特許 7345177 フローティングセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-07

(45)【発行日】2023-09-15

(54)【発明の名称】フローティングセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/416 20060101AFI20230908BHJP

   G01N 27/00 20060101ALI20230908BHJP

   G01N 27/327 20060101ALI20230908BHJP

【ＦＩ】

G01N27/416 341N

G01N27/00 Z

G01N27/327 355

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019199646

(22)【出願日】2019-11-01

(65)【公開番号】P2021071434

(43)【公開日】2021-05-06

【審査請求日】2022-10-18

(73)【特許権者】

【識別番号】593006630

【氏名又は名称】学校法人立命館

(74)【代理人】

【識別番号】100111567

【弁理士】

【氏名又は名称】坂本 寛

(72)【発明者】

【氏名】田口 耕造

(72)【発明者】

【氏名】グエン トラン ダン

【審査官】黒田 浩一

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００４／０２４６３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０５３９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００３３７５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】実開昭５９－１１７９２４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２７／００－２７／４９

Ｈ０１Ｍ ８／００－８／２４９５

Ｃ１２Ｑ １／００－３／００

Ｈ０１Ｍ ４／８６－４／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カソード電極を支持するカソード支持体と、
アノード電極を支持するアノード支持体と、
前記アノード支持体に支持された前記アノード電極を下面、前記カソード支持体に支持された前記カソード電極を上面として、前記カソード支持体及び前記アノード支持体を水面に浮遊させるフロート部材と、を備え、
前記アノード支持体は、前記アノード電極を、交換膜を間に挟んで前記カソード電極と接するように支持し、
前記アノード支持体は、前記アノード電極を、前記カソード支持体に対して分離可能に支持し、
前記アノード支持体は、前記下面より凹形状である、前記アノード電極を収容する収容空間を有し、
前記アノード支持体は、前記収容空間から前記上面に貫通する通気路を有する
フローティングセンサ。

【請求項2】

前記アノード支持体は、前記収容空間に収容された前記アノード電極を、前記下面から前記収容空間の底部に向けて押さえることで挟持する部材を含む
請求項１に記載のフローティングセンサ。

【請求項3】

前記通気路は、前記収容空間に収容された前記アノード電極から伸びる端子を前記収容空間から前記上面までガイドする機能をさらに有する
請求項１又は請求項２に記載のフローティングセンサ。

【請求項4】

前記フロート部材が前記カソード支持体に対して着脱可能である
請求項１～請求項３のいずれか一項に記載のフローティングセンサ。

【請求項5】

前記アノード電極は、乾燥状態の微生物を保持する保持体を構成している
請求項１～請求項４のいずれか一項に記載のフローティングセンサ。

【請求項6】

前記フロート部材は、前記アノード電極と前記カソード電極とを接続する回路を搭載している
請求項１～請求項５のいずれか一項に記載のフローティングセンサ。

【請求項7】

前記フロート部材は、さらに、前記回路によって発電された電力を送信するためのアンテナを搭載している
請求項６に記載のフローティングセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、フローティングセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

工場排水などの水中にある有機性物質（以下、有機物）は微生物によって分解される。その際に水中酸素が消費されることによって水質が悪化する。そのため、水質保全の観点より、水中に有機物が存在するか否かの検査が重要である。

【0003】

ここで、微生物の代謝反応を利用して有機物である燃料を電気エネルギーに変換することで発電する発電装置が知られている。たとえば、特開２０１５－９５２７４号公報（以下、特許文献１）や特開２０１５－２０４１９８号公報（以下、特許文献２）は、水中の微生物による有機物の分解によって発電する装置を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－９５２７４号公報

【文献】特開２０１５－２０４１９８号公報

【発明の概要】

【0005】

このような発電装置を利用して、水中の有機物の有無を検出するセンサとすることが考えられる。しかしながら、この発電装置を利用するには、検査対象とする液を容器に入れ、電極をセットするなどの手間がかかる。

【0006】

一方で、水中に有機物が存在するか否かの検査は、工場などからの排水、プール、公衆浴場、河川など多方でのニーズがある。そこで、簡易な装置で手間なく検査できるフローティングセンサを提供する。

