bottom) where the dissolved oxygen concentration is unknown. When electricity is generated by reducing oxygen with electrons from the anode electrode 10, the potential difference (voltage value) corresponding to the unknown dissolved oxygen concentration (D 1 ) is the potential difference between the anode electrode 10 and the cathode electrode 13. (V 1 ) is measured by the detector 23 .

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。 Then, the control unit 90 as the dissolved oxygen concentration calculation means detects the known dissolved oxygen concentration (D 0 ) at the reference water depth and the detection unit 23 when the cathode electrode 13 is placed at the reference water depth. The dissolved oxygen concentration (D 1 ) is calculated.

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。 Even such a dissolved oxygen concentration measuring device 100 can be more suitably used for long-term automatic continuous measurement, and measures the dissolved oxygen concentration (D 1 ) at a predetermined water depth where the cathode electrode 13 is arranged. be able to.

（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。 (Embodiment 3)
Next, Embodiment 3 of the dissolved oxygen concentration measuring device according to the present invention will be described. The same reference numerals are given to the same parts as in the first embodiment, and only the different parts will be explained.

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。 For example, as shown in FIG. 6, the dissolved oxygen concentration measuring device 100 includes an anode electrode 10 at least partially embedded in bottom sediment B, a first cathode electrode 11 arranged at a predetermined depth of water, and an anode electrode 10 . 10 and electrically connected to the first cathode electrode 11, and arranged at a water depth different from that of the first cathode electrode 11; A first detection unit 24 for detecting the value of the potential difference generated between the second cathode electrode 12 and a second detection unit 22 for detecting the value of the potential difference generated between the anode electrode 10 and the second cathode electrode 12 are provided. there is

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。 The first cathode electrode 11 and the second cathode electrode 12 are connected by an electric wire 5 to which the first detector 24 is connected.
Also, the second cathode electrode 12 and the first cathode electrode 11 are connected in series.
The first cathode electrode 11 electrically connected to the second cathode electrode 12 is electrically connected to the anode electrode 10 via the electric wire 5 , the second cathode electrode 12 and the electric wire 2 .

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。 The first detector 24 detects the value of the potential difference between the first cathode electrode 11 and the second cathode electrode 12 and sends the detected value (data) to the controller 90 . In other words, the first detector 24 detects the value of the potential difference between the first cathode electrode 11 and the anode electrode 10 electrically connected to the second cathode electrode 12, and detects the detected value ( data) to the control unit 90, which will be described later.
The second detector 22 detects the value of the potential difference between the anode electrode 10 and the second cathode electrode 12 and sends the detected value (data) to the controller 90 .

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。 Specifically, the anode electrode 10 receives the electrons produced by the microorganisms in the bottom sediment B decomposing the organic matter, and the second cathode electrode 12 arranged at the depth of the water near the water surface where the dissolved oxygen concentration is known is used as the anode. When electricity is generated by reducing oxygen with electrons from the electrode 10 , the potential difference (V 0 ) is measured by the second detector 22 .
At the same time, the potential difference (V 1 ) between the first cathode electrode 11 and the second cathode electrode 12 is measured by the first detector 24 . In other words, the anode electrode 10 receives the electrons produced by the microorganisms in the bottom sediment B decomposing the organic matter, and the anode electrode 10 in the first cathode electrode 11 placed at a predetermined water depth where the dissolved oxygen concentration is unknown. When electricity is generated by reducing oxygen with electrons from the first cathode electrode 11 and the second cathode electrode 12, the potential difference (V 1 ) is measured by the first detector 24 .
Then, the control unit 90 as a dissolved oxygen concentration calculation means calculates the known dissolved oxygen concentration (D 0 ) at the water depth near the water surface, the value detected by the second detection unit 22 (potential difference V 0 ), and the first detection Based on the value (potential difference V 1 ) detected by the unit 24, a process of calculating the dissolved oxygen concentration (D 1 ) at a predetermined water depth is executed.

