(57)【要約】【課題】被検物質の濃度測定が従来よりも簡単になる濃度測定装置を提供する。【解決手段】濃度測定装置１０は、気体が循環可能な循環路を形成する第１〜３配管２１〜２３と、循環路において循環方向Ｄ１へ気体を流すポンプ２５と、循環路に配された試料Ｓと、循環路にある試料Ｓから出たターゲット物質の濃度を測定するための濃度測定機構と、を備える。濃度測定機構は、例えば、試料ヒータ６３Ｓと、触媒Ｃと、触媒ヒータ６３Ｃと、検出室２７と、濃度センサ２６と、制御ユニット４０とを有する。【選択図】図１
2014139563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体が循環可能な循環路を形成する循環路形成部材と、
前記循環路において所定の循環方向へ前記気体を流す循環装置と、
前記循環路にある試料から出たターゲット物質の濃度を測定するための濃度測定機構と、を備えたことを特徴とする濃度測定装置。
【請求項２】
前記濃度測定機構は、
前記試料を加熱する試料ヒータと、
前記試料よりも前記循環方向の下流側の前記循環路にある触媒と、
前記触媒を加熱する触媒ヒータと、
前記触媒よりも前記循環方向の下流側の前記循環路に設けられ、前記触媒と前記ターゲット物質との反応によって生じた被検物質の検出が行われる被検物質検出部と、
前記被検物質検出部における前記被検物質の濃度を検出する濃度センサと、
被検物質の濃度から前記ターゲット物質の濃度を算出する算出部に対して、前記濃度センサが検出した前記被検物質の濃度を出力する出力部と、を有することを特徴とする請求項１記載の濃度測定装置。
【請求項３】
前記循環路は、前記被検物質検出部から出た前記気体を前記試料へ戻す戻し路を有することを特徴とする請求項２記載の濃度測定装置。
【請求項４】
前記濃度センサは、前記戻し路を通過した前記気体に対し、前記被検物質の濃度を検出することを特徴とする請求項３記載の濃度測定装置。
【請求項５】
前記試料を収容する試料容器と、
前記触媒を収容する触媒容器と、をさらに備え、
前記触媒容器または前記触媒ヒータと、前記試料容器との相対的位置は、
互いに離れた第１状態と、
前記第１状態に比べて互いが近づいた第２状態と、の間で切替自在であることを特徴とする請求項２または４のうちいずれか１項記載の濃度測定装置。
【請求項６】
前記試料容器は移動自在であって、
前記触媒容器が固定されていることを特徴とする請求項５記載の濃度測定装置。
【請求項７】
前記試料ヒータ及び前記触媒ヒータを制御するヒータ制御部を備え、
前記ヒータ制御部は、
前記第２状態の場合には前記試料の加熱を行い、前記第１状態の場合には前記試料の加熱を停止するように前記試料ヒータを制御するとともに、
前記第１状態の場合及び前記第２状態の場合のそれぞれについて、前記触媒の加熱を行うように前記触媒ヒータを制御することを特徴とする請求項５または６記載の濃度測定装置。
【請求項８】
前記試料ヒータ及び前記触媒ヒータを制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記ターゲット物質の濃度を測定する工程では、前記試料及び前記触媒の加熱を共に行い、
前記ターゲット物質の濃度を測定する工程の前または後では、前記触媒の加熱を行う一方、前記試料の加熱を停止する
ことを特徴とする請求項２または７のうちいずれか１項記載の濃度測定装置。
【請求項９】
前記触媒ヒータと前記試料ヒータとが一体化されていることを特徴とする請求項２ないし４または８のうちいずれか１項記載の濃度測定装置。    
【請求項１０】
外気が前記試料に向けて導入されるとともに、前記被検物質検出部から出た前記気体が外部へ排気される吸排気状態と、前記被検物質検出部から出た前記気体が前記試料へ戻る循環状態と、の間で前記循環路形成部材を切り替え自在にする切り替え機構を備えたことを特徴とする請求項２ないし９のうちいずれか１項記載の濃度測定装置。
【請求項１１】
前記触媒または前記試料を冷却する冷却装置を備え、
前記冷却装置は、
外気が前記試料に向けて導入されるとともに、前記被検物質検出部から出た前記ガスが外部へ排気される吸排気状態と、前記被検物質検出部から出た前記ガスが前記試料へ戻る循環状態と、の間で前記循環路形成部材を切り替え自在にする切り替え機構を備えたことを特徴とする請求項２ないし９のうちいずれか１項記載の濃度測定装置。
【請求項１２】
前記切り替え機構は、
前記試料と前記被検物質検出部との間の前記循環路に設けられた第１切り替え弁と、
前記第１切り換え弁と前記被検物質検出部との間の前記循環路に設けられた第２切り替え弁と、
前記第１〜２切り替えを制御する切り替え弁コントローラと、を有し、
前記第１〜２切り替え弁は、それぞれ、前記循環路を外部へ開放する開放状態と、前記循環路を外部から遮断する遮断状態と、の間で遷移自在であり、
前記切り替え弁コントローラは、
前記第１〜２切り替え弁をともに前記開放状態にすることで、前記循環路形成部材を前記吸排気状態にし、
前記第１〜２切り替え弁をともに前記遮断状態にすることで、前記循環路形成部材を前記循環状態にすることを特徴とする請求項１０または１１記載の濃度測定装置。
【請求項１３】
前記第１〜２切り替え弁がともに前記遮断状態であるとともに、前記試料ヒータ及び前記触媒ヒータがＯＮである状態で、前記濃度センサが前記被検物質検出部における前記被検物質の濃度を検出する処理を本測定処理と定義した際、
前記切り替え弁コントローラは、前記本測定処理の開始から所定の時間が経過するまでは、前記第１〜２切り替え弁をそれぞれ前記遮断状態で維持し、前記所定の時間が経過した際には、前記第１〜２切り替え弁をともに前記開放状態へ遷移することを特徴とする請求項１２記載の濃度測定装置。
【請求項１４】
前記循環路形成部材によって形成される流路の容積を変更可能な流路容積変更機構を備えたことを特徴とする請求項１ないし１３のうちいずれか１項記載の濃度測定装置。
【請求項１５】
前記試料よりも前記循環方向の上流側に配され、前記被検物質の濃度を検出する上流側濃度センサを備えたことを特徴とする請求項２ないし１４のうちいずれか１項記載の濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は濃度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体中の被検物質の濃度を測定する濃度測定装置が知られている。例えば、特許文献１に開示された装置は、炭化水素の燃焼により生成した二酸化炭素の濃度検出により、土壌中の石油系炭化水素の含有量を測定する装置であり、酸素及び窒素を含む混合ガスを加熱するヒータと、土壌を収容する土壌ケースと、触媒を収容する触媒ケースと、二酸化炭素の濃度を測定する濃度センサとを備える。
【０００３】
そして、特許文献１に開示された装置において、加熱された混合ガスを土壌にあてると、土壌に含まれる炭化水素成分が蒸発する。さらに、気化した炭化水素成分が触媒に接触すると、混合ガス中の酸素との反応により、所定量の水と二酸化炭素が生成する。ここで、触媒における反応は既知のものであるため、濃度センサによって検出された二酸化炭素の濃度から、当初の土壌に含まれている炭化水素成分の濃度を算出することができる。最後に、濃度センサを収容する濃度検出室を通過した気体は、そのまま外気へ放出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２３２３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、被検物質の濃度が低い気体に対して特許文献１に記載の装置を用いた場合、触媒との反応によって生成する二酸化炭素の濃度が、濃度センサが検知可能な濃度範囲を下回ってしまうことがある。例えば、濃度センサ近傍において気体の体積流量が増大してしまうと濃度センサが検知する濃度が低くなってしまう。このため、濃度センサの測定可能な濃度範囲を下回ってしまうと、二酸化炭素の濃度を測定することができない。結果、特許文献１の装置においては、気体の流量制御の精度の要求レベルが高くなってしまう。かかる問題は、高感度の濃度センサを用いることで一応の解決はされる。しかしながら、高感度の濃度センサは、高価であるとともに、校正などの取り扱いが容易ではないというデメリットがある。