【0007】

ある実施の形態に従うと、フローティングセンサは、カソード電極を支持するカソード支持体と、アノード電極を支持するアノード支持体と、アノード支持体に支持されたアノード電極を下面、カソード支持体に支持されたカソード電極を上面として、カソード支持体及びアノード支持体を水面に浮遊させるフロート部材と、を備え、アノード支持体は、アノード電極を、交換膜を間に挟んでカソード電極と接するように支持し、アノード支持体は、アノード電極を、カソード支持体に対して分離可能に支持する。

【0008】

更なる詳細は、後述の実施形態として説明される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施の形態に係るセンシングシステムの概略図である。

【図2】図２は、実施の形態に係るフローティングセンサの平面概略図である。

【図3】図３は、実施の形態に係るフローティングセンサの底面概略図である。

【図4】図４は、実施の形態に係るフローティングセンサのＡＡ断面概略図である。

【図5】図５は、実施の形態に係るフローティングセンサのＢＢ断面概略図である。

【図6】図６は、実施の形態に係るフローティングセンサの展開図である。

【図7】図７は、フローティングセンサに含まれるフロート部材の平面概略図である。

【図8】図８は、フローティングセンサに含まれるフロート部材の底面概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜１．フローティングセンサの概要＞

【0011】

（１）本実施の形態に含まれるフローティングセンサは、カソード電極を支持するカソード支持体と、アノード電極を支持するアノード支持体と、アノード支持体に支持されたアノード電極を下面、カソード支持体に支持されたカソード電極を上面として、カソード支持体及びアノード支持体を水面に浮遊させるフロート部材と、を備え、アノード支持体は、アノード電極を、交換膜を間に挟んでカソード電極と接するように支持し、アノード支持体は、アノード電極を、カソード支持体に対して分離可能に支持する。

【0012】

これにより、センシング対象の水面に浮遊させることで、水中の有機物に応じて発電され、その発電によって有機物のセンシングができる。そのため、簡易な装置で手間なく水質を検査できる。

【0013】

（２）好ましくは、アノード支持体は、下面より凹形状である、アノード電極を収容する収容空間を有する。これにより、浮遊させることでアノード電極を水に接触させることができる。

【0014】

（３）好ましくは、アノード支持体は、収容空間に収容されたアノード電極を、下面から収容空間の底部に向けて押さえることで挟持する部材を含む。これにより、簡易な構造でアノード電極を着脱できる。

【0015】

（４）好ましくは、アノード支持体は、収容空間から上面に貫通する通気路を有する。これにより、水面に浮遊させた際に、収容空間内の空気を排気でき、安定して浮遊させることができる。

【0016】

（５）好ましくは、通気路は、収容空間に収容されたアノード電極から伸びる端子を収容空間から上面までガイドする機能をさらに有する。これにより、回路を水面より上に配置することができる。

【0017】

（６）好ましくは、フロート部材がカソード支持体に対して着脱可能である。これにより、取り扱いを容易にできる。

【0018】

（７）好ましくは、アノード電極は、乾燥状態の微生物を保持する保持体を構成している。これにより、アノード電極に保持された微生物による有機物の分解を利用して発電が行われる。

【0019】

（８）好ましくは、フロート部材は、アノード電極とカソード電極とを接続する回路を搭載している。これにより、アノード電極とカソード電極とを容易に電気的に接続することができる。

【0020】

（９）好ましくは、フロート部材は、さらに、回路によって発電された電力を送信するためのアンテナを搭載している。これにより、センシング結果を容易に得ることができる。

【0021】

＜２．フローティングセンサの例＞

【0022】

図１を参照して、センシングシステム３００は、フローティングセンサ１００と、受信装置２００と、を含む。フローティングセンサ１００は、微生物の代謝反応を利用して有機物である燃料を電気エネルギーに変換することで発電する発電装置として機能する。フローティングセンサ１００は、センシング対象とする水の水面に浮遊させる。フローティングセンサ１００は、水中の有機物である燃料を用いて発電する。フローティングセンサ１００は、アンテナ２０をさらに有し、発電した電力を放射する。受信装置２００は、アンテナ２０から放射された電力を受信する。

【0023】

図２～図６を参照して、フローティングセンサ１００は、微生物が、有機物である燃料を分解する作用を利用して発電を行うものであり、アノード電極１２と、カソード電極１１と、セパレータとして機能する交換膜１３と、を備えている。

