(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロプロセッサと、
周囲ガスにおける揮発性ガスの濃度に対応する電流を測定するガス検出ユニットと、酸素含有ガスを含むコンテナとを含む、光イオン化検出器（ＰＩＤ）であって、
前記ガス検出ユニットが、
前記周囲ガスが流れるイオン化チャンバと、
前記イオン化チャンバ内の前記周囲ガスをイオン化するＵＶランプと、
前記周囲ガスのイオン化によって生じる正のイオンを退けるためにバイアスされたバイアス電極と、
前記周囲ガスのイオン化によって生じる正のイオンを引き寄せるためにバイアスされた測定電極とを含み、
前記コンテナは前記イオン化チャンバに連結され、
前記イオン化チャンバにおける前記周囲ガスの流れを断続的に遮断し、前記イオン化チャンバへの前記周囲ガスの流れが遮断されたときに、前記酸素含有ガスを前記イオン化チャンバ内に供給して、ＵＶランプが前記酸素含有ガスの酸素をオゾンに変換するように、前記マイクロプロセッサが前記ガス検出ユニットを制御することを特徴とするＰＩＤ。
【請求項２】
前記イオン化チャンバに連結されたポンプを更に含み、前記マイクロプロセッサが、前記ポンプのスイッチをオンオフして前記イオン化チャンバへの前記周囲ガスの流れを断続的に遮断することを特徴とする請求項１に記載のＰＩＤ。
【請求項３】
前記ポンプに接続されたポンプドライバ回路を更に含み、前記マイクロプロセッサが前記ポンプドライバ回路を制御することを特徴とする請求項２に記載のＰＩＤ。
【請求項４】
前記ポンプが０．５秒間隔でオンオフすることを特徴とする請求項２に記載のＰＩＤ。
【請求項５】
前記ＵＶランプを動作させるランプドライバ回路と、
前記バイアス電極に第１の電圧を供給するバイアスドライバ回路と、
前記測定電極に第２の電圧を供給する測定ドライバ回路とをさらに含み、
前記マイクロプロセッサが、前記ランプドライバ回路、前記バイアスドライバ回路、および前記測定ドライバ回路を制御することを特徴とする請求項１に記載のＰＩＤ。
【請求項６】
マイクロプロセッサと、周囲ガスにおける揮発性ガスの濃度に対応する電流を測定する複数のガス検出ユニットとを含む光イオン化検出器（ＰＩＤ）であって、前記複数のガス検出ユニットのそれぞれが、
前記周囲ガスが流れるイオン化チャンバと、
前記イオン化チャンバにおける前記周囲ガスをイオン化するＵＶランプと、
前記周囲ガスのイオン化によって生じる正のイオンを退けるためにバイアスされたバイアス電極と、
前記周囲ガスのイオン化によって生じる正のイオンを引き寄せるためにバイアスされた測定電極とを含み、
前記マイクロプロセッサが、前記複数のガス検出ユニットの少なくとも１つのガス検出ユニットの前記イオン化チャンバ内に前記周囲ガスが流入しないようにする一方、前記複数のガス検出ユニットのうち少なくとも別の１つのガス検出ユニットの前記イオン化チャンバ内に前記周囲ガスが流入するように前記複数のガス検出ユニットを制御し、前記ＵＶランプが密閉された前記周囲ガスに含まれる酸素をオゾンに変換することを特徴とするＰＩＤ。
【請求項７】
前記イオン化チャンバに連結された酸素含有ガスを含むコンテナを更に含み、前記周囲ガスの流れが遮断された前記イオン化チャンバ内に前記酸素含有ガスを供給し、前記酸素含有ガスがオゾンに変換されるようにすることを特徴とする請求項６に記載のＰＩＤ。
【請求項８】
前記複数のガス検出ユニットのそれぞれに接続されたポンプを更に含み、前記ポンプによって、前記複数のガス検出ユニットの前記イオン化チャンバ内に前記周囲ガスが導入されることを特徴とする請求項６に記載のＰＩＤ。
【請求項９】
前記ポンプに接続されたポンプドライバ回路を更に含み、前記マイクロプロセッサが前記ポンプドライバ回路を制御することを特徴とする請求項８に記載のＰＩＤ。
【請求項１０】
前記複数のガス検出ユニットのそれぞれのイオン化チャンバに接続されたマルチポートバルブを更に含み、前記マルチポートバルブが、前記複数のガス検出ユニットのそれぞれの前記イオン化チャンバを開閉して、前記周囲ガスの流れを制御することを特徴とする請求項８に記載のＰＩＤ。
【請求項１１】
前記マルチポートバルブに接続されたバルブドライバ回路を更に含み、前記マイクロプロセッサが前記マルチポートバルブドライバ回路を制御することを特徴とする請求項１０に記載のＰＩＤ。
【請求項１２】
前記ポンプを連続運転することを特徴とする請求項１０に記載のＰＩＤ。
【請求項１３】
前記ガス検出ユニットの１つの前記イオン化チャンバの清浄ができるように、そのイオン化チャンバ内への周囲ガスの流れが遮断されている間に、別の前記イオン化チャンバの汚染物質を除去するように、前記ガス検出ユニットの別のそのイオン化チャンバ内への周囲ガスの流れが可能となるようにすることを特徴とする請求項６に記載のＰＩＤ。
【請求項１４】
前記ガス検出ユニットのそれぞれが、
前記ガス検出ユニットの前記ＵＶランプを動作させるランプドライバ回路と、
前記ガス検出ユニットの前記バイアス電極に第１の電圧を供給するバイアスドライバ回路と、
前記ガス検出ユニットの前記測定電極に第２の電圧を供給する測定ドライバ回路とに接続されており、
前記マイクロプロセッサが、前記ランプドライバ回路、前記バイアスドライバ回路、および前記測定ドライバ回路とを制御することを特徴とする請求項６に記載のＰＩＤ。
【請求項１５】
マイクロプロセッサと、周囲ガスにおける揮発性ガスの濃度に対応する電流をそれぞれ測定する第１のガス検出ユニットおよび第２のガス検出ユニットとを含む光イオン化検出器（ＰＩＤ）であって、
前記第１および第２のガス検出ユニットのそれぞれが、
前記周囲ガスが流れるイオン化チャンバと、
前記イオン化チャンバにおける前記周囲ガスをイオン化するＵＶランプと、
前記周囲ガスのイオン化によって生じる正のイオンを退けるためにバイアスされたバイアス電極と
