JP2019149895A - センサ装置及びセンサシステム - Google Patents

Abstract

【課題】微生物燃料電池のような低パワーの入力ソースを用いたセンサ装置及びセンサシステムを提供することを課題とする。【解決手段】微生物燃料電池と、微生物燃料電池からの入力電圧により動作し、入力電圧を増幅する昇圧ＤＣＤＣ回路と、昇圧ＤＣＤＣ回路から出力された電力を蓄電する蓄電素子と、蓄電素子から出力された電力に基づいて動作するセンサ素子と、を備えるセンサ装置を提供し、当該センサ装置及び無線通信装置を備えるセンサシステムを提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、センサ装置及びセンサシステムに関する。

自立電源型の環境情報取得システムが知られている（例えば、特許文献１）。しかし、特許文献１のシステムは、太陽光発電を利用するので動作が時刻や天候の影響を受けやすい。一方で、微生物の代謝能力を利用した微生物燃料電池が知られている（例えば特許文献２）。微生物燃料電池は、時刻や天候の影響を受けず昼夜安定して動作するが、環境情報取得システムを動作させるには発電量が不足する。特許文献３には、微生物燃料電池を多段ユニット化して発電量を増大させることが記載されているが、装置構成が複雑かつ大型になり、製造コストも増大する。

特許文献１ 特開２００７−１８１２７８号公報
特許文献２ 特開２０１６−５４０５３号公報
特許文献３ 特開２０１０−３３８２４号公報

上記従来技術に鑑みて、微生物燃料電池のように低パワーの自立電源を用いたセンサ装置及びセンサシステムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、微生物燃料電池と、微生物燃料電池からの入力電圧により動作し、入力電圧を増幅する昇圧ＤＣＤＣ回路と、昇圧ＤＣＤＣ回路から出力された電力を蓄電する蓄電素子と、蓄電素子から出力された電力に基づいて動作するセンサ素子と、を備えるセンサ装置を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本実施形態のセンサシステムの構成例を示す。 微生物燃料電池の構成例を示す。 センサ装置の構成例を示す。 電力供給部の構成例を示す。 発振回路の構成例を示す。 発振回路の複数のインバータのうちの１つの構成例を示す。 発振回路が出力する発振信号と入力電圧の関係を示す。 昇圧部の構成例を示す。 チャージポンプの構成例を示す。 変換部の構成例を示す。 駆動部の構成例を示す。 信号ＣＬＫ２と駆動部により出力される駆動信号ＣＬＫ３との関係を示す。 駆動信号と、インダクタに流れる電流と、インダクタおよびダイオードの間の電圧との関係を示す。 電力供給部における電圧および電流の推移の例を示す。 電力供給部における電圧推移の例を示す。 本実施形態の変形例に係るセンサシステムの構成例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態のセンサシステム１の構成例を示す。センサシステム１は、環境情報を検知するセンサ装置５と、センサ装置５と通信する無線通信装置８とを備え、これによりセンサ装置５が検知した環境情報を外部に提供する。

センサ装置５は、温度、湿度等の環境情報をセンサ素子により検知する。センサ装置５は、微生物燃料電池７を電源として有してよい。例えば、微生物燃料電池７は、土壌中の嫌気性の電流発生菌を利用するものであってよい。一例として、センサ装置５は、山林、原野、宅地、空き地、建物の屋上／バルコニー、又は、プランター等の土壌が存在する屋外又は屋内に設置される。微生物燃料電池７は土壌中に差し込まれて発電し、センサ装置５に電力を供給する。センサ装置５の詳細については後述する。

なお、センサ装置５は、微生物燃料電池７に加えて／代えて、エナジーハーベストを利用したエナジーハーベスト電源を有してもよい。エナジーハーベストとして、例えば、太陽光、白熱灯、蛍光灯、ＬＥＤ等の光エネルギーをエネルギー源とする光発電、機械の発する熱や環境温度等の熱エネルギーをエネルギー源とする熱電発電、機械の発する振動や橋・道路等の振動をエネルギー源とする振動発電、電磁波、電波等をエネルギーとする電磁波発電が挙げられる。

センサシステム１は、複数のセンサ装置５を備えてよい。これにより、センサシステム１は、複数地点及び／又は複数種類の環境情報を検知することができる。

無線通信装置８は、センサ装置５から、センサ素子の検知結果を無線通信により受信し、通信ネットワーク（例えば、インターネット）に検知結果を送信する。これにより、通信ネットワークに接続する端末９（例えば、パーソナルコンピュータ、サーバーコンピュータ、スマートフォン、及び／又は、携帯端末等）は、通信ネットワークを介してセンサ装置５が検知した環境情報を取得することができる。

無線通信装置８は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信等により、センサ装置５と通信し、３Ｇ、４Ｇ、ＬＴＥ、ＬＰＷＡ及び／又はＷｉ−Ｆｉ等の中長距離無線通信等により、通信ネットワークに接続してよい。無線通信装置８は、１台で全てのセンサ装置５との通信を受持ってもよい。これに代えて、センサシステム１は、複数の無線通信装置８を備え、複数の無線通信装置８により、全てのセンサ装置５との通信を分担してもよい。例えば、無線通信装置８は、屋内に設置されて、商用電源等の安定電源から電力供給を受けて動作してよい。

上記の説明では、センサ装置５が無線通信装置８のみと通信する場合について説明したが、他の形態を採用してもよい。例えば、センサ装置５は、インターネット等の通信ネットワークに直接接続してもよい。また、センサ装置５は、他のセンサ装置５と無線通信装置８との通信の仲介を行ってもよい。例えば、一のセンサ装置５は、別のセンサ装置５から検知結果を近距離無線通信等で受信し、自身の検知結果とともに、無線通信装置８に送信してよい。これにより、センサ装置５により、環境情報の検知ネットワークを形成し、広範囲の環境情報の取得を自律型電源により安定的に実現できる。

図２は、微生物燃料電池の構成例を示す。図示するように微生物燃料電池７は、土壌中に差し込みやすいように細長い杭形状を有してよい。微生物燃料電池７は、先端部７０、アノード電極７１、第１接続部材７２、第１棒状部材７３、第２接続部材７４、第２棒状部材７５、第３接続部材７６、カソード電極７７、電子回路部７８、及び、表示部７９を有してよい。