【0024】

フローティングセンサ１００は、さらに、これらを支持する筐体として、カソード支持体１１０と、アノード支持体１２０と、を有する。また、フローティングセンサ１００は、カソード支持体１１０に対してアノード支持体１２０を固定するための固定体１３０をさらに有する。これらカソード支持体１１０、アノード支持体１２０、及び、固定体１３０を構成する各部材は、後述するように扁平な板状部材であって、例えばアクリル板などの、軽く加工しやすい素材である。これにより、製造が容易になる。好ましくは、リサイクル可能な素材である。これにより、環境に配慮した製品となる。好ましくは、低コストの素材である。これにより、全体のコストアップを抑えることができる。

【0025】

カソード支持体１１０は、カソード電極１１を支持する。カソード電極１１は、酸素の透過性を有する、いわゆるエアカソードである。詳しくは、カソード電極１１はカーボンを主成分とする導電性コーティングであって、例えば、多層カーボンナノチューブと活性炭粉末とナフィオン溶液とを混合して乾燥させることによって生成されている。このようにして生成されたカソード電極１１は、リサイクル可能である。これにより、環境に配慮した製品となる。なお、カソード電極１１は、ステンレスメッシュ１０に付加された状態で用いられる。ステンレスメッシュ１０を用いることで、カソード電極１１の電気接点層を容易に構成できる。

【0026】

カソード支持体１１０は、支持部材６及び枠材７を含む。支持部材６は、扁平な板状の矩形部材であって、厚みが３ｍｍ程度である。支持部材６の中央付近には、開口６１が設けられている。また、向き合う両辺近傍に、当該辺に平行して貫通孔６２Ａ及び６２Ｂと、貫通孔６３Ａ及び６３Ｂとが設けられている。支持部材６の一方の面を上面、他方の面を下面とする。

【0027】

枠材７は、支持部材６よりも小さい、扁平な板状の矩形の枠であって、厚みが２ｍｍ程度である。枠材７は、支持部材６の上面に、枠内空間７１が開口６１と重なり、かつ、貫通孔６２Ａ及び６２Ｂ、並びに、貫通孔６３Ａ及び６３Ｂに枠材７が重ならないように設置される。

【0028】

枠内空間７１には、カソード電極１１及びステンレスメッシュ１０が、ステンレスメッシュ１０側を上面としてセットされる。従って、枠内空間７１及び支持部材６の枠内空間７１に接する領域が、上面側から凹形状のカソード電極１１及びステンレスメッシュ１０の収容空間である第１の収容空間を構成する。

【0029】

枠内空間７１の上方は開口している。そのため、図２に示されたように、カソード電極１１が付加されたステンレスメッシュ１０によって形成されたカソード電極１１の電気接点１７を上方に露出させることができる。

【0030】

アノード支持体１２０は、カソード支持体１１０によって支持されたカソード電極１１と、交換膜１３を間に挟んで接するようにアノード電極１２を支持する。交換膜１３は、一例としてナフィオン膜である。交換膜１３は、アノード電極１２付近で発生したプロトン（水素イオン）を透過可能であり、かつ、アノード電極１２付近の水分の透過を防止する。交換膜１３は、リサイクル可能である。これにより、環境に配慮した製品となる。

【0031】

アノード電極１２は、カーボンを主成分とする導電性コーティングであって、例えば、カーボンシートに活性炭を混合した活性炭シートである。アノード電極１２は、ステンレスメッシュ１０の両面に付加された状態で用いられる。ステンレスメッシュ１０を用いることで、アノード電極１２の電気接点層を容易に構成できる。

【0032】

アノード電極１２には、有機物を分解する微生物が保持されていてもよい。この場合、アノード電極１２は、微生物を保持するための「保持体」を構成している。フローティングセンサ１００は、不使用時には乾燥状態であるため、アノード電極１２は乾燥状態である。アノード電極１２の保持する微生物は、好ましくは、乾燥状態で長期間生存可能な微生物であって、例えば、納豆菌等の枯草菌である。保持される微生物は枯草菌に限定されず、乾燥状態でも生存可能な他の微生物であってもよい。例えば、グルコースを分解する酵母菌、大腸菌等であってもよい。これらの微生物は人体に対して安全で、入手しやすいため、フローティングセンサ１００の製造や取り扱いが容易になる。なお、アノード電極１２には、有機物を分解する微生物が保持されていなくてもよい。この場合、水中の微生物による有機物の分解を利用して発電が行われる。