前記周囲ガスのイオン化によって生じる正のイオンを引き寄せるためにバイアスされた測定電極とを含み、
前記マイクロプロセッサが、前記第１および第２のガス検出ユニットの一方の前記イオン化チャンバに前記周囲ガスが流れ、前記第１および第２のガス検出ユニットの他方の前記イオン化チャンバには前記周囲ガスが流れないように前記第１および前記第２のガス検出ユニットを制御し、前記ＵＶランプが、前記第１および第２のガス検出ユニットの他方における酸素をオゾンに変換することを特徴とするＰＩＤ。
【請求項１６】
前記第１および第２のガス検出ユニットの前記イオン化チャンバに接続された酸素含有ガスを含むコンテナを更に含み、周囲ガスの流れが遮断された前記イオン化チャンバに前記酸素含有ガスを供給して、前記酸素含有ガスがオゾンに変換されるようにすることを特徴とする請求項１５に記載のＰＩＤ。
【請求項１７】
前記第１および第２のガス検出ユニットに接続されたポンプを更に含み、前記ポンプによって、前記ガス検出ユニットの前記イオン化チャンバに前記周囲ガスが導入されることを特徴とする請求項１５に記載のＰＩＤ。
【請求項１８】
前記ポンプに接続されたポンプドライバ回路を更に含み、前記マイクロプロセッサが前記ポンプドライバ回路を制御することを特徴とする請求項１７に記載のＰＩＤ。
【請求項１９】
前記第１および第２のガス検出ユニットのそれぞれの前記イオン化チャンバに接続された三方バルブを更に含み、前記三方バルブによって、前記第１および第２のガス検出ユニットの一方或いは他方の前記イオン化チャンバ内への周囲ガスの流入が可能となることを特徴とする請求項１５に記載のＰＩＤ。
【請求項２０】
前記三方バルブに接続されたバルブドライバ回路を更に含み、前記マイクロプロセッサが、前記バルブドライバ回路を制御して前記三方バルブを制御することを特徴とする請求項１９に記載のＰＩＤ。
【請求項２１】
前記ポンプが前記三方バルブに接続され、連続的に動作することを特徴とする請求項１９に記載のＰＩＤ。
【請求項２２】
前記第１および第２のガス検出ユニットの一方の前記イオン化チャンバを清浄できるように、前記一方のイオン化チャンバ内への周囲ガスの流れが遮断されている間、前記他方のイオン化チャンバ内の汚染物質を除去するように、前記第１および第２のガス検出ユニットの他方の前記イオン化チャンバ内への周囲ガスの流れが可能となるようにすることを特徴とする請求項１５に記載のＰＩＤ。
【請求項２３】
前記第１および第２のガス検出ユニットのそれぞれが、
前記ガス検出ユニットの前記ＵＶランプを動作させるランプドライバ回路と、
前記ガス検出ユニットの前記バイアス電極に第１の電圧を供給するためのバイアスドライバ回路と、
前記ガス検出ユニットの前記測定電極に第２の電圧を供給するための測定ドライバ回路とに接続され、
前記マイクロプロセッサが、前記ランプドライバ回路、前記バイアスドライバ回路、および前記測定ドライバ回路を制御することを特徴とする請求項１５に記載のＰＩＤ。
【請求項２４】
揮発性ガスを含む周囲ガスがＵＶランプによってイオン化されるイオン化チャンバをそれぞれが含む、複数のガス検出ユニットを備えた光イオン化検出器（ＰＩＤ）を用いた揮発性ガスの濃度の測定およびリアルタイムの自己清浄をする方法であって、
前記複数のガス検出ユニットの内の１つガス検出ユニットの前記イオン化チャンバ内に前記周囲ガスが流れるようにして、前記ＰＩＤが前記揮発性ガスの濃度を測定するステップと、
前記複数のガス検出ユニットの内の別のガス検出ユニットのイオン化チャンバ内への前記周囲ガスの流れを遮断して、前記ＵＶランプが、前記別のガス検出ユニットの前記イオン化チャンバの前記周囲ガスに含まれている酸素をオゾンに変換して、前記オゾンによって前記遮断された周囲ガスを有する前記イオン化チャンバの汚染物質を除去するステップとを含み、
前記複数のガス検出ユニットのそれぞれに対して、前記周囲ガスの流入と遮断の切り替えが繰り返されることを特徴とする方法。
【請求項２５】
周囲ガスの流れが遮断された前記イオン化チャンバ内に酸素含有ガスを供給するステップを更に含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
周囲ガスの流入と遮断の切り替えが、ポンプと前記複数のガス検出ユニットのそれぞれの前記イオン化チャンバとの間に接続されたマルチポートバルブを用いて達成されることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
揮発性ガスを含む周囲ガスがＵＶランプによってイオン化されるイオン化チャンバをそれぞれが含む第１および第２のガス検出ユニットを備えた光イオン化検出器（ＰＩＤ）を用いた、揮発性ガスの濃度の測定およびリアルタイムの自己清浄をする方法であって、
前記第１のガス検出ユニットの前記イオン化チャンバ内に前記周囲ガスを流して、前記ＰＩＤが前記揮発性ガスの濃度を測定するステップと、
前記第２のガス検出ユニットの前記イオン化チャンバ内への前記周囲ガスの流れを遮断して、前記第２のガス検出ユニットの前記イオン化チャンバ内に前記周囲ガスが密閉されるようにする一方、前記第１のガス検出ユニットの前記イオン化チャンバ内に前記周囲ガスが流れるようにして、前記ＵＶランプが前記第２のガス検出ユニットの前記イオン化チャンバ内の前記周囲ガスに含まれている酸素をオゾンに変換し、前記オゾンによって前記第２のガス検出ユニットの前記イオン化チャンバ内の汚染物質を除去するステップとを含み、
前記第１のガス検出ユニットおよび前記第２のガス検出ユニットに対する前記周囲ガスの流入と遮断が交互に繰り返されることを特徴とする方法。
【請求項２８】
