JP2012159346A - プロダクトメータ - Google Patents

Abstract

【課題】測定精度を向上させる。
【解決手段】片方にガスを発生させる試料１が入れられる一対の密閉空間２Ｒ，２Ｃと、一対の密閉空間２Ｒ，２Ｃが着脱可能に接続される一対のガス通路３Ｒ，３Ｃを有する樹脂製の接続ブロック４と、両端に一対のガス通路３Ｒ，３Ｃが接続され、一対のガス通路３Ｒ，３Ｃの圧力差に応じて移動し且つ外から位置確認可能な目印５ａを有する圧力バランス測定器５と、試料１を入れた密閉空間２Ｒとこれに通じる空間とで形成される一連のガス溜め空間６の容積を変化させてその状態を維持する容積変化手段７と、ガス溜め空間６に接続され、液面の上下変動によってガス量の変化を測定するレベルゲージ８を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば海藻の光合成による酸素発生量や呼吸による酸素消費量等のガスの微少変化量を測定可能なプロダクトメータ（差動式検容計）に関する。さらに詳しくは、本発明は、発生又は消費等したガス量をガス体積の変化量として測定するプロダクトメータに関するものである。

従来のプロダクトメータを図４及び図５に示す。ラバーブロック１０１とラバーチューブ１０２とは製造時に予め一体化されており、ラバーチューブ１０２の先端に接続されたラバープラグ１０３を三角フラスコ１０４の口に嵌め込むことで、三角フラスコ１０４内の密閉空間がラバーブロック１０１に形成されているガス通路に接続される。２つの三角フラスコ１０４のうち片方の三角フラスコ１０４に測定対象の試料が入れられる。このように組み付けられたラバーブロック１０１とラバーチューブ１０２と三角フラスコ１０４は２組設けられている。そして、２つのラバーブロック１０１は並べた状態でベースプレート１０５に取り付けられている。また、２つのラバーブロック１０１のガス通路にはＵ字管状の圧力バランス測定器１０６の両端が接続されている。また、試料を入れる方の三角フラスコ１０４のラバーチューブ１０２が接続されるラバーブロック１０１にはガス通路から分岐する連通路が設けられており、当該連通路には管状のレベルゲージ１０７が接続されている。

ラバーブロック１０１に形成されているガス通路及び連通路は大径（直径７ｍｍ程度）の孔より構成されており、Ｕ字管状の圧力バランス測定器１０６はガス通路を構成する孔に、管状のレベルゲージ１０７は連通路を構成する孔に直接差し込まれて接続されている。

清掃したり保管する場合にはプロダクトメータは各部品に分解される。そして、使用する場合に再び組み立てられる。複数のプロダクトメータを所有している場合、特にゴム製の部品等では同一種類の部品であっても製造時の寸法誤差や使用による変形等が生じている場合があるので、相性を考慮して組み合わせるようにしている。

プロダクトメータは、海藻の光合成による酸素発生量や呼吸による酸素消費量を測定する場合等、極微量のガス発生量および消費量を測定するのに使用される。

横浜ら 「改良型プロダクトメータ（差動式容量計）とその海藻の光合成測定への応用」 藻類３４：３７−４２ １９８６年

上記のプロダクトメータでは測定結果がばらつくことがある。例えば、同じ測定を複数のプロダクトメータを使用して同時に行った場合にプロダクトメータ毎に測定値が大きく異なることがある。また、同じプロダクトメータを使用して時間をおいて再度同じ測定を行った場合にも測定値が大きく異なることがある。

しかしながら、測定結果のばらつきの原因が測定対象の試料によるものであるか、使用したプロダクトメータの測定誤差によるものか、あるいはその他の原因によるものか不明であった。そこで、本願の発明者らは、その原因を究明すべく鋭意研究を行った結果、ばらつきの原因を究明し、本発明を創作するに至ったものである。

本発明は、より高精度の測定を可能にするプロダクトメータを提供することを目的とする。

本願の発明者らは、測定結果のばらつきを防止すべく鋭意研究を行った結果、ばらつきの原因がプロダクトメータの測定誤差によるものであり、測定誤差の原因は温度変化によるガスの体積変化、接続ブロックのガスの透過が主なものであることを知見した。そして、接続ブロックを樹脂製にすることでガスの体積変化による影響を受け難くできる手段を講じることができると共に、接続ブロックのガスの透過を抑えることができることを見出した。

請求項１記載のプロダクトメータは、片方にガスを発生させる試料が入れられる一対の密閉空間と、一対の密閉空間が着脱可能に接続される一対のガス通路を有する樹脂製の接続ブロックと、両端に一対のガス通路が接続され、一対のガス通路の圧力差に応じて移動し且つ外から位置確認可能な目印を有する圧力バランス測定器と、試料を入れた密閉空間とこれに通じる空間とで形成される一連のガス溜め空間の容積を変化させてその状態を維持する容積変化手段と、ガス溜め空間に接続され、液面の上下変動によってガス量の変化を測定するレベルゲージを備えるものである。