先端部７０は、杭形状の一端を構成し、土壌中に差し込みやすいように先端に向かって細くなる形状を有してよい。先端部７０の先端部分は、地中への侵入容易性を付与するために尖った形状としてよく、又は、安全性を重視して丸みを帯びた半球状の形状であってもよい。先端部７０は、地中に侵入しやすいように硬質の材料により形成されてよい。例えば、先端部７０は、樹脂、セラミック又は金属等により形成されてよい。

アノード電極７１は、先端部７０に隣接して杭形状の一端側に取り付けられる。アノード電極７１は、微生物燃料電池７のアノードとして機能する。例えば、アノード電極７１は、嫌気性環境に設置され、土壌中の有機物が嫌気性の電流発生菌により酸化分解される際に生じる電子を回収する。アノード電極７１は、筒状の導電体（例えば、金属）であってよく、又は、筒状の基体（例えば、樹脂）に導電性素材（例えば、金属、炭素繊維材料）を被覆したものであってもよい。長い筒状のアノード電極７１の一部のみに、実際の電極部分が設けられていてもよい。また、先端部７０とアノード電極７１とを一体として形成し、先端部７０もアノード電極７１の一部として機能させてもよい。

第１接続部材７２は、アノード電極７１と第１棒状部材７３とを接続する。第１接続部材７２は、螺子、嵌込、接着剤、又は、その他の固定手段により、アノード電極７１と第１棒状部材７３とを接続してよい。第１接続部材７２は、例えば、樹脂、セラミック又は金属等により形成されてよい。

第１棒状部材７３は、アノード電極７１が設置される土壌中の深さを調整する。例えば、長さの異なる複数の第１棒状部材７３が用意され、発電効率のよい深さにアノード電極７１が設置されるように適切な長さのものが選択可能であってよい。第１棒状部材７３は、自身の長さが調整可能であってよい。例えば、第１棒状部材７３は、一本の棒が別の筒状の棒に内部に入り、螺子等により両者が接続された構造となっており、内部の棒を回転させることにより、伸縮するものであってよい。第１棒状部材７３は、例えば、樹脂、セラミック又は金属等により形成されてよい。

第２接続部材７４は、第１棒状部材７３と第２棒状部材７５とを接続する。第２接続部材７４は、螺子、嵌込、接着剤、又は、その他の固定手段により、第１棒状部材７３と第２棒状部材７５とを接続してよい。第２接続部材７４は、例えば、樹脂、セラミック又は金属等により形成されてよい。

第２棒状部材７５は、アノード電極７１が設置される土壌中の深さを調整する。第１棒状部材７３と同様に、第２棒状部材７５は、長さの異なる複数のものが用意されてよく、又は、伸縮可能であってもよい。これに代えて、第２棒状部材７５は、固定長さであってよい。第２棒状部材７５は、例えば、樹脂、セラミック又は金属等により形成されてよい。

第３接続部材７６は、第２棒状部材７５とカソード電極７７とを接続する。第３接続部材７６は、螺子、嵌込、接着剤、又は、その他の固定手段により、第２棒状部材７５とカソード電極７７とを接続してよい。第３接続部材７６は、例えば、樹脂、セラミック又は金属等により形成されてよい。

カソード電極７７は、第３接続部材７６と接続して、杭形状の他端側に設けられる。カソード電極７７は、微生物燃料電池７のカソードとして機能する。例えば、カソード電極７７は、空気と接触し、空気中の酸素に電子とＨ^＋を与え、水を生成する。カソード電極７７は、杭形状の長手方向と直交する平面部分を有してよい。例えば、カソード電極７７は、円盤状の導電体（例えば、金属）であってよく、又は、円盤状の基体（例えば、樹脂）に導電性素材（例えば、金属、炭素繊維材料）を被覆したものであってもよい。

電子回路部７８は、微生物燃料電池７の動作（例えば、出力電圧等）を監視及び／又は制御する電子回路を収納し、カソード電極７７と表示部７９とを接続する接続部材であってよい。

表示部７９は、杭形状の他端側に設けられ、電子回路部７８の上部に搭載される。表示部７９は、微生物燃料電池７の動作状況等（例えば、発電中か否か）を表示してよい。表示部７９は、ＬＥＤ灯及び／又は液晶ディスプレイ等を有してよい。表示部７９は、図示するように半球状に突出した形態をしていてよく、これに代えて平面形状であってもよい。

図中では、電子回路部７８及び表示部７９が、円盤状のカソード電極７７から突出した形態を示すが、これに代えて、電子回路部７８及び表示部７９は、カソード電極７７に埋め込まれ、カソード電極７７とともに一つの円盤形状を構成してもよい。これにより、微生物燃料電池７のうち地中からの突出部分が少なくなり、微生物燃料電池７をより簡素で自然と調和したデザインとすることができる。

上述したように微生物燃料電池７は、アノード電極７１及びカソード電極７７の間に設けられた第１棒状部材７３及び第２棒状部材７５等の棒状部材により両電極間の長さを調節し、第１接続部材７２、第２接続部材７４及び第３接続部材７６等の接続部材により棒状部材とアノード電極７１並びにカソード電極７７とを接続する。また、微生物燃料電池７の内部には、アノード電極７１と出力端子（図示せず）に接続された配線（図示せず）、及び、カソード電極７７と出力端子（図示せず）に接続された配線（図示せず）が設けられていてよい。

また、図２ではアノード電極７１は１つであるが、微生物燃料電池７は複数のアノード電極７１を有してもよい。例えば、微生物燃料電池７は、異なる深さに設置される複数のアノード電極７１を有し、発電状況（例えば、起電力等）に応じて最適なアノード電極７１を選択してもよい。この場合、アノード電極７１の追加数に応じた棒状部材及び接続部材が適宜追加されてよい。これにより、微生物燃料電池７は、より発電に適した深さに設置されたアノード電極により発電を行うことができる。

図３は、センサ装置の構成例を示す。センサ装置５は、微生物燃料電池７からの電力を利用してセンサ素子を駆動し、環境情報を検知する。センサ装置５は、微生物燃料電池７と、電力供給部１０と、処理部３０と、表示部５０とを有する。微生物燃料電池７は、図２において説明したものと同様であってよい。