前記周囲ガスの流れが遮断された前記イオン化チャンバ内に酸素含有ガスを供給するステップを更に含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記周囲ガスの流入と遮断の切り替えが、ポンプと前記第１および第２のガス検出ユニットのそれぞれの前記イオン化チャンバとの間に接続された三方バルブを用いて達成されることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は揮発性ガス検出器に関し、特に光イオン化検出器（ＰＩＤ）の連続動作および揮発性ガス検出器のリアルタイム自己清浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光イオン化検出器（ＰＩＤ）は揮発性ガスを検出することができる。図１は、従来のポータブルＰＩＤ１０を示す。このＰＩＤ１０は、紫外線（ＵＶ）ランプ１２とイオン化チャンバ１４とを含む。ＵＶランプ１２は、最大で８．４電子ボルト（ｅＶ）或いはそれ以上のエネルギーを有するＵＶフォトンを含むＵＶ光を生成する。ＵＶフォトンは、オプティカルウインドウ１４を通過してイオン化チャンバ１４内に移動する。イオン化チャンバ１４において、ＵＶフォトンがフォトンのエネルギーより低いイオン化ポテンシャルを有する揮発性ガス分子に衝当してそれらをイオン化し、イオンと電子が生成される。
【０００３】
ＰＩＤ１０はさらに、通常は金属からなる一対の電極２０および２２を有するイオン検出器１８を含む。イオン検出器１８は、電極２０および電極２２に亘って高電圧（１５０Ｖ以上）を加え、電界を生成する。具体的には、負の荷電粒子（電子）が引き寄せられ、正の荷電粒子（イオン）を退けるように電極２２に高電圧のバイアスがかけられており、正の粒子（イオン）が集まるように電極２０は接地されている。イオンの電極２２への移動によって電流が生じ、その電流から揮発性ガスの濃度を測定することができる。
【０００４】
ＰＩＤ１０を長期に亘って使用すると、金属原子のコーティング、油膜、塵粒、および／またはその他のポリマー状のコーティングなどの汚染物質が、イオン化チャンバ１４の内部、特に電極２０および２２、ウインドウ１６に蓄積される。電極２０および２２に汚染物質が溜まると、電極２０へのイオンの移動および電極２２への電子の移動が妨害され、揮発性ガスの濃度の測定精度が低下する。窓１６に汚染物質が溜まると、ＵＶランプ１２からイオン化チャンバ１４に入るＵＶ光の強度が低下し、それによって揮発性ガスの濃度の測定精度が低下する。従って、ＰＩＤ１０は定期的に分解して、このような汚染物質を除去しなければならない。連続的に動作する場合、従来のＰＩＤは、ガスに対する感度が１日当たり約１０％〜２０％低下するのが普通である。
【０００５】
２００１年５月１日に付与され、本発明の出願人に譲渡された、自己清浄可能なＰＩＤについて開示するSunらによる米国特許第6,225,633号、名称：揮発性ガスを測定するための光イオン化検出器およびその自己清浄方法（Photo-ionization Detector For Volatile Gas Measurement and Method for Self-Cleaning The Same）に言及することを以って、その全てを本明細書の一部とする。長時間使用した後、このＰＩＤは揮発性ガスの濃度の測定を中止し、ＰＩＤを分解しないでＰＩＤに溜まった汚染物質を除去する。ＰＩＤのイオン化チャンバ内の汚染物質を除去する際には、揮発性ガス分子を含み得るガスサンプルがイオン化チャンバを通過しないようにして、イオン化チャンバ内に留める。次に、ＵＶランプからの光によって、サンプル内の酸素が強力な酸化剤であるオゾンに変換される。このオゾンが、イオン化チャンバ内部の汚染物質、すなわち電極および窓に付いた汚染物質をエッチングして除去する。汚染物質がエッチングされ除去された後、除去された汚染生成物をイオン化チャンバから排出する。所定時間の自己清浄の後、ＰＩＤの感度は汚染物質によって低下した状態から殆ど元の状態に回復する。しかしながらこの技術は、工程管理および安全保護のために、殆どの固定装置にとって必要である連続動作を実現するものではない。
【０００６】
米国特許第6,225,633号に開示されたＰＩＤは、自己清浄が可能であるが幾つかの欠点を有する。第１に、ガスサンプルが酸素を全く含んでいない或いは殆ど含んでいない場合、自己清浄効力が低下する。第２に、ＰＩＤが清浄されている間、ＰＩＤは周囲に存在する揮発性ガス分子の濃度を測定することができない。換言すれば、ＰＩＤは、リアルタイムでの揮発性ガス分子の濃度測定ができないと言うことである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＰＩＤの通常の動作中にＰＩＤのイオン化チャンバにおいて、金属原子のコーティング、油膜、塵粒、またはその他のポリマー状コーティング物質などの汚染物質が蓄積され、ＰＩＤの効率が低下する。ＰＩＤのオプティカルウインドウの汚染により、ＵＶランプからイオン化チャンバへのＵＶ強度が徐々に低下し、揮発性ガスの濃度の測定が不正確になる。従って、ユーザーがＰＩＤを分解してイオン化チャンバを清浄しなければならない。加えて、ＰＩＤが清浄されている間、揮発性ガスの濃度を測定することができない。
【０００８】
本発明は、環境に存在する揮発性ガス分子の濃度をリアルタイムで測定し、かつ自己清浄できるＰＩＤを提供する。本発明はまた、揮発性ガス分子の濃度のリアルタイムの測定および自己清浄をＰＩＤが連続的に行えるようにする方法を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一実施態様に従えば、光イオン化検出器（ＰＩＤ）は、マイクロプロセッサと、周囲ガスにおける揮発性ガスの濃度に対応する電流を測定するガス検出ユニットとを含む。ガス検出ユニットは、イオン化チャンバと、イオン化チャンバ内の周囲ガスをイオン化するＵＶランプと、バイアス電極と、測定電極とを含む。マイクロプロセッサは、イオン化チャンバ内への周囲ガスへの流入が断続的に遮断され、ＵＶランプが密閉された周囲ガスに含まれる酸素をオゾンに変換するようにガス検出ユニットを制御する。
