検出システムおよび探査システム
【課題】海や湖の水に含まれている成分を短時間で容易に検出する。
【解決手段】電気化学測定用電極が設けられた電気化学センサ１０と、電気化学センサ１０を用いた電気化学測定処理を実行する測定部１１と、電気化学測定用電極および測定部１１を電気的に相互に接続すると共に電気化学センサ１０を任意の水深に位置させる接続ケーブル１２と、測定部１１による電気化学測定処理の結果に基づいて電気化学測定処理の実行時に電気化学センサ１０が位置していた水深の水に含まれている成分を検出する成分検出処理を実行する処理部１８とを備えている。
【解決手段】電気化学測定用電極が設けられた電気化学センサ１０と、電気化学センサ１０を用いた電気化学測定処理を実行する測定部１１と、電気化学測定用電極および測定部１１を電気的に相互に接続すると共に電気化学センサ１０を任意の水深に位置させる接続ケーブル１２と、測定部１１による電気化学測定処理の結果に基づいて電気化学測定処理の実行時に電気化学センサ１０が位置していた水深の水に含まれている成分を検出する成分検出処理を実行する処理部１８とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海や湖の水に含まれている成分を検出する検出システム、およびその検出結果に基づいて対象物を探査する探査システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特開２０００−２７０８９８号広報には、石油や天然ガス等を探査する探査方法が開示されている。この探査方法では、まず、石油や天然ガスを探査する海域から海水を採取する。次いで、採取した海水中に炭化水素資化菌が存在するか否かを検査する。具体的には、ＭＰＮ法や平板培地法によって炭化水素資化菌を培養して、その数を直接計数するか、或いは、炭化水素資化菌に特異的に存在する遺伝子やＲＮＡを各種の分子生物学的方法によって検出することで炭化水素資化菌の有無を検査する。この際に、炭化水素資化菌が検出されたときには、その海水を採取した海域の海底に石油や天然ガス等が存在すると特定し、炭化水素資化菌が検出されないときには、その海水を採取した海域の海底に石油や天然ガス等が存在しないと特定する。これにより、海底を試掘することなく、石油や天然ガス等が存在するか否かを探査することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２７０８９８号公報（第２−４頁、第１−３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来の探査方法には、以下の問題点が存在する。すなわち、従来の探査方法では、採取した海水中に炭化水素資化菌が存在するか否かを検査することで、その海水を採取した海域の海底に石油や天然ガス（以下、「探査対象物」ともいう）が存在するか否かを特定している。この場合、炭化水素資化菌を培養して、その数を計数する方法では、炭化水素資化菌の培養に要する時間や、培養した炭化水素資化菌を計数する作業に要する時間の分だけ、炭化水素資化菌の有無（すなわち、探査対象物の有無）を特定するのに長時間を要することとなる。また、炭化水素資化菌に特異的に存在する遺伝子やＲＮＡを分子生物学的方法によって検出する方法では、遺伝子やＲＮＡの存在を確認する作業に要する時間の分だけ、炭化水素資化菌の有無（探査対象物の有無）を特定するのに長時間を要することとなる。このため、従来の探査方法には、探査対象物を短時間で探査することができないという問題点がある。
【０００５】
また、従来の探査方法に従って探査対象物が存在する位置を特定する（或いは、探査対象物が存在する位置をある程度狭い範囲に絞り込む）ときには、海底に探査対象物が存在すると考えられる海域の互いに相違する複数箇所において海水を採取して炭化水素資化菌の水平方向における分布状態を特定する必要がある。また、探査対象物の位置を一層正確に特定するには、海面から海底までの各水深毎に海水を採取して炭化水素資化菌の水深方向における分布状態を特定するのが好ましい。このため、従来の探査方法に従って探査対象物の位置を特定するときには、海水を採取すべきポイントが多数となることに起因して、海水の採取作業や、採取した海水を、炭化水素資化菌の有無を検査する作業場所（培養設備や、遺伝子等を検出する設備が設置されている場所）まで搬送する作業が非常に煩雑であるという問題点が存在する。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、海や湖の水に含まれている成分を短時間で容易に検出し得る検出システム、および探査対象物を短時間で容易に探査し得る探査システムを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく請求項１記載の検出システムは、電気化学測定用電極が設けられた電気化学センサと、当該電気化学センサを用いた電気化学測定処理を実行する測定部と、前記電気化学測定用電極および前記測定部を電気的に相互に接続すると共に前記電気化学センサを任意の水深に位置させる接続ケーブルと、前記測定部による前記電気化学測定処理の結果に基づいて当該電気化学測定処理の実行時に前記電気化学センサが位置していた水深の前記水に含まれている成分を検出する成分検出処理を実行する検出処理部とを備えている。
【０００８】
また、請求項２記載の検出システムは、請求項１記載の検出システムにおいて、少なくとも前記検出処理部を有して前記成分検出処理を実行可能に構成された検出ユニットと、少なくとも、前記電気化学センサ、前記接続ケーブルおよび前記測定部を有して前記検出ユニットとは別体に構成されると共に前記電気化学測定処理の結果を当該検出ユニットに送信可能に構成された測定ユニットとを備えている。
【０００９】
さらに、請求項３記載の検出システムは、請求項２記載の検出システムにおいて、前記測定ユニットを複数備え、前記検出ユニットは、前記複数の測定ユニットからそれぞれ出力される前記各電気化学測定処理の結果に基づいて前記成分検出処理を実行する。
【００１０】
また、請求項４記載の検出システムは、請求項２または３記載の検出システムにおいて、前記検出ユニットは、前記電気化学センサ、前記接続ケーブルおよび前記測定部を備えると共に、前記測定ユニットから出力される前記電気化学測定処理の結果、および当該検出ユニットの測定部による前記電気化学測定処理の結果に基づいて前記成分検出処理を実行する。
【００１１】
さらに、請求項５記載の検出システムは、請求項１から４のいずれかに記載の検出システムにおいて、前記接続ケーブルの繰出しおよび巻上げを実行して前記電気化学センサを前記任意の水深に位置させると共に、水面から前記電気化学センサまでのケーブル長を特定可能なケーブル長情報を出力するケーブル送り機構を備え、前記検出処理部は、前記ケーブル送り機構から出力される前記ケーブル長情報に基づいて前記電気化学測定処理の実行時における前記電気化学センサの水深を特定する。
【００１２】
また、請求項６記載の検出システムは、請求項１から５のいずれかに記載の検出システムにおいて、ＧＰＳ信号を受信して現在位置を測位すると共に測位した現在位置を示す測位データを出力するＧＰＳ測位装置を備え、前記検出処理部は、前記ＧＰＳ測位装置から出力される前記測位データに基づいて前記電気化学測定処理の実行時における前記電気化学センサの位置を特定すると共に当該特定した位置と前記検出した成分とを対応付けた測定結果を求める。
【００１３】
また、請求項７記載の探査システムは、請求項１から６のいずれかに記載の検出システムと、水底の地中および水中のいずれかに位置する探査対象物の存在に起因して当該探査対象物の周囲の水に含まれている前記成分を前記検出システムに検出させると共に、当該検出システムによる当該成分の検出結果、および前記電気化学測定処理の実行時における前記電気化学センサの位置に基づいて、当該電気化学測定処理の実行時における当該電気化学センサの位置に対する当該探査対象物の相対的な位置を特定する探査処理部とを備え、前記探査処理部は、複数の測定点において前記電気化学測定処理を実行させると共に、当該複数の測定点毎の測定結果に基づいて検出された前記成分の濃度の分布に基づき、当該成分が最も高濃度で検出された前記測定点の側に前記探査対象物が位置すると特定する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の検出システムによれば、検出処理部が成分検出処理を実行して測定部による電気化学測定処理の結果に基づいて電気化学測定処理の実行時に電気化学センサが位置していた水深の水に含まれている成分を検出することにより、成分を検出すべき水を採取する作業、採取した水を成分の培養や計数を実施する施設の設置場所まで搬送する作業、および成分を培養したり計数したりする作業を実行することなく、成分を検出すべき水が存在する場所において水中に電気化学センサを沈めて電気化学測定処理を実行するだけで成分を検出することができるため、水に含まれている成分を短時間でしかも容易に検出することができる。
【００１５】
また、請求項２記載の検出システムによれば、成分検出処理を実行可能な検出ユニットと、電気化学測定処理の結果を検出ユニットに送信可能な測定ユニットとを備えて構成したことにより、例えば、検出ユニットを任意の位置に固定的に設置して、成分を検出すべき測定ポイントに測定ユニットだけを移動させて電気化学測定処理を実行するといった運用が可能となるため、電気化学測定処理を実行すべき測定ポイントに測定ユニットを迅速に移動させて必要な情報（電気化学測定処理の結果）を短時間で容易に取得することができる。この場合、電気化学測定処理の結果を無線通信によって測定ユニットから検出ユニットに送信可能に構成することにより、有線通信で電気化学測定処理の結果を送信する構成とは異なり、通信用のケーブルが存在しないため、測定ユニットを任意の測定ポイントに迅速に移動させることができる。
【００１６】
さらに、請求項３記載の検出システムによれば、検出ユニットが、複数の測定ユニットからそれぞれ出力される各電気化学測定処理の結果に基づいて成分検出処理を実行することにより、複数箇所の測定ポイントについての情報（電気化学測定処理の結果）を短時間で効率的に取得して、その水域における検出対象の成分の分布状態を短時間で効率的に把握することができる。
【００１７】
また、請求項４記載の検出システムによれば、検出ユニットが、測定ユニットから出力される電気化学測定処理の結果、および検出ユニットの測定部による電気化学測定処理の結果に基づいて成分検出処理を実行することにより、例えば測定ユニットにおいてのみ電気化学測定処理を実行する構成と比較して、検出ユニットにおいても電気化学測定処理を実行することで、複数箇所の測定ポイントについての電気化学測定処理の結果を一層短時間で効率的に取得することができる。
【００１８】
さらに、請求項５記載の検出システムによれば、ケーブル送り機構が接続ケーブルの繰出しおよび巻上げを実行して電気化学センサを任意の水深に位置させると共に、水面から電気化学センサまでのケーブル長を特定可能なケーブル長情報を出力し、検出処理部が、出力されるケーブル長情報に基づいて電気化学測定処理の実行時における電気化学センサの水深を特定することにより、例えば手作業で電気化学センサを任意の水深に沈めたり、電気化学センサを水中から引き上げる構成と比較して、各水深毎に電気化学測定処理を確実かつ容易に実行することができるだけでなく、電気化学センサが位置している水深を特定可能な情報をオペレータが手作業で入力操作することなく、ケーブル送り機構から出力されるケーブル長情報に基づいて電気化学センサが位置している水深を正確かつ容易に特定することができる。
【００１９】
また、請求項６記載の検出システムによれば、検出処理部が、ＧＰＳ測位装置から出力される測位データに基づいて電気化学測定処理の実行時における電気化学センサの位置を特定すると共に当該特定した位置と検出した成分とを対応付けた測定結果を求めることにより、電気化学測定処理を実行した位置を正確かつ容易に特定して求めることができる。
【００２０】
