(57)【要約】【課題】においの原因となる物質の濃度を制御し、においの原因となる物質を安定的に供給することが可能なガス供給装置を提供することを目的とする。【解決手段】においの原因となる物質２０を収容する収容部２と、収容部２から放出された物質２０をキャリアガスにのせて供給する第１配管３１と、希釈ガスを供給する第２配管４１と、第１配管３１から供給された物質２０を含むキャリアガスと第２配管４１から供給された希釈ガスとが混合された混合ガスを供給する第３配管４２と、収容部２の質量を測定する測定装置６と、収容部２の質量の時間変化に基づいて、収容部２から放出された物質２０の量を演算する演算装置７と、演算装置７で演算された物質２０の量に基づいて、混合ガス内の物質２０の濃度が所望の濃度になるように、第１配管３１内を流れるキャリアガスの流量と第２配管４１内を流れる希釈ガスの流量とを制御する制御装置８と、を含む。【選択図】図１
2013106836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
においの原因となる物質を収容する収容部と、
前記収容部から放出された前記物質をキャリアガスにのせて供給する第１配管と、
希釈ガスを供給する第２配管と、
前記第１配管から供給された前記物質を含む前記キャリアガスと前記第２配管から供給された前記希釈ガスとが少なくとも混合された混合ガスを供給する第３配管と、
前記収容部の質量を測定する測定装置と、
前記測定装置で測定された前記収容部の質量の時間変化に基づいて、前記収容部から放出された前記物質の量を演算する演算装置と、
前記演算装置で演算された前記物質の量に基づいて、前記混合ガス内の前記物質の濃度が所望の濃度になるように、前記第１配管内を流れる前記キャリアガスの流量と前記第２配管内を流れる前記希釈ガスの流量との少なくとも一方の流量を制御する制御装置と、
を含むガス供給装置。
【請求項２】
前記収容部は、
前記物質を収容する容器と、
前記容器から放出された前記物質を拡散させる拡散管と、を含む請求項１に記載のガス供給装置。
【請求項３】
前記拡散管は前記容器に取り外し可能に接続されている請求項２に記載のガス供給装置。
【請求項４】
前記容器は前記物質と化学反応しない材料で形成されている請求項２または３に記載のガス供給装置。
【請求項５】
前記物質は液体状態で前記容器に収容されており、
前記拡散管は、液体状態の前記物質から揮発された気体と化学反応しない材料で形成されている請求項２ないし４のいずれか一項に記載のガス供給装置。
【請求項６】
前記容器の内壁面及び前記拡散管の内壁面は撥液処理されている請求項５に記載のガス供給装置。
【請求項７】
前記演算装置は、前記測定装置が第１の時刻ｔ１に測定した前記収容部の質量をｍ１、前記測定装置が前記第１の時刻ｔ１から所定時間経過後の第２の時刻ｔ２に測定した前記収容部の質量をｍ２、前記物質の分子量をｗ、大気圧をＰ、前記収容部が前記物質を収容する空間の体積をＶ、前記物質の物質量をｎ、気体定数をＲ、前記拡散管の内部の温度をＫ、前記拡散管の出口における前記物質の流量をＤ１、前記第１配管から前記第３配管に供給される前記キャリアガスの流量及び前記第２配管から前記第３配管に供給される前記希釈ガスの流量の総流量をＤ２、前記第２の時刻ｔ２における前記第３配管内を流れる前記混合ガス内の前記物質の濃度をＧとしたとき、下記（１）式、（２）式、（３）式及び（４）式によって前記第３配管内を流れる前記混合ガス内の前記物質の濃度を演算する請求項２ないし６のいずれか一項に記載のガス供給装置。
ＰＶ＝ｎＲＴ  ・・・（１）
ｎ＝（ｍ１−ｍ２）／ｗ  ・・・（２）
Ｄ１＝Ｖ／（ｔ２−ｔ１）  ・・・（３）
Ｇ＝Ｄ１／Ｄ２  ・・・（４）
【請求項８】
前記測定装置の最低測定能は１ｍｇ以下である請求項１ないし７のいずれか一項に記載のガス供給装置。
【請求項９】
前記第３配管には、前記第３配管内を流れる前記混合ガスに乱流を発生させる乱流発生機構が設けられている請求項１ないし８のいずれか一項に記載のガス供給装置。
【請求項１０】
前記第１配管に、前記第１配管から前記第３配管への前記キャリアガスの供給量を制御するキャリアガス制御弁が設けられている請求項１ないし９のいずれか一項に記載のガス供給装置。
【請求項１１】
前記第１配管に、前記キャリアガス制御弁によって前記第３配管への供給が阻止された前記キャリアガスを排気するキャリアガス排気弁が設けられている請求項１０に記載のガス供給装置。
【請求項１２】
前記第１配管には、常時一定の流量の前記キャリアガスが供給される請求項１１に記載のガス供給装置。
【請求項１３】
互いに異なる種類の物質を収容した複数の前記収容部が設けられ、前記第１配管は、複数の前記収容部の各々に対応して複数設けられており、前記第３配管には、複数の前記収容部から放出された前記物質を含む複数の前記キャリアガスが供給されるようになっている請求項１ないし９のいずれか一項に記載のガス供給装置。
【請求項１４】
複数の前記第１配管の各々に、前記第１配管から前記第３配管への前記キャリアガスの供給量を制御するキャリアガス制御弁が設けられている請求項１３に記載のガス供給装置。
【請求項１５】
複数の前記第１配管の各々に、前記キャリアガス制御弁によって前記第３配管への供給が阻止された前記キャリアガスを排気するキャリアガス排気弁が設けられている請求項１４に記載のガス供給装置。
【請求項１６】
複数の前記第１配管の各々には、常時一定の流量の前記キャリアガスが供給される請求項１５に記載のガス供給装置。
【請求項１７】
前記第３配管にダミーガスを供給する第４配管を備え、前記制御装置は、前記第３配管内を流れる前記ダミーガス、前記キャリアガス及び前記希釈ガスを含む前記混合ガスの流量が常時一定となるように、前記第４配管から前記第３配管に供給されるダミーガスの流量を制御する請求項１ないし１６のいずれか一項に記載のガス供給装置。
【請求項１８】
前記第４配管に、前記第４配管から前記第３配管への前記ダミーガスの供給量を制御するダミーガス制御弁と、前記ダミーガス制御弁によって前記第３配管への供給が阻止された前記ダミーガスを排気するダミーガス排気弁と、が設けられている請求項１７に記載のガス供給装置。
【請求項１９】
前記第４配管には、常時一定の流量のダミーガスが供給される請求項１８に記載のガス供給装置。
【請求項２０】
前記キャリアガス、前記希釈ガス及び前記ダミーガスとして互いに同じガスが用いられている請求項１７ないし１９のいずれか一項に記載のガス供給装置。
【請求項２１】
前記キャリアガス、前記希釈ガス及び前記ダミーガスとして用いられるガスは、空気または窒素である請求項２０に記載のガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
においを検知する嗅覚センサーが知られている。嗅覚センサーの開発においては、においの原因となる物質であるにおい分子の濃度を制御し、におい分子を嗅覚センサーに安定的に供給するガス供給装置の開発が求められている。
【０００３】
ここで、におい分子の種類は４０万種類といわれている。におい分子は、複数の化学物質の組合せからなるものがほとんどで、その種類は膨大である。においの種類は化学構造や温度、濃度、混合比率などで大まかに分けられるが、大部分はヒトが官能的に分けている。同じ化学構造であっても、温度が違ったり、酸化反応や還元反応等の反応方法が違ったりすると、異なるにおい分子となる。におい分子の多くは、濃度がｐｐｍオーダー以下（例えばｐｐｂオーダー）であり、非常に低濃度である。そのため、におい分子の濃度を測定することは困難である。
【０００４】
従来、におい分子を供給する方法としては、拡散管、ディフュージョンチューブ、パーミエーションチューブ等を用いた方法がある（例えば、特許文献１参照）。これらの方法では、拡散方程式、推算、実験的に求めた拡散係数を用いることにより、におい分子の濃度を調整している。これらの方法によれば、連続して一定濃度のにおい分子を得ることができる。
【０００５】
一方、におい分子の濃度を検知する検知器としては、北川式検知器が知られている。北川式検知器においては、検知管に試料ガス（測定対象のにおい分子を含むガス）を通気すると、薬剤が特定のガスと反応して変色する。この変色した先端の目盛を読むことで、ガス濃度（におい分子の濃度）が分かるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１０１６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の方法では、使用実績の無いにおい分子がある場合、その都度実験を行い、拡散管から発せられるにおい分子の濃度を算出する必要がある。また、特許文献１に記載の方法においては、拡散管の形状が定形であるため、拡散管から発せられるにおい分子の濃度を自在に調整することは困難である。