【００１０】
ＰＩＤは更に、イオン化チャンバ内への周囲ガスの流れが遮断されている時に、そのイオン化チャンバ内に供給され、オゾンに変換される酸素含有ガスを含むコンテナを有する。ＰＩＤは更に、ランプドライバ回路、バイアスドライバ回路、および測定ドライバ回路を含む。マイクロプロセッサは、ランプドライバ回路、バイアスドライバ回路、および測定ドライバ回路を制御する。
【００１１】
ＰＩＤは更に、ポンプと、マイクロプロセッサがポンプを制御するためのポンプドライバ回路とを含む。マイクロプロセッサとガス検出ユニットとの間にポンプが配置されており、マイクロプロセッサがポンプをオンオフして、イオン化チャンバ内の周囲ガスの流れを断続的に遮断する。
【００１２】
本発明の別の実施態様に従えば、ＰＩＤはマイクロプロセッサおよび複数のガス検出ユニットを含む。各ガス検出ユニットは、イオン化チャンバ、ＵＶランプ、バイアス電極、および測定電極を含み、周囲ガスに含まれる揮発性ガスの濃度に対応する電流を測定する。マイクロプロセッサは、少なくとも１つのガス検出ユニットのイオン化チャンバ内への周囲ガスの流れを遮断し、少なくとも別の１つのガス検出ユニットのイオン化チャンバ内に周囲ガスが流れるようにガス検出ユニットを制御する。ＵＶランプは密閉された周囲ガスにおける酸素をオゾンに変換し、密閉された周囲ガスでイオン化チャンバの汚染物質を除去する。
【００１３】
ＰＩＤは更に、周囲ガスの流れが遮断されたイオン化チャンバ内に供給される酸素含有ガスを含むコンテナを備える。ＰＩＤは更に、マルチポートバルブ、ポンプ、およびマイクロプロセッサがポンプを制御するためのポンプドライバ回路を含む。マイクロプロセッサとガス検出ユニットとの間にポンプが配置されており、そのポンプによってガス検出ユニットのイオン化チャンバ内に周囲ガスが導入される。マルチポートバルブは、ガス検出ユニットの各イオン化チャンバおよびポンプに接続されており、ポンプがオンの時にそのバルブによって複数のガス検出ユニットの各イオン化チャンバが開閉され、周囲ガスの流れが制御される。
【００１４】
本発明の別の実施態様に従えば、ＰＩＤは、マイクロプロセッサ、第１のガス検出ユニット、および第２のガス検出ユニットを含む。マイクロプロセッサは、一方のガス検出ユニットのイオン化チャンバ内に常に周囲ガスが流れ、他方のガス検出ユニットのイオン化チャンバには周囲ガスが流れないように、第１および第２のガス検出ユニットを制御する。ＵＶランプは、密閉された周囲ガスに含まれる酸素をオゾンに変換し、そのオゾンによって密閉された周囲ガスを含むイオン化チャンバの汚染物質を除去する。
【００１５】
ＰＩＤは更に、周囲ガスの流れが遮断されているイオン化チャンバへ供給される酸素含有ガスを含むコンテナを備える。ＰＩＤは更に、三方バルブ、ポンプ、およびマイクロプロセッサがポンプを制御するためのポンプドライバ回路を含む。ポンプはマイクロプロセッサとガス検出ユニットとの間に配置されており、そのポンプがガス検出ユニットのイオン化チャンバ内に周囲ガスを供給する。ガス検出ユニットの各イオン化チャンバおよびポンプに連結された三方バルブによって、ポンプがオンの時に一方或いは他方のガス検出ユニットのイオン化チャンバ内への周囲ガスの流れが可能となる。第１および第２のガス検出ユニットの一方のイオン化チャンバの清浄を目的としてその一方のイオン化チャンバへの周囲ガスの流れが遮断されている間に、汚染物質が除去される第１および第２のガス検出ユニットの他方のイオン化チャンバ内には周囲ガスが流れるようになっている。
【００１６】
本発明の別の実施態様は、揮発性ガスを含む周囲ガスがＵＶランプによってイオン化されるイオン化チャンバを含むガス検出ユニットを備えたＰＩＤを用いた揮発性ガスの濃度の測定およびリアルタイムでの自己清浄の方法を提供する。この方法は、イオン化チャンバ内に周囲ガスを流して、ＰＩＤが揮発性ガスの濃度を測定するステップと、イオン化チャンバ内への周囲ガスの流れを周期的に遮断するステップとを含む。第１の時間に周囲ガスが流れ、第２の時間に周囲ガスの流れが遮断され、第２の時間の間にＵＶランプが周囲ガスに含まれている酸素をオゾンに変換して、イオン化チャンバ内の汚染物質を除去する。この方法は更に、酸素含有ガスをイオン化チャンバ内に供給するステップを含む。
【００１７】
周囲ガスを流すステップおよび周囲ガスの流れを遮断するステップは繰り返される。周囲ガスの流すステップと周囲ガスの流れを遮断するステップとの切り替えは、イオン化チャンバに接続されたポンプをオンオフして行われる。
【００１８】
本発明の別の実施態様は、揮発性ガスを含む周囲ガスがＵＶランプによってイオン化されるイオン化チャンバをそれぞれが含む、複数のガス検出ユニットを備えたＰＩＤを用いた揮発性ガスの濃度の測定およびリアルタイムでの自己清浄方法を提供する。この方法は、ガス検出ユニットの１つのイオン化チャンバ内に周囲ガスを流して、ＰＩＤが揮発性ガスの濃度を測定するステップと、ガス検出ユニットの別のイオン化チャンバへの周囲ガスの流れを遮断して、ＵＶランプが別のガス検出ユニットのイオン化チャンバの周囲ガスに含まれる酸素をオゾンに変換して、そのオゾンによって密閉された周囲ガスを含むイオン化チャンバの汚染物質を除去するステップとを含む。
【００１９】
この方法は更に、周囲ガスの流れが遮断されたイオン化チャンバ内へ酸素含有ガスを供給するステップを含む。
【００２０】
ガス検出ユニットのそれぞれにおいて、周囲ガスを流入するステップと遮断するステップとの切り替えが繰り返される。この周囲ガスの流入と遮断との切り替えは、ポンプと、ガス検出ユニットの各イオン化チャンバとの間に接続されたマルチポートバルブを用いて達成される。
【００２１】