また、請求項２記載のプロダクトメータは、圧力バランス測定器にはリークチェック用固定線が設けられており、リークチェック用固定線は容積変化手段によるガス溜め空間の容積変化に伴う圧力変動によって目印が移動する位置に設けられているものである。

さらに、請求項３記載のプロダクトメータは、接続ブロックが１つのブロックから構成されている。

請求項１記載のプロダクトメータでは、接続ブロックを樹脂製にしているので、一対のガス通路として細い孔を形成することが可能となり、ガス通路の容積を小さくすることができる。そのため、温度変化によるガスの体積変化による影響を小さく抑えることができる。また、接続ブロックを樹脂製にすることで、接続ブロックを透過するガスの漏れ量を減らすことができる。これらのため、測定誤差を小さくすることができ、測定精度をより向上させることができる。

また、接続ブロックの変形によって内部のガス通路が変形した場合、圧力バランス測定器の両端の圧力バランスが瞬間的に大きく崩れて内部の液滴（目印）が接続ブロック側へ飛び出す所謂飛び現象が発生することがあるが、接続ブロックを樹脂製にすることで、プロダクトメータ取り扱い時に接続ブロックが大きく変形してしまうのを防止でき、飛び現象の発生を防止することができる。そのため、プロダクトメータを取り扱う場合の作業性を向上させることができる。

また、請求項２記載のプロダクトメータでは、圧力バランス測定器にリークチェック用固定線を設けているので、リークチェックを容易に行うことができる。

さらに、請求項３記載のプロダクトメータでは、接続ブロックを１つのブロックにしているので、取り扱いが容易である。

本発明のプロダクトメータの実施形態の一例を示す斜視図である。 同プロダクトメータの接続ブロックを示す斜視図である。 同プロダクトメータの圧力バランス測定器を示す正面図である。 従来のプロダクトメータを示す斜視図である。 同プロダクトメータのラバーブロック及びラバープラグを示す斜視図である。

以下、本発明の構成を図面に示す形態に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態では海藻が光合成したときに発生する酸素量を測定する場合を例に説明するが、測定できるものはこれに限られるものではなく、例えば海藻以外の植物の光合成の発生酸素量・呼吸による酸素消費量の測定に用いても良く、その他のガス発生量・ガス消費量の測定に用いても良い。

図１から図３に、本発明のプロダクトメータの実施形態の一例を示す。プロダクトメータは、片方にガスを発生させる試料１が入れられる一対の密閉空間２，２と、一対の密閉空間２，２が着脱可能に接続される一対のガス通路３，３を有する接続ブロック４と、両端に一対のガス通路３，３が接続され、一対のガス通路３，３の圧力差に応じて移動し且つ外から位置確認可能な目印５ａを有する圧力バランス測定器５と、試料１を入れた密閉空間２とこれに通じる空間とで形成される一連のガス溜め空間６の容積を変化させてその状態を維持する容積変化手段７と、ガス溜め空間６に接続され、液面の上下変動によってガス量の変化を測定するレベルゲージ８を備えている。

なお、一対の密閉空間２，２のうち、試料１を入れる方を密閉空間２Ｒとし、もう片方を密閉空間２Ｃとして区別する。また、一対のガス通路３，３のうち、密閉空間２Ｒ側のものをガス通路３Ｒ、密閉空間２Ｃ側のものをガス通路３Ｃとして区別する。以下同様に、一対の部品・部材について密閉空間２Ｒ側のものに符号Ｒを付け、密閉空間２Ｃ側のものに符号Ｃを付けて区別し説明する。

密閉空間２Ｒ，２Ｃは、温度変化によって膨張・収縮し難い容器９で形成されている。本実施形態では容器９として透明なガラス製のフラスコを使用し、その口を栓１０によって塞ぎ、当該フラスコ内を密閉空間２Ｒ，２Ｃとしている。ただし、密閉空間２Ｒ，２Ｃを形成する容器９はフラスコに限るものではなく、例えば試験管や専用の容器等を使用しても良い。容器９として透明なガラス製容器を使用することで目視による内部観察が可能になると共に、密閉空間２Ｒ内の試料１に光合成のための光を当てることが可能になる。また、ガラス製の容器９を使用することで、温度変化による容器の膨張・収縮を抑えることができる。また、容器９としてフラスコや試験管等の市販品を使用することで、プロダクトメータの製造コストを安く抑えることができる。

容器９Ｒ，９Ｃとして同一の容器を使用することが好ましい。同一の容器を使用することで温度変化や気圧変化による影響を密閉空間２Ｒ，２Ｃの両方に等しく与えることができ、測定誤差の発生を抑えることができる。

試料１は一対の密閉空間２Ｒ，２Ｃのうち片方にのみ入れられる。

本実施形態では、容器９の口を塞ぐ栓１０としてゴム製の栓を使用している。ただし、使用可能な栓１０としてはゴム製の栓に限るものではなく、例えばステンレス等の金属製の栓、樹脂製の栓等を使用しても良く、容器９内を密閉できるものであれば特に限定されない。なお、金属製の栓等を使用する場合には容器９の口との間にシール材を充填するなどして容器９内の気密性を確保することが好ましい。

