発生ガス検出装置
【課題】生物発生ガスの計測精度及び計測効率を高める。
【解決手段】生物発生ガス検出装置１は、生物が発生するガスが蓄積される第１チャンバー５０に対して、大気開放状態と大気遮断状態を切り換える第１大気開放弁５６を設け、第１チャンバー５０に接続される第２チャンバー６０に対して、大気開放状態と大気遮断状態を切り換える第２大気開放弁６６を設け、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０の間に両者の接続を切り換えるチャンバー連結弁７０を設ける。更に、これらの弁を切替ながら、循環機構８０によって第１チャンバー５０と第２チャンバー６０の間で気体を強制移動させて、内部の気体をガスセンサ９０で計測するようにした。
【解決手段】生物発生ガス検出装置１は、生物が発生するガスが蓄積される第１チャンバー５０に対して、大気開放状態と大気遮断状態を切り換える第１大気開放弁５６を設け、第１チャンバー５０に接続される第２チャンバー６０に対して、大気開放状態と大気遮断状態を切り換える第２大気開放弁６６を設け、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０の間に両者の接続を切り換えるチャンバー連結弁７０を設ける。更に、これらの弁を切替ながら、循環機構８０によって第１チャンバー５０と第２チャンバー６０の間で気体を強制移動させて、内部の気体をガスセンサ９０で計測するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌、動植物又は微生物等の生物が発生するガスを検出する為の生物発生ガス検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば土壌、動植物、微生物等の生物を研究する分野では、蒸発する水分、呼吸量、光合成における蒸散などのように、生物から生命活動から生じる様々な発生ガスを分析する必要がある。
【０００３】
この発生ガスを測定するために、特許文献１に示されるような２つのチャンバーを用いた生物発生ガス検出装置が提案されている。この生物発生ガス検出装置は、動植物が収容される測定チャンバーと、この測定チャンバーに接続されるバッファーチャンバーを備えており、両者の気体をファンで強制的に循環させる。この生物発生ガス測定装置によれば、チャンバーの容積を変更することで、多様な測定を行うことが可能となる。
【０００４】
また、バッファーチャンバーに、外気（大気）を吸引する吸気ファンと、大気に対する圧力開放弁を付加し、バッファーチャンバー内のガスを大気状態にリセットして、連続測定を行う技術も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３９６８７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１の技術では、バッファーチャンバーを大気状態にリセットする際、測定チャンバー内の生物が発生したガスがバッファーチャンバーに流入する。結果、バッファーチャンバーを完全に大気状態にリセットすることが難しいという問題があった。
【０００７】
更に、従来の技術では、測定チャンバー内を大気状態にリセットすることが出来ない。従って、バッファーチャンバーを大気状態にリセットした後に測定を再開しても、測定チャンバー内に予め滞留している発生ガスがバッファーチャンバーに急激に流れ込むので、発生ガスの経時的変化を正確に計測することが難しいという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、特許文献１の技術を更に発展させて、繰り返し計測を高精度化することが可能な発生ガス検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者の鋭意研究によって、上記目的は以下の手段によって達成される。
【００１０】
即ち、上記目的を達成する本発明は、土壌、動植物又は微生物等の生物が発生するガスが蓄積される第１チャンバーと、前記第１チャンバーに接続される第２チャンバーと、前記第１チャンバーに設けられ、該第１チャンバーの内部空間を大気側に開放する大気開放状態、及び該第１チャンバーの内部空間を大気側から遮断する大気遮断状態を切り換える第１大気開放弁と、前記第２チャンバーに設けられ、該第２チャンバーの内部空間を大気側に開放する大気開放状態、及び該第２チャンバーの内部空間を大気側から遮断する大気遮断状態を切り換える第２大気開放弁と、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとの間に設けられ、該第１チャンバーと該第２チャンバーを接続するチャンバー接続状態、及び該第１チャンバーと該第２チャンバーを遮断するチャンバー遮断状態を切り換えるチャンバー連結弁と、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーの間で気体を強制移動させる循環機構と、前記第１又は前記第２チャンバー内に設けられて内部のガス状態を検出するガスセンサと、を備えることを特徴とする生物発生ガス検出装置である。
【００１１】
上記目的を達成する生物発生ガス検出装置では、更に、前記第１大気開放弁、前記第２大気開放弁及び前記チャンバー連結弁の開閉、並びに前記循環機構を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記第１大気開放弁及び前記第２大気開放弁を前記大気遮断状態、且つ前記チャンバー連結弁を前記チャンバー接続状態とした上で、前記循環機構で前記気体を移動させ、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーの間で前記気体が循環する前記生物発生ガス検出状態と、前記第１大気開放弁及び前記第２大気開放弁を前記大気開放状態、且つ前記チャンバー連結弁を前記チャンバー遮断状態とした上で、前記循環機構で前記気体を移動させ、前記第１チャンバー及び前記第２チャンバーに前記大気を導入する大気検出状態とを切り換えることを特徴とすることが好ましい。
【００１２】
上記目的を達成する生物発生ガス検出装置の前記循環機構は、更に、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーを接続する気体移動孔と、前記気体移動孔に設けられて前記第１チャンバーと前記第２チャンバーの間で前記気体を強制移動させる循環ファンと、を備えることを特徴とすることが好ましい。
【００１３】
上記目的を達成する生物発生ガス検出装置の前記循環機構は、更に、前記第２チャンバーから前記第１チャンバーに前記気体を強制移動させることを特徴とすることが好ましい。
【００１４】
上記目的を達成する生物発生ガス検出装置の前記第１チャンバーは、更に、底面側にガスを導入するための開口が形成されていることを特徴とすることが好ましい。
【００１５】
上記目的を達成する生物発生ガス検出装置の前記開口には、更に、開口面積を調整するための面積調整機構が設けられることを特徴とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、生物から生じる発生ガスを高精度に検出することが可能となるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る生物発生ガス検出装置の全体構造を示す断面図である。
【図２】同生物発生ガス検出装置の弁の構造を拡大して示す図である。
【図３】同生物発生ガス検出装置の制御装置の内部構成を示す図である。
【図４】同生物発生ガス検出装置の制御装置の制御構成を示すブロック図である。
【図５】同生物発生ガス検出装置の大気検出状態を示す断面図である。