【0033】

固定体１３０は、アノード支持体１２０が、アノード電極１２をカソード支持体１１０に対して分離可能に支持するように、カソード支持体１１０に対してアノード支持体１２０を固定する。固定体１３０については後述する。

【0034】

アノード支持体１２０は、上記の支持部材６に加えて、枠材５及び係止部材４を含む。枠材５及び係止部材４は、いずれも、支持部材６に対して固定されておらず、別個の部材であり、後述する固定体１３０によって固定される。

【0035】

枠材５は、支持部材６と同一、又は、概ね同一の大きさの扁平な板状の矩形の枠であり、厚みが２ｍｍ程度である。枠材５は、支持部材６の下面側に接し、枠内空間５１が開口６１と重なるように、交換膜１３を間に挟んで開口６１の周りに設置される。枠材５の支持部材６に向く側の面を上面、反対側の面を下面とする。

【0036】

支持部材６、枠材５及び枠材７は、第１の収容空間にカソード電極１１及びステンレスメッシュ１０が収容された状態で重ねられ、接着剤などによって固定されている。このため、カソード電極１１及びステンレスメッシュ１０はカソード支持体１１０に対して確実に固定されている。これにより、取り扱いが容易になる。

【0037】

他の例として、支持部材６、枠材５、及び、枠材７は、固定されていなくてもよい。その場合、固定体１３０によって支持部材６、枠材５、及び、枠材７は相互に着脱可能である。そのため、カソード電極１１及びステンレスメッシュ１０はカソード支持体１１０に対して分離可能となる。これにより、カソード電極１１及びステンレスメッシュ１０を容易に交換可能となる。

【0038】

枠材５の枠内空間５１には、アノード電極１２及びステンレスメッシュ１０がセット可能である。従って、枠内空間５１及び支持部材６の枠内空間５１に交換膜１３を間に挟んで接する領域が、下面側から凹形状のアノード電極１２及びステンレスメッシュ１０の収容空間である第２の収容空間を構成する。

【0039】

枠材５の支持部材６の貫通孔６２Ａ及び６２Ｂと重なる位置に、それぞれ、枠内空間５１と連続した切り欠き５２Ａ及び５２Ｂが形成されている。これにより、カソード支持体１１０とアノード支持体１２０とを重ねたときに、切り欠き５２Ａ及び貫通孔６２Ａと、切り欠き５２Ｂ及び貫通孔６２Ｂとが連結し、この２か所が下面から上面まで貫通する。

【0040】

枠材５の、支持部材６に重ねたときに貫通孔６３Ａ，６３Ｂに一致する位置に、それぞれ、貫通孔５３Ａ，５３Ｂが設けられている。これにより、カソード支持体１１０とアノード支持体１２０とを重ねたときに、下面から上面まで、貫通孔５３Ａ及び貫通孔６３Ａと、貫通孔５３Ｂ及び貫通孔６３Ｂとが連結し、この２か所が下面から上面まで貫通する。

【0041】

係止部材４は、枠材５の枠内空間５１にはめ込まれる大きさの扁平な板状部材である。係止部材４は、第２の収容空間にアノード電極１２及びステンレスメッシュ１０が収容された状態で下面からはめ込まれる。係止部材４は、固定体１３０によってカソード支持体１１０に対してアノード支持体１２０とともに固定される。これにより、係止部材４は、第２の収容空間に収容されたアノード電極１２及びステンレスメッシュ１０を下方から上方、つまり、第２の収容空間の底部に向けて押さえることで、アノード電極１２を挟持する。その結果、第２の収容空間にアノード電極１２及びステンレスメッシュ１０を係止して下方への落下を防ぐ。

【0042】

係止部材４は、アノード電極１２の下方側の露出を確保しつつ下方への落下を防ぐ。そのため、係止部材４は、図２～図５に示されたように、枠形状であって、枠内空間４１を有する。これにより、アノード電極１２の下方側の露出を確保でき、水面に浮遊させたときにアノード電極１２が水と接することになる。