電力供給部１０は、微生物燃料電池７からの入力電圧により動作し、当該入力電圧を増幅する。また、電力供給部１０は、微生物燃料電池７からの電力を蓄電する蓄電素子を備え、処理部３０及び表示部５０に電力供給を行う。電力供給部１０の詳細は後述する。

処理部３０は、電力供給部１０から電力を得て環境情報の検知及び無線通信等の種々の処理を行う。処理部３０は、センサ素子３２、無線回路３４、及び、ＭＣＵ３６を含む。

センサ素子３２は、環境情報を検知する環境センサであってよい。例えば、センサ素子３２は、温度、湿度、紫外線量、可視光量、二酸化炭素濃度、気圧、音圧、及び、加速度の少なくとも１つを、環境情報として検知してよい。センサ素子３２は、環境情報の検知結果をＭＣＵ３６に提供してよい。センサ素子３２は、電力供給部１０の蓄電素子から出力された電力に基づいて動作する。

無線回路３４は、ＭＣＵ３６からセンサ素子３２の検知結果を含む送信データを受け取り、当該送信データを無線通信装置８等の外部に送信する。無線回路３４は、無線通信装置８等の外部から受信データを受信し、これをＭＣＵ３６に提供してもよい。無線回路３４は、電力供給部１０の蓄電素子から出力された電力に基づいて動作する。

ＭＣＵ３６は、無線回路３４の動作を制御する。例えば、ＭＣＵ３６は、センサ素子３２から検知結果を受け取り、これに信号処理を行い、検知結果を含む送信データを生成し、これを無線回路３４に提供してよい。ＭＣＵ３６は、更に電力供給部１０、センサ素子３２、及び、表示部５０の少なくとも一部の動作を制御してよい。例えば、ＭＣＵ３６は、受信データを無線回路３４から受け取り、これに基づいて電力供給部１０又はセンサ素子３２の動作を制御してもよい。

表示部５０は、センサ素子３２の動作状態及び電力供給部１０の蓄電素子の蓄電状態の少なくとも一方を表示する。例えば、表示部５０は、電力供給部１０の蓄電素子からの出力電圧を受け取り、当該出力電圧に応じた明るさで点灯する表示灯であってよい。また、例えば、表示部５０は、センサ素子３２に電力が供給されている場合のみ光る表示灯であってよい。また、表示部５０は、センサ素子３２の検知結果、及び／又は、無線回路３４との通信状況を表示する表示ディスプレイを含んでよい。

また、センサ装置５は、センサ素子３２、無線回路３４、ＭＣＵ３６及び表示部５０の少なくとも一部に電力を供給する補助電源を更に備えてよい。

図４は、電力供給部の構成例を示す。電力供給部１０は、例えば、微生物燃料電池７等のエナジーハーベストから供給される入力電圧Ｖ_ｉｎを昇圧して出力する昇圧型ＤＣＤＣコンバータであってよい。

電力供給部１０は、昇圧ＤＣＤＣ回路２０と、蓄電素子１７０と、第２スイッチ１８０と、制御部１９０とを備える。昇圧ＤＣＤＣ回路２０は、微生物燃料電池７等からの入力電圧により動作し、微生物燃料電池７等からの入力電圧Ｖ_{Ｓｏｕｒｃｅ}を増幅する。昇圧ＤＣＤＣ回路２０は、インダクタ１００と、第１スイッチ１１０と、発振回路１３０と、昇圧部１４０と、駆動部１５０と、第１抵抗１２０と、第２抵抗１２５と、ダイオード１６０とを含み、第１スイッチ１１０のスイッチング動作により、インダクタ１００にエネルギーを蓄え、放出することで、直流の入力電圧Ｖ_ｉｎを昇圧して直流の出力電圧に変換する。図４の電力供給部１０は、外部の入力ソースから供給された電圧Ｖ_{ｓｏｕｒｃｅ}が電力供給部１０の内部抵抗Ｒ_ｉｎと電流Ｉ_ｉｎによって降圧され、入力端子からは入力電圧Ｖ_ｉｎが入力される。

インダクタ１００は、一端が入力電圧Ｖ_ｉｎが与えられる入力端子に接続され、他端がダイオード１６０と、第２スイッチ１８０を介して出力端子ｏｕｔに接続される。インダクタ１００は、第１スイッチ１１０がオンされると入力電圧Ｖ_ｉｎによりエネルギーが蓄えられ、電圧Ｖ_ｓｔｒｇが上昇する。

第１スイッチ１１０は、インダクタ１００およびダイオード１６０の間とグランド端子との間に接続され、ゲート端子は駆動部１５０に接続される。第１スイッチ１１０は、ゲート端子に入力される信号ＣＬＫ３に応じてオンとオフが交互に繰り返され、インダクタ１００とグランド端子の間の電流を制御する。第１スイッチ１１０は、例えば、ｎＭＯＳであってよい。

第１抵抗１２０は、インダクタ１００および出力端子ｏｕｔの間と第１スイッチ１１０との間に設けられ、第１スイッチ１１０のドレイン端子に接続される。第２抵抗１２５は、第１スイッチ１１０とグランド端子との間に設けられ、第１スイッチ１１０のソース端子に接続される。第１抵抗１２０および第２抵抗１２５は、第１スイッチ１１０のドレイン端子とソース端子との間で流れる電流の調整のために用いられる。

発振回路１３０は、入力端子およびインダクタ１００の間と昇圧部１４０との間に接続され、入力電圧Ｖ_ｉｎに応じた発振信号ＣＬＫ１を生成して、昇圧部１４０に出力する。発振回路１３０は、入力端子に入力された入力電圧Ｖ_ｉｎを用いて発振信号ＣＬＫ１を生成する。発振回路１３０は、入力電圧Ｖ_ｉｎのｍ倍（ｍ＞０）の振幅の発振信号ＣＬＫ１を生成してよく、例えば、入力電圧Ｖ_ｉｎを振幅とする発振信号ＣＬＫ１を生成する。発振回路１３０は、例えばリング発振回路である。