【図６】同生物発生ガス検出装置の生物発生ガス検出状態を示す断面図である。
【図７】同生物発生ガス検出装置の他の計測態様を示す断面図である。
【図８】同生物発生ガス検出装置の他の構成例を示す断面図である。
【図９】同生物発生ガス検出装置の他の計測態様を示す断面図である。
【図１０】同生物発生ガス検出装置の他の計測態様を示す断面図である。
【図１１】同生物発生ガス検出装置の他の構成例を示す断面図である。
【図１２】（Ａ）は図１１のＸＩＩ（Ａ）矢視断面図であり、（Ｂ）図１１のＸＩＩ（Ｂ）矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１９】
図１には、本実施形態の生物発生ガス検出装置１の全体構成が示されている。この生物発生ガス検出装置１は、制御装置１０と、ガス検出器本体５０を備えて構成される。
【００２０】
ガス検出器本体４０は、第１チャンバー５０、第２チャンバー６０、第１大気開放弁５６、第２大気開放弁６６、チャンバー連結弁７０、循環機構８０、ガスセンサ９０を備える。
【００２１】
第１チャンバー５０は、土壌、動植物又は微生物等の生物が収容されて、この生物が発生するガスが蓄積される。本実施形態において、この第１チャンバー５０は、底側が開放している円筒形の容器５１と、この容器５１の底側に設置される面積調整機構５２を備える。面積調整機構５２は、内部に開口５３Ａを有する環状の交換式カバー５３で構成され、容器５１の底側を覆うように配置される。開口５３Ａのサイズや形状が異なる複数の交換式カバー５３を予め用意しておけば、この交換式カバー５３を交換するのみで、開口５３Ａの面積を調整できる。勿論、開口５３Ａが形成されていない交換式カバー５３を用いれば、第１チャンバー５０を密閉状態とすることもできる。なお、容器５１は樹脂又はガラス等のような剛性を有する透明素材で構成されているが、面積調整機構５２の交換式カバー５３は、シリコン、ゴム、スポンジなどの弾性を有する材料で構成して、容器５１との密着性を高めることが好ましい。
【００２２】
なお、本実施形態では、面積調整機構５２として交換式カバー５３を設けているが、スライド式の板などを用い、そのスライド量で開口面積を調整することもできる。
【００２３】
第２チャンバー６０は、円筒形の容器６１を備えており、第１チャンバー５０の上方に積み重ねるように配置される。特に本実施形態では、第１チャンバー５０の天井と、第２チャンバー６０の底面が、共通の仕切り壁６２で構成され、両者の容器５１、６１が一体化している。このように、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０を上下に積み重ねて配置すると、装置全体がコンパクト化・一体化されることで可搬性を向上する。また、仕切り壁６２の位置を変更すれば、各々の容積を変更することもできる。なお、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０を分離可能に構成して、それぞれ独立して内部容積を変更できるようにしておくことも好ましい。
【００２４】
第１大気開放弁５６は、第１チャンバー５０の側壁に設けられており、この第１チャンバー５０の内部空間を大気側に開放する「大気開放状態」と、第１チャンバー５０の内部空間を大気側から遮断する「大気遮断状態」を切り換える。
【００２５】
第２大気開放弁６６は、第２チャンバー６０の側壁又は天井に設けられており、第２チャンバー６０の内部空間を大気側に開放する「大気開放状態」と、第２チャンバー６０の内部空間を大気側から遮断する「大気遮断状態」を切り換える。
【００２６】
チャンバー連結弁７０は、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０との間の仕切り壁６２に設けられ、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０の内部空間を接続する「チャンバー接続状態」と、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０の内部空間を遮断する「チャンバー遮断状態」を切り換える。
【００２７】
図２に拡大して示されるように、チャンバー連結弁７０は、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０を接続する通気孔７１と、この通気孔７１を密閉可能な弁体７２と、この弁体７２を通気孔７１に対して進退させるスライダ７３と、このスライダ７３をスライドさせるアーム７４と、アーム７４を揺動させるサーボモータ７５と、このサーボモータ７５を固定する台座７６を備えて構成される。サーボモータ７５によってアーム７４を揺動させると、スライダ７３が往復運動し、弁体７２が通気孔７１を密閉したり（図２（Ａ）参照）、弁体７２が通気孔７１を開放したりする（図２（Ｂ）参照）。弁体７２は、通気孔７１の周囲との密閉性を高めるために、表面がシリコン、ゴム、スポンジ等の弾性体で構成される。なお、第１大気開放弁５６及び第２大気開放弁６６の構造も、このチャンバー連結弁７０と同じ構造であることから、ここでの説明を省略する。
【００２８】
図１に戻って、循環機構８０は、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０の間で気体を強制移動させる。具体的に循環機構８０は、第１チャンバー５０と第２チャンバー８０を接続する気体移動孔８２と、気体移動孔８０に設けられて第１チャンバー５０と第２チャンバー６０の間で気体を強制移動させる循環ファン８４を備える。気体移動孔８０は、ここでは仕切り壁６２に設けられる開口となる。この循環ファン８４は、この気体移動孔８０の第２チャンバー６０側に設置されることによって、第２チャンバー６０側から第１チャンバー５０側に気体を強制移動させる。
【００２９】
ガスセンサ９０は、第２チャンバー６０内に設けられて内部のガス状態を検出する。具体的に本実施形態では、ガスセンサ９０として、ＣＯ２センサーとＨ２センサーが設けられており、第２チャンバー６０内のＣＯ２及びＨ２を計測できるようになっている。なお、ここではＣＯ２及びＨ２を検知する場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、ガスの状態を検知できるものであれば、温度、湿度、窒素、酸素など様々なセンサを用いることができる。また、このガスセンサ９０は、デジタル表示画面９２を備えており、計測中のＣＯ２又はＨ２の濃度を数値表示できるようになっている。
【００３０】
図３には、制御装置１０のハード構成が開示されている。この制御装置１０は、ＣＰＵ１２、第１記憶媒体１４、第２記憶媒体１６、第３記憶媒体１８、入力装置２０、表示装置２２、入出力インタフェース２４、ＧＰＳセンサ２６、バス２８を備えて構成される。ＣＰＵ１２はいわゆる中央演算処理装置であり、各種プログラムが実行されて本制御装置１０の各種機能を実現する。第１記憶媒体１４はいわゆるＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）であり、ＣＰＵ１２の作業領域として使用されるメモリである。第２記憶媒体１６はいわゆるＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）であり、ＣＰＵ１２で実行される基本ＯＳを記憶するためのメモリである。第３記憶媒体１８は、磁気ディスクを内蔵したハードディスク装置、ＣＤやＤＶＤやＢＤを収容するディスク装置、不揮発性の半導体フラッシュメモリ装置などで構成されており、ＣＰＵ１２で実行される各種プログラム、ガスセンサ９０のセンシングデータ、計測スケジュールを設定する為のスケジュールデータ等が保存される。入力装置２０は入力キーやキーボード、マウスであり、各種情報を入力する装置である。表示装置２２はディスプレイであって、センシング結果や各種操作状態を表示する。入出力インタフェース２４は、各弁を動かすサーボモータに対する電源及び制御信号や、ガスセンサ９０に対する電源及び制御信号が入出力される。更にこの入出力インタフェース２４は、外部のパーソナルコンピュータからプログラム等のデータを取得したり、同パーソナルコンピュータに対して計測結果を出力したりする。ＧＰＳセンサ２６は、測定地点の位置情報を取得して、センシング結果と一緒に保存する。バス２８は、ＣＰＵ１２、第１記憶媒体１４、第２記憶媒体１６、第３記憶媒体１８、入力装置２０、表示装置２２、入出力インタフェース２４、ＧＰＳセンサ２６などを一体的に接続して通信を行うための配線となる。