本発明の別の実施態様は、揮発性ガスを含む周囲ガスがＵＶランプによってイオン化される、イオン化チャンバをそれぞれが含む第１のガス検出ユニットおよび第２のガス検出ユニットを備えた光イオン化検出器（ＰＩＤ）を用いた、揮発性ガスの濃度の測定およびリアルタイムでの自己清浄の方法を提供する。この方法は、第１のガス検出ユニットのイオン化チャンバ内に周囲ガスを流して、ＰＩＤが揮発性ガスの濃度を測定するステップと、第１のガス検出ユニットのイオン化チャンバ内に周囲ガスが流れている間に、第２のガス検出ユニットのイオン化チャンバ内への周囲ガスの流れを遮断して、周囲ガスを第２のガス検出ユニットのイオン化チャンバ内に密閉するステップとを含む。第２のガス検出ユニットのイオン化チャンバ内の周囲ガスに含まれている酸素をＵＶランプでオゾンに変換し、そのオゾンによって第２のガス検出ユニットのイオン化チャンバ内の汚染物質を除去する。
【００２２】
この方法は更に、周囲ガスの流れが遮断されたイオン化チャンバ内に酸素含有ガスを供給するステップを含む。
【００２３】
周囲ガスの流入および遮断は、第１のガス検出ユニットと第２のガス検出ユニットとの間で繰り返しスイッチングされる。この周囲ガスの流入と遮断との間のスイッチングは、ポンプとガス検出ユニットのそれぞれのイオン化チャンバとの間に接続された三方バルブを用いて行われる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明は、自己清浄可能で、環境に存在する揮発性ガス分子濃度のリアルタイム測定が可能な光イオン化検出器に関する。本発明はまた、光イオン化検出器が自己清浄と揮発性気体分子濃度のリアルタイム測定とを連続的に実行することを可能とする方法を提供する。
【００２５】
図２は本発明の実施例による光イオン化検出器（ＰＩＤ）１００を示すものであり、図４は図２及び図３のＰＩＤ１００及びＰＩＤ２００のための揮発性ガス検出ユニット１１０を示すものである。ＰＩＤ１００は、小型で連続動作する揮発性ガス検出器である。ＰＩＤ１００は、揮発性ガス検出ユニット１１０、紫外線（ＵＶ）ランプドライバ回路１２０、ポンプドライバ回路１３０、バイアスドライバ回路１４０、測定ドライバ回路１５０、ポンプ１６０、酸素含有ガスコンテナ１７０、及びマイクロプロセッサ１８０を有する。
【００２６】
図２及び４を参照すると、ガス検出ユニット１１０は、エンベロープ３８でシールされたＵＶランプ３２、オプティカルウィンドウ３４、及びイオン化チャンバ３６を有する。ＵＶランプ３２は、オプティカルウィンドウ３４を介しイオン化チャンバ３６へとＵＶフォトン若しくはＵＶ光６０（約１５０ｎｍより低波長）を照射する。好ましくはガラスよりなるエンベロープ３８は、ＵＶ光源（図示せず）、及びヘリウム（例えば４０％）、アルゴン（例えば３０％）、及びクリプトン（例えば３０％）のような減圧（例えば２５Ｔｏｒｒ）の不活性ガス混合物を有する。典型的なエンベロープ３８の寸法は、直径０．１０インチ−１．００インチであり、また長さ０．２０インチ−２．００インチである。オプティカルウィンドウ３４は、エンベロープ３８の端部に配置され、また単一結晶材料よりなる。オプティカルウィンドウ３４の材料選択に依って、所望のエネルギーレベルを有するＵＶ光がオプティカルウィンドウ３４を通過する。例えば、弗化リチウム（LiF）、弗化マグネシウム（MgF2）、弗化バリウム（BaF2）若しくは弗化カルシウム（CaF2）よりなるオプティカルウインドウ３４は、各々１１．７電子ボルト（ｅＶ）、１０．６ｅＶ、９．８ｅＶ、若しくは９．２ｅＶのＵＶ光の透過を可能とする。ガス検出ユニット１１０は、米国特許出願番号09/271,612の、"DUAL-CHANNEL PHOTO-IONIZATION DETECTOR THAT ELIMINATES THE EFFECT OF ULTRAVIOLET INTENSITY ON CONCENTRATION MEASUREMENTS"（１９９９年３月１７日）に開示されており、ここに言及したことですべてを本出願の一部とする。
【００２７】
ランプドライバ回路１２０はガス検出ユニット１１０へと接続され、ＵＶランプ３２を駆動させる。マイクロプロセッサ１８０は、ランプドライバ回路１２０を制御することでＵＶランプ３２のＵＶ光強度を調整可能である。ランプドライバ回路１２０の機能及び構造の詳細は、上で本出願の一部とされた米国特許番号6,225,633、及び本出願人Hsiへと譲渡された米国特許番号5,773,833、"Photo-ionization Detector For Volatile Gas Measurement"（１９９８年６月３０日）に記述されており、ここに言及したことですべてを本出願の一部とする。
【００２８】
図４を参照すると、ＵＶランプ３２よりのＵＶフォトン６０はイオン化チャンバ３６の内部で揮発性ガス分子をイオン化する。イオン化チャンバ３６に配置されオプティカルウィンドウ３４に対し近接して設けられたイオン検出器４６及び４８は、揮発ガス分子のイオン化の結果として生じる電子及びイオンを収集する。各々のイオン検出器４６及び４８は、一対の電極である、バイアス電極５０若しくは５４、及び測定電極５２若しくは５６を有する。バイアス電極５０及び５４、及び測定電極５２及び５６は、インターディジタル配列で配置されている。各々のバイアス及び測定電極５０、５４、５２、及び５６は、インターディジタル配列に配置された少なくとも一対の指状部分を有する。バイアス及び測定電極５０、５４、５２、及び５６が各々、１から複数の指状部分を有してもよいことがご理解頂けよう。上述の米国特許番号09/271,612は、バイアス及び測定電極５０、５４、５２、及び５６のインターディジタル配列、構造、及び製造方法を詳細に記述している。
【００２９】
