特許 6304911 環境モニタリングセンサ及び環境モニタリング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6304911

(24)【登録日】2018年3月16日

(45)【発行日】2018年4月4日

(54)【発明の名称】環境モニタリングセンサ及び環境モニタリング装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 17/02 20060101AFI20180326BHJP

   G01N 27/26 20060101ALI20180326BHJP

【ＦＩ】

   G01N17/02

   G01N27/26 351J

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-154419(P2017-154419)

(22)【出願日】2017年8月9日

【審査請求日】2017年8月14日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】514159162

【氏名又は名称】株式会社シュリンクス

(74)【代理人】

【識別番号】100081709

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴若 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 智康

【審査官】 土岐 和雅

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２８６４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０１３５４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−１８５９６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２０８０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０７２２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１１３９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１３７７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０１５５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２０１４５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ１７／００〜１９／００、２７／２６〜２７／４９

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁層を介して一方側にアノードを、他方側にカソードを有し、大気中に存在する水分で前記アノードと前記カソード間が連結されたことに起因して流れる電流値を測定するための板状のセンサ本体を含む環境モニタリングセンサであり、
前記センサ本体は、前記電流値を測定するためのセンサ評価面を有し、
前記センサ本体から前記アノードと前記カソードを細長く棒状に延長し、
前記アノードの延長した部位の先端部に、別体のアノードリード線を接合可能とし、
前記カソードの延長した部位の先端部に、別体のカソードリード線を接合可能とし、
前記センサ本体のセンサ評価面から前記アノードリード線の接合部及び前記カソードリード線の接合部を離間させた構成であることを特徴とする環境モニタリングセンサ。

【請求項2】

前記センサ評価面は、
前記環境モニタリングセンサのサイズにかかわらず、
同じ腐食環境におけるセンサ出力が同じになることを目的として前記アノードに隣接する前記カソードの海岸線の総延長距離が同じになるように、前記カソードのパターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の環境モニタリングセンサ。

【請求項3】

前記アノードと前記カソードの延長した部位は、屈曲可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の環境モニタリングセンサ。

【請求項4】

前記センサ本体から前記アノードと前記カソードを複数細長く棒状に延長し、
前記アノードリード線及び前記カソードリード線を接合しない不要の前記アノードの延長した部位及び前記カソードの延長した部位は切断する構成であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサ。

【請求項5】

前記アノードリード線と前記カソードリード線が接続されたセンサホルダを含み、
前記センサホルダに、前記センサ本体に設けた前記アノードの延長した部位と前記カソードの延長した部位が着脱可能であり、
前記アノードの延長した部位に、前記アノードリード線を接点により接合して導通可能とし、
前記カソードの延長した部位に、前記カソードリード線を接点により接合して導通可能とする構成であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサ。

【請求項6】

請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサと、
前記環境モニタリングセンサに接続して電流値を測定する電流計と、を備え、
前記測定した電流値に基づき環境モニタリングを得ることを特徴とする環境モニタリング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、大気環境中に曝される構造物の大気腐食や、空気中又は水中の微生物量をモニタリングする環境モニタリングセンサ及び環境モニタリング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

長期間にわたって自然環境に曝される構造物、例えば橋梁、標識、街灯、水門、送電鉄塔、自動車および樋門などは、大気に存在する水分、酸素、腐食性ガスおよび塩類などの要因により腐食が進行するため、定期的に腐食状況を点検し、所定の耐久性を維持させる必要がある。そこで、構造物の腐食状況を把握するために、構造物周辺の腐食環境性を測定する腐食測定装置が開発されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、環境モニタリングセンサとして、絶縁部を介して二つの異種金属を配置し、大気中に存在する水分で両金属間が連結されたことに起因して流れる電流値を測定する、いわゆるガルバニック対を利用したＡＣＭセンサ（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒ）が提案されている。このＡＣＭセンサは、例えば、炭素鋼板を切り出して第１の（アノードとなる）導電部とし、この第１の導電部上に絶縁部を介して第２の（カソードとなる）導電部を塗布することにより形成されている。このＡＣＭセンサは、ガルバニックカップルの間に水分が付着し、これにより第１の導電部と第２の導電部との間に流れる電流が増加することで、構造物周辺の腐食環境性を高精度に測定することができる。