栓１０にはガスの通路となる図示しない貫通孔が設けられており、貫通孔にはチューブ１１の先端が嵌め込まれている。本実施形態ではチューブ１１として半硬質樹脂製チューブを使用しているが、必ずしもこれに限られない。半硬質樹脂としては、例えばナイロン樹脂等の使用が可能である。光合成により酸素が発生すると、チューブ内圧が上昇するが、軟質樹脂製チューブを使用する場合にはチューブ自体が膨らんでチューブ内の容積が変化してしまう。半硬質樹脂製チューブを使用することで、チューブ自体の膨張を抑えることができ、容積変化を抑えることができる。また、チューブ１１を２重管にしても良い。例えば、チューブ１１の材料としてガスが透過し易いものを使用する場合や内径の大きい半硬質樹脂製チューブを用いる場合等には、チューブ１１の半硬質樹脂製チューブの内側にガス透過性の低い軟質樹脂製チューブを入れた２重管にすることが好ましい。２重管にすることで、ガス透過によるガス漏れと内圧上昇による膨張を抑えることができる。例えば、ナイロン樹脂製の外側チューブ内にガス透過性の低い塩化ビニル樹脂製の内側チューブを設けた２重管を使用することが考えられる。

２つの容器９Ｒ，９Ｃは同一温度、同一気圧の場所に置かれており、密閉空間２Ｒ，２Ｃの温度、気圧を同一にしている。例えば同一の水に浸けられていたり、同一の恒温槽に入れられている。

接続ブロック４は樹脂によって形成されている。ここで、使用する樹脂としてはガス透過性が低く且つ変形し難い硬質のものを選択することが好ましい。本実施形態では、ナイロン樹脂によって接続ブロック４を形成している。ただし、ナイロン樹脂に限るものではなく、塩化ビニル樹脂等を使用しても良い。接続ブロック４には上下方向に貫通する細孔が２本設けられており、これらがガス通路３Ｒ，３Ｃとなっている。接続ブロック４の上面にはガス通路３Ｒ，３Ｃとなる細孔の開口を広げるように継ぎ手用のねじ孔１３Ｒ，１３Ｃが形成されている。ねじ孔１３Ｒ，１３Ｃには気密性の高い継ぎ手１２Ｒ，１２Ｃを介してチューブ１１Ｒ，１１Ｃの基端が接続されている。ここで、気密性の高い継ぎ手１２Ｒ，１２Ｃとしては、例えば、スウェージロック社製の継ぎ手（例えば、ナイロン製：NY-4MO-1-2RT、ステンレス製：SS-4MO-1-2RT）等の使用が可能である。

また、接続ブロック４の底面にはガス通路３Ｒ，３Ｃの開口を突出させるように取付凸部１４Ｒ，１４Ｃが設けられている。さらに、接続ブロック４の前面にはガス通路３Ｒ，３Ｃに通じる空気抜き孔１５Ｒ，１５Ｃがそれぞれ設けられている。空気抜き孔１５Ｒ，１５Ｃは、測定時には接着テープ１６等によって塞がれる。

接続ブロック４には、試料１を入れる密閉空間２Ｒに接続されるガス通路３Ｒに通じる連通路１７が設けられている。本実施形態の連通路１７はガス通路３Ｒの途中に通じる横孔１７ａと横孔１７ａの途中に通じる縦孔１７ｂから構成され、横孔１７ａは接続ブロック４の側面から形成され、縦孔１７ｂは接続ブロック４の底面から形成されている。横孔１７ａの接続ブロック４の側面への開口は着脱可能な蓋１８によって塞がれている。蓋１８は横孔１７ａを気密に塞ぐことができる。また、接続ブロック４の底面には縦孔１７ｂの開口を突出させるように取付凸部１９が設けられている。

ガス通路３Ｒ，３Ｃ、空気抜き孔１５Ｒ，１５Ｃ、連通路１７は径の細い孔であり、例えばドリル等を使用して形成される。接続ブロック４を樹脂製にすることで、径の細い孔の形成が容易になる。孔の直径は、例えば１ｍｍである。ただし、１ｍｍに限るものでないことは勿論である。

本実施形態の接続ブロック４は１つのブロックとされている。ただし、必ずしも接続ブロック４を１つのブロックとする必要はなく、２つのブロックに分割して各ブロックにガス通路３Ｒ，３Ｃを１本ずつ形成するようにしても良い。接続ブロック４はベース２０に取り付けられている。本実施形態では、両面テープを使用してベース２０に固定している。両面テープを使用することで、ベース２０に対して接続ブロック４が着脱可能になり、繰り返し使用することができる。