【0043】

好ましくは、係止部材４には、枠材５と重ねたときに切り欠き５２Ａ及び５２Ｂに対応した位置に、それぞれ、枠内空間４１と連続した切り欠き４２Ａ及び４２Ｂが形成されている。これにより、枠内空間４１が切り欠き４２Ａ及び４２Ｂを経て、それぞれ、切り欠き５２Ａ及び５２Ｂに連結される。切り欠き５２Ａ及び５２Ｂは、上記のように、それぞれ、支持部材６の貫通孔６２Ａ及び６２Ｂと連結される。その結果、枠内空間４１は、切り欠き４２Ａ及び４２Ｂを経て、それぞれ、切り欠き５２Ａ及び貫通孔６２Ａ、及び、切り欠き５２Ｂ及び貫通孔６２Ｂによって、上面まで連結して、２本の貫通孔を形成している。

【0044】

枠内空間４１が切り欠き５２Ａ及び貫通孔６２Ａと、切り欠き５２Ｂ及び貫通孔６２Ｂとの２か所を介して上面まで連結して、２本の貫通孔を形成していることで、これら貫通孔は、第２の収容空間内の空気の通気路とすることができる。これにより、第２の収容空間内の空気を排気でき、安定して水面に浮遊させることができる。

【0045】

さらに、２本の貫通孔のうちの一方の貫通孔は、第２の収容空間に収容されたアノード電極１２の端子のガイドに兼用される。アノード電極１２の端子の先端は、アノード電極１２が付加されたステンレスメッシュ１０によって形成されたアノード電極１２の電気接点１６を構成している。これにより、図２に示されたように、下方に固定されたアノード電極１２の電気接点１６を上面までガイドされる。

【0046】

固定体１３０は、固定部材２及び固定部材３と、第１固定棒１、第２固定棒８、及び、第３固定棒９と、を含む。固定部材２及び固定部材３は同形状であって、扁平な板状部材で、厚みが２ｍｍ程度である。固定部材２及び固定部材３の長手方向に直交する幅方向の長さは、貫通孔５３Ａ及び貫通孔６３Ａ、及び、貫通孔５３Ｂ及び貫通孔６３Ｂのいずれの幅よりも小さい。そのため、固定部材２及び固定部材３は、長手方向を、重ねた支持部材６、枠材５、及び、枠材７の厚さ方向と一致させ、支持部材６、枠材５、及び、枠材７を重ねた状態で下面から上面まで連通する貫通孔５３Ａ及び貫通孔６３Ａ、及び、貫通孔５３Ｂ及び貫通孔６３Ｂに、それぞれ挿入、抜去が可能である。

【0047】

固定部材２及び固定部材３の一方端には、幅方向に少なくとも一方に突出した突起２４，３４が形成されている。好ましくは、図６に示されたように、突起２４，３４は幅方向の両側に突出している。これにより、固定部材２及び固定部材３をそれぞれ貫通孔５３Ａ及び貫通孔６３Ａ、及び、貫通孔５３Ｂ及び貫通孔６３Ｂに挿入するときに、貫入状態を維持しやすくなる。

【0048】

固定部材２及び固定部材３には、それぞれ、同じ位置に、第１貫通孔２１，３１、第２貫通孔２２，３２、及び、第３貫通孔２３，３３が設けられている。第１貫通孔２１，３１、第２貫通孔２２，３２、及び、第３貫通孔２３，３３は、その順に下面から上面に配置されている。第１貫通孔２１，３１は第１固定棒１を渡すための貫通孔、第２貫通孔２２，３２は第２固定棒８を渡すための貫通孔、及び、第３貫通孔２３，３３は第３固定棒９を渡すための貫通孔である。

【0049】

固定棒１，８，９は、いずれも、扁平な板状部材で、厚みが２ｍｍ程度である。固定棒１，８，９は、それぞれ、長さ方向を支持部材６、枠材５、及び、枠材７の面と平行にして、第１貫通孔２１，３１、第２貫通孔２２，３２、及び、第３貫通孔２３，３３の両方を貫通するように挿入される。そのため、各固定棒１，８，９は、いずれも、重ねた支持部材６、枠材５、及び、枠材７の固定部材２及び固定部材３で挟む方向の幅よりも長い。

【0050】

好ましくは、固定棒１，８，９の長手方向の一方の端部には、図７に示されたように、それぞれ、長手方向に対して角度をなす方向に突出した突起１１１，８１，９１が形成されている。これにより、固定棒１，８，９をそれぞれ第１貫通孔２１，３１で形成される貫通孔、第２貫通孔２２，３２で形成される貫通孔、及び、第３貫通孔２３，３３で形成される貫通孔に挿入するときに、貫入状態を維持しやすくなる。