昇圧部１４０は、駆動部１５０に接続され、発振回路１３０からの発振信号ＣＬＫ１を、入力電圧Ｖ_ｉｎに応じた振幅の信号ＣＬＫ２に昇圧し、昇圧した信号ＣＬＫ２を駆動部１５０に出力する。昇圧部１４０は、入力された入力電圧Ｖ_ｉｎと発振信号ＣＬＫ１とにより昇圧を行い、第１スイッチ１１０を駆動させるのに十分な電圧を有するように信号ＣＬＫ２を生成してよい。昇圧部１４０は、入力電圧Ｖ_ｉｎを振幅とする発振信号ＣＬＫ１を、入力電圧Ｖ_ｉｎのｘ倍（ｘ＞１）の振幅Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}を有する信号ＣＬＫ２に昇圧してよい。また、昇圧部１４０は、入力電圧Ｖ_ｉｎを昇圧した電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}を駆動部１５０に出力してよい。

駆動部１５０は、入力電圧Ｖ_ｉｎに応じた振幅の信号ＣＬＫ３により第１スイッチ１１０を動作させる。駆動部１５０は、昇圧部１４０が出力する昇圧した信号ＣＬＫ２に対して、パルス幅の変更を行い、駆動信号ＣＬＫ３として第１スイッチ１１０のゲート端子に出力してよい。例えば、駆動部１５０は、発振信号ＣＬＫ１と同一周期で、入力電圧Ｖ_ｉｎによらない固定のパルス幅を有する信号ＣＬＫ３により第１スイッチ１１０を動作させてよい。

ダイオード１６０は、インダクタ１００と第２スイッチ１８０との間で、第１スイッチ１１０が接続されたノードよりも出力端子ｏｕｔ側に設けられる。ダイオード１６０は、整流作用によりインダクタ１００からの電流を出力端子ｏｕｔに流す。

蓄電素子１７０は、一端がダイオード１６０および第２スイッチ１８０の間に接続され、他端がグランド端子に接続される。蓄電素子１７０は、昇圧ＤＣＤＣ回路２０から出力された電力を蓄電する。蓄電素子１７０は、蓄電用コンデンサ又は市販の充電池等であってよい。蓄電素子１７０は、出力電流Ｉ_ｏｕｔを蓄えるために用いられる。

第２スイッチ１８０は、昇圧ＤＣＤＣ回路２０のインダクタ１００と出力端子ｏｕｔとの間に接続され、制御部１９０によりオンまたはオフされることで、出力端子ｏｕｔからの出力電圧Ｖ_ｏｕｔの出力を制御するために用いられる。

制御部１９０は、蓄電素子１７０の電圧Ｖ_ｓｔｒｇに応じて、昇圧ＤＣＤＣ回路２０の動作および出力端子ｏｕｔからの出力電圧Ｖ_ｏｕｔの出力の少なくとも一方を制御する。制御部１９０は、発振回路１３０、昇圧部１４０、および駆動部１５０のうちの少なくとも１つからの信号ＣＬＫの出力を停止または開始するように制御することで、第１スイッチ１１０のスイッチング動作を停止または開始するように制御してよい。また、制御部１９０は、第１スイッチ１１０を直接制御して、スイッチング動作を停止または開始してよい。また、制御部１９０は、第２スイッチ１８０をオンまたはオフすることで、出力端子ｏｕｔからの出力電圧Ｖ_ｏｕｔの出力を停止または開始するよう制御してよい。制御部１９０は、蓄電素子１７０の電圧Ｖ_ｓｔｒｇの検出のために、第１ヒステリシスコンパレータ１９２と第２ヒステリシスコンパレータ１９４の少なくとも一方を有する。

第１ヒステリシスコンパレータ１９２は、ダイオード１６０と出力端子ｏｕｔとの間に接続され、昇圧ＤＣＤＣ回路２０の動作を制御するために、蓄電素子１７０からの出力電圧Ｖ_ｓｔｒｇを検出する。第１ヒステリシスコンパレータ１９２は、出力電圧Ｖ_ｓｔｒｇを２つの異なる閾値と比較して、制御部１９０は、当該比較結果に応じて昇圧ＤＣＤＣ回路２０の動作を制御してよい。

第２ヒステリシスコンパレータ１９４は、ダイオード１６０と出力端子ｏｕｔとの間に接続され、第２スイッチ１８０の動作を制御して蓄電素子１７０からの出力を制御するために、蓄電素子１７０からの出力電圧Ｖ_ｓｔｒｇを検出する。第２ヒステリシスコンパレータ１９４は、電圧Ｖ_ｓｔｒｇを２つの異なる閾値と比較して、制御部１９０は、当該比較結果に応じて出力電圧Ｖ_ｏｕｔの出力を制御してよい。第２ヒステリシスコンパレータ１９４の２つの閾値は、第１ヒステリシスコンパレータ１９２の２つの閾値よりも低いものであってよい。また、第１ヒステリシスコンパレータ１９２および第２ヒステリシスコンパレータ１９４は、蓄電素子１７０の電圧Ｖ_ｓｔｒｇとして、ダイオード１６０と第２スイッチ１８０との間の電圧を検出してよい。

図５は、発振回路１３０の構成例を示す。図５に示す発振回路１３０はリング発振回路であり、直列に接続されたｎ個（奇数個）のインバータ２００−１〜２００−ｎを有する。最終段のインバータ２００−ｎの出力は、初段のインバータ２００−１の入力に接続される。

図６は、図５の発振回路１３０の複数のインバータ２００のうちの１つの構成例を示す。インバータ２００は、ｐＭＯＳスイッチ３００とｎＭＯＳスイッチ３１０を有し、インバータ２００に入力された信号がｐＭＯＳスイッチ３００とｎＭＯＳスイッチ３１０のゲート端子に入力され、信号に応じて電圧を出力する。ｐＭＯＳスイッチ３００のソース端子は、入力電圧Ｖ_ｉｎが入力され、ｎＭＯＳスイッチ３１０のソース端子は、グランド端子が接続され、ｐＭＯＳスイッチ３００のドレイン端子とｎＭＯＳスイッチ３１０のドレイン端子の間には、出力が設けられる。

図７は、発振回路１３０が出力する発振信号ＣＬＫ１と入力電圧Ｖ_ｉｎの関係を示す。発振回路１３０は、入力端子からの入力電圧Ｖ_ｉｎが所定の電圧以上になると発振動作を開始し、振幅が入力電圧Ｖ_ｉｎである発振信号ＣＬＫ１を出力する。