【００３１】
図４には、この制御装置１０に保存される計測プログラムがＣＰＵ１２で実行されることで得られる機能構成が示されている。この制御装置１０は、機能構成として、スケジュール制御部３０、センシング部３２、弁制御部３４を備える。スケジュール制御部３０は、本生物発生ガス検出装置１における生物から発生するガスを繰り返して検出する際の計測スケジュール及び計測結果のデータを管理する。センシング制御部３２は、スケジュール制御部３０からの指示に基づいて、ガスセンサ９０を利用してガスの状態を検出し、第３記憶媒体１８に保存する。弁制御部３４は、スケジュール制御部３０からの指示に基づいて、第１、第２大気開放弁５６、６６及びチャンバー連結弁７０のサーボモータを制御して、各弁体の開閉を行う。
【００３２】
次に、図５及び図６を参照して、制御装置１０による、生物発生ガス検出装置１の自動繰り返し計測手順（方法）について説明する。なおここでは、土壌Ｓから発生するＣＯ２及びＨ２のガス収支を計測する場合を例示する。
【００３３】
先ず制御装置１０は、図５に示されるように、第１大気開放弁５６及び第２大気開放弁６６を「大気開放状態」、且つチャンバー連結弁７０を「チャンバー遮断状態」とした上で、循環機構８０で気体を移動させる。結果、大気は、矢印Ａに沿って、第２大気開放弁６６を介して第２チャンバー６０に流入し、循環機構８０の気体移動孔８２を介して第２チャンバー６０から第１チャンバー５０に流入し、更に、第１大気開放弁５６を介して第１チャンバー５０から外部に放出される。即ち、第１、第２チャンバー５０、６０の双方を大気が連続的に通過して、全体が換気される。特にチャンバー連結弁７０を「チャンバー遮断状態」として、循環機構８０で第２チャンバー６０から第１チャンバー５０にガスを移動させるので、第１チャンバー５０内のガスが第２チャンバー６０側に流れ込むことが抑制される。なお、この状態のことを本実施形態では「大気検出状態」と呼ぶ。
【００３４】
この大気検出状態において、制御装置１０は、ガスセンサ９０を利用して第２チャンバー６０内のＣＯ２及びＨ２を計測する。結果、この生物発生ガス検出装置１の周囲に存在している大気のＣＯ２及びＨ２の濃度（これをバックグラウンドガス濃度という）を正確に検出することが可能となる。なお、この計測時間は、換気を継続してＣＯ２、Ｈ２の検出値が安定した時点を終了とする。
【００３５】
次に制御装置１０は、図６に示されるように、第１大気開放弁５６及び第２大気開放弁６６を「大気遮断状態」、且つチャンバー連結弁７０を「チャンバー接続状態」とした上で、循環機構８０で気体を移動させる。結果、矢印Ｂに示されるように、第１チャンバー５０内のガスは、チャンバー連結弁７０を介して第２チャンバー６０に流入し、第２チャンバー６０内のガスは循環機構８０の気体移動孔８２を介して第１チャンバー５０に移動する。即ち、大気から閉ざされた第１チャンバー５０と第２チャンバー６０の間を気体が循環する。なお、この状態のことを本実施形態では「生物発生ガス検出状態」と呼ぶ。
【００３６】
この生物発生ガス検出状態において、制御装置１０は、ガスセンサ９０を利用して第２チャンバー６０内のＣＯ２及びＨ２を計測する。結果、第１チャンバー５０内の生物が発生したガスによる、ＣＯ２及びＨ２による濃度上昇又は下降度合いを正確に検出することが可能となる。具体的には、一定の時間に亘ってＣＯ２及びＨ２の濃度変化量を測定し、この濃度変化量と、第１、第２チャンバー５０、６０の容積から、発生源となる土壌ＳからのＣＯ２及びＨ２の発生量を算出する。例えば１０分間に亘って測定したＣＯ２濃度変化量から、「ＣＯ２排出質量（ｇ）／平方センチメートル／１時間」というように、単位面積当たり且つ単位時間当たりのガス排出量を導く。なお、土壌Ｓを測定する場合、単位面積の基準は開口５３Ａの面積となる。一方、開口５３Ａと閉じた上で、第１チャンバー５０内の動物のガス排出量を計測する場合は、「ＣＯ２排出質量（ｇ）／１個体／１時間」というように、単位個体当たり且つ単位時間当たりのガス排出量を導いても良い。また開口５３Ａと閉じた上で、第１チャンバー５０内の植物のガス排出量を計測する場合は、「ＣＯ２排出質量（ｇ）／葉の単位面積／１時間」というように、葉の単位表面積当たり且つ単位時間当たりのガス排出量を導いたりすることもできる。
【００３７】
なお、より高精度に測定するためには、第１チャンバー５０内の生物から発生するガス濃度が上昇・下降する時の、第１チャンバー５０、第２チャンバー６０の温度変化、湿度変化、圧力変化（ガス体積変化及びガス分圧変化）を計測し、それを上記ガス発生量の計算に反映させることが好ましい。従って、第１チャンバー５０、第２チャンバー６０の何れかに、望ましくは圧力センサー、温度センサー、湿度センサーを配置する。一方、例えば１０分程度のＣＯ２濃度変動を利用してガス発生量を算出する場合、その濃度変化は多くても数百ｐｐｍ程度の変動量、温度変化・湿度変化も略零になるので、第１チャンバー５０、第２チャンバー６０の温湿度変化、内圧変化（ガス体積変化及びガス分圧変化）は殆ど無視して良い場合もある。このような場合は、圧力センサー等を必ずしも設置しなくても良い。
【００３８】
また、制御装置１０は、バックグラウンドガス濃度を基準とした濃度上昇・下降量を算出することで、生物単体が発生するＣＯ２、Ｈ２のガス収支を算出するようにしてもよい。
【００３９】
図６の状態による変動後ガス濃度の検出が終わった後、この制御装置１０は、再び図５の「大気検出状態」に移行してバックグラウンドガス濃度を計測し、出来る限り自然環境に近い状態に素早く戻す。これにより、自らが発生するガスによって第１チャンバー５０、第２チャンバー６０内の濃度が高まるような、不自然な計測環境を回避する。その後、更に図６の「生物発生ガス検出状態」に移行して変動後ガス濃度を計測する。このように、本生物発生ガス検出装置１では、使用者によって設定されたスケジュールに併せて、「大気検出状態」と「生物発生ガス検出状態」を自在に移行しながら、第１チャンバー５０内を自然環境に近い状態に維持しつつ、ガスの状態を検知することが可能となっている。
【００４０】
以上、本実施形態の生物発生ガス検出装置１によれば、第１、第２チャンバー５０、６０の双方に第１、第２大気開放弁５６、６６を配置すると共に、第１、第２チャンバー５０、６０間にチャンバー連結弁７０を配置し、更に、循環機構８０で第１、第２チャンバー５０、６０の気体を強制移動させる。従って、第１、第２大気開放弁５６、６６及びチャンバー連結弁７０の開閉状態を適宜切り換えることで、第２チャンバー６０内を大気に換気したり、これに連動させて第１チャンバー５０内のガスも同時に換気したり、第２チャンバー６０と第１チャンバー５０内で気体を循環させて生物発生ガスを検知したりできる。特にこの循環機構８０の気体移送力を、大気検出状態における換気動作と、生物発生ガス検出状態における循環動作で兼ねることが出来るので、生物発生ガス検出装置１の内部構造を簡潔にすることができる。結果、メンテナンスが容易となると共に、製造コストを低減する。