【0004】

また、例えば、非特許文献１には、「大気腐食はどこまでわかってきたかＡＣＭセンサを利用して」として、ＡＣＭセンサの原理及びＡＣＭセンサの実用化あるいは同センサによる種々の大気環境の腐食性評価法についての開示がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−３３４７０号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】独立法人 物質・材料研究機構 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｉｍｓ．ｇｏ．ｊｐ／ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ／ＡＣＭ／ｃｒ．ｈｔｍ 「大気腐食はどこまでわかってきたかＡＣＭセンサを利用して」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

このようなＡＣＭセンサは、アノードとカソードにリード線を接合した箇所がガルバニック腐食しないようにシリコン材で覆っていた。しかし、ＡＣＭセンサを小型化した場合、シリコン材がＡＣＭセンサのセンサ評価面に近接するため、雨がかりなどでシリコン材のふちに水だまりができるとセンサ評価面に液体が接して測定に誤差を生じることがある。また、シリコン材の高さのため、ＡＣＭセンサを狭所や隙間に設置した場合、シリコン材が評価箇所に干渉するなど不都合が生じることがあった。
［＊課題の説明であり、かつ図面がないと理解できないことではないことから図面は不要と考えます。］

【0008】

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、センサ本体のセンサ評価面にリード線接合部のシリコン材ふちの水だまりが接して測定に誤差を生じることを防止し、またセンサ設置の自由度が向上する環境モニタリングセンサ及び環境モニタリング装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。

【0010】

請求項１に記載の発明は、絶縁層を介して一方側にアノードを、他方側にカソードを有し、大気中に存在する水分で前記アノードと前記カソード間が連結されたことに起因して流れる電流値を測定するための板状のセンサ本体を含む環境モニタリングセンサであり、
前記センサ本体は、前記電流値を測定するためのセンサ評価面を有し、
前記センサ本体から前記アノードと前記カソードを細長く棒状に延長し、
前記アノードの延長した部位の先端部に、別体のアノードリード線を接合可能とし、
前記カソードの延長した部位の先端部に、別体のカソードリード線を接合可能とし、
前記センサ本体のセンサ評価面から前記アノードリード線の接合部及び前記カソードリード線の接合部を離間させた構成であることを特徴とする環境モニタリングセンサである。

【0011】

請求項２に記載の発明は、前記センサ評価面は、
前記環境モニタリングセンサのサイズにかかわらず、
同じ腐食環境におけるセンサ出力が同じになることを目的として前記アノードに隣接する前記カソードの海岸線の総延長距離が同じになるように、前記カソードのパターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の環境モニタリングセンサである。

【0013】

請求項３に記載の発明は、前記アノードと前記カソードの延長した部位は、屈曲可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の環境モニタリングセンサである。

【0015】

請求項４に記載の発明は、前記センサ本体から前記アノードと前記カソードを複数細長く棒状に延長し、
前記アノードリード線及び前記カソードリード線を接合しない不要の前記アノードの延長した部位及び前記カソードの延長した部位は切断する構成であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサである。

【0016】

請求項５に記載の発明は、前記アノードリード線と前記カソードリード線が接続されたセンサホルダを含み、
前記センサホルダに、前記センサ本体に設けた前記アノードの延長した部位と前記カソードの延長した部位が着脱可能であり、
前記アノードの延長した部位に、前記アノードリード線を接点により接合して導通可能とし、
前記カソードの延長した部位に、前記カソードリード線を接点により接合して導通可能とする構成であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサである。

【0017】

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の環境モニタリングセンサと、
前記環境モニタリングセンサに接続して電流値を測定する電流計と、を備え、
前記測定した電流に基づき環境モニタリングを得ることを特徴とする環境モニタリング装置である。

【発明の効果】

【0018】

前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。

【0019】

請求項１乃至請求項６に記載の発明では、センサ本体からアノードと前記カソードを細長く棒状に延長し、アノードの延長した部位の先端部に、別体のアノードリード線を接合可能とし、カソードの延長した部位の先端部に、別体のカソードリード線を接合可能とし、センサ本体のセンサ評価面からアノードリード線の接合部及びカソードリード線の接合部を離間させた構成であり、センサ評価面にリード線接合部のシリコン材ふちの水だまりが接して測定に誤差を生じることを防止し、またリード線接合部が干渉するなどの不都合がなくなり、センサ設置の自由度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第１の形態の環境モニタリングセンサの平面図である。

