流体測定装置と、流体測定方法及び空間流体分布計測装置
【課題】流体の組成や構成の変化を高い時間分解能で検出し、空間における流体の変化を可視化する場合にも流体変化に対する応答性を高めることにある。
【解決手段】被測定流体をガス測定センサ１１に作用させて流体測定を行う流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１を複数有する流体測定器を設け、１つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に複数の流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１に順次、被測定流体を導入してそれぞれの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１ごとに時間差をつけて流体測定を行う切り替え手段２８を設け、ある流体測定手段２Ａ１で流体の測定を行う間に、他の流体測定手段２Ｂ１〜２Ｆ１でも流体の測定を行うことができることにより、流体測定装置３０の計測時の時間分解能を高めることができ、これを用いた空間流体分布可視化装置１００により、流体変化に対する応答性を高めることができる。
【解決手段】被測定流体をガス測定センサ１１に作用させて流体測定を行う流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１を複数有する流体測定器を設け、１つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に複数の流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１に順次、被測定流体を導入してそれぞれの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１ごとに時間差をつけて流体測定を行う切り替え手段２８を設け、ある流体測定手段２Ａ１で流体の測定を行う間に、他の流体測定手段２Ｂ１〜２Ｆ１でも流体の測定を行うことができることにより、流体測定装置３０の計測時の時間分解能を高めることができ、これを用いた空間流体分布可視化装置１００により、流体変化に対する応答性を高めることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の特性を計測する流体測定装置及び流体測定方法と、この流体測定装置を用いた空間流体分布可視化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水素ガスから直接電気を引き出す燃料電池の開発が進められている。水素は漏れやすく、その輸送配管設備には高い安全性が求められている。また、水素の漏れの検知、あるいは漏れの箇所を特定する技術も求められている。
【０００３】
非特許文献１では気体の匂いを可視化することで、気体の発生源を特定する空間流体分布可視化装置が記載されている。空間流体分布可視化装置では、ＡＴカット水晶振動子の表面に感応膜を形成して、感応膜に作用する気体によって変化する共振周波数を計測するＱＣＭガスセンサが用いられている。複数のＱＣＭガスセンサを１次元あるいは２次元に数ｃｍ間隔で配置し、各位置のＱＣＭガスセンサによる気体濃度の測定結果を表示画面に動画表示する。気体濃度のムラが空間的に移動するのを観察することで、気体の移動を可視化することができる。
【０００４】
非特許文献２では、複数の互いに異なるガス応答性の感応膜を有するセンサ要素の応答から、例えばニューラルネット演算回路や主成分分析等によって、匂いの識別やガス濃度の算出をする方法について記載されている。ここで、匂いとは必ずしも人が感知する匂いに限定したものではなく、化学的にガスの成分と濃度を識別することなしにガスの種類と量によって決まる特徴数値をいう。単一の感応膜から構成され、特定のガスのみ計測する（選択性の高い）ガスセンサは稀であり、そのため、ガス応答性の異なる感応膜からの出力を測定することで、総合的にガスの濃度や種類を計測する方法は有効である。
【非特許文献１】Ｈｉｒｏｓｈｉ Ｉｓｈｉｄａ， Ｔａｋａｆｕｍｉ Ｔｏｋｕｈｉｒｏ， Ｔａｋａｍｉｃｈｉ Ｎａｋａｍｏｔｏ， Ｔｏｙｏｓａｋａ Ｍｏｒｉｚｕｍｉ， “Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｏｌｆａｃｔｏｒｙ ｖｉｄｅｏ ｃａｍｅｒａ：ｇａｓ／ｏｄｏｒ ｆｌｏｗ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ”， Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｂ ８３， ２００２年， ｐ．２５６−ｐ．２６１
【非特許文献２】中本高道， 森泉豊栄， 「匂いセンシングシステム」， 電子情報通信学会論文誌 Ｃ−Ｉ， １９９４年４月， Ｖｏｌ．Ｊ８２−Ｃ−Ｉ， Ｎｏ．４， ｐｐ．１５６−ｐｐ．１６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
流体である気体の一般環境における移動は１秒あたり数ｃｍを超えることがある。例えば、センサを３ｃｍ間隔で配置し、気体の移動が３ｃｍ／ｓｅｃとすると、気体の移動を可視化するためには計測時の時間分解能を１秒より短くする必要がある。
【０００６】
非特許文献１の空間流体分布可視化装置で用いるＱＣＭガスセンサでは、気体がＱＣＭガスセンサの感応膜に作用するのに時間を要するため、ＱＣＭガスセンサの計測時の時間分解能は１秒以上かかってしまう。
【０００７】
また、気体の特性を計測するセンサとして球状弾性表面波素子センサがある。球状弾性表面波素子センサは球状弾性表面波素子の表面に感応膜を形成し、すだれ状電極等で弾性表面波を励起し、弾性表面波は球の赤道を多重周回する。球状弾性表面波素子センサは、感応膜に作用する気体によって変化する弾性表面波の速度変化や減衰変化を計測する。球状弾性表面波素子では感応膜を薄くすると、応答性が向上し、計測時の時間分解能は短くなる。しかし、この場合でも計測時の時間分解能は１秒以上かかることが多い。
【０００８】
非特許文献２の複数のセンサ要素の応答からガスを計測する方法は、超音波式、半導体式及び電気抵抗を利用したものがあるが、いずれも応答速度が十分なものではない。そのため、異なる条件あるいは位置においてガスの計測を行う場合には、大きな容積の袋やサンプル管を利用してガスを採取し、バッチ処理によってガスの計測を行ってきた。しかし、ガスの採取は短時間で完了するが、バッチ処理に時間を要するため、迅速な検出は困難である。
【０００９】
よって本発明は、流体の組成や構成の変化を高い時間分解能で検出することができ、空間における流体の変化を可視化する場合にも流体変化に対する応答性を高めることができる流体測定装置と、流体測定方法及び空間流体分布可視化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】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、測定室内に流体測定センサを有し、外部から前記測定室内に導入された被測定流体を前記流体測定センサに作用させて流体測定を行う流体測定手段を複数有する流体測定器を設け、１つの前記流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に複数の前記流体測定手段に順次、被測定流体を導入してそれぞれの前記流体測定手段ごとに時間差をつけて流体測定を行う流体測定制御手段を設け、複数の前記流体測定センサの流体測定データを集積することによって外部の被測定流体の変化を高速計測することを特徴とする流体測定装置である。
【００１１】
そして、請求項１の発明の流体測定装置では、それぞれが流体測定センサを備えた複数の流体測定手段に、１つの流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い時間毎に順次に被測定流体を導入することにより、ある流体測定手段で流体の測定を行う間に、他の流体測定手段でも流体の測定を行うことができる。これにより、流体測定装置の計測時の時間分解能を高めることができる。
【００１２】
請求項２の発明は、前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室のそれぞれに流入口と、流出口とを有し、前記各流入口に前記測定室に流入する被測定流体の流路を開閉する第１の弁と、前記各流出口に前記測定室から流出する被測定流体の流路を開閉する第２の弁の少なくともいずれか１つを設け、前記流体測定制御手段は、前記流体測定手段の前記第１の弁と、第２の弁の両方あるいは少なくともいずれか一方をそれぞれ前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて駆動する弁制御装置を有することを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置である。
【００１３】
請求項３の発明は、前記流体測定室に接続された前記第１の弁及び前記第２の弁の両方あるいは少なくともいずれか一方が開かれた時間において、前記流体測定室に被測定流体を流入するポンプを有することを特徴とする請求項２に記載の流体測定装置である。
【００１４】
そして、請求項２及び請求項３の発明の流体測定装置では、各流体測定手段に設けられた第１の弁と第２の弁が、１つの流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い時間毎に順次に開閉し、各流体測定手段に順次に被測定流体を導入することにより、ある流体測定手段で流体の測定を行う間に、他の流体測定手段でも流体の測定を行うことができる。これにより、流体測定装置の計測時の時間分解能を高めることができる。
【００１５】
請求項４の発明は、前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室のそれぞれに流入口あるいは流出口とを少なくともいずれか１つを有し、前記各流出口あるいは流入口の少なくともいずれか一方に前記測定室から流出する被測定流体を吸引するポンプをそれぞれ設け、前記流体測定制御手段は、前記流体測定手段の前記ポンプをそれぞれ前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて駆動するポンプ制御装置を有することを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置である。
【００１６】
そして、請求項４の発明の流体測定装置では、各流体測定手段に設けられたポンプが、１つの流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い時間毎に順次に起動し、各流体測定手段に順次に被測定流体を導入することにより、ある流体測定手段で流体の測定を行う間に、他の流体測定手段でも流体の測定を行うことができる。これにより、流体測定装置の計測時の時間分解能を高めることができる。
【００１７】
請求項５の発明は、前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室が同心円上に配置された固定側の測定器本体と、前記測定器本体の一端面側に配置され、複数の前記流体測定手段の前記測定室にそれぞれ前記同心円上に並設された被測定流体の流入部と、前記測定器本体の他端面側に配置され、複数の前記流体測定手段の前記測定室から流出される前記同心円上に並設された被測定流体の流出部と、複数の前記流体測定手段の前記測定室にそれぞれ流入される被測定流体の流入状態を切り替える切り替え手段とを具備し、前記切り替え手段は、前記測定器本体の前記流入部と対向配置され、且つ前記測定器本体の軸心位置に配置された回転軸を中心に回転自在に支持され、前記複数の前記流体測定手段の前記測定室の少なくともいずれか１つの前記流入口を有する流入側回転円板と、前記測定器本体の前記流出部と対向配置され、且つ前記回転軸を中心に回転自在に支持され、前記複数の前記流体測定手段の前記測定室の少なくともいずれか１つの前記流出口を有する流出側回転円板とを具備し、前記流体測定制御手段は、前記切り替え手段の前記流入側回転円板と前記流出側回転円板とを前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて回転駆動させることで、複数の前記流体測定手段への被測定流体の流入状態を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置である。
【００１８】
請求項６の発明は、前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室が同心円上に配置されたリング状の測定器本体と、前記測定器本体の内周面側に配置され、複数の前記流体測定手段の前記測定室にそれぞれ流入される前記測定器本体の半径方向に開口された被測定流体の流入部と、前記測定器本体の外周面側に配置され、複数の前記流体測定手段の前記測定室から流出される前記測定器本体の半径方向に開口した被測定流体の流出部と、複数の前記流体測定手段の前記測定室にそれぞれ流入される被測定流体の流入状態を切り替える切り替え手段とを具備し、前記切り替え手段は、前記測定器本体の前記流入部と対向配置され、且つ前記測定器本体の軸心位置に配置された回転軸を中心に回転自在に支持され、前記複数の前記流体測定手段の前記測定室の少なくともいずれか１つに連通する流入口を有する回転流体供給筒を具備し、前記流体測定制御手段は、前記切り替え手段の前記回転流体供給筒を前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて回転駆動させることで、複数の前記流体測定手段への被測定流体の流入状態を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置である。
【００１９】
請求項７の発明は、前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室が同心円上に配置されたリング状の測定器本体と、前記測定器本体の内周面側に配置され、複数の前記流体測定手段の前記測定室からそれぞれ流出される前記測定器本体の中心方向に開口された被測定流体の流出部と、前記測定器本体の上記流出部とは異なる面側に配置される被測定流体の流入部と、複数の前記流体測定手段の前記測定室からそれぞれ流出される被測定流体の流出状態を切り替える切り替え手段とを具備し、前記切り替え手段は、前記測定器本体の前記流出部と対向配置され、且つ前記測定器本体の軸心位置に配置された回転軸を中心に回転自在に支持され、前記複数の前記流体測定手段の前記測定室の少なくともいずれか１つに連通する流出口を有する回転流体供給筒を具備し、前記流体測定制御手段は、前記切り替え手段の前記回転流体供給筒を回転駆動させることで、前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて、複数の前記流体測定手段への被測定流体の導入を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置である。
【００２０】
そして、請求項５乃至請求項７の発明の流体測定装置では、各流体測定手段への被測定流体の流入状態を変化させる切り替え手段が、１つの流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い時間毎に、各流体測定手段に順次に被測定流体を導入することにより、ある流体測定手段で流体の測定を行う間に、他の流体測定手段でも流体の測定を行うことができる。これにより、流体測定装置の計測時の時間分解能を高めることができる。
【００２１】
請求項８の発明は、前記被測定流体は、ガスであり、前記流体測定センサは、ガスセンサであることを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置である。
【００２２】
請求項９の発明は、前記ガスセンサは、複数のガスセンサ要素の集合体から構成されており、前記各ガスセンサ要素は感応膜を有し、前記感応膜は前記ガスセンサ要素毎に異なるガス応答性を有し、前記各ガスセンサ要素からの出力を算出することで、被測定流体の種類及び濃度の少なくともいずれか１つを計測することを特徴とする請求項８に記載の流体測定装置である。
【００２３】
請求項１０の発明は、前記ガスセンサは球状弾性表面波素子センサであり、前記球状表面弾性表面波素子センサは被測定流体の作用によって弾性特性が変化する物質で構成されているか、あるいは、被測定流体が含む所定の成分を吸着する感応膜を有するかの少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項９に記載の流体測定装置である。
【００２４】
請求項１１の発明は、前記ガスセンサは電気抵抗式ガスセンサであり、前記電気抵抗式ガスセンサは感応膜を有し、前記感応膜が被測定流体を吸着することで電気抵抗を変化させ、前記感応膜の電気抵抗を測定することで流体の変化を計測することを特徴とする請求項９に記載の流体測定装置である。
【００２５】
請求項１２の発明は、前記ガスセンサは電界効果型トランジスタ型ガスセンサであり、前記電界効果型トランジスタ型ガスセンサは感応膜を有し、前記感応膜は被測定流体を吸着することで仕事関数を変化させ、閾値電圧や抵抗変化を測定することで被測定流体の変化を計測することを特徴とする請求項９に記載の流体測定装置である。
【００２６】
そして、請求項８乃至請求項１２の発明の流体測定装置では、複数の流体測定手段でガスを導入する動作を連携して行い、導入したガスが流体測定センサの感応膜に作用する時間を並行して待つため、計測時の時間分解能は流体測定センサ１台あたりに必要な測定時間に制限されない。これにより、ガスの組成や構成の変化を高い時間分解能で検出することができる。
【００２７】
請求項１３の発明は、流体測定センサを有する測定室内に外部から被測定流体を導入させ、前記流体測定センサに作用させて流体測定を行う流体測定工程と、前記流体測定工程で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて前記流体測定工程と同様の流体測定を複数行う時間差流体測定工程と、前記流体測定工程と、前記時間差流体測定工程とで使用される複数の前記流体測定センサの流体測定データを集積することによって外部の被測定流体の変化を高速計測する流体変化計測工程と、 を具備することを特徴とする流体測定方法である。
【００２８】
そして、請求項１３の発明の流体測定方法では、複数の流体測定センサが１つの流体測定センサで行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い時間毎に順次に被測定流体を測定することにより、ある流体測定センサで流体の測定を行う間に、他の流体測定センサでも流体の測定を行うことができる。これにより、計測時の時間分解能を高めることができる。
【００２９】
請求項１４の発明は、相互に異なった複数の位置における所定の被測定流体の変化を測定する複数の流体測定装置と、各流体測定装置が測定した流体の測定値が入力され、これら流体の測定値を基に、少なくとも２次元空間における所定の流体の分布を表示する表示ユニットと、を備えた空間流体分布可視化装置であって、前記流体測定装置は、測定室内に流体測定センサを有し、外部から前記測定室内に導入された被測定流体を前記流体測定センサに作用させて流体測定を行う流体測定手段を複数有する流体測定器と、１つの前記流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に複数の前記流体測定手段に順次、被測定流体を導入してそれぞれの前記流体測定手段ごとに時間差をつけて流体測定を行う流体測定制御手段とが設けられ、複数の前記流体測定センサの流体測定データを集積することによって外部の被測定流体の変化を高速計測し、前記複数の流体測定装置の測定データによって流体の変化を前記表示ユニットに可視化して表示する可視化表示手段を設けたことを特徴とする空間流体分布可視化装置である。
【００３０】
請求項１５の発明は、前記表示ユニットは、前記流体測定装置の数と対応する数の表示要素を有し、前記可視化表示手段は、前記流体測定装置の位置情報と前記表示ユニット内の前記表示要素の位置情報とをそれぞれ対応させ、それぞれの前記流体測定装置の測定結果を前記流体測定装置毎にそれぞれ対応させた前記表示ユニット内の対応位置の前記表示要素に表示させる制御手段を有することを特徴とする請求項１４に記載の空間流体分布可視化装置である。
【００３１】
そして、請求項１４及び請求項１５の発明の空間流体分布可視化装置では、空間流体分布可視化装置に用いられる複数の流体測定装置が、それぞれが流体測定センサを備えた複数の流体測定手段に、１つの流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い時間毎に順次に被測定流体を導入することにより、ある流体測定手段で流体の測定を行う間に、他の流体測定手段でも流体の測定を行うことができる。これにより、流体測定装置の計測時の時間分解能を高めることができ、それぞれの流体測定装置の流体の測定結果を表示ユニットに表示することで、流体の流れを可視化することができる。
【００３２】
請求項１６の発明は、前記空間流体分布可視化装置の本体は、前記流体測定装置を支持する棒状の支持管と、前記流体測定装置の位置情報を測定する位置情報測定手段と、を有し、前記可視化表示手段は、複数の前記流体測定装置が測定した流体の測定値と、複数の流体測定装置が流体の測定を終了した時点で前記位置情報測定手段により測定された複数の前記流体測定装置の位置情報と、が入力され、これら流体の測定値とこれら流体測定装置の位置情報とを基に、少なくとも２次元空間における所定の流体の分布を前記表示ユニットに表示することを特徴とする請求項１４に記載の空間流体分布可視化装置である。
【００３３】
そして、請求項１６の発明の空間流体分布可視化装置では、位置情報測定手段により各高速流体測定装置の計測位置の情報を検出することで、高速流体測定装置の移動時においても、被測定流体の測定を行うことができる。また、空間流体分布可視化装置に用いられる複数の流体測定装置が、それぞれが流体測定センサを備えた複数の流体測定手段に、１つの流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い時間毎に順次に被測定流体を導入することにより、ある流体測定手段で流体の測定を行う間に、他の流体測定手段でも流体の測定を行うことができる。これにより、流体測定装置の計測時の時間分解能を高めることができ、それぞれの流体測定装置の流体の測定結果を表示ユニットに表示することで、流体の流れを可視化することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明により、流体の組成や含有物の変化を高い時間分解能で検出することができ、空間における流体の変化を可視化する場合にも流体変化に対する応答性を高めることができる流体測定装置と、流体測定方法及び空間流体分布可視化装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る流体測定装置１について図１乃至図３を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る流体測定装置１の構成を示した概略図である。本実施の形態の流体測定装置１には複数（本実施形態では５つ）の流体測定手段２Ａ〜２Ｅを有する流体測定器３が設けられている。
【００３６】
各流体測定手段２Ａ〜２Ｅは、同一構成になっている。そこで、ここでは１つの流体測定手段２Ａの構成のみを代表して説明し、他の流体測定手段２Ｂ〜２Ｅについては、同一構成の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
流体測定手段２Ａは、ガス測定室１０を有する。ガス測定室１０内には被検体であるガスを測定するためのガス測定センサ１１が配設されている。ガス測定センサ１１としては例えば、球状弾性表面波素子センサを使用している。
【００３８】
また、ガス測定室１０は流入管路２６と、流出管路２７とを有する。流入管路２６には流入側ガス弁１２が、流出管路２７には流出側ガス弁１３が設けられている。各流体測定手段２Ａ〜２Ｅの流入側ガス弁１２、流出側ガス弁１３はそれぞれガス弁制御装置１４と接続されている。そして、ガス弁制御装置１４によって各流体測定手段２Ａ〜２Ｅの流入側ガス弁１２と、流出側ガス弁１３の開閉動作がそれぞれ制御されている。
【００３９】
各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定室１０の流入管路２６は、１つの被計測ガスの導入ガス管４に連結されている。各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定室１０の流出管路２７は、１つの排気ポンプ１５に連結されている。そして、排気ポンプ１５からの吸引圧力によって外気のガスを各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定室１０内に取り入れる。
【００４０】
各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定センサ１１は球状弾性表面波制御回路１７に接続されている。ガス弁制御装置１４は中央制御装置１６と接続されている。中央制御装置１６は球状弾性表面波制御回路１７及び被計測ガス時間変化表示器１８と接続されている。球状弾性表面波制御回路１７はバースト信号を各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定センサ１１に後述する適宜のタイミングで入力し、各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定センサ１１からの出力を適宜のタイミングで計測する。この計測結果は、順次、球状弾性表面波制御回路１７を介して中央制御装置１６に送られる。中央制御装置１６は、各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定センサ１１からの流体測定データを集積することによって各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定センサ１１から送られる計測結果を時間変化として処理し、被計測ガス時間変化表示器１８に表示する。
【００４１】
ここで、ガス測定センサ１１として用いられる球状弾性表面波素子センサについて図２を参照にして説明する。図２は流体測定装置１の流体測定手段２Ａのガス測定室１０の構造を示した図である。なお、他の流体測定手段２Ｂ〜２Ｅのガス測定室１０についても同様の構成であり、説明は省略する。
【００４２】
ガス測定センサ１１として用いられる球状弾性表面波素子センサは、直径が１ｍｍ又は３．３ｍｍ程度の球状弾性表面波素子２０の表面に３０ｎｍ程度パラジウムとニッケルの合金の感応膜２０Ａをコーティングして形成する。球状弾性表面波素子２０は固定用接着剤２０Ｂによってガス測定室１０に固定されている。球状弾性表面波素子２０は弾性表面波を周回させるための円環状に連続した弾性表面波周回路２１を少なくとも１つ含む。弾性表面波周回路２１には、弾性表面波励起要素としてすだれ電極２２が設けられている。すだれ電極２２には球状弾性表面波制御回路１７から１５０ＭＨｚ程度の高周波バースト電圧が印加される。すだれ電極２２にバースト状に電圧が印加されると、弾性表面波は励起され、弾性表面波周回路２１に沿って弾性表面波は多重周回する。弾性表面波周回路２１を特定の回数周回した弾性表面波はすだれ電極２２によって受信され、球状弾性表面波制御回路１７に電圧信号として出力される。この結果、バースト信号入力後の所定の時刻における出力信号の位相や強度を計測することができる。この計測結果から弾性表面波の周回速度や減衰率を求めることができる。
【００４３】
ここで、感応膜２０Ａであるバラジウムとニッケルの合金はガス測定室１０内の水素の濃度によって弾性特性が変化する。バラジウムとニッケルの合金の弾性特性が変化すると、球状弾性表面波素子２０の弾性表面波周回路２１を周回する弾性表面波の周回速度や減衰率は変化する。したがって、弾性表面波の周回速度や減衰率を求めることで、ガス測定室１０内の水素濃度を計測できる。
【００４４】
なお、感応膜２０Ａを形成する部材は水素の濃度によって弾性特性が変化するバラジウムとニッケルの合金に限られず、ある特定の流体の作用によって弾性特性が変化する部材であればよい。
【００４５】
また、ガス測定センサ１１は電気抵抗式ガスセンサであってもよい。電気抵抗式ガスセンサはある特定の流体を吸着することで電気抵抗を変化させる部材からなる感応膜を有する。感応膜の電気抵抗を計測することである特定の流体の濃度を計測することができる。
【００４６】
また、ガス測定センサ１１はＦＥＴ型（電界効果型トランジスタ型）ガスセンサであってもよい。ＦＥＴ型ガスセンサはＦＥＴのゲート電極部にある特定の流体と選択的に反応する部材からなる感応膜を有し、感応膜はある特定の流体を吸着することで仕事関数を変化させる。感応膜の閾値電圧や抵抗変化を計測することで、仕事関数を求め、ある特定の流体の濃度を求めることができる。
【００４７】
次に、本実施形態に係る流体測定装置１の作用について図３を参照して説明する。図３は流体測定装置１の各流体測定手段２Ａ〜２Ｅの動作について示した相関図である。
【００４８】
まず、５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅのいずれか、例えば図１に示すように流体測定手段２Ｂの流入側ガス弁１２と、流出側ガス弁１３とを開く。これにより、排気ポンプ１５からの吸引力が流体測定手段２Ｂのガス測定室１０に作用する。そのため、導入ガス管４から流入側ガス弁１２を介して流体測定手段２Ｂのガス測定室１０に被測定流体が導入される。このとき、被測定流体の導入によってガス測定室１０内の古いガスが排気され、新しいガスと交換される。ガスの交換が完了したのち、流体測定手段２Ｂの流入側ガス弁１２と、流出側ガス弁１３とを閉じる。ガスの交換時間はガス弁１２、１３の開閉時間も含め０．１秒程度である。
【００４９】
流体測定手段２Ｂの流入側ガス弁１２と、流出側ガス弁１３とを閉じた後、導入されたガスをガス測定センサ１１の感応膜に作用させるため、適宜の設定時間この状態で待機する。上記設定時間は、例えば直径が３．３ｍｍの球状弾性表面波素子２０にパラジウムとニッケルの合金膜３０ｎｍを形成した水素センサでは２．０秒間程度である。
【００５０】
流体測定手段２Ｂの流入側ガス弁１２と、流出側ガス弁１３とを閉じた後、上記設定時間の経過後、ガス測定センサ１１のすだれ電極２２に１回目のバースト信号が入力される。そして、弾性表面波周回路２１を特定の回数周回した弾性表面波を測定し、位相・強度の解析が行われる。
【００５１】
バースト信号の応答特性の測定は予め設定された平均化回数分だけ行われる。ここで、弾性表面波の影響がなくなるまでには１ｍｓ程度時間を要するため、２回目以降の測定は前回の測定から１ｍｓ以上経過してから行われる。つまり、前回のバースト信号を入力してから１ｍｓ経過後に、次のバースト信号を入力する。所定の平均化回数測定を行ったら、平均化したデータを算出する。ここで、平均化回数を１００回とすると弾性表面波の測定時間に０．１秒要する。
【００５２】