また、請求項７記載の探査システムによれば、探査処理部が、複数の測定点において電気化学測定処理を実行させて各測定点毎の測定結果に基づいて検出された成分の濃度の分布に基づき、その成分が最も高濃度で検出された測定点の側に探査対象物が位置すると特定することにより、検出した成分の濃度に基づいて探査対象物の位置を推察する作業を不要として、探査対象物の位置を正確かつ容易に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】海洋資源探査システム１００の構成を示すブロック図である。
【図２】親機１の構成を示すブロック図である。
【図３】測定部１１の等価回路図である。
【図４】子機２ａ（２ｂ）の構成を示すブロック図である。
【図５】海洋資源探査システム１００による探査対象物Ｘの探査方法について説明するための説明図である。
【図６】測定部１１によって測定される電流値と水深との関係の一例について説明するための説明図である。
【図７】探査結果表示画面４１の表示画面図である。
【図８】測定結果表示画面４２の表示画面図である。
【図９】測定結果表示画面４３の表示画面図である。
【図１０】測定結果表示画面４４の表示画面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、検出システムおよび探査システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２３】
図１に示す海洋資源探査システム１００は、「検出システム」を備えて構成された「探査システム」の一例であって、親機１および子機２ａ，２ｂ（以下、区別しないときには、「子機２」ともいう）を備えて、海底や湖底の地中に存在する各種の探査対象物Ｘ（一例として、銅、マンガン、亜鉛、鉄、鉛およびカドミウムなどの鉱物資源）を探査することができるように構成されている。
【００２４】
親機１は、「検出ユニット」の一例であって、図２に示すように、電気化学センサ１０、測定部１１、接続ケーブル１２、ケーブル送り機構１３、ＧＰＳ測位装置１４、無線通信部１５、操作部１６、表示部１７、処理部１８および記憶部１９を備えて構成されている。電気化学センサ１０は、一例として、３電極電気化学測定法に従って各種微量成分を検出・定量するためのセンサであって、図３に示すように、参照電極２１、作用電極２２および対向電極２３の３つの電極（「電気化学測定用電極」の一例）を備えて構成されている。この場合、電気化学センサ１０の各電極２１〜２３は、接続ケーブル１２を介して測定部１１にそれぞれ接続されている。なお、３電極電気化学測定法に従って各種微量成分を検出・定量可能な電気化学センサ１０に代えて、２電極電気化学測定法に従って各種微量成分を検出・定量可能に構成されたセンサ（図示せず）を備えて構成することもできる。
【００２５】
測定部１１は、図３に示すように、電気化学センサ１０およびオペアンプ回路３１を有するポテンショスタット３２と、交流電源３３と、オペアンプ回路３４を有するＩ／Ｖ変換回路３５とを備えて構成されている。この場合、この測定部１１では、オペアンプ回路３１の−入力端子に参照電極２１が接続され、オペアンプ回路３１の＋入力端子に交流電源３３が接続され、オペアンプ回路３１の出力端子に対向電極２３が接続され、オペアンプ回路３４の−入力端子が作用電極２２に接続され、オペアンプ回路３４の＋入力端子がグランド電位に接続され、オペアンプ回路３４の出力端子および交流電源３３が処理部１８に接続されている。この測定部１１は、後述するように、処理部１８からの制御信号Ｓ３に従い、一例として微分パルスボルタンメトリー法に従って、各種の成分を検出・定量するための測定処理（「電気化学測定処理」の一例）を実行する。なお、微分パルスボルタンメトリー法については公知のため、測定原理等に関する詳細な説明を省略する。
【００２６】
接続ケーブル１２は、一端部が電気化学センサ１０の各電極２１〜２３に接続されると共に、他端部が測定部１１に接続されている。また、接続ケーブル１２における電気化学センサ１０が接続された側の端部には、電気化学センサ１０を水中の任意の水深に沈めるためのウェイトが取り付けられている（図示せず）。ケーブル送り機構１３は、後述するように、処理部１８からの制御信号Ｓ１に従って、接続ケーブル１２の繰出しおよび巻上げを実行して電気化学センサ１０を任意の水深に位置させる。また、ケーブル送り機構１３は、水面（一例として、海面Ｆ１：図５参照）から、水中に沈めた電気化学センサ１０までのケーブル長（すなわち、電気化学センサ１０が位置している水深）を特定可能なケーブル長情報Ｄ０を処理部１８に出力する。
【００２７】
ＧＰＳ測位装置１４は、後述するように、処理部１８からの制御信号Ｓ２に従って、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号Ｓｇを受信して現在位置を測位すると共に、測位結果を特定可能な測位データＤｇを処理部１８に出力する。なお、ＧＰＳ測位装置１４による測位原理については公知のため、詳細な説明を省略する。無線通信部１５は、処理部１８の制御に従って子機２に対して各種の制御信号Ｓｄを送信すると共に、各子機２から送信された測定結果信号Ｓｕを受信して処理部１８に出力する。操作部１６は、海洋資源探査システム１００による探査条件や、探査結果の表示形態などを設定操作するための各種の操作スイッチを備え（図示せず）、スイッチ操作に応じた操作信号を処理部１８に出力する。表示部１７は、処理部１８の制御に従い、図示しない設定画面、および図７に示す探査結果表示画面４１や図８〜１０に示す測定結果表示画面４２〜４４などを表示する。
【００２８】
処理部１８は、海洋資源探査システム１００を総括的に制御する。具体的には、処理部１８は、ＧＰＳ測位装置１４に制御信号Ｓ２を出力して現在位置を測位させると共に、子機２に対して制御信号Ｓｄを出力することによって子機２のＧＰＳ測位装置１４に現在位置を測位させる。また、処理部１８は、ケーブル送り機構１３に制御信号Ｓ１を出力して接続ケーブル１２の繰出しおよび巻上げを実行させて電気化学センサ１０を任意の水深に位置させる。さらに、処理部１８は、測定部１１に制御信号Ｓ３を出力して測定処理を実行させると共に、測定部１１から出力される測定結果データＤ１を記憶部１９に記憶させる。また、処理部１８は、子機２に対して制御信号Ｓｄを出力することによって上記の測定処理を実行させると共に、子機２から送信される測定結果信号Ｓｕから測定結果データＤ１を抽出して記憶部１９に記憶させる。
【００２９】
さらに、処理部１８は、「検出処理部」に相当し、ケーブル送り機構１３から出力されるケーブル長情報Ｄ０に基づいて、測定処理の実行時における電気化学センサ１０の水深を特定すると共に、記憶部１９に記憶させた測定結果データＤ１（「測定部による電気化学測定処理の結果」の一例）と検出用基準データとに基づき、測定処理の実行時に電気化学センサ１０が位置していた水深の海水に含まれている成分を検出する成分検出処理を実行する。また、処理部１８は、「探査処理部」に相当し、海水に含まれている成分の検出結果に基づいて、測定処理の実行時における電気化学センサ１０の位置に対する探査対象物Ｘの相対的な位置を特定し、その特定結果に基づいて探査対象物Ｘの絶対的な位置を特定する。具体的には、処理部１８は、複数の測定点において測定処理を実行させると共に、各測定点毎の測定結果データＤ１に基づいて検出された成分の濃度の分布に基づき、その成分が最も高濃度で検出された測定点の側に探査対象物Ｘが位置すると特定する。
【００３０】
記憶部１９は、一例として、ハードディスクドライブで構成されて、処理部１８の動作プログラムや、親機１の測定部１１から出力された測定結果データＤ１、および子機２から送信された測定結果データＤ１などを記憶する。
【００３１】
一方、子機２は、「測定ユニット」の一例であって、図１に示すように、親機１とは別体に構成されると共に、図４に示すように、電気化学センサ１０、測定部１１、接続ケーブル１２、ケーブル送り機構１３、ＧＰＳ測位装置１４、無線通信部１５、処理部１８および記憶部１９を備えて構成されている。なお、この子機２において前述した親機１と同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、子機２ａ，２ｂの２台を備えて海洋資源探査システム１００を構成した例（「測定ユニットを複数備えている」との構成の一例）について説明するが、１台の子機２、または、３台以上の子機２を備えて海洋資源探査システム１００を構成することもできる。
【００３２】
この場合、子機２の無線通信部１５は、親機１からの制御信号Ｓｄを受信して処理部１８に出力すると共に、測定部１１から出力された測定結果データＤ１を含んで生成された測定結果信号Ｓｕを処理部１８の制御に従って親機１に送信する（「電気化学測定処理の結果を無線通信によって検出ユニットに送信可能な構成」の一例）。また、子機２の無線通信部１５は、処理部１８の制御に従い、他の子機２に対して送信された制御信号Ｓｄを受信して対象の子機２に中継したり、他の子機２から親機１に送信された測定結果信号Ｓｕを受信して親機１に中継したりする中継処理を実行する。
【００３３】
また、子機２における処理部１８は、親機１や、他の子機２を制御することなく、自身が搭載されている子機２だけを総括的に制御する。なお、操作部１６や表示部１７を備えていない子機２を備えて海洋資源探査システム１００を構成した例について説明するが、子機２にも操作部１６や表示部１７を配設してもよい。また、一例として、親機１および子機２の双方を同様に構成すると共に、設定操作によって「親機」および「子機」のいずれかとして動作するように構成することもできる。
【００３４】
この場合、図５に示すように、探査対象物Ｘとしての「銅（「水中に位置する探査対象物」の一例）」が海底Ｆ０（「水底」の一例）の地中に存在するときには、地中に浸透した海水が「銅」に接することで、「銅イオン」が海水中に溶出した状態となる。なお、同図では、「銅イオン」が溶出している領域Ａに関し、「銅イオン」の濃度が濃い部位ほど濃い黒色で表している。また、同図に示すように、一般的には、「銅（探査対象物Ｘ）」に近い部位ほど、海水中に溶出した「銅イオン」の濃度が高くなる。したがって、探査対象の海域の互いに相違する複数箇所において、各水深毎の「銅イオン」の濃度を測定することで、「銅（探査対象物Ｘ）」が存在する位置を特定することが可能となる。なお、「銅」を例に挙げて以下に説明するが、マンガン、亜鉛、鉄、鉛およびカドミウムなどを探査対象物Ｘとして探査する場合も同様である。
【００３５】
この海洋資源探査システム１００による探査対象物Ｘ（この例では、「銅」）の探査に際しては、図５に示すように、まず、親機１および各子機２を別個の船舶にそれぞれ搭載する。この場合、この海洋資源探査システム１００では、親機１や各子機２が非常に簡易な構成で小型であるため、小さな船舶であっても、これらを容易に搭載することができる。次いで、親機１および各子機２を搭載した船舶を、探査対象物Ｘを探査すべき海域に移動させ、一例として、５０ｍ間隔でマトリクス状に規定した各測定ポイント（「複数の測定点」の一例）毎に、水深１０ｍから海底Ｆ０まで１０ｍ間隔で「電気化学測定処理」を実行し、その測定結果に基づいて「銅イオン」の濃度を測定する（「銅イオン」の定量）。
【００３６】
具体的には、一例として、まず、親機１を搭載した船舶を位置Ｐ１ａに位置させ、子機２ａを搭載した船舶を位置Ｐ２ａに位置させ、子機２ｂを搭載した船舶を位置Ｐ３ａに位置させる。次いで、親機１の操作部１６を操作することによって探査処理を開始させる。この際に、親機１の処理部１８は、親機１のＧＰＳ測位装置１４に制御信号Ｓ２を出力することで現在位置を測位させると共に、無線通信部１５を介して各子機２に制御信号Ｓｄを送信することで、各子機２の現在位置を測位させる。これに応じて、各子機２では、親機１から送信された制御信号Ｓｄに従い、処理部１８がＧＰＳ測位装置１４に制御信号Ｓ２を出力することで現在位置を測位させると共に、ＧＰＳ測位装置１４から出力された測位データＤｇを無線通信部１５から親機１に送信させる。
【００３７】
また、親機１では、自身のＧＰＳ測位装置１４から出力された測位データＤｇ、および各子機２から送信された測位データＤｇに基づき、親機１や各子機２が規定位置（この例では、位置Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ３ａ）にそれぞれ位置しているか否かを判別すると共に、その判別結果（一例として、規定位置からの位置ずれ量、および位置ずれの方向）を表示部１７に表示させる。この際に、親機１や各子機２の位置ずれ量が許容範囲を超えて大きいときには、表示部１７の表示画面を見たオペレータの指示で、位置ずれが生じている船舶を規定位置に移動させる。