例えば、バイアス及び測定電極５０、５４、５２、及び５６の指状部分が、直線、または”階段状（step-like）”形状を有してもよく、機械製造における様々の金属及び合金、好ましくはステンレス鋼で形成されてもよい。バイアス及び測定電極５０、５４、５２、５６は、基板上に伝導性電極層を被膜（deposit）し、電極層の選択位置をマスキングし、インターディジタル電極パターンを生成するために、エッチングし、また前記基板より残存部分を除去することで形成されてもよい。エッチングプロセスに続き、基板は生成されたインターディジタル電極より取り除かれる。或いは、透過性の基板が用いられてもよく、それはＵＶ光がそれを透過することを可能とすることで基板の取り除き行程を回避する。代わりに、基板の一部分が取り除かれ、インターディジタルな電極の形状に適合するパターンを形成してもよい。電極層及び基板のために用いられる物質の例には、セラミック基板とその上の白金、プリントされた回路ボードとその上の銅、及びシリコンウエハとその上の金が含まれる。
【００３０】
バイアス及び測定電極５０、５４、５２、及び５６の寸法に関し、厚さＴは約０．０１インチ〜約０．２０インチであって、最も好ましくは０．０２インチである。また幅Ｗは、約０．０１インチ〜約０．０８インチであって、最も好適には約０．０２インチである。バイアス及び測定電極５０、５４、５２、５６間の距離、即ち離隔距離Ｄは約０．０１インチ〜０．２０インチであって最も好ましくは約０．０３インチである。実際にこれらの寸法が図示されているが、またバイアス及び測定電極５０、５４、５２、及び５６は、異なる厚さ、幅、及び離れた距離を有してもよいことがご理解頂けよう。
【００３１】
図２及び４を参照すると、バス検出ユニット１１０はオプティカルウィンドウ３４及びイオン検出器４６及び４８の間にＵＶシールド６２を有し、それはＵＶ光６０よりイオン検出器４８の測定電極５６をシールドするためのものである。ＰＩＤ１００の動作の間、イオン検出器４６及び４８に衝当するＵＶ光６０は電極５０、５２、及び５４より電子を解放する。バイアス電極５０及び５４より解放された電子は、通常プラスの電極５０及び５４へと引き寄せられ、各々のイオン検出器４６及び４８に於けるベースライン電流（即ちイオン化可能ガスが存在しない時でさえも存在する電流）に寄与することはない。しかしバイアス電極５０及び５４が、ベースライン電流となる、測定電極５２及び５６より解放された電子を取り込んでもよい。好適にはポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））のシートよりなるＵＶシールド６２は、オプティカルウィンドウ３４及び測定電極５６の間に存在し、測定電極５６にＵＶ光６０が衝当することを妨げる。図２に於いて示されるように、この実施例はＵＶ光６０より測定電極５６を完全にシールドし、測定電極５２は完全に露出させているが、別の実施例では異なる程度でＵＶ光６０が電極５２及び５６に衝当してもよい。言い換えれば、ＵＶシールド６２は、ＵＶ光６０に対し電極５２及び５６を異なる程度で露出させる。或いは、イオン化チャンバ３６で生成されたガス及びイオンに対し不活性で、電気的に絶縁された特性を有し、高いエネルギーのＵＶ光に対し不透明である物質の層（図示せず）が、電極５６上のＵＶシールドとして用いられてもよい。例えばポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））よりなるフォトレジストポリマー層、又はアルミナからなるセラミック層が、ＵＶシールドとして作用するべくオプティカルウィンドウ３４に面して測定電極５６の表面上に形成されてもよい。記述のＵＶシールドが、またバイアス電極５０及び５４のために用いられてもよい。
【００３２】
電子及びイオンの収集に際し、測定電極５２及び５６は接地電圧付近であり、電場５８を生成するべくバイアス電極５０及び５４と離隔している。例えば、バイアスドライバ回路１４０は、バイアス電極５０及び５４に対しプラスのバイアス電圧（例えば約４〜１２０ＶのＤＣ電圧）を提供する。測定ドライバ回路１５０は測定電極５２及び５６に接続され、イオンの収集によって生じる電流、即ち測定電流を測定する。先に本願の一部とした特許番号5,773,833は、測定ドライバ回路１５０の実施例について開示している。マイクロプロセッサ１８０はバイアスドライバ回路１４０及び測定ドライバ回路１５０と通信しており、バイアスドライバ回路１４０がバイアス電極５０及び５４に対し印加するバイアス電極を調整し得る。測定ドライバ回路１５０は、マイクロプロセッサ１８０に対して検出器４６及び４８で測定された測定電流が示す信号を送り、揮発性ガス分子濃度を決定する。マイクロプロセッサ１８０は、予め検定されたデータに基づいて電流信号をガスの相当濃度へと変換する。揮発ガス濃度の決定に関する詳細は、上に本願の一部とした米国特許出願番号09/271,612に開示されている。
【００３３】
ＰＩＤ１００の長時間の利用の後、ガス検出ユニット１１０内に於けるＵＶ強度は様々な理由から変化し得る。その理由としては、ＵＶランプ３２の電気的性能の低下、ポリマー状物質によるオプティカルウィンドウ３４の汚れ、及び妨害物質の存在（即ち、例えばメタン、水、一酸化炭素、窒素等のようなＵＶフォトンを吸収若しくは増加させ得る物質の存在）がある。
【００３４】
図２及び４を参照すると、ＰＩＤ１００はポンプ１６０及びポンプドライバ回路１３０を有し、ガス検出ユニット１１０のイオン化チャンバ３６のガスの流入及び排出の流れを制御する。ポンプ１６０はポンプドライバ回路１３０へと接続され、ポンプドライバ回路１３０は次にマイクロプロセッサ１８０へと接続されポンプ１６０を制御する。
【００３５】