【００４１】
また、制御装置１０によって「大気検出状態」にする際、チャンバー連結弁７０を「チャンバー遮断状態」として、循環機構８０で第２チャンバー６０から第１チャンバー５０にガスを強制移動させるので、第１チャンバー５０内のガスが第２チャンバー６０側に流れ込むことが抑制される。結果、第２チャンバー６０側に設けられているガスセンサ９０によって、極めて高精度にバックグラウンドガス濃度を検出できる。
【００４２】
更に本実施形態の「大気検出状態」では、第１チャンバー５０に対しても、大気で直接的に導入できる。一度計測を行うと、生物発生ガスで第１チャンバー５０内が満たされるので、この生物発生ガスの影響を生物自体が受ける場合がある。従って、本実施形態のように、第１チャンバー５０に大気を強制的に通過させることによって、短時間で効率的な換気を促し、生物が活動する為の自然環境に素早く復帰させることが出来、計測精度を高めることが可能となる。同様に、生物発生ガスの経時的変化を、一定の周期で繰り返し計測する場合、本実施形態の生物発生ガス検出装置１を用いれば、簡単な制御のみで第１チャンバー５０内を大気にリセットすることができる。
【００４３】
更に本実施形態では、第１チャンバー５０が面積調整機構５２を備えているので、例えば図７に示されるように、第１チャンバー５０の全体を交換しなくても、開口５３Ａの面積を簡単に変更ができる。更に図８に示されるように、筒状の拡張アタッチメント（容積調調整機構）５４を、第１チャンバー５０の容器５１の底面側（又は天井側）に延長するように連結することで、第１チャンバー５０の容積を自在に変更可能にすることも好ましい。更に図７に示されるように、第２チャンバー６０の底面側（又は天井側）にも筒状の拡張アタッチメント６４を挿入して、容積を調整することも可能である。
【００４４】
なお、上記実施形態では、土壌Ｓから発生するガスの収支を計測する場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９に示されるように、植物Ｐの一部又は全部を第１チャンバー５０内に収容して、植物Ｐの光合成及び呼吸による発生ガスの収支を計測することもでき、また例えば図１０に示されるように、動物Ｑを第１チャンバー５０内に収容して、呼吸や運動による発生ガスの収支を計測することもできる。
【００４５】
更に上記実施形態では、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０が、仕切り壁６２で上下方向に隣り合っている場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０を独立させて、配管等で接続することも可能である。
【００４６】
また更に、図１１及び図１２に示されるように、第２大気開放弁６６、循環機構８０の気体移動孔８２などにおいて、流入気体を第１又は第２チャンバー５０、６０内の周方向に案内して、第１又は第２チャンバー５０、６０内で流入気体を旋回させる旋回ガイド１２０を設けることが好ましい。具体的には、第２大気開放弁６６の通気孔７１及び循環機構８０の気体移動孔８２を、それぞれ、第１又は第２チャンバー５０、６０の中心から偏心した位置に配置する。更に、第２大気開放弁６６の通気孔７１の内壁側と、循環機構８０の気体移動孔８２の第１チャンバー５０側に旋回ガイド１２０を設置することで、流入気体を周方向（旋回方向）に案内する。結果、図１２の矢印に示されるように、第１又は第２チャンバー５０、６０内で気体が旋回することで、内部の気体が撹拌され、循環・換気効率を高めることが出来る。また例えば、図１２（Ｂ）に示されるように、チャンバー連結弁７０の通気孔７１を中央に設置しておくと、第１チャンバー５０内を旋回した後に中央に滞留した気体を、中央のチャンバー連結弁７０から第２チャンバー６０側に案内することができるので、循環効率を更に高めることが可能となる。
【００４７】
なお、本発明の生物発生ガス検出装置は、上記した実施の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内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の生物発生ガス検出装置によれば、生物発生ガスの計測精度及び計測効率を高めることが可能となり、様々な生物の計測に用いることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ 生物発生ガス検出装置
４０ ガス検出器本体
５０ 第１チャンバー
５２ 面積調整機構
５３ 交換式カバー
６０ 第２チャンバー
５６ 第１大気開放弁
６６ 第２大気開放弁
７０ チャンバー連結弁
８０ 循環機構
９０ ガスセンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌、動植物又は微生物等の生物が発生するガスを検出する為の生物発生ガス検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば土壌、動植物、微生物等の生物を研究する分野では、蒸発する水分、呼吸量、光合成における蒸散などのように、生物から生命活動から生じる様々な発生ガスを分析する必要がある。
【０００３】
この発生ガスを測定するために、特許文献１に示されるような２つのチャンバーを用いた生物発生ガス検出装置が提案されている。この生物発生ガス検出装置は、動植物が収容される測定チャンバーと、この測定チャンバーに接続されるバッファーチャンバーを備えており、両者の気体をファンで強制的に循環させる。この生物発生ガス測定装置によれば、チャンバーの容積を変更することで、多様な測定を行うことが可能となる。
【０００４】
また、バッファーチャンバーに、外気（大気）を吸引する吸気ファンと、大気に対する圧力開放弁を付加し、バッファーチャンバー内のガスを大気状態にリセットして、連続測定を行う技術も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３９６８７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１の技術では、バッファーチャンバーを大気状態にリセットする際、測定チャンバー内の生物が発生したガスがバッファーチャンバーに流入する。結果、バッファーチャンバーを完全に大気状態にリセットすることが難しいという問題があった。
【０００７】
更に、従来の技術では、測定チャンバー内を大気状態にリセットすることが出来ない。従って、バッファーチャンバーを大気状態にリセットした後に測定を再開しても、測定チャンバー内に予め滞留している発生ガスがバッファーチャンバーに急激に流れ込むので、発生ガスの経時的変化を正確に計測することが難しいという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、特許文献１の技術を更に発展させて、繰り返し計測を高精度化することが可能な発生ガス検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者の鋭意研究によって、上記目的は以下の手段によって達成される。
【００１０】