圧力バランス測定器５は、例えば流路５ｂ内に目印５ａを収容した管部材であり、本実施形態ではＵ字状の管を使用している。Ｕ字状の管を使用することで、重力を利用して目印５ａを初期位置に位置決めできる。即ち、カーブ中央の最も低い位置を初期位置にすることで、重力を利用して目印５ａを初期位置に位置決めすることができる。ただし、管部材としてはＵ字管の使用に限るものではなく、一対のガス通路３Ｒ，３Ｃの圧力差に応じて目印５ａを移動させることができる形状のものであれば使用可能である。また、本実施形態では、圧力バランス測定器５の管部材としてガラス管を使用している。ガラス管を使用することで、内部の目印５ａを外から目視によって確認することができる。ただし、使用できる管部材としてはガラス管に限るものではなく、例えばプラスチック管、ビニール管等でも良い。管部材内の流路５ｂは径の細い孔であり、その直径は例えば１ｍｍである。流路５ｂの径を細くすることで、目印５ａの移動を両側の圧力変化に対して敏感にすることができる。目印５ａは流路５ｂを途中で塞いで気体の通り抜けを禁止すると共に、その両側の圧力差に応じて流路５ｂ内を移動するものであり、例えば着色された液滴である。ただし、必ずしも液滴に限るものではない。

圧力バランス測定器５の表面には目印５ａの初期位置を示す測定用固定線２１を設けておくことが好ましい。測定用固定線２１を設けておくことで、目印５ａの初期位置からのずれを検出し易くなる。本実施形態では、測定用固定線２１として１本の線を設けている。ただし、測定用固定線２１は１本の線である必要はなく、例えば初期位置の目印５ａの両端に対応する２本の線、初期位置の目印５ａに対応する範囲の塗りつぶし等でも良い。また、測定用固定線２１が無くても目印５ａの初期位置からのずれを検出できる場合等には、測定用固定線２１を設けなくても良い。

また、圧力バランス測定器５の表面にはリークチェック用固定線２２が設けられている。リークチェック用固定線２２はプロダクトメータの使用前にガスのリークが生じていないことを確認（リークチェック）するためのものであり、容積変化手段７によるガス溜め空間６の容積変化に伴う圧力変動によって目印５ａが移動する位置に設けられている。本実施形態では、リークチェックの為にガス溜め空間６の容積を減少させて圧力を上昇させた場合に目印５ａが移動する位置（増圧側位置）と、逆にリークチェックの為にガス溜め空間６の容積を増加させて圧力を減少させた場合に目印５ａが移動する位置（減圧側位置）との両方にリークチェック用固定線２２を設けている。ただし、必ずしも増圧側位置と減圧側位置との両方にリークチェック用固定線２２を設ける必要はなく、いずれか一方にのみリークチェック用固定線２２を設けるようにしても良い。また、リークチェック用固定線２２が無くても目印５ａの増圧側位置又は減圧側位置からのずれを検出することができる場合等にはリークチェック用固定線２２を設けなくても良い。

圧力バランス測定器５の両端は接続ブロック４の取付凸部１４Ｒ，１４Ｃに接続されている。本実施形態では、取付凸部１４Ｒ，１４Ｃの周囲に嵌め込んだスリーブ２３に圧力バランス測定器５の両端を嵌め込むことで両者の端面を突き合わせるようにして接続している。これにより、圧力バランス測定器５内の流路５ｂが接続ブロック４内のガス通路３Ｒ，３Ｃに接続される。スリーブ２３は例えばゴム製のものであり、接続部分からのガス漏れを防止することができる。ただし、圧力バランス測定器５の流路５ｂとガス通路３Ｒ，３Ｃとの接続は上述の構成に限るものではなく、接続部分からのガス漏れを防止することができるものであればその他の構成でも良い。

レベルゲージ８は、例えば内部に有色の液体８ａを収容した目盛付きの管部材であり、本実施形態では直線状の管部材を垂直に立てた状態で使用している。管部材を立てた状態で使用することで、重力を利用して液体８ａを下に集めることができる。ただし、必ずしも管部材を垂直に立てる必要はなく、重力を利用して液体８ａを下に集めることができれば斜めに立てても良い。また、管部材の形状は直線状に限るものではなく、重力を利用して液体８ａを下に集めることができるものであれば湾曲等しているものを使用しても良い。また、本実施形態では管部材としてガラス管を使用している。ガラス管を使用することで、内部の液体８ａの液面を外から目視によって確認することができる。ただし、使用できる管部材としてはガラス管に限るものではなく、例えばプラスチック管、ビニール管等でも良い。管部材の表面には液体８ａの液面を測る目盛が付されている。この目盛に基づいてガス溜め空間６の容積の変化を読み取ることができる。

レベルゲージ８の下端は弾性変形可能なタンク２４に接続されている。タンク２４内はレベルゲージ８内の液体８ａと同じ液体で満たされている。タンク２４が潰れることでタンク２４内の液体が押し出されてレベルゲージ８内の液体８ａの液面が上昇し、潰れていたタンク２４が元の形状に戻ることでレベルゲージ８内の液体８ａがタンク２４内に移動してレベルゲージ８内の液体８ａの液面が下降する。本実施形態では、タンク２４として弾力性を有する樹脂製のものを使用しているが、弾性変形可能なものであれば樹脂製以外のタンク２４を使用しても良い。レベルゲージ８内の液体８ａの液面は目盛が付されている範囲で上下動する。