イオン化チャンバ３６は開口を有するチャンバであり、ガスの層流を受け入れる。ポンプ１６０は、イオン化チャンバ３６に対するガスの流れ、またイオン化チャンバ３６よりのガスの流れ（例えば２００−６００ｍｌ／ｍｉｎ）を提供する。ポンプ１６０のスイッチが切られると、ガスのイオン化チャンバ３６へ向けた流れ、及びイオン化チャンバ３６よりの流れが妨げられる。イオン化チャンバ３６を通るガスの層流は、オプティカルウィンドウ３４の表面によって画定された平面に対し平行である。更に、ガスの流れはバイアス及び測定電極５０、５４、５２、及び５６の電界５８に対しても垂直である。そのような訳で、ガスはバイアス及び測定電極、５０、５４、５２、及び５６の間を容易に流れ、更なるイオンが測定電極５２及び５６によって収集される。ガスの流れはまたＵＶ光６０の照射の方向に対しても垂直である。従ってガスの流れとＵＶ光６０との間の垂直関係が、電極５０、５２、５４、及び５６との間のガス分子のイオン化をより高い割合で促進し、そして測定電極５２及び５６によるイオン分子のより多量の収集が見込まれる。
【００３６】
上述したように、ＰＩＤ１００の長期間の使用は、バイアス及び測定電極５０、５４、５２、及び５６、またオプティカルウィンドウ３４上を含めたイオン化チャンバ３６内部の汚染を高め、それゆえＰＩＤ１００の能力を落とす。典型的には汚れには、金属原子、油膜、埃、及びその他ポリマー状コーティング物質が含まれる。従って、汚れが定期的に取り除かれる必要がある。
【００３７】
ＰＩＤ１００は、イオン化チャンバ３６のリアルタイム自己清浄のため、酸素含有ガスコンテナ１７０及び酸素ポンプ１７５を有する。ＰＩＤ１００の動作中、マイクロプロセッサ１８０はポンプ１６０のスイッチを入れたり切ったりするが、一方ではマイクロプロセッサ１８０は自己清浄のためＵＶランプ３２の伝導を持続し続ける。マイクロプロセッサ１８０がポンプ１６０のスイッチを入れる場合、周囲ガスはイオン化チャンバ３６を通って流れ、周囲ガス中の揮発ガス濃度が測定される。ポンプ１６０のスイッチが入っている間、マイクロプロセッサ１８０は酸素ポンプのスイッチを切り、コンテナ１７０内の酸素含有ガスがイオン化チャンバ３６内へと導入されないようにする。
【００３８】
ＰＩＤ１００のリアルタイム自己清浄を目的として、マイクロプロセッサ１８０はポンプ１６０のスイッチを断続的に切る。ポンプ１６０のスイッチが切られると、周囲ガスがイオン化チャンバ３６へと流入したりイオン化チャンバ３６より流出したりということが妨げられる。またマイクロプロセッサ１８０は、酸素含有ガスをイオン化チャンバ３６へと供給するために、酸素ポンプのスイッチを入れる。次にＵＶ光６０が、イオン化チャンバ３６内に密閉されている酸素をオゾンへと変換する。強力な酸化剤であるオゾンは、イオン化チャンバ３６内でバイアス及び測定電極５０、５４、５２、及び５６の表面、またオプティカルウィンドウ３４を含むイオン化チャンバ３６よりの汚染物質を、酸化即ちエッチングし、また除去する。汚れがエッチング及び除去された後、ポンプ１６０は再びスイッチを入れられ、イオン化チャンバ３６外へ汚れを流出させ、また周囲ガスの揮発性ガス濃度を測定し続けるため、イオン化チャンバ３６へと周囲ガスを導入する。
【００３９】
概要としては、リアルタイムの自己清浄を目的として、マイクロプロセッサ１８０が、ポンプ１６０及び酸素ポンプ１９０のスイッチを繰り返し入れたり切ったりする。複数の環境では、ポンプ１６０が十分に頻繁に、即ち０．５秒毎にスイッチを入れたり切ったりされる場合、ＰＩＤ１００は毎秒毎に揮発ガス濃度を測定することが可能であり、また連続してイオン化チャンバ３６を洗浄することが可能である。チャンバのサイズ、汚れが生成される速度、サンプリングポンプの流速、ガスサンプル内の酸素及び揮発ガス混合物の量によって、自己清浄は数分を要求し得る。加えて、周囲ガスがイオン化チャンバ３６内の汚れを取り除くのに十分なオゾンを生成し得る量の酸素を含んでいる場合には、イオン化チャンバ３６への酸素含有ガスの導入は必要ない。
【００４０】
ポンプドライバ回路１２０、ポンプドライバ回路１３０、バイアスドライバ回路１４０、及び測定回路１５０の制御に加えて、マイクロプロセッサ１８０はファームウェアを実行してもよい。ファームウェアは、ＰＩＤ１００を制御し、揮発性ガス濃度をディスプレイし、また揮発性ガス濃度が指定の閾値に達する場合、警告信号を生成するためのユーザインタフェースを提供する。コントロール、アラーム、及び液晶ディスプレイ（図示せず）は、ユーザインタフェースのハードウェア部分を提供する。ＲＯＭ、ＥＥＲＯＭ、若しくはフラッシュメモリ（図示せず）のような不揮発性メモリがファームウェアを保持し、またＰＩＤ１００のキャリブレーションのためのパラメータを有する。マイクロプロセッサ１８０がファームウェアを実行するために十分なオンチップメモリを有していない場合、揮発性のメモリがまた要求されてもよい。
【００４１】
図３は本発明の別の実施例によるＰＩＤ２００を示したものである。ＰＩＤ２００は、２つのガス検出ユニット１１０Ａ及び１１０Ｂ、２つのランプドライバ回路１２０Ａ及び１２０Ｂ、ポンプドライバ回路１３０、２つのバイアスドライバ回路１４０Ａ及び１４０Ｂ、２つの測定ドライバ回路１５０Ａ及び１５０Ｂ、バルブドライバ回路１３５、ポンプ１６０、３方バルブ１６５、及びマイクロプロセッサ１８０Ａを有する。
【００４２】
ガス検出ユニット１１０Ａ及び１１０Ｂ、ランプドライバ回路１２０Ａ及び１２０Ｂ、ポンプドライバ回路１３０、バイアスドライバ回路１４０Ａ及び１４０Ｂ、測定ドライバ回路１５０Ａ及び１５０Ｂ、及びポンプ１６０は各々、図２に於けるガス検出ユニット１１０、ランプドライバ回路１２０、ポンプドライバ回路１３０、バイアスドライバ回路１４０、測定ドライバ回路１５０、及びポンプ１６０と同一であってもよい。ＰＩＤ２００のマイクロプロセッサ１８０Ａは、以下に述べる追加的な制御を供給することから、ＰＩＤ１００のマイクロプロセッサ１８０とは異なったプログラムを施される。ポンプドライバ回路１２０Ａ、バイアスドライバ回路１４０Ａ、及び測定ドライバ回路１５０Ａは、ガス検出ユニット１１０Ａのために動作し、またポンプドライバ回路１２０Ｂ、バイアスドライバ回路１４０Ｂ、測定ドライバ回路１５０Ｂはガス検出ユニット１１０Ｂのために動作する。図２のＰＩＤ１００のように、ＰＩＤ２００のマイクロプロセッサ１８０Ａは、ポンプドライバ回路１２０Ａ及び１２０Ｂ、ポンプドライバ回路１３０、バイアスドライバ回路１４０Ａ及び１４０Ｂ、及び測定ドライバ回路１５０Ａ及び１５０Ｂを制御することで、ガス検出ユニット１１０Ａ及び１１０Ｂを動作させる。