【0051】

第１貫通孔２１，３１と第２貫通孔２２，３２との間隔は、枠材７の厚みと、支持部材６の厚みと、交換膜１３の厚みと、アノード電極１２及びステンレスメッシュ１０の厚みと、係止部材４の厚みと、を加えた長さに相当する。これにより、固定棒１，８をそれぞれ第１貫通孔２１，３１及び第２貫通孔２２，３２に貫通させることによって、固定されたカソード支持体１１０及びアノード支持体１２０が固定棒１，８に厚み方向に挟まれる。

【0052】

固定棒１，８は、いずれも、第１貫通孔２１，３１及び第２貫通孔２２，３２に対して挿入、抜去が可能である。各部材４～７を上下に重ね、アノード電極１２及びステンレスメッシュ１０を第２の収容空間にセットして固定棒１，８をそれぞれ第１貫通孔２１，３１及び第２貫通孔２２，３２に挿入することで、カソード支持体１１０に対してアノード支持体１２０が固定される。つまり、フローティングセンサ１００を容易に構築できる。なお、以降における固定されたカソード支持体１１０及びアノード支持体１２０は、固定棒１，８を挿入することによってカソード支持体１１０に対してアノード支持体１２０が固定されている状態のものを指す。

【0053】

また、固定棒１，８をそれぞれ第１貫通孔２１，３１及び第２貫通孔２２，３２から抜去することによって、カソード支持体１１０からアノード支持体１２０が分離し、アノード電極１２及びステンレスメッシュ１０が第２の収容空間から離脱する。これにより、フローティングセンサ１００を容易に分解できるとともに、アノード電極１２を容易に交換できる。

【0054】

フローティングセンサ１００は、フロート部材１４をさらに有する。フロート部材１４は、扁平な板状の形状であって、例えば発砲スチロールなどの水に浮く素材で形成されている。厚みは、例えば５ｍｍ程度である。

【0055】

図７及び図８に示されたように、フロート部材１４は、開口１４１を有する。開口１４１は、支持部材６のサイズ以上のサイズであって、開口１４１に、固定されたカソード支持体１１０及びアノード支持体１２０が嵌め込み可能である。

【0056】

好ましくは、フロート部材１４は、図８及び図９に示されたように、開口１４１の周囲の少なくとも一部に庇部１４２が形成されている。庇部１４２は、フロート部材１４の上面側又は下面側の一方が他方の開口１４１の縁よりも内側に張り出したものである。図７及び図８の例では、上面側に張り出した庇部１４２が形成されている。このような庇部１４２が形成されていることによって、庇部１４２と反対側、この例では下面側から固定された状態のカソード支持体１１０及びアノード支持体１２０を開口１４１に嵌め込むと、庇部１４２がカソード支持体１１０の縁部に干渉し、嵌め込み状態が維持される。その結果、フロート部材１４からのカソード支持体１１０及びアノード支持体１２０に抜け落ちを防止できる。

【0057】

第１貫通孔２１，３１と第３貫通孔２３，３３との間隔は、フロート部材１４の厚みに相当する。固定棒１，９は、いずれも、固定されたカソード支持体１１０及びアノード支持体１２０の固定部材２及び固定部材３で挟む方向の幅よりも長い。これにより、フロート部材１４の開口１４１に固定されたカソード支持体１１０及びアノード支持体１２０を嵌めこみ、固定棒１，９をそれぞれ第１貫通孔２１，３１及び第３貫通孔２３，３３に貫通させることによって、カソード電極１１及びステンレスメッシュ１０を支持したカソード支持体１１０と、アノード電極１２及びステンレスメッシュ１０を支持したアノード支持体１２０とが、交換膜１３を介して固定棒１，８に厚み方向に挟まれる。

【0058】

固定棒１，９は、いずれも、第１貫通孔２１，３１及び第３貫通孔２３，３３に対して挿入、抜去が可能である。固定棒１，９をそれぞれ第１貫通孔２１，３１及び第３貫通孔２３，３３から抜去することによって、カソード支持体１１０及びアノード支持体１２０をフロート部材１４から離脱させることができる。これにより、カソード支持体１１０及びアノード支持体１２０がフロート部材１４に対して分離可能に支持される。つまり、フロート部材１４がカソード支持体１１０に対して着脱可能となる。これにより、フローティングセンサ１００の取り扱いが容易になる。