【図2】環境モニタリングセンサの断面図である。

【図3】環境モニタリングセンサの設置状態を示す図である。

【図4】センサ評価面のパターンを示す図である。

【図5】第２の形態の環境モニタリングセンサの平面図である。

【図6】第３の形態の環境モニタリングセンサの平面図である。

【図7】第４の形態の環境モニタリングセンサの平面図である。

【図8】第５の形態の環境モニタリング装置の斜視図である。

【図9】環境モニタリング装置の平面図である。

【図10】環境モニタリング装置の断面図である。

【図11】環境モニタリング装置の動作を示す図である。

【図12】データロガーの処理を示す図である。

【図13】鉄の腐食速度と腐食測定装置の出力の日平均電気量（Ｑ）の関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、この発明の環境モニタリングセンサ及び環境モニタリング装置の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明はこれに限定されない。

【0022】

（環境モニタリングセンサの構成）
［第１の形態］
この実施の形態の環境モニタリングセンサを、図１及び図２に基づいて説明する。図１は環境モニタリングセンサの平面図、図２は環境モニタリングセンサの断面図、図３は環境モニタリングセンサの設置状態を示す図、図４はセンサ評価面のパターンを示す図である。

【0023】

この環境モニタリングセンサ（ＡＣＭセンサ）１は、アノード２と、カソード３とを有し、アノード２とカソード３との間の電流を測定するためのセンサであり、アノード２とカソード３との間に絶縁層４を介在させた構成である。

【0024】

アノード２は、鉄板、亜鉛メッキ鋼板、銅板などが用いられ、メッキ、合金、純金属であってもよい。カソード３は、銀（Ａｇ）、カーボン（Ｃ）などを導電性ペーストによって成形したものである。例えば、絶縁層４の表面にカソード３を、導電性ペーストをスクリーン印刷して熱硬化させて成形する。カソード３は、導電性を有し、例えば重量比５０％以上の銀（Ａｇ）、カーボン（Ｃ）などを含むことが好ましい。

【0025】

この実施の形態では、アノード２が平面から見て略正方形であり、この一辺の両側端部を細長く外方に延長し、この延長した部位２ａ，２ｂに絶縁層４を延長して設ける。アノード２の延長した部位２ｂには、カソード３を延長させて延長した部位３ａを設ける。

【0026】

アノード２の延長した部位２ａには、その先端にリード線取付部２ａ１が設けられ、アノードリード線を接合可能としている。カソード３の延長した部位３ａには、その先端にリード線取付部３ａ１が設けられ、カソードリード線を接合可能としている。

【0027】

環境モニタリングセンサ（ＡＣＭセンサ）１の厚みは、従来のセンサと同様に、例えば厚さ０．８ｍｍでもよいが、例えば厚さ０．２ｍｍ以下の薄型とし、アノード２とカソード３の延長した部位２ａ，３ａが屈曲可能である構成としてもよい。また、環境モニタリングセンサ全体も薄型とし、屈曲可能にしてもよい。

【0028】

このように、アノード２とカソード３を延長し、アノード２の延長した部位２ａにアノードリード線を接合可能とし、カソード３の延長した部位３ａにカソードリード線を接合可能とすることで、リード線取付部２ａ１とリード線取付部３ａ１のリード線接合部をセンサ評価面５から離間させている。このため、例えば、図３（ａ）に示すように、環境モニタリングセンサ（ＡＣＭセンサ）１を小型化し、リード線取付部２ａ１とリード線取付部３ａ１のリード線接合部に、それぞれアノードリード線１１ａとカソードリード線１１ｂを接合し、この接合した箇所が腐食しないようにシリコン材１１ａ１，１１ｂ１で覆っても、シリコン材１１ａ１，１１ｂ１がセンサ評価面５から離間している。したがって、雨がかりなどでシリコン材１１ａ１，１１ｂ１のふちに水だまりができることがあっても、センサ評価面５に雨など液体が接することがなくなり、測定に誤差を生じることを防止できる。