【００３８】
また、位置ずれが生じていないとき、或いは、位置ずれ量が許容範囲内のときには、操作部１６の測定開始スイッチ（図示せず）を操作する。この際に、親機１の処理部１８は、無線通信部１５を介して各子機２に制御信号Ｓｄを送信することで、各子機２に「電気化学測定処理」をそれぞれ開始させると共に、親機１の測定部１１およびケーブル送り機構１３を制御して、親機１においても「電気化学測定処理」を開始させる。
【００３９】
具体的には、親機１においては、ケーブル送り機構１３が、処理部１８の制御に従って接続ケーブル１２を繰り出すことで、水深１０ｍの位置Ｐｄ１０に電気化学センサ１０を位置させると共に、海面Ｆ１から電気化学センサ１０までのケーブル長が１０ｍである旨のケーブル長情報Ｄ０を処理部１８に出力する。また、測定部１１は、処理部１８からの制御信号Ｓ３に従い、微分パルスボルタンメトリー法による測定処理を実行して、電気化学センサ１０における参照電極２１および作用電極２２の間の電位を変化させると共に、作用電極２２および対向電極２３の間を流れる電流の電流値を測定して、測定結果データＤ１として処理部１８に出力する。
【００４０】
これに応じて、処理部１８は、測定部１１から出力される測定結果データＤ１を、ケーブル送り機構１３から出力されるケーブル長情報Ｄ０に基づいて特定される水深に対応付けて記憶部１９に記憶させる。この後、処理部１８は、ケーブル送り機構１３および測定部１１を制御して、水深２０ｍの位置Ｐｄ２０から海底Ｆ０近傍の水深７０ｍの位置Ｐｄ７０までの各位置において測定処理を実行させる。これにより、親機１の記憶部１９には、位置Ｐ１ａにおける水深１０ｍ〜７０ｍまでの各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の測定処理の結果（測定結果データＤ１）が記憶される。
【００４１】
また、子機２ａにおいては、親機１から送信された制御信号Ｓｄに従い、処理部１８がケーブル送り機構１３および測定部１１を制御して、位置Ｐ２ａにおける水深１０ｍの位置Ｐｄ１０から水深７０ｍの位置Ｐｄ７０までの各位置において測定処理を実行させる。なお、子機２ａや子機２ｂにおいて実行される測定処理は、親機１において実行した上記の測定処理と同様であるため、詳細な説明を省略する。これにより、子機２ａの記憶部１９には、位置Ｐ２ａにおける各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の測定処理の結果（測定結果データＤ１）が記憶される。
【００４２】
さらに、子機２ａでは、位置Ｐ２ａにおける各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の測定処理が完了したときに、処理部１８が、記憶部１９に記憶されている各測定結果データＤ１を測定結果信号Ｓｕとして親機１に送信させる。この際に、親機１では、無線通信部１５が子機２ａから送信された測定結果信号Ｓｕを受信して処理部１８に出力し、処理部１８が、その測定結果信号Ｓｕから測定結果データＤ１を抽出して、子機２ａに関連付けて記憶部１９に記憶させる。これにより、親機１の記憶部１９には、位置Ｐ２ａにおける水深１０ｍ〜７０ｍまでの各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の測定処理の結果（測定結果データＤ１）が記憶される。
【００４３】
また、子機２ｂにおいては、子機２ａにおいて実行された上記の測定処理と同様に位置Ｐ３ａにおける水深１０ｍの位置Ｐｄ１０から水深７０ｍの位置Ｐｄ７０までの各位置において測定処理が実行され、その測定結果を特定可能な各測定結果データＤ１が測定結果信号Ｓｕとして親機１に送信される。これにより、親機１の記憶部１９には、位置Ｐ３ａにおける水深１０ｍ〜７０ｍまでの各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の測定処理の結果（測定結果データＤ１）が記憶される。
【００４４】
一方、親機１および各子機２による位置Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ３ａにおける一連の測定処理が完了したときには、親機１を搭載した船舶を位置Ｐ１ｂに移動させ、子機２ａを搭載した船舶を位置Ｐ２ｂに移動させ、子機２ｂを搭載した船舶を位置Ｐ３ｂに移動させる。次いで、位置Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ３ａにおいて実行した上記の一連の処理を実行する。これにより、親機１の記憶部１９には、位置Ｐ１ｂにおける各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の測定結果データＤ１（親機１の測定部１１による測定処理の結果）、位置Ｐ２ｂにおける各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の測定結果データＤ１（子機２ａの測定部１１による測定処理の結果）、および位置Ｐ３ｂにおける各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の測定結果データＤ１（子機２ｂの測定部１１による測定処理の結果）がそれぞれ記憶される。
【００４５】
次いで、親機１および各子機２を位置Ｐ１ｃ，Ｐ２ｃ，Ｐ３ｃにそれぞれ移動させると共に、位置Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ３ａや、位置Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂにおいて実行した上記の一連の処理を実行する。これにより、親機１の記憶部１９には、位置Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ，Ｐ２ａ〜Ｐ２ｃ，Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃにおける各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の測定結果データＤ１がそれぞれ記憶される。この後、親機１や各子機２を搭載した船舶を、上記の位置Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ，Ｐ２ａ〜Ｐ２ｃ，Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃ以外の測定ポイント（図示せず）に移動させて、上記の一連の測定処理を実行することにより、５０ｍ間隔でマトリクス状に規定した各測定ポイントにおける各水深毎の測定結果データＤ１が親機１の記憶部１９に記憶される。これにより、対象の海域における測定処理が完了する（「複数の測定点における電気化学測定処理」が完了した状態の一例）。
【００４６】
この場合、図５に示すように、探査対象物Ｘとしての「銅」が位置Ｐ０の地中に存在することで、「銅イオン（「水に含まれている成分の一例」）」が領域Ａ内に存在するときには、一例として、上記の位置Ｐ２ａにおいては、図６に破線で示すような電流値が各水深毎に測定され、上記の位置Ｐ２ｂにおいては、同図に実線で示すような電流値が各水深毎に測定される。このように、海水中に溶出している「銅イオン」の濃度が高いほど、測定される電流値が高くなるため、上記の各位置Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ，Ｐ２ａ〜Ｐ２ｃ，Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃにおける各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎に測定された電流値を解析することで、上記の測定処理を実行した海域における「銅イオン」の濃度をそれぞれ特定することができる。また、前述したように、「銅（探査対象物Ｘ）」に近い部位ほど、海水中に溶出した「銅イオン」の濃度が高くなるため、「銅イオン」の濃度に基づいて、「銅イオン」の濃度が高い部位の近傍に「銅」が存在すると特定することができる。
【００４７】
したがって、この海洋資源探査システム１００では、親機１の処理部１８が、記憶部１９に記憶させた各測定結果データＤ１を解析することで、各位置Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ，Ｐ２ａ〜Ｐ２ｃ，Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃ等の各測定ポイントにおける各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の「銅イオン」の濃度を演算する。また、処理部１８は、演算結果に基づき、一例として、図７に示す探査結果表示画面４１を表示部１７に表示させる。この探査結果表示画面４１では、海面Ｆ１を表す実線Ｌ１と、海底Ｆ０を表す実線Ｌ０との間に、「銅イオン」の濃度分布を示す図柄（この例では、同図に示す「銀杏の葉」状の図柄）が表示される。
【００４８】
具体的には、処理部１８は、測定された濃度に応じて、その測定結果の元となる測定結果データＤ１が取得された位置に対応する部位を色付けすることにより、「銅イオン」の濃度が高い部位と、「銅イオン」の濃度が低い部位とを識別可能に図柄を表示させる。なお、隣接する測定ポイントの間（測定処理が実施されていない部位）については、隣接する測定ポイントの濃度に基づいて補完処理によって「銅イオン」の濃度を演算して、対応する部位を色付けする。これにより、オペレータに対して、「銅イオン」の検出結果を直感的に認識させることができる。なお、上記の探査結果表示画面４１は、海面Ｆ１と垂直に交差する平面（「海」の深さ方向の断面）における「銅イオン」の濃度分布を示している。
【００４９】
また、処理部１８は、「銅イオン」の濃度分布を分析することで、探査対象物Ｘの位置を特定する。具体的には、処理部１８は、各測定点のうちの「銅イオン」が高濃度で検出された測定点の側に探査対象物Ｘが位置すると特定する。また、処理部１８は、その特定結果に基づき、探査対象物Ｘが存在すると演算した位置を示す位置表示４１ａを探査結果表示画面４１内に表示させる。なお、同図に示す位置表示４１ａは、「北緯３７度３０分３０．４５秒、東経１３８度０２分１９．２７秒における水深８０ｍの海底の地下」に探査対象物Ｘが存在すると特定した例を示している。これにより、オペレータに対して、探査対象物Ｘとしての「銅」の位置を認識させることができる。
【００５０】
一方、この海洋資源探査システム１００では、マトリクス状に規定した各測定ポイントのうちの任意の測定ポイントにおける測定結果を三次元的に表示させることもできる。具体的には、操作部１６を操作することで、探査結果表示画面４１に代えて、図８に示す測定結果表示画面４２を表示部１７に表示させる。この測定結果表示画面４２では、海面Ｆ１を表す仮想平面Ｆｘ１と、海底Ｆ０を表す仮想平面Ｆｘ０との間に、任意の測定ポイント（この例では、３つの測定ポイント）の各水深毎の「銅イオン」の濃度を示す図柄が表示される。これにより、オペレータに対して、「銅（探査対象物Ｘ）」を探査した海域における「銅イオン」の三次元的な濃度分布を直感的に認識させることができる。
【００５１】
このように、この海洋資源探査システム１００によれば、親機１の処理部１８が「成分検出処理」を実行して、親機１および各子機２の測定部１１による「電気化学測定処理」の結果に基づいて、「電気化学測定処理」の実行時に電気化学センサ１０が位置していた水深の水に含まれている成分を検出することにより、「成分（本例では、銅イオン）」を検出すべき「水（本例では、海水）」を採取する作業、採取した「水」を、「成分」の培養や計数を実施する施設の設置場所まで搬送する作業、および「成分」を培養したり計数したりする作業を実行することなく、「成分」を検出すべき「水」が存在する場所において水中に電気化学センサ１０を沈めて「電気化学測定処理」を実行するだけで「成分」を検出することができるため、「水」に含まれている「成分」を短時間でしかも容易に検出することができる。