【0059】

フロート部材１４の上面には、図２、図７に示されたように外部回路（負荷抵抗）１８が配置され、上面に導出されたアノード電極１２の電気接点１６及びカソード電極の電気接点１７を接続する。これにより、アノード電極１２とカソード電極１１とは外部回路（負荷抵抗）１８を介して電気配線により電気的に接続される。

【0060】

フローティングセンサ１００は、カソード支持体１１０及びアノード支持体１２０を固定してフロート部材１４に装着した状態で、カソード支持体１１０を上側、アノード支持体１２０を下側として水面に置いて用いられる。フローティングセンサ１００は、フロート部材１４の浮力によって水面を浮遊する。すなわち、フロート部材１４は、アノード支持体１２０に支持されたアノード電極１２を下面、カソード支持体１１０に支持されたカソード電極１１を上面として、カソード支持体１１０及びアノード支持体１２０を水面に浮遊させる。

【0061】

フローティングセンサ１００を水面に浮遊させると、アノード電極１２が水中に位置し、水に接する。この状態において、アノード電極１２に保持された微生物、又は、水中の微生物によって水中の有機物が分解されることによって、プロトン及び電子が生成される。電子は、アノード電極１２で回収され、外部回路１８を経由してカソード電極１１に移動する。プロトンは、交換膜１３を透過してカソード電極１１に移動する。カソード電極１１において、接している外気から得られる酸素と、カソード電極１１に移動した電子及びプロトンとの反応により水が発生する。

【0062】

フロート部材１４の上面に配置された外部回路１８には、図２に示されたように、さらに、アンテナ２０が接続されている。図２では、アンテナ２０は通信モジュール２０Ａに含まれ、通信モジュール２０Ａが外部回路１８に接続されている。

【0063】

アンテナ２０からは、発電された電力が放射される。この放射を受信装置２００で受信することによって、フローティングセンサ１００で発電されたことが検出される。また、受信した電力に基づいて、フローティングセンサ１００における発電量を検出することもできる。これにより、センシング対象とする水中に有機物が所定量あることを検出できる。

【0064】

フローティングセンサ１００を利用したセンシングシステム３００は、遠隔で水質を管理するのに好適に用いられる。例えば、工場などからの排水、プールや公衆浴場、河川などの水質管理が想定される。この場合、屋外や公衆スペースで用いられることから、フローティングセンサ１００が紛失したり破損したりすることも考えられる。こういった場合でも、フローティングセンサ１００が軽量で、比較的安価な素材で形成され、また、構築、分解も容易であることから、容易に用いることができる。

【0065】

＜３．付記＞
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

【符号の説明】

【0066】

１ ：第１固定棒
２ ：固定部材
３ ：固定部材
４ ：係止部材
５ ：枠材
６ ：支持部材
７ ：枠材
８ ：第２固定棒
９ ：第３固定棒
１０ ：ステンレスメッシュ
１１ ：カソード電極
１２ ：アノード電極
１３ ：交換膜
１４ ：フロート部材
１６ ：電気接点
１７ ：電気接点
１８ ：外部回路
２０ ：アンテナ
２０Ａ ：通信モジュール
２１ ：第１貫通孔
２２ ：第２貫通孔
２３ ：第３貫通孔
２４ ：突起
３１ ：第１貫通孔
３２ ：第２貫通孔
３３ ：第３貫通孔
３４ ：突起
４１ ：枠内空間
４２Ａ ：切り欠き
５１ ：枠内空間
５２Ａ ：切り欠き
５２Ｂ ：切り欠き
５３Ａ ：貫通孔
５３Ｂ ：貫通孔
６１ ：開口
６２Ａ ：貫通孔
６２Ｂ ：貫通孔
６３Ａ ：貫通孔
６３Ｂ ：貫通孔
７１ ：枠内空間
８１ ：突起
９１ ：突起
１００ ：フローティングセンサ
１１０ ：カソード支持体
１１１ ：突起
１２０ ：アノード支持体
１３０ ：固定体
１４１ ：開口
１４２ ：庇部
２００ ：受信装置
３００ ：センシングシステム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】