JP6362280B1 - Bubble number density measuring device - Google Patents
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Abstract
【課題】気泡を含む媒体における気泡の数密度の計測における利便性を向上させる。
【解決手段】計測装置は、超音波印加部、光検出部および計測部を具備する。その計測装置が具備する超音波印加部は、気泡を含む媒体に超音波を印加する。その計測装置が具備する光検出部は、その印加された超音波に応じてその気泡から出力される光を検出する。その計測装置が具備する計測部は、その検出された光に基づいてその媒体におけるその気泡の数密度の計測を行う。
【選択図】図１Convenience in measuring the number density of bubbles in a medium containing bubbles is improved.
A measurement apparatus includes an ultrasonic wave application unit, a light detection unit, and a measurement unit. The ultrasonic application unit included in the measurement device applies ultrasonic waves to the medium containing bubbles. The light detection unit included in the measurement device detects light output from the bubbles according to the applied ultrasonic waves. The measuring unit included in the measuring device measures the number density of the bubbles in the medium based on the detected light.
[Selection] Figure 1
Description
本技術は、気泡数密度計測装置に関する。詳しくは、気泡含有媒体における気泡の数密度の計測装置および計測方法に関する。 The present technology relates to a bubble number density measuring apparatus. Specifically, the present invention relates to a measuring device and a measuring method for the number density of bubbles in a bubble-containing medium.
従来、直径１００μｍ以下の微細な気泡は、ファインバブルと称される。このファインバブルは、通常の気泡に比べて容積当たりの表面積が大きいため、ファインバブルを水に含有させた場合には、気液界面における化学反応が促進されるとともに同界面における物理的吸着力および輸送力を向上させることができる。このため、ファインバブル含有水は通常の水と比較して洗浄力を向上させることができ、半導体製造の際のウェハー洗浄等に使用されている。 Conventionally, fine bubbles having a diameter of 100 μm or less are referred to as fine bubbles. Since these fine bubbles have a larger surface area per volume than ordinary bubbles, when fine bubbles are contained in water, chemical reaction at the gas-liquid interface is promoted and physical adsorption force and Transport capacity can be improved. For this reason, fine bubble containing water can improve cleaning power compared with normal water, and is used for wafer cleaning at the time of semiconductor manufacture.
このファインバブルの特性評価において、水等の媒体におけるファインバブルの数密度の計測が行われている。例えば、ファインバブル等の気泡を含有する媒体にレーザ光を照射し、気泡の粒度分布を得る測定方法が使用されている。これは、レーザ回折・散乱法と称され、レーザ光の回折および散乱光の強度パターンが気泡等の粒子の大きさに依存することを利用した測定方法である。このレーザ回折・散乱法をファインバブル生成前の原液（媒体）およびファインバブル生成後の気泡含有媒体に適用して２つの粒度分布を取得し、これらの差分を取ることにより、ファインバブル等の粒度分布（気泡径分布）を取得する測定方法が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。 In this fine bubble characteristic evaluation, the number density of fine bubbles in a medium such as water is measured. For example, a measurement method is used in which a medium containing bubbles such as fine bubbles is irradiated with laser light to obtain a particle size distribution of the bubbles. This is called a laser diffraction / scattering method, and is a measurement method that utilizes the fact that the diffraction pattern of laser light and the intensity pattern of scattered light depend on the size of particles such as bubbles. By applying this laser diffraction / scattering method to the undiluted solution (medium) before fine bubble generation and the bubble-containing medium after fine bubble generation, two particle size distributions are obtained, and the difference between these particle sizes is obtained. A measurement method for obtaining a distribution (bubble size distribution) is used (for example, see Patent Document 1).