レベルゲージ８の上端は接続ブロック４の取付凸部１９に接続されている。本実施形態では、取付凸部１９の周囲に嵌め込んだスリーブ２５にレベルゲージ８の上端を嵌め込むことで両者の端面を突き合わせるようにして接続している。これにより、レベルゲージ８の内部空間が接続ブロック４内の縦孔１７ｂに接続される。スリーブ２５は例えばゴム製のものであり、接続部分からのガス漏れを防止することができる。ただし、レベルゲージ８の内部空間と縦孔１７ｂとの接続は上述の構成に限るものではなく、接続部分からのガス漏れを防止することができるものであればその他の構成でも良い。

本実施形態の容積変化手段７は、タンク２４を変形させることでレベルゲージ８内の液体８ａの液面を変動させてガス溜め空間６の容積を変化させるもので、ベース２０に取り付けられたフレーム７ａと、フレーム７ａに対して進退可能に取り付けられた押圧部材７ｂより構成されている。フレーム７ａはタンク２４を軽く挟み付けて支持している。押圧部材７ｂは例えばねじであり、押圧部材７ｂを回転させて前進させることで先端によってタンク２４を潰すことができる。そして、押圧部材７ｂを逆転させて後退させると、タンク２４が自身の弾性力によって元の形状に復帰する。押圧部材７ｂを前進させてタンク２４を潰すことでレベルゲージ８内の液体８ａの液面が上昇し、ガス溜め空間６の容積が減少する。また、押圧部材７ｂを後退させてタンク２４の形状を戻すことでレベルゲージ８内の液体８ａの液面が下降し、ガス溜め空間６の容積が増加する。

ベース２０は、接続ブロック４や容積変化手段７等を支持する強度部材であり、本実施形態では板部材を使用している。ただし、必ずしも板部材である必要はなく、接続ブロック４や容積変化手段７等を所定の配置で支持できるものであれば例えば枠体や、その他のものでも良い。

次に、プロダクトメータの組み立てについて説明する。なお、各部品を接続する順序は一例であり、その順序は適宜入れ替え可能である。

まず最初に、接続ブロック４の空気抜き孔１５Ｒ，１５Ｃを開放する。即ち、接続ブロック４の前面の粘着テープは剥がしておく。一方、蓋１８は閉めておく。次に、接続ブロック４にチューブ１１Ｒ，１１Ｃを接続し、チューブ１１Ｒ，１１Ｃに栓１０Ｒ，１０Ｃを接続しておく。また、圧力バランス測定器５の流路５ｂに目印５ａを入れておく。さらに、タンク２４とレベルゲージ８とを接続して一体化させ、液体８ａを所定量だけ入れておく。

接続ブロック４に圧力バランス測定器５を接続する。また、タンク２４が接続されているレベルゲージ８を接続ブロック４に接続し、接続ブロック４および容積変化手段７をベース２０の所定位置に取り付け、タンク２４を容積変化手段７のフレーム７ａで支持する。そして、押圧部材７ｂのねじ込み量を調整してタンク２４をある程度潰して液体８ａの液面の高さを調節する。

栓１０Ｒ，１０Ｃを容器９Ｒ，９Ｃの口に嵌め込む。これにより、プロダクトメータの組み立てが完了する。このように、プロダクトメータを各部品の嵌め込みによって簡単に組み立てることができる。

プロダクトメータの組み立ては接続ブロック４の空気抜き孔１５Ｒ，１５Ｃを開放した状態で行われるので、ガス通路３Ｒ，３Ｃを大気に開放した状態で各部品の接続を行うことができる。そのため、組み立て時に圧力バランス測定器５の目印５ａの両側の圧力が瞬間的に大きく変化して目印５ａが圧力バランス測定器５から飛び出してしまう現象の発生を防止できると共に、組み付け後に圧力バランス測定器５の目印５ａの両側の圧力をバランスさせて目印を初期位置に移動させることができる。

プロダクトメータの分解は組立手順と逆の手順で行われる。プロダクトメータを分解することで、各部品の清掃が容易になると共に、複数のプロダクトメータの部品を種類毎に集めて収納し管理することができる。

なお、接続ブロック４の清掃は各孔に紙縒等を挿入して行われる。このとき、蓋１８を外すことで横孔１７ａへの紙縒等の挿入が可能になる。

次に、使用前のリークチェックについて説明する。リークチェックはプロダクトメータの使用前に行われる。

まず最初に、接続ブロック４の前面に接着テープ１６を貼り付けて各空気抜き孔１５Ｒ，１５Ｃを塞ぐ。これにより、ガス溜め空間６と反対側空間（試料１を入れていない密閉空間２Ｃとこれに通じる空間とで形成される一連の空間、即ち、圧力バランス測定器５の目印５ａを挟んでガス溜め空間６とは反対側の空間。）２６とが密閉される。なお、本実施形態では、一連の密閉空間２Ｒ，栓１０Ｒ内空間，チューブ１１Ｒ内空間，継ぎ手１２Ｒ内空間，ガス通路３Ｒ内空間，連通路１７内空間，レベルゲージ８内の液面までの空間，圧力バランス測定器５内の目印５ａまでの空間がガス溜め空間６であり、一連の密閉空間２Ｃ，栓１０Ｃ内空間，チューブ１１Ｃ内空間，継ぎ手１２Ｃ内空間，ガス通路３Ｃ内空間，圧力バランス測定器５内の目印５ａまでの空間が反対側空間２６である。