即ち、上記目的を達成する本発明は、土壌、動植物又は微生物等の生物が発生するガスが蓄積される第１チャンバーと、前記第１チャンバーに接続される第２チャンバーと、前記第１チャンバーに設けられ、該第１チャンバーの内部空間を大気側に開放する大気開放状態、及び該第１チャンバーの内部空間を大気側から遮断する大気遮断状態を切り換える第１大気開放弁と、前記第２チャンバーに設けられ、該第２チャンバーの内部空間を大気側に開放する大気開放状態、及び該第２チャンバーの内部空間を大気側から遮断する大気遮断状態を切り換える第２大気開放弁と、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとの間に設けられ、該第１チャンバーと該第２チャンバーを接続するチャンバー接続状態、及び該第１チャンバーと該第２チャンバーを遮断するチャンバー遮断状態を切り換えるチャンバー連結弁と、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーの間で気体を強制移動させる循環機構と、前記第１又は前記第２チャンバー内に設けられて内部のガス状態を検出するガスセンサと、を備えることを特徴とする生物発生ガス検出装置である。
【００１１】
上記目的を達成する生物発生ガス検出装置では、更に、前記第１大気開放弁、前記第２大気開放弁及び前記チャンバー連結弁の開閉、並びに前記循環機構を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記第１大気開放弁及び前記第２大気開放弁を前記大気遮断状態、且つ前記チャンバー連結弁を前記チャンバー接続状態とした上で、前記循環機構で前記気体を移動させ、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーの間で前記気体が循環する前記生物発生ガス検出状態と、前記第１大気開放弁及び前記第２大気開放弁を前記大気開放状態、且つ前記チャンバー連結弁を前記チャンバー遮断状態とした上で、前記循環機構で前記気体を移動させ、前記第１チャンバー及び前記第２チャンバーに前記大気を導入する大気検出状態とを切り換えることを特徴とすることが好ましい。
【００１２】
上記目的を達成する生物発生ガス検出装置の前記循環機構は、更に、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーを接続する気体移動孔と、前記気体移動孔に設けられて前記第１チャンバーと前記第２チャンバーの間で前記気体を強制移動させる循環ファンと、を備えることを特徴とすることが好ましい。
【００１３】
上記目的を達成する生物発生ガス検出装置の前記循環機構は、更に、前記第２チャンバーから前記第１チャンバーに前記気体を強制移動させることを特徴とすることが好ましい。
【００１４】
上記目的を達成する生物発生ガス検出装置の前記第１チャンバーは、更に、底面側にガスを導入するための開口が形成されていることを特徴とすることが好ましい。
【００１５】
上記目的を達成する生物発生ガス検出装置の前記開口には、更に、開口面積を調整するための面積調整機構が設けられることを特徴とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、生物から生じる発生ガスを高精度に検出することが可能となるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る生物発生ガス検出装置の全体構造を示す断面図である。
【図２】同生物発生ガス検出装置の弁の構造を拡大して示す図である。
【図３】同生物発生ガス検出装置の制御装置の内部構成を示す図である。
【図４】同生物発生ガス検出装置の制御装置の制御構成を示すブロック図である。
【図５】同生物発生ガス検出装置の大気検出状態を示す断面図である。
【図６】同生物発生ガス検出装置の生物発生ガス検出状態を示す断面図である。
【図７】同生物発生ガス検出装置の他の計測態様を示す断面図である。
【図８】同生物発生ガス検出装置の他の構成例を示す断面図である。
【図９】同生物発生ガス検出装置の他の計測態様を示す断面図である。
【図１０】同生物発生ガス検出装置の他の計測態様を示す断面図である。
【図１１】同生物発生ガス検出装置の他の構成例を示す断面図である。
【図１２】（Ａ）は図１１のＸＩＩ（Ａ）矢視断面図であり、（Ｂ）図１１のＸＩＩ（Ｂ）矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１９】
図１には、本実施形態の生物発生ガス検出装置１の全体構成が示されている。この生物発生ガス検出装置１は、制御装置１０と、ガス検出器本体５０を備えて構成される。
【００２０】
ガス検出器本体４０は、第１チャンバー５０、第２チャンバー６０、第１大気開放弁５６、第２大気開放弁６６、チャンバー連結弁７０、循環機構８０、ガスセンサ９０を備える。
【００２１】
第１チャンバー５０は、土壌、動植物又は微生物等の生物が収容されて、この生物が発生するガスが蓄積される。本実施形態において、この第１チャンバー５０は、底側が開放している円筒形の容器５１と、この容器５１の底側に設置される面積調整機構５２を備える。面積調整機構５２は、内部に開口５３Ａを有する環状の交換式カバー５３で構成され、容器５１の底側を覆うように配置される。開口５３Ａのサイズや形状が異なる複数の交換式カバー５３を予め用意しておけば、この交換式カバー５３を交換するのみで、開口５３Ａの面積を調整できる。勿論、開口５３Ａが形成されていない交換式カバー５３を用いれば、第１チャンバー５０を密閉状態とすることもできる。なお、容器５１は樹脂又はガラス等のような剛性を有する透明素材で構成されているが、面積調整機構５２の交換式カバー５３は、シリコン、ゴム、スポンジなどの弾性を有する材料で構成して、容器５１との密着性を高めることが好ましい。
【００２２】
なお、本実施形態では、面積調整機構５２として交換式カバー５３を設けているが、スライド式の板などを用い、そのスライド量で開口面積を調整することもできる。
【００２３】
第２チャンバー６０は、円筒形の容器６１を備えており、第１チャンバー５０の上方に積み重ねるように配置される。特に本実施形態では、第１チャンバー５０の天井と、第２チャンバー６０の底面が、共通の仕切り壁６２で構成され、両者の容器５１、６１が一体化している。このように、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０を上下に積み重ねて配置すると、装置全体がコンパクト化・一体化されることで可搬性を向上する。また、仕切り壁６２の位置を変更すれば、各々の容積を変更することもできる。なお、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０を分離可能に構成して、それぞれ独立して内部容積を変更できるようにしておくことも好ましい。
【００２４】
第１大気開放弁５６は、第１チャンバー５０の側壁に設けられており、この第１チャンバー５０の内部空間を大気側に開放する「大気開放状態」と、第１チャンバー５０の内部空間を大気側から遮断する「大気遮断状態」を切り換える。
【００２５】
第２大気開放弁６６は、第２チャンバー６０の側壁又は天井に設けられており、第２チャンバー６０の内部空間を大気側に開放する「大気開放状態」と、第２チャンバー６０の内部空間を大気側から遮断する「大気遮断状態」を切り換える。
【００２６】
チャンバー連結弁７０は、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０との間の仕切り壁６２に設けられ、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０の内部空間を接続する「チャンバー接続状態」と、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０の内部空間を遮断する「チャンバー遮断状態」を切り換える。
【００２７】