上述の従来技術は、ファインバブル生成の前後における粒度分布の差分、すなわち、ファインバブルを含む粒子の増分を気泡含有媒体におけるファインバブルの数密度として計測するものである。このため、媒体における粒子の数密度の計測を事前に行う必要があり、利便性が低下するという問題がある。 The above-described conventional technique measures the difference in particle size distribution before and after fine bubble generation, that is, the increment of particles containing fine bubbles, as the number density of fine bubbles in the bubble-containing medium. For this reason, it is necessary to measure the number density of particles in the medium in advance, and there is a problem that convenience is lowered.
本技術は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ファインバブル等の気泡の数密度の計測の際の利便性を向上させることを目的としている。 The present technology has been made in view of the above-described problems, and aims to improve convenience in measuring the number density of bubbles such as fine bubbles.
本技術の態様は、気泡を含む媒体に超音波を印加する超音波印加部と、上記印加された超音波に応じて上記気泡から出力される光を検出する光検出部と、上記検出された光に基づいて上記媒体における上記気泡の数密度の計測を行う計測部とを備える計測装置および計測方法である。媒体に超音波を印加することにより、媒体に含まれるファインバブル等の気泡が発光する。これは、ソノルミネッセンスと称される現象である。この発光の強度は気泡の密度に比例するため、超音波印加の際の発光を測定することにより、媒体中の気泡の数密度の計測を行うことができる。 An aspect of the present technology includes an ultrasonic wave application unit that applies ultrasonic waves to a medium containing bubbles, a light detection unit that detects light output from the bubbles according to the applied ultrasonic waves, and the detection It is a measuring apparatus and a measuring method provided with the measurement part which measures the number density of the said bubble in the said medium based on light. By applying an ultrasonic wave to the medium, bubbles such as fine bubbles contained in the medium emit light. This is a phenomenon called sonoluminescence. Since the intensity of the emitted light is proportional to the density of the bubbles, the number density of the bubbles in the medium can be measured by measuring the emitted light when applying ultrasonic waves.
また、本技術の態様において、上記光検出部は上記媒体の画像を撮像する撮像装置により構成され、上記計測部は上記撮像された画像に基づいて上記計測を行ってもよい。当該態様においては、撮像された画像を処理することにより、気泡の発光を検出し、数密度を取得する。コンピュータ等を使用した画像処理による数密度の計測が可能となる。 In the aspect of the present technology, the light detection unit may include an imaging device that captures an image of the medium, and the measurement unit may perform the measurement based on the captured image. In the said aspect, the light emission of a bubble is detected and the number density is acquired by processing the imaged image. Number density can be measured by image processing using a computer or the like.
また、本技術の態様において、上記計測部は上記撮像された画像を構成する画素の輝度に基づいて上記計測を行ってもよい。当該態様においては、画素に相当する領域により画像を分割し、当該分割された領域における気泡の発光強度を画素の輝度に対応させて処理を行う。 In the aspect of the present technology, the measurement unit may perform the measurement based on the luminance of the pixels that form the captured image. In this aspect, the image is divided by the area corresponding to the pixel, and processing is performed in accordance with the emission intensity of the bubble in the divided area corresponding to the luminance of the pixel.
また、本技術の態様において、上記計測部は所定の閾値以上の輝度の上記画素数に基づいて上記計測を行ってもよい。当該態様においては、所定の閾値以上の輝度の画素数と気泡の発光強度とを対応させて処理を行う。 In the aspect of the present technology, the measurement unit may perform the measurement based on the number of pixels having a luminance equal to or higher than a predetermined threshold. In this aspect, processing is performed by associating the number of pixels having a luminance equal to or higher than a predetermined threshold with the emission intensity of bubbles.
また、この第１の側面において、上記光検出部は、上記媒体より出力された光子を計数することにより上記光を検出してもよい。当該態様においては、光子数を計数することにより、気泡の発光を検出し、数密度を取得する。コンピュータ等を使用した画像処理による数密度計測が可能となる。 In the first aspect, the light detection unit may detect the light by counting the photons output from the medium. In this aspect, by counting the number of photons, the emission of bubbles is detected, and the number density is acquired. Number density measurement by image processing using a computer or the like becomes possible.