この状態で容積変化手段７の押圧部材７ｂを操作してタンク２４を変形させる。ここでは、押圧部材７ｂを前進させてタンク２４の潰れ量を増加させる。タンク２４の潰れ量が増加すると、タンク２４内の液体がレベルゲージ８内に押し出されて液体８ａの液面が上昇し、ガス溜め空間６の容積が減少する。これにより、ガス溜め空間６内の圧力が上昇し、圧力バランス測定器５内の目印５ａが反対側空間２６へと移動する。目印５ａの移動に伴い反対側空間２６内の圧力も上昇するので、両空間６，２６の圧力はともに上昇し、両者がバランスする位置で目印５ａは停止する。押圧部材７ｂを操作してタンク２４の潰れ量を調整し、目印５ａの停止位置をリークチェック用固定線２２に一致させる。押圧部材７ｂはねじ構造であり、操作しなければ停止しており、タンク２４の潰れ量を一定に維持できる。即ち、ガス溜め空間６の容積を一定に維持できる。

この状態でプロダクトメータを一定時間、例えば１時間放置し、圧力バランス測定器５の目印５ａの動きを観察する。ガス漏れが無ければガス溜め空間６と反対側空間２６の圧力は変化しないので、目印５ａは移動しない。一方、ガス漏れがある場合には、ガス溜め空間６と反対側空間２６の圧力バランスが変化するので、目印５ａが移動する。目印５ａのガス溜め空間６側への移動はガス溜め空間６の圧力減少に起因するものであり、この場合にはガス溜め空間６側でガス漏れが生じている。また、目印５ａの反対側空間２６側への移動は反対側空間２６の圧力減少に起因するものであり、この場合には反対側空間２６でガス漏れが生じている。ガス漏れが検出された場合には、ガス漏れが疑われる接続部分の接続状態を調整したり部品を交換するなどして、再度、リークチェックが行われる。

次に、プロダクトメータの使用について説明する。ここでは、海藻の光合成によって発生する酸素量を測定する場合を例に説明する。プロダクトメータはベース２０を立てた状態で使用される。

接続ブロック４の空気抜き孔１５Ｒ，１５Ｃを開放した状態で、容器９Ｒの口から栓１０Ｒを外し、密閉空間２Ｒに測定対象である試料１を入れる。このとき、必要に応じて試料１以外のものも一緒に入れる。本実施形態では、試料１が海藻であり、海藻の光合成によって発生する酸素量を測定するために、試料１と一緒に所定量の海水も入れる。また、密閉空間２Ｒに試料１以外のものを入れた場合には、もう片方の密閉空間２Ｃにも同じものを同量入れる。即ち、密閉空間２Ｒと密閉空間２Ｃとで試料１の有無以外の条件を同じにしておき、圧力や温度等の条件の相違に基づく測定誤差の発生をできるだけ抑制する。

容器９Ｒ，９Ｃの口を栓１０Ｒ，１０Ｃで塞いだ後、接続ブロック４の空気抜き孔１５Ｒ，１５Ｃを塞ぎ、測定を開始する。測定開始時のレベルゲージ８の液面の高さを記録しておく。

容器９Ｒ内の密閉空間２Ｒでは試料１（海藻）の光合成によって酸素が発生し、ガス溜め空間６内の圧力が上昇する。一方、容器９Ｃ内の密閉空間２Ｃには試料１を入れていないので、酸素の発生はない。したがって、圧力バランス測定器５の目印５ａの両側の圧力バランスが崩れ、両側の圧力がバランスする位置まで目印５ａが移動する。

所定時間経過後、容積変化手段７の押圧部材７ｂを操作してレベルゲージ８の液面を下降させ、圧力バランス測定器５の目印５ａを初期位置に戻す。そして、目印５ａが初期位置に戻ったときのレベルゲージ８の液面の高さを記録する。液面の高さの変化からガス溜め空間６の体積の増加量、即ち、試料１からの酸素発生量を求めることができる。

そして、所定時間毎に上述の測定を繰り返し行い酸素発生量と経過時間との関係を求めることで、試料１の光合成による酸素発生速度を求めることができる。

本発明のプロダクトメータは、接続ブロック４を樹脂製にしているので、細孔の形成が容易である。即ち、接続ブロック４がゴム製の場合には、例えば直径１ｍｍ程度の細孔を低コストで形成することは困難であり、商品として事実上、細孔を形成することができない。そのため、ガス通路３Ｒ，３Ｃを太孔（例えば直径７ｍｍ程度）で形成することになり、通路内容積が大きくなるので、温度変化によるガス体積の膨張量・収縮量が大きくなる。光合成による海藻（試料１）からの酸素発生量および呼吸による酸素吸収量は極微量であり（例えば、ワカメの呼吸による酸素消費量は２μＬ／ｃｍ^２／ｈｒ程度）、温度変化によるガスの体積変化は測定値に大きく影響することになる。