【００５２】
また、この海洋資源探査システム１００によれば、「成分検出処理」を実行可能な親機１と、「電気化学測定処理」の結果を親機１に送信可能な子機２とを備えて構成したことにより、例えば、親機１を任意の位置に固定的に設置して、「成分」を検出すべき測定ポイントに子機２だけを移動させて「電気化学測定処理」を実行するといった運用が可能となるため、「電気化学測定処理」を実行すべき測定ポイントに子機２を迅速に移動させて必要な情報（測定結果データＤ１）を短時間で容易に取得することができる。また、「電気化学測定処理」の結果を無線通信によって子機２から親機１に送信可能に構成したことにより、有線通信で「電気化学測定処理」の結果を送信する構成とは異なり、通信用のケーブルが存在しないため、子機２を任意の測定ポイントに迅速に移動させることができる。
【００５３】
さらに、この海洋資源探査システム１００によれば、親機１が、複数の子機２からそれぞれ出力される測定結果データＤ１に基づいて「成分検出処理」を実行することにより、複数箇所の測定ポイントについての測定結果データＤ１を短時間で効率的に取得して、その水域（海域）における検出対象の「成分」の分布状態を短時間で効率的に把握することができる。
【００５４】
また、この海洋資源探査システム１００によれば、親機１が、子機２から出力される測定結果データＤ１、および親機１の測定部１１から出力される測定結果データＤ１に基づいて「成分検出処理」を実行することにより、例えば子機２においてのみ「電気化学測定処理」を実行する構成と比較して、親機１においても「電気化学測定処理」を実行することで、複数箇所の測定ポイントについての測定結果データＤ１を一層短時間で効率的に取得することができる。
【００５５】
さらに、この海洋資源探査システム１００によれば、ケーブル送り機構１３が、接続ケーブル１２の繰出しおよび巻上げを実行して電気化学センサ１０を任意の水深に位置させると共に、水面から電気化学センサ１０までのケーブル長を特定可能なケーブル長情報Ｄ０を出力し、親機１および各子機２の処理部１８が、出力されたケーブル長情報Ｄ０に基づいて「電気化学測定処理」の実行時における電気化学センサ１０の水深をそれぞれ特定することにより、例えば手作業で電気化学センサ１０を任意の水深に沈めたり、電気化学センサ１０を水中から引き上げる構成と比較して、各水深毎に「電気化学測定処理」を確実かつ容易に実行することができるだけでなく、電気化学センサ１０が位置している水深を特定可能な情報をオペレータが手作業で入力操作することなく、ケーブル送り機構１３から出力されるケーブル長情報Ｄ０に基づいて電気化学センサ１０が位置している水深を正確かつ容易に特定することができる。
【００５６】
また、この海洋資源探査システム１００によれば、親機１の処理部１８が、ＧＰＳ測位装置１４から出力される測位データＤｇに基づいて「電気化学測定処理」の実行時における電気化学センサ１０の位置を特定すると共に特定した位置と検出した「成分」とを対応付けた測定結果を求めることにより、「電気化学測定処理」を実行した位置を正確かつ容易に特定して求めることができる。
【００５７】
さらに、この海洋資源探査システム１００によれば、親機１の処理部１８が、複数の測定点において「電気化学測定処理」を実行させて各測定点毎の測定結果に基づいて検出された成分の濃度の分布に基づき、その成分が最も高濃度で検出された測定点の側に探査対象物Ｘが位置すると特定することにより、検出した「成分」の濃度に基づいて探査対象物Ｘの位置を推察する作業を不要として、探査対象物Ｘの位置を正確かつ容易に特定することができる。
【００５８】
なお、「成分検出処理」の結果として、「成分（一例として、「銅イオン」）」の濃度の分布を示す探査結果表示画面４１や測定結果表示画面４２を表示部１７に表示させたり、「探査対象物の位置」の特定結果として、探査結果表示画面４１（位置表示４１ａ）を表示部１７に表示させたりする例について説明したが、これらに代えて、図９に示す測定結果表示画面４３や、図１０に示す測定結果表示画面４４を表示部１７に表示させてもよい。
【００５９】
この場合、測定結果表示画面４３には、任意の測定ポイント（この例では、３つの測定ポイント）における任意の水深（一例として、水深６０ｍ）において実行した「電気化学測定処理」の測定結果（測定結果データＤ１）を表す図柄が表示されている。具体的には、測定結果表示画面４３では、任意の測定ポイントにおける任意の水深において実行した「電気化学測定処理」によって測定された電流値に関し、電気化学センサ１０における参照電極２１および作用電極２２の間の電位差と、その電位差において作用電極２２および対向電極２３の間を流れた電流の電流値との関係を特定させるために、大きな電流値が測定された電位差に対応する部位と、電流値が測定されない（或いは、測定された電流値が小さい）電位差に対応する部位とが色分けされて表示される。これにより、オペレータに対して、ピーク電流値が測定された電位差、および電流値の大きさを直感的に認識させることができる。この結果、ピーク電流が測定された電位差の値に基づいて、検出された成分の種類を特定させ、測定された電流値の大きさに基づいて、その成分の濃度（量）を特定させることができる。
【００６０】
一方、測定結果表示画面４４には、任意の測定ポイント（この例では、１つの測定ポイント）における任意の複数の水深（この例では、３種類の水深）において実行した「電気化学測定処理」の測定結果（測定結果データＤ１）を表す図柄が表示されている。なお、この測定結果表示画面４４に表示される図柄は、参照電極２１および作用電極２２の間の電位差が横軸に置き換えられている点を除き、測定結果表示画面４３に表示される図柄と同様に表示される。これにより、オペレータに対して、ピーク電流値が測定された電位、および電流値の大きさを直感的に認識させることができる結果、「成分」の種類や、「成分」の濃度（量）を容易に特定させることができる。さらに、測定結果表示画面４３，４４に代えて、図６に示すように、測定されたピーク電流値と水深との関係を示す図を表示部１７に表示させることもできる。
【００６１】
また、海水中に含まれる成分（銅イオン等）を検出して探査対象物Ｘ（銅）の位置を特定する例について説明したが、上記の海洋資源探査システム１００を使用して、湖や河川に含まれる各種成分を検出して探査対象物Ｘの位置を特定することもできる。さらに、銅などの鉱物資源の探査を目的として海洋資源探査システム１００を使用する例について説明したが、一例として、炭化水素資化菌を検出可能な電極材料で構成した電気化学センサ１０を備えることで、石油や天然ガス等を探査対象物Ｘとする探査を実行することもできる。また、検出した成分の分布に基づいて探査対象物Ｘの位置を特定する（探査対象物Ｘを探査する）方法について説明したが、探査対象物Ｘの探査を目的とせずに、単に水中に含まれる成分の検出・定量を目的とする測定処理を目的として海洋資源探査システム１００を使用することもできる。
【００６２】
さらに、親機１および各子機２がケーブル送り機構１３を備えて処理部１８の制御に従って接続ケーブル１２の繰出しおよび巻上げを実行する構成を例に挙げて説明したが、接続ケーブル１２の繰出しおよび巻上げ（すなわち、電気化学センサ１０を任意の水深に位置させる処理）に関しては、手作業で実行することもできる。また、親機１および各子機２の双方に電気化学センサ１０、測定部１１および接続ケーブル１２を配設した例について説明したが、「検出ユニット」としての「親機」には、電気化学センサ１０、測定部１１および接続ケーブル１２を配設せずに「検出処理部」および「探査処理部」としての処理部１８を配設して、各子機２から「親機」に送信された測定結果信号Ｓｕに基づいて、「成分」の検出や、探査対象物Ｘの探査を実行する構成（「親機」において「電気学測定処理」を実行しない構成）を採用することもできる。
【００６３】
加えて、「検出ユニット」としての親機１、および「測定ユニット」としての子機２の双方に無線通信部１５を配設して、無線通信によって制御信号Ｓｄや測定結果信号Ｓｕを送受信する構成を例に挙げて説明したが、無線通信部１５に代えて、「検出ユニット」および「測定ユニット」に有線通信部（図示せず）を配設して、有線通信によって制御信号Ｓｄや測定結果信号Ｓｕを送受信する構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００６４】
１００ 海洋資源探査システム
１ 親機
２ａ，２ｂ 子機
１０ 電気化学センサ
１１ 測定部
１２ 接続ケーブル
１３ ケーブル送り機構
１４ ＧＰＳ測位装置
１５ 無線通信部
１８ 処理部
２１ 参照電極
２２ 作用電極
２３ 対向電極
４１ 探査結果表示画面
４２〜４４ 測定結果表示画面
Ｄｇ 測位データ
Ｄ０ ケーブル長情報
Ｄ１ 測定結果データ
Ｆ０ 海底
Ｆ１ 海面
Ｐ０，Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ，Ｐ２ａ〜Ｐ２ｃ，Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃ，Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０ 位置
Ｓｄ 制御信号
Ｓｇ ＧＰＳ信号
Ｓｕ 測定結果信号
Ｓ１〜Ｓ３ 制御信号
Ｘ 探査対象物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海や湖の水に含まれている成分を検出する検出システム、およびその検出結果に基づいて対象物を探査する探査システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特開２０００−２７０８９８号広報には、石油や天然ガス等を探査する探査方法が開示されている。この探査方法では、まず、石油や天然ガスを探査する海域から海水を採取する。次いで、採取した海水中に炭化水素資化菌が存在するか否かを検査する。具体的には、ＭＰＮ法や平板培地法によって炭化水素資化菌を培養して、その数を直接計数するか、或いは、炭化水素資化菌に特異的に存在する遺伝子やＲＮＡを各種の分子生物学的方法によって検出することで炭化水素資化菌の有無を検査する。この際に、炭化水素資化菌が検出されたときには、その海水を採取した海域の海底に石油や天然ガス等が存在すると特定し、炭化水素資化菌が検出されないときには、その海水を採取した海域の海底に石油や天然ガス等が存在しないと特定する。これにより、海底を試掘することなく、石油や天然ガス等が存在するか否かを探査することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２７０８９８号公報（第２−４頁、第１−３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来の探査方法には、以下の問題点が存在する。すなわち、従来の探査方法では、採取した海水中に炭化水素資化菌が存在するか否かを検査することで、その海水を採取した海域の海底に石油や天然ガス（以下、「探査対象物」ともいう）が存在するか否かを特定している。この場合、炭化水素資化菌を培養して、その数を計数する方法では、炭化水素資化菌の培養に要する時間や、培養した炭化水素資化菌を計数する作業に要する時間の分だけ、炭化水素資化菌の有無（すなわち、探査対象物の有無）を特定するのに長時間を要することとなる。また、炭化水素資化菌に特異的に存在する遺伝子やＲＮＡを分子生物学的方法によって検出する方法では、遺伝子やＲＮＡの存在を確認する作業に要する時間の分だけ、炭化水素資化菌の有無（探査対象物の有無）を特定するのに長時間を要することとなる。このため、従来の探査方法には、探査対象物を短時間で探査することができないという問題点がある。
【０００５】