図８は、昇圧部１４０の構成例を示す。昇圧部１４０は、発振信号ＣＬＫ１と入力電圧Ｖ_ｉｎとが入力され、振幅が昇圧電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}の信号ＣＬＫ２と昇圧電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}とが出力される、２入力２出力の構成であってよい。昇圧部１４０は、チャージポンプ５００と変換部５１０とを有する。チャージポンプ５００は、入力電圧Ｖ_ｉｎを電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}に昇圧する。変換部５１０は、入力された発振信号ＣＬＫ１の振幅（波高値）Ｖ_ｉｎを電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}に変換する。

図９は、チャージポンプ５００の構成例を示す。チャージポンプ５００は、ゼロ閾値を含む複数の閾値をもったＣＭＯＳ回路で構成され、ブートストラップ構成であってよい。チャージポンプ５００は、インバータ６００、６０５、６１０と、ドレイン端子とゲート端子がダイオード接続されたｎＭＯＳスイッチ６２０−１〜６２０−５と、昇圧用コンデンサ６３０−１〜６３０−４と、平滑用コンデンサ６４０を有する。複数の昇圧用コンデンサ６３０−１〜６３０−４は、それぞれ同一の容量を有してよい。

チャージポンプ５００は、インバータ６０５、６１０に入力された相補的信号ＣＬＫ１、−ＣＬＫ１により、ｎＭＯＳスイッチ６２０−１〜６２０−５を介して昇圧用コンデンサ６３０−１〜６３０−４に電荷が流れ込み、ｎＭＯＳスイッチ６２０−１〜６２０−５の間の各ノードを昇圧し、入力電圧Ｖ_ｉｎのｘ倍の電圧値を有する電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}を出力する。例えば、３段のｎＭＯＳスイッチ６２０−１〜６２０−３のみの場合には、昇圧電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}は３Ｖ_ｉｎとなり、図９のような５段の場合には、昇圧電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}は５Ｖ_ｉｎとなる。

図１０は、変換部５１０の構成例を示す。変換部５１０は、複数のインバータ７００，７０５，７１０と、複数のＭＯＳスイッチ７２０、７３０、７４０、７５０とを有する。変換部５１０は、発振信号ＣＬＫ１と、入力電圧Ｖ_ｉｎと、チャージポンプ５００からの電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}とが入力され、波高値を入力電圧Ｖ_ｉｎから昇圧電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}に変換した信号ＣＬＫ２を出力する。なお、インバータ７００，７０５，７１０は、図６に示すものと同様であってよい。

図１１は、駆動部１５０の構成例を示す。駆動部１５０は、昇圧部１４０で昇圧された信号ＣＬＫ２に対して、入力電圧Ｖ_ｉｎによらない固定のハイサイドのパルス幅の信号を出力する。駆動部１５０は、複数のＭＯＳスイッチ８００、８０５、８１０、８１５、８２０、８２５と、複数のインバータ８３０、８４０と、抵抗８５０と、コンデンサ８６０とを有する。駆動部１５０は、昇圧電圧Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}および信号ＣＬＫ２が入力され、抵抗８５０の抵抗値Ｒとコンデンサ８６０の容量Ｃの比（例えば信号の立ち上がりを基準にＲ×Ｃの時定数τ）のみで決まる固定のパルス幅の信号を駆動信号ＣＬＫ３として出力してよい。

図１２は、信号ＣＬＫ２と駆動部１５０により出力される駆動信号ＣＬＫ３との関係を示す。信号ＣＬＫ２は、発振回路１３０における発振動作において入力電圧Ｖ_ｉｎに依存するパルス幅を有する。一方駆動信号ＣＬＫ３は、駆動部１５０において入力電圧Ｖ_ｉｎに依存したパルス幅から固定のパルス幅へ変更される。駆動信号ＣＬＫ３は、信号ＣＬＫ２と同一周期であるため、信号の立ち上がりが同一であり、駆動信号ＣＬＫ３のパルス幅は、信号ＣＬＫ２のパルス幅よりも小さくてよい。

図１３は、駆動信号ＣＬＫ３と、インダクタ１００に流れる電流Ｉ_ｉｎＬと、インダクタ１００およびダイオード１６０の間の電圧Ｖ_Ｌとの関係を示す。次に本実施形態の電力供給部１０の昇圧動作について説明する。

電力供給部１０は、入力ソースから電圧が供給され、入力電圧Ｖ_ｉｎが所定の電圧になると発振回路１３０による発振動作を開始する。そして、電力供給部１０は、発振信号ＣＬＫ１を昇圧部１４０により昇圧し、入力電圧Ｖ_ｉｎに応じた振幅Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}の駆動信号ＣＬＫ３を、駆動部１５０から第１スイッチ１１０のゲート端子に出力する。図１３において、例えば第１スイッチ１１０は、駆動信号ＣＬＫ３がハイのときにオンされ、ローの時にオフされる。インダクタ１００に流れる電流Ｉ_ｉｎＬは、第１スイッチ１１０がオンの場合に、第１スイッチ１１０を介してグランド端子に流れ、電流値が上昇する。電流ＩｉｎＬは、第１スイッチ１１０がオフの場合に第１スイッチ１１０を流れる電流は遮断され、ダイオード１６０を介して出力端子ｏｕｔへ流れ、電流値が所定の値まで下がる。

また、インダクタ１００に生じる電圧Ｖ_Ｌは、第１スイッチ１１０がオンされると、電流Ｉ_ｉｎＬに対して電圧Ｖ_Ｌ＝−Ｌｄｉ／ｄｔが生じる。インダクタ１００に生じる電圧Ｖ_Ｌは、第１スイッチ１１０がオフされると、オンされる前と同じ電圧に戻る。

電力供給部１０は、第１スイッチ１１０がオンのときにインダクタ１００にエネルギーを蓄え、第１スイッチ１１０がオフになると、電圧Ｖ_Ｌに対してダイオード１６０の閾値電圧Ｖ_ｆを超えた電圧レベルのエネルギーを電流Ｉ_ｓｔｒｇとして出力し、蓄電素子１７０に蓄電することで、昇圧された出力電圧Ｖ_ｓｔｒｇとなる。