図２に拡大して示されるように、チャンバー連結弁７０は、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０を接続する通気孔７１と、この通気孔７１を密閉可能な弁体７２と、この弁体７２を通気孔７１に対して進退させるスライダ７３と、このスライダ７３をスライドさせるアーム７４と、アーム７４を揺動させるサーボモータ７５と、このサーボモータ７５を固定する台座７６を備えて構成される。サーボモータ７５によってアーム７４を揺動させると、スライダ７３が往復運動し、弁体７２が通気孔７１を密閉したり（図２（Ａ）参照）、弁体７２が通気孔７１を開放したりする（図２（Ｂ）参照）。弁体７２は、通気孔７１の周囲との密閉性を高めるために、表面がシリコン、ゴム、スポンジ等の弾性体で構成される。なお、第１大気開放弁５６及び第２大気開放弁６６の構造も、このチャンバー連結弁７０と同じ構造であることから、ここでの説明を省略する。
【００２８】
図１に戻って、循環機構８０は、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０の間で気体を強制移動させる。具体的に循環機構８０は、第１チャンバー５０と第２チャンバー８０を接続する気体移動孔８２と、気体移動孔８０に設けられて第１チャンバー５０と第２チャンバー６０の間で気体を強制移動させる循環ファン８４を備える。気体移動孔８０は、ここでは仕切り壁６２に設けられる開口となる。この循環ファン８４は、この気体移動孔８０の第２チャンバー６０側に設置されることによって、第２チャンバー６０側から第１チャンバー５０側に気体を強制移動させる。
【００２９】
ガスセンサ９０は、第２チャンバー６０内に設けられて内部のガス状態を検出する。具体的に本実施形態では、ガスセンサ９０として、ＣＯ２センサーとＨ２センサーが設けられており、第２チャンバー６０内のＣＯ２及びＨ２を計測できるようになっている。なお、ここではＣＯ２及びＨ２を検知する場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、ガスの状態を検知できるものであれば、温度、湿度、窒素、酸素など様々なセンサを用いることができる。また、このガスセンサ９０は、デジタル表示画面９２を備えており、計測中のＣＯ２又はＨ２の濃度を数値表示できるようになっている。
【００３０】
図３には、制御装置１０のハード構成が開示されている。この制御装置１０は、ＣＰＵ１２、第１記憶媒体１４、第２記憶媒体１６、第３記憶媒体１８、入力装置２０、表示装置２２、入出力インタフェース２４、ＧＰＳセンサ２６、バス２８を備えて構成される。ＣＰＵ１２はいわゆる中央演算処理装置であり、各種プログラムが実行されて本制御装置１０の各種機能を実現する。第１記憶媒体１４はいわゆるＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）であり、ＣＰＵ１２の作業領域として使用されるメモリである。第２記憶媒体１６はいわゆるＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）であり、ＣＰＵ１２で実行される基本ＯＳを記憶するためのメモリである。第３記憶媒体１８は、磁気ディスクを内蔵したハードディスク装置、ＣＤやＤＶＤやＢＤを収容するディスク装置、不揮発性の半導体フラッシュメモリ装置などで構成されており、ＣＰＵ１２で実行される各種プログラム、ガスセンサ９０のセンシングデータ、計測スケジュールを設定する為のスケジュールデータ等が保存される。入力装置２０は入力キーやキーボード、マウスであり、各種情報を入力する装置である。表示装置２２はディスプレイであって、センシング結果や各種操作状態を表示する。入出力インタフェース２４は、各弁を動かすサーボモータに対する電源及び制御信号や、ガスセンサ９０に対する電源及び制御信号が入出力される。更にこの入出力インタフェース２４は、外部のパーソナルコンピュータからプログラム等のデータを取得したり、同パーソナルコンピュータに対して計測結果を出力したりする。ＧＰＳセンサ２６は、測定地点の位置情報を取得して、センシング結果と一緒に保存する。バス２８は、ＣＰＵ１２、第１記憶媒体１４、第２記憶媒体１６、第３記憶媒体１８、入力装置２０、表示装置２２、入出力インタフェース２４、ＧＰＳセンサ２６などを一体的に接続して通信を行うための配線となる。
【００３１】
図４には、この制御装置１０に保存される計測プログラムがＣＰＵ１２で実行されることで得られる機能構成が示されている。この制御装置１０は、機能構成として、スケジュール制御部３０、センシング部３２、弁制御部３４を備える。スケジュール制御部３０は、本生物発生ガス検出装置１における生物から発生するガスを繰り返して検出する際の計測スケジュール及び計測結果のデータを管理する。センシング制御部３２は、スケジュール制御部３０からの指示に基づいて、ガスセンサ９０を利用してガスの状態を検出し、第３記憶媒体１８に保存する。弁制御部３４は、スケジュール制御部３０からの指示に基づいて、第１、第２大気開放弁５６、６６及びチャンバー連結弁７０のサーボモータを制御して、各弁体の開閉を行う。
【００３２】
次に、図５及び図６を参照して、制御装置１０による、生物発生ガス検出装置１の自動繰り返し計測手順（方法）について説明する。なおここでは、土壌Ｓから発生するＣＯ２及びＨ２のガス収支を計測する場合を例示する。
【００３３】
先ず制御装置１０は、図５に示されるように、第１大気開放弁５６及び第２大気開放弁６６を「大気開放状態」、且つチャンバー連結弁７０を「チャンバー遮断状態」とした上で、循環機構８０で気体を移動させる。結果、大気は、矢印Ａに沿って、第２大気開放弁６６を介して第２チャンバー６０に流入し、循環機構８０の気体移動孔８２を介して第２チャンバー６０から第１チャンバー５０に流入し、更に、第１大気開放弁５６を介して第１チャンバー５０から外部に放出される。即ち、第１、第２チャンバー５０、６０の双方を大気が連続的に通過して、全体が換気される。特にチャンバー連結弁７０を「チャンバー遮断状態」として、循環機構８０で第２チャンバー６０から第１チャンバー５０にガスを移動させるので、第１チャンバー５０内のガスが第２チャンバー６０側に流れ込むことが抑制される。なお、この状態のことを本実施形態では「大気検出状態」と呼ぶ。
【００３４】
この大気検出状態において、制御装置１０は、ガスセンサ９０を利用して第２チャンバー６０内のＣＯ２及びＨ２を計測する。結果、この生物発生ガス検出装置１の周囲に存在している大気のＣＯ２及びＨ２の濃度（これをバックグラウンドガス濃度という）を正確に検出することが可能となる。なお、この計測時間は、換気を継続してＣＯ２、Ｈ２の検出値が安定した時点を終了とする。
【００３５】
次に制御装置１０は、図６に示されるように、第１大気開放弁５６及び第２大気開放弁６６を「大気遮断状態」、且つチャンバー連結弁７０を「チャンバー接続状態」とした上で、循環機構８０で気体を移動させる。結果、矢印Ｂに示されるように、第１チャンバー５０内のガスは、チャンバー連結弁７０を介して第２チャンバー６０に流入し、第２チャンバー６０内のガスは循環機構８０の気体移動孔８２を介して第１チャンバー５０に移動する。即ち、大気から閉ざされた第１チャンバー５０と第２チャンバー６０の間を気体が循環する。なお、この状態のことを本実施形態では「生物発生ガス検出状態」と呼ぶ。
【００３６】
この生物発生ガス検出状態において、制御装置１０は、ガスセンサ９０を利用して第２チャンバー６０内のＣＯ２及びＨ２を計測する。結果、第１チャンバー５０内の生物が発生したガスによる、ＣＯ２及びＨ２による濃度上昇又は下降度合いを正確に検出することが可能となる。具体的には、一定の時間に亘ってＣＯ２及びＨ２の濃度変化量を測定し、この濃度変化量と、第１、第２チャンバー５０、６０の容積から、発生源となる土壌ＳからのＣＯ２及びＨ２の発生量を算出する。例えば１０分間に亘って測定したＣＯ２濃度変化量から、「ＣＯ２排出質量（ｇ）／平方センチメートル／１時間」というように、単位面積当たり且つ単位時間当たりのガス排出量を導く。なお、土壌Ｓを測定する場合、単位面積の基準は開口５３Ａの面積となる。一方、開口５３Ａと閉じた上で、第１チャンバー５０内の動物のガス排出量を計測する場合は、「ＣＯ２排出質量（ｇ）／１個体／１時間」というように、単位個体当たり且つ単位時間当たりのガス排出量を導いても良い。また開口５３Ａと閉じた上で、第１チャンバー５０内の植物のガス排出量を計測する場合は、「ＣＯ２排出質量（ｇ）／葉の単位面積／１時間」というように、葉の単位表面積当たり且つ単位時間当たりのガス排出量を導いたりすることもできる。