【０００６】
本発明は、斯かる実情に鑑み、被検物質の濃度測定が従来よりも簡単になる濃度測定装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の濃度測定装置は、気体が循環可能な循環路を形成する循環路形成部材と、前記循環路において所定の循環方向へ前記気体を流す循環装置と、前記循環路にある試料から出たターゲット物質の濃度を測定するための濃度測定機構と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
前記濃度測定機構は、前記試料を加熱する試料ヒータと、前記試料よりも前記循環方向の下流側の前記循環路にある触媒と、前記触媒を加熱する触媒ヒータと、前記触媒よりも前記循環方向の下流側の前記循環路に設けられ、前記触媒と前記ターゲット物質との反応によって生じた被検物質の検出が行われる被検物質検出部と、前記被検物質検出部における前記被検物質の濃度を検出する濃度センサと、被検物質の濃度から前記ターゲット物質の濃度を算出する算出部に対して、前記濃度センサが検出した前記被検物質の濃度を出力する出力部と、を有することが好ましい。前記循環路は、前記被検物質検出部から出た前記気体を前記試料へ戻す戻し路を有することが好ましい。前記濃度センサは、前記戻し路を通過した前記気体に対し、前記被検物質の濃度を検出することが好ましい。
【０００９】
前記試料を収容する試料容器と、前記触媒を収容する触媒容器と、をさらに備え、前記触媒容器または前記触媒ヒータと、前記試料容器との相対的位置は、互いに離れた第１状態と、前記第１状態に比べて互いが近づいた第２状態と、の間で切替自在であることが好ましい。また、前記試料容器は移動自在であって、前記触媒容器が固定されていることが好ましい。
【００１０】
前記試料ヒータ及び前記触媒ヒータを制御するヒータ制御部を備え、前記ヒータ制御部は、前記第２状態の場合には前記試料の加熱を行い、前記第１状態の場合には前記試料の加熱を停止するように前記試料ヒータを制御するとともに、前記第１状態の場合及び前記第２状態の場合のそれぞれについて、前記触媒の加熱を行うように前記触媒ヒータを制御することが好ましい。
【００１１】
前記試料ヒータ及び前記触媒ヒータを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記ターゲット物質の濃度を測定する工程では、前記試料及び前記触媒の加熱を共に行い、前記ターゲット物質の濃度を測定する工程の前または後では、前記触媒の加熱を行う一方、前記試料の加熱を停止することが好ましい。
【００１２】
前記触媒ヒータと前記試料ヒータとが一体化されていることが好ましい。
【００１３】
外気が前記試料に向けて導入されるとともに、前記被検物質検出部から出た前記気体が外部へ排気される吸排気状態と、前記被検物質検出部から出た前記気体が前記試料へ戻る循環状態と、の間で前記循環路形成部材を切り替え自在にする切り替え機構を備えたことが好ましい。
【００１４】
前記触媒または前記試料を冷却する冷却装置を備え、前記冷却装置は、外気が前記試料に向けて導入されるとともに、前記被検物質検出部から出た前記ガスが外部へ排気される吸排気状態と、前記被検物質検出部から出た前記ガスが前記試料へ戻る循環状態と、の間で前記循環路形成部材を切り替え自在にする切り替え機構を備えたことが好ましい。
【００１５】
前記切り替え機構は、前記試料と前記被検物質検出部との間の前記循環路に設けられた第１切り替え弁と、前記第１切り換え弁と前記被検物質検出部との間の前記循環路に設けられた第２切り替え弁と、前記第１〜２切り替えを制御する切り替え弁コントローラと、を有し、前記第１〜２切り替え弁は、それぞれ、前記循環路を外部へ開放する開放状態と、前記循環路を外部から遮断する遮断状態と、の間で遷移自在であり、前記切り替え弁コントローラは、前記第１〜２切り替え弁をともに前記開放状態にすることで、前記循環路形成部材を前記吸排気状態にし、前記第１〜２切り替え弁をともに前記遮断状態にすることで、前記循環路形成部材を前記循環状態にすることが好ましい。
【００１６】
前記第１〜２切り替え弁がともに前記遮断状態であるとともに、前記試料ヒータ及び前記触媒ヒータがＯＮである状態で、前記濃度センサが前記被検物質検出部における前記被検物質の濃度を検出する処理を本測定処理と定義した際、前記切り替え弁コントローラは、前記本測定処理の開始から所定の時間が経過するまでは、前記第１〜２切り替え弁をそれぞれ前記遮断状態で維持し、前記所定の時間が経過した際には、前記第１〜２切り替え弁をともに前記開放状態へ遷移することが好ましい。
【００１７】
前記循環路形成部材によって形成される流路の容積を変更可能な流路容積変更機構を備えたことが好ましい。
【００１８】
前記試料よりも前記循環方向の上流側に配され、前記被検物質の濃度を検出する上流側濃度センサを備えたことが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の濃度測定装置によれば、被検物質の濃度測定が従来よりも簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】配管が吸排気状態となっている第１の濃度測定装置の概要を示す説明図である。
【図２】配管が循環状態となっている第１の濃度測定装置の概要を示す説明図である。
【図３】（Ａ）は、試料容器及び第１配管の概要を示すＩＩＩａ−ＩＩＩａ線断面図である。  （Ｂ）ＩＩＩｂ方向から見たときの試料容器の平面図である。
【図４】制御ユニットの概要を示すブロック図である。
【図５】（Ａ）は、第１の濃度測定装置を用いたときの各処理における、濃度センサの検出値の推移を示すグラフであり、縦軸は、濃度センサが検出した二酸化炭素の濃度であり、横軸は時間である。  （Ｂ）は、各処理における各配管及びヒータの状態遷移を表した表である。
【図６】（Ａ）は、四方弁の概要を示す説明図である。  （Ｂ）〜（Ｄ）は、いずれも四方弁の状態を表す説明図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、いずれも、第１〜２仕切板及び仕切板駆動機構の状態を表す説明図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は、いずれも、バックグラウンド測定処理８１開始時における濃度センサの検出値の推移を示すグラフであり、縦軸は、濃度センサが検出した二酸化炭素の濃度であり、横軸は時間である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は、いずれも、流路変更機構の状態を表す説明図である。
【図１０】接触状態となっている第２の濃度測定装置の要部を拡大した説明図である。
【図１１】離隔状態となっている第２の濃度測定装置の要部を拡大した説明図である。
【図１２】試料容器保持具に対して着脱自在な試料容器の概要を示す説明図である。
【図１３】第２の濃度測定装置を用いたときの各処理における、濃度センサの検出値の推移を示すグラフであり、縦軸は、濃度センサが検出した二酸化炭素の濃度であり、横軸は時間である。
【図１４】各処理における各配管及び各ヒータの状態遷移を表した表である。
【図１５】第３の濃度測定装置の概要を示す説明図である。
【図１６】第４の濃度測定装置の概要を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１に示すように、濃度測定装置１０は、試料Ｓに含まれるターゲット物質の濃度を測定するためのものであり、循環路を形成する第１〜３配管２１〜２３と、ポンプ２５と、濃度センサ２６と、濃度センサ２６を収容する検出室２７と、切り替え機構を構成する第１〜２三方弁３１〜３２と、各部を制御する制御ユニット４０を有する。を備える。
【００２３】
第１〜３配管２１〜２３は、循環路形成部材である。第１〜３配管２１〜２３の形成材料としては、熱伝導性を有する材料の他、断熱材料を用いてもよい。第１配管２１は、第１三方弁３１と検出室２７の入口とをつなぐ。第２配管２２は、検出室２７の出口と、第２三方弁３２とをつなぐ。第３配管２３は、第１〜２三方弁３１〜３２同士をつなぐ。第１〜３配管２１〜２３により形成される循環路は、気密性を有するとともに、気体が循環可能な形状となっている。