本実施形態の電力供給部１０は、入力電圧Ｖ_ｉｎに応じた振幅Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}の駆動信号ＣＬＫ３により第１スイッチ１１０を駆動する。第１スイッチ１１０は、駆動信号ＣＬＫ３の振幅Ｖ_{ｂｏｏｓｔ}に依存した可変電流を、ドレイン端子とソース端子間に流す。このため、電力供給部１０は、入力ソースの出力抵抗が大きくて入力電圧Ｖ_ｉｎが低い場合でも、第１スイッチ１１０に流れる電流を小さくするフィードバックがかかり、昇圧動作が可能である。

図１４は、電力供給部１０における電圧および電流の時間推移の例を示す。次に本実施形態の電力供給部１０の制御部１９０による昇圧動作の制御について説明する。

電力供給部１０は、入力ソースからの供給電圧Ｖ_{ｓｏｕｒｃｅ}が上昇し、入力端子に入力される入力電圧Ｖ_ｉｎが所定の電圧以上になると発振回路１３０が発振信号ＣＬＫ１を出力して第１スイッチ１１０のオン／オフの切り替えにより昇圧動作を開始する。蓄電素子１７０は、初期電荷がゼロの状態から、昇圧動作により電荷が蓄えられ電圧Ｖ_ｓｔｒｇが上昇する。

時間ｔ１において、制御部１９０は、第２ヒステリシスコンパレータ１９４において電圧Ｖ_ｓｔｒｇが第３閾値以上となったことを検出すると、第２スイッチ１８０をオンして、出力端子ｏｕｔから出力電圧Ｖ_ｏｕｔの出力を開始する。

時間ｔ１の後、システム（例えば負荷）で消費する出力電流Ｉ_ｏｕｔが、ダイオード１６０を介して蓄電素子１７０へ蓄電される電流Ｉ_ｓｔｒｇより大きい場合は、出力される出力電圧Ｖ_ｏｕｔを維持できずに電圧値が徐々に降下する。この場合に、時間ｔ２に、制御部１９０は、第２ヒステリシスコンパレータ１９４において蓄電素子１７０の電圧Ｖ_ｓｔｒｇが第４閾値以下となったことを検出すると、第２スイッチ１８０をオフして出力電圧Ｖ_ｏｕｔの出力を停止する。この間も昇圧動作は継続しているため、蓄電素子１７０の電圧Ｖ_ｓｔｒｇは再度上昇し、制御部１９０は、出力電圧Ｖ_ｓｔｒｇが第３閾値以上となると出力電圧Ｖ_ｏｕｔの出力を再度開始する。

一方、時間ｔ１の後に、出力電流Ｉ_ｏｕｔが、ダイオード１６０を介して蓄電素子１７０へ蓄電される電流Ｉ_ｓｔｒｇより小さい場合は、蓄電素子１７０の電圧Ｖ_ｓｔｒｇは継続して上昇する。この場合に、制御部１９０は、第１ヒステリシスコンパレータ１９２において蓄電素子１７０の電圧Ｖ_ｓｔｒｇが第１閾値以上になったことを検出すると、第１スイッチ１１０のスイッチング動作を停止することにより昇圧ＤＣＤＣ回路２０の動作を停止する。これにより、蓄電素子１７０の電圧Ｖ_ｓｔｒｇは、徐々に降下する。また、第１閾値を設けることにより、蓄電素子１７０やセンサ装置５に耐圧規格以上の電圧がかかり破壊されることを防ぐことができる。

スイッチング動作を停止した後、制御部１９０は、第１ヒステリシスコンパレータ１９２において蓄電素子１７０の電圧Ｖ_ｓｔｒｇが第２閾値以下となったことを検出すると、第１スイッチ１１０のスイッチング動作を開始することにより、昇圧ＤＣＤＣ回路２０の動作を開始する。これにより、出力電流Ｉ_ｏｕｔが、ダイオード１６０を介して蓄電素子１７０へ蓄電される電流Ｉ_ｓｔｒｇより小さい場合でも、制御部１９０は、第１閾値と第２閾値との間で蓄電素子１７０の電圧Ｖ_ｓｔｒｇを制御することができる。

本実施形態の電力供給部１０は、従来のように煩雑なＰＷＭ等の制御を必要とせず、電流消費を抑え、低電力かつ簡易な構成で高精度のＤＣＤＣ変換が可能である。電力供給部１０は、制御部１９０のヒステリシスコンパレータで、蓄電素子１７０の電圧Ｖ_ｓｔｒｇが所定のレベル内に収まったことを判定して出力することができる。

図１５は、電力供給部における電圧推移の例を示す。図１５は、微生物燃料電池７からの電力供給を開始してからの推移を示す。実線で示す微生物燃料電池７からの供給電圧Ｖ_{ｓｏｕｒｃｅ}は時間経過にかかわらずほぼ一定である。これにより、蓄電素子１７０は微生物燃料電池７からの安定電力の供給を受けて徐々に蓄電する（図中、Ａで示す）。その結果、蓄電素子１７０の電圧Ｖ_ｓｔｒｇは、蓄電素子１７０の蓄電の進行に応じて、電極供給開始後から徐々に増加する。

蓄電素子１７０の電圧Ｖ_ｓｔｒｇが第３閾値に到達すると（図中、Ｂで示す）、蓄電素子１７０から、処理部３０及び表示部５０に電力供給が開始される。これにより、処理部３０のセンサ素子３２は温度及び湿度等の環境情報の検知を行い、無線回路３４は検知結果を送信する。処理部３０で電力消費されることで、蓄電素子１７０の蓄電量が低下し、出力電圧Ｖ_ｓｔｒｇが低下する。出力電圧Ｖ_ｓｔｒｇが第４閾値を下回ると（図中、Ｃで示す）、蓄電素子１７０からの電力供給が停止される。これにより、センサ素子３２及び無線回路３４等の動作も停止する。

蓄電素子１７０の蓄電が再び進行し電圧Ｖ_ｓｔｒｇが第３閾値に到達すると（図中、Ｄで示す）、蓄電素子１７０から、処理部３０及び表示部５０に電力供給が開始される。このように、センサ装置５では、蓄電素子１７０の蓄電期間（図中、Ａ及びＤ）と、処理部３０等の動作期間（図中、ＢとＣの間の期間）が交互に繰り返される。微生物燃料電池７からの供給電圧Ｖ_{ｓｏｕｒｃｅ}単独では処理部３０等を動作させることができないが、センサ装置５によれば、微生物燃料電池７からの電力を効率よく蓄電して処理部３０等を動作させることができる。