また、従来の探査方法に従って探査対象物が存在する位置を特定する（或いは、探査対象物が存在する位置をある程度狭い範囲に絞り込む）ときには、海底に探査対象物が存在すると考えられる海域の互いに相違する複数箇所において海水を採取して炭化水素資化菌の水平方向における分布状態を特定する必要がある。また、探査対象物の位置を一層正確に特定するには、海面から海底までの各水深毎に海水を採取して炭化水素資化菌の水深方向における分布状態を特定するのが好ましい。このため、従来の探査方法に従って探査対象物の位置を特定するときには、海水を採取すべきポイントが多数となることに起因して、海水の採取作業や、採取した海水を、炭化水素資化菌の有無を検査する作業場所（培養設備や、遺伝子等を検出する設備が設置されている場所）まで搬送する作業が非常に煩雑であるという問題点が存在する。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、海や湖の水に含まれている成分を短時間で容易に検出し得る検出システム、および探査対象物を短時間で容易に探査し得る探査システムを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく請求項１記載の検出システムは、電気化学測定用電極が設けられた電気化学センサと、当該電気化学センサを用いた電気化学測定処理を実行する測定部と、前記電気化学測定用電極および前記測定部を電気的に相互に接続すると共に前記電気化学センサを任意の水深に位置させる接続ケーブルと、前記測定部による前記電気化学測定処理の結果に基づいて当該電気化学測定処理の実行時に前記電気化学センサが位置していた水深の前記水に含まれている成分を検出する成分検出処理を実行する検出処理部とを備えている。
【０００８】
また、請求項２記載の検出システムは、請求項１記載の検出システムにおいて、少なくとも前記検出処理部を有して前記成分検出処理を実行可能に構成された検出ユニットと、少なくとも、前記電気化学センサ、前記接続ケーブルおよび前記測定部を有して前記検出ユニットとは別体に構成されると共に前記電気化学測定処理の結果を当該検出ユニットに送信可能に構成された測定ユニットとを備えている。
【０００９】
さらに、請求項３記載の検出システムは、請求項２記載の検出システムにおいて、前記測定ユニットを複数備え、前記検出ユニットは、前記複数の測定ユニットからそれぞれ出力される前記各電気化学測定処理の結果に基づいて前記成分検出処理を実行する。
【００１０】
また、請求項４記載の検出システムは、請求項２または３記載の検出システムにおいて、前記検出ユニットは、前記電気化学センサ、前記接続ケーブルおよび前記測定部を備えると共に、前記測定ユニットから出力される前記電気化学測定処理の結果、および当該検出ユニットの測定部による前記電気化学測定処理の結果に基づいて前記成分検出処理を実行する。
【００１１】
さらに、請求項５記載の検出システムは、請求項１から４のいずれかに記載の検出システムにおいて、前記接続ケーブルの繰出しおよび巻上げを実行して前記電気化学センサを前記任意の水深に位置させると共に、水面から前記電気化学センサまでのケーブル長を特定可能なケーブル長情報を出力するケーブル送り機構を備え、前記検出処理部は、前記ケーブル送り機構から出力される前記ケーブル長情報に基づいて前記電気化学測定処理の実行時における前記電気化学センサの水深を特定する。
【００１２】
また、請求項６記載の検出システムは、請求項１から５のいずれかに記載の検出システムにおいて、ＧＰＳ信号を受信して現在位置を測位すると共に測位した現在位置を示す測位データを出力するＧＰＳ測位装置を備え、前記検出処理部は、前記ＧＰＳ測位装置から出力される前記測位データに基づいて前記電気化学測定処理の実行時における前記電気化学センサの位置を特定すると共に当該特定した位置と前記検出した成分とを対応付けた測定結果を求める。
【００１３】
また、請求項７記載の探査システムは、請求項１から６のいずれかに記載の検出システムと、水底の地中および水中のいずれかに位置する探査対象物の存在に起因して当該探査対象物の周囲の水に含まれている前記成分を前記検出システムに検出させると共に、当該検出システムによる当該成分の検出結果、および前記電気化学測定処理の実行時における前記電気化学センサの位置に基づいて、当該電気化学測定処理の実行時における当該電気化学センサの位置に対する当該探査対象物の相対的な位置を特定する探査処理部とを備え、前記探査処理部は、複数の測定点において前記電気化学測定処理を実行させると共に、当該複数の測定点毎の測定結果に基づいて検出された前記成分の濃度の分布に基づき、当該成分が最も高濃度で検出された前記測定点の側に前記探査対象物が位置すると特定する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の検出システムによれば、検出処理部が成分検出処理を実行して測定部による電気化学測定処理の結果に基づいて電気化学測定処理の実行時に電気化学センサが位置していた水深の水に含まれている成分を検出することにより、成分を検出すべき水を採取する作業、採取した水を成分の培養や計数を実施する施設の設置場所まで搬送する作業、および成分を培養したり計数したりする作業を実行することなく、成分を検出すべき水が存在する場所において水中に電気化学センサを沈めて電気化学測定処理を実行するだけで成分を検出することができるため、水に含まれている成分を短時間でしかも容易に検出することができる。
【００１５】
また、請求項２記載の検出システムによれば、成分検出処理を実行可能な検出ユニットと、電気化学測定処理の結果を検出ユニットに送信可能な測定ユニットとを備えて構成したことにより、例えば、検出ユニットを任意の位置に固定的に設置して、成分を検出すべき測定ポイントに測定ユニットだけを移動させて電気化学測定処理を実行するといった運用が可能となるため、電気化学測定処理を実行すべき測定ポイントに測定ユニットを迅速に移動させて必要な情報（電気化学測定処理の結果）を短時間で容易に取得することができる。この場合、電気化学測定処理の結果を無線通信によって測定ユニットから検出ユニットに送信可能に構成することにより、有線通信で電気化学測定処理の結果を送信する構成とは異なり、通信用のケーブルが存在しないため、測定ユニットを任意の測定ポイントに迅速に移動させることができる。
【００１６】
さらに、請求項３記載の検出システムによれば、検出ユニットが、複数の測定ユニットからそれぞれ出力される各電気化学測定処理の結果に基づいて成分検出処理を実行することにより、複数箇所の測定ポイントについての情報（電気化学測定処理の結果）を短時間で効率的に取得して、その水域における検出対象の成分の分布状態を短時間で効率的に把握することができる。
【００１７】
また、請求項４記載の検出システムによれば、検出ユニットが、測定ユニットから出力される電気化学測定処理の結果、および検出ユニットの測定部による電気化学測定処理の結果に基づいて成分検出処理を実行することにより、例えば測定ユニットにおいてのみ電気化学測定処理を実行する構成と比較して、検出ユニットにおいても電気化学測定処理を実行することで、複数箇所の測定ポイントについての電気化学測定処理の結果を一層短時間で効率的に取得することができる。
【００１８】
さらに、請求項５記載の検出システムによれば、ケーブル送り機構が接続ケーブルの繰出しおよび巻上げを実行して電気化学センサを任意の水深に位置させると共に、水面から電気化学センサまでのケーブル長を特定可能なケーブル長情報を出力し、検出処理部が、出力されるケーブル長情報に基づいて電気化学測定処理の実行時における電気化学センサの水深を特定することにより、例えば手作業で電気化学センサを任意の水深に沈めたり、電気化学センサを水中から引き上げる構成と比較して、各水深毎に電気化学測定処理を確実かつ容易に実行することができるだけでなく、電気化学センサが位置している水深を特定可能な情報をオペレータが手作業で入力操作することなく、ケーブル送り機構から出力されるケーブル長情報に基づいて電気化学センサが位置している水深を正確かつ容易に特定することができる。
【００１９】
また、請求項６記載の検出システムによれば、検出処理部が、ＧＰＳ測位装置から出力される測位データに基づいて電気化学測定処理の実行時における電気化学センサの位置を特定すると共に当該特定した位置と検出した成分とを対応付けた測定結果を求めることにより、電気化学測定処理を実行した位置を正確かつ容易に特定して求めることができる。
【００２０】
また、請求項７記載の探査システムによれば、探査処理部が、複数の測定点において電気化学測定処理を実行させて各測定点毎の測定結果に基づいて検出された成分の濃度の分布に基づき、その成分が最も高濃度で検出された測定点の側に探査対象物が位置すると特定することにより、検出した成分の濃度に基づいて探査対象物の位置を推察する作業を不要として、探査対象物の位置を正確かつ容易に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】海洋資源探査システム１００の構成を示すブロック図である。
【図２】親機１の構成を示すブロック図である。
【図３】測定部１１の等価回路図である。
【図４】子機２ａ（２ｂ）の構成を示すブロック図である。
【図５】海洋資源探査システム１００による探査対象物Ｘの探査方法について説明するための説明図である。
【図６】測定部１１によって測定される電流値と水深との関係の一例について説明するための説明図である。
【図７】探査結果表示画面４１の表示画面図である。
【図８】測定結果表示画面４２の表示画面図である。
【図９】測定結果表示画面４３の表示画面図である。
【図１０】測定結果表示画面４４の表示画面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、検出システムおよび探査システムの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２３】
図１に示す海洋資源探査システム１００は、「検出システム」を備えて構成された「探査システム」の一例であって、親機１および子機２ａ，２ｂ（以下、区別しないときには、「子機２」ともいう）を備えて、海底や湖底の地中に存在する各種の探査対象物Ｘ（一例として、銅、マンガン、亜鉛、鉄、鉛およびカドミウムなどの鉱物資源）を探査することができるように構成されている。
【００２４】
親機１は、「検出ユニット」の一例であって、図２に示すように、電気化学センサ１０、測定部１１、接続ケーブル１２、ケーブル送り機構１３、ＧＰＳ測位装置１４、無線通信部１５、操作部１６、表示部１７、処理部１８および記憶部１９を備えて構成されている。電気化学センサ１０は、一例として、３電極電気化学測定法に従って各種微量成分を検出・定量するためのセンサであって、図３に示すように、参照電極２１、作用電極２２および対向電極２３の３つの電極（「電気化学測定用電極」の一例）を備えて構成されている。この場合、電気化学センサ１０の各電極２１〜２３は、接続ケーブル１２を介して測定部１１にそれぞれ接続されている。なお、３電極電気化学測定法に従って各種微量成分を検出・定量可能な電気化学センサ１０に代えて、２電極電気化学測定法に従って各種微量成分を検出・定量可能に構成されたセンサ（図示せず）を備えて構成することもできる。
【００２５】
測定部１１は、図３に示すように、電気化学センサ１０およびオペアンプ回路３１を有するポテンショスタット３２と、交流電源３３と、オペアンプ回路３４を有するＩ／Ｖ変換回路３５とを備えて構成されている。この場合、この測定部１１では、オペアンプ回路３１の−入力端子に参照電極２１が接続され、オペアンプ回路３１の＋入力端子に交流電源３３が接続され、オペアンプ回路３１の出力端子に対向電極２３が接続され、オペアンプ回路３４の−入力端子が作用電極２２に接続され、オペアンプ回路３４の＋入力端子がグランド電位に接続され、オペアンプ回路３４の出力端子および交流電源３３が処理部１８に接続されている。この測定部１１は、後述するように、処理部１８からの制御信号Ｓ３に従い、一例として微分パルスボルタンメトリー法に従って、各種の成分を検出・定量するための測定処理（「電気化学測定処理」の一例）を実行する。なお、微分パルスボルタンメトリー法については公知のため、測定原理等に関する詳細な説明を省略する。
【００２６】
接続ケーブル１２は、一端部が電気化学センサ１０の各電極２１〜２３に接続されると共に、他端部が測定部１１に接続されている。また、接続ケーブル１２における電気化学センサ１０が接続された側の端部には、電気化学センサ１０を水中の任意の水深に沈めるためのウェイトが取り付けられている（図示せず）。ケーブル送り機構１３は、後述するように、処理部１８からの制御信号Ｓ１に従って、接続ケーブル１２の繰出しおよび巻上げを実行して電気化学センサ１０を任意の水深に位置させる。また、ケーブル送り機構１３は、水面（一例として、海面Ｆ１：図５参照）から、水中に沈めた電気化学センサ１０までのケーブル長（すなわち、電気化学センサ１０が位置している水深）を特定可能なケーブル長情報Ｄ０を処理部１８に出力する。