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。 Even such a dissolved oxygen concentration measuring device 100 can be more suitably used for long-term automatic continuous measurement, and measures the dissolved oxygen concentration (D 1 ) at a predetermined water depth where the cathode electrode 11 is arranged. be able to.

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。 In the above embodiments (Embodiment 1 and Embodiment 2), the potential difference (voltage value) between the anode electrode and the cathode electrode is detected by the first detection unit 21, the second detection unit 22, and the detection unit 23. Although the case of measurement has been described as an example, the present invention is not limited to this, and the predetermined water depth at which the cathode electrode is arranged can also be detected by detecting the value of the current generated between the anode electrode and the cathode electrode. The dissolved oxygen concentration (D 1 ) in can be measured.
In addition, in the apparatus 100 of Embodiment 3, the detection unit detects the potential difference (voltage value) between the electrodes to measure the dissolved oxygen concentration.

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。 Further, in the above embodiment, the case where the control unit 90 as the dissolved oxygen concentration calculating means calculates the dissolved oxygen concentration (D 1 ) at a predetermined water depth where the cathode electrode is arranged has been described as an example. The present invention is not limited to this, for example, a personal computer or the like held by the measurer functions as a dissolved oxygen concentration calculation means, and data obtained via the communication unit 60 (measured by each detection unit The dissolved oxygen concentration (D 1 ) may be calculated based on the potential difference (voltage value) data).

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。 Further, a sensor for detecting the water pressure and water temperature at the water depth where the cathode electrode is arranged is provided, and a control unit 90 as a dissolved oxygen concentration calculation means corrects the dissolved oxygen concentration according to the water pressure and water temperature detected by the sensor. You may make it process.

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。 In addition, it goes without saying that other specific details such as the structure can be changed as appropriate.

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 1 Electric Wire 2 Electric Wire 3 External Resistance 4 Electric Wire 5 Electric Wire 10 Anode Electrode 11 First Cathode Electrode 12 Second Cathode Electrode 13 Cathode Electrode 21 First Detector 22 Second Detector 23 Detector 24 First Detector 30 Moving Means 40 Switching Switch 50 power storage unit 60 communication unit 70 display unit 80 storage unit 90 control unit (dissolved oxygen concentration calculation means)
100 dissolved oxygen concentration measuring device B sediment

Claims (11)