一方、北川式検知器では、測定可能なにおい分子の種類が限られる。さらに、呈色反応によるため、干渉物質があると濃度の測定が困難な場合もある。北川式検知器においては、最低測定能（測定下限）はそれぞれ異なるが、低くてもｐｐｍオーダーであるため、ｐｐｍオーダー以下の低濃度のにおい分子の濃度を測定することはできない。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、においの原因となる物質の濃度を制御し、においの原因となる物質を安定的に供給することが可能なガス供給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】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明のガス供給装置は、においの原因となる物質を収容する収容部と、前記収容部から放出された前記物質をキャリアガスにのせて供給する第１配管と、希釈ガスを供給する第２配管と、前記第１配管から供給された前記物質を含む前記キャリアガスと前記第２配管から供給された前記希釈ガスとが少なくとも混合された混合ガスを供給する第３配管と、前記収容部の質量を測定する測定装置と、前記測定装置で測定された前記収容部の質量の時間変化に基づいて、前記収容部から放出された前記物質の量を演算する演算装置と、前記演算装置で演算された前記物質の量に基づいて、前記混合ガス内の前記物質の濃度が所望の濃度になるように、前記第１配管内を流れる前記キャリアガスの流量と前記第２配管内を流れる前記希釈ガスの流量との少なくとも一方の流量を制御する制御装置と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、収容部の質量の時間変化に基づいて演算された、収容部から放出されたにおいの原因となる物質（以下、におい分子という）の量に基づいて、収容部から放出されたにおい分子の濃度が所望の濃度となるように、キャリアガスと希釈ガスのうち少なくとも一方の流量が制御される。例えば、収容部から放出されたにおい分子の濃度を低濃度に調整する場合、キャリアガスの流量を小さくし、希釈ガスの流量を大きくする。これにより、収容部から放出されたにおい分子の濃度を低濃度に調整することができる。また、収容部から放出されたにおい分子の濃度を低濃度に維持した状態でキャリアガスの流量及び希釈ガスの流量を一定の値に制御する。これにより、低濃度のにおい分子を安定して供給することができる。よって、におい分子の濃度を制御し、におい分子を安定的に供給することができる。
【００１１】
前記ガス供給装置において、前記収容部は、前記物質を収容する容器と、前記容器から放出された前記物質を拡散させる拡散管と、を含むことが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、混合ガス供給配管内を流れる混合ガス内のにおい分子の濃度を極めて小さい値に調整しやすくなる。例えば、拡散管の長さ（高さ）や内径を所定寸法にして拡散方程式を適用することにより、拡散管の出口におけるにおい分子の流量を極めて小さく（例えば略０に近い値）設定することができる。
【００１３】
前記ガス供給装置において、前記拡散管は前記容器に取り外し可能に接続されていることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、他の形状の異なる拡散管と取り替えることができる。例えば、予め拡散管の長さや内径が互いに異なる複数種類の拡散管を用意しておけば、所望の濃度のにおい分子を得るのに適した寸法を有する拡散管と適宜取り替えることができる。よって、所望の濃度のにおい分子を供給することが容易となる。
【００１５】
前記ガス供給装置において、前記容器は前記物質と化学反応しない材料で形成されていることが好ましい。
【００１６】
におい分子は、同じ化学構造であっても、酸化反応や還元反応等の反応方法が違ったりすると、異なるにおい分子となる。仮に、容器がにおい分子と化学反応する材料で形成されていると、目的とするにおい分子とは異なるにおい分子が生成されてしまう。また、容器とにおい分子が吸着しやすい材料で形成されていると、所望の濃度と異なるにおいとなってしまう。これに伴い、低濃度のにおい分子の濃度を精度良く測定できなくなる。これに対し、容器がにおい分子と吸着、化学反応しない材料で形成されていれば、目的とするにおい分子を得ることができる。よって、この構成によれば、低濃度のにおい分子を安定的に供給するとともに低濃度のにおい分子の濃度を精度良く測定することができる。
【００１７】
前記ガス供給装置において、前記物質は液体状態で前記容器に収容されており、前記拡散管は、液体状態の前記物質から揮発された気体と化学反応しない材料で形成されていることが好ましい。
【００１８】
におい分子が液体状態で容器に収容される場合には、液体から揮発された気体がにおい分子を含んだ状態で拡散管から放出される。仮に、拡散管がにおい分子を含んだ気体と化学反応する材料で形成されていると、目的とするにおい分子とは異なるにおい分子が生成されてしまう。また、拡散管や容器とにおい分子が吸着しやすい材料で形成されていると、所望の濃度と異なるにおいとなってしまう。これに伴い、低濃度のにおい分子の濃度を精度良く測定できなくなる。これに対し、拡散管がにおい分子と吸着、におい分子を含んだ気体と化学反応しない材料で形成されていれば、目的とするにおい分子を得ることができる。よって、この構成によれば、低濃度のにおい分子を安定的に供給するとともに低濃度のにおい分子の濃度を精度良く測定することができる。
【００１９】
前記ガス供給装置において、前記容器の内壁面及び前記拡散管の内壁面は撥液処理されていることが好ましい。
【００２０】
におい分子が液体状態で容器に収容される場合には、液体から揮発された気体がにおい分子を含んだ状態で拡散管から放出される。容器の内壁面及び拡散管の内壁面が撥液処理されていないと、におい分子が容器の内壁面または拡散管の内壁面に吸着することがある。この場合、理想的な拡散状態が得られなくなり、低濃度のにおい分子の濃度を精度良く測定することが困難となる。これに対し、容器の内壁面及び拡散管の内壁面が撥液処理されていれば、におい分子が容器の内壁面または拡散管の内壁面に吸着しにくくできるため、理想的な拡散状態を得ることができる。よって、この構成によれば、低濃度のにおい分子を安定的に供給するとともに低濃度のにおい分子の濃度を精度良く測定することができる。
【００２１】
前記ガス供給装置において、前記演算装置は、前記測定装置が第１の時刻ｔ１に測定した前記収容部の質量をｍ１、前記測定装置が前記第１の時刻ｔ１から所定時間経過後の第２の時刻ｔ２に測定した前記収容部の質量をｍ２、前記物質の分子量をｗ、大気圧をＰ、前記収容部が前記物質を収容する空間の体積をＶ、前記物質の物質量をｎ、気体定数をＲ、前記拡散管の内部の温度をＫ、前記拡散管の出口における前記物質の流量をＤ１、前記第１配管から前記第３配管に供給される前記キャリアガスの流量及び前記第２配管から前記第３配管に供給される前記希釈ガスの流量の総流量をＤ２、前記第２の時刻ｔ２における前記第３配管内を流れる前記混合ガス内の前記物質の濃度をＧとしたとき、下記（１）式、（２）式、（３）式及び（４）式によって前記第３配管内を流れる前記混合ガス内の前記物質の濃度を演算することが好ましい。
ＰＶ＝ｎＲＴ  ・・・（１）
ｎ＝（ｍ１−ｍ２）／ｗ  ・・・（２）
Ｄ１＝Ｖ／（ｔ２−ｔ１）  ・・・（３）
Ｇ＝Ｄ１／Ｄ２  ・・・（４）
【００２２】
この構成によれば、収容部の質量の時間変化に基づいて、収容部から放出された低濃度のにおい分子の濃度を容易に演算することができる。また、これらの式に基づいて、拡散管の出口における低濃度のにおい分子の流量、におい分子の物質量も容易に演算することができる。
【００２３】
前記ガス供給装置において、前記測定装置の最低測定能は１ｍｇ以下であることが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、濃度がｐｐｍオーダー以下の低濃度のにおい分子の濃度の測定を実現することができる。これと反対に、測定装置の最低測定能が１ｍｇを超えてしまうと、質量変化を観測するのに長時間要し、濃度がｐｐｍオーダー以下の低濃度のにおい分子の濃度を測定することが困難となる。