【００２７】
ＧＰＳ測位装置１４は、後述するように、処理部１８からの制御信号Ｓ２に従って、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号Ｓｇを受信して現在位置を測位すると共に、測位結果を特定可能な測位データＤｇを処理部１８に出力する。なお、ＧＰＳ測位装置１４による測位原理については公知のため、詳細な説明を省略する。無線通信部１５は、処理部１８の制御に従って子機２に対して各種の制御信号Ｓｄを送信すると共に、各子機２から送信された測定結果信号Ｓｕを受信して処理部１８に出力する。操作部１６は、海洋資源探査システム１００による探査条件や、探査結果の表示形態などを設定操作するための各種の操作スイッチを備え（図示せず）、スイッチ操作に応じた操作信号を処理部１８に出力する。表示部１７は、処理部１８の制御に従い、図示しない設定画面、および図７に示す探査結果表示画面４１や図８〜１０に示す測定結果表示画面４２〜４４などを表示する。
【００２８】
処理部１８は、海洋資源探査システム１００を総括的に制御する。具体的には、処理部１８は、ＧＰＳ測位装置１４に制御信号Ｓ２を出力して現在位置を測位させると共に、子機２に対して制御信号Ｓｄを出力することによって子機２のＧＰＳ測位装置１４に現在位置を測位させる。また、処理部１８は、ケーブル送り機構１３に制御信号Ｓ１を出力して接続ケーブル１２の繰出しおよび巻上げを実行させて電気化学センサ１０を任意の水深に位置させる。さらに、処理部１８は、測定部１１に制御信号Ｓ３を出力して測定処理を実行させると共に、測定部１１から出力される測定結果データＤ１を記憶部１９に記憶させる。また、処理部１８は、子機２に対して制御信号Ｓｄを出力することによって上記の測定処理を実行させると共に、子機２から送信される測定結果信号Ｓｕから測定結果データＤ１を抽出して記憶部１９に記憶させる。
【００２９】
さらに、処理部１８は、「検出処理部」に相当し、ケーブル送り機構１３から出力されるケーブル長情報Ｄ０に基づいて、測定処理の実行時における電気化学センサ１０の水深を特定すると共に、記憶部１９に記憶させた測定結果データＤ１（「測定部による電気化学測定処理の結果」の一例）と検出用基準データとに基づき、測定処理の実行時に電気化学センサ１０が位置していた水深の海水に含まれている成分を検出する成分検出処理を実行する。また、処理部１８は、「探査処理部」に相当し、海水に含まれている成分の検出結果に基づいて、測定処理の実行時における電気化学センサ１０の位置に対する探査対象物Ｘの相対的な位置を特定し、その特定結果に基づいて探査対象物Ｘの絶対的な位置を特定する。具体的には、処理部１８は、複数の測定点において測定処理を実行させると共に、各測定点毎の測定結果データＤ１に基づいて検出された成分の濃度の分布に基づき、その成分が最も高濃度で検出された測定点の側に探査対象物Ｘが位置すると特定する。
【００３０】
記憶部１９は、一例として、ハードディスクドライブで構成されて、処理部１８の動作プログラムや、親機１の測定部１１から出力された測定結果データＤ１、および子機２から送信された測定結果データＤ１などを記憶する。
【００３１】
一方、子機２は、「測定ユニット」の一例であって、図１に示すように、親機１とは別体に構成されると共に、図４に示すように、電気化学センサ１０、測定部１１、接続ケーブル１２、ケーブル送り機構１３、ＧＰＳ測位装置１４、無線通信部１５、処理部１８および記憶部１９を備えて構成されている。なお、この子機２において前述した親機１と同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、子機２ａ，２ｂの２台を備えて海洋資源探査システム１００を構成した例（「測定ユニットを複数備えている」との構成の一例）について説明するが、１台の子機２、または、３台以上の子機２を備えて海洋資源探査システム１００を構成することもできる。
【００３２】
この場合、子機２の無線通信部１５は、親機１からの制御信号Ｓｄを受信して処理部１８に出力すると共に、測定部１１から出力された測定結果データＤ１を含んで生成された測定結果信号Ｓｕを処理部１８の制御に従って親機１に送信する（「電気化学測定処理の結果を無線通信によって検出ユニットに送信可能な構成」の一例）。また、子機２の無線通信部１５は、処理部１８の制御に従い、他の子機２に対して送信された制御信号Ｓｄを受信して対象の子機２に中継したり、他の子機２から親機１に送信された測定結果信号Ｓｕを受信して親機１に中継したりする中継処理を実行する。
【００３３】
また、子機２における処理部１８は、親機１や、他の子機２を制御することなく、自身が搭載されている子機２だけを総括的に制御する。なお、操作部１６や表示部１７を備えていない子機２を備えて海洋資源探査システム１００を構成した例について説明するが、子機２にも操作部１６や表示部１７を配設してもよい。また、一例として、親機１および子機２の双方を同様に構成すると共に、設定操作によって「親機」および「子機」のいずれかとして動作するように構成することもできる。
【００３４】
この場合、図５に示すように、探査対象物Ｘとしての「銅（「水中に位置する探査対象物」の一例）」が海底Ｆ０（「水底」の一例）の地中に存在するときには、地中に浸透した海水が「銅」に接することで、「銅イオン」が海水中に溶出した状態となる。なお、同図では、「銅イオン」が溶出している領域Ａに関し、「銅イオン」の濃度が濃い部位ほど濃い黒色で表している。また、同図に示すように、一般的には、「銅（探査対象物Ｘ）」に近い部位ほど、海水中に溶出した「銅イオン」の濃度が高くなる。したがって、探査対象の海域の互いに相違する複数箇所において、各水深毎の「銅イオン」の濃度を測定することで、「銅（探査対象物Ｘ）」が存在する位置を特定することが可能となる。なお、「銅」を例に挙げて以下に説明するが、マンガン、亜鉛、鉄、鉛およびカドミウムなどを探査対象物Ｘとして探査する場合も同様である。
【００３５】
この海洋資源探査システム１００による探査対象物Ｘ（この例では、「銅」）の探査に際しては、図５に示すように、まず、親機１および各子機２を別個の船舶にそれぞれ搭載する。この場合、この海洋資源探査システム１００では、親機１や各子機２が非常に簡易な構成で小型であるため、小さな船舶であっても、これらを容易に搭載することができる。次いで、親機１および各子機２を搭載した船舶を、探査対象物Ｘを探査すべき海域に移動させ、一例として、５０ｍ間隔でマトリクス状に規定した各測定ポイント（「複数の測定点」の一例）毎に、水深１０ｍから海底Ｆ０まで１０ｍ間隔で「電気化学測定処理」を実行し、その測定結果に基づいて「銅イオン」の濃度を測定する（「銅イオン」の定量）。
【００３６】
具体的には、一例として、まず、親機１を搭載した船舶を位置Ｐ１ａに位置させ、子機２ａを搭載した船舶を位置Ｐ２ａに位置させ、子機２ｂを搭載した船舶を位置Ｐ３ａに位置させる。次いで、親機１の操作部１６を操作することによって探査処理を開始させる。この際に、親機１の処理部１８は、親機１のＧＰＳ測位装置１４に制御信号Ｓ２を出力することで現在位置を測位させると共に、無線通信部１５を介して各子機２に制御信号Ｓｄを送信することで、各子機２の現在位置を測位させる。これに応じて、各子機２では、親機１から送信された制御信号Ｓｄに従い、処理部１８がＧＰＳ測位装置１４に制御信号Ｓ２を出力することで現在位置を測位させると共に、ＧＰＳ測位装置１４から出力された測位データＤｇを無線通信部１５から親機１に送信させる。
【００３７】
また、親機１では、自身のＧＰＳ測位装置１４から出力された測位データＤｇ、および各子機２から送信された測位データＤｇに基づき、親機１や各子機２が規定位置（この例では、位置Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ３ａ）にそれぞれ位置しているか否かを判別すると共に、その判別結果（一例として、規定位置からの位置ずれ量、および位置ずれの方向）を表示部１７に表示させる。この際に、親機１や各子機２の位置ずれ量が許容範囲を超えて大きいときには、表示部１７の表示画面を見たオペレータの指示で、位置ずれが生じている船舶を規定位置に移動させる。
【００３８】
また、位置ずれが生じていないとき、或いは、位置ずれ量が許容範囲内のときには、操作部１６の測定開始スイッチ（図示せず）を操作する。この際に、親機１の処理部１８は、無線通信部１５を介して各子機２に制御信号Ｓｄを送信することで、各子機２に「電気化学測定処理」をそれぞれ開始させると共に、親機１の測定部１１およびケーブル送り機構１３を制御して、親機１においても「電気化学測定処理」を開始させる。
【００３９】
具体的には、親機１においては、ケーブル送り機構１３が、処理部１８の制御に従って接続ケーブル１２を繰り出すことで、水深１０ｍの位置Ｐｄ１０に電気化学センサ１０を位置させると共に、海面Ｆ１から電気化学センサ１０までのケーブル長が１０ｍである旨のケーブル長情報Ｄ０を処理部１８に出力する。また、測定部１１は、処理部１８からの制御信号Ｓ３に従い、微分パルスボルタンメトリー法による測定処理を実行して、電気化学センサ１０における参照電極２１および作用電極２２の間の電位を変化させると共に、作用電極２２および対向電極２３の間を流れる電流の電流値を測定して、測定結果データＤ１として処理部１８に出力する。
【００４０】
これに応じて、処理部１８は、測定部１１から出力される測定結果データＤ１を、ケーブル送り機構１３から出力されるケーブル長情報Ｄ０に基づいて特定される水深に対応付けて記憶部１９に記憶させる。この後、処理部１８は、ケーブル送り機構１３および測定部１１を制御して、水深２０ｍの位置Ｐｄ２０から海底Ｆ０近傍の水深７０ｍの位置Ｐｄ７０までの各位置において測定処理を実行させる。これにより、親機１の記憶部１９には、位置Ｐ１ａにおける水深１０ｍ〜７０ｍまでの各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の測定処理の結果（測定結果データＤ１）が記憶される。
【００４１】
また、子機２ａにおいては、親機１から送信された制御信号Ｓｄに従い、処理部１８がケーブル送り機構１３および測定部１１を制御して、位置Ｐ２ａにおける水深１０ｍの位置Ｐｄ１０から水深７０ｍの位置Ｐｄ７０までの各位置において測定処理を実行させる。なお、子機２ａや子機２ｂにおいて実行される測定処理は、親機１において実行した上記の測定処理と同様であるため、詳細な説明を省略する。これにより、子機２ａの記憶部１９には、位置Ｐ２ａにおける各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の測定処理の結果（測定結果データＤ１）が記憶される。
【００４２】
さらに、子機２ａでは、位置Ｐ２ａにおける各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の測定処理が完了したときに、処理部１８が、記憶部１９に記憶されている各測定結果データＤ１を測定結果信号Ｓｕとして親機１に送信させる。この際に、親機１では、無線通信部１５が子機２ａから送信された測定結果信号Ｓｕを受信して処理部１８に出力し、処理部１８が、その測定結果信号Ｓｕから測定結果データＤ１を抽出して、子機２ａに関連付けて記憶部１９に記憶させる。これにより、親機１の記憶部１９には、位置Ｐ２ａにおける水深１０ｍ〜７０ｍまでの各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の測定処理の結果（測定結果データＤ１）が記憶される。
【００４３】
また、子機２ｂにおいては、子機２ａにおいて実行された上記の測定処理と同様に位置Ｐ３ａにおける水深１０ｍの位置Ｐｄ１０から水深７０ｍの位置Ｐｄ７０までの各位置において測定処理が実行され、その測定結果を特定可能な各測定結果データＤ１が測定結果信号Ｓｕとして親機１に送信される。これにより、親機１の記憶部１９には、位置Ｐ３ａにおける水深１０ｍ〜７０ｍまでの各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の測定処理の結果（測定結果データＤ１）が記憶される。