【００２４】
第１三方弁３１は、開口が外部と連通する吸気配管５１と接続し、第２三方弁３２は、開口が外部と連通する排気配管５２と接続する。また、第１〜２三方弁３１〜３２は、それぞれ、第１〜２配管２１〜２２を外部へ開放する開放状態（図１参照）と、第１〜３配管２１〜２３により形成される循環路を外部から遮断する遮断状態（図２参照）と、の間で遷移自在である。
【００２５】
なお、第１三方弁３１の開放状態とは、第１配管２１及び吸気配管５１のみが連通する状態であってもよいし、第１配管２１、第３配管２３及び吸気配管５１が連通する状態であってもよい。同様に、第２三方弁３２の開放状態とは、第２配管２２及び排気配管５２のみが連通する状態であってもよいし、第２配管２２、第３配管２３及び排気配管５２が連通する状態であってもよい。
【００２６】
制御ユニット４０は、第１三方弁３１及び第２三方弁３２をともに遮断状態にセットする循環状態（図２参照）と、第１三方弁３１及び第２三方弁３２をともに開放状態にセットする吸排気状態（図１参照）と、の間で切り替える。
【００２７】
ポンプ２５は、循環路において所定の循環方向Ｄ１（図２参照）へ気体を流す循環装置であり、第２配管２２に設けられる。なお、ポンプ２５は、第１配管２１に設けられていてもよい。中でも、第１配管２１のうち試料容器６１の上流側にポンプ２５を設けてもよい。かかる位置にポンプ２５を設けた場合には、循環路における気体の熱が試料容器６１に伝わりやすくなる。
【００２８】
検出室２７は、触媒容器６２よりも循環方向Ｄ１の下流側の第１配管２１に設けられる。検出室２７に収容される濃度センサ２６は、検出室２７内の気体に含まれる被検物質の濃度を検出する。図に示す濃度測定装置１０においては、濃度センサ２６は、二酸化炭素の濃度を検知可能な二酸化炭素濃度センサである。
【００２９】
濃度測定装置１０は、さらに、試料Ｓを内部に収容する試料容器６１と、触媒Ｃを収容する触媒容器６２と、触媒Ｃを加熱するためのヒータ６３と、流量センサ６４と、を備える。試料容器６１、触媒容器６２、及びヒータ６３は、第１配管２１に設けられる。さらに、試料容器６１、触媒容器６２、及びヒータ６３は、第１配管２１のうち、上流から下流に向かって、下方から上方へ延びる部分に配されることが好ましい。
【００３０】
ヒータ６３は、試料容器６１に収容された試料Ｓを加熱するための試料ヒータ６３Ｓと、触媒容器６２に収容された触媒Ｃを加熱するための触媒ヒータ６３Ｃと、を有する。試料ヒータ６３Ｓと触媒ヒータ６３Ｃとは、第１配管２１内において、循環方向Ｄ１へ並ぶ。試料ヒータ６３Ｓは試料容器６１の周りに設けられ、触媒ヒータ６３Ｃは触媒容器６２の周りに設けられる。試料ヒータ６３Ｓや触媒ヒータ６３Ｃは、管状に形成され、その内部空間に、試料容器６１や触媒容器６２が収容されることが好ましい。なお、試料ヒータ６３Ｓと触媒ヒータ６３Ｃとは、一体となっていてもよい。試料ヒータ６３Ｓと触媒ヒータ６３Ｃとは、制御ユニット４０によって、個別に制御される。
【００３１】
図３に示すように、試料容器６１は、円柱状であって、上面６１Ｕに溝６１Ｍを有する。溝６１Ｍは、試料Ｓを収容する空間となる。溝６１Ｍの形状は特に限定されないが、図に示すような環状のものの他、線状などでもよい。また、溝６１Ｍに代えて、上面６１Ｕに１つまたは複数の凹み部を設けてもよい。試料容器６１は、熱伝導性の高い材料（例えば、金属やステンレス等）から形成される。
【００３２】
さらに、試料容器６１の下方（第１配管２１の上流側）には、試料容器保持具７０が設けられる。試料容器保持具７０は、試料容器６１の載置面を上面に有する断熱板７１と、断熱板７１の下面を支持する支持板７２と、支持板７２の下面から延びる支持棒７３と、支持棒７３の下端に設けられた円柱状のつまみ７４と、を有する。
【００３３】
試料容器６１と試料ヒータ６３Ｓとの間には所定の隙間が形成される。この隙間は、配管２１を流れる気体の流路となる。同様にして、断熱板７１と試料ヒータ６３Ｓとの間、支持板７２と試料ヒータ６３Ｓとの間にも、気体の流路となるような所定の隙間が形成される。
【００３４】
断熱板７１は、熱伝導性の低い材料（例えば、セラミックス等）から形成される。断熱板７１により、試料ヒータ６３Ｓからの熱が支持板７２へ伝わることを防ぐことができる。また、断熱板７１は、試料容器６１の底面全体を覆うようにして試料容器６１を支持する。さらに、円柱状の試料容器６１の上面６１Ｕに形成された環状溝６１Ｍに試料が収容される。このため、下方（第１配管２１の上流側）から流れてきた気体は試料Ｓに直接あたらずに、試料容器６１に直接あたりながら、試料容器６１と試料ヒータ６３Ｓとの間を通過する。この結果、試料Ｓの加熱を行うとともに、試料Ｓに気体が当たることに起因する粉塵の発生及び粉塵の流通を防ぐことができる。
【００３５】
つまみ７４の周面には、つまみネジ７４Ｒが形成される。一方、第１配管２１の中途部分には、試料容器６１等の出し入れを行うための開口２１Ｘが形成される。開口２１Ｘを形成する第１配管２１の内壁面には、つまみ７４に形成されたつまみネジ７４Ｒと螺合する配管ネジ２１Ｒが設けられる。
【００３６】
試料容器保持具７０を用いて試料容器６１を開口２１Ｘから第１配管２１内へ挿入する。その後、つまみネジ７４Ｒと配管ネジ２１Ｒとを螺合することにより、試料容器６１は、試料ヒータ６３Ｓ内に収容された状態で、第１配管２１内に固定される。一方、つまみネジ７４Ｒと配管ネジとの螺合を解除することにより、試料容器６１は、触媒容器６２や触媒ヒータ６３Ｃに近づいた状態と、触媒容器６２や触媒ヒータ６３Ｃから離れた状態と、の間で移動自在となる。すなわち、つまみネジ７４Ｒと配管ネジとの螺合を解除することにより、試料容器６１は、第１配管２１内において上下方向に移動自在となる。
【００３７】
触媒容器６２は、試料容器６１よりも循環方向Ｄ１の下流側の第１配管２１内に設けられる。触媒容器６２は、メッシュから形成される。触媒容器６２は、図示しない固定具によって、第１配管２１に固定される。このため、触媒容器６２に収容された触媒Ｃは、触媒容器６２の周りにある気体と接触可能である。また、触媒容器６２は、試料容器６１の上方に設けられることが好ましい。これにより、試料Ｓから気化した物質がそのまま触媒Ｃと接触しやすくなる。触媒容器６２のメッシュにより、試料Ｓに起因する粉塵の流通を防ぐことができるため、試料Ｓから気化した成分のみを触媒Ｃへ供給することができる。
【００３８】
試料Ｓは、例えば、ターゲット物質を含む試料である。このような試料Ｓとしては、例えば、ターゲット物質（例えば、石油系の炭化水素）を含む物体であり、この物体としては、土壌等がある。当該物体としては、固体（団塊状、粉状を含む）や液体などがあり、いずれでもよい。
【００３９】
触媒Ｃは、濃度センサ２６がターゲット物質を直接検知できない場合に用いられる。図に示す濃度測定装置１０においては、ターゲット物質が、石油系の炭化水素（例えば、軽油、灯油、重油）等であるため、触媒Ｃとしては、石油系の炭化水素の燃焼によって、二酸化炭素を生成できるような物質が用いられる。
【００４０】
流量センサ６４は、第２配管２２に設けられ、第２配管２２内を流れる気体の体積流量を検出する。なお、流量センサ６４は、第１配管２１に設けられていてもよい。
【００４１】
なお、第１配管２１内にて試料容器６１よりも上流側に上流側メッシュ６６が、そして、触媒容器６２よりも下流側に下流側メッシュ６７が配されることが好ましい。上流側メッシュ６６や下流側メッシュ６７により、試料Ｓに起因する粉塵の流通を確実に防ぐことができる。
【００４２】
図４に示されるように、制御ユニット４０は、ＣＰＵ４１と、ＲＡＭ４２と、ＲＯＭ４３と、記憶媒体４４と、入力装置４５と、出力装置４６と、入出力インタフェース４７と、バス４８と、を備えている。
【００４３】