したがって、流体測定手段２Ｂのガス測定室１０内のガスの交換時間（ガス弁１２、１３の開閉時間も含む）をｔ１、ガス測定室１０に導入されたガスがガス測定センサ１１の感応膜に作用が完了するまでの時間をｔ２、弾性表面波の測定時間をｔ３とすると、ガス測定センサ１１の１台が必要な計測時間ｔ０は式（１）のようになる。
【００５３】
ｔ０＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＝２．２秒 ・・・（１）
式（１）は流体測定手段２Ｂ以外の流体測定手段２Ａ、２Ｃ〜２Ｅのガス測定センサ１１についても同様に成り立つ。したがって、１つの流体測定手段２Ｂのガス測定センサ１１のみでは計測時の時間分解能が２．２秒となる。
【００５４】
また、図３に示すように、本実施形態では流体測定手段２Ｂのガス測定室１０のガス弁１２、１３が開いてからｔ０／５時間の経過後、次の流体測定手段２Ｃのガス測定室１０のガス弁１２、１３が開く。これにより、流体測定手段２Ｂのガス測定室１０からｔ０／５時間、遅れて次の流体測定手段２Ｃのガス測定室１０で流体測定手段２Ｂと同様のガス測定の動作が行われる。
【００５５】
さらに、流体測定手段２Ｃのガス測定室１０のガス弁１２、１３が開閉してからｔ０／５時間の経過後、さらに次の流体測定手段２Ｄのガス測定室１０のガス弁１２、１３が開く。これにより、流体測定手段２Ｃのガス測定室１０からｔ０／５時間、遅れて次の流体測定手段２Ｄのガス測定室１０で流体測定手段２Ｃと同様のガス測定の動作が行われる。
【００５６】
つまり、上述したガス測定動作が５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定室１０で順次にｔ０／５時間の間隔で行われる。これは、５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅの１台の各ガス測定センサ１１が必要なガス計測の時間ｔ０の１／５の時間である。したがって、ｔ０を２．２秒とすると、本実施形態における流体測定装置１の計測時の時間分解能ｔ´は式（２）のようになる。
【００５７】
ｔ´＝ｔ０÷５台＝０．４４秒 ・・・（２）
したがって、流体測定装置１の計測時の時間分解能は、５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定センサ１１の１台あたりに必要な測定時間に制限されない。つまり、流体測定装置１では５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅの各ガス測定室１０にガスを導入して測定する動作を各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定センサ１１で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて順次、流体測定を行う。このとき、導入したガスが５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅの各ガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅの各ガス測定センサ１１の１台あたりに必要なガス測定の時間に制限されずに流体測定装置１の計測時の時間分解能を高めることができる。また、ガス測定センサ１１の台数を増やすことで、より高い時間分解能で計測を行うことができる。
【００５８】
そこで、上記構成の流体測定装置１においては以下の効果を奏する。すなわち、本実施形態の流体測定装置１では、５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅの各ガス測定室１０にガスを導入する動作を各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定センサ１１で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて順次、行う。これにより、導入したガスが５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅの各ガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅの各ガス測定センサ１１の１台あたりに必要なガス測定の時間に制限されずに流体測定装置１の計測時の時間分解能を高めることができる。このため、ガスの組成や構成の変化を高い時間分解能で検出することができる。
【００５９】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る流体測定装置２５について図４を参照にして説明する。本実施形態では第１の実施形態の流体測定装置１の構成を次の通り変更した流体測定装置２５を設けたものである。なお、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００６０】
図４は流体測定装置２５の構成を示した図である。本実施の形態の流体測定装置２５には複数（本実施形態では５つ）の流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´を有する流体測定器３が設けられている。
【００６１】
各流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´は、同一構成になっている。そこで、ここでは１つの流体測定手段２Ａ´の構成のみを代表して説明し、他の流体測定手段２Ｂ´〜２Ｅ´については、同一構成の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
流体測定手段２Ａ´は、ガス測定室１０を有する。ガス測定室１０内には被検体であるガスを測定するためのガス測定センサ１１が配設されている。ガス測定センサ１１は、第１の実施形態と同様に球状弾性表面波素子センサが使用されている。
【００６３】
また、ガス測定室１０は流入管路２６と、流出管路２７とを有する。流出管路２７には小型ポンプ２３が設けられている。小型ポンプ２３は、例えばダイアフラムと一般に呼ばれているポンプが使用される。
【００６４】
流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の小型ポンプ２３はそれぞれポンプ制御装置２４と接続されている。そして、ポンプ制御装置２４によって流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の小型ポンプ２３の駆動がそれぞれ制御されている。ポンプ制御装置２４は中央制御装置１６に接続されている。
【００６５】
次に、本実施形態に係る流体測定装置２５の作用について説明する。
【００６６】
まず、５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´のいずれか、例えば図４に示すように流体測定手段２Ｂ´の小型ポンプ２３を駆動する。これにより、小型ポンプ２３からの吸引力が流体測定手段２Ｂ´のガス測定室１０に作用する。そのため、導入ガス管４から流体測定手段２Ｂのガス測定室１０に被測定流体が導入される。このとき、被測定流体の導入によってガス測定室１０内の古いガスが排気され、新しいガスと交換される。ガスの交換が完了したのち、流体測定手段２Ｂ´の小型ポンプ２３の駆動を停止する。
【００６７】
ガスを流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´に導入する作用以外については、第１の実施形態と同様である。
【００６８】
よって、ガス測定センサ１１の１台が必要な計測時間ｔ０とすると、本実施の形態の流体測定装置２５においても、ガス測定動作が５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´のガス測定室１０で順次にｔ０／５時間の間隔で行われる。これは、５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の１台の各ガス測定センサ１１が必要なガス計測の時間ｔ０の１／５の時間である。したがって、ｔ０を２．２秒とすると、本実施形態における流体測定装置２５の計測時の時間分解能ｔ´は０．４４秒となる。
【００６９】
したがって、流体測定装置２５の計測時の時間分解能は、５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´のガス測定センサ１１の１台あたりに必要な測定時間に制限されない。つまり、流体測定装置２５では５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の各ガス測定室１０にガスを導入して測定する動作を各流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´のガス測定センサ１１で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて順次、流体測定を行う。このとき、導入したガスが５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の各ガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の各ガス測定センサ１１の１台あたりに必要なガス測定の時間に制限されずに流体測定装置２５の計測時の時間分解能を高めることができる。また、ガス測定センサ１１の台数を増やすことで、より高い時間分解能で計測を行うことができる。
【００７０】
そこで、上記構成の流体測定装置２５においては以下の効果を奏する。すなわち、本実施形態の流体測定装置２５では、５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の各ガス測定室１０にガスを導入する動作を各流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´のガス測定センサ１１で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて順次、行う。これにより、導入したガスが５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の各ガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の各ガス測定センサ１１の１台あたりに必要なガス測定の時間に制限されずに流体測定装置２５の計測時の時間分解能を高めることができる。このため、ガスの組成や構成の変化を高い時間分解能で検出することができる。
【００７１】
さらに、本実施形態の流体測定装置２５では、５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の各ガス測定室１０にガスを導入する際に小型ポンプ２３を用いている。小型ポンプ２３は、第１の実施形態で用いられる排気ポンプ１５に比べ排気量が少ない。このため、小型ポンプ２３で流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´のガス測定室１０を排気する場合、排気ポンプ１５でガス測定室１０を排気する場合のようにガス測定室１０内の圧力が低下せず、ガス測定室１０の圧力は外気とほぼ同じになる。弾性表面波の位相・強度は周囲の圧力によって影響を受けることから、被測定流体の計測において気圧は重要な要素となる。流体測定装置２５では小型ポンプ２３を用いることで、流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´ガス測定室１０の圧力の低下を防止することができる。
【００７２】
また、第１の実施形態に係る流体測定装置１の流体測定手段２Ａ〜２Ｅの流出管路２７に設けられたガス弁１３が閉じている状態において、ガス弁１３に僅かな隙間が生じている可能性がある。この場合、その隙間から排気ポンプ１５によって排気されることによって、流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定室１０内のガス状態が変化し、被測定流体の測定に大きな影響を及ぼす。ガス状態の変化を防止するためには、より精密なガス弁１３が必要となるが、これにはコストがかかる。一方、本実施形態に係る流体測定装置２５では流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の小型ポンプ２３が起動している時間（ガス測定室１０がガス交換を行っている時間）以外はガス測定室１０内でガスの移動は起こらない。したがって、小型ポンプ２３を用いることで、ガス測定室１０内のガス状態の変化を有効に防止することができる。
【００７３】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る流体測定装置３０について図５を参照して説明する。本実施形態では第１の実施形態の流体測定装置１の構成を次の通り変更した流体測定装置３０を設けたものである。なお、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００７４】
図５は流体測定装置３０の構成を示した図である。本実施の形態の流体測定装置３０には複数（本実施形態では６つ）の流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１を有する流体測定器２９が設けられている。
【００７５】
流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１は流体測定器２９内に同心円上に設けられている。ここで、各流体測定手段２Ａ１〜２Ｅ１は同一構成になっている。そこで、ここでは１つの流体測定手段２Ａ１の構成のみを代表して説明し、他の流体測定手段２Ｂ１〜２Ｆ１については、同一構成の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７６】
流体測定器２９は流体測定器本体２９ａを有する。流体測定器本体２９ａは円板状のセンサ保持手段３１と、２つのガス容器ジグ３２、３３とから構成されている。センサ保持手段３１は、固定円板３１ａを有する。固定円板３１ａの中心部には、軸挿通孔３１ａ１が形成されている。固定円板３１ａには、軸挿通孔３１ａ１の周囲に６つの円孔３１ａ２が同心円上に沿って等間隔で配置されている。６つの円孔３１ａ２には、ガスが透過できる構造となっているメッシュフィルター３４がそれぞれ装着されている。
【００７７】
各メッシュフィルター３４上には、被検体であるガスを測定するためのガス測定センサ１１がそれぞれ配設されている。ガス測定センサ１１は、第１の実施形態と同様に球状弾性表面波素子センサが使用されている。ガス測定センサ１１は、第１の実施形態と同様に球状弾性表面波制御回路１７（図１参照）に接続されている。
【００７８】
２つのガス容器ジグ３２、３３は、センサ保持手段３１の固定円板３１ａの両側（図５中で、固定円板３１ａの上下）に配設されている。図５中で、固定円板３１ａの上側には、ガスの流入側となる流入側ガス容器ジグ３２、固定円板３１ａの下側には、ガスの流出側となる流出側ガス容器ジグ３３がそれぞれ配設されている。
【００７９】
流入側ガス容器ジグ３２には、中心部に軸挿通孔３２ａが形成され、軸挿通孔３２ａの周囲に６つの円孔３２ｂが同心円上に沿って等間隔で配置されている。同様に、流出側ガス容器ジグ３３には、中心部に軸挿通孔３３ａが形成され、軸挿通孔３３ａの周囲に６つの円孔３３ｂが同心円上に沿って等間隔で配置されている。
【００８０】
本実施の形態の流体測定器本体２９ａは、円板状のセンサ保持手段３１の固定円板３１ａの上に流入側ガス容器ジグ３２、センサ保持手段３１の下に流出側ガス容器ジグ３３がそれぞれ積み重ねられる状態で、これらが一体化されて形成されている。ここで、固定円板３１ａの６つの円孔３１ａ２と、流入側ガス容器ジグ３２の６つの円孔３２ｂと、流出側ガス容器ジグ３３の６つの円孔３３ｂとはそれぞれ対応する位置に配置されている。そのため、固定円板３１ａと、流入側ガス容器ジグ３２と、流出側ガス容器ジグ３３とが積み重ねられた際に、固定円板３１ａの６つの円孔３１ａ２と、流入側ガス容器ジグ３２の６つの円孔３２ｂと、流出側ガス容器ジグ３３の６つの円孔３３ｂとはそれぞれ連通される。これにより、流体測定器本体２９ａの内部に流体測定を行う６つのガス測定室１０が形成されている。そして、ガス測定室１０内にそれぞれガス測定センサ１１が配置されることにより、センサ保持手段３１上には６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定センサ１１が同心円上に配置されている。
【００８１】
流体測定器２９は各流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定室１０への被測定流体の流入状態を切り替える切り替え手段２８を有する。切り替え手段２８は、２つのガス弁リング（流入側ガス弁リング３５および流出側ガス弁リング３６）と、ガス弁リングシャフト４４とから構成されている。
【００８２】
流入側ガス弁リング３５は、図５中で、流入側ガス容器ジグ３２の上側に配置され、流出側ガス弁リング３６は、流入側ガス容器ジグ３２の下側に配置されている。さらに、流入側ガス弁リング３５には、１つの流入口３７が形成されている。この流入口３７は、流入側ガス容器ジグ３２の６つの円孔３２ｂのいずれかと連通する位置に配置されている。流出側ガス弁リング３６には、１つの流出口３８が形成されている。この流出口３８は、流出側ガス容器ジグ３３の６つの円孔３３ｂのいずれかと連通する位置に配置されている。なお、流入口３７には金属製のメッシュフィルター３９が設けられている。
【００８３】
また、２つのガス弁リング３５、３６の中心部には、ガス弁リングシャフト４４が固定されている。ガス弁リングシャフト４４は、流体測定器本体２９ａの流入側ガス容器ジグ３２の軸挿通孔３２ａと、固定円板３１ａの軸挿通孔３１ａ１と、流出側ガス容器ジグ３３の軸挿通孔３３ａ内にそれぞれ回転自在に挿通されている。さらに、ガス弁リングシャフト４４の下端部は、ガス弁リング回転モータ４５に固定されている。そして、ガス弁リング回転モータ４５によってガス弁リングシャフト４４が図５中で、反時計回り方向に回転駆動され、このガス弁リングシャフト４４を介して２つのガス弁リング３５、３６が同時に同方向に回転駆動されるようになっている。
【００８４】
図５中で、流入側ガス弁リング３５の上側には、ガス取り込みユニット４０が配設されている。ガス取り込みユニット４０の中心部には、ガス導入口４１が設けられている。ガス取り込みユニット４０の下面には、ガス導入口４１よりも大径な円形凹部４１ａが形成されている。この円形凹部４１ａの径は、流入側ガス弁リング３５の回転時に流入口３７が移動するリング状の移動軌道の外周縁部の径とほぼ同じ大きさに設定されている。
【００８５】
さらに、図５中で、流出側ガス弁リング３６の下側には、ガス排気ユニット４２が配設されている。ガス排気ユニット４２の中心部には、軸挿通孔４２ａが形成されている。この軸挿通孔４２ａには、ガス弁リングシャフト４４が回転自在に挿通されている。
【００８６】
ガス排気ユニット４２の外周面には、ガス排気管４３の一端部が連結されている。このガス排気管４３の他端部は図示しない減圧ポンプに連結されている。ガス排気ユニット４２の上面には、大径な円形凹部４２ｂが形成されている。この円形凹部４２ｂの径は、流出側ガス弁リング３６の回転時に流出口３８が移動するリング状の移動軌道の外周縁部の径とほぼ同じ大きさに設定されている。この円形凹部４２ｂは、ガス排気管４３と連通している。
【００８７】
次に、本実施形態に係る流体測定装置３０の作用について説明する。本実施の形態の流体測定装置３０の動作時には、ガス弁リング回転モータ４５が回転駆動されるとともに、図示しない減圧ポンプが駆動される。このとき、ガス弁リング回転モータ４５を駆動させることで、ガス弁リングシャフト４４が回転し、２つのガス弁リング３５、３６がガス弁リングシャフト４４を中心に回転する。
【００８８】
流入側ガス弁リング３５の回転時において、流入口３７は流入側ガス容器ジグ３２の６つの円孔３２ｂのいずれか１つと連通する。このとき、流入側ガス弁リング３５の流入口３７と連通する流入側ガス容器ジグ３２のいずれか１つの円孔３２ｂによって６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のいずれかの流入管部４６が形成されている。
【００８９】
また、流出側ガス弁リング３６の回転時において、流出口３８は流出側ガス容器ジグ３３の６つの円孔３３ｂのいずれか１つと連通する。このとき、流出側ガス弁リング３６の流出口３８と連通する流出側ガス容器ジグ３３のいずれか１つの円孔３３ｂによって６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のいずれかの流出管部４７が形成されている。
【００９０】
つまり、ガス弁リング３５、３６の回転時において、図示しない減圧ポンプの駆動によって作用する吸引圧力によって図５中に矢印で示すようにガス取り込みユニット４０のガス導入口４１から円形凹部４１ａ内に被測定流体が導入される。この被測定流体は、続いて流入側ガス弁リング３５の流入口３７からメッシュフィルター３９を通って、流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のいずれかのガス測定室１０に導入される。このとき、被測定流体が導入されるガス測定室１０からは同時にガス測定室１０内のガスが流出側ガス弁リング３６の流出口３８からガス排気ユニット４２の円形凹部４２ｂを経てガス排気管４３側に排気される。
【００９１】
ここで、６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のうちの１つ、例えば、図５に示すように流体測定手段２Ａ１のガス測定室１０にガスが導入された場合には、第１の実施形態で説明したように、導入されたガスをガス測定センサ１１の感応膜に作用させるため、適宜の設定時間この状態で待機する。上記設定時間の経過後、ガス測定センサ１１のすだれ電極２２に１回目のバースト信号が入力される。そして、弾性表面波周回路２１を特定の回数周回した弾性表面波を測定し、位相・強度の解析が行われる。この測定を平均化回数分行う。
【００９２】
ここで、ガス測定センサ１１の１台が必要な計測時間をｔ０とすると、本実施形態に係る流体測定装置３０では流体測定手段２Ａ１のガス測定室１０にガスを導入し始めてからｔ０／６時間経過すると、流入側ガス弁リング３５の流入口３７が次の流体測定手段２Ｂ１の流入側ガス容器ジグ３２の流入管部４６と連通し、流出側ガス弁リング３６の流出口３８が流体測定手段２Ｂ１の流出側ガス容器ジグ３３の流出管部４７と連通する。これにより、流体測定手段２Ａのガス測定室１０からｔ０／６時間遅れて次の流体測定手段２Ｂ１のガス測定室１０で流体測定手段２Ａ１と同様のガス測定の動作が行われる。そして、流体測定手段２Ｂ１のガス測定室１０にガスを導入し始めてからｔ０／６時間経過すると、流入側ガス弁リング３５の流入口３７がさらに次の流体測定手段２Ｃ１の流入側ガス容器ジグ３２の流入管部４６と連通し、流出側ガス弁リング３６の流出口３８が流体測定手段２Ｃ１の流出側ガス容器ジグ３３の流出管部４７と連通する。これにより、流体測定手段２Ｂ１のガス測定室１０からｔ０／６時間遅れて次の流体測定手段２Ｃ１のガス測定室１０で流体測定手段２Ｂ１と同様のガス測定の動作が行われる。
【００９３】
つまり、上述したガス測定動作が６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定室１０で順次にｔ０／６時間の間隔で行われる。これは、６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１の１台の各ガス測定センサ１１が必要なガス計測の時間ｔ０の１／６の時間である。したがって、ｔ０を２．２秒とすると、本実施形態における流体測定装置３０の計測時の時間分解能ｔ´は０．３７秒となる。
【００９４】
その結果、流体測定装置３０の計測時の時間分解能は、６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定センサ１１の１台あたりに必要な測定時間に制限されない。つまり、本実施の形態の流体測定装置３０では６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１の各ガス測定室１０にガスを導入して測定する動作を各流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定センサ１１で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて順次、流体測定を行うことができる。このとき、導入したガスが６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１の各ガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１の各ガス測定センサ１１の１台あたりに必要なガス測定の時間に制限されずに流体測定装置３０の計測時の時間分解能を高めることができる。また、ガス測定センサ１１の台数を増やすことで、より高い時間分解能で計測を行うことができる。
【００９５】
そこで、上記構成の流体測定装置３０においては以下の効果を奏する。すなわち、本実施形態の流体測定装置３０では、６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１の各ガス測定室１０にガスを導入する動作を各流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定センサ１１で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて順次、行うことができる。これにより、導入したガスが６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１の各ガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１の各ガス測定センサ１１の１台あたりに必要なガス測定の時間に制限されずに流体測定装置３０の計測時の時間分解能を高めることができる。このため、ガスの組成や構成の変化を高い時間分解能で検出することができる。
【００９６】
なお、流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のいずれか１つのガス測定室１０で順次にガスの交換が行われる構成ならば、必ずしも流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１を同心円上に配置しなくてもよい。
【００９７】
（第４の実施形態）
次に本発明の第４の実施形態に係る流体測定装置４８について図６を参照して説明する。本実施形態は、第３の実施形態の流体測定装置３０の構成を流体測定装置４８のように変更したものである。なお、第３の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００９８】
図６は流体測定装置４８の全体の概略構成を示した図である。本実施の形態の流体測定装置４８には複数（本実施形態では８つ）の流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２を有する流体測定器４８Ａが設けられている。
【００９９】
本実施の形態の流体測定器４８Ａは、ほぼ円筒状のセンサ保持手段３１と、センサ保持手段３１の内部に配設された回転ガス供給筒５０とを有する。センサ保持手段３１には、８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０が同心円上に並設されている。ここで、各流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２は同一構成になっている。そこで、ここでは１つの流体測定手段２Ａ２の構成のみを代表して説明し、他の流体測定手段２Ｂ２〜２Ｈ２については、同一構成の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１００】
センサ保持手段３１の内周面側には、各流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０と対応する位置に流入口５１ａがそれぞれ形成されている。さらに、センサ保持手段３１の外周面側には、各流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０と対応する位置に流出口５１ｂがそれぞれ形成されている。そして、センサ保持手段３１の内周面の流入口５１ａと、各流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０との間に流入管路５５、センサ保持手段３１の外周面の流出口５１ｂとの間に流出管路５６がそれぞれ形成されている。これにより、ガス測定室１０の内周面側に流入管路５５がセンサ保持手段３１の半径方向に延設され、ガス測定室１０の外周面側に流出管路５６がセンサ保持手段３１の半径方向に延設されている。
【０１０１】
各流出管路５６には、抵抗フィルター５４が設けられている。抵抗フィルター５４は、ガス測定室１０の内部のガスが自然に外部に漏洩することや、外部からガスがガス測定室１０に侵入することを短時間の間、抑制する効果を持つ。
【０１０２】
流体測定手段２Ａ２のガス測定室１０内には被検体であるガスを測定するためのガス測定センサ１１が配設されている。ガス測定センサ１１は、第１の実施形態と同様に球状弾性表面波素子センサが使用されている。ガス測定センサ１１は、第１の実施形態と同様に球状弾性表面波制御回路１７（図１参照）に接続されている。
【０１０３】
回転ガス供給筒５０は、センサ保持手段３１の軸心位置を中心に図６中で、反時計回り方向に回転駆動される。回転ガス供給筒５０の外周面には、８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０のいずれかの流入口５１ａと連通可能な１つのガス供給口５０ａを有する。
【０１０４】
そして、被検体であるガスは図６の回転ガス供給筒５０内部の紙面垂直方向側から供給される。回転ガス供給筒５０の回転にともない回転ガス供給筒５０のガス供給口５０ａと８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０のいずれかの流入口５１ａとの連通状態が順次、切り替えられるようになっている。これにより、回転ガス供給筒５０の回転時において、ガス供給口５０ａは流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０のいずれか１つの流入口５１ａと連通し、連結するガス測定室１０は順次切り替わる。そして、ガス供給口５０ａから流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のいずれか１つの連通しているガス測定室１０にガスが導入される。したがって、回転ガス供給筒５０によって流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０への被測定流体の流入状態を切り替える切り替え手段５７を構成する。
【０１０５】