本技術に係る計測換装置は、媒体に超音波を印加した際の気泡の発光を検出することにより気泡の数密度の計測を行うことができ、利便性を向上させるという優れた効果を奏する。 The measurement conversion device according to the present technology can measure the number density of bubbles by detecting light emission of bubbles when an ultrasonic wave is applied to a medium, and has an excellent effect of improving convenience.
次に、図面を参照して、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）を説明する。以下の図面において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、図面は、模式的なものであり、各部の寸法の比率等は現実のものとは必ずしも一致しない。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれることは勿論である。 Next, an embodiment for implementing the present technology (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic, and the dimensional ratios of the respective parts do not necessarily match the actual ones. Also, it goes without saying that the drawings include portions having different dimensional relationships and ratios.
＜１．第１の実施の形態＞
［計測換装置の構成］
図１は、本技術の実施の形態における計測装置の構成例を示す図である。同図の計測装置１は、試料保持部１０と、光検出部２０と、計測部３０とを備える。この計測装置１は、気泡を含有する媒体である気泡含有媒体における気泡の数密度等を計測するものである。ここで、気泡には、例えば、アルゴン（Ａｒ）等の希ガス元素や酸素等のガスにより構成される気泡が該当する。この気泡のうち、直径約１００μｍ未満の気泡はファインバブルと称される。このファインバブルは、直径が１μｍ以上のマイクロバブルと直径が１μｍ未満のウルトラファインバブルとに分類される。このウルトラファインバブルは、水等の媒体に含有させた際の透明度が高い等、マイクロバブルとは異なる性質を有する。本実施の形態においては、このウルトラファインバブルを例に挙げて、計測装置１における気泡の数密度の計測を説明する。なお、媒体には、例えば、水やアルコール等の液体が該当する。
<1. First Embodiment>
[Configuration of measuring device]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a measurement device according to an embodiment of the present technology. The measurement apparatus 1 in FIG. 1 includes a sample holding unit 10, a light detection unit 20, and a measurement unit 30. This measuring device 1 measures the number density of bubbles in a bubble-containing medium, which is a medium containing bubbles. Here, for example, a bubble composed of a rare gas element such as argon (Ar) or a gas such as oxygen corresponds to the bubble. Among these bubbles, bubbles having a diameter of less than about 100 μm are called fine bubbles. The fine bubbles are classified into micro bubbles having a diameter of 1 μm or more and ultra fine bubbles having a diameter of less than 1 μm. This ultra fine bubble has properties different from micro bubbles such as high transparency when contained in a medium such as water. In the present embodiment, the measurement of the number density of bubbles in the measuring device 1 will be described by taking this ultra fine bubble as an example. In addition, liquids, such as water and alcohol, correspond to a medium, for example.
試料保持部１０は、計測対象である気泡含有媒体を保持するものである。この試料保持部１０は、気泡含有媒体に超音波を印加することにより気泡を発光させるとともに、気泡からの光を出力するものである。同図の試料保持部１０は、筐体１１と、水槽１２と、超音波印加部１３とを備える。 The sample holding unit 10 holds a bubble-containing medium that is a measurement target. The sample holding unit 10 emits bubbles by applying ultrasonic waves to the bubble-containing medium and outputs light from the bubbles. The sample holding unit 10 in the figure includes a housing 11, a water tank 12, and an ultrasonic wave application unit 13.
水槽１２は、気泡含有媒体１４を保持する水槽である。この水槽１２は、金属等の超音波を伝達する材料により構成することができる。 The water tank 12 is a water tank that holds the bubble-containing medium 14. This water tank 12 can be comprised with the material which transmits ultrasonic waves, such as a metal.