上述したように、におい分子の質量は、測定装置で測定された収容部の質量の時間変化に基づいて演算される。ここで、「測定装置の最低測定能」は、測定装置が測定可能な最低の質量（測定下限値）である。測定時間の最低分解能は、測定装置の最低測定能に相当する質量のにおい分子が収容部から放出されるまでの時間（測定下限値が変化する時間）である。つまり、測定装置の最低測定能が小さいほど測定時間の最低分解能も小さくなる。これにより、実際に装置を使用しているときに収容部から放出されるにおい分子の濃度をリアルタイムで測定しやすくなる。
【００２５】
前記ガス供給装置において、前記第３配管には、前記第３配管内を流れる前記混合ガスに乱流を発生させる乱流発生機構が設けられていることが好ましい。
【００２６】
この構成によれば、キャリアガスと希釈ガスとを均一に混合することができる。よって、低濃度のにおい分子を安定的に供給することが容易となる。
【００２７】
前記ガス供給装置において、前記第１配管に、前記第１配管から前記第３配管への前記キャリアガスの供給量を制御するキャリアガス制御弁が設けられていることが好ましい。
【００２８】
この構成によれば、所望の量のにおい分子を供給することができる。
【００２９】
前記ガス供給装置において、前記第１配管に、前記キャリアガス制御弁によって前記第３配管への供給が阻止された前記キャリアガスを排気するキャリアガス排気弁が設けられていることが好ましい。
【００３０】
低濃度のにおい分子を安定して供給するに際しては、低濃度のにおい分子が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することが重要である。この構成によれば、キャリアガスが第３配管に供給されないようにキャリアガスを排気することができる。これにより、低濃度のにおい分子が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することができる。よって、低濃度のにおい分子を安定的に供給することができる。
【００３１】
前記ガス供給装置において、前記第１配管には、常時一定の流量の前記キャリアガスが供給されることが好ましい。
【００３２】
この構成によれば、キャリアガスの供給量を常時一定にした状態でキャリアガスが第３配管に供給されないようにキャリアガスを排気することができる。これにより、低濃度のにおい分子が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することができる。よって、低濃度のにおい分子を安定的に供給することができる。
【００３３】
前記ガス供給装置において、互いに異なる種類の物質を収容した複数の前記収容部が設けられ、前記第１配管は、複数の前記収容部の各々に対応して複数設けられており、前記第３配管には、複数の前記収容部から放出された前記物質を含む複数の前記キャリアガスが供給されるようになっていることが好ましい。
【００３４】
この構成によれば、複数種類のにおい分子を混合させて様々な種類のにおい分子を生成することができる。
【００３５】
前記ガス供給装置において、複数の前記第１配管の各々に、前記第１配管から前記第３配管への前記キャリアガスの供給量を制御するキャリアガス制御弁が設けられていることが好ましい。
【００３６】
この構成によれば、複数種類のにおい分子のうち所望のにおい分子を選択して混合させ様々な種類のにおい分子を生成することができる。また、複数種類のにおい分子に対応するキャリアガスの供給量を調整すれば、それぞれのキャリアガスに含まれるにおい分子の混合比を変えて所望のにおい分子を生成することもできる。
【００３７】
前記ガス供給装置において、複数の前記第１配管の各々に、前記キャリアガス制御弁によって前記第３配管への供給が阻止された前記キャリアガスを排気するキャリアガス排気弁が設けられていることが好ましい。
【００３８】
低濃度のにおい分子を安定して供給するに際しては、低濃度のにおい分子が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することが重要である。この構成によれば、キャリアガスが第３配管に供給されないようにキャリアガスを排気することができる。これにより、低濃度のにおい分子が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することができる。よって、低濃度のにおい分子を安定的に供給することができる。
【００３９】
前記ガス供給装置において、複数の前記第１配管の各々には、常時一定の流量の前記キャリアガスが供給されることが好ましい。
【００４０】
この構成によれば、キャリアガスの供給量を常時一定にした状態でキャリアガスが第３配管に供給されないようにキャリアガスを排気することができる。これにより、低濃度のにおい分子が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することができる。よって、低濃度のにおい分子を安定的に供給することができる。
【００４１】
前記ガス供給装置において、前記第３配管にダミーガスを供給する第４配管を備え、前記制御装置は、前記第３配管内を流れる前記ダミーガス、前記キャリアガス及び前記希釈ガスを含む前記混合ガスの流量が常時一定となるように、前記第４配管から前記第３配管に供給されるダミーガスの流量を制御することが好ましい。
【００４２】
この構成によれば、ダミーガスとキャリアガスと希釈ガスの総流量が常時一定に維持される。よって、低濃度のにおい分子を常時安定的に供給することができる。
【００４３】
前記ガス供給装置において、前記第４配管に、前記第４配管から前記第３配管への前記ダミーガスの供給量を制御するダミーガス制御弁と、前記ダミーガス制御弁によって前記第３配管への供給が阻止された前記ダミーガスを排気するダミーガス排気弁と、が設けられていることが好ましい。
【００４４】
低濃度のにおい分子を安定して供給するに際しては、低濃度のにおい分子が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することが重要である。この構成によれば、ダミーガスが第３配管に供給されないようにダミーガスを排気することができる。これにより、低濃度のにおい分子が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することができる。よって、低濃度のにおい分子を安定的に供給することができる。
【００４５】
前記ガス供給装置において、前記第４配管には、常時一定の流量のダミーガスが供給されることが好ましい。
【００４６】
この構成によれば、ダミーガスの供給量を常時一定にした状態でダミーガスが第３配管に供給されないようにダミーガスを排気することができる。これにより、低濃度のにおい分子が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することができる。よって、低濃度のにおい分子を安定的に供給することができる。
【００４７】
前記ガス供給装置において、前記キャリアガス、前記希釈ガス及び前記ダミーガスとして互いに同じガスが用いられていることが好ましい。
【００４８】
この構成によれば、低濃度のにおい分子が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することができる。よって、低濃度のにおい分子を安定的に供給することができる。
【００４９】
前記ガス供給装置において、前記キャリアガス、前記希釈ガス及び前記ダミーガスとして用いられるガスは、空気または窒素であることが好ましい。
【００５０】
この構成によれば、既知のガスを用いるため、低濃度のにおい分子が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持しやすくなる。よって、低濃度のにおい分子を安定的に供給することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガス供給装置を示す模式図である。
【図２】同、収容部を示す模式図である。
【図３】同、拡散管とキャリアガス供給配管との接続状態を示す模式図である。
【図４】同、ゴムリングの平面図である。
【図５】同、測定装置で測定された収容部の質量の時間変化を示すグラフである。
【図６】同、拡散管とキャリアガス供給配管との接続状態の変形例を示す模式図である。
【図７】同、乱流発生機構の変形例を示す模式図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るガス供給装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００５３】
（第１実施形態）
本実施形態においては、においの原因となる物質、つまりにおいを持った分子（以下、におい分子という）を嗅覚センサーに導くガスを供給するガス供給装置を例に挙げて説明する。ここで、においとは、嗅覚を刺激され人が感じる感覚をいう。においには、良いにおい（香り）、悪いにおい（臭い）のいずれもが含まれる。