回転ガス供給筒５０の外周面には、ガスシール用の弾性樹脂５２が装着されている。ガス測定センサ１１でのガス測定時には、弾性樹脂５２によって流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０内のガスが保持される構造である。
【０１０６】
次に、本実施形態に係る流体測定装置４８の作用について説明する。本実施の形態の流体測定装置４８の動作時には、回転ガス供給筒５０が図６中で、反時計回り方向に回転駆動されるとともに、被検体であるガスは図６の回転ガス供給筒５０内部の紙面垂直方向側から供給される。まず、８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のいずれか、例えば図６に示すように流体測定手段２Ａ２のガス測定室１０にガスを導入する。この際、回転ガス供給筒５０のガス供給口５０ａが流体測定手段２Ａ２の流入管路５５と連通している。
【０１０７】
流体測定手段２Ａ２のガス測定室１０にガスが導入された場合には、第１の実施形態で説明したように、導入されたガスをガス測定センサ１１の感応膜に作用させるため、適宜の設定時間この状態で待機する。上記設定時間の経過後、ガス測定センサ１１のすだれ電極２２に１回目のバースト信号が入力される。そして、弾性表面波周回路２１を特定の回数周回した弾性表面波を測定し、位相・強度の解析が行われる。この測定を平均化回数分行う。
【０１０８】
ここで、ガス測定センサ１１の１台が必要な計測時間をｔ０とすると、流体測定手段２Ａ２のガス測定室１０にガスを導入し始めてからｔ０／８時間経過すると、回転ガス供給筒５０のガス供給口５０ａは次の流体測定手段２Ｂ２の流入管路５５と連通する。これにより、流体測定手段２Ａ２のガス測定室１０からｔ０／８時間遅れて次の流体測定手段２Ｂ２のガス測定室１０で流体測定手段２Ａ２と同様のガス測定の動作が行われる。そして、流体測定手段２Ｂ２のガス測定室１０にガスを導入し始めてからｔ０／８時間経過すると、回転ガス供給筒５０のガス供給口５０ａはさらに次の流体測定手段２Ｃ２の流入管路５５と連通する。これにより、流体測定手段２Ｂ２のガス測定室１０からｔ０／８時間遅れて次の流体測定手段２Ｃ２のガス測定室１０で流体測定手段２Ｂ２と同様のガス測定の動作が行われる。
【０１０９】
つまり、上述したガス測定動作が８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０で順次にｔ０／８時間の間隔で行われる。これは、８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２の１台の各ガス測定センサ１１が必要なガス計測の時間ｔ０の１／８の時間である。したがって、ｔ０を２．２秒とすると、本実施形態における流体測定装置１の計測時の時間分解能ｔ´は０．２８秒となる。
したがって、流体測定装置４８の計測時の時間分解能は、８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定センサ１１の１台あたりに必要な測定時間に制限されない。つまり、本実施の形態の流体測定装置４８では８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２の各ガス測定室１０にガスを導入して測定する動作を各流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定センサ１１で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて順次、流体測定を行う。このとき、導入したガスが８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２の各ガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２の各ガス測定センサ１１の１台あたりに必要なガス測定の時間に制限されずに流体測定装置４８の計測時の時間分解能を高めることができる。また、ガス測定センサ１１の台数を増やすことで、より高い時間分解能で計測を行うことができる。
【０１１０】
そこで、上記構成の流体測定装置４８においては以下の効果を奏する。すなわち、本実施形態の流体測定装置４８では、８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２の各ガス測定室１０にガスを導入する動作を各流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定センサ１１で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて順次、行うことができる。これにより、導入したガスが８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２の各ガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２の各ガス測定センサ１１の１台あたりに必要なガス測定の時間に制限されずに流体測定装置４８の計測時の時間分解能を高めることができる。このため、ガスの組成や構成の変化を高い時間分解能で検出することができる。
【０１１１】
また、この実施例では、同心円上に配置した２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室に対して回転ガス供給筒５０が陽圧となり被測定液体を送り出しているが、回転ガス供給筒５０を印圧とすることで流入と流出口を全て逆に動作して周囲から被測定ガスを取り込んで測定出来る事は明白である。
【０１１２】
なお、本発明の第１乃至第４の実施形態に係る流体測定装置では測定対象はガス（気体）であったが、測定対象が液体であっても同様の動作が行われる。
【０１１３】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について図７乃至図１１を参照して説明する。図７は例えば第３の実施形態（図５参照）の流体測定装置３０を用いた空間流体分布可視化装置１００の全体の概略構成を示した図である。
【０１１４】
空間流体分布可視化装置１００は、流体測定装置ユニット１０１と、ガス濃度分布変化表示装置（表示ユニット）１０５とを有する。流体測定装置ユニット１０１は、ほぼ矩形状の支持板１０１ａと、複数（本実施形態では２５個）の流体測定装置３０とを有する。流体測定装置３０は、１つ１つが第３の実施形態（図５参照）の流体測定装置３０と同一構造である。支持板１０１ａ上には、２５個の流体測定装置３０が縦横に５個ずつ２次元に配置されている。以下説明のため、２５個の流体測定装置３０は、図７に示すように縦横にＡ〜Ｙの参照符号を順に付して示す。
【０１１５】
さらに、空間流体分布可視化装置１００は、排気ユニット１０２と、回転モータ制御ユニット１０３と、計測ユニット１０４とを有する。排気ユニット１０２は、流体測定装置ユニット１０１の流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの各ガス排気管４３とそれぞれ接続されている。排気ユニット１０２は、例えばポンプなどが組み込まれ、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの減圧排気を行う。
【０１１６】
ガス弁リング回転モータ制御ユニット１０３は、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの各ガス弁リング回転モータ４５に接続されている。ガス弁リング回転モータ制御ユニット１０３は、各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙにおいて流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のいずれか１つのガス測定室１０でｔ０／６時間ごとに順次にガスの交換が行われるように、ガス弁リング３５、３６及びガス弁リングシャフト４４を制御する。
【０１１７】
計測ユニット１０４は、２５個の流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙと、ガス弁リング回転モータ制御ユニット１０３とに接続されている。計測ユニット１０４は、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙにバースト信号を入力し、その出力結果を受信する。
【０１１８】
さらに、計測ユニット１０４には、ガス濃度分布表示装置１０５及び入力装置１０６がそれぞれ接続されている。ガス濃度分布表示装置１０５は、一般的なディスプレイまたはタッチパネル式ディスプレイである。ガス濃度分布表示装置１０５は、表示画面１３０を有し、表示画面１３０内に流体測定装置３０の数（本実施形態では２５個）に対応した表示要素１３１を有する。各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの位置と表示画面１３０内の各表示要素１３１Ａ〜１３１Ｙの位置情報をそれぞれ対応させ、被測定流体の測定結果を流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙごとに表示画面１３０内の対応する位置の表示要素１３１Ａ〜１３１Ｙに表示する。これにより、ガス濃度分布表示装置１０５には、ガス分布変化の状態や、タスク状況等が表示される。
【０１１９】
図８は空間流体分布可視化装置１００の構成を示すブロック図である。計測ユニット１０４は設定周波数発生装置１１０を有する。設定周波数発生装置１１０で高周波信号を発生する。設定周波数発生装置１１０は設定長バースト切り出し装置１１１に接続されている。設定長バースト切り出し装置１１１は、設定周波数発生装置１１０で発生した高周波信号を任意に定めた時間長毎に切り出すスイッチ装置である。これにより、高周波バースト信号が生成される。
【０１２０】
設定長バースト切り出し装置１１１は第１送信スイッチ装置１１２に接続されている。第１送信スイッチ装置１１２は、設定長バースト切り出し装置１１１により切り出された高周波バースト信号を、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙに切り替えながら入力するものである。各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙはそれぞれ流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１を有し、それぞれの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１にはガス測定センサ１１が設けられている。第１送信スイッチ装置１１２は、ガス測定センサ１１の弾性表面波周回路２１を弾性表面波が１周する周回時間程度かそれ以上の時間をかけて高周波バースト信号の入力先を順次切り替える。ガス測定センサ１１の球状弾性表面波素子２０の直径１ｍｍである場合、高周波バースト信号が１５０ＭＨｚであれば、１μｓ以上の時間をかけて入力先を切り替え、直径が３．３ｍｍであれば、約３．３μｓの時間が経ってから切り替える。
【０１２１】
なお、第１送信スイッチ装置１１２は、各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙへの高周波バースト信号の入力先を切り替える時刻と、それらの流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙのいずれかからの出力信号が検出される時刻とが一致する場合、高周波バースト信号の入力を待機する。これにより、入力信号の影響により出力信号が検出されなくなることを回避できるので、高精度に出力信号を検出することができる。
【０１２２】
第１送信スイッチ装置１１２は流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙ毎に設けられた受信スイッチ装置１１３Ａ〜１１３Ｙに接続されている。受信スイッチ装置１１３Ａ〜１１３Ｙは流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙからの弾性表面波の周回信号を取り出すものである。取り出された周回信号は、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙからの出力信号として、ＡＤコンバータ１１４に送出される。
【０１２３】
受信スイッチ装置１１３Ａ〜１１３Ｙは第２送信スイッチ装置１１５Ａ〜１１５Ｙに接続されている。第２の送信スイッチ装置１１５Ａ〜１１５Ｙは同一構成になっている。そこで、ここでは１つの第２の送信スイッチ装置１１５Ａの構成のみを代表して説明し、他の第２の送信スイッチ装置１１５Ｂ〜１１５Ｙについては、同一構成の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。第２送信スイッチ装置１１５Ａは流体測定装置３０Ａに接続されている。第２送信スイッチ装置１１５Ａは高周波バースト信号の入力先を、流体測定装置３０Ａの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定室１０へのガスの流入状況に応じて、流体測定装置３０Ａの各流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１に設けられたガス測定センサ１１に順次切り替えながら入力するものである。第２送信スイッチ装置１１５Ａはｔ０／６毎に高周波バースト信号の入力先を順次切り替える。
【０１２４】
ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）１１４は、アナログの出力信号をデジタル信号に変換する装置である。なお、第１送信スイッチ装置１１２の切り替えの時間差に応じて、各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙからの出力信号がＡＤコンバータ１１４に入ってくる。この結果、各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙからの出力信号は分離されると共に異なる時刻に順次出力されているので、ＡＤコンバータ１１４は１つだけでよいことになる。ＡＤコンバータ１１４は検波装置１１６に接続されている。検波装置１１６は、ＡＤコンバータ１１４でデジタル化された出力信号を、位相と強度のデータに変換する装置である。
【０１２５】
検波装置１１６は加算装置１１７に接続されている。加算装置１１７は、検波装置１１６で演算された位相と強度のデータを加算する装置である。この加算装置１１７は、各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙに対応して加算領域１１７Ａ〜１１７Ｙを有しており、各加算領域１１７Ａ〜１１７Ｙにおいて加算されたデータを一時保存する。
【０１２６】
加算装置１１７は平均化装置１１８Ａ〜１１８Ｙに接続されている。平均化装置１１８Ａ〜１１８Ｙは、データを演算する機能を有しており、最初の流体測定装置３０Ａから最後の流体測定装置３０Ｙへの高周波バースト信号の入力が、後述する制御装置１２１により設定される平均化回数繰り返して実行された場合、それらの各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙからの出力信号を平均化するものである。１回だけの測定ではノイズの影響を除去することができず、データは複数回測定される。すなわち、流体測定装置３０Ｙの測定データが記憶されると、再度、１個目の流体測定装置３０Ａから測定が開始される。ただし、２回目以降の測定を行う場合は、前回の弾性表面波の周回の影響がなくなってから行なわれる必要がある。そのため、例えば流体測定装置３０Ａについて２回目以降の測定を行うとすると、前回の高周波バースト信号の入力から１ｍｓ以上の時間を待って行われる。
【０１２７】
平均化装置１１８Ａ〜１１８Ｙは記憶装置１１９Ａ〜１１９Ｙに接続されている。記憶装置１１９Ａ〜１１９Ｙは、平均化装置１１８Ａ〜１１８Ｙで平均化されたデータを、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙのそれぞれに対応させて記憶するものである。なお、ここでは、各記憶装置１９Ａ〜１９Ｎは、単一の記憶装置１９の中で各々のデータをアドレスで切り分けて保存するとしてもよい。また、データを順次保存するとともに、外部のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等に送信できるような構成としてもよい。
【０１２８】
インターフェイス（ＩＦ）１２０は、上述した各装置１１０〜１１９を有する計測ユニット１０４全体を制御している制御装置１２１とのデータの中継を可能とするものである。具体的には、インターフェイス１２０は、USBやEthernet（登録商標）、Bluetooth（登録商標）、IEEE-１394、PHS、WCDMA、CDMA2000、IEEE-802.xx等の有線及び無線に関係なく命令やデータが転送できるようなものである。
【０１２９】
制御装置１２１は、計測ユニット１０４全体を制御するコンピュータであり、高周波バースト信号の周波数制御や、バースト信号長の調整、第１送信スイッチ装置１１２の切り替え制御、受信スイッチ装置１１３Ａ〜１１３Ｙの切り替え制御等を行ない、測定プログラムを実行して弾性波の応答測定を開始する。制御装置１２１はガス弁リング回転モータ制御ユニット１０３に接続されており、第２送信スイッチ装置１１５Ａ〜１１５Ｙの切り替え制御も行う。また、制御装置１２１は、平均化回数を設定し、平均化装置１１８Ａ〜１１８Ｙの演算を制御する。それから、制御装置１２１は、平均化装置１１８Ａ〜１１８Ｙにより平均化された出力信号に基づいて、各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙからの弾性表面波の応答特性を測定する。さらに、制御装置１２１は、独自でも動作可能であるが、他のコンピュータとの通信や、ガス濃度分布表示装置１０５の制御、入力装置１０６からのデータ入力の受付及び入力数値のエラー処理等を行なう。
【０１３０】
入力装置１０６は、一般的なキーボードやマウス、専用の入力装置、上記タッチパネルディスプレイなどで構成され、計測ユニット１０４の各種設定値や、バースト信号の周波数、バースト長、平均化回数等の入力を可能にするものである。
【０１３１】
次に本実施形態に係る空間流体分布可視化装置１００の作用について図９Ａ乃至図１０を参照して説明する。以下、ステップＳ３０１〜Ｓ３０３、Ｓ３１８〜Ｓ３２２の操作については、２５個の流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙについて同様である。そのため、ここでは１つの流体測定装置３０Ａについての操作について代表的に説明し、他の流体測定装置３０Ｂ〜３０Ｙについてはその説明を省略する。
【０１３２】
まず、流体測定装置３０Ａにおいて、流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のいずれか１つ、例えば流体測定手段２Ａ１のガス測定室１０にガスが導入し、引き続きガス弁リング３５及び３６を回転しながら順次他の流体測定手段２Ｂ１〜２Ｆ１のガス測定室１０に被測定ガスを導入する（ステップＳ３０１，Ｓ３０３）。すべての流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定室１０へのガスの導入が完了したら、流体測定手段２Ａ１から測定を開始するために第2送信スイッチ１１５を流体測定手段２Ａ１に切り替える（前記したようにこれらの操作は流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの全てについて平行して行うことができる。）（ステップＳ３０２−ＹＥＳ，Ｓ３１８）ここで、流体測定装置３０Ａの流体測定手段２Ａ１のガス測定センサ１１の感応膜にガスの作用が完了するまで待つ（ステップＳ３１９）。感応膜へのガスの作用が完了したら、図９Bに記載する測定ステップ（S３０４からＳ３１６）を行う。ガスの導入からガス測定センサ１１の感応膜にガスが作用するまでに要する時間ｔ４は、前述したようにガスの交換時間ｔ１が０．１秒で感応膜へのガスの作用時間ｔ２が２．０秒（直径が３．３ｍｍの球状弾性表面波素子２０を用いた場合）であるため、２．１秒ある。
【０１３３】
ここで、図９Bに示したステップＳ３０４からＳ３１６は、前記したように３０Aから３０Yについて、ガスの導入と感応膜への作用が終了した時点で、測定を単一の計測ユニット１０４を用いて高速に且つ並行して行う動作を示している。最初の流体測定装置３０Ａへの信号の入力が１回目である場合、設定長バースト切り出し装置１１１を介して、入力用高周波バースト信号が生成される（ステップＳ３０４−ＹＥＳ，Ｓ３０５）。なお、設定長バースト切り出し装置１１１では、各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙから出力される信号が時間分離されるように、弾性表面波がガス測定センサ１１の弾性表面波周回路２１を１周する周回時間よりも短くなるような高周波バースト信号が生成される。
【０１３４】
次に、高周波バースト信号が、第１送信スイッチ装置１１２、受信スイッチ装置１１３Ａ及び第２送信スイッチ装置１１５Ａを介して、最初の流体測定装置３０Ａの流体測定手段２Ａのガス測定センサ１１に入力される。そして、最初の流体測定装置３０Ａに高周波バースト信号が入力されると、第１送信スイッチ装置１１２により、高周波信号の入力先が他の流体測定装置３０Ｂ〜３０Ｙに順次切り替えられる（ステップＳ３０６）。この際、第１送信スイッチ装置１１２により、最初の流体測定装置３０Ａからの出力信号が検出される検出時刻前に、高周波バート信号の入力先が他の流体測定装置３０Ｂ〜３０Ｙに順次切り替えられる。また、第２送信スイッチ装置１１５Ａは流体測定装置３０Ａの流体測定手段２Ａのガス測定センサ１１に、第２送信スイッチ装置１１５Ｂは流体測定装置３０Ｂの流体測定手段２Ａのガス測定センサ１１に、・・・、第２送信スイッチ装置１１５Ｙは流体測定装置３０Ｙの流体測定手段２Ａのガス測定センサ１１に高周波バースト信号を入力するように切り替えられている。高周波バースト信号が入力されると、ガス測定センサ１１の弾性表面波周回路２１を弾性表面波が周回する。
【０１３５】
そして、最初の検出時刻以後、最初の流体測定装置３０Ａから最後の流体測定装置３０Ｙまでの出力信号が受信スイッチ装置１１３Ａ〜１１３Ｙを介して順次検波される（ステップＳ３０７−ＹＥＳ）。ここでは、弾性表面波が１００周したときの周回信号が測定対象とされているので、最初の流体測定装置３０Ａに高周波バースト信号を入力してから３３０μｓ（直径が３．３ｍｍの球状弾性表面波素子２０を用いた場合）以後に出力信号が順次検出される。
【０１３６】
検波工程では、検出信号の回数を示すカウンタ値がカウントされた後（ステップＳ３０８）、ＡＤ(Analog to Digital)コンバータ１１４によりデジタル化された出力信号から、位相データと強度データとが検波装置１１６により求められる（ステップＳ３０９）。そして、カウンタ値に基づいて、加算装置１１７のデータ保管場所にデータが振り分けられる（ステップＳ３１０）。なお、カウンタ値が流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの総数より多くなる場合には、その値がリセットされる（ステップＳ３１１−ＹＥＳ，Ｓ３１２）。これにより、カウンタ値と各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙを対応付けることが可能となる。
【０１３７】
この後、予め設定された平均化回数分の応答特性の測定が行われる（ステップＳ３１３−ＮＯ）。なお、前述したように弾性表面波の周回信号の影響がなくなるまでには１ｍｓ程度の時間を要するので、２回目以降の測定は、前回の測定から１ｍｓ以上経ってから行われる（ステップＳ３１４）。すなわち、最初の流体測定装置３０Ａに入力後、再度、流体測定装置３０Ａに入力する場合、制御装置１２１が、１ｍｓ以上経過しているかどうかを判断し、１ｍｓ以上経っていなければ（ステップＳ３１４−ＮＯ）、１ｍｓ以上待つ。また、制御装置１２１は、各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙに高周波バースト信号を入力するタイミングがステップＳ３０７の検波タイミングと重ならないないかどうかを判断し、重なっていたら、重ならないように入力するタイミングをずらす（ステップＳ３１５）。その後、ステップＳ３０５に進む。
【０１３８】
上述のステップＳ３０５〜Ｓ３１５までの処理が平均化回数実行されると、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙ毎の測定データの平均値が平均化装置１１８Ａ〜１１８Ｙにより算出される（ステップＳ３１３−ＹＥＳ，Ｓ３１６）。算出された測定データの平均値は、各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙに対応して設けられた記憶装置１１９Ａ〜１１９Ｙに記憶される。
【０１３９】
３０Aから３０Yの測定が完了したら、それぞれについてガス弁リング３５及び３６を回転して（ステップＳ３２１）、流体測定手段２B１の測定に移行する（ステップＳ３１７−ＮＯ）。
【０１４０】
また、ガス測定センサ１１の１台が必要な計測時間をｔ０とすると、例えば流体測定装置３０Ａにおいて、ｔ０／６時間ごとにガスが導入される流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定室１０が順次に切り替わる。このため、ガスの測定を行う流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定センサ１１はｔ０／６時間ごとに順次切り替わることとなる。なお、ｔ０は平均化回数を１００回とすると２．２秒となる。
【０１４１】
ここで、ガス測定を続けて行う場合は、第２送信スイッチ１１５を次回ガス計測を行う流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のいずれかに切り替える（ステップＳ３２２）。そして、定量的に正確な測定結果を得るため、次回ガス計測を行う流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のうちのいずれかのガス測定室１０へガスが導入されてからガス測定センサ１１の感応膜への作用が完了するために必要な時間ｔ４を経過するまで待つ（ステップＳ３１９）。また、このステップＳ３１９は、ガスの測定を行うために必要な時間間隔ｔ０を前回の測定から経過したかどうかによって判断できることも明らかである。
【０１４２】
さらに、３０Ａ〜３０Ｙの相対的な違いや変化を求めるだけであればｔ４あるいはｔ０時間の経過を必ずしも待つ必要がなく、本発明は特にそれを除外しない。
【０１４３】
この後、上述のステップＳ３１９〜Ｓ３２２までの操作を測定が終了するまで実施する（ステップＳ３１７−ＮＯ）。
【０１４４】
空間流体分布可視化装置１００は、高周波バースト信号を最初の流体測定装置３０Ａに入力した場合、その最初の流体測定装置３０Ａからの出力信号を検出する検出時刻前に、高周波バースト信号の入力先を他の流体測定装置３０Ｂ〜３０Ｙに第１送信スイッチ装置１１２によって順次切り替え、最初の検出時刻以後、最初の流体測定装置３０Ａから最後の流体測定装置３０Ｙまでの応答特性の出力信号を順次検出する。このため、空間流体分布可視化装置１００によれば、単一の設定周波数発生装置１１０からの高周波信号が入力される複数の流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの応答特性を測定する場合、一つの流体測定装置３０の応答特性を測定してから他の流体測定装置３０の応答特性を測定するものに比して、高速に測定する。
【０１４５】
また、空間流体分布可視化装置１００では例えば流体測定装置３０Ａにおいて、流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定室１０にｔ０／６時間ごとに順次に被測定ガスを導入し、流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１でｔ０／６時間ごとに順次に測定動作を行う。これは、流体測定装置３０Ｂ〜３０Ｙについても同様である。このため、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの計測時の時間分解能はｔ０／６となり、ガス測定センサ１１の１台あたりに必要な測定時間ｔ０に制限されない。つまり、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙでは複数の流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定室１０でガスを導入する動作を連携して行い、導入したガスがガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、ガス測定センサ１１の１台あたりに必要な測定時間に制限されずに流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの計測時の時間分解能を高めることができる。
【０１４６】
したがって、空間流体分布可視化装置１００では図１１に示すように、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙで計測した水素濃度が変化する様子をガス濃度分布表示装置１０５にｔ０／６ごとに更新して表示することができる。ここで、ｔ０を２．２秒とするとおよそ０．３７秒ごとに水素濃度が変化する様子を表示できる。
【０１４７】
以上より、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙを用いた空間流体分布可視化装置１００では１秒より短い時間での応答が可能となる。このため、ガス濃度のムラを可視化することができる。例えば、図１１では水素濃度のムラが図中の矢印で示す方向に流れることが観察でき、矢印と反対方向に水素発生源が存在することが分かる。
【０１４８】
そこで、上記構成の空間流体分布可視化装置１００においては以下の効果を奏する。すなわち、空間流体分布可視化装置１００は、高周波バースト信号を最初の流体測定装置３０Ａに入力した場合、その最初の流体測定装置３０Ａからの出力信号を検出する検出時刻前に、高周波バースト信号の入力先を他の流体測定装置３０Ｂ〜３０Ｙに第１送信スイッチ装置１１２によって順次切り替え、最初の検出時刻以後、最初の流体測定装置３０Ａから最後の流体測定装置３０Ｙまでの応答特性の出力信号を順次検出する。これにより、空間流体分布可視化装置１００によれば、単一の設定周波数発生装置１１０からの高周波信号が入力される複数の流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの応答特性を測定する場合、一つの流体測定装置３０の応答特性を測定してから他の流体測定装置３０の応答特性を測定するものに比して、高速に測定することができる。
【０１４９】