【0029】

また、環境モニタリングセンサ（ＡＣＭセンサ）１は、図３（ｂ）に示すように、施設５０の狭所や隙間に設置した場合でも、リード線接合部のシリコン材１１ａ１，１１ｂ１がセンサ評価面５から離間しており、シリコン材１１ａ１，１１ｂ１に高さであっても施設５０などの障害物に干渉するなどの不都合がなくなり、センサ設置の自由度が向上する。

【0030】

また、環境モニタリングセンサ（ＡＣＭセンサ）１の厚みを、例えば厚さ０．２ｍｍ以下の薄型とすることで、図３（ｃ）に示すように、アノード２とカソード３の延長した部位２ａ，３ａが屈曲可能であり、環境モニタリングセンサ（ＡＣＭセンサ）１を設置する施設５０の曲面に沿って取り付けることができる。さらに、図３（ｄ）に示すように、環境モニタリングセンサ（ＡＣＭセンサ）１の全体が屈曲可能であり、環境モニタリングセンサ（ＡＣＭセンサ）１の全体を設置する施設５０の曲面に沿って取り付けることができる。

【0031】

環境モニタリングセンサ１は、アノード２とカソード３との間の電流を測定するためセンサ評価面５を有し、このセンサ評価面５のパターンは、図１乃至３の実施の形態では、櫛状により外形が円形になるようにカソード３のパターンを形成しているが、これに限定されず、図４に示すように、カソード３のパターンの外形は丸ではなく四角い形状にしてもよく、外形の形状は特に限定されない。また、カソード３のパターンは、櫛状、短冊状に限定されず、種々の形状を採用することができる。

【0032】

センサ評価面５のパターンは、図４（ａ）では、環境モニタリングセンサ１が大きいサイズに形成され、図４（ｂ）では、環境モニタリングセンサ１が小さいサイズに形成されているが、環境モニタリングセンサ１のサイズの大小にかかわらず、同じ腐食環境におけるセンサ出力が同じになることを目的としてアノード２に隣接するカソード３の海岸線の総延長距離が同じになるように、カソード３のパターンを形成する。このアノード２に隣接するカソード３の海岸線の総延長距離は、図１乃至３の実施の形態の短冊状により外形が円形になるように形成したカソード３のパターンでも同じになるように形成される。

【0033】

［第２の形態］
この実施の形態の環境モニタリングセンサを、図５に基づいて説明する。図５は環境モニタリングセンサの平面図である。この実施の形態は、アノード２が平面から見て略長方形であり、この略長方形とすることで外方に延長し、この延長した部位２ｃ，２ｄに絶縁層４を延長して設け、延長した部位２ｄには、カソード３を延長させて延長した部位３ａを設ける。

【0034】

アノード２の延長した部位２ｃには、その先端にリード線取付部２ｃ１が設けられ、アノードリード線を接合可能としている。カソード３の延長した部位３ａには、その先端にリード線取付部３ａ１が設けられ、カソードリード線を接合可能としている。

【0035】

［第３の形態］
この実施の形態の環境モニタリングセンサを、図６に基づいて説明する。図６は環境モニタリングセンサの平面図である。この実施の形態は、第１の形態と同じようにアノード２が平面から見て略正方形であるが、対向する辺の略中央部を細長く外方に延長し、この延長した部位２ｅ，２ｆに絶縁層４を延長して設け、延長した部位２ｆには、カソード３を延長させて延長した部位３ｂを設ける。

【0036】

アノード２の延長した部位２ｅには、その先端にリード線取付部２ｅ１が設けられ、アノードリード線を接合可能としている。カソード３の延長した部位３ｂには、その先端にリード線取付部３ｂ１が設けられ、カソードリード線を接合可能としている。

【0037】

［第４の形態］
この実施の形態の環境モニタリングセンサを、図７に基づいて説明する。図７は環境モニタリングセンサの平面図である。この実施の形態の環境モニタリングセンサ１は、第１の形態と第３の形態を組み合わせた構成であり、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。アノード２とカソード３の延長は、それぞれ２カ所に設けているが、アノードリード線及びカソードリード線を接合しない不要の延長は切断する。

【0038】

また、この実施の形態では、アノード２とカソード３の延長は、それぞれ２カ所に設けているが、これに限定されず１カ所に延長を設けてもよく、同様にアノードリード線及びカソードリード線を接合しない不要の延長は切断する。