【００５４】
図１は、本発明の第１実施形態に係るガス供給装置１を示す模式図である。
図１に示すように、本実施形態に係るガス供給装置１は、ガス供給部１０と、希釈ガス供給装置４と、ダミーガス供給装置５と、演算装置７と、制御装置８と、混合ガス供給配管（第３配管）４２と、乱流発生機構９と、を備えて構成されている。
【００５５】
ガス供給部１０は、収容部２と、キャリアガス供給装置３と、測定装置６と、を備えている。
【００５６】
図２は、本実施形態に係る収容部２を示す模式図である。
図２に示すように、収容部２は、におい分子２０を収容する容器２１と、容器２１から放出されたにおい分子２０を拡散させる拡散管２２と、を有する。
【００５７】
本実施形態においては、におい分子２０は液体状態で容器２１に収容されている。なお、におい分子２０の収容状態は液体状態に限らず、固体状態や気体状態など種々の収容状態を採用することができる。
【００５８】
におい分子２０としては、種々のものを用いることができ、例えばトルエン、エタノールを挙げることができる。本実施形態においては、におい分子２０としてトルエンを用いる。
【００５９】
容器２１は、拡散管２２と接続される部分（上部）に開口２１ａが形成された円筒状の容器である。開口２１ａの内径は、１０ｍｍ以上が好ましい。開口２１ａの内径が１０ｍｍ未満であると、一般的に化学実験で用いられる器具（例えばピペット等）で液体を注入することが困難となる。なお、容器２１の形状は円筒状に限らず、上部に開口２１ａが形成されていれば、種々の形状を採用することができる。
【００６０】
拡散管２２は、本体部２２１と接続部２２２とを有する。本体部２２１は、容器２１と接続される部分とは反対側の部分である。接続部２２２は、容器２１と接続される部分である。拡散管２２は、本体部２２１の上部に開口２２１ａが形成され、接続部２２２の下部に開口２２２ａが形成された管である。
【００６１】
拡散管２２の本体部２２１は、長手方向において一定の内径を有する。拡散管２２の本体部２２１の内径は、１ｍｍ〜１５ｍｍ程度が好ましい。拡散管２２の本体部２２１の長さは、１０ｍｍ以上が好ましい。なお、拡散管２２の本体部２２１の内径、長さはこれに限定されず、種々の形状を採用することができる。
【００６２】
拡散管２２の接続部２２２は、容器２１から取り外し可能に接続されている。拡散管２２の接続部２２２と容器２１とは気密性よく接続されている。
【００６３】
容器２１と拡散管２２の接続部２２２との接続は、取り扱い性の観点からスクリュー方式を採用している。例えば、容器２１の上部の外壁面には、開口２１ａの周方向に沿って凸状の突起２１ｂが形成されている。一方、拡散管２２の接続部２２２の下部の内壁面には、開口２２２ａの周方向に沿って凹状の溝２２２ｂが形成されている。
【００６４】
このような構成により、容器２１と拡散管２２の接続部２２２との接続は、スクリュー方式で接続される。例えば、容器２１ににおい分子２０の液体を注入した後、容器２１に拡散管２２の接続部２２２を押し当てて時計回りに回転させる。すると、容器２１と拡散管２２の接続部２２２とは、容器２１の上部の外壁面に形成された突起２１ｂが拡散管２２の接続部２２２の下部の内壁面に形成された溝２２２ｂに嵌合した状態で接続される。
【００６５】
なお、本実施形態においては、容器２１の上部の外壁面に凸状の突起２１ｂが形成され、拡散管２２の接続部２２２の下部の内壁面に凹状の溝２２２ｂが形成されている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、容器２１の上部の外壁面に凹状の溝が形成され、拡散管２２の接続部２２２の下部の内壁面に凸状の突起が形成されていてもよく、種々の形状を採用することができる。
【００６６】
また、容器２１と拡散管２２の接続部２２２との接続は、スクリュー方式に限らない。別途器具を用いなくても容器２１と拡散管２２の接続部２２２との着脱が可能であれば、種々の接続方式を採用することができる。
【００６７】
容器２１は、におい分子２０と化学反応しない材料で形成されている。また、容器２１は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ：volatile organic compounds）に耐性を有する材料で形成されている。また、容器２１は、容器自体からＶＯＣを発生しない材料で形成されている。例えば、容器２１の形成材料としては、ガラス、石英、ステンレス、テフロン（登録商標）を用いる。
【００６８】
拡散管２２は、液体状態のにおい分子２０から揮発された気体と化学反応しない材料で形成されている。また、拡散管２２は、容器２１と同様、揮発性有機化合物（ＶＯＣ：volatile organic compounds）に耐性を有する材料で形成されている。また、拡散管２２は、拡散管自体からＶＯＣを発生しない材料で形成されている。例えば、拡散管２２の形成材料としては、ガラス、石英、ステンレス、テフロン（登録商標）を用いる。
【００６９】
容器２１の内壁面及び拡散管の内壁面は撥液処理されている。例えば、撥液処理としては、容器２１の内壁面及び拡散管の内壁面にフッ素コーティングを施す。
【００７０】
図１に戻り、キャリアガス供給装置３は、キャリアガス用流量制御装置３０と、キャリアガス供給配管（第１配管）３１と、温度計３２と、キャリアガス排気管３３と、キャリアガス制御弁３４と、キャリアガス排気弁３５と、を備えている。キャリアガス供給装置３は、収容部２の拡散管２２から放出されたにおい分子２０を運ぶキャリアガスを供給する。
【００７１】
キャリアガス用流量制御装置３０は、制御装置８の制御信号に基づいて、キャリアガス供給配管３１内のキャリアガスの流量を制御する。本実施形態において、キャリアガス供給配管３１には、常時一定の流量のキャリアガスが供給される。
【００７２】
例えば、キャリアガス用流量制御装置３０は、キャリアガスの流量を拡散管２２の出口におけるにおい分子２０の流量の１０倍以上の流量に制御する。この場合、拡散管２２の出口におけるにおい分子２０の流量が０に近づく。これにより、拡散方程式で得られる結果（混合ガス供給配管４２内を流れる混合ガス内のにおい分子２０の濃度）の再現性を高めることができる。
【００７３】
キャリアガスとして用いるガスは、空気または窒素を用いることが好ましい。本実施形態では、キャリアガスとして窒素を用いる。なお、キャリアガスはこれに限らず、種々のガスを用いることができる。
【００７４】
キャリアガス供給配管３１は、キャリアガス用流量制御装置３０により流量が調整されたキャリアガスを導く。キャリアガス供給配管３１の一部は、拡散管２２の出口部分と接続されている。これにより、キャリアガス供給配管３１における拡散管２２の出口部分と合流した後の経路では、拡散管２２から放出されたにおい分子２０を含んだキャリアガスが流れる。
【００７５】
図３は、拡散管２２とキャリアガス供給配管３１との接続状態を示す模式図である。図３は、図１に示すα部分の詳細を示す拡大図である。図３において符号ｄ１は拡散管２２の外径である。
【００７６】
図３に示すように、キャリアガス供給配管３１の一部には拡散管２２の出口部分が挿通されている。これにより、拡散管２２から放出されたにおい分子２０がキャリアガス供給配管３１の内部に導かれる。
【００７７】
拡散管２２とキャリアガス供給配管３１とは、ゴムリング２３と、固定板２４と、固定ネジ２５とを用いて接続されている。拡散管２２の出口近傍にはゴムリング２３が嵌め込まれている。
【００７８】
図４は、ゴムリング２３の平面図である。図４において符号ｄ２はゴムリング２３の内径である。
【００７９】
ゴムリング２３の内径ｄ２は、拡散管２２の外径ｄ１よりも小さい（ｄ１＞ｄ２）。このため、拡散管２２はゴムリング２３に圧入される。これにより、拡散管２２の外壁面とゴムリング２３の内側部分とが隙間なく密着する。
【００８０】
図３に戻り、ゴムリング２３に圧入された拡散管２２とキャリアガス供給配管３１とは、ゴムリング２３を挟んで固定板２４及び固定ネジ２５により固定されている。これにより、キャリアガス供給配管３１の外壁面とゴムリング２３の外側部分とが隙間なく密着する。
【００８１】
このような構成により、拡散管２２とキャリアガス供給配管３１とは隙間なく接続される。このため、拡散管２２とキャリアガス供給配管３１との気密性を高めることができる。
【００８２】
図１に戻り、温度計３２は、キャリアガス供給配管３１において拡散管２２の出口部分が接続された部分の近くに配置されている。温度計３２は、拡散管２２の出口付近（拡散管２２の内部）の温度を測定する。