【００４４】
一方、親機１および各子機２による位置Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ３ａにおける一連の測定処理が完了したときには、親機１を搭載した船舶を位置Ｐ１ｂに移動させ、子機２ａを搭載した船舶を位置Ｐ２ｂに移動させ、子機２ｂを搭載した船舶を位置Ｐ３ｂに移動させる。次いで、位置Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ３ａにおいて実行した上記の一連の処理を実行する。これにより、親機１の記憶部１９には、位置Ｐ１ｂにおける各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の測定結果データＤ１（親機１の測定部１１による測定処理の結果）、位置Ｐ２ｂにおける各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の測定結果データＤ１（子機２ａの測定部１１による測定処理の結果）、および位置Ｐ３ｂにおける各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の測定結果データＤ１（子機２ｂの測定部１１による測定処理の結果）がそれぞれ記憶される。
【００４５】
次いで、親機１および各子機２を位置Ｐ１ｃ，Ｐ２ｃ，Ｐ３ｃにそれぞれ移動させると共に、位置Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ３ａや、位置Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ，Ｐ３ｂにおいて実行した上記の一連の処理を実行する。これにより、親機１の記憶部１９には、位置Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ，Ｐ２ａ〜Ｐ２ｃ，Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃにおける各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の測定結果データＤ１がそれぞれ記憶される。この後、親機１や各子機２を搭載した船舶を、上記の位置Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ，Ｐ２ａ〜Ｐ２ｃ，Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃ以外の測定ポイント（図示せず）に移動させて、上記の一連の測定処理を実行することにより、５０ｍ間隔でマトリクス状に規定した各測定ポイントにおける各水深毎の測定結果データＤ１が親機１の記憶部１９に記憶される。これにより、対象の海域における測定処理が完了する（「複数の測定点における電気化学測定処理」が完了した状態の一例）。
【００４６】
この場合、図５に示すように、探査対象物Ｘとしての「銅」が位置Ｐ０の地中に存在することで、「銅イオン（「水に含まれている成分の一例」）」が領域Ａ内に存在するときには、一例として、上記の位置Ｐ２ａにおいては、図６に破線で示すような電流値が各水深毎に測定され、上記の位置Ｐ２ｂにおいては、同図に実線で示すような電流値が各水深毎に測定される。このように、海水中に溶出している「銅イオン」の濃度が高いほど、測定される電流値が高くなるため、上記の各位置Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ，Ｐ２ａ〜Ｐ２ｃ，Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃにおける各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎に測定された電流値を解析することで、上記の測定処理を実行した海域における「銅イオン」の濃度をそれぞれ特定することができる。また、前述したように、「銅（探査対象物Ｘ）」に近い部位ほど、海水中に溶出した「銅イオン」の濃度が高くなるため、「銅イオン」の濃度に基づいて、「銅イオン」の濃度が高い部位の近傍に「銅」が存在すると特定することができる。
【００４７】
したがって、この海洋資源探査システム１００では、親機１の処理部１８が、記憶部１９に記憶させた各測定結果データＤ１を解析することで、各位置Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ，Ｐ２ａ〜Ｐ２ｃ，Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃ等の各測定ポイントにおける各位置Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０毎の「銅イオン」の濃度を演算する。また、処理部１８は、演算結果に基づき、一例として、図７に示す探査結果表示画面４１を表示部１７に表示させる。この探査結果表示画面４１では、海面Ｆ１を表す実線Ｌ１と、海底Ｆ０を表す実線Ｌ０との間に、「銅イオン」の濃度分布を示す図柄（この例では、同図に示す「銀杏の葉」状の図柄）が表示される。
【００４８】
具体的には、処理部１８は、測定された濃度に応じて、その測定結果の元となる測定結果データＤ１が取得された位置に対応する部位を色付けすることにより、「銅イオン」の濃度が高い部位と、「銅イオン」の濃度が低い部位とを識別可能に図柄を表示させる。なお、隣接する測定ポイントの間（測定処理が実施されていない部位）については、隣接する測定ポイントの濃度に基づいて補完処理によって「銅イオン」の濃度を演算して、対応する部位を色付けする。これにより、オペレータに対して、「銅イオン」の検出結果を直感的に認識させることができる。なお、上記の探査結果表示画面４１は、海面Ｆ１と垂直に交差する平面（「海」の深さ方向の断面）における「銅イオン」の濃度分布を示している。
【００４９】
また、処理部１８は、「銅イオン」の濃度分布を分析することで、探査対象物Ｘの位置を特定する。具体的には、処理部１８は、各測定点のうちの「銅イオン」が高濃度で検出された測定点の側に探査対象物Ｘが位置すると特定する。また、処理部１８は、その特定結果に基づき、探査対象物Ｘが存在すると演算した位置を示す位置表示４１ａを探査結果表示画面４１内に表示させる。なお、同図に示す位置表示４１ａは、「北緯３７度３０分３０．４５秒、東経１３８度０２分１９．２７秒における水深８０ｍの海底の地下」に探査対象物Ｘが存在すると特定した例を示している。これにより、オペレータに対して、探査対象物Ｘとしての「銅」の位置を認識させることができる。
【００５０】
一方、この海洋資源探査システム１００では、マトリクス状に規定した各測定ポイントのうちの任意の測定ポイントにおける測定結果を三次元的に表示させることもできる。具体的には、操作部１６を操作することで、探査結果表示画面４１に代えて、図８に示す測定結果表示画面４２を表示部１７に表示させる。この測定結果表示画面４２では、海面Ｆ１を表す仮想平面Ｆｘ１と、海底Ｆ０を表す仮想平面Ｆｘ０との間に、任意の測定ポイント（この例では、３つの測定ポイント）の各水深毎の「銅イオン」の濃度を示す図柄が表示される。これにより、オペレータに対して、「銅（探査対象物Ｘ）」を探査した海域における「銅イオン」の三次元的な濃度分布を直感的に認識させることができる。
【００５１】
このように、この海洋資源探査システム１００によれば、親機１の処理部１８が「成分検出処理」を実行して、親機１および各子機２の測定部１１による「電気化学測定処理」の結果に基づいて、「電気化学測定処理」の実行時に電気化学センサ１０が位置していた水深の水に含まれている成分を検出することにより、「成分（本例では、銅イオン）」を検出すべき「水（本例では、海水）」を採取する作業、採取した「水」を、「成分」の培養や計数を実施する施設の設置場所まで搬送する作業、および「成分」を培養したり計数したりする作業を実行することなく、「成分」を検出すべき「水」が存在する場所において水中に電気化学センサ１０を沈めて「電気化学測定処理」を実行するだけで「成分」を検出することができるため、「水」に含まれている「成分」を短時間でしかも容易に検出することができる。
【００５２】
また、この海洋資源探査システム１００によれば、「成分検出処理」を実行可能な親機１と、「電気化学測定処理」の結果を親機１に送信可能な子機２とを備えて構成したことにより、例えば、親機１を任意の位置に固定的に設置して、「成分」を検出すべき測定ポイントに子機２だけを移動させて「電気化学測定処理」を実行するといった運用が可能となるため、「電気化学測定処理」を実行すべき測定ポイントに子機２を迅速に移動させて必要な情報（測定結果データＤ１）を短時間で容易に取得することができる。また、「電気化学測定処理」の結果を無線通信によって子機２から親機１に送信可能に構成したことにより、有線通信で「電気化学測定処理」の結果を送信する構成とは異なり、通信用のケーブルが存在しないため、子機２を任意の測定ポイントに迅速に移動させることができる。
【００５３】
さらに、この海洋資源探査システム１００によれば、親機１が、複数の子機２からそれぞれ出力される測定結果データＤ１に基づいて「成分検出処理」を実行することにより、複数箇所の測定ポイントについての測定結果データＤ１を短時間で効率的に取得して、その水域（海域）における検出対象の「成分」の分布状態を短時間で効率的に把握することができる。
【００５４】
また、この海洋資源探査システム１００によれば、親機１が、子機２から出力される測定結果データＤ１、および親機１の測定部１１から出力される測定結果データＤ１に基づいて「成分検出処理」を実行することにより、例えば子機２においてのみ「電気化学測定処理」を実行する構成と比較して、親機１においても「電気化学測定処理」を実行することで、複数箇所の測定ポイントについての測定結果データＤ１を一層短時間で効率的に取得することができる。
【００５５】
さらに、この海洋資源探査システム１００によれば、ケーブル送り機構１３が、接続ケーブル１２の繰出しおよび巻上げを実行して電気化学センサ１０を任意の水深に位置させると共に、水面から電気化学センサ１０までのケーブル長を特定可能なケーブル長情報Ｄ０を出力し、親機１および各子機２の処理部１８が、出力されたケーブル長情報Ｄ０に基づいて「電気化学測定処理」の実行時における電気化学センサ１０の水深をそれぞれ特定することにより、例えば手作業で電気化学センサ１０を任意の水深に沈めたり、電気化学センサ１０を水中から引き上げる構成と比較して、各水深毎に「電気化学測定処理」を確実かつ容易に実行することができるだけでなく、電気化学センサ１０が位置している水深を特定可能な情報をオペレータが手作業で入力操作することなく、ケーブル送り機構１３から出力されるケーブル長情報Ｄ０に基づいて電気化学センサ１０が位置している水深を正確かつ容易に特定することができる。
【００５６】
また、この海洋資源探査システム１００によれば、親機１の処理部１８が、ＧＰＳ測位装置１４から出力される測位データＤｇに基づいて「電気化学測定処理」の実行時における電気化学センサ１０の位置を特定すると共に特定した位置と検出した「成分」とを対応付けた測定結果を求めることにより、「電気化学測定処理」を実行した位置を正確かつ容易に特定して求めることができる。
【００５７】
さらに、この海洋資源探査システム１００によれば、親機１の処理部１８が、複数の測定点において「電気化学測定処理」を実行させて各測定点毎の測定結果に基づいて検出された成分の濃度の分布に基づき、その成分が最も高濃度で検出された測定点の側に探査対象物Ｘが位置すると特定することにより、検出した「成分」の濃度に基づいて探査対象物Ｘの位置を推察する作業を不要として、探査対象物Ｘの位置を正確かつ容易に特定することができる。
【００５８】
なお、「成分検出処理」の結果として、「成分（一例として、「銅イオン」）」の濃度の分布を示す探査結果表示画面４１や測定結果表示画面４２を表示部１７に表示させたり、「探査対象物の位置」の特定結果として、探査結果表示画面４１（位置表示４１ａ）を表示部１７に表示させたりする例について説明したが、これらに代えて、図９に示す測定結果表示画面４３や、図１０に示す測定結果表示画面４４を表示部１７に表示させてもよい。