これに対し、本発明のプロダクトメータでは接続ブロック４への細孔の形成が容易であり、商品として事実上、ガス通路３Ｒ，３Ｃ、連通路１７を細くすることができる。そのため、接続ブロック４内の通路容積を小さくすることができ、温度変化によるガスの体積変化を極少量に抑えることができる。そのため、測定誤差の発生を抑制し、測定精度を向上させることができる。

また、接続ブロック４およびチューブ１１Ｒ，１１Ｃをガス透過性の低い樹脂製にしているので、接続ブロック４およびチューブ１１Ｒ，１１Ｃを透過してのガス漏れを抑制することができるとともに、温度変化に伴うチューブ１１Ｒ，１１Ｃの内圧上昇によるチューブ細孔の膨張を防ぐことができる。そのため、測定誤差の発生を抑制し、測定精度を向上させることができる。

また、樹脂製の接続ブロック４は経時的な劣化が生じ難く、長年にわたり使い続けても例えばひび割れ等が発生し難い。そのため、長期間にわたり測定精度を維持することができる。

また、接続ブロック４を樹脂製にすることで、ねじ孔１３Ｒ，１３Ｃの形成が可能となり、チューブ１１Ｒ，１１Ｃの接続部分に気密性の高い継ぎ手１２Ｒ，１２Ｃを使用することが可能になる。接続部分に気密性の高い継ぎ手１２Ｒ，１２Ｃを使用することで、これらの部分からのガス漏れを防止することができ、測定精度を向上させることができる。

また、チューブ１１Ｒ，１１Ｃを接続ブロック４とは別体にしているので、劣化したチューブ１１Ｒ，１１Ｃの交換が可能になり、長期間にわたり測定精度を維持することができる。

また、接続ブロック４を樹脂製にしているので、接着テープ１６を剥がす際の目印５ａの所謂飛び現象の発生を防止することができる。即ち、接続ブロック４が軟質の素材でできている場合、テープを剥がす際に軟質素材が引っ張られ変形することによりガス通路３Ｒ，３Ｃの容積が瞬間的に大きく変化すると、圧力バランス測定器５の目印５ａの両側の圧力が瞬間的に大きく変化して目印５ａ（液滴）が大きく移動して複数に分散したり、接続ブロック４のガス通路３Ｒ，３Ｃにまで飛び出す所謂飛び現象が発生することがある。飛び現象が発生した場合、分散した目印５ａを１つに集め直したり、再度目印５ａを流路５ｂ内に入れ直す作業が必要になる。本発明では、接続ブロック４を樹脂製にすることで変形し難くすることができ、飛び現象の発生を防止することができる。そのため、測定作業の効率を向上させることができる。

また、樹脂製の接続ブロック４は同一寸法の加工が容易であり、寸法のばらつきを抑えることができる。そのため、接続ブロック４の品質を一定に保つことができ、各プロダクトメータ毎の測定値のばらつきを抑えることができると共に、他の部品との相性の善し悪しに煩わされ難くなる。

また、接続ブロック４を１つのブロックにしているため、取り扱いに便利である。また、接続ブロック４を１つのブロックにすることで、ベース２０から接続ブロック４を剥がす際に掴みやすくなる。そのため、分解作業がし易くなると共に、剥がし易くなることからベース２０への固定により粘着力の強いテープを使用することが可能になり、プロダクトメータの使用時に接続ブロック４がベース２０から意図せずに外れてしまうのをより防止し易くなる。

なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれ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において種々変形実施可能である。

例えば、上述の説明では容積変化手段７はタンク２４を変形させることでガス溜め空間６の容積を変化させるようにしていたが、必ずしもこの構成に限るものではなく、タンク２４以外の部品・部材を変形させることでガス溜め空間６の容積を変化させるものでも良い。

また、上述の説明では、リークチェック時に押圧部材７ｂを前進させてガス溜め空間６の容積を減少させていたが、本実施形態では増圧側位置と減圧側位置との両方にリークチェック用固定線２２を設けているので、押圧部材７ｂを後退させてガス溜め空間６の容積を増加させるようにしても良い。なお、増圧側位置と減圧側位置とのいずれか一方にのみリークチェック用固定線２２を設けている場合には、リークチェック用固定線２２側に目印５ａが移動するように押圧部材７ｂを操作してリークチェックを行う。

さらに、上述の説明では、取付凸部１９を接続ブロック４に直接設けていたが、即ち一体形成していたが、取付凸部１９を接続ブロック４とは別体に形成し接続ブロック４に取り外し可能に取り付けるようにしても良い。この場合には、レベルゲージ８接続部分のサイズ・形状が異なる複数の取付凸部１９（アタッチメント）を準備しておくことで、アタッチメントの交換により容量（太さ）の異なるレベルゲージ８の接続が可能になり、測定対象や用途・目的等に応じて様々な種類のレベルゲージ８を選択して使用することができる。