【００８３】
なお、温度計３２の配置位置は、好ましくは、キャリアガス供給配管３１において拡散管２２の出口部分の直上に配置するのがよく、さらに好ましくは、拡散管２２の内部に配置するのがよい。これにより、拡散管２２の内部の温度を精度良く測定することができる。
【００８４】
キャリアガス排気管３３、キャリアガス制御弁３４及びキャリアガス排気弁３５は、キャリアガス供給配管３１の下流側（後述する希釈ガス供給配管４１に近い側）に接続されている。
【００８５】
キャリアガス排気管３３は、キャリアガス供給配管３１から供給されるキャリアガスを排気する管である。キャリアガス制御弁３４は、キャリアガス供給配管３１から混合ガス供給配管（第３配管）４２へのキャリアガスの供給量を制御する弁である。キャリアガス排気管３３には、キャリアガス制御弁３４によって混合ガス供給配管４２への供給が阻止されたキャリアガスを排気するキャリアガス排気弁３５が設けられている。キャリアガス排気弁３５は、キャリアガス排気管３３を開閉する弁である。例えば、キャリアガス制御弁３４及びキャリアガス排気弁３５としては、三方弁を用いる。例えば、この三方弁は、キャリアガス供給配管３１の流路、キャリアガス排気管３３の流路を全開もしくは全閉のいずれかの状態に制御する電磁弁（方向制御弁）である。
【００８６】
測定装置６は、収容部２の下側に配置されている。測定装置６は、収容部２の質量を測定する。例えば、測定装置６としては、天秤を用いる。なお、測定装置６としては、これに限らず種々のものを用いることができるが、収容部２の質量を正確に測定可能な質量計測器を用いることが好ましい。
【００８７】
例えば、測定装置６の最低測定能は０．１ｍｇである。ここで、「測定装置６の最低測定能」は、測定装置６が測定可能な最低の質量（測定下限値）である。なお、測定装置６の最低測定能は１ｍｇ以下であることが好ましい。これにより、濃度がｐｐｍオーダー以下の低濃度のにおい分子２０の濃度の測定を実現することができる。これと反対に、測定装置６の最低測定能が１ｍｇを超えてしまうと、濃度がｐｐｍオーダー以下の低濃度のにおい分子２０の濃度を測定することが困難となる。
【００８８】
希釈ガス供給装置４は、希釈ガス用流量制御装置４０と、希釈ガス供給配管（第２配管）４１と、を備えている。希釈ガス供給装置４は、収容部２の拡散管２２から放出されたにおい分子２０の濃度を希釈する希釈ガスを供給する。
【００８９】
希釈ガス用流量制御装置４０は、制御装置８の制御信号に基づいて、希釈ガス供給配管４１内のキャリアガスの流量を制御する。
【００９０】
希釈ガスとして用いるガスは、空気または窒素を用いることが好ましい。本実施形態では、希釈ガスとしてキャリアガスと同様に窒素を用いる。なお、希釈ガスはこれに限らず、キャリアガスと同様のガスであれば種々のガスを用いることができる。
【００９１】
希釈ガス供給配管４１は、希釈ガス用流量制御装置４０により流量が調整された希釈ガスを導く。希釈ガス供給配管４１の出口部分は、キャリアガス供給配管３１の出口部分と接続されている。希釈ガス供給配管４１の出口部分とキャリアガス供給配管３１の出口部分とは、混合ガス供給配管４２に接続されている。これにより、混合ガス供給配管４２には、拡散管２２から放出されたにおい分子２０を含んだキャリアガスと希釈ガスとの混合ガスが流れる。
【００９２】
ダミーガス供給装置５は、ダミーガス用流量制御装置５０と、ダミーガス供給配管（第４配管）５１と、温度計５２と、ダミーガス排気管５３と、ダミーガス制御弁５４と、ダミーガス排気弁５５と、を備えている。ダミーガス供給装置５は、ダミーガス供給装置５から供給されるダミーガス、キャリアガス供給装置３から供給されるキャリアガス及び希釈ガス供給装置４から供給される希釈ガスを含む混合ガスの流量が常時一定になるようダミーガスを供給する。
【００９３】
ダミーガス用流量制御装置５０は、制御装置８の制御信号に基づいて、ダミーガス供給配管５１内のダミーガスの流量を制御する。本実施形態において、ダミーガス供給配管５１には、常時一定の流量のダミーガスが供給される。
【００９４】
例えば、ダミーガス用流量制御装置５０は、ダミーガスの流量をキャリアガス供給配管３１から供給されるキャリアガスの流量と同量の流量に制御する。言い換えると、ダミーガス用流量制御装置５０は、キャリアガス供給配管３１から本来供給されるべきキャリアガスの流量が所定の値に満たないときに、その不足分に相当する流量のダミーガスを供給するよう制御する。これにより、キャリアガス供給配管３１から供給されるキャリアガスの流量及び希釈ガス供給配管４１から供給される希釈ガスの流量の総流量が常時一定になるよう調整される。
【００９５】
ダミーガスとして用いるガスは、空気または窒素を用いることが好ましい。本実施形態では、ダミーガスとしてキャリアガスと同様に窒素を用いる。なお、ダミーガスはこれに限らず、キャリアガスと同様であれば種々のガスを用いることができる。
【００９６】
ダミーガス供給配管５１は、ダミーガス用流量制御装置５０により流量が調整されたダミーガスを導く。ダミーガス供給配管５１の出口部分は、混合ガス供給配管４２の一部と接続されている。これにより、混合ガス供給配管４２におけるダミーガス供給配管５１の出口部分と合流した後の経路では、拡散管２２から放出されたにおい分子２０を含んだキャリアガスと希釈ガスとダミーガスとの混合ガス（ただし、キャリアガスの供給を完全に停止させた場合は希釈ガスとダミーガスとの混合ガス）が流れる。
【００９７】
温度計５２は、ダミーガス供給配管５１においてダミーガス用流量制御装置５０とダミーガス制御弁５４との間に配置されている。温度計５２は、ダミーガス供給配管５１の内部の温度を測定する。
【００９８】
ダミーガス排気管５３、ダミーガス制御弁５４及びダミーガス供給弁５５は、ダミーガス供給配管５１の下流側（希釈ガス供給配管４１に近い側）に接続されている。
【００９９】
ダミーガス排気管５３は、ダミーガス供給配管５１から供給されるダミーガスを排気する管である。ダミーガス制御弁５４は、ダミーガス供給配管５１から混合ガス供給配管４２へのダミーガスの供給量を制御する弁である。ダミーガス排気管５３には、ダミーガス制御弁５４によって混合ガス供給配管４２への供給が阻止されたダミーガスを排気するダミーガス排気弁５５が設けられている。ダミーガス排気弁５５は、ダミーガス排気管５３を開閉する弁である。例えば、ダミーガス制御弁５４及びダミーガス排気弁５５としては、三方弁を用いる。例えば、この三方弁は、ダミーガス供給配管５１の流路、ダミーガス排気管５３の流路を全開もしくは全閉のいずれかの状態に制御する電磁弁（方向制御弁）である。
【０１００】
演算装置７は、測定装置６で測定された収容部２の質量の時間変化に基づいて、収容部２から放出されたにおい分子２０の量を演算する。
【０１０１】
図５は、測定装置６で測定された収容部２の質量の時間変化を示すグラフである。
図５において、横軸は測定時間、縦軸は収容部２の質量である。図５において、符号ｔ１は第１の時刻、符号ｔ２は第１の時刻から所定時間経過後の第２の時刻である。
【０１０２】
図５に示すように、測定時間と収容部２の質量との関係は比例関係を有する。測定時間が経過するにつれて拡散管２２からにおい分子２０が徐々に放出されることにより、収容部２の質量は減少していく。
【０１０３】
演算装置７は、第１の時刻ｔ１から第２の時刻ｔ２の間における収容部２の質量の時間変化に基づいて、収容部２から放出されたにおい分子２０の量（例えば質量）を演算する。
【０１０４】
上述したように、におい分子の質量は、測定装置６で測定された収容部２の質量の時間変化に基づいて演算される。ここで、「測定装置の最低測定能」は、測定装置が測定可能な最低の質量（測定下限値）である。測定時間の最低分解能は、測定装置の最低測定能に相当する質量のにおい分子が収容部から放出されるまでの時間（測定下限値が変化する時間）である。つまり、測定装置６の最低測定能が小さいほど測定時間の最低分解能も小さくなる。本実施形態では、測定装置６の最低測定能は０．１ｍｇであるため、０．１ｍｇのにおい分子２０が収容部２から放出されるまでの時間が測定時間の最低分解能となる。
【０１０５】
演算装置７は、下記（１）式、（２）式、（３）式及び（４）式によって混合ガス供給配管４２内を流れる混合ガス内のにおい分子２０の濃度を演算する。
【０１０６】
ＰＶ＝ｎＲＴ  ・・・（１）
ｎ＝（ｍ１−ｍ２）／ｗ  ・・・（２）
Ｄ１＝Ｖ／（ｔ２−ｔ１）  ・・・（３）
Ｇ＝Ｄ１／Ｄ２  ・・・（４）
【０１０７】