また、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙでは複数の流体測定手段２Ａ〜２Ｆのガス測定室１０でガスを導入する動作を連携して行い、導入したガスがガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、ガス測定センサ１１の１台あたりに必要な測定時間に制限されずに流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの計測時の時間分解能を高めることができる。これにより、空間流体分布可視化装置１００では１秒より短い時間での応答が可能となり、ガスの流れを可視化することができる。
【０１５０】
なお、ガス濃度分布表示装置１０５の表示画面１３０では流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの測定結果を色の濃淡のみで表示しているが、色の種類も併せて変化させて表示することで、ある特定の流体の濃度だけでなく、流体の種類も計測することができる。
【０１５１】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。本実施の形態の空間流体分布可視化装置２００について図１２乃至図１６を参照して説明する。なお、第５の実施形態（図７乃至図１１参照）と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【０１５２】
図１２は本実施形態に係る空間流体分布可視化装置２００の構成を示した図である。空間流体分布可視化装置２００は、流体測定装置ユニット２００Ａと、ガス濃度分布表示ユニット（表示ユニット）２０３とを有する。流体測定装置ユニット２００Ａは、直線状の棒状の支持体２０２と、複数の流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎとを有する。複数の流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎは、直線状の棒状の支持体２０２上に所定の間隔（本実施形態では所定の等間隔）に支持されている。支持体２０２の基端部はガス濃度分布表示ユニット２０３の外装ハウジングの所定の位置に固定されている。
【０１５３】
ガス濃度分布表示ユニット２０３の外装ハウジングには位置情報測定部２０４が固定されている。ガス濃度分布表示ユニット２０３は、外装ハウジングの外表面に露出した表示装置２０５を含んでいる。
【０１５４】
位置情報測定部２０４は、図示しない公知の加速度センサ及び角速度センサの少なくともいずれか一方を備えており、本実施形態では図示しない公知の加速度センサ及び角速度センサの両方を備えている。加速度センサ及び角速度センサのそれぞれは少なくともＸ軸とＹ軸方向の２方向に作用可能であり、好ましくはさらにＺ軸方向を加えた３方向に作用可能である。
【０１５５】
流体測定装置ユニット２００Ａの構成について図１３〜図１５を参照して説明する。図１３は支持体２０２の一部の拡大図で、複数の流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎのいずれか、例えば流体測定装置２０１Ｂの周辺部分の構造を示した図である。図１４は、流体測定装置２０１Ｂの内部構造を示した図である。
【０１５６】
流体測定装置２０１Ｂには複数（本実施形態では８つ）の流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３を有する流体測定器２０１Ｂ１が設けられている。８つの流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３は流体測定器２０１Ｂ１内に同心円上に設けられている。ここで、各流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３は同一構成になっている。そこで、ここでは１つの流体測定手段２Ａ３の構成のみを代表して説明し、他の流体測定手段２Ｂ３〜２Ｈ３については、同一構成の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１５７】
流体測定器２０１Ｂ１は、円筒状のガス導入筒部２１６と、流体測定器本体２１０と、回転吸気管２１３とを有する。流体測定器本体２１０は、センサ保持手段２１０ａと、金属製のメッシュフィルター部２１２と、ガス弁リング２１１とを有する。センサ保持手段２１０ａには８つの流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０が同心円上に設けられている。流体測定手段２Ａ３のガス測定室１０内には被検体であるガスを測定するためのガス測定センサ１１が配設されている。
【０１５８】
センサ保持手段２１０ａの内周面側には、各流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０と対応する位置に流出口２２１ａがそれぞれ形成されている。さらに、センサ保持手段２１０ａの底面には、各流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０と対応する位置に流入口２２１ｂがそれぞれ形成されている。
【０１５９】
ガス導入筒部２１６は、図１３中で、流体測定器本体２１０の下側に配置されている。ガス導入筒部２１６の外周面には複数の複数のガス吸引孔２１７が設けられている。ガス導入筒部２１６と流体測定器本体２１０との間にはメッシュフィルター部２１２と、ガス弁リング２１１とが配設されている。ガス弁リング２１１は、図１５に示すように回転吸気管２１３に固定されている。そして、このガス弁リング２１１と回転吸気管２１３とが一体に回転するようになっている。
【０１６０】
ガス弁リング２１１には、８つの流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０のいずれか１つの流入口２２１ｂと連通するガス供給口２１１ａが形成されている。メッシュフィルター部２１２はこのガス供給口２１１ａを覆う状態でガス弁リング２１１に固定されている。なお、メッシュフィルター部２１２は、必ずしもガス弁リング２１１に固定する必要はなく、流体測定器本体２１０に固定されていてもよい。
【０１６１】
回転吸気管２１３には、図１４に示すように８つの流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０のいずれか１つの流出口２２１ａと連通可能な１つのガス吸入口２１４を有する。回転吸気管２１３には、図示しない吸気装置が連結されている。
【０１６２】
そして、図示しない吸気装置からの吸引力によって被検体であるガスは図１３のガス導入筒部２１６の複数のガス吸引孔２１７からガス導入筒部２１６の内部に吸引される。このとき、ガス弁リング２１１と回転吸気管２１３とが一体に回転する。そして、ガス導入筒部２１６の内部のガスは、ガス弁リング２１１のガス供給口２１１ａと連通する８つの流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０のいずれか１つの流入口２２１ｂからそのガス測定室１０の内部に吸引される。このとき、同時に回転吸気管２１３のガス吸入口２１４が図１４に示すように８つの流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０のいずれか１つの流出口２２１ａと連通される。これにより、ガス弁リング２１１と回転吸気管２１３との一体回転によって、ガス弁リング２１１のガス供給口２１１ａと８つの流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０のいずれか１つの流入口２２１ｂとの連通状態と、回転吸気管２１３のガス吸入口２１４と８つの流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０のいずれか１つの流出口２２１ａとの連通状態とが順次、切り替えられるようになっている。これにより、流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０への被測定流体の流入状態を切り替える切り替え手段２２２が構成されている。
【０１６３】
回転吸気管２１３の外周面はガス漏れ防止用グリス２１５が塗布されている。このガス漏れ防止用グリス２１５によって、ガス測定センサ１１でのガス測定時に流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０からのガス漏れを防止している。また、支持体２０２の内部には吸気管支持板２１６ａが設けられており、回転吸気管２１３を支持している。
【０１６４】
次に、本実施形態に係る空間流体分布可視化装置２００の作用について図１６を参照して説明する。空間流体分布可視化装置２００を、図１６中の左側に示す如く、上記所望の空間におけるガス計測開始位置（初期位置）に保持し、流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎを使用して、上記所望の空間における複数の流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎが配置されている複数の位置のガスの濃度を測定する。
【０１６５】
ガス濃度分布表示ユニット２０３は流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎの測定値と、ガス濃度の測定を終了した時点で位置情報測定部２０４により測定された流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎの位置情報（図１６中の左側に示す初期位置）とが入力され、これらガス濃度の測定値と流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎの位置情報とを基に、図１６中の左側に示す初期位置での２次元における所定のガス濃度の直線状の分布Ｄ１を表示装置２０５に表示する。
【０１６６】
次に図１６中の左側に示す初期位置から空間流体分布可視化装置２００を図１６中の右側に示す終了位置まで水平に直線状に移動させる。ここで、上記移動中に流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎが上記初期位置と上記終了位置の他に上記初期位置と上記終了位置の間に等間隔で４箇所測定を行うこととする。ガス濃度分布表示ユニット２０３は４箇所で測定する度にその位置での流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎにより測定された直線状のガスの濃度の分布を、例えば図１６の左側の初期位置のガス濃度分布表示ユニット２０３の表示装置２０５上に参照符号Ｄ１で示されている如く、また図１６の右側の終了位置のガス濃度分布表示ユニット２０３の表示装置２０５上に参照符号Ｄ６で示されている如く、表示装置２０５上に表示できる。
【０１６７】
ガス濃度分布表示ユニット２０３は、さらに、上記初期位置から上記終了位置に至るまでに複数の位置で流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎが測定した直線状のガスの濃度分布Ｄ１，…Ｄ６を基礎に、支持体２０２が移動した図１６中の左側に示す初期位置から図１６中の右側に示す終了位置までの四角形状の水平な空間領域において２点鎖線の縞模様で図示されているガス濃度の実際の概略的な分布に対応して、図１６中の右側の終了位置の空間流体分布可視化装置２００のガス濃度分布表示ユニット２０３の表示装置２０５の四角形状の領域に実線の縞模様で図示されている如く表示することができる。
【０１６８】
なおガス濃度分布表示ユニット２０３は、上記初期位置を基準とした上記移動中の流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎの位置を位置情報測定部２０４により知ることができる。
【０１６９】
本実施形態に係る空間流体分布可視化装置２００においても第１の実施形態と同様に高周波バースト信号を最初の流体測定装置２０１Ａに入力した場合、その最初の流体測定装置２０１Ａからの出力信号を検出する検出時刻前に、高周波バースト信号の入力先を他の流体測定装置２０１Ｂ〜２０１Ｎに第１送信スイッチ装置１１２によって順次切り替え、最初の検出時刻以後、最初の流体測定装置２０１Ａから最後の流体測定装置２０１Ｎまでの応答特性の出力信号を順次検出する。
【０１７０】
また、例えば流体測定装置２０１Ａの流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定センサ１１の１台が必要な計測時間をｔ０とすると、ガス弁リング２１１の流入口と回転吸気管２１３のガス吸入口２１４によってガスの交換が行われる流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０はｔ０／８時間ごとに順次に切り替わる。このため、流体測定装置２０１Ａでは流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３でｔ０／８時間ごとに順次にガスの測定動作が行われる。これは流体測定装置２０１Ｂ〜２０１Ｎについても同様である。したがって、流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎの計測時の時間分解能はｔ０／８時間となる。
【０１７１】
したがって、上述したようにｔ０を２．２秒とすると、およそ０．２８秒ごとに流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎによりガスの測定を行うことができる。このため、支持体２０２が移動した図１６中の左側に示す初期位置から図１６中の右側に示す終了位置までの四角形状の水平な空間領域において、より多くの計測位置でガスの濃度を計測することができる。１秒より短い時間分解能でガスの計測を行うことが可能であることにより、ガス濃度のムラを可視化することができる。
【０１７２】
そこで、上記構成の空間流体分布可視化装置２００においては以下の効果を奏する。すなわち、空間流体分布可視化装置２００は、高周波バースト信号を最初の流体測定装置２０１Ａに入力した場合、その最初の流体測定装置２０１Ａからの出力信号を検出する検出時刻前に、高周波バースト信号の入力先を他の流体測定装置２０１Ｂ〜２０１Ｎに第１送信スイッチ装置１１２によって順次切り替え、最初の検出時刻以後、最初の流体測定装置２０１Ａから最後の流体測定装置２０１Ｎまでの応答特性の出力信号を順次検出する。これにより、空間流体分布可視化装置２００によれば、単一の設定周波数発生装置１１０からの高周波信号が入力される複数の流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎの応答特性を測定する場合、一つの流体測定装置２０１の応答特性を測定してから他の流体測定装置２０１の応答特性を測定するものに比して、高速に測定することができる。
【０１７３】
また、速流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｙでは複数の流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０でガスを導入する動作を連携して行い、導入したガスがガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、ガス測定センサ１１の１台あたりに必要な測定時間に制限されずに流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎの計測時の時間分解を高めることができる。これにより、空間流体分布可視化装置２００では１秒より短い時間での応答が可能となり、ガスの流れを可視化することができる。
【０１７４】
なお、本発明において流体測定手段とは、その内部に導入した流体（ガスあるいは液体）の測定を行うものであって、流体測定手段自体が、薬液やエネルギーの照射による改質工程、濃縮機能を有し、これらの工程、機能を計測の動作過程に含むことを除外するものではない。
【０１７５】
また、吸着物や反応物の離脱や解離を行う感応膜の初期化機能を流体測定手段の計測の動作過程に含むことを除外するものではない。一般に、ガス計測や生理物質の計測では対象分子の量は少なく、流体測定手段の感度を高くする必要がある。感応膜を使用する場合には、ガス測定室１０内のガス濃度の平衡状態に対応して変化する感応膜へのガスの付着状況を計測するタイプの流体測定手段もあるが、このタイプの流体測定手段では感度の高い感応膜を用いた場合、感応膜に一度吸着したガスは離脱しにくい。流体測定手段において不可逆タイプの感応膜を使用したうえで、感応膜を初期化する工程も行うことにより、感度の高い流体測定手段を実現することができる。
【０１７６】
また、本発明のガス測定センサ１１は必ずしも感応膜を有する必要はない。感応膜の代わりに、例えば表面の分子構造の違いによりガスの吸着状態が変化することを利用してもよく、ガスの密度計測のように、感応膜を使用せず弾性表面波の伝搬速度の変化（位相の変化）や減衰率の変化（周回に伴う強度の変化）によって計測を行ってもよい。
【０１７７】
さらに、感応膜は必ずしも特定のガスのみに反応するものである必要はない。現在、多くのガス測定センサでは、構造的あるいは物理的特性の違いに対して互いに反応特性の異なる複数の感応膜にガスを平行して反応させ、それぞれの感応膜での反応量を総合的に解析して対象とするガスの特定あるいは識別をする方法を採用している。つまり、ガス測定室１０内のガス有無、濃度、そして種類によってガス測定センサ１１の出力が変化する工程が、感応膜によって補助され、これにより、ガスの識別及び検出をすることができればよい。
【０１７８】
したがって、本発明において、各流体測定手段のガス測定センサ１１は単一のセンサである必要はない。前述したように、反応特性の異なる複数の感応膜を感知部に有し、それぞれの応答を分析して計測結果を導くセンサであってもよい。また、各流体測定手段は、ガスに対して反応するセンサ以外に温度計や圧力計を有していてもよく、これらの測定結果を表示する構成にしてもよい。あるいは、各流体測定手段は、流体の測定を行う各流体測定手段を順次切り替える動作時の切り替え速度を制御する手段を有していてもよい。
【０１７９】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形ができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１８０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る流体測定装置の全体の概略構成を示した図。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る流体測定装置のガス測定室の構成を示した正面図。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る流体測定装置の作用を説明するための説明図。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態の流体測定装置の構成を示した概略図。
【図５】図５は、本発明の第３の実施形態の流体測定装置の構成を示した斜視図。
【図６】図６は、本発明の第４の実施形態の流体測定装置の構成を示した断面図。
【図７】図７は、本発明の第５の実施形態の空間流体分布可視化装置の構成を示した概略図。
【図８】図８は、第５の実施形態の空間流体分布可視化装置の構成を示したブロック線図。
【図９Ａ】図９Ａは、第５の実施形態の空間流体分布可視化装置の操作を示したフローチャート。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９ＡのステップＳ３２０の操作を示したフローチャート。
【図１０】図１０は、第５の実施形態の空間流体分布可視化装置の作用を説明するための相関図。
【図１１】図１１は、第５の実施形態に係る空間流体分布可視化装置の表示装置に表示されるガス分布を時間の経過とともに示した説明図。
【図１２】図１２は、本発明の第６の実施形態に係る空間流体分布可視化装置の構成を示した正面図。
【図１３】図１３は、第６の実施形態に係る空間流体分布可視化装置の支持体の流体測定装置を支持している部分の内部構成を示した斜視図。
【図１４】図１４は、第６の実施形態に係る空間流体分布可視化装置の流体測定装置のセンサ保持手段の内部構成を示した断面図。
【図１５】図１５は、第６の実施形態に係る空間流体分布可視化装置の流体測定装置のガス弁リングの構造を示した断面図。
【図１６】図１６は、第６の実施形態に係る空間流体分布可視化装置の作用を説明するための正面図。
【符号の説明】
【０１８１】
１，２５，３０，４８，２０１…流体測定装置、 ２Ａ〜２Ｅ，２Ａ´〜２Ｅ´，２Ａ１〜２Ｆ１，２Ａ２〜２Ｈ２，２Ａ３〜２Ｈ３…流体測定手段、 ３，２９，４８Ａ，２０１Ｂ１…流体測定器、 １０…ガス測定室、 １１…ガス測定センサ、 １２，１３…ガス弁、 １４…ガス弁制御装置、 １６…中央制御装置、 １７…球状弾性表面波制御回路、 ２３…小型ポンプ、 ２４…ポンプ制御装置、 ２８，５７，２２２…切り替え手段、 ２９ａ，２１０…流体測定器本体、 ３１，２１０ａ…センサ保持手段、 ３５，３６，２１１…ガス弁リング、 ３７…流入口、 ３８…流出口、 ４４…ガス弁リングシャフト、 ４５…ガス弁リング回転モータ、 ５０…回転ガス供給筒、 ５０ａ…ガス供給口、 １００，２００…空間流体分布可視化装置、 ２１１ａ…ガス供給口、 ２１３…回転吸気管、 ２１４…ガス吸入口。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の特性を計測する流体測定装置及び流体測定方法と、この流体測定装置を用いた空間流体分布可視化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水素ガスから直接電気を引き出す燃料電池の開発が進められている。水素は漏れやすく、その輸送配管設備には高い安全性が求められている。また、水素の漏れの検知、あるいは漏れの箇所を特定する技術も求められている。
【０００３】
非特許文献１では気体の匂いを可視化することで、気体の発生源を特定する空間流体分布可視化装置が記載されている。空間流体分布可視化装置では、ＡＴカット水晶振動子の表面に感応膜を形成して、感応膜に作用する気体によって変化する共振周波数を計測するＱＣＭガスセンサが用いられている。複数のＱＣＭガスセンサを１次元あるいは２次元に数ｃｍ間隔で配置し、各位置のＱＣＭガスセンサによる気体濃度の測定結果を表示画面に動画表示する。気体濃度のムラが空間的に移動するのを観察することで、気体の移動を可視化することができる。
【０００４】
非特許文献２では、複数の互いに異なるガス応答性の感応膜を有するセンサ要素の応答から、例えばニューラルネット演算回路や主成分分析等によって、匂いの識別やガス濃度の算出をする方法について記載されている。ここで、匂いとは必ずしも人が感知する匂いに限定したものではなく、化学的にガスの成分と濃度を識別することなしにガスの種類と量によって決まる特徴数値をいう。単一の感応膜から構成され、特定のガスのみ計測する（選択性の高い）ガスセンサは稀であり、そのため、ガス応答性の異なる感応膜からの出力を測定することで、総合的にガスの濃度や種類を計測する方法は有効である。
【非特許文献１】Ｈｉｒｏｓｈｉ Ｉｓｈｉｄａ， Ｔａｋａｆｕｍｉ Ｔｏｋｕｈｉｒｏ， Ｔａｋａｍｉｃｈｉ Ｎａｋａｍｏｔｏ， Ｔｏｙｏｓａｋａ Ｍｏｒｉｚｕｍｉ， “Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｏｌｆａｃｔｏｒｙ ｖｉｄｅｏ ｃａｍｅｒａ：ｇａｓ／ｏｄｏｒ ｆｌｏｗ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ”， Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｂ ８３， ２００２年， ｐ．２５６−ｐ．２６１
【非特許文献２】中本高道， 森泉豊栄， 「匂いセンシングシステム」， 電子情報通信学会論文誌 Ｃ−Ｉ， １９９４年４月， Ｖｏｌ．Ｊ８２−Ｃ−Ｉ， Ｎｏ．４， ｐｐ．１５６−ｐｐ．１６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
流体である気体の一般環境における移動は１秒あたり数ｃｍを超えることがある。例えば、センサを３ｃｍ間隔で配置し、気体の移動が３ｃｍ／ｓｅｃとすると、気体の移動を可視化するためには計測時の時間分解能を１秒より短くする必要がある。
【０００６】
非特許文献１の空間流体分布可視化装置で用いるＱＣＭガスセンサでは、気体がＱＣＭガスセンサの感応膜に作用するのに時間を要するため、ＱＣＭガスセンサの計測時の時間分解能は１秒以上かかってしまう。
【０００７】
また、気体の特性を計測するセンサとして球状弾性表面波素子センサがある。球状弾性表面波素子センサは球状弾性表面波素子の表面に感応膜を形成し、すだれ状電極等で弾性表面波を励起し、弾性表面波は球の赤道を多重周回する。球状弾性表面波素子センサは、感応膜に作用する気体によって変化する弾性表面波の速度変化や減衰変化を計測する。球状弾性表面波素子では感応膜を薄くすると、応答性が向上し、計測時の時間分解能は短くなる。しかし、この場合でも計測時の時間分解能は１秒以上かかることが多い。
【０００８】
非特許文献２の複数のセンサ要素の応答からガスを計測する方法は、超音波式、半導体式及び電気抵抗を利用したものがあるが、いずれも応答速度が十分なものではない。そのため、異なる条件あるいは位置においてガスの計測を行う場合には、大きな容積の袋やサンプル管を利用してガスを採取し、バッチ処理によってガスの計測を行ってきた。しかし、ガスの採取は短時間で完了するが、バッチ処理に時間を要するため、迅速な検出は困難である。
【０００９】
よって本発明は、流体の組成や構成の変化を高い時間分解能で検出することができ、空間における流体の変化を可視化する場合にも流体変化に対する応答性を高めることができる流体測定装置と、流体測定方法及び空間流体分布可視化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】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、測定室内に流体測定センサを有し、外部から前記測定室内に導入された被測定流体を前記流体測定センサに作用させて流体測定を行う流体測定手段を複数有する流体測定器を設け、１つの前記流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に複数の前記流体測定手段に順次、被測定流体を導入してそれぞれの前記流体測定手段ごとに時間差をつけて流体測定を行う流体測定制御手段を設け、複数の前記流体測定センサの流体測定データを集積することによって外部の被測定流体の変化を高速計測することを特徴とする流体測定装置である。
【００１１】
そして、請求項１の発明の流体測定装置では、それぞれが流体測定センサを備えた複数の流体測定手段に、１つの流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い時間毎に順次に被測定流体を導入することにより、ある流体測定手段で流体の測定を行う間に、他の流体測定手段でも流体の測定を行うことができる。これにより、流体測定装置の計測時の時間分解能を高めることができる。
【００１２】
請求項２の発明は、前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室のそれぞれに流入口と、流出口とを有し、前記各流入口に前記測定室に流入する被測定流体の流路を開閉する第１の弁と、前記各流出口に前記測定室から流出する被測定流体の流路を開閉する第２の弁の少なくともいずれか１つを設け、前記流体測定制御手段は、前記流体測定手段の前記第１の弁と、第２の弁の両方あるいは少なくともいずれか一方をそれぞれ前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて駆動する弁制御装置を有することを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置である。
【００１３】
請求項３の発明は、前記流体測定室に接続された前記第１の弁及び前記第２の弁の両方あるいは少なくともいずれか一方が開かれた時間において、前記流体測定室に被測定流体を流入するポンプを有することを特徴とする請求項２に記載の流体測定装置である。
【００１４】
そして、請求項２及び請求項３の発明の流体測定装置では、各流体測定手段に設けられた第１の弁と第２の弁が、１つの流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い時間毎に順次に開閉し、各流体測定手段に順次に被測定流体を導入することにより、ある流体測定手段で流体の測定を行う間に、他の流体測定手段でも流体の測定を行うことができる。これにより、流体測定装置の計測時の時間分解能を高めることができる。
【００１５】
請求項４の発明は、前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室のそれぞれに流入口あるいは流出口とを少なくともいずれか１つを有し、前記各流出口あるいは流入口の少なくともいずれか一方に前記測定室から流出する被測定流体を吸引するポンプをそれぞれ設け、前記流体測定制御手段は、前記流体測定手段の前記ポンプをそれぞれ前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて駆動するポンプ制御装置を有することを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置である。
【００１６】
そして、請求項４の発明の流体測定装置では、各流体測定手段に設けられたポンプが、１つの流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い時間毎に順次に起動し、各流体測定手段に順次に被測定流体を導入することにより、ある流体測定手段で流体の測定を行う間に、他の流体測定手段でも流体の測定を行うことができる。これにより、流体測定装置の計測時の時間分解能を高めることができる。
【００１７】
請求項５の発明は、前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室が同心円上に配置された固定側の測定器本体と、前記測定器本体の一端面側に配置され、複数の前記流体測定手段の前記測定室にそれぞれ前記同心円上に並設された被測定流体の流入部と、前記測定器本体の他端面側に配置され、複数の前記流体測定手段の前記測定室から流出される前記同心円上に並設された被測定流体の流出部と、複数の前記流体測定手段の前記測定室にそれぞれ流入される被測定流体の流入状態を切り替える切り替え手段とを具備し、前記切り替え手段は、前記測定器本体の前記流入部と対向配置され、且つ前記測定器本体の軸心位置に配置された回転軸を中心に回転自在に支持され、前記複数の前記流体測定手段の前記測定室の少なくともいずれか１つの前記流入口を有する流入側回転円板と、前記測定器本体の前記流出部と対向配置され、且つ前記回転軸を中心に回転自在に支持され、前記複数の前記流体測定手段の前記測定室の少なくともいずれか１つの前記流出口を有する流出側回転円板とを具備し、前記流体測定制御手段は、前記切り替え手段の前記流入側回転円板と前記流出側回転円板とを前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて回転駆動させることで、複数の前記流体測定手段への被測定流体の流入状態を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置である。