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。 an anode electrode at least partially embedded in sediment;
a first cathode electrode electrically connected to the anode electrode and arranged at a predetermined water depth;
a second cathode electrode electrically connected to the anode electrode and positioned at a water depth different from that of the first cathode electrode;
a first detection unit that detects a potential difference or current value generated between the anode electrode and the first cathode electrode;
a second detection unit that detects a potential difference or current value generated between the anode electrode and the second cathode electrode;
with
The anode electrode receives electrons produced by the microorganisms in the bottom sediment decomposing organic matter, and oxygen is released by the electrons from the anode electrode at the second cathode electrode placed at a water depth with a known dissolved oxygen concentration. Electricity is generated by reduction, and electricity is generated by reducing oxygen with electrons from the anode electrode at the first cathode electrode arranged at a predetermined water depth where the dissolved oxygen concentration is unknown. ,
Based on the known dissolved oxygen concentration at the water depth where the second cathode electrode is arranged, the value detected by the second detection unit, and the value detected by the first detection unit, the first cathode electrode is A dissolved oxygen concentration measuring device comprising dissolved oxygen concentration calculating means for calculating a dissolved oxygen concentration at a predetermined water depth. 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。 The dissolved oxygen concentration calculation means calculates the concentration of dissolved oxygen at a predetermined water depth where the first cathode electrode is arranged, based on the ratio between the value detected by the second detection section and the value detected by the first detection section. 2. The dissolved oxygen concentration measuring device according to claim 1, wherein the dissolved oxygen concentration is calculated. 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。 Calibration curve data relating to the correlation between the dissolved oxygen concentration in the water in which the first cathode electrode and the second cathode electrode are immersed and the value detected by the first detection unit and/or the second detection unit is prepared in advance. a storage unit in which
The dissolved oxygen concentration calculating means calculates the dissolved oxygen concentration at a predetermined water depth where the first cathode electrode is arranged based on the value detected by the first detection unit and the calibration curve data. 3. The dissolved oxygen concentration measuring device according to claim 1 or 2. 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。 an anode electrode at least partially embedded in sediment;
a cathode electrode electrically connected to the anode electrode and arranged at a desired water depth;
a moving means for moving the cathode electrode to a desired water depth;
a detection unit that detects a potential difference or current value generated between the anode electrode and the cathode electrode;
with
The anode electrode receives electrons produced by the microorganisms in the sediment decomposing organic matter, and oxygen and power generation by reducing oxygen with electrons from the anode electrode at the cathode electrode placed at a predetermined water depth where the dissolved oxygen concentration is unknown,
A known dissolved oxygen concentration at the reference water depth, a value detected by the detection unit when the cathode electrode is arranged at the reference water depth, and a value at which the cathode electrode is arranged at the predetermined water depth A dissolved oxygen concentration measuring device, further comprising dissolved oxygen concentration calculating means for calculating the dissolved oxygen concentration at the predetermined water depth based on the value detected by the detection unit when the water is in the water. 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。 The dissolved oxygen concentration calculating means calculates the value detected by the detection unit when the cathode electrode is arranged at the reference water depth and the detection value when the cathode electrode is arranged at the predetermined water depth. 5. The dissolved oxygen concentration measuring device according to claim 4, wherein the dissolved oxygen concentration at the predetermined water depth is calculated based on the ratio to the value detected by the unit. 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。 a storage unit in which calibration curve data relating to the correlation between the dissolved oxygen concentration in the water in which the cathode electrode is immersed and the value detected by the detection unit is stored in advance;
The dissolved oxygen concentration calculating means calculates the dissolved oxygen concentration at a predetermined water depth where the cathode electrode is arranged based on the value detected by the detection unit and the calibration curve data. Item 6. The dissolved oxygen concentration measuring device according to Item 4 or 5. 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。 an anode electrode at least partially embedded in sediment;
a first cathode electrode arranged at a predetermined water depth;
a second cathode electrode electrically connected to the anode electrode and electrically connected to the first cathode electrode and arranged at a water depth different from that of the first cathode electrode;
a first detection unit for detecting a potential difference value generated between the first cathode electrode and the second cathode electrode;
a second detection unit that detects the value of the potential difference generated between the anode electrode and the second cathode electrode;
with
The anode electrode receives electrons produced by the microorganisms in the bottom sediment decomposing organic matter, and oxygen is released by the electrons from the anode electrode at the second cathode electrode placed at a water depth with a known dissolved oxygen concentration. Electricity is generated by reduction, and a potential difference is generated between the anode electrode and the second cathode electrode along with the electricity generation at the first cathode electrode placed at a predetermined water depth where the dissolved oxygen concentration is unknown. and
Based on the known dissolved oxygen concentration at the water depth where the second cathode electrode is arranged, the value detected by the second detection unit, and the value detected by the first detection unit, the first cathode electrode is A dissolved oxygen concentration measuring device comprising dissolved oxygen concentration calculating means for calculating a dissolved oxygen concentration at a predetermined water depth. 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。 The dissolved oxygen concentration calculation means calculates the concentration of dissolved oxygen at a predetermined water depth where the first cathode electrode is arranged, based on the ratio between the value detected by the second detection section and the value detected by the first detection section. 8. The dissolved oxygen concentration measuring device according to claim 7, wherein the dissolved oxygen concentration is calculated. 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。 Calibration curve data relating to the correlation between the dissolved oxygen concentration in the water in which the first cathode electrode and the second cathode electrode are immersed and the value detected by the first detection unit and/or the second detection unit is prepared in advance. a storage unit in which
The dissolved oxygen concentration calculating means calculates the dissolved oxygen concentration at a predetermined water depth where the first cathode electrode is arranged based on the value detected by the first detection unit and the calibration curve data. The dissolved oxygen concentration measuring device according to claim 7 or 8. 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。 10. The dissolved oxygen concentration measuring device according to any one of claims 1 to 9, further comprising an electricity storage unit that is charged with at least part of the electricity generated in the dissolved oxygen concentration measuring device. 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。 Dissolved oxygen concentration measurement according to any one of claims 1 to 10, further comprising a communication unit that transmits data of the dissolved oxygen concentration calculated by the dissolved oxygen concentration calculating means to a predetermined device. Device.
JP2019026224A 2019-02-18 2019-02-18 Dissolved oxygen concentration measuring device Active JP7179272B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019026224A JP7179272B2 (en) 2019-02-18 2019-02-18 Dissolved oxygen concentration measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019026224A JP7179272B2 (en) 2019-02-18 2019-02-18 Dissolved oxygen concentration measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020134258A JP2020134258A (en) 2020-08-31
JP7179272B2 true JP7179272B2 (en) 2022-11-29