【0039】

［第５の形態］
この実施の形態の環境モニタリング装置を、図８に基づいて説明する。図８は環境モニタリング装置の斜視図である。この実施の形態の環境モニタリング装置１は、アノード２が平面から見て略正方形であり、この一辺の両側端部を細長く外方に延長し、この延長した部分２ｋに絶縁層４を延長して設け、延長した部位２ｋには、カソード３を延長させて延長した部位３ｃを設ける。

【0040】

アノード２の延長した部位２ｊは、その先端にアノードリード線を接点により接合して導通可能としている。カソード３の延長した部位３ｃは、その先端にカソードリード線を接点により接合して導通可能としている。この実施の形態は、リード線１１ａ，１１ｂが接続されたセンサホルダ３０を含み、リード線１１ａ，１１ｂには、図示しない端子が接続されている。センサホルダ３０に、アノード２の延長した部位２ｊと、カソード３の延長した部位３ｃが着脱可能な構成であり、センサホルダ３０に装着することによってアノード２の延長した部位２ｊの先端と、カソード３の延長した部位３ｃの先端が、それぞれのリード線１１ａ，１１ｂの端子に接触して導通する。

【0041】

このように、センサホルダ３０に環境モニタリングセンサ１を着脱可能とする構成であり、アノード２とカソード３を延長し、アノード２の延長した部位２ｊにアノードリード線を接点により接合して導通可能とし、カソード３の延長した部位３ｃにカソードリード線を接点により接合して導通可能とすることで、リード線の接点導通部をセンサ評価面５から離間させている。

【0042】

（環境モニタリング装置の構成）
この実施の形態の環境モニタリング装置を、図９及び図１０に基づいて説明する。図９は環境モニタリング装置の平面図、図１０は環境モニタリング装置の断面図である。

【0043】

この実施の形態の環境モニタリング装置１０は、第１の形態の環境モニタリングセンサ１と、環境モニタリングセンサ１にリード線１１ａ，１１ｂを介して接続してアノード２とカソード３との間の電流を測定する電流計１２と、データロガー１３を備え、測定した電流に基づき環境モニタリングを得る。電流計１２は、無抵抗電流計であり、測定した電流値をデータロガー１３に送信する。環境モニタリングセンサは、第１の形態に限定されず、第２の形態乃至第５の形態も同様に用いることができる。

【0044】

［腐食測定］
環境モニタリングとして腐食測定を、図１１乃至図１３に基づいて説明する。図１１は環境モニタリング装置の動作を示す図、図１２はデータロガーの処理を示す図、図１３は鉄の腐食速度と腐食測定装置の出力の日平均電気量（Ｑ）の関係を示す図である。

【0045】

この環境モニタリング装置１０は、長期間にわたって自然環境に曝される構造物、例えば橋梁、標識、街灯、水門および樋門、送電鉄塔、自動車などに設置される。構造物は、大気に存在する水分、酸素、腐食性ガスおよび塩類などの腐食成分と接触して腐食が進行するため、環境モニタリング装置１０により構造物周辺の腐食環境性を測定し、構造物の腐食状況を把握するために用いられる。

【0046】

この環境モニタリング装置１０は、２以上の環境モニタリングセンサ１を設けてもよく、その場合には、それぞれの環境モニタリングセンサ１にリード線１１ａ，１１ｂを接続し、それぞれの環境モニタリングセンサ１をリード線１１ａ，１１ｂを介して１の電流計１２に接続して電流を測定することもできる。以下、１のみの環境モニタリングセンサ１を用いた場合について説明するが、２以上の環境モニタリングセンサ１を用いる場合も同様である。

【0047】

この環境モニタリングセンサ１は、環境因子により電気化学的に発生する出力電流値から腐食量を測定（推定）できるセンサであり、アノード２とカソード３間の絶縁抵抗が、例えば１０ＭΩ以上、好ましくは１ＧΩ以上である。環境モニタリングセンサ１を大気中に暴露すると、例えば降雨や結露などによってアノード２とカソード３間に水膜が形成されてガルバニック電流が流れ、この電流を電流計１２によって測定する。電流計１２は、無抵抗電流計であり、測定した電流値をデータロガー１３に送信する。