ＣＰＵ４１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制御ユニット４０の各種機能を実現する。ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１の作業領域として使用される。ＲＯＭ４３は、ＣＰＵ４１で実行される基本ＯＳを記憶する。記憶媒体４４は、磁気ディスクを内蔵したハードディスク装置、および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、ＣＰＵ４１で実行される各種プログラム（測定データ演算プログラムや測定データ記憶プログラム等）が保存される。
【００４４】
入力装置４５は、入力キーや、操作スイッチであり、各種情報を入力する。出力装置４６は、ディスプレイやプリンタであり、各種動作状態を表示または印刷する。入出力インタフェース４７は、ポンプ２５、第１〜２三方弁３１〜３２、ヒータ６３、各センサといった外部機器との通信経路を形成するためのものである。バス４８は、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４３、ＲＡＭ４２、記憶媒体４４、入力装置４５、出力装置４６、入出力インタフェース４７などを一体的に接続して通信を行う配線となる。
【００４５】
制御ユニット４０は、流量センサ６４からのセンシング信号に基づき、ポンプ２５を制御する。これにより、第２配管２２を流れる気体の流量を一定に維持することができる。なお、濃度センサの種類等によって、気体の流量のフィードバック制御が不要の場合には、流量センサ６４からのセンシング信号に基づいて第２配管２２を流れる気体の流量を制御することを省略してもよい。
【００４６】
次に、濃度測定装置１０にて行われる濃度測定方法について説明する。
【００４７】
図５に示すように、濃度測定装置１０にて行われる濃度測定方法は、バックグラウンド測定処理８１と、放出処理８２と、本測定処理８３と、冷却処理８４とを有する。バックグラウンド測定処理８１は、本測定処理８３に先立って行われ、検出室２７（図１参照）に取り込まれた外気中の被検物質の濃度を測定する。放出処理８２は、用いる触媒Ｃが、加熱前の状態（低温域）においては被検物質の吸着能力を有し、加熱後の状態（高温域）では、被検物質の吸着能力が消失するまたは低下するといった性質を有する場合に効果がある。すなわち、放出処理８２では、低温域において被検物質を吸着した触媒Ｃに対し、加熱を行うことで、触媒Ｃに吸着されていた二酸化炭素を外気へ排気する。本測定処理８３では、試料Ｓ及び触媒Ｃがともに加熱された状態で、被検物質の濃度を測定する。冷却処理８４では、試料Ｓを取り出すために、第１〜２三方弁３１〜３２の操作によって試料Ｓを冷却する。なお、触媒Ｃを取り出すために、試料Ｓの冷却とともに、触媒Ｃの冷却を行ってもよい。
【００４８】
なお、上記実施形態で用いた触媒Ｃが、加熱前の状態（低温域）においては被検物質の吸着能力を有し、加熱後の状態（高温域）では、被検物質の吸着能力が消失するまたは低下するといった性質を有するため、放出処理８２を行ったが、本発明はこれに限られない。すなわち、加熱前の状態（低温域）においては被検物質の吸着能力を有さない場合、或いは、加熱前の状態（低温域）においては被検物質の吸着能力を有するものの、その吸着能力の大きさが温度に依存しない場合には、放出処理８２を省略してもよい。
【００４９】
次に各処理の詳細について説明する。
【００５０】
＜バックグラウンド測定処理＞  まず、制御ユニット４０は、第１〜２三方弁３１〜３２を制御して、第１〜３配管２１〜２３を吸排気状態（図１参照、図５（Ｂ）では、「Ａ」と示す。）にする。これにより、外気は、吸気配管５１、第１配管２１、第２配管２２を通過したのち、そのまま排気配管５２から排気される。また、ヒータ６３はＯＦＦのままである。この状態において、触媒容器６２には触媒Ｃがセットされる一方、試料容器６１には、試料Ｓ（ターゲット物質を含む土壌）はセットされていない。
【００５１】
検出室２７に収容される濃度センサ２６は、検出室２７内に取り込まれた気体中の二酸化炭素の濃度を検出する。
【００５２】
制御ユニット４０は、バックグラウンド測定処理８１において濃度センサ２６が検出した値を、バックグラウンド測定値８１Ｄとして、記憶媒体４４へ格納する。
【００５３】
＜放出処理＞  制御ユニット４０は、ヒータ６３をＯＦＦからＯＮに切り替える。これにより、触媒容器６２にセットされた触媒Ｃが所定の温度まで加熱される。これにより、触媒Ｃの温度はほぼ一定に保たれる。放出処理８２における触媒Ｃの温度は、触媒Ｃの種類にもよるが、例えば、２００℃以上３００℃以下である。検出室２７に収容される濃度センサ２６は、検出室２７内の気体に含まれる二酸化炭素の濃度を検出する。
【００５４】
＜本測定処理＞  まず、制御ユニット４０は、第１〜２三方弁３１〜３２を制御して、第１〜３配管２１〜２３を循環状態（図２参照、図５（Ｂ）では、「Ｂ」と示す。）へ切り替える。これにより、第１〜第３配管２１〜２３によって、外気から遮断された循環路が形成される。
【００５５】
次に、試料容器６１には試料Ｓがセットされ、試料容器６１は、試料容器保持具７０によって第１配管２１内に固定される。これにより、試料容器６１にセットされた試料Ｓが所定の温度まで加熱される。そして、触媒Ｃ及び試料Ｓの温度はほぼ一定に保たれる。試料Ｓの加熱により、試料Ｓに含まれるターゲット物質は気化する。また、気化したターゲット物質が触媒Ｃに触れると、気化したターゲット物質が燃焼される結果、ターゲット物質に応じた量の二酸化炭素が生成する。なお、本測定処理８３における試料Ｓ及び触媒Ｃの加熱温度は、放出処理８２における触媒Ｃの加熱温度とほぼ等しいことが好ましく、例えば、２００℃以上３００℃以下である。
【００５６】
検出室２７に収容される濃度センサ２６は、検出室２７内の気体に含まれる二酸化炭素の濃度を検出する。なお、濃度センサ２６による二酸化炭素の濃度の検出は、連続して行われることが好ましい。
【００５７】
制御ユニット４０は、本測定処理８３において濃度センサ２６が検出した値を、本測定値８３Ｄとして、記憶媒体４４へ格納する。
【００５８】
＜冷却処理＞  制御ユニット４０は、第１〜２三方弁３１〜３２を制御して、吸排気状態（図１参照）へ切り替える。これにより、外気は、吸気配管５１、第１配管２１、第２配管２２を通過したのち、そのまま排気配管５２から排気される。さらに、制御ユニット４０は、ヒータ６３をＯＮからＯＦＦへ切り替える。このため、冷却処理８４においては、新たな外気が試料容器６１へ続けて導入される結果、試料容器６１に収容された試料Ｓや、触媒容器６２に収容された触媒Ｃが冷却される。そして、試料Ｓが一定の温度まで冷却された後、外部へ試料Ｓや触媒Ｃを取り出すことができる。
【００５９】
なお、検出室２７には、検出室２７内の気体を外部に排出するための排気ポンプ２８を有していてもよい。排気ポンプ２８の運転により、冷却処理の効率を向上させることができる。
【００６０】
なお、試料Ｓのみを交換する場合、制御ユニット４０は、触媒用ヒータ６３Ｃを運転させる一方、試料用ヒータ６３Ｓを停止してもよい。すなわち、試料Ｓの交換作業前から試料Ｓの交換作業後にかけて、制御ユニット４０は、触媒用ヒータ６３Ｃを運転させる一方、試料用ヒータ６３Ｓを停止してもよい。
【００６１】
なお、制御ユニット４０は、冷却処理８４において濃度センサ２６が検出した値を、冷却測定値８４Ｄとして、記憶媒体４４へ格納してもよい。
【００６２】
＜データ演算処理＞  データ演算処理では、制御ユニット４０が各データ８１Ｄ〜８４Ｄ等を用いて、所定の演算を行う。データ演算処理は、濃度測定方法の最中に行ってもよいし、濃度測定方法の後に行ってもよい。制御ユニット４０が行う主な演算としては、本測定値８３Ｄの開始データ及び終了データの差８３Ｘを算出する被検物質の生成量演算、被検物質の生成量演算の演算結果からターゲット物質の量を算出するターゲット物質量演算や、本測定値８３Ｄからバックグラウンド測定値８１Ｄを減ずるオフセット演算等がある。
【００６３】