超音波印加部１３は、気泡含有媒体１４に超音波を印加するものである。超音波が印加されると気泡含有媒体１４の気泡が音速に準じた速度で膨張収縮し、気泡内部に高温高圧の極限場が形成される。この極限場により気泡を構成するガスが励起され、励起状態から基底状態に戻る際に発光を生じる。この発光現象は、ソノルミネッセンスと称される。その際の発光が後述する光検出部２０により検出される。ソノルミネッセンスは、気泡以外の固体や液体、媒体中に溶存するガス等からは生じない。このため、気泡含有媒体１４に固体等の不純物が含まれる場合であっても、ソノルミネッセンスによる発光を検出することにより、気泡および不純物の定性的識別と気泡の数密度の定量的な計測とが可能になる。なお、不純物が含まれる場合の気泡の数密度の計測の詳細については後述する。 The ultrasonic wave application unit 13 applies ultrasonic waves to the bubble-containing medium 14. When ultrasonic waves are applied, the bubbles in the bubble-containing medium 14 expand and contract at a speed according to the speed of sound, and a high-temperature and high-pressure limit field is formed inside the bubbles. The gas constituting the bubble is excited by this limit field, and light is emitted when returning from the excited state to the ground state. This light emission phenomenon is called sonoluminescence. The light emission at that time is detected by the light detection unit 20 described later. Sonoluminescence does not occur from solids or liquids other than bubbles, gases dissolved in the medium, and the like. For this reason, even if the bubble-containing medium 14 contains impurities such as solids, qualitative identification of the bubbles and impurities and quantitative measurement of the number density of the bubbles can be performed by detecting light emission by sonoluminescence. It becomes possible. The details of the measurement of the number density of bubbles when impurities are included will be described later.
同図の超音波印加部１３は、水槽１２を介して気泡含有媒体１４に超音波を印加するものである。この超音波印加部１３は、例えば、超音波振動子および駆動部により構成することができる。これら水槽１２および超音波印加部１３は、筐体１１に保持される。 The ultrasonic wave application unit 13 shown in the figure applies ultrasonic waves to the bubble-containing medium 14 via the water tank 12. The ultrasonic wave application unit 13 can be configured by, for example, an ultrasonic transducer and a driving unit. The water tank 12 and the ultrasonic wave application unit 13 are held in the housing 11.
光検出部２０は、試料保持部１０から出力された光を検出するものである。検出結果は、計測部３０に対して出力される。試料保持部１０および光検出部２０を暗箱等（不図示）に配置して光の検出を行うことにより、外光の影響を除去して検出精度を向上させることができる。 The light detection unit 20 detects light output from the sample holding unit 10. The detection result is output to the measurement unit 30. By detecting the light by placing the sample holding unit 10 and the light detection unit 20 in a dark box or the like (not shown), it is possible to remove the influence of external light and improve the detection accuracy.
光検出部２０における光の検出は、例えば、水槽１２に保持された気泡含有媒体１４を撮像することにより行うことができる。具体的には、カメラ等の撮像装置により気泡含有媒体１４の画像を生成し、当該生成した画像を計測部３０において処理することにより気泡の発光を検出することができる。撮像装置には、例えば、映像増強管（イメージインテンシファイア管）を備える撮像装置を使用することができる。このイメージインテンシファイア管は、入射光を増幅する撮像管である。ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子とともに使用することにより、微弱な光の撮像を行うことができる。 The detection of light in the light detection unit 20 can be performed, for example, by imaging the bubble-containing medium 14 held in the water tank 12. Specifically, an image of the bubble-containing medium 14 is generated by an imaging device such as a camera, and the generated light can be detected by processing the generated image in the measurement unit 30. As the imaging device, for example, an imaging device including a video intensifier tube (image intensifier tube) can be used. This image intensifier tube is an imaging tube that amplifies incident light. By using together with an image pickup device such as a CCD (Charge Coupled Device), it is possible to pick up weak light.