ここで、測定装置６が第１の時刻ｔ１に測定した収容部２の質量をｍ１、測定装置６が第１の時刻ｔ１から所定時間経過後の第２の時刻ｔ２に測定した収容部２の質量をｍ２、におい分子２０の分子量をｗ、大気圧をＰ、収容部２がにおい分子２０を収容する空間の体積をＶ、におい分子の物質量をｎ、気体定数をＲ、拡散管２２の内部の温度をＫ、拡散管２２の出口におけるにおい分子２０の流量をＤ１、キャリアガス供給配管３１から混合ガス供給配管４２に供給されるキャリアガスの流量及び希釈ガス供給配管４１から混合ガス供給配管４２に供給される希釈ガスの流量の総流量をＤ２、第２の時刻ｔ２における混合ガス供給配管４２内を流れる混合ガス内のにおい分子２０の濃度をＧとする。
【０１０８】
本実施形態において、におい分子２０の分子量ｗは、トルエンの分子量を用いる。第１の時刻ｔ１、第２の時刻ｔ２は、図示しないタイマーにより測定された値を用いる。大気圧Ｐは、図示しない大気圧計により測定された値を用いる。収容部２がにおい分子２０を収容する空間の体積Ｖは、容器２１の容積（ただし、におい分子２０の体積を除く）と拡散管２２の容積とを足し合わせた値を用いる。におい分子２０の物質量ｎは、トルエンの物質量を用いる。拡散管２２の内部の温度Ｋは、温度計３２により測定された値を用いる。
【０１０９】
図１に戻り、制御装置８は、キャリアガス用流量制御装置３０、希釈ガス用流量制御装置４０、ダミーガス用流量制御装置５０、キャリアガス制御弁３４、キャリアガス排気弁３５、ダミーガス制御弁５４、ダミーガス排気弁５５、演算装置７を統括制御する。
【０１１０】
制御装置８は、演算装置７で演算されたにおい分子２０の量に基づいて、収容部２から放出されたにおい分子２０の濃度が所望の濃度となるように、キャリアガス供給配管３１から供給されるキャリアガスと希釈ガス供給配管４１から供給される希釈ガスの少なくとも一方の流量を制御する。
【０１１１】
また、制御装置８は、キャリアガス制御弁３４とダミーガス制御弁５４の少なくとも一方の弁の開閉動作を制御する。
【０１１２】
本実施形態において、制御装置８は以下の制御を行う。
キャリアガス供給配管３１から供給されるキャリアガスと希釈ガス供給配管４１から供給される希釈ガスとを混合させる場合には、キャリアガス制御弁３４を開いた状態に制御しかつキャリアガス排気弁３５を閉じた状態に制御する。このとき、ダミーガス制御弁５４を閉じた状態に制御しかつダミーガス排気弁５５を開いた状態に制御する。
一方、キャリアガス供給配管３１から供給されるキャリアガスと希釈ガス供給配管４１から供給される希釈ガスとを混合させない場合には、キャリアガス制御弁３４を閉じた状態に制御しかつキャリアガス排気弁３５を開いた状態に制御する。このとき、ダミーガス制御弁５４を開いた状態に制御しかつダミーガス排気弁５５を閉じた状態に制御する。
【０１１３】
混合ガス供給配管４２には、混合ガス供給配管４２内を流れる混合ガスに乱流を発生させる乱流発生機構９が設けられている。
【０１１４】
乱流発生機構９は、希釈ガス供給配管４１の下流側の部分を流れる流体の流れの状態を時間的、空間的に不規則に変動させる。本実施形態において、乱流発生機構９は、混合ガス供給配管４２の下流側の部分を複数箇所で折り曲げることによって構成されている。乱流発生機構９は、いわゆるミキシング流路である。これにより、混合ガスは、乱流発生機構９を通過する過程で、混合ガス供給配管４２の下流側の部分の内壁面で衝突を複数回繰り返してミキシングされる。ミキシングされた混合ガスは、図示しない次工程の装置（例えば嗅覚センサー）に供給される。
【０１１５】
本実施形態のガス供給装置１によれば、収容部２の質量の時間変化に基づいて演算されたにおい分子２０の量に基づいて、収容部２から放出されたにおい分子２０の濃度が所望の濃度となるように、キャリアガスと希釈ガスのうち少なくとも一方の流量が制御される。例えば、収容部２から放出されたにおい分子２０の濃度を低濃度に調整する場合、キャリアガスの流量を小さくし、希釈ガスの流量を大きくする。これにより、収容部２から放出されたにおい分子２０の濃度を低濃度に調整することができる。また、収容部２から放出されたにおい分子２０の濃度を低濃度に維持した状態でキャリアガスの流量及び希釈ガスの流量を一定の値に制御する。これにより、低濃度のにおい分子を安定して供給することができる。さらに、収容部２の質量の時間変化に基づいて、収容部２から放出された低濃度のにおい分子の濃度を演算することもできる。よって、におい分子２０の濃度を制御し、におい分子２０を安定的に供給することができる。
【０１１６】
また、この構成によれば、混合ガス供給配管４２内を流れる混合ガス内のにおい分子２０の濃度を極めて小さい値に調整しやすくなる。例えば、拡散管２２の長さ（高さ）や内径を所定寸法にして拡散方程式を適用することにより、拡散管２２の出口におけるにおい分子２０の流量を極めて小さく（例えば略０に近い値）設定することができる。
【０１１７】
また、この構成によれば、拡散管２２が容器２１に取り外し可能に接続されているため、他の形状の異なる拡散管と取り替えることができる。例えば、予め拡散管の長さや内径が互いに異なる複数種類の拡散管を用意しておけば、所望の濃度のにおい分子２０を得るのに適した寸法を有する拡散管と適宜取り替えることができる。よって、所望の濃度のにおい分子２０を供給することが容易となる。
【０１１８】
におい分子は、同じ化学構造であっても、酸化反応や還元反応等の反応方法が違ったりすると、異なるにおい分子となる。仮に、容器２１がにおい分子２０と化学反応する材料で形成されていると、目的とするにおい分子とは異なるにおい分子が生成されてしまう。また、容器２１とにおい分子２０が吸着しやすい材料で形成されていると、所望の濃度と異なるにおいとなってしまう。これに伴い、低濃度のにおい分子２０の濃度を精度良く測定できなくなる。これに対し、容器２１がにおい分子２０と吸着、化学反応しない材料で形成されていれば、目的とするにおい分子を得ることができる。よって、この構成によれば、低濃度のにおい分子２０を安定的に供給するとともに低濃度のにおい分子２０の濃度を精度良く測定することができる。
【０１１９】
におい分子２０が液体状態で容器２１に収容される場合には、液体から揮発された気体がにおい分子２０を含んだ状態で拡散管２２から放出される。仮に、拡散管２２がにおい分子２０を含んだ気体と化学反応する材料で形成されていると、目的とするにおい分子とは異なるにおい分子が生成されてしまう。また、拡散管２２や容器２１とにおい分子２０が吸着しやすい材料で形成されていると、所望の濃度と異なるにおいとなってしまう。これに伴い、低濃度のにおい分子の濃度を精度良く測定できなくなる。これに対し、拡散管２２がにおい分子２０と吸着、におい分子２０を含んだ気体と化学反応しない材料で形成されていれば、目的とするにおい分子を得ることができる。よって、この構成によれば、低濃度のにおい分子２０を安定的に供給するとともに低濃度のにおい分子２０の濃度を精度良く測定することができる。
【０１２０】
におい分子２０が液体状態で容器２１に収容される場合には、液体から揮発された気体がにおい分子２０を含んだ状態で拡散管２２から放出される。容器２１の内壁面及び拡散管２２の内壁面が撥液処理されていないと、におい分子２０が容器２１の内壁面または拡散管２２の内壁面に吸着することがある。この場合、理想的な拡散状態が得られなくなり、低濃度のにおい分子２０の濃度を精度良く測定することが難しくなる。これに対し、容器２１の内壁面及び拡散管の内壁面が撥液処理されていれば、におい分子２０が容器２１の内壁面または拡散管の内壁面に吸着しにくくできるため、理想的な拡散状態を得ることができる。よって、この構成によれば、低濃度のにおい分子２０を安定的に供給するとともに低濃度のにおい分子２０の濃度を精度良く測定することができる。
【０１２１】
また、この構成によれば、演算装置７が上記（１）式、（２）式、（３）式及び（４）式によって混合ガス供給配管４２内を流れる混合ガス内のにおい分子２０の濃度を演算するため、収容部２の質量の時間変化に基づいて、収容部２から放出された低濃度のにおい分子２０の濃度を容易に演算することができる。また、これらの式に基づいて、拡散管２２の出口における低濃度のにおい分子２０の流量、におい分子２０の物質量も容易に演算することができる。
【０１２２】
また、この構成によれば、測定装置６の最低測定能が１ｍｇ以下であるため、濃度がｐｐｍオーダー以下の低濃度のにおい分子２０の濃度の測定を実現することができる。これと反対に、測定装置６の最低測定能が１ｍｇを超えてしまうと、質量変化を観測するのに長時間要し、濃度がｐｐｍオーダー以下の低濃度のにおい分子２０の濃度を測定することが困難となる。