【００３７】
なお、より高精度に測定するためには、第１チャンバー５０内の生物から発生するガス濃度が上昇・下降する時の、第１チャンバー５０、第２チャンバー６０の温度変化、湿度変化、圧力変化（ガス体積変化及びガス分圧変化）を計測し、それを上記ガス発生量の計算に反映させることが好ましい。従って、第１チャンバー５０、第２チャンバー６０の何れかに、望ましくは圧力センサー、温度センサー、湿度センサーを配置する。一方、例えば１０分程度のＣＯ２濃度変動を利用してガス発生量を算出する場合、その濃度変化は多くても数百ｐｐｍ程度の変動量、温度変化・湿度変化も略零になるので、第１チャンバー５０、第２チャンバー６０の温湿度変化、内圧変化（ガス体積変化及びガス分圧変化）は殆ど無視して良い場合もある。このような場合は、圧力センサー等を必ずしも設置しなくても良い。
【００３８】
また、制御装置１０は、バックグラウンドガス濃度を基準とした濃度上昇・下降量を算出することで、生物単体が発生するＣＯ２、Ｈ２のガス収支を算出するようにしてもよい。
【００３９】
図６の状態による変動後ガス濃度の検出が終わった後、この制御装置１０は、再び図５の「大気検出状態」に移行してバックグラウンドガス濃度を計測し、出来る限り自然環境に近い状態に素早く戻す。これにより、自らが発生するガスによって第１チャンバー５０、第２チャンバー６０内の濃度が高まるような、不自然な計測環境を回避する。その後、更に図６の「生物発生ガス検出状態」に移行して変動後ガス濃度を計測する。このように、本生物発生ガス検出装置１では、使用者によって設定されたスケジュールに併せて、「大気検出状態」と「生物発生ガス検出状態」を自在に移行しながら、第１チャンバー５０内を自然環境に近い状態に維持しつつ、ガスの状態を検知することが可能となっている。
【００４０】
以上、本実施形態の生物発生ガス検出装置１によれば、第１、第２チャンバー５０、６０の双方に第１、第２大気開放弁５６、６６を配置すると共に、第１、第２チャンバー５０、６０間にチャンバー連結弁７０を配置し、更に、循環機構８０で第１、第２チャンバー５０、６０の気体を強制移動させる。従って、第１、第２大気開放弁５６、６６及びチャンバー連結弁７０の開閉状態を適宜切り換えることで、第２チャンバー６０内を大気に換気したり、これに連動させて第１チャンバー５０内のガスも同時に換気したり、第２チャンバー６０と第１チャンバー５０内で気体を循環させて生物発生ガスを検知したりできる。特にこの循環機構８０の気体移送力を、大気検出状態における換気動作と、生物発生ガス検出状態における循環動作で兼ねることが出来るので、生物発生ガス検出装置１の内部構造を簡潔にすることができる。結果、メンテナンスが容易となると共に、製造コストを低減する。
【００４１】
また、制御装置１０によって「大気検出状態」にする際、チャンバー連結弁７０を「チャンバー遮断状態」として、循環機構８０で第２チャンバー６０から第１チャンバー５０にガスを強制移動させるので、第１チャンバー５０内のガスが第２チャンバー６０側に流れ込むことが抑制される。結果、第２チャンバー６０側に設けられているガスセンサ９０によって、極めて高精度にバックグラウンドガス濃度を検出できる。
【００４２】
更に本実施形態の「大気検出状態」では、第１チャンバー５０に対しても、大気で直接的に導入できる。一度計測を行うと、生物発生ガスで第１チャンバー５０内が満たされるので、この生物発生ガスの影響を生物自体が受ける場合がある。従って、本実施形態のように、第１チャンバー５０に大気を強制的に通過させることによって、短時間で効率的な換気を促し、生物が活動する為の自然環境に素早く復帰させることが出来、計測精度を高めることが可能となる。同様に、生物発生ガスの経時的変化を、一定の周期で繰り返し計測する場合、本実施形態の生物発生ガス検出装置１を用いれば、簡単な制御のみで第１チャンバー５０内を大気にリセットすることができる。
【００４３】
更に本実施形態では、第１チャンバー５０が面積調整機構５２を備えているので、例えば図７に示されるように、第１チャンバー５０の全体を交換しなくても、開口５３Ａの面積を簡単に変更ができる。更に図８に示されるように、筒状の拡張アタッチメント（容積調調整機構）５４を、第１チャンバー５０の容器５１の底面側（又は天井側）に延長するように連結することで、第１チャンバー５０の容積を自在に変更可能にすることも好ましい。更に図７に示されるように、第２チャンバー６０の底面側（又は天井側）にも筒状の拡張アタッチメント６４を挿入して、容積を調整することも可能である。
【００４４】
なお、上記実施形態では、土壌Ｓから発生するガスの収支を計測する場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９に示されるように、植物Ｐの一部又は全部を第１チャンバー５０内に収容して、植物Ｐの光合成及び呼吸による発生ガスの収支を計測することもでき、また例えば図１０に示されるように、動物Ｑを第１チャンバー５０内に収容して、呼吸や運動による発生ガスの収支を計測することもできる。
【００４５】
更に上記実施形態では、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０が、仕切り壁６２で上下方向に隣り合っている場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、第１チャンバー５０と第２チャンバー６０を独立させて、配管等で接続することも可能である。
【００４６】
また更に、図１１及び図１２に示されるように、第２大気開放弁６６、循環機構８０の気体移動孔８２などにおいて、流入気体を第１又は第２チャンバー５０、６０内の周方向に案内して、第１又は第２チャンバー５０、６０内で流入気体を旋回させる旋回ガイド１２０を設けることが好ましい。具体的には、第２大気開放弁６６の通気孔７１及び循環機構８０の気体移動孔８２を、それぞれ、第１又は第２チャンバー５０、６０の中心から偏心した位置に配置する。更に、第２大気開放弁６６の通気孔７１の内壁側と、循環機構８０の気体移動孔８２の第１チャンバー５０側に旋回ガイド１２０を設置することで、流入気体を周方向（旋回方向）に案内する。結果、図１２の矢印に示されるように、第１又は第２チャンバー５０、６０内で気体が旋回することで、内部の気体が撹拌され、循環・換気効率を高めることが出来る。また例えば、図１２（Ｂ）に示されるように、チャンバー連結弁７０の通気孔７１を中央に設置しておくと、第１チャンバー５０内を旋回した後に中央に滞留した気体を、中央のチャンバー連結弁７０から第２チャンバー６０側に案内することができるので、循環効率を更に高めることが可能となる。
【００４７】
なお、本発明の生物発生ガス検出装置は、上記した実施の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内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の生物発生ガス検出装置によれば、生物発生ガスの計測精度及び計測効率を高めることが可能となり、様々な生物の計測に用いることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ 生物発生ガス検出装置