【0048】

発生する電流の値は、水膜が接触するアノード２の腐食速度に比例し、データロガー１３としてコンピュータ又はマイクロプロセッサを用いる。

【0049】

以下、データロガー１３の動作について説明する。データロガー１３は、電流計１２から、測定された電流値を受信する。電流値受信の時間間隔は、適宜に設計してよい。電流計１２は、電流値を常時出力（測定）しているので、受信（計測）間隔を任意に設定可能である。例えば、１０分につき１回とすることができる。

【0050】

データロガー１３は、環境モニタリング装置１０またはデータロガー１３に設けられたスイッチの操作によって処理を開始する。

【0051】

電流計１２によって、電流値が測定され、データロガー１３に送信される。データロガー１３は測定値を受信する（ステップ７１）。データロガー１３は、測定値を腐食量に変換する。

【0052】

データロガー１３は、測定値に異常値があるか否かを判定する（ステップ７２）。ここで、異常値であるか否かの判定は、値が電流計１２に接続された湿度センサの値と相関があるか、環境モニタリングセンサ１では原理上ないマイナスの値かどうかによることができる。

【0053】

異常値が検出された場合、データロガー１３は、警告を行う（ステップ７３）。警告は、ディスプレイへの表示、音声の出力、その他適宜な手段で行うことができる。

【0054】

異常値検出の有無にかかわらず、データロガー１３は、測定値を記録する（ステップ７４）。この記録は、各種分析に役立てることができる。なお、記録と合わせてディスプレイへの表示を行ってもよい。

【0055】

データロガー１３は、何らかの終了条件が満たされた場合には、処理を終了する（ステップ７５）。例えば、環境モニタリングセンサ１またはデータロガー１３に設けられたスイッチの操作による場合である。ただし、継続的にモニタリングをするため、Ｎｏに分岐して継続的な処理を行うことが一般的である。

【0056】

以上詳細に説明したように、環境モニタリングセンサ１は、アノード２とカソード３間に薄い水膜が形成されてガルバニック電流が流れ、この電流を、電流計１２によって測定する。電流は、腐食速度と相関関係があるので、大気環境の腐食性のモニタリングをリアルタイムで行うことができる。

【0057】

大気環境の腐食性のモニタリングは、雨が直接かかる屋外においては、腐食測定装置の出力の大きさと経時変化とから、結露・乾燥・降雨の各期間を検出でき、それらの時間を測定できる。こうして求めたぬれ時間（降雨時問）は、湿度だけでなく付着海塩量にも依存し、「温度０℃以上で湿度８０％以上」と気象条件だけで決まるとする国際標準化機構（ＩＳＯ）方式では求めることができない。

【0058】

雨が直接かからない環境では、鉄の腐食速度と腐食測定装置の出力の日平均電気量（Ｑ）とには対応関係があり、海塩付着量や湿度条件などの環境条件によらず、日平均電気量（Ｑ）から鉄の腐食速度を推定できる。

【0059】

このように、環境モニタリング装置１０は、環境モニタリングセンサ１において得られる環境因子により電気化学的に発生する金属の腐食に基づく出力電流値から腐食量を測定（推定）でき、その出力電流を解析することにより、環境の腐食性を直接、かつ定量的に評価することが可能で、電流は腐食速度と相関関係があるので、大気環境の腐食性をモニタリングすることができる。

【0060】

ここで、付着海塩量は、所定の海塩を、腐食測定装置に付着させ、出力および相対湿度ＲＨの関係式を示す較正曲線を用いて付着海塩量を推定することができる。較正曲線から求められた式は、相対湿度ＲＨに比例しているので、相対湿度ＲＨは付着海塩量を求めるのに必要となる。

【0061】

また、鉄の腐食速度と腐食測定装置の出力の日平均電気量（Ｑ） は、図８に示すように、直線関係にある。したがって、日平均電気量（Ｑ）から腐食速度を求めることができる。

【0062】

［微生物量測定］
この環境モニタリング装置１０は、病院内の空気中、あるいはプール等の水中に設けられる。アノード２に微生物が接触することにより、アノード２に自由電子が発生し、アノード２とカソード３との間に電流を生じる。その仕組みは、日本公衛誌 第６０巻 第９号によれば、以下のものである。