上述したように、におい分子２０の質量は、測定装置６で測定された収容部２の質量の時間変化に基づいて演算される。ここで、「測定装置の最低測定能」は、測定装置が測定可能な最低の質量（測定下限値）である。測定時間の最低分解能は、測定装置６の最低測定能に相当する質量のにおい分子２０が収容部２から放出されるまでの時間（測定下限値が変化する時間）である。つまり、測定装置６の最低測定能が小さいほど測定時間の最低分解能も小さくなる。これにより、実際に装置を使用しているときに収容部２から放出されるにおい分子２０の濃度をリアルタイムで測定しやすくなる。
【０１２３】
また、この構成によれば、乱流発生機構９を有するため、キャリアガスと希釈ガスを均一に混合することができる。よって、低濃度のにおい分子２０を安定的に供給することが容易となる。
【０１２４】
また、この構成によれば、所望の量のにおい分子を供給することができる。
【０１２５】
低濃度のにおい分子２０を安定して供給するに際しては、低濃度のにおい分子２０が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することが重要である。この構成によれば、キャリアガスが混合ガス供給配管４２に供給されないようにキャリアガスを排気することができる。これにより、濃度のにおい分子２０が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することができる。よって、低濃度のにおい分子２０を安定的に供給することができる。
【０１２６】
この構成によれば、キャリアガスの供給量を常時一定にした状態でキャリアガスが混合ガス供給配管４２に供給されないようにキャリアガスを排気することができる。これにより、低濃度のにおい分子が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することができる。よって、低濃度のにおい分子を安定的に供給することができる。
【０１２７】
また、この構成によれば、ダミーガスとキャリアガスと希釈ガスの総流量が常時一定に維持される。よって、低濃度のにおい分子を常時安定的に供給することができる。
【０１２８】
低濃度のにおい分子２０を安定して供給するに際しては、低濃度のにおい分子２０が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することが重要である。この構成によれば、ダミーガスが混合ガス供給配管４２に供給されないようにダミーガスを排気することができる。これにより、濃度のにおい分子２０が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することができる。よって、低濃度のにおい分子２０を安定的に供給することができる。
【０１２９】
また、この構成によれば、ダミーガスの供給量を常時一定にした状態でダミーガスが混合ガス供給配管４２に供給されないようにダミーガスを排気することができる。これにより、濃度のにおい分子２０が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することができる。よって、低濃度のにおい分子２０を安定的に供給することができる。
【０１３０】
また、この構成によれば、低濃度のにおい分子２０が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することができる。よって、低濃度のにおい分子２０を安定的に供給することができる。
【０１３１】
また、この構成によれば、既知のガスを用いるため、低濃度のにおい分子２０が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持しやすくなる。よって、低濃度のにおい分子２０を安定的に供給することが容易となる。
【０１３２】
なお、本実施形態においては、拡散管２２とキャリアガス供給配管３１とが、ゴムリング２３と、固定板２４と、固定ネジ２５とを用いて接続された例を挙げて説明したが、これに限らない。拡散管２２とキャリアガス供給配管３１との接続状態は、拡散管２２とキャリアガス供給配管３１とを隙間なく接続できる方法であれば、種々の方法を採用することができる。
【０１３３】
図６は、拡散管２２とキャリアガス供給配管３１との接続状態の変形例を示す模式図である。
図６に示すように、拡散管２２とキャリアガス供給配管３１とは、ゴム栓２３Ａを用いて接続されている。拡散管２２の出口近傍にはゴムリング２３が嵌め込まれている。
【０１３４】
ゴム栓２３Ａの内径は、拡散管２２の外径よりも小さくなっている。このため、拡散管２２はゴム栓２３Ａに圧入される。これにより、拡散管２２の外壁面とゴム栓２３Ａの内側部分とが隙間なく密着する。
【０１３５】
キャリアガス供給配管３１において拡散管２２が挿通される部分にはゴム栓２３Ａの外径よりも径の小さい開口が形成されている。ゴム栓２３Ａに圧入された拡散管２２とキャリアガス供給配管３１とは、ゴム栓２３Ａが前記開口に圧入された状態で固定されている。これにより、キャリアガス供給配管３１の開口とゴム栓２３Ａの外側部分とが隙間なく密着する。
【０１３６】
このような構成においても、拡散管２２とキャリアガス供給配管３１とは隙間なく接続される。このため、拡散管２２とキャリアガス供給配管３１との気密性を高めることができる。
【０１３７】
また、本実施形態においては、乱流発生機構９が、混合ガス供給配管４２の下流側の部分を複数箇所で折り曲げることによって構成された例を挙げて説明したが、これに限らない。乱流発生機構９は、混合ガス供給配管４２の下流側の部分を流れる流体の流れの状態を時間的、空間的に不規則に変動させることができる構成であれば、種々の構成を採用することができる。
【０１３８】
図７は、乱流発生機構の変形例を示す模式図である。
図７（ａ）は乱流発生機構の第１変形例を示す図であり、混合ガス供給配管９０Ａの下流側の部分を流体の流れ方向と直交する平面で切断した断面図である。
【０１３９】
図７（ａ）に示すように、第１変形例に係る乱流発生機構９Ａは、混合ガス供給配管９０Ａの内部に格子状の網９１Ａが張られて構成されている。これにより、混合ガスは、乱流発生機構９Ａを通過する過程で、網９１Ａに形成された複数の矩形状の仕切り部分に衝突して乱流となる。
【０１４０】
このような構成においても、キャリアガスと希釈ガスを均一に混合することができる。よって、低濃度のにおい分子２０を安定的に供給することが容易となる。
【０１４１】
図７（ｂ）は乱流発生機構の第２変形例を示す図であり、混合ガス供給配管９０Ｂの下流側の部分を流体の流れ方向と平行な平面で切断した断面図である。
【０１４２】
図７（ｂ）に示すように、第２変形例に係る乱流発生機構９Ｂは、混合ガス供給配管９０Ｂの内壁面に複数の楕円形状のフィン９１Ｂが形成されて構成されている。複数のフィン９１Ｂは所定の間隔を空けて配置されている。これにより、混合ガスは、乱流発生機構９Ｂを通過する過程で、複数のフィン９１Ｂに衝突して乱流となる。
【０１４３】
このような構成においても、キャリアガスと希釈ガスを均一に混合することができる。よって、低濃度のにおい分子２０を安定的に供給することが容易となる。
【０１４４】
（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態に係るガス供給装置１Ａを示す模式図である。
図８に示すように、本実施形態に係るガス供給装置１Ａは、複数の収容部２Ａ（第１収容部２Ａ１ないし第ｎ収容部２Ａｎ）を有する点、複数の収容部２Ａに対応する複数のキャリアガス供給装置３Ａ（第１キャリアガス供給装置３Ａ１ないし第ｎキャリアガス供給装置３Ａｎ）を有する点、複数の収容部２Ａに対応する複数の測定装置６Ａ（第１測定装置６Ａ１ないし第ｎ測定装置６Ａｎ）を有する点、複数のキャリアガス供給配管３１Ａに対応する複数のキャリアガス制御弁３４Ａ（第１キャリアガス制御弁３４Ａ１ないし第ｎキャリアガス制御弁３４Ａｎ）有する点、複数のキャリアガス供給配管３１Ａに対応する複数のキャリアガス排気弁３５Ａ（第１キャリアガス排気弁３５Ａ１ないし第ｎキャリアガス排気弁３５Ａｎ）有する点、で上述の第１実施形態に係るガス供給装置１と異なっている。その他の点は上述の構成と同様であるので、図１と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、図８においては、便宜上、収容部２Ａを構成する容器、拡散管の図示を省略する。
【０１４５】
図８に示すように、本実施形態に係るガス供給装置１Ａは、ガス供給部１０Ａと、希釈ガス供給装置４と、ダミーガス供給装置５と、演算装置７と、制御装置８と、混合ガス供給配管４２と、乱流発生機構９と、を備えて構成されている。
【０１４６】
ガス供給部１０Ａは、複数の収容部２Ａと、複数の収容部２Ａに対応する複数のキャリアガス供給装置３Ａと、複数の収容部２Ａに対応する複数の測定装置６Ａと、を備えている。複数の収容部２Ａにはそれぞれ異なる種類のにおい分子が収容されている