Family

ID=72262828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019026224A Active JP7179272B2 (en) 2019-02-18 2019-02-18 Dissolved oxygen concentration measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7179272B2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016168560A (en) 2015-03-13 2016-09-23 国立研究開発法人国立環境研究所 Deposit improvement method and deposit improvement device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018012086A (en) * 2016-07-22 2018-01-25 大成建設株式会社 Bottom mud clarification equipment and bottom mud clarification method, and bottom mud electric power generation

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016168560A (en) 2015-03-13 2016-09-23 国立研究開発法人国立環境研究所 Deposit improvement method and deposit improvement device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020134258A (en) 2020-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. A simple and rapid method for monitoring dissolved oxygen in water with a submersible microbial fuel cell (SBMFC)
JP4141841B2 (en) Sensor array and method for electrochemical corrosion monitoring
Madjarov et al. Revisiting methods to characterize bioelectrochemical systems: the influence of uncompensated resistance (iRu-drop), double layer capacitance, and junction potential
Peixoto et al. In situ microbial fuel cell-based biosensor for organic carbon
Nielsen et al. Sustainable energy from deep ocean cold seeps
ES2768240T3 (en) Estimation of the charge situation of a positive electrolyte solution of a cell of an oxidation-reduction circulation battery, without using any reference electrode
KR102253906B1 (en) Apparatus and method for determining state of charge in a redox flow battery via limiting currents
Quek et al. In-line deoxygenation for organic carbon detections in seawater using a marine microbial fuel cell-biosensor
EP0974834A2 (en) Gas sensor with solid and liquid electrolytes connected in series between first and second electrodes
WO2001063268A1 (en) Multiple electric conductivity measuring apparatus
JP6163202B2 (en) Method and apparatus for measuring the total organic content of an aqueous stream
Majeed et al. Electroanalytical techniques in biosciences: conductometry, coulometry, voltammetry, and electrochemical sensors
JP7179272B2 (en) Dissolved oxygen concentration measuring device
EP2221601B1 (en) Pitting corrosion diagnostic method and apparatus for stainless steel and for seawater pump using stainless steel as a structural member
Whitfield The electrochemical characteristics of natural redox cells
An et al. Multiphase electrode microbial fuel cell system that simultaneously converts organics coexisting in water and sediment phases into electricity
Di Lorenzo et al. A single chamber packed bed microbial fuel cell biosensor for measuring organic content of wastewater
JP2009295329A (en) Liquid tank, liquid residue detection system, and liquid residue detection method
WO2008103028A1 (en) Method of determining the toxicity of a sample flow, and apparatus therefor
JP2009204593A (en) Probe for electrochemical measurement in electrolyte, electrochemical measuring device, and electrochemical measuring method using it
JP4414277B2 (en) Redox current measuring device and cleaning method for redox current measuring device
Babauta et al. Biofilm electrochemistry
CN108662972B (en) Sensor for monitoring depth of water body and monitoring method
RU2320975C1 (en) Method of measuring density of sea water at high depths from submarine
JP2005129237A (en) Water treatment apparatus of fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211223

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221020

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221101

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221107

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7179272

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150