【００５９】
この場合、測定結果表示画面４３には、任意の測定ポイント（この例では、３つの測定ポイント）における任意の水深（一例として、水深６０ｍ）において実行した「電気化学測定処理」の測定結果（測定結果データＤ１）を表す図柄が表示されている。具体的には、測定結果表示画面４３では、任意の測定ポイントにおける任意の水深において実行した「電気化学測定処理」によって測定された電流値に関し、電気化学センサ１０における参照電極２１および作用電極２２の間の電位差と、その電位差において作用電極２２および対向電極２３の間を流れた電流の電流値との関係を特定させるために、大きな電流値が測定された電位差に対応する部位と、電流値が測定されない（或いは、測定された電流値が小さい）電位差に対応する部位とが色分けされて表示される。これにより、オペレータに対して、ピーク電流値が測定された電位差、および電流値の大きさを直感的に認識させることができる。この結果、ピーク電流が測定された電位差の値に基づいて、検出された成分の種類を特定させ、測定された電流値の大きさに基づいて、その成分の濃度（量）を特定させることができる。
【００６０】
一方、測定結果表示画面４４には、任意の測定ポイント（この例では、１つの測定ポイント）における任意の複数の水深（この例では、３種類の水深）において実行した「電気化学測定処理」の測定結果（測定結果データＤ１）を表す図柄が表示されている。なお、この測定結果表示画面４４に表示される図柄は、参照電極２１および作用電極２２の間の電位差が横軸に置き換えられている点を除き、測定結果表示画面４３に表示される図柄と同様に表示される。これにより、オペレータに対して、ピーク電流値が測定された電位、および電流値の大きさを直感的に認識させることができる結果、「成分」の種類や、「成分」の濃度（量）を容易に特定させることができる。さらに、測定結果表示画面４３，４４に代えて、図６に示すように、測定されたピーク電流値と水深との関係を示す図を表示部１７に表示させることもできる。
【００６１】
また、海水中に含まれる成分（銅イオン等）を検出して探査対象物Ｘ（銅）の位置を特定する例について説明したが、上記の海洋資源探査システム１００を使用して、湖や河川に含まれる各種成分を検出して探査対象物Ｘの位置を特定することもできる。さらに、銅などの鉱物資源の探査を目的として海洋資源探査システム１００を使用する例について説明したが、一例として、炭化水素資化菌を検出可能な電極材料で構成した電気化学センサ１０を備えることで、石油や天然ガス等を探査対象物Ｘとする探査を実行することもできる。また、検出した成分の分布に基づいて探査対象物Ｘの位置を特定する（探査対象物Ｘを探査する）方法について説明したが、探査対象物Ｘの探査を目的とせずに、単に水中に含まれる成分の検出・定量を目的とする測定処理を目的として海洋資源探査システム１００を使用することもできる。
【００６２】
さらに、親機１および各子機２がケーブル送り機構１３を備えて処理部１８の制御に従って接続ケーブル１２の繰出しおよび巻上げを実行する構成を例に挙げて説明したが、接続ケーブル１２の繰出しおよび巻上げ（すなわち、電気化学センサ１０を任意の水深に位置させる処理）に関しては、手作業で実行することもできる。また、親機１および各子機２の双方に電気化学センサ１０、測定部１１および接続ケーブル１２を配設した例について説明したが、「検出ユニット」としての「親機」には、電気化学センサ１０、測定部１１および接続ケーブル１２を配設せずに「検出処理部」および「探査処理部」としての処理部１８を配設して、各子機２から「親機」に送信された測定結果信号Ｓｕに基づいて、「成分」の検出や、探査対象物Ｘの探査を実行する構成（「親機」において「電気学測定処理」を実行しない構成）を採用することもできる。
【００６３】
加えて、「検出ユニット」としての親機１、および「測定ユニット」としての子機２の双方に無線通信部１５を配設して、無線通信によって制御信号Ｓｄや測定結果信号Ｓｕを送受信する構成を例に挙げて説明したが、無線通信部１５に代えて、「検出ユニット」および「測定ユニット」に有線通信部（図示せず）を配設して、有線通信によって制御信号Ｓｄや測定結果信号Ｓｕを送受信する構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００６４】
１００ 海洋資源探査システム
１ 親機
２ａ，２ｂ 子機
１０ 電気化学センサ
１１ 測定部
１２ 接続ケーブル
１３ ケーブル送り機構
１４ ＧＰＳ測位装置
１５ 無線通信部
１８ 処理部
２１ 参照電極
２２ 作用電極
２３ 対向電極
４１ 探査結果表示画面
４２〜４４ 測定結果表示画面
Ｄｇ 測位データ
Ｄ０ ケーブル長情報
Ｄ１ 測定結果データ
Ｆ０ 海底
Ｆ１ 海面
Ｐ０，Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ，Ｐ２ａ〜Ｐ２ｃ，Ｐ３ａ〜Ｐ３ｃ，Ｐｄ１０〜Ｐｄ７０ 位置
Ｓｄ 制御信号
Ｓｇ ＧＰＳ信号
Ｓｕ 測定結果信号
Ｓ１〜Ｓ３ 制御信号
Ｘ 探査対象物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学測定用電極が設けられた電気化学センサと、当該電気化学センサを用いた電気化学測定処理を実行する測定部と、前記電気化学測定用電極および前記測定部を電気的に相互に接続すると共に前記電気化学センサを任意の水深に位置させる接続ケーブルと、前記測定部による前記電気化学測定処理の結果に基づいて当該電気化学測定処理の実行時に前記電気化学センサが位置していた水深の前記水に含まれている成分を検出する成分検出処理を実行する検出処理部とを備えている検出システム。
【請求項２】
少なくとも前記検出処理部を有して前記成分検出処理を実行可能に構成された検出ユニットと、
少なくとも、前記電気化学センサ、前記接続ケーブルおよび前記測定部を有して前記検出ユニットとは別体に構成されると共に前記電気化学測定処理の結果を当該検出ユニットに送信可能に構成された測定ユニットとを備えている請求項１記載の検出システム。
【請求項３】
前記測定ユニットを複数備え、
前記検出ユニットは、前記複数の測定ユニットからそれぞれ出力される前記各電気化学測定処理の結果に基づいて前記成分検出処理を実行する請求項２記載の検出システム。
【請求項４】
前記検出ユニットは、前記電気化学センサ、前記接続ケーブルおよび前記測定部を備えると共に、前記測定ユニットから出力される前記電気化学測定処理の結果、および当該検出ユニットの測定部による前記電気化学測定処理の結果に基づいて前記成分検出処理を実行する請求項２または３記載の検出システム。
【請求項５】
前記接続ケーブルの繰出しおよび巻上げを実行して前記電気化学センサを前記任意の水深に位置させると共に、水面から前記電気化学センサまでのケーブル長を特定可能なケーブル長情報を出力するケーブル送り機構を備え、
前記検出処理部は、前記ケーブル送り機構から出力される前記ケーブル長情報に基づいて前記電気化学測定処理の実行時における前記電気化学センサの水深を特定する請求項１から４のいずれかに記載の検出システム。
【請求項６】
ＧＰＳ信号を受信して現在位置を測位すると共に測位した現在位置を示す測位データを出力するＧＰＳ測位装置を備え、
前記検出処理部は、前記ＧＰＳ測位装置から出力される前記測位データに基づいて前記電気化学測定処理の実行時における前記電気化学センサの位置を特定すると共に当該特定した位置と前記検出した成分とを対応付けた測定結果を求める請求項１から５のいずれかに記載の検出システム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の検出システムと、水底の地中および水中のいずれかに位置する探査対象物の存在に起因して当該探査対象物の周囲の水に含まれている前記成分を前記検出システムに検出させると共に、当該検出システムによる当該成分の検出結果、および前記電気化学測定処理の実行時における前記電気化学センサの位置に基づいて、当該電気化学測定処理の実行時における当該電気化学センサの位置に対する当該探査対象物の相対的な位置を特定する探査処理部とを備え、
前記探査処理部は、複数の測定点において前記電気化学測定処理を実行させると共に、当該複数の測定点毎の測定結果に基づいて検出された前記成分の濃度の分布に基づき、当該成分が最も高濃度で検出された前記測定点の側に前記探査対象物が位置すると特定する探査システム。
【請求項１】
電気化学測定用電極が設けられた電気化学センサと、当該電気化学センサを用いた電気化学測定処理を実行する測定部と、前記電気化学測定用電極および前記測定部を電気的に相互に接続すると共に前記電気化学センサを任意の水深に位置させる接続ケーブルと、前記測定部による前記電気化学測定処理の結果に基づいて当該電気化学測定処理の実行時に前記電気化学センサが位置していた水深の前記水に含まれている成分を検出する成分検出処理を実行する検出処理部とを備えている検出システム。
【請求項２】
少なくとも前記検出処理部を有して前記成分検出処理を実行可能に構成された検出ユニットと、
少なくとも、前記電気化学センサ、前記接続ケーブルおよび前記測定部を有して前記検出ユニットとは別体に構成されると共に前記電気化学測定処理の結果を当該検出ユニットに送信可能に構成された測定ユニットとを備えている請求項１記載の検出システム。
【請求項３】
前記測定ユニットを複数備え、
前記検出ユニットは、前記複数の測定ユニットからそれぞれ出力される前記各電気化学測定処理の結果に基づいて前記成分検出処理を実行する請求項２記載の検出システム。
【請求項４】
前記検出ユニットは、前記電気化学センサ、前記接続ケーブルおよび前記測定部を備えると共に、前記測定ユニットから出力される前記電気化学測定処理の結果、および当該検出ユニットの測定部による前記電気化学測定処理の結果に基づいて前記成分検出処理を実行する請求項２または３記載の検出システム。
【請求項５】
前記接続ケーブルの繰出しおよび巻上げを実行して前記電気化学センサを前記任意の水深に位置させると共に、水面から前記電気化学センサまでのケーブル長を特定可能なケーブル長情報を出力するケーブル送り機構を備え、
前記検出処理部は、前記ケーブル送り機構から出力される前記ケーブル長情報に基づいて前記電気化学測定処理の実行時における前記電気化学センサの水深を特定する請求項１から４のいずれかに記載の検出システム。
【請求項６】
ＧＰＳ信号を受信して現在位置を測位すると共に測位した現在位置を示す測位データを出力するＧＰＳ測位装置を備え、
前記検出処理部は、前記ＧＰＳ測位装置から出力される前記測位データに基づいて前記電気化学測定処理の実行時における前記電気化学センサの位置を特定すると共に当該特定した位置と前記検出した成分とを対応付けた測定結果を求める請求項１から５のいずれかに記載の検出システム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の検出システムと、水底の地中および水中のいずれかに位置する探査対象物の存在に起因して当該探査対象物の周囲の水に含まれている前記成分を前記検出システムに検出させると共に、当該検出システムによる当該成分の検出結果、および前記電気化学測定処理の実行時における前記電気化学センサの位置に基づいて、当該電気化学測定処理の実行時における当該電気化学センサの位置に対する当該探査対象物の相対的な位置を特定する探査処理部とを備え、
前記探査処理部は、複数の測定点において前記電気化学測定処理を実行させると共に、当該複数の測定点毎の測定結果に基づいて検出された前記成分の濃度の分布に基づき、当該成分が最も高濃度で検出された前記測定点の側に前記探査対象物が位置すると特定する探査システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１９８２４（Ｐ２０１３−１９８２４Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５４４９７（Ｐ２０１１−１５４４９７）
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
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