【００１８】
請求項６の発明は、前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室が同心円上に配置されたリング状の測定器本体と、前記測定器本体の内周面側に配置され、複数の前記流体測定手段の前記測定室にそれぞれ流入される前記測定器本体の半径方向に開口された被測定流体の流入部と、前記測定器本体の外周面側に配置され、複数の前記流体測定手段の前記測定室から流出される前記測定器本体の半径方向に開口した被測定流体の流出部と、複数の前記流体測定手段の前記測定室にそれぞれ流入される被測定流体の流入状態を切り替える切り替え手段とを具備し、前記切り替え手段は、前記測定器本体の前記流入部と対向配置され、且つ前記測定器本体の軸心位置に配置された回転軸を中心に回転自在に支持され、前記複数の前記流体測定手段の前記測定室の少なくともいずれか１つに連通する流入口を有する回転流体供給筒を具備し、前記流体測定制御手段は、前記切り替え手段の前記回転流体供給筒を前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて回転駆動させることで、複数の前記流体測定手段への被測定流体の流入状態を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置である。
【００１９】
請求項７の発明は、前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室が同心円上に配置されたリング状の測定器本体と、前記測定器本体の内周面側に配置され、複数の前記流体測定手段の前記測定室からそれぞれ流出される前記測定器本体の中心方向に開口された被測定流体の流出部と、前記測定器本体の上記流出部とは異なる面側に配置される被測定流体の流入部と、複数の前記流体測定手段の前記測定室からそれぞれ流出される被測定流体の流出状態を切り替える切り替え手段とを具備し、前記切り替え手段は、前記測定器本体の前記流出部と対向配置され、且つ前記測定器本体の軸心位置に配置された回転軸を中心に回転自在に支持され、前記複数の前記流体測定手段の前記測定室の少なくともいずれか１つに連通する流出口を有する回転流体供給筒を具備し、前記流体測定制御手段は、前記切り替え手段の前記回転流体供給筒を回転駆動させることで、前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて、複数の前記流体測定手段への被測定流体の導入を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置である。
【００２０】
そして、請求項５乃至請求項７の発明の流体測定装置では、各流体測定手段への被測定流体の流入状態を変化させる切り替え手段が、１つの流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い時間毎に、各流体測定手段に順次に被測定流体を導入することにより、ある流体測定手段で流体の測定を行う間に、他の流体測定手段でも流体の測定を行うことができる。これにより、流体測定装置の計測時の時間分解能を高めることができる。
【００２１】
請求項８の発明は、前記被測定流体は、ガスであり、前記流体測定センサは、ガスセンサであることを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置である。
【００２２】
請求項９の発明は、前記ガスセンサは、複数のガスセンサ要素の集合体から構成されており、前記各ガスセンサ要素は感応膜を有し、前記感応膜は前記ガスセンサ要素毎に異なるガス応答性を有し、前記各ガスセンサ要素からの出力を算出することで、被測定流体の種類及び濃度の少なくともいずれか１つを計測することを特徴とする請求項８に記載の流体測定装置である。
【００２３】
請求項１０の発明は、前記ガスセンサは球状弾性表面波素子センサであり、前記球状表面弾性表面波素子センサは被測定流体の作用によって弾性特性が変化する物質で構成されているか、あるいは、被測定流体が含む所定の成分を吸着する感応膜を有するかの少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項９に記載の流体測定装置である。
【００２４】
請求項１１の発明は、前記ガスセンサは電気抵抗式ガスセンサであり、前記電気抵抗式ガスセンサは感応膜を有し、前記感応膜が被測定流体を吸着することで電気抵抗を変化させ、前記感応膜の電気抵抗を測定することで流体の変化を計測することを特徴とする請求項９に記載の流体測定装置である。
【００２５】
請求項１２の発明は、前記ガスセンサは電界効果型トランジスタ型ガスセンサであり、前記電界効果型トランジスタ型ガスセンサは感応膜を有し、前記感応膜は被測定流体を吸着することで仕事関数を変化させ、閾値電圧や抵抗変化を測定することで被測定流体の変化を計測することを特徴とする請求項９に記載の流体測定装置である。
【００２６】
そして、請求項８乃至請求項１２の発明の流体測定装置では、複数の流体測定手段でガスを導入する動作を連携して行い、導入したガスが流体測定センサの感応膜に作用する時間を並行して待つため、計測時の時間分解能は流体測定センサ１台あたりに必要な測定時間に制限されない。これにより、ガスの組成や構成の変化を高い時間分解能で検出することができる。
【００２７】
請求項１３の発明は、流体測定センサを有する測定室内に外部から被測定流体を導入させ、前記流体測定センサに作用させて流体測定を行う流体測定工程と、前記流体測定工程で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて前記流体測定工程と同様の流体測定を複数行う時間差流体測定工程と、前記流体測定工程と、前記時間差流体測定工程とで使用される複数の前記流体測定センサの流体測定データを集積することによって外部の被測定流体の変化を高速計測する流体変化計測工程と、 を具備することを特徴とする流体測定方法である。
【００２８】
そして、請求項１３の発明の流体測定方法では、複数の流体測定センサが１つの流体測定センサで行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い時間毎に順次に被測定流体を測定することにより、ある流体測定センサで流体の測定を行う間に、他の流体測定センサでも流体の測定を行うことができる。これにより、計測時の時間分解能を高めることができる。
【００２９】
請求項１４の発明は、相互に異なった複数の位置における所定の被測定流体の変化を測定する複数の流体測定装置と、各流体測定装置が測定した流体の測定値が入力され、これら流体の測定値を基に、少なくとも２次元空間における所定の流体の分布を表示する表示ユニットと、を備えた空間流体分布可視化装置であって、前記流体測定装置は、測定室内に流体測定センサを有し、外部から前記測定室内に導入された被測定流体を前記流体測定センサに作用させて流体測定を行う流体測定手段を複数有する流体測定器と、１つの前記流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に複数の前記流体測定手段に順次、被測定流体を導入してそれぞれの前記流体測定手段ごとに時間差をつけて流体測定を行う流体測定制御手段とが設けられ、複数の前記流体測定センサの流体測定データを集積することによって外部の被測定流体の変化を高速計測し、前記複数の流体測定装置の測定データによって流体の変化を前記表示ユニットに可視化して表示する可視化表示手段を設けたことを特徴とする空間流体分布可視化装置である。
【００３０】
請求項１５の発明は、前記表示ユニットは、前記流体測定装置の数と対応する数の表示要素を有し、前記可視化表示手段は、前記流体測定装置の位置情報と前記表示ユニット内の前記表示要素の位置情報とをそれぞれ対応させ、それぞれの前記流体測定装置の測定結果を前記流体測定装置毎にそれぞれ対応させた前記表示ユニット内の対応位置の前記表示要素に表示させる制御手段を有することを特徴とする請求項１４に記載の空間流体分布可視化装置である。
【００３１】
そして、請求項１４及び請求項１５の発明の空間流体分布可視化装置では、空間流体分布可視化装置に用いられる複数の流体測定装置が、それぞれが流体測定センサを備えた複数の流体測定手段に、１つの流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い時間毎に順次に被測定流体を導入することにより、ある流体測定手段で流体の測定を行う間に、他の流体測定手段でも流体の測定を行うことができる。これにより、流体測定装置の計測時の時間分解能を高めることができ、それぞれの流体測定装置の流体の測定結果を表示ユニットに表示することで、流体の流れを可視化することができる。
【００３２】
請求項１６の発明は、前記空間流体分布可視化装置の本体は、前記流体測定装置を支持する棒状の支持管と、前記流体測定装置の位置情報を測定する位置情報測定手段と、を有し、前記可視化表示手段は、複数の前記流体測定装置が測定した流体の測定値と、複数の流体測定装置が流体の測定を終了した時点で前記位置情報測定手段により測定された複数の前記流体測定装置の位置情報と、が入力され、これら流体の測定値とこれら流体測定装置の位置情報とを基に、少なくとも２次元空間における所定の流体の分布を前記表示ユニットに表示することを特徴とする請求項１４に記載の空間流体分布可視化装置である。
【００３３】
そして、請求項１６の発明の空間流体分布可視化装置では、位置情報測定手段により各高速流体測定装置の計測位置の情報を検出することで、高速流体測定装置の移動時においても、被測定流体の測定を行うことができる。また、空間流体分布可視化装置に用いられる複数の流体測定装置が、それぞれが流体測定センサを備えた複数の流体測定手段に、１つの流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い時間毎に順次に被測定流体を導入することにより、ある流体測定手段で流体の測定を行う間に、他の流体測定手段でも流体の測定を行うことができる。これにより、流体測定装置の計測時の時間分解能を高めることができ、それぞれの流体測定装置の流体の測定結果を表示ユニットに表示することで、流体の流れを可視化することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明により、流体の組成や含有物の変化を高い時間分解能で検出することができ、空間における流体の変化を可視化する場合にも流体変化に対する応答性を高めることができる流体測定装置と、流体測定方法及び空間流体分布可視化装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る流体測定装置１について図１乃至図３を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る流体測定装置１の構成を示した概略図である。本実施の形態の流体測定装置１には複数（本実施形態では５つ）の流体測定手段２Ａ〜２Ｅを有する流体測定器３が設けられている。
【００３６】
各流体測定手段２Ａ〜２Ｅは、同一構成になっている。そこで、ここでは１つの流体測定手段２Ａの構成のみを代表して説明し、他の流体測定手段２Ｂ〜２Ｅについては、同一構成の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
流体測定手段２Ａは、ガス測定室１０を有する。ガス測定室１０内には被検体であるガスを測定するためのガス測定センサ１１が配設されている。ガス測定センサ１１としては例えば、球状弾性表面波素子センサを使用している。
【００３８】
また、ガス測定室１０は流入管路２６と、流出管路２７とを有する。流入管路２６には流入側ガス弁１２が、流出管路２７には流出側ガス弁１３が設けられている。各流体測定手段２Ａ〜２Ｅの流入側ガス弁１２、流出側ガス弁１３はそれぞれガス弁制御装置１４と接続されている。そして、ガス弁制御装置１４によって各流体測定手段２Ａ〜２Ｅの流入側ガス弁１２と、流出側ガス弁１３の開閉動作がそれぞれ制御されている。
【００３９】
各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定室１０の流入管路２６は、１つの被計測ガスの導入ガス管４に連結されている。各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定室１０の流出管路２７は、１つの排気ポンプ１５に連結されている。そして、排気ポンプ１５からの吸引圧力によって外気のガスを各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定室１０内に取り入れる。
【００４０】
各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定センサ１１は球状弾性表面波制御回路１７に接続されている。ガス弁制御装置１４は中央制御装置１６と接続されている。中央制御装置１６は球状弾性表面波制御回路１７及び被計測ガス時間変化表示器１８と接続されている。球状弾性表面波制御回路１７はバースト信号を各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定センサ１１に後述する適宜のタイミングで入力し、各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定センサ１１からの出力を適宜のタイミングで計測する。この計測結果は、順次、球状弾性表面波制御回路１７を介して中央制御装置１６に送られる。中央制御装置１６は、各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定センサ１１からの流体測定データを集積することによって各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定センサ１１から送られる計測結果を時間変化として処理し、被計測ガス時間変化表示器１８に表示する。
【００４１】
ここで、ガス測定センサ１１として用いられる球状弾性表面波素子センサについて図２を参照にして説明する。図２は流体測定装置１の流体測定手段２Ａのガス測定室１０の構造を示した図である。なお、他の流体測定手段２Ｂ〜２Ｅのガス測定室１０についても同様の構成であり、説明は省略する。
【００４２】
ガス測定センサ１１として用いられる球状弾性表面波素子センサは、直径が１ｍｍ又は３．３ｍｍ程度の球状弾性表面波素子２０の表面に３０ｎｍ程度パラジウムとニッケルの合金の感応膜２０Ａをコーティングして形成する。球状弾性表面波素子２０は固定用接着剤２０Ｂによってガス測定室１０に固定されている。球状弾性表面波素子２０は弾性表面波を周回させるための円環状に連続した弾性表面波周回路２１を少なくとも１つ含む。弾性表面波周回路２１には、弾性表面波励起要素としてすだれ電極２２が設けられている。すだれ電極２２には球状弾性表面波制御回路１７から１５０ＭＨｚ程度の高周波バースト電圧が印加される。すだれ電極２２にバースト状に電圧が印加されると、弾性表面波は励起され、弾性表面波周回路２１に沿って弾性表面波は多重周回する。弾性表面波周回路２１を特定の回数周回した弾性表面波はすだれ電極２２によって受信され、球状弾性表面波制御回路１７に電圧信号として出力される。この結果、バースト信号入力後の所定の時刻における出力信号の位相や強度を計測することができる。この計測結果から弾性表面波の周回速度や減衰率を求めることができる。
【００４３】
ここで、感応膜２０Ａであるバラジウムとニッケルの合金はガス測定室１０内の水素の濃度によって弾性特性が変化する。バラジウムとニッケルの合金の弾性特性が変化すると、球状弾性表面波素子２０の弾性表面波周回路２１を周回する弾性表面波の周回速度や減衰率は変化する。したがって、弾性表面波の周回速度や減衰率を求めることで、ガス測定室１０内の水素濃度を計測できる。
【００４４】
なお、感応膜２０Ａを形成する部材は水素の濃度によって弾性特性が変化するバラジウムとニッケルの合金に限られず、ある特定の流体の作用によって弾性特性が変化する部材であればよい。
【００４５】
また、ガス測定センサ１１は電気抵抗式ガスセンサであってもよい。電気抵抗式ガスセンサはある特定の流体を吸着することで電気抵抗を変化させる部材からなる感応膜を有する。感応膜の電気抵抗を計測することである特定の流体の濃度を計測することができる。
【００４６】
また、ガス測定センサ１１はＦＥＴ型（電界効果型トランジスタ型）ガスセンサであってもよい。ＦＥＴ型ガスセンサはＦＥＴのゲート電極部にある特定の流体と選択的に反応する部材からなる感応膜を有し、感応膜はある特定の流体を吸着することで仕事関数を変化させる。感応膜の閾値電圧や抵抗変化を計測することで、仕事関数を求め、ある特定の流体の濃度を求めることができる。
【００４７】
次に、本実施形態に係る流体測定装置１の作用について図３を参照して説明する。図３は流体測定装置１の各流体測定手段２Ａ〜２Ｅの動作について示した相関図である。
【００４８】
まず、５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅのいずれか、例えば図１に示すように流体測定手段２Ｂの流入側ガス弁１２と、流出側ガス弁１３とを開く。これにより、排気ポンプ１５からの吸引力が流体測定手段２Ｂのガス測定室１０に作用する。そのため、導入ガス管４から流入側ガス弁１２を介して流体測定手段２Ｂのガス測定室１０に被測定流体が導入される。このとき、被測定流体の導入によってガス測定室１０内の古いガスが排気され、新しいガスと交換される。ガスの交換が完了したのち、流体測定手段２Ｂの流入側ガス弁１２と、流出側ガス弁１３とを閉じる。ガスの交換時間はガス弁１２、１３の開閉時間も含め０．１秒程度である。
【００４９】
流体測定手段２Ｂの流入側ガス弁１２と、流出側ガス弁１３とを閉じた後、導入されたガスをガス測定センサ１１の感応膜に作用させるため、適宜の設定時間この状態で待機する。上記設定時間は、例えば直径が３．３ｍｍの球状弾性表面波素子２０にパラジウムとニッケルの合金膜３０ｎｍを形成した水素センサでは２．０秒間程度である。
【００５０】
流体測定手段２Ｂの流入側ガス弁１２と、流出側ガス弁１３とを閉じた後、上記設定時間の経過後、ガス測定センサ１１のすだれ電極２２に１回目のバースト信号が入力される。そして、弾性表面波周回路２１を特定の回数周回した弾性表面波を測定し、位相・強度の解析が行われる。
【００５１】
バースト信号の応答特性の測定は予め設定された平均化回数分だけ行われる。ここで、弾性表面波の影響がなくなるまでには１ｍｓ程度時間を要するため、２回目以降の測定は前回の測定から１ｍｓ以上経過してから行われる。つまり、前回のバースト信号を入力してから１ｍｓ経過後に、次のバースト信号を入力する。所定の平均化回数測定を行ったら、平均化したデータを算出する。ここで、平均化回数を１００回とすると弾性表面波の測定時間に０．１秒要する。
【００５２】
したがって、流体測定手段２Ｂのガス測定室１０内のガスの交換時間（ガス弁１２、１３の開閉時間も含む）をｔ１、ガス測定室１０に導入されたガスがガス測定センサ１１の感応膜に作用が完了するまでの時間をｔ２、弾性表面波の測定時間をｔ３とすると、ガス測定センサ１１の１台が必要な計測時間ｔ０は式（１）のようになる。
【００５３】
ｔ０＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＝２．２秒 ・・・（１）
式（１）は流体測定手段２Ｂ以外の流体測定手段２Ａ、２Ｃ〜２Ｅのガス測定センサ１１についても同様に成り立つ。したがって、１つの流体測定手段２Ｂのガス測定センサ１１のみでは計測時の時間分解能が２．２秒となる。
【００５４】
また、図３に示すように、本実施形態では流体測定手段２Ｂのガス測定室１０のガス弁１２、１３が開いてからｔ０／５時間の経過後、次の流体測定手段２Ｃのガス測定室１０のガス弁１２、１３が開く。これにより、流体測定手段２Ｂのガス測定室１０からｔ０／５時間、遅れて次の流体測定手段２Ｃのガス測定室１０で流体測定手段２Ｂと同様のガス測定の動作が行われる。
【００５５】
さらに、流体測定手段２Ｃのガス測定室１０のガス弁１２、１３が開閉してからｔ０／５時間の経過後、さらに次の流体測定手段２Ｄのガス測定室１０のガス弁１２、１３が開く。これにより、流体測定手段２Ｃのガス測定室１０からｔ０／５時間、遅れて次の流体測定手段２Ｄのガス測定室１０で流体測定手段２Ｃと同様のガス測定の動作が行われる。
【００５６】
つまり、上述したガス測定動作が５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定室１０で順次にｔ０／５時間の間隔で行われる。これは、５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅの１台の各ガス測定センサ１１が必要なガス計測の時間ｔ０の１／５の時間である。したがって、ｔ０を２．２秒とすると、本実施形態における流体測定装置１の計測時の時間分解能ｔ´は式（２）のようになる。
【００５７】
ｔ´＝ｔ０÷５台＝０．４４秒 ・・・（２）
したがって、流体測定装置１の計測時の時間分解能は、５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定センサ１１の１台あたりに必要な測定時間に制限されない。つまり、流体測定装置１では５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅの各ガス測定室１０にガスを導入して測定する動作を各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定センサ１１で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて順次、流体測定を行う。このとき、導入したガスが５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅの各ガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅの各ガス測定センサ１１の１台あたりに必要なガス測定の時間に制限されずに流体測定装置１の計測時の時間分解能を高めることができる。また、ガス測定センサ１１の台数を増やすことで、より高い時間分解能で計測を行うことができる。
【００５８】
そこで、上記構成の流体測定装置１においては以下の効果を奏する。すなわち、本実施形態の流体測定装置１では、５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅの各ガス測定室１０にガスを導入する動作を各流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定センサ１１で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて順次、行う。これにより、導入したガスが５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅの各ガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、５つの流体測定手段２Ａ〜２Ｅの各ガス測定センサ１１の１台あたりに必要なガス測定の時間に制限されずに流体測定装置１の計測時の時間分解能を高めることができる。このため、ガスの組成や構成の変化を高い時間分解能で検出することができる。
【００５９】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る流体測定装置２５について図４を参照にして説明する。本実施形態では第１の実施形態の流体測定装置１の構成を次の通り変更した流体測定装置２５を設けたものである。なお、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００６０】
図４は流体測定装置２５の構成を示した図である。本実施の形態の流体測定装置２５には複数（本実施形態では５つ）の流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´を有する流体測定器３が設けられている。
【００６１】
各流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´は、同一構成になっている。そこで、ここでは１つの流体測定手段２Ａ´の構成のみを代表して説明し、他の流体測定手段２Ｂ´〜２Ｅ´については、同一構成の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
流体測定手段２Ａ´は、ガス測定室１０を有する。ガス測定室１０内には被検体であるガスを測定するためのガス測定センサ１１が配設されている。ガス測定センサ１１は、第１の実施形態と同様に球状弾性表面波素子センサが使用されている。
【００６３】
また、ガス測定室１０は流入管路２６と、流出管路２７とを有する。流出管路２７には小型ポンプ２３が設けられている。小型ポンプ２３は、例えばダイアフラムと一般に呼ばれているポンプが使用される。
【００６４】
流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の小型ポンプ２３はそれぞれポンプ制御装置２４と接続されている。そして、ポンプ制御装置２４によって流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の小型ポンプ２３の駆動がそれぞれ制御されている。ポンプ制御装置２４は中央制御装置１６に接続されている。
【００６５】
次に、本実施形態に係る流体測定装置２５の作用について説明する。
【００６６】
まず、５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´のいずれか、例えば図４に示すように流体測定手段２Ｂ´の小型ポンプ２３を駆動する。これにより、小型ポンプ２３からの吸引力が流体測定手段２Ｂ´のガス測定室１０に作用する。そのため、導入ガス管４から流体測定手段２Ｂのガス測定室１０に被測定流体が導入される。このとき、被測定流体の導入によってガス測定室１０内の古いガスが排気され、新しいガスと交換される。ガスの交換が完了したのち、流体測定手段２Ｂ´の小型ポンプ２３の駆動を停止する。
【００６７】
ガスを流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´に導入する作用以外については、第１の実施形態と同様である。
【００６８】
よって、ガス測定センサ１１の１台が必要な計測時間ｔ０とすると、本実施の形態の流体測定装置２５においても、ガス測定動作が５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´のガス測定室１０で順次にｔ０／５時間の間隔で行われる。これは、５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の１台の各ガス測定センサ１１が必要なガス計測の時間ｔ０の１／５の時間である。したがって、ｔ０を２．２秒とすると、本実施形態における流体測定装置２５の計測時の時間分解能ｔ´は０．４４秒となる。
【００６９】
したがって、流体測定装置２５の計測時の時間分解能は、５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´のガス測定センサ１１の１台あたりに必要な測定時間に制限されない。つまり、流体測定装置２５では５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の各ガス測定室１０にガスを導入して測定する動作を各流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´のガス測定センサ１１で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて順次、流体測定を行う。このとき、導入したガスが５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の各ガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の各ガス測定センサ１１の１台あたりに必要なガス測定の時間に制限されずに流体測定装置２５の計測時の時間分解能を高めることができる。また、ガス測定センサ１１の台数を増やすことで、より高い時間分解能で計測を行うことができる。
【００７０】
そこで、上記構成の流体測定装置２５においては以下の効果を奏する。すなわち、本実施形態の流体測定装置２５では、５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の各ガス測定室１０にガスを導入する動作を各流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´のガス測定センサ１１で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて順次、行う。これにより、導入したガスが５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の各ガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の各ガス測定センサ１１の１台あたりに必要なガス測定の時間に制限されずに流体測定装置２５の計測時の時間分解能を高めることができる。このため、ガスの組成や構成の変化を高い時間分解能で検出することができる。
【００７１】
さらに、本実施形態の流体測定装置２５では、５つの流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の各ガス測定室１０にガスを導入する際に小型ポンプ２３を用いている。小型ポンプ２３は、第１の実施形態で用いられる排気ポンプ１５に比べ排気量が少ない。このため、小型ポンプ２３で流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´のガス測定室１０を排気する場合、排気ポンプ１５でガス測定室１０を排気する場合のようにガス測定室１０内の圧力が低下せず、ガス測定室１０の圧力は外気とほぼ同じになる。弾性表面波の位相・強度は周囲の圧力によって影響を受けることから、被測定流体の計測において気圧は重要な要素となる。流体測定装置２５では小型ポンプ２３を用いることで、流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´ガス測定室１０の圧力の低下を防止することができる。
【００７２】