また、撮像は、気泡の発光の様子を表す動画を撮影することにより行うことができる。この場合、発光の様子が連続して撮像される。この動画を撮影する際のフレームレートは、図５において後述するウルトラファインバブルの発光の変化を検出可能なレートにする必要がある。このフレームレートとして、例えば、３０ｆｐｓのフレームレートを採用することができる。また、１フレームは、例えば、６４０×４８０画素により構成することができる。この画素数は、媒体における気泡の分布や後述する計測部３０における処理能力に応じて変更することができる。光検出部２０は、この動画の撮影を行いながら連続するフレームからなる複数の画像を検出結果として計測部３０に対して順次出力する。 Further, the imaging can be performed by shooting a moving image representing the state of light emission of bubbles. In this case, the state of light emission is continuously imaged. The frame rate at the time of shooting this moving image needs to be a rate at which a change in light emission of an ultra fine bubble, which will be described later in FIG. 5, can be detected. As this frame rate, for example, a frame rate of 30 fps can be adopted. One frame can be composed of, for example, 640 × 480 pixels. The number of pixels can be changed according to the distribution of bubbles in the medium and the processing capability of the measurement unit 30 described later. The light detection unit 20 sequentially outputs a plurality of images composed of continuous frames to the measurement unit 30 as detection results while capturing the moving image.
なお、イメージインテンシファイア管等の入射光を増幅する撮像管およびＣＣＤ等の撮像素子を使用して画像を生成する場合には、媒体における気泡の存在位置の測定をさらに行うことができる。これにより、第３の実施の形態において後述する媒体における気泡の可視化が可能となる。 When an image is generated using an image pickup tube such as an image intensifier tube that amplifies incident light and an image pickup device such as a CCD, it is possible to further measure the location of bubbles in the medium. This makes it possible to visualize bubbles in the medium described later in the third embodiment.
計測部３０は、光検出部２０の検出結果に基づいて気泡の数密度を計測するものである。同図の計測部３０は、光検出部２０から出力される画像を処理することにより、気泡の数密度を計測する。この処理として、例えば、光検出部２０から出力される画像を構成する画素の輝度に基づいて気泡の数密度を計測する処理を行うことができる。具体的には、計測部３０は、出力された画像を構成する画素のうち、所定の閾値以上の輝度の画素数を画像毎に計数し、この計数結果に基づいて、気泡の数密度を計測する処理を行うことができる。また、第２の実施の形態において後述するように、不純物が混在する場合であっても、気泡のみの数密度の計測が可能である。計測後の気泡の数密度は計測装置１における計測結果として出力される。計測部３０の構成の詳細については後述する。 The measurement unit 30 measures the number density of bubbles based on the detection result of the light detection unit 20. The measurement unit 30 in the figure measures the number density of bubbles by processing the image output from the light detection unit 20. As this process, for example, it is possible to perform a process of measuring the number density of bubbles based on the luminance of the pixels constituting the image output from the light detection unit 20. Specifically, the measurement unit 30 counts the number of pixels having a luminance equal to or higher than a predetermined threshold among the pixels constituting the output image for each image, and measures the bubble number density based on the count result. Can be processed. Further, as will be described later in the second embodiment, the number density of only bubbles can be measured even when impurities are mixed. The number density of the bubbles after measurement is output as a measurement result in the measurement apparatus 1. Details of the configuration of the measurement unit 30 will be described later.
［計測部の構成］
図２は、本技術の実施の形態における計測部の構成例を示す図である。同図の計測部３０は、画像保持部３１と、画像処理部３２とを備える。
[Configuration of measurement unit]
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the measurement unit according to the embodiment of the present technology. The measurement unit 30 shown in the figure includes an image holding unit 31 and an image processing unit 32.
画像保持部３１は、光検出部２０から出力される時系列の複数の画像を保持するものである。画像は、例えば、６４０×４８０個の画素により構成される画像データとして保持することができる。この画像保持部３１は、画像メモリにより構成することができる。 The image holding unit 31 holds a plurality of time-series images output from the light detection unit 20. For example, the image can be held as image data composed of 640 × 480 pixels. The image holding unit 31 can be configured by an image memory.