一実施形態において、動作期間の間に、無線回路３４は、センサ素子３２の検知結果を複数回送信してよい。これにより、無線通信装置８等は検知結果を確実に受信することができる。また、一実施形態において、動作期間の間に、無線回路３４は、無線通信装置８からＡｃｋを受信するまでの間、出力電圧Ｖ_ｓｔｒｇが第４閾値を下回っても、センサ素子３２の検知結果の送信を継続してよい。例えば、第４閾値として予め低い値を設定しておき、Ａｃｋを受信した後、ＭＣＵ３６は、第２ヒステリシスコンパレータ１９４の第４閾値を高い値に引き上げてよい。一例として、ＭＣＵ３６は、第２ヒステリシスコンパレータ１９４の回路中のスイッチを切り替えることで、閾値電圧に影響する抵抗を変更する等により、第２ヒステリシスコンパレータ１９４の閾値を変更してよい。

一実施形態において、センサ装置５は、センサ素子３２の検知結果に応じて、第３閾値及び／又は第４閾値を変更してよい。例えば、ＭＣＵ３６は、最新の検知結果と前回の検知結果との差分（例えば、気温の差）が閾値以上となったことに応じて、第２ヒステリシスコンパレータ１９４の第３閾値を下げる、及び／又は、第４閾値を上げてよい。これにより、検知結果の変動が大きいときに検知間隔を短くして、環境情報のより詳細な変動情報をセンサ素子３２に取得させることができる。また、ＭＣＵ３６は、検知結果との差分が閾値以上だった場合に、無線通信装置８等に通知又は警報を送信してよい。

以上のように、本実施形態のセンサシステム１によれば、センサ装置５は、昇圧ＤＣＤＣ回路２０等を用いて微生物燃料電池７から得た出力電圧を効率よく増幅し、これを用いることで、センサ素子３２による環境情報の検知と、無線回路３４による検知結果の送信を実行することができる。これにより、センサシステム１は、外部から電源供給が不要な、自立型の環境情報のセンサネットワークを安定的に実現することができる。

図１６は、本実施形態の変形例に係るセンサシステム２の構成例を示す。本変形例のセンサシステム２は、微生物燃料電池７から電力供給を受け、地中の土壌状態（例えば、微生物活動量）を検知し、これを外部に送信する。センサシステム２は、センサ装置２５及び無線通信装置２８を備える。

センサ装置２５は、微生物燃料電池７、電力供給部１０、処理部３０、及び表示部５０を有する。微生物燃料電池７、電力供給部１０、処理部３０、及び表示部５０は、図３等においてセンサ装置５に関連して説明したものと同様の構成及び機能を有してよい。以下、本変形例においてセンサ装置５と同様の事項については説明を省略する場合がある。

処理部３０は、電力供給部１０から供給された電力により動作し、無線回路３４及びＭＣＵ３６を有する。図示する通り、センサ装置２５の処理部３０は、センサ装置５と異なり、センサ素子３２を有しなくてよい。これに代えて、処理部３０は、図３に示したセンサ素子３２を有してもよい。

無線回路３４は、図３で示したものと同様の構成及び機能を有してよい。無線回路３４は、電力供給部１０からの電力供給状況に応じて、無線通信装置２８への無線送信動作を行う。例えば、無線回路３４は、電力供給部１０の蓄電素子から電力供給を受けるごとに、無線送信を行ってよい。従って、無線回路３４は、電力供給部１０から電力供給に応じた回数／頻度で無線送信を行う。これにより、センサ装置２５は、微生物燃料電池７の状態を間接的に、無線通信装置２８に伝達する。無線回路３４は、無線通信装置２８等から受信したデータをＭＣＵ３６に提供してもよい。

ＭＣＵ３６は、無線回路３４の動作を制御する。例えば、ＭＣＵ３６は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（登録商標）のアドバタイジングチャネルのフォーマットを有する送信データを生成し、無線回路３４に提供してよい。ＭＣＵ３６は、無線通信装置２８等から受信したデータに基づき、表示部５０の表示を制御してもよい。

表示部５０は、電力供給部１０の蓄電素子の蓄電状態、及び／又は、無線通信装置２８から受信したデータを表示する。例えば、表示部５０は、電力供給部１０の蓄電素子からの出力電圧を受け取り、当該出力電圧に応じた明るさで点灯する表示灯であってよい。また、例えば、表示部５０は、無線回路３４に電力が供給されている場合のみ光る表示灯であってよい。また、表示部５０は、無線回路３４との通信状況を表示する表示ディスプレイを含んでよい。

無線通信装置２８は、無線回路８２及び判定部８４を有する。無線通信装置２８は、図１等において無線通信装置８に関連して説明したものと同様の構成及び機能を有してよい。本変形例において無線通信装置８と同様の事項については説明を省略する場合がある。

無線回路８２は、無線回路３４から送信されたデータを無線受信し、これを判定部８４に提供する。無線回路８２は、判定部８４から得た判定結果を、図１で説明したデータ中継機能を有する無線通信装置８、別の無線通信装置２８、又は、他の通信装置等の外部に転送してよい。また、無線回路８２は、外部からデータを受信し、これを判定部８４に提供し、又は、無線回路３４に送信してもよい。

判定部８４は、微生物燃料電池７の状態を判定する。例えば、判定部８４は、無線回路８２が無線回路３４からデータを受信した回数又は頻度に基づき、微生物燃料電池７の状態を判定する。一例として、判定部８４は、単位時間内又は予め決められた時間枠内にデータを受信した回数が閾値以上であれば、微生物燃料電池７の状態（例えば、微生物の活動状態）を良好と判断し、閾値未満であれば不良と判断してよい。判定部８４は、微生物燃料電池７の状態を３段階以上に分けて判定してもよい。