また、第１の実施形態に係る流体測定装置１の流体測定手段２Ａ〜２Ｅの流出管路２７に設けられたガス弁１３が閉じている状態において、ガス弁１３に僅かな隙間が生じている可能性がある。この場合、その隙間から排気ポンプ１５によって排気されることによって、流体測定手段２Ａ〜２Ｅのガス測定室１０内のガス状態が変化し、被測定流体の測定に大きな影響を及ぼす。ガス状態の変化を防止するためには、より精密なガス弁１３が必要となるが、これにはコストがかかる。一方、本実施形態に係る流体測定装置２５では流体測定手段２Ａ´〜２Ｅ´の小型ポンプ２３が起動している時間（ガス測定室１０がガス交換を行っている時間）以外はガス測定室１０内でガスの移動は起こらない。したがって、小型ポンプ２３を用いることで、ガス測定室１０内のガス状態の変化を有効に防止することができる。
【００７３】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る流体測定装置３０について図５を参照して説明する。本実施形態では第１の実施形態の流体測定装置１の構成を次の通り変更した流体測定装置３０を設けたものである。なお、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００７４】
図５は流体測定装置３０の構成を示した図である。本実施の形態の流体測定装置３０には複数（本実施形態では６つ）の流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１を有する流体測定器２９が設けられている。
【００７５】
流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１は流体測定器２９内に同心円上に設けられている。ここで、各流体測定手段２Ａ１〜２Ｅ１は同一構成になっている。そこで、ここでは１つの流体測定手段２Ａ１の構成のみを代表して説明し、他の流体測定手段２Ｂ１〜２Ｆ１については、同一構成の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７６】
流体測定器２９は流体測定器本体２９ａを有する。流体測定器本体２９ａは円板状のセンサ保持手段３１と、２つのガス容器ジグ３２、３３とから構成されている。センサ保持手段３１は、固定円板３１ａを有する。固定円板３１ａの中心部には、軸挿通孔３１ａ１が形成されている。固定円板３１ａには、軸挿通孔３１ａ１の周囲に６つの円孔３１ａ２が同心円上に沿って等間隔で配置されている。６つの円孔３１ａ２には、ガスが透過できる構造となっているメッシュフィルター３４がそれぞれ装着されている。
【００７７】
各メッシュフィルター３４上には、被検体であるガスを測定するためのガス測定センサ１１がそれぞれ配設されている。ガス測定センサ１１は、第１の実施形態と同様に球状弾性表面波素子センサが使用されている。ガス測定センサ１１は、第１の実施形態と同様に球状弾性表面波制御回路１７（図１参照）に接続されている。
【００７８】
２つのガス容器ジグ３２、３３は、センサ保持手段３１の固定円板３１ａの両側（図５中で、固定円板３１ａの上下）に配設されている。図５中で、固定円板３１ａの上側には、ガスの流入側となる流入側ガス容器ジグ３２、固定円板３１ａの下側には、ガスの流出側となる流出側ガス容器ジグ３３がそれぞれ配設されている。
【００７９】
流入側ガス容器ジグ３２には、中心部に軸挿通孔３２ａが形成され、軸挿通孔３２ａの周囲に６つの円孔３２ｂが同心円上に沿って等間隔で配置されている。同様に、流出側ガス容器ジグ３３には、中心部に軸挿通孔３３ａが形成され、軸挿通孔３３ａの周囲に６つの円孔３３ｂが同心円上に沿って等間隔で配置されている。
【００８０】
本実施の形態の流体測定器本体２９ａは、円板状のセンサ保持手段３１の固定円板３１ａの上に流入側ガス容器ジグ３２、センサ保持手段３１の下に流出側ガス容器ジグ３３がそれぞれ積み重ねられる状態で、これらが一体化されて形成されている。ここで、固定円板３１ａの６つの円孔３１ａ２と、流入側ガス容器ジグ３２の６つの円孔３２ｂと、流出側ガス容器ジグ３３の６つの円孔３３ｂとはそれぞれ対応する位置に配置されている。そのため、固定円板３１ａと、流入側ガス容器ジグ３２と、流出側ガス容器ジグ３３とが積み重ねられた際に、固定円板３１ａの６つの円孔３１ａ２と、流入側ガス容器ジグ３２の６つの円孔３２ｂと、流出側ガス容器ジグ３３の６つの円孔３３ｂとはそれぞれ連通される。これにより、流体測定器本体２９ａの内部に流体測定を行う６つのガス測定室１０が形成されている。そして、ガス測定室１０内にそれぞれガス測定センサ１１が配置されることにより、センサ保持手段３１上には６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定センサ１１が同心円上に配置されている。
【００８１】
流体測定器２９は各流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定室１０への被測定流体の流入状態を切り替える切り替え手段２８を有する。切り替え手段２８は、２つのガス弁リング（流入側ガス弁リング３５および流出側ガス弁リング３６）と、ガス弁リングシャフト４４とから構成されている。
【００８２】
流入側ガス弁リング３５は、図５中で、流入側ガス容器ジグ３２の上側に配置され、流出側ガス弁リング３６は、流入側ガス容器ジグ３２の下側に配置されている。さらに、流入側ガス弁リング３５には、１つの流入口３７が形成されている。この流入口３７は、流入側ガス容器ジグ３２の６つの円孔３２ｂのいずれかと連通する位置に配置されている。流出側ガス弁リング３６には、１つの流出口３８が形成されている。この流出口３８は、流出側ガス容器ジグ３３の６つの円孔３３ｂのいずれかと連通する位置に配置されている。なお、流入口３７には金属製のメッシュフィルター３９が設けられている。
【００８３】
また、２つのガス弁リング３５、３６の中心部には、ガス弁リングシャフト４４が固定されている。ガス弁リングシャフト４４は、流体測定器本体２９ａの流入側ガス容器ジグ３２の軸挿通孔３２ａと、固定円板３１ａの軸挿通孔３１ａ１と、流出側ガス容器ジグ３３の軸挿通孔３３ａ内にそれぞれ回転自在に挿通されている。さらに、ガス弁リングシャフト４４の下端部は、ガス弁リング回転モータ４５に固定されている。そして、ガス弁リング回転モータ４５によってガス弁リングシャフト４４が図５中で、反時計回り方向に回転駆動され、このガス弁リングシャフト４４を介して２つのガス弁リング３５、３６が同時に同方向に回転駆動されるようになっている。
【００８４】
図５中で、流入側ガス弁リング３５の上側には、ガス取り込みユニット４０が配設されている。ガス取り込みユニット４０の中心部には、ガス導入口４１が設けられている。ガス取り込みユニット４０の下面には、ガス導入口４１よりも大径な円形凹部４１ａが形成されている。この円形凹部４１ａの径は、流入側ガス弁リング３５の回転時に流入口３７が移動するリング状の移動軌道の外周縁部の径とほぼ同じ大きさに設定されている。
【００８５】
さらに、図５中で、流出側ガス弁リング３６の下側には、ガス排気ユニット４２が配設されている。ガス排気ユニット４２の中心部には、軸挿通孔４２ａが形成されている。この軸挿通孔４２ａには、ガス弁リングシャフト４４が回転自在に挿通されている。
【００８６】
ガス排気ユニット４２の外周面には、ガス排気管４３の一端部が連結されている。このガス排気管４３の他端部は図示しない減圧ポンプに連結されている。ガス排気ユニット４２の上面には、大径な円形凹部４２ｂが形成されている。この円形凹部４２ｂの径は、流出側ガス弁リング３６の回転時に流出口３８が移動するリング状の移動軌道の外周縁部の径とほぼ同じ大きさに設定されている。この円形凹部４２ｂは、ガス排気管４３と連通している。
【００８７】
次に、本実施形態に係る流体測定装置３０の作用について説明する。本実施の形態の流体測定装置３０の動作時には、ガス弁リング回転モータ４５が回転駆動されるとともに、図示しない減圧ポンプが駆動される。このとき、ガス弁リング回転モータ４５を駆動させることで、ガス弁リングシャフト４４が回転し、２つのガス弁リング３５、３６がガス弁リングシャフト４４を中心に回転する。
【００８８】
流入側ガス弁リング３５の回転時において、流入口３７は流入側ガス容器ジグ３２の６つの円孔３２ｂのいずれか１つと連通する。このとき、流入側ガス弁リング３５の流入口３７と連通する流入側ガス容器ジグ３２のいずれか１つの円孔３２ｂによって６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のいずれかの流入管部４６が形成されている。
【００８９】
また、流出側ガス弁リング３６の回転時において、流出口３８は流出側ガス容器ジグ３３の６つの円孔３３ｂのいずれか１つと連通する。このとき、流出側ガス弁リング３６の流出口３８と連通する流出側ガス容器ジグ３３のいずれか１つの円孔３３ｂによって６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のいずれかの流出管部４７が形成されている。
【００９０】
つまり、ガス弁リング３５、３６の回転時において、図示しない減圧ポンプの駆動によって作用する吸引圧力によって図５中に矢印で示すようにガス取り込みユニット４０のガス導入口４１から円形凹部４１ａ内に被測定流体が導入される。この被測定流体は、続いて流入側ガス弁リング３５の流入口３７からメッシュフィルター３９を通って、流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のいずれかのガス測定室１０に導入される。このとき、被測定流体が導入されるガス測定室１０からは同時にガス測定室１０内のガスが流出側ガス弁リング３６の流出口３８からガス排気ユニット４２の円形凹部４２ｂを経てガス排気管４３側に排気される。
【００９１】
ここで、６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のうちの１つ、例えば、図５に示すように流体測定手段２Ａ１のガス測定室１０にガスが導入された場合には、第１の実施形態で説明したように、導入されたガスをガス測定センサ１１の感応膜に作用させるため、適宜の設定時間この状態で待機する。上記設定時間の経過後、ガス測定センサ１１のすだれ電極２２に１回目のバースト信号が入力される。そして、弾性表面波周回路２１を特定の回数周回した弾性表面波を測定し、位相・強度の解析が行われる。この測定を平均化回数分行う。
【００９２】
ここで、ガス測定センサ１１の１台が必要な計測時間をｔ０とすると、本実施形態に係る流体測定装置３０では流体測定手段２Ａ１のガス測定室１０にガスを導入し始めてからｔ０／６時間経過すると、流入側ガス弁リング３５の流入口３７が次の流体測定手段２Ｂ１の流入側ガス容器ジグ３２の流入管部４６と連通し、流出側ガス弁リング３６の流出口３８が流体測定手段２Ｂ１の流出側ガス容器ジグ３３の流出管部４７と連通する。これにより、流体測定手段２Ａのガス測定室１０からｔ０／６時間遅れて次の流体測定手段２Ｂ１のガス測定室１０で流体測定手段２Ａ１と同様のガス測定の動作が行われる。そして、流体測定手段２Ｂ１のガス測定室１０にガスを導入し始めてからｔ０／６時間経過すると、流入側ガス弁リング３５の流入口３７がさらに次の流体測定手段２Ｃ１の流入側ガス容器ジグ３２の流入管部４６と連通し、流出側ガス弁リング３６の流出口３８が流体測定手段２Ｃ１の流出側ガス容器ジグ３３の流出管部４７と連通する。これにより、流体測定手段２Ｂ１のガス測定室１０からｔ０／６時間遅れて次の流体測定手段２Ｃ１のガス測定室１０で流体測定手段２Ｂ１と同様のガス測定の動作が行われる。
【００９３】
つまり、上述したガス測定動作が６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定室１０で順次にｔ０／６時間の間隔で行われる。これは、６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１の１台の各ガス測定センサ１１が必要なガス計測の時間ｔ０の１／６の時間である。したがって、ｔ０を２．２秒とすると、本実施形態における流体測定装置３０の計測時の時間分解能ｔ´は０．３７秒となる。
【００９４】
その結果、流体測定装置３０の計測時の時間分解能は、６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定センサ１１の１台あたりに必要な測定時間に制限されない。つまり、本実施の形態の流体測定装置３０では６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１の各ガス測定室１０にガスを導入して測定する動作を各流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定センサ１１で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて順次、流体測定を行うことができる。このとき、導入したガスが６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１の各ガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１の各ガス測定センサ１１の１台あたりに必要なガス測定の時間に制限されずに流体測定装置３０の計測時の時間分解能を高めることができる。また、ガス測定センサ１１の台数を増やすことで、より高い時間分解能で計測を行うことができる。
【００９５】
そこで、上記構成の流体測定装置３０においては以下の効果を奏する。すなわち、本実施形態の流体測定装置３０では、６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１の各ガス測定室１０にガスを導入する動作を各流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定センサ１１で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて順次、行うことができる。これにより、導入したガスが６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１の各ガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、６つの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１の各ガス測定センサ１１の１台あたりに必要なガス測定の時間に制限されずに流体測定装置３０の計測時の時間分解能を高めることができる。このため、ガスの組成や構成の変化を高い時間分解能で検出することができる。
【００９６】
なお、流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のいずれか１つのガス測定室１０で順次にガスの交換が行われる構成ならば、必ずしも流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１を同心円上に配置しなくてもよい。
【００９７】
（第４の実施形態）
次に本発明の第４の実施形態に係る流体測定装置４８について図６を参照して説明する。本実施形態は、第３の実施形態の流体測定装置３０の構成を流体測定装置４８のように変更したものである。なお、第３の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００９８】
図６は流体測定装置４８の全体の概略構成を示した図である。本実施の形態の流体測定装置４８には複数（本実施形態では８つ）の流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２を有する流体測定器４８Ａが設けられている。
【００９９】
本実施の形態の流体測定器４８Ａは、ほぼ円筒状のセンサ保持手段３１と、センサ保持手段３１の内部に配設された回転ガス供給筒５０とを有する。センサ保持手段３１には、８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０が同心円上に並設されている。ここで、各流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２は同一構成になっている。そこで、ここでは１つの流体測定手段２Ａ２の構成のみを代表して説明し、他の流体測定手段２Ｂ２〜２Ｈ２については、同一構成の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１００】
センサ保持手段３１の内周面側には、各流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０と対応する位置に流入口５１ａがそれぞれ形成されている。さらに、センサ保持手段３１の外周面側には、各流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０と対応する位置に流出口５１ｂがそれぞれ形成されている。そして、センサ保持手段３１の内周面の流入口５１ａと、各流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０との間に流入管路５５、センサ保持手段３１の外周面の流出口５１ｂとの間に流出管路５６がそれぞれ形成されている。これにより、ガス測定室１０の内周面側に流入管路５５がセンサ保持手段３１の半径方向に延設され、ガス測定室１０の外周面側に流出管路５６がセンサ保持手段３１の半径方向に延設されている。
【０１０１】
各流出管路５６には、抵抗フィルター５４が設けられている。抵抗フィルター５４は、ガス測定室１０の内部のガスが自然に外部に漏洩することや、外部からガスがガス測定室１０に侵入することを短時間の間、抑制する効果を持つ。
【０１０２】
流体測定手段２Ａ２のガス測定室１０内には被検体であるガスを測定するためのガス測定センサ１１が配設されている。ガス測定センサ１１は、第１の実施形態と同様に球状弾性表面波素子センサが使用されている。ガス測定センサ１１は、第１の実施形態と同様に球状弾性表面波制御回路１７（図１参照）に接続されている。
【０１０３】
回転ガス供給筒５０は、センサ保持手段３１の軸心位置を中心に図６中で、反時計回り方向に回転駆動される。回転ガス供給筒５０の外周面には、８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０のいずれかの流入口５１ａと連通可能な１つのガス供給口５０ａを有する。
【０１０４】
そして、被検体であるガスは図６の回転ガス供給筒５０内部の紙面垂直方向側から供給される。回転ガス供給筒５０の回転にともない回転ガス供給筒５０のガス供給口５０ａと８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０のいずれかの流入口５１ａとの連通状態が順次、切り替えられるようになっている。これにより、回転ガス供給筒５０の回転時において、ガス供給口５０ａは流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０のいずれか１つの流入口５１ａと連通し、連結するガス測定室１０は順次切り替わる。そして、ガス供給口５０ａから流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のいずれか１つの連通しているガス測定室１０にガスが導入される。したがって、回転ガス供給筒５０によって流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０への被測定流体の流入状態を切り替える切り替え手段５７を構成する。
【０１０５】
回転ガス供給筒５０の外周面には、ガスシール用の弾性樹脂５２が装着されている。ガス測定センサ１１でのガス測定時には、弾性樹脂５２によって流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０内のガスが保持される構造である。
【０１０６】
次に、本実施形態に係る流体測定装置４８の作用について説明する。本実施の形態の流体測定装置４８の動作時には、回転ガス供給筒５０が図６中で、反時計回り方向に回転駆動されるとともに、被検体であるガスは図６の回転ガス供給筒５０内部の紙面垂直方向側から供給される。まず、８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のいずれか、例えば図６に示すように流体測定手段２Ａ２のガス測定室１０にガスを導入する。この際、回転ガス供給筒５０のガス供給口５０ａが流体測定手段２Ａ２の流入管路５５と連通している。
【０１０７】
流体測定手段２Ａ２のガス測定室１０にガスが導入された場合には、第１の実施形態で説明したように、導入されたガスをガス測定センサ１１の感応膜に作用させるため、適宜の設定時間この状態で待機する。上記設定時間の経過後、ガス測定センサ１１のすだれ電極２２に１回目のバースト信号が入力される。そして、弾性表面波周回路２１を特定の回数周回した弾性表面波を測定し、位相・強度の解析が行われる。この測定を平均化回数分行う。
【０１０８】
ここで、ガス測定センサ１１の１台が必要な計測時間をｔ０とすると、流体測定手段２Ａ２のガス測定室１０にガスを導入し始めてからｔ０／８時間経過すると、回転ガス供給筒５０のガス供給口５０ａは次の流体測定手段２Ｂ２の流入管路５５と連通する。これにより、流体測定手段２Ａ２のガス測定室１０からｔ０／８時間遅れて次の流体測定手段２Ｂ２のガス測定室１０で流体測定手段２Ａ２と同様のガス測定の動作が行われる。そして、流体測定手段２Ｂ２のガス測定室１０にガスを導入し始めてからｔ０／８時間経過すると、回転ガス供給筒５０のガス供給口５０ａはさらに次の流体測定手段２Ｃ２の流入管路５５と連通する。これにより、流体測定手段２Ｂ２のガス測定室１０からｔ０／８時間遅れて次の流体測定手段２Ｃ２のガス測定室１０で流体測定手段２Ｂ２と同様のガス測定の動作が行われる。
【０１０９】
つまり、上述したガス測定動作が８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室１０で順次にｔ０／８時間の間隔で行われる。これは、８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２の１台の各ガス測定センサ１１が必要なガス計測の時間ｔ０の１／８の時間である。したがって、ｔ０を２．２秒とすると、本実施形態における流体測定装置１の計測時の時間分解能ｔ´は０．２８秒となる。
したがって、流体測定装置４８の計測時の時間分解能は、８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定センサ１１の１台あたりに必要な測定時間に制限されない。つまり、本実施の形態の流体測定装置４８では８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２の各ガス測定室１０にガスを導入して測定する動作を各流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定センサ１１で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて順次、流体測定を行う。このとき、導入したガスが８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２の各ガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２の各ガス測定センサ１１の１台あたりに必要なガス測定の時間に制限されずに流体測定装置４８の計測時の時間分解能を高めることができる。また、ガス測定センサ１１の台数を増やすことで、より高い時間分解能で計測を行うことができる。
【０１１０】
そこで、上記構成の流体測定装置４８においては以下の効果を奏する。すなわち、本実施形態の流体測定装置４８では、８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２の各ガス測定室１０にガスを導入する動作を各流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定センサ１１で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて順次、行うことができる。これにより、導入したガスが８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２の各ガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、８つの流体測定手段２Ａ２〜２Ｈ２の各ガス測定センサ１１の１台あたりに必要なガス測定の時間に制限されずに流体測定装置４８の計測時の時間分解能を高めることができる。このため、ガスの組成や構成の変化を高い時間分解能で検出することができる。
【０１１１】
また、この実施例では、同心円上に配置した２Ａ２〜２Ｈ２のガス測定室に対して回転ガス供給筒５０が陽圧となり被測定液体を送り出しているが、回転ガス供給筒５０を印圧とすることで流入と流出口を全て逆に動作して周囲から被測定ガスを取り込んで測定出来る事は明白である。
【０１１２】
なお、本発明の第１乃至第４の実施形態に係る流体測定装置では測定対象はガス（気体）であったが、測定対象が液体であっても同様の動作が行われる。
【０１１３】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について図７乃至図１１を参照して説明する。図７は例えば第３の実施形態（図５参照）の流体測定装置３０を用いた空間流体分布可視化装置１００の全体の概略構成を示した図である。
【０１１４】
空間流体分布可視化装置１００は、流体測定装置ユニット１０１と、ガス濃度分布変化表示装置（表示ユニット）１０５とを有する。流体測定装置ユニット１０１は、ほぼ矩形状の支持板１０１ａと、複数（本実施形態では２５個）の流体測定装置３０とを有する。流体測定装置３０は、１つ１つが第３の実施形態（図５参照）の流体測定装置３０と同一構造である。支持板１０１ａ上には、２５個の流体測定装置３０が縦横に５個ずつ２次元に配置されている。以下説明のため、２５個の流体測定装置３０は、図７に示すように縦横にＡ〜Ｙの参照符号を順に付して示す。
【０１１５】
さらに、空間流体分布可視化装置１００は、排気ユニット１０２と、回転モータ制御ユニット１０３と、計測ユニット１０４とを有する。排気ユニット１０２は、流体測定装置ユニット１０１の流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの各ガス排気管４３とそれぞれ接続されている。排気ユニット１０２は、例えばポンプなどが組み込まれ、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの減圧排気を行う。
【０１１６】
ガス弁リング回転モータ制御ユニット１０３は、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの各ガス弁リング回転モータ４５に接続されている。ガス弁リング回転モータ制御ユニット１０３は、各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙにおいて流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のいずれか１つのガス測定室１０でｔ０／６時間ごとに順次にガスの交換が行われるように、ガス弁リング３５、３６及びガス弁リングシャフト４４を制御する。
【０１１７】
計測ユニット１０４は、２５個の流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙと、ガス弁リング回転モータ制御ユニット１０３とに接続されている。計測ユニット１０４は、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙにバースト信号を入力し、その出力結果を受信する。
【０１１８】
さらに、計測ユニット１０４には、ガス濃度分布表示装置１０５及び入力装置１０６がそれぞれ接続されている。ガス濃度分布表示装置１０５は、一般的なディスプレイまたはタッチパネル式ディスプレイである。ガス濃度分布表示装置１０５は、表示画面１３０を有し、表示画面１３０内に流体測定装置３０の数（本実施形態では２５個）に対応した表示要素１３１を有する。各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの位置と表示画面１３０内の各表示要素１３１Ａ〜１３１Ｙの位置情報をそれぞれ対応させ、被測定流体の測定結果を流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙごとに表示画面１３０内の対応する位置の表示要素１３１Ａ〜１３１Ｙに表示する。これにより、ガス濃度分布表示装置１０５には、ガス分布変化の状態や、タスク状況等が表示される。
【０１１９】
図８は空間流体分布可視化装置１００の構成を示すブロック図である。計測ユニット１０４は設定周波数発生装置１１０を有する。設定周波数発生装置１１０で高周波信号を発生する。設定周波数発生装置１１０は設定長バースト切り出し装置１１１に接続されている。設定長バースト切り出し装置１１１は、設定周波数発生装置１１０で発生した高周波信号を任意に定めた時間長毎に切り出すスイッチ装置である。これにより、高周波バースト信号が生成される。
【０１２０】
設定長バースト切り出し装置１１１は第１送信スイッチ装置１１２に接続されている。第１送信スイッチ装置１１２は、設定長バースト切り出し装置１１１により切り出された高周波バースト信号を、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙに切り替えながら入力するものである。各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙはそれぞれ流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１を有し、それぞれの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１にはガス測定センサ１１が設けられている。第１送信スイッチ装置１１２は、ガス測定センサ１１の弾性表面波周回路２１を弾性表面波が１周する周回時間程度かそれ以上の時間をかけて高周波バースト信号の入力先を順次切り替える。ガス測定センサ１１の球状弾性表面波素子２０の直径１ｍｍである場合、高周波バースト信号が１５０ＭＨｚであれば、１μｓ以上の時間をかけて入力先を切り替え、直径が３．３ｍｍであれば、約３．３μｓの時間が経ってから切り替える。
【０１２１】
なお、第１送信スイッチ装置１１２は、各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙへの高周波バースト信号の入力先を切り替える時刻と、それらの流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙのいずれかからの出力信号が検出される時刻とが一致する場合、高周波バースト信号の入力を待機する。これにより、入力信号の影響により出力信号が検出されなくなることを回避できるので、高精度に出力信号を検出することができる。
【０１２２】
第１送信スイッチ装置１１２は流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙ毎に設けられた受信スイッチ装置１１３Ａ〜１１３Ｙに接続されている。受信スイッチ装置１１３Ａ〜１１３Ｙは流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙからの弾性表面波の周回信号を取り出すものである。取り出された周回信号は、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙからの出力信号として、ＡＤコンバータ１１４に送出される。