画像処理部３２は、画像保持部３１に保持された画像を処理することにより気泡の数密度を計測するものである。この画像処理部３２の処理は、次のように行うことができる。まず、画像保持部３１に保持された時系列の画像に対し、所定の閾値以上の輝度の画素数を計数する。例えば、光検出部２０における最大検出輝度を２５６分割した輝度を単位輝度とした場合に、５０単位輝度を上述の所定の閾値にすることができる。この所定の閾値は、例えば、光検出部２０の検出感度に応じて変更することができる。画像処理部３２は、この画素数の計数を画像毎に行う。次に、画像処理部３２は、画像毎に計数した画素数の最大値を取得する。当該最大値が気泡の数密度に相当する値となる。最後に、画像処理部３２は、取得した画素数の最大値を数密度に変換し、出力する。 The image processing unit 32 measures the number density of bubbles by processing the image held in the image holding unit 31. The processing of the image processing unit 32 can be performed as follows. First, for the time-series images held in the image holding unit 31, the number of pixels having a luminance equal to or higher than a predetermined threshold is counted. For example, when the luminance obtained by dividing the maximum detection luminance in the light detection unit 20 into 256 is set as the unit luminance, 50 unit luminance can be set to the above-described predetermined threshold. This predetermined threshold value can be changed according to, for example, the detection sensitivity of the light detection unit 20. The image processing unit 32 counts the number of pixels for each image. Next, the image processing unit 32 acquires the maximum value of the number of pixels counted for each image. The maximum value is a value corresponding to the number density of bubbles. Finally, the image processing unit 32 converts the acquired maximum value of the number of pixels into a number density and outputs it.
前述のように、気泡含有媒体に超音波を印加すると、ソノルミネッセンスを生じる。これにより、気泡含有媒体の気泡のそれぞれが同時に発光する。しかし、ソノルミネッセンスを引き起こした気泡の膨張収縮により、媒体に含有されていた気泡自体が破壊され、含有量が減少する。具体的には、気泡として媒体に含有されていたファインバブルが破壊されて、媒体におけるファインバブルの含有量が当初の値から減少することとなる。このため、気泡含有媒体の発光は、急速に低下する。そこで、画像毎の所定の閾値以上の画素数の最大値を取得することにより、ファインバブルの減少による計測誤差を低減することができる。 As described above, when ultrasonic waves are applied to the bubble-containing medium, sonoluminescence is generated. Thereby, each of the bubbles of the bubble-containing medium emits light simultaneously. However, due to the expansion and contraction of the bubbles causing sonoluminescence, the bubbles contained in the medium are destroyed and the content is reduced. Specifically, the fine bubbles contained in the medium as bubbles are destroyed, and the content of fine bubbles in the medium decreases from the initial value. For this reason, the light emission of the bubble-containing medium decreases rapidly. Therefore, by obtaining the maximum value of the number of pixels equal to or greater than a predetermined threshold value for each image, it is possible to reduce measurement errors due to the reduction of fine bubbles.