このように、本変形例において、センサ装置２５は、微生物燃料電池７を駆動する微生物の状態に応じた頻度／回数で、データを無線通信装置２８に送信し、無線通信装置２８は、微生物燃料電池の状態を判定する。これにより、センサシステム２は、外部電源やセンサ素子を設けることなく土壌中の微生物の活動量をセンシングし、これを常時監視することができる。一例として、センサシステム２を河川に適用してもよく、この場合、河川の汚染の常時モニタリングが可能となる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１ センサシステム、２ センサシステム、５ センサ装置、７ 微生物燃料電池、８ 無線通信装置、９ 端末、１０ 電力供給部、２０ 昇圧ＤＣＤＣ回路、２５ センサ装置、２８ 無線通信装置、３０ 処理部、３２ センサ素子、３４ 無線回路、３６ ＭＣＵ、５０ 表示部、７０ 先端部、７１ アノード電極、７２ 第１接続部材、７３ 第１棒状部材、７４ 第２接続部材、７５ 第２棒状部材、７６ 第３接続部材、７７ カソード電極、７８ 電子回路部、７９ 表示部、８２ 無線回路、８４ 判定部、１００ インダクタ、１１０ 第１スイッチ、１２０ 第１抵抗、１２５ 第２抵抗、１３０ 発振回路、１４０ 昇圧部、１５０ 駆動部、１６０ ダイオード、１７０ 蓄電素子、１８０ 第２スイッチ、１９０ 制御部、１９２ 第１ヒステリシスコンパレータ、１９４ 第２ヒステリシスコンパレータ、２００ インバータ、３００ ｐＭＯＳスイッチ、３１０ ｎＭＯＳスイッチ、５００ チャージポンプ、５１０ 変換部、６００ インバータ、６０５ インバータ、６１０ インバータ、６２０ ｎＭＯＳスイッチ、６３０ 昇圧用コンデンサ、６４０ 平滑用コンデンサ、７００ インバータ、７０５ インバータ、７１０ インバータ、７２０ ＭＯＳスイッチ、７３０ ＭＯＳスイッチ、７４０ ＭＯＳスイッチ、７５０ ＭＯＳスイッチ、８００ ＭＯＳスイッチ、８０５ ＭＯＳスイッチ、８１０ ＭＯＳスイッチ、８１５ ＭＯＳスイッチ、８２０ ＭＯＳスイッチ、８２５ ＭＯＳスイッチ、８３０ インバータ、８４０ インバータ、８５０ 抵抗、８６０ コンデンサ

Claims (16)

1. 微生物燃料電池と、
   前記微生物燃料電池からの入力電圧により動作し、前記入力電圧を増幅する昇圧ＤＣＤＣ回路と、
   前記昇圧ＤＣＤＣ回路から出力された電力を蓄電する蓄電素子と、
   前記蓄電素子から出力された電力に基づいて動作するセンサ素子と、
   を備えるセンサ装置。
2. 前記昇圧ＤＣＤＣ回路の動作を制御するために、前記蓄電素子からの出力電圧を検出する第１ヒステリシスコンパレータを備える、
   請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記第１ヒステリシスコンパレータにおいて前記出力電圧が第１閾値以上となったことを検出すると、前記昇圧ＤＣＤＣ回路の動作を停止し、その後、前記第１ヒステリシスコンパレータにおいて前記出力電圧が第２閾値以下となったことを検出すると、前記昇圧ＤＣＤＣ回路の動作を開始する、
   請求項２に記載のセンサ装置。
4. 前記蓄電素子と前記昇圧ＤＣＤＣ回路の出力端子との間に接続されたスイッチの動作を制御するために、前記蓄電素子からの出力電圧を検出する第２ヒステリシスコンパレータを備える、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
5. 前記第２ヒステリシスコンパレータにおいて前記出力電圧が第３閾値以上となったことを検出すると、前記スイッチをオンして前記出力電圧の出力を開始し、その後、前記第２ヒステリシスコンパレータにおいて前記出力電圧が第４閾値以下となったことを検出すると、前記スイッチをオフして前記出力電圧の出力を停止する、
   請求項４に記載のセンサ装置。
6. 前記微生物燃料電池は、嫌気性環境に設置するためのアノード電極が一端側に取り付けられた細長い杭形状であり、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のセンサ装置。
7. 前記杭形状の他端側に、前記杭形状の長手方向と直交する平面部分を有し、空気と接触させるためのカソード電極が取り付けられる、
   請求項６に記載のセンサ装置。
8. 前記微生物燃料電池は、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に設けられた棒状部材、及び、
   前記棒状部材と前記アノード電極並びに前記カソード電極とを接続する接続部材、
   を更に含む請求項７に記載のセンサ装置。
9. 前記センサ素子が、環境情報を検知する環境センサである、
   請求項１から８のいずれか１項に記載のセンサ装置。
10. 前記環境センサは、温度、湿度、紫外線量、可視光量、二酸化炭素濃度、気圧、音圧、及び、加速度の少なくとも１つを検知する、
    請求項９に記載のセンサ装置。
11. 前記センサ素子の動作状態及び前記蓄電素子の蓄電状態の少なくとも一方を表示する表示部を更に備える、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載のセンサ装置。
12. 少なくとも前記センサ素子に電力を供給する補助電源を更に備える、
    請求項１から１１のいずれか１項に記載のセンサ装置。
13. 前記センサ素子の検知結果を送信する無線回路を更に備える、
    請求項１から１２のいずれか１項に記載のセンサ装置。
14. 前記無線回路の動作を制御するＭＣＵを更に備える、
    請求項１３に記載のセンサ装置。
15. １以上の請求項１３または１４に記載のセンサ装置と、
    前記センサ装置から前記センサ素子の検知結果を無線通信により受信し、通信ネットワークに前記検知結果を送信する無線通信装置と、
    を備えるセンサシステム。
16. 微生物燃料電池と、
    前記微生物燃料電池からの入力電圧により動作し、前記入力電圧を増幅する昇圧ＤＣＤＣ回路と、
    前記昇圧ＤＣＤＣ回路から出力された電力を蓄電する蓄電素子と、
    前記蓄電素子から出力された電力に応じた無線送信動作を行う第１無線回路と、
    前記第１無線回路から送信された信号を無線受信する第２無線回路と、
    前記第２無線回路が無線受信した前記信号に基づいて、前記微生物燃料電池の状態を判定する判定部と、
    を備えるセンサシステム。