このように、濃度測定装置１０にて行われる濃度測定方法では、本測定処理８３が行われる。そして、本測定処理８３では、第１〜３配管２１〜２３が循環状態（図２参照）となっているため、検出室２７を通過した気体は、第３配管２３内を通過して、再び、第１配管２１、すなわち、試料容器６１と触媒容器６２とをこの順で通過する。検出室２７を通過した気体が再び試料容器６１及び触媒容器６２を通過する際、試料容器６１からは新たなターゲット物質が気化する。さらに、触媒容器６２では、新たに気化したターゲット物質を燃焼させて、当該ターゲット物質の量に応じた二酸化炭素が発生する。したがって、再び検出室２７に導入された気体には、前回発生した二酸化炭素と共に、新たに発生した二酸化炭素が含まれる。この結果、検出室２７へ再び導入された気体に含まれる二酸化炭素の濃度は、気体の循環数が多くなるにしたがって増大する。このため、ポンプ２５を用いた流量の制御をシビアに行わなくとも、気体に含まれる二酸化炭素の濃度を、簡単に、かつ確実に検出することができる。
【００６４】
このように、濃度測定装置１０は、循環路を形成する第１〜３配管２１〜２３と、循環路において所定の循環方向へ気体を流すポンプ２５と、循環路に設けられ試料Ｓを収容する試料容器６１と、試料Ｓから出たターゲット物質の濃度を測定する濃度センサ２６と、を有するため、ポンプ２５を用いた流量の制御をシビアに行わなくとも、試料Ｓから出たターゲット物質の濃度測定を、簡単に、かつ確実に行うことができる。さらに、濃度センサ２６による検出結果を連続して記録することにより、当該試料Ｓから出たターゲット物質の量の履歴を知ることも可能となる。
【００６５】
なお、本測定処理８３は、濃度センサ２６の検出値が飽和するところまで行うことが望ましい。しかしながら、濃度センサ２６の検出値が飽和するところまで行うと、本測定処理８３に要する時間が長くなってしまう。そこで、所定の時間内に限って本測定処理８３を行ってもよい。このように、濃度センサ２６の検出値が飽和する前に本測定処理８３を終了させた場合であっても、複数の試料に対する本測定処理８３の処理時間８３Ｔを揃えることにより、複数の試料間における相対的な評価を行うことができる。
【００６６】
また、濃度測定方法では、本測定処理８３に先立ってバックグラウンド測定処理８１を行う。バックグラウンド測定処理８１にて得られるバックグラウンド測定値８１Ｄは、外気に含まれる二酸化炭素の濃度の値である。したがって、制御ユニット４０が、本測定値８３Ｄからバックグラウンド測定値８１Ｄを減じるオフセット演算を行うことにより、外気の条件が異なった実験データ同士を対比することが可能になる。
【００６７】
さらに、放出処理８２では、触媒Ｃの加熱により、触媒Ｃにもともと吸着されていた二酸化炭素を放出することができる。これにより、本測定処理８３における測定データから、ノイズの原因となる触媒Ｃにもともと吸着されていた二酸化炭素の濃度を除外することができる。ここで、放出処理８２は、触媒Ｃからの二酸化炭素の放出量がなくなるまで行うことが好ましい。
【００６８】
また、制御ユニット４０が、放出処理８２において濃度センサ２６が検出した値を、放出測定値８２Ｄとして、記憶媒体４４へ格納してもよい。放出測定値８２Ｄの利用方法として次のようなものがある。制御ユニット４０の記憶媒体４４には、用いる触媒Ｃの吸着能力についての指標が、予め記憶される。この指標は、例えば、所定の温度及び所定の経過時間内に二酸化炭素が吸着される吸着量、所定の温度において二酸化炭素の吸着が起こるまでの時間や、所定の経過時間内において二酸化炭素の吸着が起こるまでの温度などの条件ごとに適宜定められる。そして、触媒Ｃに二酸化炭素を吸着させるために、当該条件下において、触媒Ｃを晒す。その後、触媒Ｃを収容する触媒容器６２を、第１配管２１内に固定する。
【００６９】
次に、濃度測定方法を行う。この濃度測定方法においては、放出処理８２の後、すなわち、放出処理８２と本測定処理８３との間に、制御ユニット４０は、放出測定値８２Ｄから求められた値（例えば、二酸化炭素の濃度の積分値や二酸化炭素の濃度の最大値）が、あらかじめ記憶された触媒Ｃの指標を満たすか否かを判定する。そして、当該値が触媒Ｃの指標を満たすと判定された場合、制御ユニット４０は、当該放出測定値８２Ｄについての触媒Ｃは、所定の吸着能力を有すると判定する一方、触媒Ｃの指標を満たさないと判定された場合には、当該放出測定値８２Ｄについての触媒Ｃは、所定の吸着能力を有さないと判定する。これにより、吸着能力が不明な触媒Ｃが、所定の吸着能力を有しているか否かを判定し、所定の吸着能力を有する触媒Ｃのみについて、本測定処理８３を行うことができる。
【００７０】
ここで、制御ユニット４０は、バックグラウンド測定値８１Ｄから平均濃度値８１ＸＡＶを得る演算を行ってもよい。さらに、バックグラウンド測定値８１Ｄから得られた平均濃度値８１ＸＡＶに所定の基準値Ｙを加えたものを閾値とした場合に、制御ユニット４０は、放出測定値８２Ｄが当該閾値よりも大きいか否かの判定を行うとともに、当該閾値と等しいと判定した場合に放出処理８２を終了させてもよい。これにより、制御ユニット４０は、放出測定値８２Ｄに基づいて、放出処理８２の終了条件を決定することが可能となる。
【００７１】
上記実施形態では、バックグラウンド測定処理８１、放出処理８２の順で行ったが、本発明はこれに限られず、放出処理８２、バックグラウンド測定処理８１の順で行ってもよい。なお、ヒータ６３のＯＮ時間を短くする点、及び放出測定値８２Ｄに基づいて、放出処理８２の終了条件を決定できる点より、バックグラウンド測定処理８１、放出処理８２の順で行ったほうが良い。
【００７２】
第１〜２三方弁３１〜３２は、第１〜３配管２１〜２３を、吸排気状態と循環状態との間で切り替える切り替え機構として機能するとともに、本測定処理８３後の試料Ｓや触媒Ｃを冷却する冷却機構としても機能する。このため、試料Ｓを冷却するための冷却装置を別途設けずに済む。
【００７３】
なお、図６（Ａ）に示すように、第２三方弁３２に替えて、解放弁２３Ｂの機能を備えた四方弁３４を設けてもよい。四方弁３４は、第２配管２２、第３配管２３及び排気配管５２に加え、排気配管５４とも接続する。そして、この四方弁３４は、第２配管２２が外部へ開放されるとともに、第３配管２３及排気配管５４が外部から遮断された第１開放状態（図６（Ｂ）参照）と、第１〜３配管２１〜２３により形成された循環路が外部から遮断された遮断状態（図６（Ｃ）参照）と、第２配管２２が排気配管５２を介して外部へ開放されるとともに、第３配管２３の開口端が排気配管５４を介して外部へ開放された第２開放状態（図６（Ｄ）参照）と、の間で遷移自在である。
【００７４】
そして、第１三方弁３１を開放状態に、そして、四方弁３４を第２開放状態（図６（Ｄ）参照）に遷移させることによって、第３配管２３内の気体を外気へ放出するとともに、第３配管２３内に外気を導入することができる。これにより、測定時に発生した二酸化炭素を含む気体を第３配管２３から外気へ放出することができる。
【００７５】
なお、説明の便宜上、排気配管５４を設けるとしたが、排気配管５４を省略し、排気配管５４に直接接続された四方弁３４の弁を直接外部に開放させてもよい。
【００７６】
また、図７に示すように、濃度測定装置１０は、検出室２７を個別の空間（第１〜３室２７Ａ〜２７Ｃ）に仕切る第１〜２仕切板９１Ａ〜９１Ｂと、第１〜２仕切板９１Ａ〜９１Ｂを個別に駆動する仕切板駆動機構９２と、を備えていてもよい。
【００７７】
第１仕切板９１Ａは、第１室２７Ａ及び第２室２７Ｂとの間の開閉を行うものであり、第１室２７Ａ及び第２室２７Ｂとの間を仕切る第１仕切位置と、第１仕切位置から退避した第１退避位置と、の間で移動自在である。第２仕切板９１Ｂは、第２室２７Ｂ及び第３室２７Ｃとの間の開閉を行うものであり、検出室２７を仕切る第２仕切位置と、第２仕切位置から退避した第２退避位置と、の間で移動自在である。また、濃度センサ２６は、第１〜２配管２１〜２２内と常につながっている第１室２７Ａに配される。
【００７８】
仕切板駆動機構９２は、各仕切位置及び各退避位置の間で第１〜２仕切板９１Ａ〜９１Ｂを個別に移動するものであり、第１〜２仕切板９１Ａ〜９１Ｂにそれぞれ連結された連結具９２Ａと、連結具９２Ａ用のレール９２Ｒと、レール９２Ｒに沿って連結具９２Ａをスライドさせるためのスライド装置９２Ｓと、を有する。制御ユニット４０は、仕切板駆動機構９２を介して、各仕切位置及び各退避位置の間で第１〜２仕切板９１Ａ〜９１Ｂを個別に移動させる。
【００７９】
次に、第１〜２仕切板９１Ａ〜９１Ｂと仕切板駆動機構９２との作用について説明する。
【００８０】
まず、バックグラウンド測定処理８１が行われる前、制御ユニット４０は、図７（Ｂ）に示すように、第１仕切板９１Ａを第１退避位置にセットするとともに、第２仕切板９１Ｂを第２仕切位置にセットする。