４０ ガス検出器本体
５０ 第１チャンバー
５２ 面積調整機構
５３ 交換式カバー
６０ 第２チャンバー
５６ 第１大気開放弁
６６ 第２大気開放弁
７０ チャンバー連結弁
８０ 循環機構
９０ ガスセンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌、動植物又は微生物等の生物が発生するガスが蓄積される第１チャンバーと、
前記第１チャンバーに接続される第２チャンバーと、
前記第１チャンバーに設けられ、該第１チャンバーの内部空間を大気側に開放する大気開放状態、及び該第１チャンバーの内部空間を大気側から遮断する大気遮断状態を切り換える第１大気開放弁と、
前記第２チャンバーに設けられ、該第２チャンバーの内部空間を大気側に開放する大気開放状態、及び該第２チャンバーの内部空間を大気側から遮断する大気遮断状態を切り換える第２大気開放弁と、
前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとの間に設けられ、該第１チャンバーと該第２チャンバーを接続するチャンバー接続状態、及び該第１チャンバーと該第２チャンバーを遮断するチャンバー遮断状態を切り換えるチャンバー連結弁と、
前記第１チャンバーと前記第２チャンバーの間で気体を強制移動させる循環機構と、
前記第１又は前記第２チャンバー内に設けられて内部のガス状態を検出するガスセンサと、
を備えることを特徴とする生物発生ガス検出装置。
【請求項２】
前記第１大気開放弁、前記第２大気開放弁及び前記チャンバー連結弁の開閉、並びに前記循環機構を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記第１大気開放弁及び前記第２大気開放弁を前記大気遮断状態、且つ前記チャンバー連結弁を前記チャンバー接続状態とした上で、前記循環機構で前記気体を移動させ、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーの間で前記気体が循環する前記生物発生ガス検出状態と、
前記第１大気開放弁及び前記第２大気開放弁を前記大気開放状態、且つ前記チャンバー連結弁を前記チャンバー遮断状態とした上で、前記循環機構で前記気体を移動させ、前記第１チャンバー及び前記第２チャンバーに前記大気を導入する大気検出状態と
を切り換えることを特徴とする、
請求項１に記載の生物発生ガス検出装置。
【請求項３】
前記循環機構は、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーを接続する気体移動孔と、前記気体移動孔に設けられて前記第１チャンバーと前記第２チャンバーの間で前記気体を強制移動させる循環ファンと、を備えることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の生物発生ガス検出装置。
【請求項４】
前記循環機構は、前記第２チャンバーから前記第１チャンバーに前記気体を強制移動させることを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれかに記載の生物発生ガス検出装置。
【請求項５】
前記第１チャンバーは、底面側にガスを導入するための開口が形成されていることを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれかに記載の生物発生ガス検出装置。
【請求項６】
前記開口には、開口面積を調整するための面積調整機構が設けられることを特徴とする、
請求項５に記載の生物発生ガス検出装置。
【請求項１】
土壌、動植物又は微生物等の生物が発生するガスが蓄積される第１チャンバーと、
前記第１チャンバーに接続される第２チャンバーと、
前記第１チャンバーに設けられ、該第１チャンバーの内部空間を大気側に開放する大気開放状態、及び該第１チャンバーの内部空間を大気側から遮断する大気遮断状態を切り換える第１大気開放弁と、
前記第２チャンバーに設けられ、該第２チャンバーの内部空間を大気側に開放する大気開放状態、及び該第２チャンバーの内部空間を大気側から遮断する大気遮断状態を切り換える第２大気開放弁と、
前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとの間に設けられ、該第１チャンバーと該第２チャンバーを接続するチャンバー接続状態、及び該第１チャンバーと該第２チャンバーを遮断するチャンバー遮断状態を切り換えるチャンバー連結弁と、
前記第１チャンバーと前記第２チャンバーの間で気体を強制移動させる循環機構と、
前記第１又は前記第２チャンバー内に設けられて内部のガス状態を検出するガスセンサと、
を備えることを特徴とする生物発生ガス検出装置。
【請求項２】
前記第１大気開放弁、前記第２大気開放弁及び前記チャンバー連結弁の開閉、並びに前記循環機構を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記第１大気開放弁及び前記第２大気開放弁を前記大気遮断状態、且つ前記チャンバー連結弁を前記チャンバー接続状態とした上で、前記循環機構で前記気体を移動させ、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーの間で前記気体が循環する前記生物発生ガス検出状態と、
前記第１大気開放弁及び前記第２大気開放弁を前記大気開放状態、且つ前記チャンバー連結弁を前記チャンバー遮断状態とした上で、前記循環機構で前記気体を移動させ、前記第１チャンバー及び前記第２チャンバーに前記大気を導入する大気検出状態と
を切り換えることを特徴とする、
請求項１に記載の生物発生ガス検出装置。
【請求項３】
前記循環機構は、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーを接続する気体移動孔と、前記気体移動孔に設けられて前記第１チャンバーと前記第２チャンバーの間で前記気体を強制移動させる循環ファンと、を備えることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の生物発生ガス検出装置。
【請求項４】
前記循環機構は、前記第２チャンバーから前記第１チャンバーに前記気体を強制移動させることを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれかに記載の生物発生ガス検出装置。
【請求項５】
前記第１チャンバーは、底面側にガスを導入するための開口が形成されていることを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれかに記載の生物発生ガス検出装置。
【請求項６】
前記開口には、開口面積を調整するための面積調整機構が設けられることを特徴とする、
請求項５に記載の生物発生ガス検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２３３８３７（Ｐ２０１２−２３３８３７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０４０５１（Ｐ２０１１−１０４０５１）
【出願日】平成２３年５月９日（２０１１．５．９）
【出願人】（３９４００８８４６）大起理化工業株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月９日（２０１１．５．９）
【出願人】（３９４００８８４６）大起理化工業株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
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