【００４３】
３方バルブ１６５は、各々ガス検出ユニット１１０Ａ及び１１０Ｂ及びポンプ１６０へと接続され、バルブドライバ回路１３５がマイクロプロセッサ１８０及び３方バルブ１６５の間に接続されている。マイクロプロセッサ１８０Ａはバルブドライバ回路１３５を制御し、ポンプ１６０のスイッチが入っている場合に、ガス検出ユニット１１０Ａのイオン化チャンバ若しくはガス検出ユニット１１０Ｂのイオン化チャンバの何れかを通る、周囲ガスの流れを発生させる。
【００４４】
図３を参照すると、ポンプ１６０はＰＩＤ２００の動作の間常にスイッチが入っているが、一方でポンプ１６０はＰＩＤ１００の動作の間は断続的にスイッチを入れたり切ったりされる。リアルタイム自己清浄の達成のためスイッチングを繰り返す代わりに、ガス検出ユニット１１０Ａ及び１１０Ｂの１つが揮発性ガス濃度測定に用いられ、一方で他方が自己清浄サイクルに入る。自己清浄サイクルが終了した後、自己清浄されたガス検出ユニット１１０Ａ若しくは１１０Ｂが揮発性ガス濃度を測定し、１１０Ａ若しくは１１０Ｂの何れか他方が
は自己清浄される。ＰＩＤ１００と同様に、ＰＩＤ２００は常にガス検知ユニット１１０Ａ及び１１０ＢのＵＶランプスイッチを入れたままである。
【００４５】
ＰＩＤ２００の連続動作の間の、自己清浄及び測定を目的とするガス検知ユニット１１０Ａ及び１１０Ｂの変換動作が、３方バルブ１６５によって達成される。マイクロプロセッサ１８０Ａは、ガス検知ユニット１１０Ａ及び１１０Ｂの各々のイオン化チャンバの出口へと接続された３方バルブ１６５の入口の開口（図示せず）を断続的にスイッチングする。ガス検知ユニット１１０Ａに接続された３方バルブの入口が開放されている時、ガス検知ユニット１１０Ｂの出口へと接続された３方バルブ１６５のインレットが閉止される。次にポンプ１６０は、ガス検知ユニット１１０Ａのイオン化チャンバを通して周囲ガスの流れを供給し、ガス検知ユニット１１０Ａは、周囲ガスの揮発性ガス濃度に応じた電流信号をマイクロプロセッサ１８０Ａへと送る。ガス検知ユニット１１０Ａが揮発性ガス濃度を測定している間、ガス検知ユニット１１０Ｂは図２のＰＩＤ１００に関して記述されたように、ガス検知ユニット１１０Ｂのイオン化チャンバ内に密閉された周囲ガスに含有される酸素を変換することで自己清浄を行う。
【００４６】
所定の時間（例えば２、３分）の後、マイクロプロセッサ１８０Ａは３方バルブ１６５の入口の開口をスイッチングし、ガス検出ユニット１１０Ａに対する３方バルブ１６５の入口を閉止し、ガス検知ユニット１１０Ｂに接続された３方バルブ１６５の入口が開放される。次に、ガス検知ユニット１１０Ａが自己清浄を行い、ガス検知ユニット１１０Ｂが揮発性ガス濃度を測定する。ＰＩＤ２００は、測定及び自己清浄に関するそのようなスイッチングを繰り返し、ガス検知ユニット１１０Ａ及び１１０Ｂをクリーンに維持し、障害を伴うことなく揮発性ガス濃度の測定を行うようにする。
【００４７】
実施例では、ＰＩＤ２００が２つのガス検知ユニットのみを用いているが、本発明による別のＰＩＤは、揮発性ガス濃度のリアルタイム自己清浄測定、及び中断されることのない測定を目的として、３つ若しくはそれより多いガス検知ユニットが統合されてもよい。３つ若しくはそれより多いガス検知ユニットが用いられる場合、マルチポートバルブが図３の３方バルブ１６５の代わりに用いられる。加えて、周囲ガスが要求される洗浄を提供するのに十分な酸素を含んでいない場合には、酸素含有ガスがＰＩＤ１００に関し記述されたのと同様の方法でＰＩＤ２００へと供給されてもよい。酸素含有ガスコンテナ１７０Ａ及びＰＩＤ２００の酸素ポンプ（図示せず）がガス検知ユニット１１０Ａ及び１１０Ｂのイオン化チャンバへと接続され、周囲ガスの流れが遮断されたガス検知ユニット１１０Ａ若しくは１１０Ｂのイオン化チャンバへは酸素含有ガスが供給される。
【００４８】
本発明は特定の実施例を用いて記述されてきたが、実施例は発明者の特許出願の一例に過ぎず、これに限定されるものではない。記述された実施例の適応例及びその特徴の組み合わせは、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には何ら拘束されず、全てが本発明の範囲内のものである。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の光イオン化検出器は、マイクロプロセッサで制御されたマルチポートバルブをスイッチングさせ複数の検出ユニットを選択的に作動させることで、揮発性ガス分子の濃度を継続的に測定し、かつ同時に装置内の自己清浄を行うＰＩＤを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来方式の光イオン化検出器のブロック図である。
【図２】図１本発明の一実施例による光イオン化検出器のブロック図である。
【図３】図１本発明の別の実施例による光イオン化検出器のブロック図である。
【図４】図２及び図３の光イオン化検出器のための揮発性ガス検出ユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
１１０A、B  ガス検出ユニット
１２０Ａ、Ｂ  ランプドライバ
１３０  ポンプドライバ
１３５  バルブドライバ
１４０Ａ、Ｂ  バイアスドライバ
１５０Ａ、Ｂ  測定ドライバ
１６０  ポンプ
１６５  ３方バルブ
１７０Ａ  酸素コンテナ
１８０Ａ  マイクロプロセッサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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