【００８１】
バックグラウンド測定処理８１（図５参照）において、制御ユニット４０は、濃度センサ２６からのセンシング信号を、図８に示す濃度の測定値ＤＭＥＳとしてＲＡＭ４２に記憶する。
【００８２】
次に、制御ユニット４０は、あらかじめ記憶媒体４４に記憶された濃度マージンＭに、当該濃度の測定値ＤＭＥＳを加えて、当該測定における濃度の最大値ＤＭＡＸを算出し、当該濃度の最大値ＤＭＡＸをＲＡＭ４２に記憶する。その後、制御ユニット４０は、あらかじめ記憶媒体４４に記憶された濃度センサ２６の濃度の検出範囲ＳＡを参照して、当該濃度の測定値ＤＭＥＳ及び当該濃度の最大値ＤＭＡＸの両者が当該検出範囲ＳＡ内であるか否かを判定する。
【００８３】
そして、両者が当該検出範囲ＳＡ内である（図８（Ａ）参照）と判定された場合には、制御ユニット４０は、第１〜２仕切板９１Ａ〜９１Ｂをそのままにして、以降の各処理８２〜８４を行う。
【００８４】
一方、両者が当該検出範囲ＳＡ内でないと判定された場合には、制御ユニット４０は、次のようにして、第１〜２仕切板９１Ａ〜９１Ｂを移動させる。当該濃度の測定値ＤＭＥＳが当該検出範囲ＳＡの最小値よりも小さい場合（図８（Ｂ）参照）には、制御ユニット４０は、第１仕切板９１Ａを、第１退避位置から第１仕切位置へ移動する。こうして、第１〜２配管２１〜２２内と連通する検査室２７の容積が減少する結果、検出室２７内における二酸化炭素の濃度は増大し、結果として、当該濃度の測定値ＤＭＥＳ及び当該濃度の最大値ＤＭＡＸの両者を当該検出範囲ＳＡ内（図８（Ａ）参照）にすることができる。
【００８５】
同様にして、当該濃度の最大値ＤＭＡＸが当該検出範囲ＳＡの最大値よりも大きい場合には、制御ユニット４０は、第２仕切板９１Ｂを、第２仕切位置から第２退避位置へ移動する。これにより、第１〜２配管２１〜２２内と連通する検出室２７の容積が増大する結果、検出室２７内における二酸化炭素の濃度は低下し、結果として、当該濃度の測定値ＤＭＥＳ及び当該濃度の最大値ＤＭＡＸの両者を当該検出範囲ＳＡ内にすることができる。
【００８６】
こうして、第１〜２仕切板９１Ａ〜９１Ｂと仕切板駆動機構９２とを用いて、当該濃度の測定値ＤＭＥＳ及び当該濃度の最大値ＤＭＡＸの両者が当該検出範囲ＳＡ内となった状態で、各処理８１〜８４を行うことできる。
【００８７】
上記実施形態では、濃度センサ２６を検出室２７に設けたが、本発明はこれに限られない。例えば、濃度センサ２６を設ける位置は、触媒容器６２よりも下流側であれば、第１配管２１や第２配管２２であってもよい。
【００８８】
さらに、図９に示すように、濃度測定装置１０においては、濃度センサ２６を第２配管２２に設けた上で、検出室２７を、３つの第１〜３検出室２７Ａ〜２７Ｃに分けてもよい。そして、濃度測定装置１０は流路変更機構を備える。
【００８９】
流路変更機構は、三方弁２２Ａ〜２２Ｃ、１０２Ａと、配管１０１、１０２、１０６、１０７とを有する。三方弁２２Ａ〜２２Ｃは、上流側から下流側へこの順で並ぶようにして、第１検出室２７Ａ及び濃度センサ２６の間の第２配管２２に設けられる。配管１０１は三方弁２２Ａと第２検出室２７Ｂとをつなぎ、配管１０２は三方弁２２Ｂと第２検出室２７Ｂとをつなぐ。また、三方弁１０２Ａは、配管１０２に設けられる。配管１０６は三方弁１０２Ａと第３検出室２７Ｃとをつなぎ、配管１０７は第３検出室２７Ｃと三方弁２２Ｃとをつなぐ。そして、制御ユニット４０（図１等参照）は、三方弁２２Ａ〜２２Ｃ、１０２Ａを個別に制御する。
【００９０】
制御ユニット４０が三方弁２２Ａ〜２２Ｃ、１０２Ａを制御することにより、流路変更機構は、第１検出室２７Ａを通過した気体が、そのまま第２配管２２を通過する第１状態（図９（Ａ）参照）と、第１検出室２７Ａを通過した気体が、第２検出室２７Ｂを通過した後に第２配管２２へ戻る第２状態（図９（Ｂ）参照）と、第１検出室２７Ａを通過した気体が、第２検出室２７Ｂ及び第３検出室２７Ｃを通過した後に第２配管２２へ戻る第３状態（図９（Ｃ）参照）と、の間で遷移する。
【００９１】
次に、流路変更機構の作用について説明する。
【００９２】
まず、バックグラウンド測定処理８１が行われる前、制御ユニット４０の制御により、流路変更機構は、第２状態（図９（Ｂ）参照）となる。バックグラウンド測定処理８１（図５参照）において、制御ユニット４０は、濃度センサ２６からのセンシング信号を、図８に示す濃度の測定値ＤＭＥＳとしてＲＡＭ４２に記憶する。次に、制御ユニット４０は、あらかじめ記憶媒体４４に記憶された濃度マージンＭに、当該濃度の測定値ＤＭＥＳを加えて、当該測定における濃度の最大値ＤＭＡＸを算出し、当該濃度の最大値ＤＭＡＸをＲＡＭ４２に記憶する。その後、制御ユニット４０は、あらかじめ記憶媒体４４に記憶された濃度センサ２６の濃度の検出範囲ＳＡを参照して、当該濃度の測定値ＤＭＥＳ及び当該濃度の最大値ＤＭＡＸの両者が当該検出範囲ＳＡ内であるか否かを判定する。
【００９３】
そして、両者が当該検出範囲ＳＡ内である（図８（Ａ）参照）と判定された場合には、制御ユニット４０は、流路変更機構の状態をそのままにして、以降の各処理８２〜８４を行う。
【００９４】
一方、両者が当該検出範囲ＳＡ内でないと判定された場合には、制御ユニット４０は、次のようにして、流路変更機構の状態を変更する。当該濃度の測定値ＤＭＥＳが当該検出範囲ＳＡの最小値よりも小さい場合（図８（Ｂ）参照）には、制御ユニット４０は、三方弁２２Ａ〜２２Ｂを操作して、流路変更機構を第１状態（図９（Ａ）参照）にする。これにより、気体が通過する流路の容積が小さくなるため、気体が通過する流路内における二酸化炭素の濃度は増大し、結果として、当該濃度の測定値ＤＭＥＳ及び当該濃度の最大値ＤＭＡＸの両者を当該検出範囲ＳＡ内（図８（Ａ）参照）にすることができる。同様にして、当該濃度の最大値ＤＭＡＸが当該検出範囲ＳＡの最大値よりも大きい場合（図８（Ｃ）参照）には、制御ユニット４０は、三方弁２２Ｃ及び１０２Ａを制御して、第３状態（図９（Ｃ）参照）にする。これにより、気体が通過する流路の容積が大きくなるため、気体が通過する流路内における二酸化炭素の濃度は減少し、結果として、当該濃度の測定値ＤＭＥＳ及び当該濃度の最大値ＤＭＡＸの両者を当該検出範囲ＳＡ内（図８（Ａ）参照）にすることができる。
【００９５】
このようにして、流路変更機構を用いて、当該濃度の測定値ＤＭＥＳ及び当該濃度の最大値ＤＭＡＸの両者が当該検出範囲ＳＡ内となった状態で、各処理８１〜８４を行うことできる。
【００９６】
また、制御ユニット４０によるポンプ２５の制御により、流量センサ６４からのセンシング信号に基づく流量値が目標値に近づかない場合には、ポンプ２５や流量センサ６４の故障である可能性が高い。このため、流量センサ６４からセンシング信号に基づいてポンプ２５を制御することにより、ポンプ２５や流量センサ６４の故障を検出することが可能である。ポンプ２５や流量センサ６４の故障を検出する手順は、例えば、次のものがある。
【００９７】
まず、制御ユニット４０は、流量センサ６４からのセンシング信号を読み取り、記憶媒体４４等に記憶された換算式に基づいて、読み取ったセンシング信号から流量値を得る。換算された流量値は、第１流量値としてＲＡＭ４２に記憶される。次に、制御ユニット４０は、あらかじめ記憶された目標値をＲＡＭ４２から読み取る。第３に、制御ユニット４０は、流量センサ６４からのセンシング信号に基づく流量値と目標値とを比較し、両者が等しいか否かを判定する。第４に、制御ユニット４０は、両者が等しいと判断した場合には、ポンプ２５に対する駆動条件を変更しない。一方、制御ユニット４０は、両者が異なると判断した場合には、流量センサ６４からのセンシング信号に基づく流量値が、所望の流量値になるように、ポンプ２５の駆動条件を変更する。
【００９８】
その後、制御ユニット４０は、流量センサ６４からのセンシング信号を読み取り、この信号に基づく流量値を、第２流量値としてＲＡＭ４２に記憶する。ここで、制御ユニット４０は、第１流量値と第２流量値とのいずれが目標値に近いかを判定する。そして、制御ユニット４０は、第２流量値が第１流量値よりも目標値に近い場合には正常と判定し、第１流量値が第２流量値よりも目標値に近い場合には異常と判定する。なお、制御ユニット４０は、異常と判定した場合には、出力装置４６等を介して警報を出力してもよい。