【０１４７】
本実施形態においても、におい分子としては種々のものを用いることができる。例えば、複数の収容部２Ａとして４つの収容部（第１収容部２Ａ１、第２収容部２Ａ２、第３収容部２Ａ３及び第４収容部２Ａ４）を用いる場合を考える。この場合、第１収容部２Ａ１においてはにおい分子としてエタノールを用い、第２収容部２Ａ２においてはにおい分子としてアセトアルデヒドを用い、第３収容部２Ａ３においてはアセトンを用い、第４収容部２Ａ４においてはにおい分子としてスルフィドを用いる。これにより、人の呼気中のアルコール検知を想定した混合ガスを得ることができる。
【０１４８】
なお、複数の収容部２Ａとして５つ以上の収容部（第１収容部２Ａ１、第２収容部２Ａ２、第３収容部２Ａ３及び第４収容部２Ａ４、第５収容部２Ａ５、・・・第ｎ収容部２Ａｎ）を用いてもよい。この場合、第１収容部２Ａ１においてはにおい分子としてエタノールを用い、第２収容部２Ａ２においてはにおい分子としてアセトアルデヒドを用い、第３収容部２Ａ３においてはアセトンを用い、第４収容部２Ａ４においてはにおい分子としてスルフィドを用い、第５収容部２Ａ５ないし第ｎ収容部２Ａｎにおいてはにおい分子として人の呼気中のアルコール検知を想定した混合ガスを構成するにおい分子と異なるものを用いる。このような構成においても、第５収容部２Ａ５ないし第ｎ収容部２Ａｎに対応する複数のキャリアガス供給装置３Ａ（第５キャリアガス供給装置３Ａ５ないし第ｎキャリアガス供給装置３Ａｎ）からキャリアガスが供給されないように制御を行えば、人の呼気中のアルコール検知を想定した混合ガスを得ることができる。
【０１４９】
複数のキャリアガス供給装置３Ａのそれぞれには、キャリアガス用流量制御装置３０Ａ（第１キャリアガス用流量制御装置３０Ａ１ないし第ｎキャリアガス用流量制御装置３０Ａｎ）、キャリアガス供給配管３１Ａ（第１キャリアガス供給配管３１Ａ１ないし第ｎキャリアガス供給配管３１Ａｎ）、キャリアガス排気管３３Ａ（第１キャリアガス排気管３３Ａ１ないし第ｎキャリアガス排気管３３Ａｎ）、キャリアガス制御弁３４Ａ（第１キャリアガス制御弁３４Ａ１ないし第ｎキャリアガス制御弁３４Ａｎ）、キャリアガス排気弁３５Ａ（第１キャリアガス排気弁３５Ａ１ないし第ｎキャリアガス排気弁３５Ａｎ）、が設けられている。
【０１５０】
複数のキャリアガス用流量制御装置３０Ａに対応して複数のキャリアガス供給配管３１Ａが配置されている。複数のキャリアガス用流量制御装置３０Ａは、制御装置８の制御信号に基づいて、それぞれのキャリアガス供給配管３１Ａ（第１キャリアガス供給配管３１Ａ１ないし第ｎキャリアガス供給配管３１Ａｎ）内のキャリアガスの流量を制御する。
【０１５１】
例えば、制御装置８は以下の制御を行う。
複数のキャリアガス供給配管３１Ａから供給されるキャリアガスと希釈ガス供給配管４１から供給される希釈ガスとを混合させる場合には、それぞれのキャリアガス用流量制御装置３０Ａから所定の流量のキャリアガスが供給されるように制御する。このとき、ダミーガス制御弁５４を閉じた状態に制御しかつダミーガス排気弁５５を開いた状態に制御する。
一方、複数のキャリアガス供給配管３１Ａのうち一部のキャリアガス供給配管（例えば第１キャリアガス供給配管３１Ａ１）から供給されるキャリアガスと希釈ガス供給配管４１から供給される希釈ガスとを混合させない場合には、前記一部のキャリアガス供給配管に対応したキャリアガス用流量制御装置（例えば第１キャリアガス用流量制御装置３０Ａ１）からキャリアガスが供給されないように制御する。このとき、ダミーガス制御弁５４を開いた状態に制御しかつキャリアガス排気弁５５を閉じた状態に制御する。
【０１５２】
例えば、ダミーガス用流量制御装置５０は、ダミーガスの流量を複数のキャリアガス供給配管３１Ａから供給されるキャリアガスの流量と同量の流量に制御する。言い換えると、ダミーガス用流量制御装置５０は、複数のキャリアガス供給配管３１Ａから本来供給されるべきキャリアガスの流量が所定の値に満たないときに、その不足分に相当する流量のダミーガスを供給するよう制御する。ここでは、複数のキャリアガス供給配管３１Ａのうち一部のキャリアガス供給配管（例えば第１キャリアガス供給配管３１Ａ１）から供給されるキャリアガスと希釈ガス供給配管４１から供給される希釈ガスとを混合させない場合には、第１キャリアガス供給配管３１Ａ１から本来供給されるべきキャリアガスの流量に相当する流量のダミーガスを供給するよう制御する。これにより、複数のキャリアガス供給配管３１Ａから供給されるキャリアガスの流量及び希釈ガス供給配管４１から供給される希釈ガスの流量の総流量が常時一定になるよう調整される。
【０１５３】
なお、制御装置８は以下の制御を行うこともできる。
複数のキャリアガス供給配管３１Ａから供給されるキャリアガスと希釈ガス供給配管４１から供給される希釈ガスとを混合させる場合には、複数のキャリアガス制御弁３４Ａを開いた状態に制御しかつ複数のキャリアガス排気弁３５Ａを閉じた状態に制御する。このとき、ダミーガス制御弁５４を閉じた状態に制御しかつダミーガス排気弁５５を開いた状態に制御する。
一方、複数のキャリアガス供給配管３１Ａのうち一部のキャリアガス供給装置（例えば第１キャリアガス供給配管３１Ａ１）から供給されるキャリアガスと希釈ガス供給配管４１から供給される希釈ガスとを混合させない場合には、前記一部のキャリアガス供給配管に対応したキャリアガス制御弁（例えば第１キャリアガス制御弁３４Ａ１）を閉じた状態に制御しかつ前記一部のキャリアガス供給配管に対応したキャリアガス排気弁（例えば第１キャリアガス排気弁３５Ａ１）を開いた状態に制御する。このとき、ダミーガス制御弁５４を開いた状態に制御しかつダミーガス排気弁５５を閉じた状態に制御する。
【０１５４】
本実施形態のガス供給装置１Ａによれば、複数の収容部２Ａを有し、複数の収容部２Ａにはそれぞれ異なる種類のにおい分子が収容されているため、複数種類のにおい分子を混合させて様々な種類のにおい分子を生成することができる。
【０１５５】
また、この構成によれば、複数種類のにおい分子のうち所望のにおい分子を選択して混合させ様々な種類のにおい分子を生成することができる。また、複数種類のにおい分子に対応するキャリアガスの供給量を調整すれば、それぞれのキャリアガスに含まれるにおい分子の混合比を変えて所望のにおい分子を生成することもできる。
【０１５６】
低濃度のにおい分子を安定して供給するに際しては、低濃度のにおい分子が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することが重要である。この構成によれば、キャリアガスが混合ガス供給配管４２に供給されないようにキャリアガスを排気することができる。これにより、低濃度のにおい分子が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することができる。よって、低濃度のにおい分子を安定的に供給することができる。
【０１５７】
また、この構成によれば、キャリアガスの供給量を常時一定にした状態でキャリアガスが混合ガス供給配管４２に供給されないようにキャリアガスを排気することができる。これにより、低濃度のにおい分子が供給される条件や雰囲気を一定の状態に維持することができる。よって、低濃度のにおい分子を安定的に供給することができる。
【０１５８】
また、この構成によれば、複数種類のにおい分子のうち所望のにおい分子を選択して混合させ様々な種類のにおい分子を生成することができる。また、複数種類のにおい分子に対応するキャリアガスの流量を調整すれば、それぞれのキャリアガスに含まれるにおい分子の混合比を変えて所望のにおい分子を生成することもできる。
【符号の説明】
【０１５９】
１，１Ａ…ガス供給装置、２，２Ａ…収容部、６，６Ａ…測定装置、７…演算装置、８…制御装置、９，９Ａ，９Ｂ…乱流発生機構、２０…におい分子（においの原因となる物質）、２１…容器、２２…拡散管、３１，３１Ａ…キャリアガス供給配管（第１配管）、４１…希釈ガス供給配管（第２配管）、４２，９０Ａ，９０Ｂ…混合ガス供給配管（第３配管）、５１…ダミーガス供給配管（第４配管）、３４，３４Ａ…キャリアガス制御弁、３５，３５Ａ…キャリアガス排気弁、５４…ダミーガス制御弁、５５…ダミーガス排気弁
【図１】
2013106836.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2013106836.tif 000008
【図７】
2013106836.tif 000009
【図８】
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