【０１２３】
受信スイッチ装置１１３Ａ〜１１３Ｙは第２送信スイッチ装置１１５Ａ〜１１５Ｙに接続されている。第２の送信スイッチ装置１１５Ａ〜１１５Ｙは同一構成になっている。そこで、ここでは１つの第２の送信スイッチ装置１１５Ａの構成のみを代表して説明し、他の第２の送信スイッチ装置１１５Ｂ〜１１５Ｙについては、同一構成の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。第２送信スイッチ装置１１５Ａは流体測定装置３０Ａに接続されている。第２送信スイッチ装置１１５Ａは高周波バースト信号の入力先を、流体測定装置３０Ａの流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定室１０へのガスの流入状況に応じて、流体測定装置３０Ａの各流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１に設けられたガス測定センサ１１に順次切り替えながら入力するものである。第２送信スイッチ装置１１５Ａはｔ０／６毎に高周波バースト信号の入力先を順次切り替える。
【０１２４】
ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）１１４は、アナログの出力信号をデジタル信号に変換する装置である。なお、第１送信スイッチ装置１１２の切り替えの時間差に応じて、各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙからの出力信号がＡＤコンバータ１１４に入ってくる。この結果、各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙからの出力信号は分離されると共に異なる時刻に順次出力されているので、ＡＤコンバータ１１４は１つだけでよいことになる。ＡＤコンバータ１１４は検波装置１１６に接続されている。検波装置１１６は、ＡＤコンバータ１１４でデジタル化された出力信号を、位相と強度のデータに変換する装置である。
【０１２５】
検波装置１１６は加算装置１１７に接続されている。加算装置１１７は、検波装置１１６で演算された位相と強度のデータを加算する装置である。この加算装置１１７は、各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙに対応して加算領域１１７Ａ〜１１７Ｙを有しており、各加算領域１１７Ａ〜１１７Ｙにおいて加算されたデータを一時保存する。
【０１２６】
加算装置１１７は平均化装置１１８Ａ〜１１８Ｙに接続されている。平均化装置１１８Ａ〜１１８Ｙは、データを演算する機能を有しており、最初の流体測定装置３０Ａから最後の流体測定装置３０Ｙへの高周波バースト信号の入力が、後述する制御装置１２１により設定される平均化回数繰り返して実行された場合、それらの各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙからの出力信号を平均化するものである。１回だけの測定ではノイズの影響を除去することができず、データは複数回測定される。すなわち、流体測定装置３０Ｙの測定データが記憶されると、再度、１個目の流体測定装置３０Ａから測定が開始される。ただし、２回目以降の測定を行う場合は、前回の弾性表面波の周回の影響がなくなってから行なわれる必要がある。そのため、例えば流体測定装置３０Ａについて２回目以降の測定を行うとすると、前回の高周波バースト信号の入力から１ｍｓ以上の時間を待って行われる。
【０１２７】
平均化装置１１８Ａ〜１１８Ｙは記憶装置１１９Ａ〜１１９Ｙに接続されている。記憶装置１１９Ａ〜１１９Ｙは、平均化装置１１８Ａ〜１１８Ｙで平均化されたデータを、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙのそれぞれに対応させて記憶するものである。なお、ここでは、各記憶装置１９Ａ〜１９Ｎは、単一の記憶装置１９の中で各々のデータをアドレスで切り分けて保存するとしてもよい。また、データを順次保存するとともに、外部のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等に送信できるような構成としてもよい。
【０１２８】
インターフェイス（ＩＦ）１２０は、上述した各装置１１０〜１１９を有する計測ユニット１０４全体を制御している制御装置１２１とのデータの中継を可能とするものである。具体的には、インターフェイス１２０は、USBやEthernet（登録商標）、Bluetooth（登録商標）、IEEE-１394、PHS、WCDMA、CDMA2000、IEEE-802.xx等の有線及び無線に関係なく命令やデータが転送できるようなものである。
【０１２９】
制御装置１２１は、計測ユニット１０４全体を制御するコンピュータであり、高周波バースト信号の周波数制御や、バースト信号長の調整、第１送信スイッチ装置１１２の切り替え制御、受信スイッチ装置１１３Ａ〜１１３Ｙの切り替え制御等を行ない、測定プログラムを実行して弾性波の応答測定を開始する。制御装置１２１はガス弁リング回転モータ制御ユニット１０３に接続されており、第２送信スイッチ装置１１５Ａ〜１１５Ｙの切り替え制御も行う。また、制御装置１２１は、平均化回数を設定し、平均化装置１１８Ａ〜１１８Ｙの演算を制御する。それから、制御装置１２１は、平均化装置１１８Ａ〜１１８Ｙにより平均化された出力信号に基づいて、各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙからの弾性表面波の応答特性を測定する。さらに、制御装置１２１は、独自でも動作可能であるが、他のコンピュータとの通信や、ガス濃度分布表示装置１０５の制御、入力装置１０６からのデータ入力の受付及び入力数値のエラー処理等を行なう。
【０１３０】
入力装置１０６は、一般的なキーボードやマウス、専用の入力装置、上記タッチパネルディスプレイなどで構成され、計測ユニット１０４の各種設定値や、バースト信号の周波数、バースト長、平均化回数等の入力を可能にするものである。
【０１３１】
次に本実施形態に係る空間流体分布可視化装置１００の作用について図９Ａ乃至図１０を参照して説明する。以下、ステップＳ３０１〜Ｓ３０３、Ｓ３１８〜Ｓ３２２の操作については、２５個の流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙについて同様である。そのため、ここでは１つの流体測定装置３０Ａについての操作について代表的に説明し、他の流体測定装置３０Ｂ〜３０Ｙについてはその説明を省略する。
【０１３２】
まず、流体測定装置３０Ａにおいて、流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のいずれか１つ、例えば流体測定手段２Ａ１のガス測定室１０にガスが導入し、引き続きガス弁リング３５及び３６を回転しながら順次他の流体測定手段２Ｂ１〜２Ｆ１のガス測定室１０に被測定ガスを導入する（ステップＳ３０１，Ｓ３０３）。すべての流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定室１０へのガスの導入が完了したら、流体測定手段２Ａ１から測定を開始するために第2送信スイッチ１１５を流体測定手段２Ａ１に切り替える（前記したようにこれらの操作は流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの全てについて平行して行うことができる。）（ステップＳ３０２−ＹＥＳ，Ｓ３１８）ここで、流体測定装置３０Ａの流体測定手段２Ａ１のガス測定センサ１１の感応膜にガスの作用が完了するまで待つ（ステップＳ３１９）。感応膜へのガスの作用が完了したら、図９Bに記載する測定ステップ（S３０４からＳ３１６）を行う。ガスの導入からガス測定センサ１１の感応膜にガスが作用するまでに要する時間ｔ４は、前述したようにガスの交換時間ｔ１が０．１秒で感応膜へのガスの作用時間ｔ２が２．０秒（直径が３．３ｍｍの球状弾性表面波素子２０を用いた場合）であるため、２．１秒ある。
【０１３３】
ここで、図９Bに示したステップＳ３０４からＳ３１６は、前記したように３０Aから３０Yについて、ガスの導入と感応膜への作用が終了した時点で、測定を単一の計測ユニット１０４を用いて高速に且つ並行して行う動作を示している。最初の流体測定装置３０Ａへの信号の入力が１回目である場合、設定長バースト切り出し装置１１１を介して、入力用高周波バースト信号が生成される（ステップＳ３０４−ＹＥＳ，Ｓ３０５）。なお、設定長バースト切り出し装置１１１では、各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙから出力される信号が時間分離されるように、弾性表面波がガス測定センサ１１の弾性表面波周回路２１を１周する周回時間よりも短くなるような高周波バースト信号が生成される。
【０１３４】
次に、高周波バースト信号が、第１送信スイッチ装置１１２、受信スイッチ装置１１３Ａ及び第２送信スイッチ装置１１５Ａを介して、最初の流体測定装置３０Ａの流体測定手段２Ａのガス測定センサ１１に入力される。そして、最初の流体測定装置３０Ａに高周波バースト信号が入力されると、第１送信スイッチ装置１１２により、高周波信号の入力先が他の流体測定装置３０Ｂ〜３０Ｙに順次切り替えられる（ステップＳ３０６）。この際、第１送信スイッチ装置１１２により、最初の流体測定装置３０Ａからの出力信号が検出される検出時刻前に、高周波バート信号の入力先が他の流体測定装置３０Ｂ〜３０Ｙに順次切り替えられる。また、第２送信スイッチ装置１１５Ａは流体測定装置３０Ａの流体測定手段２Ａのガス測定センサ１１に、第２送信スイッチ装置１１５Ｂは流体測定装置３０Ｂの流体測定手段２Ａのガス測定センサ１１に、・・・、第２送信スイッチ装置１１５Ｙは流体測定装置３０Ｙの流体測定手段２Ａのガス測定センサ１１に高周波バースト信号を入力するように切り替えられている。高周波バースト信号が入力されると、ガス測定センサ１１の弾性表面波周回路２１を弾性表面波が周回する。
【０１３５】
そして、最初の検出時刻以後、最初の流体測定装置３０Ａから最後の流体測定装置３０Ｙまでの出力信号が受信スイッチ装置１１３Ａ〜１１３Ｙを介して順次検波される（ステップＳ３０７−ＹＥＳ）。ここでは、弾性表面波が１００周したときの周回信号が測定対象とされているので、最初の流体測定装置３０Ａに高周波バースト信号を入力してから３３０μｓ（直径が３．３ｍｍの球状弾性表面波素子２０を用いた場合）以後に出力信号が順次検出される。
【０１３６】
検波工程では、検出信号の回数を示すカウンタ値がカウントされた後（ステップＳ３０８）、ＡＤ(Analog to Digital)コンバータ１１４によりデジタル化された出力信号から、位相データと強度データとが検波装置１１６により求められる（ステップＳ３０９）。そして、カウンタ値に基づいて、加算装置１１７のデータ保管場所にデータが振り分けられる（ステップＳ３１０）。なお、カウンタ値が流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの総数より多くなる場合には、その値がリセットされる（ステップＳ３１１−ＹＥＳ，Ｓ３１２）。これにより、カウンタ値と各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙを対応付けることが可能となる。
【０１３７】
この後、予め設定された平均化回数分の応答特性の測定が行われる（ステップＳ３１３−ＮＯ）。なお、前述したように弾性表面波の周回信号の影響がなくなるまでには１ｍｓ程度の時間を要するので、２回目以降の測定は、前回の測定から１ｍｓ以上経ってから行われる（ステップＳ３１４）。すなわち、最初の流体測定装置３０Ａに入力後、再度、流体測定装置３０Ａに入力する場合、制御装置１２１が、１ｍｓ以上経過しているかどうかを判断し、１ｍｓ以上経っていなければ（ステップＳ３１４−ＮＯ）、１ｍｓ以上待つ。また、制御装置１２１は、各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙに高周波バースト信号を入力するタイミングがステップＳ３０７の検波タイミングと重ならないないかどうかを判断し、重なっていたら、重ならないように入力するタイミングをずらす（ステップＳ３１５）。その後、ステップＳ３０５に進む。
【０１３８】
上述のステップＳ３０５〜Ｓ３１５までの処理が平均化回数実行されると、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙ毎の測定データの平均値が平均化装置１１８Ａ〜１１８Ｙにより算出される（ステップＳ３１３−ＹＥＳ，Ｓ３１６）。算出された測定データの平均値は、各流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙに対応して設けられた記憶装置１１９Ａ〜１１９Ｙに記憶される。
【０１３９】
３０Aから３０Yの測定が完了したら、それぞれについてガス弁リング３５及び３６を回転して（ステップＳ３２１）、流体測定手段２B１の測定に移行する（ステップＳ３１７−ＮＯ）。
【０１４０】
また、ガス測定センサ１１の１台が必要な計測時間をｔ０とすると、例えば流体測定装置３０Ａにおいて、ｔ０／６時間ごとにガスが導入される流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定室１０が順次に切り替わる。このため、ガスの測定を行う流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定センサ１１はｔ０／６時間ごとに順次切り替わることとなる。なお、ｔ０は平均化回数を１００回とすると２．２秒となる。
【０１４１】
ここで、ガス測定を続けて行う場合は、第２送信スイッチ１１５を次回ガス計測を行う流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のいずれかに切り替える（ステップＳ３２２）。そして、定量的に正確な測定結果を得るため、次回ガス計測を行う流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のうちのいずれかのガス測定室１０へガスが導入されてからガス測定センサ１１の感応膜への作用が完了するために必要な時間ｔ４を経過するまで待つ（ステップＳ３１９）。また、このステップＳ３１９は、ガスの測定を行うために必要な時間間隔ｔ０を前回の測定から経過したかどうかによって判断できることも明らかである。
【０１４２】
さらに、３０Ａ〜３０Ｙの相対的な違いや変化を求めるだけであればｔ４あるいはｔ０時間の経過を必ずしも待つ必要がなく、本発明は特にそれを除外しない。
【０１４３】
この後、上述のステップＳ３１９〜Ｓ３２２までの操作を測定が終了するまで実施する（ステップＳ３１７−ＮＯ）。
【０１４４】
空間流体分布可視化装置１００は、高周波バースト信号を最初の流体測定装置３０Ａに入力した場合、その最初の流体測定装置３０Ａからの出力信号を検出する検出時刻前に、高周波バースト信号の入力先を他の流体測定装置３０Ｂ〜３０Ｙに第１送信スイッチ装置１１２によって順次切り替え、最初の検出時刻以後、最初の流体測定装置３０Ａから最後の流体測定装置３０Ｙまでの応答特性の出力信号を順次検出する。このため、空間流体分布可視化装置１００によれば、単一の設定周波数発生装置１１０からの高周波信号が入力される複数の流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの応答特性を測定する場合、一つの流体測定装置３０の応答特性を測定してから他の流体測定装置３０の応答特性を測定するものに比して、高速に測定する。
【０１４５】
また、空間流体分布可視化装置１００では例えば流体測定装置３０Ａにおいて、流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定室１０にｔ０／６時間ごとに順次に被測定ガスを導入し、流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１でｔ０／６時間ごとに順次に測定動作を行う。これは、流体測定装置３０Ｂ〜３０Ｙについても同様である。このため、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの計測時の時間分解能はｔ０／６となり、ガス測定センサ１１の１台あたりに必要な測定時間ｔ０に制限されない。つまり、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙでは複数の流体測定手段２Ａ１〜２Ｆ１のガス測定室１０でガスを導入する動作を連携して行い、導入したガスがガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、ガス測定センサ１１の１台あたりに必要な測定時間に制限されずに流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの計測時の時間分解能を高めることができる。
【０１４６】
したがって、空間流体分布可視化装置１００では図１１に示すように、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙで計測した水素濃度が変化する様子をガス濃度分布表示装置１０５にｔ０／６ごとに更新して表示することができる。ここで、ｔ０を２．２秒とするとおよそ０．３７秒ごとに水素濃度が変化する様子を表示できる。
【０１４７】
以上より、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙを用いた空間流体分布可視化装置１００では１秒より短い時間での応答が可能となる。このため、ガス濃度のムラを可視化することができる。例えば、図１１では水素濃度のムラが図中の矢印で示す方向に流れることが観察でき、矢印と反対方向に水素発生源が存在することが分かる。
【０１４８】
そこで、上記構成の空間流体分布可視化装置１００においては以下の効果を奏する。すなわち、空間流体分布可視化装置１００は、高周波バースト信号を最初の流体測定装置３０Ａに入力した場合、その最初の流体測定装置３０Ａからの出力信号を検出する検出時刻前に、高周波バースト信号の入力先を他の流体測定装置３０Ｂ〜３０Ｙに第１送信スイッチ装置１１２によって順次切り替え、最初の検出時刻以後、最初の流体測定装置３０Ａから最後の流体測定装置３０Ｙまでの応答特性の出力信号を順次検出する。これにより、空間流体分布可視化装置１００によれば、単一の設定周波数発生装置１１０からの高周波信号が入力される複数の流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの応答特性を測定する場合、一つの流体測定装置３０の応答特性を測定してから他の流体測定装置３０の応答特性を測定するものに比して、高速に測定することができる。
【０１４９】
また、流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙでは複数の流体測定手段２Ａ〜２Ｆのガス測定室１０でガスを導入する動作を連携して行い、導入したガスがガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、ガス測定センサ１１の１台あたりに必要な測定時間に制限されずに流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの計測時の時間分解能を高めることができる。これにより、空間流体分布可視化装置１００では１秒より短い時間での応答が可能となり、ガスの流れを可視化することができる。
【０１５０】
なお、ガス濃度分布表示装置１０５の表示画面１３０では流体測定装置３０Ａ〜３０Ｙの測定結果を色の濃淡のみで表示しているが、色の種類も併せて変化させて表示することで、ある特定の流体の濃度だけでなく、流体の種類も計測することができる。
【０１５１】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。本実施の形態の空間流体分布可視化装置２００について図１２乃至図１６を参照して説明する。なお、第５の実施形態（図７乃至図１１参照）と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【０１５２】
図１２は本実施形態に係る空間流体分布可視化装置２００の構成を示した図である。空間流体分布可視化装置２００は、流体測定装置ユニット２００Ａと、ガス濃度分布表示ユニット（表示ユニット）２０３とを有する。流体測定装置ユニット２００Ａは、直線状の棒状の支持体２０２と、複数の流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎとを有する。複数の流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎは、直線状の棒状の支持体２０２上に所定の間隔（本実施形態では所定の等間隔）に支持されている。支持体２０２の基端部はガス濃度分布表示ユニット２０３の外装ハウジングの所定の位置に固定されている。
【０１５３】
ガス濃度分布表示ユニット２０３の外装ハウジングには位置情報測定部２０４が固定されている。ガス濃度分布表示ユニット２０３は、外装ハウジングの外表面に露出した表示装置２０５を含んでいる。
【０１５４】
位置情報測定部２０４は、図示しない公知の加速度センサ及び角速度センサの少なくともいずれか一方を備えており、本実施形態では図示しない公知の加速度センサ及び角速度センサの両方を備えている。加速度センサ及び角速度センサのそれぞれは少なくともＸ軸とＹ軸方向の２方向に作用可能であり、好ましくはさらにＺ軸方向を加えた３方向に作用可能である。
【０１５５】
流体測定装置ユニット２００Ａの構成について図１３〜図１５を参照して説明する。図１３は支持体２０２の一部の拡大図で、複数の流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎのいずれか、例えば流体測定装置２０１Ｂの周辺部分の構造を示した図である。図１４は、流体測定装置２０１Ｂの内部構造を示した図である。
【０１５６】
流体測定装置２０１Ｂには複数（本実施形態では８つ）の流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３を有する流体測定器２０１Ｂ１が設けられている。８つの流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３は流体測定器２０１Ｂ１内に同心円上に設けられている。ここで、各流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３は同一構成になっている。そこで、ここでは１つの流体測定手段２Ａ３の構成のみを代表して説明し、他の流体測定手段２Ｂ３〜２Ｈ３については、同一構成の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１５７】
流体測定器２０１Ｂ１は、円筒状のガス導入筒部２１６と、流体測定器本体２１０と、回転吸気管２１３とを有する。流体測定器本体２１０は、センサ保持手段２１０ａと、金属製のメッシュフィルター部２１２と、ガス弁リング２１１とを有する。センサ保持手段２１０ａには８つの流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０が同心円上に設けられている。流体測定手段２Ａ３のガス測定室１０内には被検体であるガスを測定するためのガス測定センサ１１が配設されている。
【０１５８】
センサ保持手段２１０ａの内周面側には、各流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０と対応する位置に流出口２２１ａがそれぞれ形成されている。さらに、センサ保持手段２１０ａの底面には、各流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０と対応する位置に流入口２２１ｂがそれぞれ形成されている。
【０１５９】
ガス導入筒部２１６は、図１３中で、流体測定器本体２１０の下側に配置されている。ガス導入筒部２１６の外周面には複数の複数のガス吸引孔２１７が設けられている。ガス導入筒部２１６と流体測定器本体２１０との間にはメッシュフィルター部２１２と、ガス弁リング２１１とが配設されている。ガス弁リング２１１は、図１５に示すように回転吸気管２１３に固定されている。そして、このガス弁リング２１１と回転吸気管２１３とが一体に回転するようになっている。
【０１６０】
ガス弁リング２１１には、８つの流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０のいずれか１つの流入口２２１ｂと連通するガス供給口２１１ａが形成されている。メッシュフィルター部２１２はこのガス供給口２１１ａを覆う状態でガス弁リング２１１に固定されている。なお、メッシュフィルター部２１２は、必ずしもガス弁リング２１１に固定する必要はなく、流体測定器本体２１０に固定されていてもよい。
【０１６１】
回転吸気管２１３には、図１４に示すように８つの流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０のいずれか１つの流出口２２１ａと連通可能な１つのガス吸入口２１４を有する。回転吸気管２１３には、図示しない吸気装置が連結されている。
【０１６２】
そして、図示しない吸気装置からの吸引力によって被検体であるガスは図１３のガス導入筒部２１６の複数のガス吸引孔２１７からガス導入筒部２１６の内部に吸引される。このとき、ガス弁リング２１１と回転吸気管２１３とが一体に回転する。そして、ガス導入筒部２１６の内部のガスは、ガス弁リング２１１のガス供給口２１１ａと連通する８つの流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０のいずれか１つの流入口２２１ｂからそのガス測定室１０の内部に吸引される。このとき、同時に回転吸気管２１３のガス吸入口２１４が図１４に示すように８つの流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０のいずれか１つの流出口２２１ａと連通される。これにより、ガス弁リング２１１と回転吸気管２１３との一体回転によって、ガス弁リング２１１のガス供給口２１１ａと８つの流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０のいずれか１つの流入口２２１ｂとの連通状態と、回転吸気管２１３のガス吸入口２１４と８つの流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０のいずれか１つの流出口２２１ａとの連通状態とが順次、切り替えられるようになっている。これにより、流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０への被測定流体の流入状態を切り替える切り替え手段２２２が構成されている。
【０１６３】
回転吸気管２１３の外周面はガス漏れ防止用グリス２１５が塗布されている。このガス漏れ防止用グリス２１５によって、ガス測定センサ１１でのガス測定時に流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０からのガス漏れを防止している。また、支持体２０２の内部には吸気管支持板２１６ａが設けられており、回転吸気管２１３を支持している。
【０１６４】
次に、本実施形態に係る空間流体分布可視化装置２００の作用について図１６を参照して説明する。空間流体分布可視化装置２００を、図１６中の左側に示す如く、上記所望の空間におけるガス計測開始位置（初期位置）に保持し、流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎを使用して、上記所望の空間における複数の流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎが配置されている複数の位置のガスの濃度を測定する。
【０１６５】
ガス濃度分布表示ユニット２０３は流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎの測定値と、ガス濃度の測定を終了した時点で位置情報測定部２０４により測定された流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎの位置情報（図１６中の左側に示す初期位置）とが入力され、これらガス濃度の測定値と流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎの位置情報とを基に、図１６中の左側に示す初期位置での２次元における所定のガス濃度の直線状の分布Ｄ１を表示装置２０５に表示する。
【０１６６】
次に図１６中の左側に示す初期位置から空間流体分布可視化装置２００を図１６中の右側に示す終了位置まで水平に直線状に移動させる。ここで、上記移動中に流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎが上記初期位置と上記終了位置の他に上記初期位置と上記終了位置の間に等間隔で４箇所測定を行うこととする。ガス濃度分布表示ユニット２０３は４箇所で測定する度にその位置での流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎにより測定された直線状のガスの濃度の分布を、例えば図１６の左側の初期位置のガス濃度分布表示ユニット２０３の表示装置２０５上に参照符号Ｄ１で示されている如く、また図１６の右側の終了位置のガス濃度分布表示ユニット２０３の表示装置２０５上に参照符号Ｄ６で示されている如く、表示装置２０５上に表示できる。
【０１６７】
ガス濃度分布表示ユニット２０３は、さらに、上記初期位置から上記終了位置に至るまでに複数の位置で流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎが測定した直線状のガスの濃度分布Ｄ１，…Ｄ６を基礎に、支持体２０２が移動した図１６中の左側に示す初期位置から図１６中の右側に示す終了位置までの四角形状の水平な空間領域において２点鎖線の縞模様で図示されているガス濃度の実際の概略的な分布に対応して、図１６中の右側の終了位置の空間流体分布可視化装置２００のガス濃度分布表示ユニット２０３の表示装置２０５の四角形状の領域に実線の縞模様で図示されている如く表示することができる。
【０１６８】
なおガス濃度分布表示ユニット２０３は、上記初期位置を基準とした上記移動中の流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎの位置を位置情報測定部２０４により知ることができる。
【０１６９】
本実施形態に係る空間流体分布可視化装置２００においても第１の実施形態と同様に高周波バースト信号を最初の流体測定装置２０１Ａに入力した場合、その最初の流体測定装置２０１Ａからの出力信号を検出する検出時刻前に、高周波バースト信号の入力先を他の流体測定装置２０１Ｂ〜２０１Ｎに第１送信スイッチ装置１１２によって順次切り替え、最初の検出時刻以後、最初の流体測定装置２０１Ａから最後の流体測定装置２０１Ｎまでの応答特性の出力信号を順次検出する。