【００９９】
また、次のようにして、冷却測定値８４Ｄを利用してもよい。まず、冷却処理中に、制御ユニット４０は、バックグラウンド測定値８１Ｄ（例えば、平均濃度値８１ＸＡＶ）を参照して、当該冷却処理に関する冷却測定値８４Ｄのうち最新の検出値が、参照したバックグラウンド測定値８１Ｄと比較して、略同一であるか否かを判定する。ほぼ同一であると判定された場合は、制御ユニット４０は、そのまま冷却処理を終了する。一方、ほぼ同一でないと判定された場合は、異常と判定する。なお、制御ユニット４０は、異常と判定した場合には、出力装置４６等を介して警報を出力してもよい。
【０１００】
このようにして、濃度測定装置１０にて行われる濃度測定方法において、濃度測定装置１０に設けられた各弁や各センサの異常の有無を簡易的に検出することができる。
【０１０１】
上記実施形態では、流量センサ６４を用いて、第２配管２２を流れる気体の流量を一定に維持したが、本発明はこれに限られず、流量センサ６４を省略してもよい。
【０１０２】
次に、上記実施形態（濃度測定装置１０）の変形例である濃度測定装置１１０、２１０について説明するが、上記実施形態と異なる部分の説明を行い、上記実施形態と同一の部材には同一の符号を付して詳細の説明は省略する。
【０１０３】
図１０に示すように、濃度測定装置１１０は、図１に示す濃度測定装置１０における第１配管２１、試料容器６１、触媒容器６２、及びヒータ６３の代わりに、第１配管１２１、試料容器１６１、触媒容器１６２、及びヒータ１６３を備える。
【０１０４】
第１配管１２１は、フレキブルホース１２１Ａと、耐熱管１２１Ｂと、触媒容器１６２を保持する触媒容器保持具１２１Ｃと、試料容器１６１を保持する試料容器保持具１２１Ｓと、試料容器保持具１２１Ｓ及び触媒容器保持具１２１Ｃの相対的位置を切り替える位置切替機構１２１Ｅと、を備える。また、フレキブルホース１２１Ａは、ポンプ２５の送気口に接続されている。
【０１０５】
図１１〜１２に示すように、試料容器保持具１２１Ｓには、試料容器１６１が着脱自在に装着される。試料容器１６１は、両端が開口し起立した姿勢で配された試料側筒部１６１Ｔと、試料側筒部１６１Ｔの下方の開口に設けられた試料側底フィルタ１６１Ｆと、試料側筒部１６１Ｔの上方の開口の周縁に設けられた試料側断熱部材１６１Ｎと、を有する。
【０１０６】
触媒容器保持具１２１Ｃには、触媒容器１６２が着脱自在に装着される。触媒容器１６２は、両端が開口し起立した姿勢で配された触媒側筒部１６２Ｔと、触媒側筒部１６２Ｔの下方の開口に設けられた触媒側底フィルタ１６２Ｆと、下方の開口の周縁に設けられた触媒側断熱部材１６２Ｎと、を有する。触媒側断熱部材１６２Ｎの底部分には、試料側断熱部材１６１Ｎが嵌合可能な形状の凹部が形成される。
【０１０７】
位置切替機構１２１Ｅは、筐体２００に固定されたスタンド１２１ＥＳと、スタンド１２１ＥＳに設けられ上下方向に延びたレール１２１ＥＲと、試料容器保持具１２１Ｓを保持したままレール１２１ＥＲに沿って上下方向に移動自在なスライド部材１２１ＥＬと、レール１２１ＥＲよりも上方のスタンド１２１ＥＳに固定され、触媒容器１６２を保持するアングル１２１ＥＡと、スライド部材１２１ＥＬを駆動するモータ１２１ＥＭと、を有する。
【０１０８】
位置切替機構１２１Ｅはスライド部材１２１ＥＬを有するため、試料容器保持具１２１Ｓと触媒容器保持筒１２１Ｃとは、互いが離れた離隔状態（図１１参照）と、互いが接する接触状態（図１０参照）と、の間で切替自在となる。接触状態では、触媒側断熱部材１６２Ｎの底部分が試料側断熱部材１６１Ｎと嵌合する結果、フレキブルホース１２１Ａと耐熱管１２１Ｂとが、試料容器１６１及び触媒容器１６２を介して連通する。一方、離隔状態では、試料容器１６１及び触媒容器１６２は、それぞれ、外部空間に解放する（図１１参照）。
【０１０９】
ヒータ１６３は、試料ヒータ１６３Ｓと触媒ヒータ１６３Ｃとを有する。試料ヒータ１６３Ｓは、試料容器保持具１２１Ｓの周囲に沿って螺旋状に設けられるコイルヒータであり、触媒ヒータ１６３Ｃは、触媒容器保持具１２１Ｃの周囲に沿って螺旋状に設けられるコイルヒータである。試料ヒータ１６３Ｓと触媒ヒータ１６３Ｃとは、それぞれ、制御ユニット４０の制御の下、試料Ｓの加熱運転の実行及び停止と、触媒Ｃの加熱運転の実行及び停止とを独立して行う。
【０１１０】
また、試料ヒータ１６３Ｓの外周や触媒ヒータ１６３Ｃの外周には、断熱材１８０が設けられていることが好ましい。
【０１１１】
次に、濃度測定装置１１０の使用方法について説明する。
【０１１２】
制御ユニット４０（図４参照）の制御の下、モータ１２１ＥＭが駆動されると、試料容器保持具１２１Ｓはレール１２１ＥＲに沿ってスライド移動する。試料容器保持具１２１Ｓのスライド移動により、試料容器保持具１２１Ｓと触媒容器保持筒１２１Ｃとは、離隔状態（図１１参照）になる。かかる場合には、試料容器保持具１２１Ｓに対する試料容器１６１の装着や触媒容器保持筒１２１Ｃに対する触媒容器１６２の装着を行うことができる（図１２参照）。
【０１１３】
次に、モータ１２１ＥＭの駆動によって、試料容器保持具１２１Ｓがスライド移動すると、試料容器保持具１２１Ｓと触媒容器保持筒１２１Ｃとは接触状態（図１０参照）となる。かかる場合には、濃度測定装置１１０は、吸排気状態及び循環状態の間で切替自在となる。すなわち、試料容器保持具１２１Ｓと触媒容器保持筒１２１Ｃとが接触状態（図１０参照）の場合には、バックグラウンド測定処理８１〜本測定処理８３（図１３参照）を順次行うことができる。また、制御ユニット４０は、触媒ヒータ１６３Ｃ及び試料ヒータ１６３Ｓの加熱運転を、バックグラウンド測定処理８１〜本測定処理８３の内容に応じて制御する（図１４参照）。ここで、図１４における「Ａ」は吸排気状態を表し、「Ｂ」は循環状体を表す。すなわち、図１４に示すように、制御ユニット４０は、バックグラウンド測定処理８１において、試料ヒータ１６３Ｓ及び触媒ヒータ１６３Ｃの双方の加熱運転が停止した状態にする。そして、制御ユニット４０は、放出処理８２において、触媒ヒータ１６３Ｃによる加熱運転のみを行う。また、本測定処理８３においては、試料Ｓが収容された試料容器６１を接触状態（図１０参照）にセットした後、制御ユニット４０は、試料ヒータ１６３Ｓ及び触媒ヒータ１６３Ｃの双方の加熱運転を行う。
【０１１４】
冷却処理８４後に引き続いて本測定処理８３（図１３参照）を行う場合には、当該冷却処理８４以降を次のようにして行う。
【０１１５】
冷却処理８４では、制御ユニット４０は、第１〜２三方弁３１〜３２を制御して、吸排気状態へ切り替える。これにより、外気は、第１配管１２１、第２配管２２等を通過したのち、外気へ排気される。さらに、冷却処理８４では、吸排気状態への切り替えと同時に、または、この後において、制御ユニット４０は、触媒ヒータ１６３Ｃの加熱運転を継続するとともに、試料ヒータ１６３Ｓの加熱運転を停止する。加えて、冷却処理８４では、制御ユニット４０は、モータ１２１Ｍの駆動により、試料容器保持具１２１Ｓと触媒容器保持筒１２１Ｃとを、接触状態（図１０参照）から離隔状態（図１１参照）へ切り替える。
【０１１６】
引き続いて、本測定処理８３では、試料容器保持具１２１Ｓから試料容器１６１を取り外し、測定済みの試料Ｓから新しい試料Ｓに交換する。さらに、本測定処理８３では、新しい試料Ｓが収容された試料容器１６１を試料容器保持具１２１Ｓにセットした後、試料容器保持具１２１Ｓと触媒容器保持筒１２１Ｃとを、離隔状態（図１１参照）から接触状態（図１０参照）へ切り替える。その後、本測定処理８３において、制御ユニット４０は、試料ヒータ１６３Ｓ及び触媒ヒータ１６３Ｃの加熱運転を実行する。これにより、冷却処理８４後に引き続いて、２回目の本測定処理８３（図１３参照）を行うことができる。
【０１１７】
一方、冷却処理８４後に引き続いて本測定処理８３を行わない場合には、当該冷却処理８４において、制御ユニット４０は、吸排気状態への切り替えと同時に、または、この後において、試料ヒータ１６３Ｓ及び触媒ヒータ１６３Ｃの加熱運転を停止すればよい（図１４参照）。
【０１１８】