また、上述の説明では、チューブ１１を樹脂製にしていたが、必ずしも樹脂製に限るものではなく、例えばガラス製にしても良い。ガラス製のチューブ１１を使用する場合には、例えば栓１０への接続部分や接続ブロック４への接続部分に弾力性のある継ぎ手を使用したり、あるいは複数本のガラス製チューブ１１を弾力性のある継ぎ手を使用して１本に連結して使用することが好ましい。弾力性のある継ぎ手としては、ガス透過性が低く、内圧が上昇しても変形（膨張）し難いものを使用することが好ましい。このようにすることで、チューブ１１をガス透過性が低く且つ内圧が上昇しても膨張し難いものとすることができ、しかもフラスコ（容器９）の振とうに対応することができる。

本発明のプロダクトメータの測定精度を確認する実験を行った。比較のために、ゴム製の接続ブロックを使用したプロダクトメータ（従来品）についても実験を行った。

（従来品の精度確認）
図４に示すプロダクトメータ８器を組み立て、Ｕ字管１０６の左側に目印（減圧側チェック用目印）を付けた。フラスコ内を空の状態で栓をはめて、恒温水槽中で振とうし、ブロック１０１の細穴にテープを貼って、容積変化手段７を使って、液滴目印５ａを上記の減圧チェック用目印に合わせ、２０分そのまま振とうした。２０分後に目印5aを再度、減圧チェック用目印に合わせ、レベルゲージ１０７の液面の値を読み取った（これを開始時の値とした）。４０分後に再び、目印5aを減圧チェック用目印に合わせ、レベルゲージ１０７の液面の値を読み取った。漏れや透過が全くない場合には、開始時と４０分後の値は同じになるはずである。しかし、開始時と４０分後の値の差は０〜２．４μＬ（平均１．１μＬ）であった。

（本発明のプロダクトメータの精度確認）
プロダクトメータ８器を組み立てた。フラスコ（容器）９Ｒ，９Ｃを空の状態で栓１０Ｒ，１０Ｃをはめて、恒温水槽中で振とうし、空気抜き孔１５Ｒ，１５Ｃに接着テープ１６を貼って、容積変化手段7を使って、液滴目印５ａを圧力バランス測定器５の減圧側チェック用目印（減圧側位置のリークチェック用固定線２２）に合わせ、２０分そのまま振とうした。２０分後に目印５ａを再度、減圧側チェック用目印に合わせ、レベルゲージ８の液面の値を読み取った（これを開始時の値とした）。４０分後に再び、目印５ａを減圧側チェック用目印に合わせ、レベルゲージ８の液面の値を読み取った。開始時と４０分後の値の差は０〜０．６μＬ（平均０．３μＬ）であった。

以上の通り、本発明のプロダクトメータは、従来品と比べて、１時間の誤差が約１／４（最大値で１／４（＝０．６／２．４）、平均値で約０．２７（≒０．３／１．１））になった。これにより、本発明のプロダクトメータでは測定精度が向上することが確認できた。

本発明のプロダクトメータでは飛び現象が発生しないことを確認する実験を行った。実験は、プロダクトメータを組み立てた状態で行った。接続ブロック４の前面に粘着テープを貼り付けて空気抜き孔１５Ｒ，１５Ｃを塞ぐと共に、粘着テープを剥がして空気抜き孔１５Ｒ，１５Ｃを開放する操作を繰り返し行った。２０８回繰り返したが、飛び現象は一度も発生しなかった。以上より、本発明のプロダクトメータでは、通常の使用では飛び現象が発生しないことを確認できた。

１ 試料
２Ｒ，２Ｃ 密閉空間
３Ｒ，３Ｃ ガス通路
４ 接続ブロック
５ 圧力バランス測定器
５ａ 目印
６ ガス溜め空間
７ 容積変化手段
８ レベルゲージ
２２ リークチェック用固定線

Claims (3)

1. 片方にガスを発生させる試料が入れられる一対の密閉空間と、前記一対の密閉空間が着脱可能に接続される一対のガス通路を有する樹脂製の接続ブロックと、両端に前記一対のガス通路が接続され、前記一対のガス通路の圧力差に応じて移動し且つ外から位置確認可能な目印を有する圧力バランス測定器と、前記試料を入れた密閉空間とこれに通じる空間とで形成される一連のガス溜め空間の容積を変化させてその状態を維持する容積変化手段と、前記ガス溜め空間に接続され、液面の上下変動によってガス量の変化を測定するレベルゲージを備えることを特徴とするプロダクトメータ。
2. 前記圧力バランス測定器にはリークチェック用固定線が設けられており、前記リークチェック用固定線は前記容積変化手段による前記ガス溜め空間の容積変化に伴う圧力変動によって前記目印が移動する位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載のプロダクトメータ。
3. 前記接続ブロックは１つのブロックであることを特徴とする請求項１記載のプロダクトメータ。

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