【０１７０】
また、例えば流体測定装置２０１Ａの流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定センサ１１の１台が必要な計測時間をｔ０とすると、ガス弁リング２１１の流入口と回転吸気管２１３のガス吸入口２１４によってガスの交換が行われる流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０はｔ０／８時間ごとに順次に切り替わる。このため、流体測定装置２０１Ａでは流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３でｔ０／８時間ごとに順次にガスの測定動作が行われる。これは流体測定装置２０１Ｂ〜２０１Ｎについても同様である。したがって、流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎの計測時の時間分解能はｔ０／８時間となる。
【０１７１】
したがって、上述したようにｔ０を２．２秒とすると、およそ０．２８秒ごとに流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎによりガスの測定を行うことができる。このため、支持体２０２が移動した図１６中の左側に示す初期位置から図１６中の右側に示す終了位置までの四角形状の水平な空間領域において、より多くの計測位置でガスの濃度を計測することができる。１秒より短い時間分解能でガスの計測を行うことが可能であることにより、ガス濃度のムラを可視化することができる。
【０１７２】
そこで、上記構成の空間流体分布可視化装置２００においては以下の効果を奏する。すなわち、空間流体分布可視化装置２００は、高周波バースト信号を最初の流体測定装置２０１Ａに入力した場合、その最初の流体測定装置２０１Ａからの出力信号を検出する検出時刻前に、高周波バースト信号の入力先を他の流体測定装置２０１Ｂ〜２０１Ｎに第１送信スイッチ装置１１２によって順次切り替え、最初の検出時刻以後、最初の流体測定装置２０１Ａから最後の流体測定装置２０１Ｎまでの応答特性の出力信号を順次検出する。これにより、空間流体分布可視化装置２００によれば、単一の設定周波数発生装置１１０からの高周波信号が入力される複数の流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎの応答特性を測定する場合、一つの流体測定装置２０１の応答特性を測定してから他の流体測定装置２０１の応答特性を測定するものに比して、高速に測定することができる。
【０１７３】
また、速流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｙでは複数の流体測定手段２Ａ３〜２Ｈ３のガス測定室１０でガスを導入する動作を連携して行い、導入したガスがガス測定センサ１１の感応膜に作用する時間を並行して待つため、ガス測定センサ１１の１台あたりに必要な測定時間に制限されずに流体測定装置２０１Ａ〜２０１Ｎの計測時の時間分解を高めることができる。これにより、空間流体分布可視化装置２００では１秒より短い時間での応答が可能となり、ガスの流れを可視化することができる。
【０１７４】
なお、本発明において流体測定手段とは、その内部に導入した流体（ガスあるいは液体）の測定を行うものであって、流体測定手段自体が、薬液やエネルギーの照射による改質工程、濃縮機能を有し、これらの工程、機能を計測の動作過程に含むことを除外するものではない。
【０１７５】
また、吸着物や反応物の離脱や解離を行う感応膜の初期化機能を流体測定手段の計測の動作過程に含むことを除外するものではない。一般に、ガス計測や生理物質の計測では対象分子の量は少なく、流体測定手段の感度を高くする必要がある。感応膜を使用する場合には、ガス測定室１０内のガス濃度の平衡状態に対応して変化する感応膜へのガスの付着状況を計測するタイプの流体測定手段もあるが、このタイプの流体測定手段では感度の高い感応膜を用いた場合、感応膜に一度吸着したガスは離脱しにくい。流体測定手段において不可逆タイプの感応膜を使用したうえで、感応膜を初期化する工程も行うことにより、感度の高い流体測定手段を実現することができる。
【０１７６】
また、本発明のガス測定センサ１１は必ずしも感応膜を有する必要はない。感応膜の代わりに、例えば表面の分子構造の違いによりガスの吸着状態が変化することを利用してもよく、ガスの密度計測のように、感応膜を使用せず弾性表面波の伝搬速度の変化（位相の変化）や減衰率の変化（周回に伴う強度の変化）によって計測を行ってもよい。
【０１７７】
さらに、感応膜は必ずしも特定のガスのみに反応するものである必要はない。現在、多くのガス測定センサでは、構造的あるいは物理的特性の違いに対して互いに反応特性の異なる複数の感応膜にガスを平行して反応させ、それぞれの感応膜での反応量を総合的に解析して対象とするガスの特定あるいは識別をする方法を採用している。つまり、ガス測定室１０内のガス有無、濃度、そして種類によってガス測定センサ１１の出力が変化する工程が、感応膜によって補助され、これにより、ガスの識別及び検出をすることができればよい。
【０１７８】
したがって、本発明において、各流体測定手段のガス測定センサ１１は単一のセンサである必要はない。前述したように、反応特性の異なる複数の感応膜を感知部に有し、それぞれの応答を分析して計測結果を導くセンサであってもよい。また、各流体測定手段は、ガスに対して反応するセンサ以外に温度計や圧力計を有していてもよく、これらの測定結果を表示する構成にしてもよい。あるいは、各流体測定手段は、流体の測定を行う各流体測定手段を順次切り替える動作時の切り替え速度を制御する手段を有していてもよい。
【０１７９】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形ができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１８０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る流体測定装置の全体の概略構成を示した図。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る流体測定装置のガス測定室の構成を示した正面図。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る流体測定装置の作用を説明するための説明図。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態の流体測定装置の構成を示した概略図。
【図５】図５は、本発明の第３の実施形態の流体測定装置の構成を示した斜視図。
【図６】図６は、本発明の第４の実施形態の流体測定装置の構成を示した断面図。
【図７】図７は、本発明の第５の実施形態の空間流体分布可視化装置の構成を示した概略図。
【図８】図８は、第５の実施形態の空間流体分布可視化装置の構成を示したブロック線図。
【図９Ａ】図９Ａは、第５の実施形態の空間流体分布可視化装置の操作を示したフローチャート。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９ＡのステップＳ３２０の操作を示したフローチャート。
【図１０】図１０は、第５の実施形態の空間流体分布可視化装置の作用を説明するための相関図。
【図１１】図１１は、第５の実施形態に係る空間流体分布可視化装置の表示装置に表示されるガス分布を時間の経過とともに示した説明図。
【図１２】図１２は、本発明の第６の実施形態に係る空間流体分布可視化装置の構成を示した正面図。
【図１３】図１３は、第６の実施形態に係る空間流体分布可視化装置の支持体の流体測定装置を支持している部分の内部構成を示した斜視図。
【図１４】図１４は、第６の実施形態に係る空間流体分布可視化装置の流体測定装置のセンサ保持手段の内部構成を示した断面図。
【図１５】図１５は、第６の実施形態に係る空間流体分布可視化装置の流体測定装置のガス弁リングの構造を示した断面図。
【図１６】図１６は、第６の実施形態に係る空間流体分布可視化装置の作用を説明するための正面図。
【符号の説明】
【０１８１】
１，２５，３０，４８，２０１…流体測定装置、 ２Ａ〜２Ｅ，２Ａ´〜２Ｅ´，２Ａ１〜２Ｆ１，２Ａ２〜２Ｈ２，２Ａ３〜２Ｈ３…流体測定手段、 ３，２９，４８Ａ，２０１Ｂ１…流体測定器、 １０…ガス測定室、 １１…ガス測定センサ、 １２，１３…ガス弁、 １４…ガス弁制御装置、 １６…中央制御装置、 １７…球状弾性表面波制御回路、 ２３…小型ポンプ、 ２４…ポンプ制御装置、 ２８，５７，２２２…切り替え手段、 ２９ａ，２１０…流体測定器本体、 ３１，２１０ａ…センサ保持手段、 ３５，３６，２１１…ガス弁リング、 ３７…流入口、 ３８…流出口、 ４４…ガス弁リングシャフト、 ４５…ガス弁リング回転モータ、 ５０…回転ガス供給筒、 ５０ａ…ガス供給口、 １００，２００…空間流体分布可視化装置、 ２１１ａ…ガス供給口、 ２１３…回転吸気管、 ２１４…ガス吸入口。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定室内に流体測定センサを有し、外部から前記測定室内に導入された被測定流体を前記流体測定センサに作用させて流体測定を行う流体測定手段を複数有する流体測定器を設け、
１つの前記流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に複数の前記流体測定手段に順次、被測定流体を導入してそれぞれの前記流体測定手段ごとに時間差をつけて流体測定を行う流体測定制御手段を設け、
複数の前記流体測定センサの流体測定データを集積することによって外部の被測定流体の変化を高速計測することを特徴とする流体測定装置。
【請求項２】
前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室のそれぞれに流入口と、流出口とを有し、
前記各流入口に前記測定室に流入する被測定流体の流路を開閉する第１の弁と、前記各流出口に前記測定室から流出する被測定流体の流路を開閉する第２の弁の少なくともいずれか１つを設け、
前記流体測定制御手段は、前記流体測定手段の前記第１の弁と、第２の弁の両方あるいは少なくともいずれか一方をそれぞれ前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて駆動する弁制御装置を有することを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置。
【請求項３】
前記流体測定室に接続された前記第１の弁及び前記第２の弁の両方あるいは少なくともいずれか一方が開かれた時間において、前記流体測定室に被測定流体を流入するポンプを有することを特徴とする請求項２に記載の流体測定装置。
【請求項４】
前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室のそれぞれに流入口あるいは流出口とを少なくともいずれか１つを有し、
前記各流出口あるいは流入口の少なくともいずれか一方に前記測定室に被測定流体を導入するポンプをそれぞれ設け、
前記流体測定制御手段は、前記流体測定手段の前記ポンプをそれぞれ前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて駆動するポンプ制御装置を有することを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置。
【請求項５】
前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室が同心円上に配置された固定側の測定器本体と、
前記測定器本体の一端面側に配置され、複数の前記流体測定手段の前記測定室にそれぞれ前記同心円上に並設された被測定流体の流入部と、
前記測定器本体の他端面側に配置され、複数の前記流体測定手段の前記測定室から流出される前記同心円上に並設された被測定流体の流出部と、
複数の前記流体測定手段の前記測定室にそれぞれ流入される被測定流体の流入状態を切り替える切り替え手段とを具備し、
前記切り替え手段は、前記測定器本体の前記流入部と対向配置され、且つ前記測定器本体の軸心位置に配置された回転軸を中心に回転自在に支持され、前記複数の前記流体測定手段の前記測定室の少なくともいずれか１つの前記流入口を有する流入側回転円板と、
前記測定器本体の前記流出部と対向配置され、且つ前記回転軸を中心に回転自在に支持され、前記複数の前記流体測定手段の前記測定室の少なくともいずれか１つの前記流出口を有する流出側回転円板とを具備し、
前記流体測定制御手段は、前記切り替え手段の前記流入側回転円板と前記流出側回転円板とを前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて回転駆動させることで、複数の前記流体測定手段への被測定流体の導入を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置。
【請求項６】
前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室が同心円上に配置されたリング状の測定器本体と、
前記測定器本体の内周面側に配置され、複数の前記流体測定手段の前記測定室にそれぞれ流入される前記測定器本体の中心方向に開口された被測定流体の流入部と、
前記測定器本体の上記流入部とは異なる面側に配置される被測定流体の流出部と、
複数の前記流体測定手段の前記測定室にそれぞれ流入される被測定流体の流入状態を切り替える切り替え手段とを具備し、
前記切り替え手段は、前記測定器本体の前記流入部と対向配置され、且つ前記測定器本体の軸心位置に配置された回転軸を中心に回転自在に支持され、前記複数の前記流体測定手段の前記測定室の少なくともいずれか１つに連通する流入口を有する回転流体供給筒を具備し、
前記流体測定制御手段は、前記切り替え手段の前記回転流体供給筒を回転駆動させることで、前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて、複数の前記流体測定手段への被測定流体の導入を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置。
【請求項７】
前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室が同心円上に配置されたリング状の測定器本体と、
前記測定器本体の内周面側に配置され、複数の前記流体測定手段の前記測定室からそれぞれ流出される前記測定器本体の中心方向に開口された被測定流体の流出部と、
前記測定器本体の上記流出部とは異なる面側に配置される被測定流体の流入部と、
複数の前記流体測定手段の前記測定室からそれぞれ流出される被測定流体の流出状態を切り替える切り替え手段とを具備し、
前記切り替え手段は、前記測定器本体の前記流出部と対向配置され、且つ前記測定器本体の軸心位置に配置された回転軸を中心に回転自在に支持され、前記複数の前記流体測定手段の前記測定室の少なくともいずれか１つに連通する流出口を有する回転流体供給筒を具備し、
前記流体測定制御手段は、前記切り替え手段の前記回転流体供給筒を回転駆動させることで、前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて、複数の前記流体測定手段への被測定流体の導入を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置。
【請求項８】
前記被測定流体は、ガスであり、
前記流体測定センサは、ガスセンサであることを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置。
【請求項９】
前記ガスセンサは、複数のガスセンサ要素の集合体から構成されており、
前記各ガスセンサ要素は感応膜を有し、前記感応膜は前記ガスセンサ要素毎に異なるガス応答性を有し、
前記各ガスセンサ要素からの出力を算出することで、被測定流体の種類及び濃度の少なくともいずれか１つを計測することを特徴とする請求項８に記載の流体測定装置。
【請求項１０】
前記ガスセンサは球状弾性表面波素子センサであり、
前記球状表面弾性表面波素子センサは被測定流体の作用によって弾性特性が変化する物質で構成されているか、あるいは、被測定流体が含む所定の成分を吸着する感応膜を有するかの少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項９に記載の流体測定装置。
【請求項１１】
前記ガスセンサは電気抵抗式ガスセンサであり、
前記電気抵抗式ガスセンサは感応膜を有し、前記感応膜が被測定流体を吸着することで電気抵抗を変化させ、前記感応膜の電気抵抗を測定することで流体の変化を計測することを特徴とする請求項９に記載の流体測定装置。
【請求項１２】
前記ガスセンサは電界効果型トランジスタ型ガスセンサであり、
前記電界効果型トランジスタ型ガスセンサは感応膜を有し、前記感応膜は被測定流体を吸着することで仕事関数を変化させ、閾値電圧や抵抗変化を測定することで被測定流体の変化を計測することを特徴とする請求項９に記載の流体測定装置。
【請求項１３】
流体測定センサを有する測定室内に外部から被測定流体を導入させ、前記流体測定センサに作用させて流体測定を行う流体測定工程と、
前記流体測定工程で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて前記流体測定工程と同様の流体測定を複数行う時間差流体測定工程と、
前記流体測定工程と、前記時間差流体測定工程とで使用される複数の前記流体測定センサの流体測定データを集積することによって外部の被測定流体の変化を高速計測する流体変化計測工程と、
を具備することを特徴とする流体測定方法。
【請求項１４】
相互に異なった複数の位置における所定の被測定流体の変化を測定する複数の流体測定装置と、
各流体測定装置が測定した流体の測定値が入力され、これら流体の測定値を基に、少なくとも２次元空間における所定の流体の分布を表示する表示ユニットと、
を備えた空間流体分布可視化装置であって、
前記流体測定装置は、測定室内に流体測定センサを有し、外部から前記測定室内に導入された被測定流体を前記流体測定センサに作用させて流体測定を行う流体測定手段を複数有する流体測定器と、１つの前記流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に複数の前記流体測定手段に順次、被測定流体を導入してそれぞれの前記流体測定手段ごとに時間差をつけて流体測定を行う流体測定制御手段とが設けられ、複数の前記流体測定センサの流体測定データを集積することによって外部の被測定流体の変化を高速計測し、
前記複数の流体測定装置の測定データによって流体の変化を前記表示ユニットに可視化して表示する可視化表示手段を設けたことを特徴とする空間流体分布可視化装置。
【請求項１５】
前記表示ユニットは、前記流体測定装置の数と対応する数の表示要素を有し、
前記可視化表示手段は、前記流体測定装置の位置情報と前記表示ユニット内の前記表示要素の位置情報とをそれぞれ対応させ、それぞれの前記流体測定装置の測定結果を前記流体測定装置毎にそれぞれ対応させた前記表示ユニット内の対応位置の前記表示要素に表示させる制御手段を有することを特徴とする請求項１４に記載の空間流体分布可視化装置。
【請求項１６】
前記空間流体分布可視化装置の本体は、前記流体測定装置を支持する棒状の支持管と、
前記流体測定装置の位置情報を測定する位置情報測定手段と、
を有し、
前記可視化表示手段は、複数の前記流体測定装置が測定した流体の測定値と、複数の流体測定装置が流体の測定を終了した時点で前記位置情報測定手段により測定された複数の前記流体測定装置の位置情報と、が入力され、これら流体の測定値とこれら流体測定装置の位置情報とを基に、少なくとも２次元空間における所定の流体の分布を前記表示ユニットに表示することを特徴とする請求項１４に記載の空間流体分布可視化装置。
【請求項１】
測定室内に流体測定センサを有し、外部から前記測定室内に導入された被測定流体を前記流体測定センサに作用させて流体測定を行う流体測定手段を複数有する流体測定器を設け、
１つの前記流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に複数の前記流体測定手段に順次、被測定流体を導入してそれぞれの前記流体測定手段ごとに時間差をつけて流体測定を行う流体測定制御手段を設け、
複数の前記流体測定センサの流体測定データを集積することによって外部の被測定流体の変化を高速計測することを特徴とする流体測定装置。
【請求項２】
前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室のそれぞれに流入口と、流出口とを有し、
前記各流入口に前記測定室に流入する被測定流体の流路を開閉する第１の弁と、前記各流出口に前記測定室から流出する被測定流体の流路を開閉する第２の弁の少なくともいずれか１つを設け、
前記流体測定制御手段は、前記流体測定手段の前記第１の弁と、第２の弁の両方あるいは少なくともいずれか一方をそれぞれ前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて駆動する弁制御装置を有することを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置。
【請求項３】
前記流体測定室に接続された前記第１の弁及び前記第２の弁の両方あるいは少なくともいずれか一方が開かれた時間において、前記流体測定室に被測定流体を流入するポンプを有することを特徴とする請求項２に記載の流体測定装置。
【請求項４】
前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室のそれぞれに流入口あるいは流出口とを少なくともいずれか１つを有し、
前記各流出口あるいは流入口の少なくともいずれか一方に前記測定室に被測定流体を導入するポンプをそれぞれ設け、
前記流体測定制御手段は、前記流体測定手段の前記ポンプをそれぞれ前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて駆動するポンプ制御装置を有することを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置。
【請求項５】
前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室が同心円上に配置された固定側の測定器本体と、
前記測定器本体の一端面側に配置され、複数の前記流体測定手段の前記測定室にそれぞれ前記同心円上に並設された被測定流体の流入部と、
前記測定器本体の他端面側に配置され、複数の前記流体測定手段の前記測定室から流出される前記同心円上に並設された被測定流体の流出部と、
複数の前記流体測定手段の前記測定室にそれぞれ流入される被測定流体の流入状態を切り替える切り替え手段とを具備し、
前記切り替え手段は、前記測定器本体の前記流入部と対向配置され、且つ前記測定器本体の軸心位置に配置された回転軸を中心に回転自在に支持され、前記複数の前記流体測定手段の前記測定室の少なくともいずれか１つの前記流入口を有する流入側回転円板と、
前記測定器本体の前記流出部と対向配置され、且つ前記回転軸を中心に回転自在に支持され、前記複数の前記流体測定手段の前記測定室の少なくともいずれか１つの前記流出口を有する流出側回転円板とを具備し、
前記流体測定制御手段は、前記切り替え手段の前記流入側回転円板と前記流出側回転円板とを前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて回転駆動させることで、複数の前記流体測定手段への被測定流体の導入を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置。
【請求項６】
前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室が同心円上に配置されたリング状の測定器本体と、
前記測定器本体の内周面側に配置され、複数の前記流体測定手段の前記測定室にそれぞれ流入される前記測定器本体の中心方向に開口された被測定流体の流入部と、
前記測定器本体の上記流入部とは異なる面側に配置される被測定流体の流出部と、
複数の前記流体測定手段の前記測定室にそれぞれ流入される被測定流体の流入状態を切り替える切り替え手段とを具備し、
前記切り替え手段は、前記測定器本体の前記流入部と対向配置され、且つ前記測定器本体の軸心位置に配置された回転軸を中心に回転自在に支持され、前記複数の前記流体測定手段の前記測定室の少なくともいずれか１つに連通する流入口を有する回転流体供給筒を具備し、
前記流体測定制御手段は、前記切り替え手段の前記回転流体供給筒を回転駆動させることで、前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて、複数の前記流体測定手段への被測定流体の導入を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置。
【請求項７】
前記流体測定器は、複数の前記流体測定手段の前記測定室が同心円上に配置されたリング状の測定器本体と、
前記測定器本体の内周面側に配置され、複数の前記流体測定手段の前記測定室からそれぞれ流出される前記測定器本体の中心方向に開口された被測定流体の流出部と、
前記測定器本体の上記流出部とは異なる面側に配置される被測定流体の流入部と、
複数の前記流体測定手段の前記測定室からそれぞれ流出される被測定流体の流出状態を切り替える切り替え手段とを具備し、
前記切り替え手段は、前記測定器本体の前記流出部と対向配置され、且つ前記測定器本体の軸心位置に配置された回転軸を中心に回転自在に支持され、前記複数の前記流体測定手段の前記測定室の少なくともいずれか１つに連通する流出口を有する回転流体供給筒を具備し、
前記流体測定制御手段は、前記切り替え手段の前記回転流体供給筒を回転駆動させることで、前記流体測定手段ごとに前記設定時間の時間差をつけて、複数の前記流体測定手段への被測定流体の導入を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置。
【請求項８】
前記被測定流体は、ガスであり、
前記流体測定センサは、ガスセンサであることを特徴とする請求項１に記載の流体測定装置。
【請求項９】
前記ガスセンサは、複数のガスセンサ要素の集合体から構成されており、
前記各ガスセンサ要素は感応膜を有し、前記感応膜は前記ガスセンサ要素毎に異なるガス応答性を有し、
前記各ガスセンサ要素からの出力を算出することで、被測定流体の種類及び濃度の少なくともいずれか１つを計測することを特徴とする請求項８に記載の流体測定装置。
【請求項１０】
前記ガスセンサは球状弾性表面波素子センサであり、
前記球状表面弾性表面波素子センサは被測定流体の作用によって弾性特性が変化する物質で構成されているか、あるいは、被測定流体が含む所定の成分を吸着する感応膜を有するかの少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項９に記載の流体測定装置。
【請求項１１】
前記ガスセンサは電気抵抗式ガスセンサであり、
前記電気抵抗式ガスセンサは感応膜を有し、前記感応膜が被測定流体を吸着することで電気抵抗を変化させ、前記感応膜の電気抵抗を測定することで流体の変化を計測することを特徴とする請求項９に記載の流体測定装置。
【請求項１２】
前記ガスセンサは電界効果型トランジスタ型ガスセンサであり、
前記電界効果型トランジスタ型ガスセンサは感応膜を有し、前記感応膜は被測定流体を吸着することで仕事関数を変化させ、閾値電圧や抵抗変化を測定することで被測定流体の変化を計測することを特徴とする請求項９に記載の流体測定装置。
【請求項１３】
流体測定センサを有する測定室内に外部から被測定流体を導入させ、前記流体測定センサに作用させて流体測定を行う流体測定工程と、
前記流体測定工程で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に時間差をつけて前記流体測定工程と同様の流体測定を複数行う時間差流体測定工程と、
前記流体測定工程と、前記時間差流体測定工程とで使用される複数の前記流体測定センサの流体測定データを集積することによって外部の被測定流体の変化を高速計測する流体変化計測工程と、
を具備することを特徴とする流体測定方法。
【請求項１４】
相互に異なった複数の位置における所定の被測定流体の変化を測定する複数の流体測定装置と、
各流体測定装置が測定した流体の測定値が入力され、これら流体の測定値を基に、少なくとも２次元空間における所定の流体の分布を表示する表示ユニットと、
を備えた空間流体分布可視化装置であって、
前記流体測定装置は、測定室内に流体測定センサを有し、外部から前記測定室内に導入された被測定流体を前記流体測定センサに作用させて流体測定を行う流体測定手段を複数有する流体測定器と、１つの前記流体測定手段で行われる１回の流体測定に要する流体測定時間よりも短い設定時間毎に複数の前記流体測定手段に順次、被測定流体を導入してそれぞれの前記流体測定手段ごとに時間差をつけて流体測定を行う流体測定制御手段とが設けられ、複数の前記流体測定センサの流体測定データを集積することによって外部の被測定流体の変化を高速計測し、
前記複数の流体測定装置の測定データによって流体の変化を前記表示ユニットに可視化して表示する可視化表示手段を設けたことを特徴とする空間流体分布可視化装置。
【請求項１５】
前記表示ユニットは、前記流体測定装置の数と対応する数の表示要素を有し、
前記可視化表示手段は、前記流体測定装置の位置情報と前記表示ユニット内の前記表示要素の位置情報とをそれぞれ対応させ、それぞれの前記流体測定装置の測定結果を前記流体測定装置毎にそれぞれ対応させた前記表示ユニット内の対応位置の前記表示要素に表示させる制御手段を有することを特徴とする請求項１４に記載の空間流体分布可視化装置。
【請求項１６】
前記空間流体分布可視化装置の本体は、前記流体測定装置を支持する棒状の支持管と、
前記流体測定装置の位置情報を測定する位置情報測定手段と、
を有し、
前記可視化表示手段は、複数の前記流体測定装置が測定した流体の測定値と、複数の流体測定装置が流体の測定を終了した時点で前記位置情報測定手段により測定された複数の前記流体測定装置の位置情報と、が入力され、これら流体の測定値とこれら流体測定装置の位置情報とを基に、少なくとも２次元空間における所定の流体の分布を前記表示ユニットに表示することを特徴とする請求項１４に記載の空間流体分布可視化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−４８５８０（Ｐ２０１０−４８５８０Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１０８３２（Ｐ２００８−２１０８３２）
【出願日】平成２０年８月１９日（２００８．８．１９）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１９日（２００８．８．１９）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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