このようにして、試料ヒータ１６３Ｓ及び触媒ヒータ１６３Ｃの加熱運転を個別に制御することにより、試料Ｓの交換作業中に、触媒Ｃが冷やされずに済む。このため、複数の試料Ｓの本測定処理８３を行う場合に、試料Ｓごとの放出処理８２を逐一行わずに済む。結果、複数の試料Ｓの本測定処理８３を効率よく行うことができる。
【０１１９】
上記実施形態では、触媒容器保持筒１２１Ｃを固定して、試料容器保持具１２１Ｓをスライド移動させたが、本発明はこれに限られず、試料容器保持具１２１Ｓを固定して、触媒容器保持筒１２１Ｃをスライド移動させてもよいし、両方の保持筒１２１Ｃ，１２１Ｄをスライド移動させてもよい。
【０１２０】
上記実施形態では、試料容器保持具１２１Ｓは、試料ヒータ１６３Ｓとともに移動させたが、本発明はこれに限られず、試料容器保持具１２１Ｓは、試料ヒータ１６３Ｓとは別に、独立して移動自在としてもよいし、アングル１２１ＥＡや筐体２００に対して固定されていてもよい。
【０１２１】
上記実施形態では、濃度センサ２６として、二酸化炭素濃度センサを用いたが、本発明はこれに限られず、被検物質の測定が可能な濃度センサであればよい。
【０１２２】
上記実施形態では、試料Ｓに含まれる石油系の炭化水素の濃度測定に際し、石油系の炭化水素から二酸化炭素を生成する触媒Ｃの反応を利用したが、本発明はこれに限られない。図１５に示すように、濃度測定装置２１０は、例えば、生物Ｓを収容した容器２１１と、容器２１１を収容する密閉箱２１２と、濃度センサ２１３と、濃度センサ２１３を収容する濃度測定箱２１４と、密閉箱２１２から濃度測定箱２１４へ気体を送る送り管２１５と、濃度測定箱２１４から密閉箱２１２へ気体を戻す戻し管２１６と、
送り管２１５に設けられたポンプ２５と、容器２１１を加熱するヒータ６３と、各部を制御する制御ユニット４０と、を備える。さらに、濃度測定装置２１０は、必要に応じて、流量センサ６４、吸気配管５１を介して外部と連通する第１三方弁３１、排気配管５２を介して外部と連通する第２三方弁３２を備えていてもよい。
【０１２３】
生物Ｓとしては、微生物、魚、昆虫などの動物の他、植物を用いることができる。また、濃度センサ２１３は、所定の気体（例えば、二酸化炭素や酸素）の濃度を検知可能である。
【０１２４】
この濃度測定装置２１０において、容器２１１の中の環境条件（例えば温度）を適宜変更しながら当該気体の濃度測定を行えば、その環境条件と生物の活動状況（呼吸や光合成等）との相関を調べることもできる。さらに、濃度測定装置２１０は、密閉箱２１０、密閉箱２１２、送り管２１５、及び戻し管２１６によって形成される循環路を有するため、ポンプ２５を用いた流量の制御をシビアに行わなくとも、当該生物（試料）Ｓから出た所定の気体の濃度測定を、簡単に、かつ確実に行うことができる。さらに、濃度センサ２１３による検出結果を連続して記録することにより、当該試料Ｓから出た所定の気体の量の履歴を知ることも可能となる。
【０１２５】
図１６に示すように、検出室２７の下流側に配された濃度センサ２６とともに、検出室２７の上流側に配された濃度センサ２９を備えていてもよい。濃度センサ２９の測定能力は、濃度センサ２６と同等であることが好ましい。
【０１２６】
濃度センサ２９は、濃度センサ２６に比べ、外部空間、すなわち吸気配管５１や第１三方弁３１に近い。このため、濃度センサ２９は、吸気配管５１から導入された外気における二酸化炭素の濃度を測定することができる。一方、濃度センサ２６は、導入された外気における二酸化炭素の濃度を測定することができるものの、この測定結果から循環路に残存している二酸化炭素の濃度を分離することができない。すなわち、濃度センサ２９は、外気における二酸化炭素の濃度の測定を、濃度センサ２６よりも正確に測定することができる。
【０１２７】
さらに、濃度センサ２６と濃度センサ２９とを併用した場合、制御ユニット４０は、次に述べる濃度センサ異常判定処理を行うこともできる。
【０１２８】
濃度センサ異常判定処理において、制御ユニット４０は、濃度センサ２６による検出値と濃度センサ２９による検出値とを同時に読み取り、これらの検出値の差を算出する。さらに、制御ユニット４０は、検出値の差と、あらかじめメモリに格納された閾値とを比較する。そして、検出値の差が閾値よりも小さい旨の比較結果である場合、制御ユニット４０は、濃度センサ２６及び濃度センサ２９は正常であると判定する。一方、検出値の差が閾値よりも大きい旨の比較結果である場合、制御ユニット４０は、濃度センサ２６と濃度センサ２９とのいずれか一方が異常であると判定することができる。この濃度センサ異常判定処理は、配管中の二酸化炭素の濃度が一定である状態（例えば、バックグラウンド測定処理８１）において行われる。
【０１２９】
また、濃度センサ２６と濃度センサ２９とを併用した場合、制御ユニット４０は、次に述べる排気完了判定処理や、測定可能判定処理を行うこともできる。
【０１３０】
排気完了判定処理において、制御ユニット４０は、冷却処理８４における検出値の差と、あらかじめメモリに格納された閾値とを比較する。そして、検出値の差が閾値よりも小さい旨の比較結果である場合、制御ユニット４０は、配管内が外気によって置換されたと判定する。一方、検出値の差が閾値よりも大きい旨の比較結果である場合、制御ユニット４０は、配管内が未だ外気によって置換されていないと判定する。排気完了判定処理は、配管に外気を導入した場合（例えば、すべての本測定処理８３が完了した後に行われる冷却処理８４）に行われる。
【０１３１】
測定可能判定処理において、制御ユニット４０は、冷却処理８４における検出値の差と、あらかじめメモリに格納された閾値とを比較する。そして、検出値の差が閾値よりも大きく、かつ、濃度センサ２６の検出値が濃度センサ２９の検出値よりも小さい場合には、制御ユニット４０は、例えば、試料Ｓの交換作業等に伴う触媒Ｃの温度低下によって二酸化炭素が触媒Ｃに吸着された、と判定する。また、検出値の差が閾値よりも大きく、かつ、濃度センサ２９の検出値が濃度センサ２６の検出値よりも小さい場合には、制御ユニット４０は、例えば、外気が吸気配管５１から導入されてしまった、と判定する。つまり、検出値の差が閾値よりも大きい旨の比較結果である場合、制御ユニット４０は、当該冷却処理８４に引き続いて本測定処理８３を実行できないと判定する。一方、検出値の差が閾値よりも小さい場合には、制御ユニット４０は、当該冷却処理８４に引き続いて本測定処理８３を実行できると判定する。測定可能判定処理は、本測定処理８３の前に行われる冷却処理８４にて行われる。
【０１３２】
尚、本発明は、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。
【符号の説明】
【０１３３】
１０    濃度測定装置
２１〜２３    配管
２５    ポンプ
２６    濃度センサ
２７    検出室
３１〜２    三方弁
４０    制御ユニット
５１    吸気配管
５２    排気配管
６１    試料容器
６２    触媒容器
６３    ヒータ
６３Ｃ    触媒ヒータ
６３Ｓ    試料ヒータ
６４    流量センサ
８１    バックグラウンド測定処理
８１Ｄ    バックグラウンド測定値
８２    放出処理
８２Ｄ    放出測定値
８３    本測定処理
８３Ｄ    本測定値
８４    冷却処理
８４Ｄ    冷却測定値
【図１】
2014139563.tif 000003
【図２】
2014139563.tif 000004
【図３】
2014139563.tif 000005
【図４】
2014139563.tif 000006
【図５】
2014139563.tif 000007
【図６】
2014139563.tif 000008
【図７】
2014139563.tif 000009
【図８】
2014139563.tif 000010
【図９】
2014139563.tif 000011
【図１０】
2014139563.tif 000012
【図１１】
2014139563.tif 000013
【図１２】
2014139563.tif 000014
【図１３】
2014139563.tif 000015
【図１４】
2014139563.tif 000016
【図１５】
2014139563.tif 000017
【図１６】
2014139563.tif 000018