【0063】

まず、微生物のチオール（スルフヒドリル：「ＲＳＨ」で表す）と反応するため、銅イオンＣｕ^２＋が発生する。同時に自由電子も発生する。
Ｃｕ→Ｃｕ^２＋＋２ｅ⁻ （１）

【0064】

銅イオンＣｕ^２＋は、微生物のチオールと反応する。
２Ｃｕ^２＋＋２ＲＳＨ→２Ｃｕ^＋＋ＲＳＳＲ＋２Ｈ^＋ （２）ここで、ＲＳＳＲはジスルフィドを表す。
前記反応で生成された１価の銅イオンは、空気中又は水中の酸素と反応して過酸化水素発生する。発生した過酸化水素と１価の銅イオンが反応して、水酸基を発生する。これにより、抗菌作用を持つ。２Ｃｕ^＋＋２Ｈ^＋＋Ｏ_２→２Ｃｕ^２＋＋Ｈ_２Ｏ_２ （３）
Ｃｕ^＋＋２Ｈ_２Ｏ_２→Ｃｕ^２＋＋ＯＨ⁻＋・ＯＨ （４）
ここで「・ＯＨ」はヒドロオキシルラジカルを表す。

【0065】

以上の反応において、（１）に示すとおり、アノード２に自由電子が発生する。

【0066】

自由電子が、リード線１１ａ，１１ｂの中をカソード３に向けて移動し、電流が発生する。この電流を、電流計１２によって測定する。

【0067】

発生する電流の値は、微生物の濃度（単位面積のアノード２に接触する数）及びアノード２の表面積に比例する。ここで、アノード２の表面積は固定値であるので、発生する電流の値によって微生物の濃度を測定することができる。

【0068】

また、電流値と微生物濃度との関係は、アノード２の表面積によって定まるものであり、電流値に定数を演算することで微生物濃度を求めることができる。データロガー１３としてコンピュータ又はマイクロプロセッサを用いることで、かかる演算を行うことができる。

【0069】

以上詳細に説明したように、この環境モニタリング装置１０は、アノード２と微生物との反応によって発生する電流を、電流計１２によって測定して微生物量をリアルタイムで測定する。

【0070】

この環境モニタリング装置１０を活用して、データロガー１３による環境モニタリングが可能である。

【0071】

この環境モニタリング装置１０を医療施設に設置し、微生物を検出すると警告を出して対処を促すことができる。また、複数の環境モニタリング装置１０をネットワークで接続して感染経路を特定して、治療・予防に活用することもできる。

【0072】

また、この環境モニタリング装置１０は、学校、鉄道駅、高齢者介護施設等の公共施設において感染症予防に活用することもでき、さらにプール等における水中の微生物量を測定して感染症予防に活用することもでき、あるいは食品工場における細菌検査に活用することもできる。また、病原菌等の貯蔵施設における病原菌流出防止にも活用できる。

【産業上の利用可能性】

【0073】

この発明は、大気環境中に曝される構造物の大気腐食や、空気中又は水中の微生物量をモニタリングする環境モニタリングセンサ及び環境モニタリング装置に適用でき、センサ本体のセンサ評価面にリード線接合部のシリコン材ふちの水だまりが接して測定に誤差を生じることを防止し、またセンサ設置の自由度が向上する。

【符号の説明】

【0074】

１ 環境モニタリングセンサ
２ アノード
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｊ，２ｋ 延長した部位
３ カソード
３ａ，３ｂ，３ｃ 延長した部位
４ 絶縁層
５ センサ評価面
１０ 環境モニタリング装置
１１ａ，１１ｂ リード線
１２ 電流計
１３ データロガー

【要約】      （修正有）

【課題】センサ評価面にリード線接合部のシリコン材ふちの水だまりが接して測定に誤差を生じることを防止し、またセンサ設置の自由度が向上する環境モニタリングセンサ及び環境モニタリング装置を提供する。
【解決手段】アノード２と、カソード３とを有し、アノード２とカソード３との間の電流を測定するための環境モニタリングセンサ１であり、アノード２とカソード３との間の電流を測定するためセンサ評価面５に対し、アノード２とカソード３を延長し、アノード２の延長した部位に、アノードリード線を接合可能とし、カソード３の延長した部位に、カソードリード線を接合可能とする。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】