一方、超音波を印加することにより、媒体中にキャビテーションを生じる。このキャビテーションは、超音波による気泡の発生および崩壊が繰り返される現象であり、生成された気泡が崩壊する際にソノルミネッセンスによる発光を生じる。このキャビテーションによる発光は、超音波印加の前から媒体に含有されていた気泡に基づく発光とは異なるため、両者を分離して測定することにより、計測誤差をさらに低減することができる。具体的には、超音波の印加により当初媒体に含有されていた気泡（ファインバブル）が崩壊した後の発光をキャビテーションに基づく発光として測定し、当該キャビテーションに基づく発光をオフセットとして上述の所定の閾値以上の画素数の最大値に基づく測定結果から減算する。これにより、キャビテーションに基づく発光を誤差として削除することができる。画像処理部３２における数密度の計測の詳細については後述する。なお、計測部３０は、例えば、画像処理を行うコンピュータにより構成することができる。 On the other hand, cavitation occurs in the medium by applying ultrasonic waves. This cavitation is a phenomenon in which bubbles are generated and collapsed by ultrasonic waves, and light emission by sonoluminescence occurs when the generated bubbles are collapsed. Since light emission by this cavitation is different from light emission based on bubbles contained in the medium before the application of ultrasonic waves, measurement errors can be further reduced by measuring both separately. Specifically, the light emission after the bubbles (fine bubbles) originally contained in the medium by application of ultrasonic waves are measured as light emission based on cavitation, and the light emission based on the cavitation is used as an offset to set the above-described predetermined threshold value. Subtraction is performed from the measurement result based on the maximum value of the number of pixels. Thereby, light emission based on cavitation can be deleted as an error. Details of the number density measurement in the image processing unit 32 will be described later. The measurement unit 30 can be configured by a computer that performs image processing, for example.
なお、計測装置１の構成は上述の例に限定されない。例えば、計測部３０は、光検出部２０から画像が出力された際に、当該画像における全画素の輝度の平均を算出することもできる。その後、計測部３０において算出した平均を数密度に変換することにより、数密度の計測が可能となる。 In addition, the structure of the measuring device 1 is not limited to the above-mentioned example. For example, when the image is output from the light detection unit 20, the measurement unit 30 can also calculate the average luminance of all the pixels in the image. Thereafter, the number density can be measured by converting the average calculated by the measuring unit 30 into the number density.
また、例えば、光検出部２０は、気泡含有媒体１４から出力される光子を計数することにより、光の検出を行うこともできる。この光子の計数は、例えば、光電子増倍管により行うことができる。この光電子増倍管は、光子の入射により生成された光電子を増倍することにより、光子の入射に応じたパルス信号を出力する電子管である。この出力されたパルスを計数することにより光子数を検出することができる。この場合、光検出部２０は、光子の計数結果を計測部３０に対して出力する。また、計測部３０は、光子数の最大値を気泡の数密度に相当する値として処理することにより、数密度の計測を行うことができる。 In addition, for example, the light detection unit 20 can detect light by counting the photons output from the bubble-containing medium 14. The photon counting can be performed by, for example, a photomultiplier tube. This photomultiplier tube is an electron tube that outputs a pulse signal corresponding to the incidence of photons by multiplying the photoelectrons generated by the incidence of photons. The number of photons can be detected by counting the output pulses. In this case, the light detection unit 20 outputs the photon counting result to the measurement unit 30. In addition, the measurement unit 30 can measure the number density by processing the maximum value of the number of photons as a value corresponding to the number density of bubbles.
［ウルトラファインバブル水の生成］
図３は、本技術の実施の形態におけるウルトラファインバブル水の生成の一例を示す図である。同図は、以降の検討において使用する気泡含有媒体の生成方法を表したものである。同図においては、媒体として水を採用し、ウルトラファインバブルを含有する水であるウルトラファインバブル水を例に挙げて気泡含有媒体の生成方法を説明する。また、同図においては、Ａｒにより形成されたウルトラファインバブルを想定する。Ａｒ等の希ガス元素は、空気等と比較して高い輝度のソノルミネッセンスを得ることができるためである。
[Generation of ultra fine bubble water]
Drawing 3 is a figure showing an example of generation of ultra fine bubble water in an embodiment of this art. This figure shows a method for generating a bubble-containing medium used in the following examination. In the drawing, water is used as a medium, and a method for generating a bubble-containing medium will be described by taking, as an example, ultra fine bubble water that is water containing ultra fine bubbles. In the figure, an ultra fine bubble formed of Ar is assumed. This is because a rare gas element such as Ar can obtain sonoluminescence with higher luminance than air.
媒体である水には超純水製造装置Ｍｉｌｌｉ−Ｑ（メルクミリポア社）により製造した超純水を使用し、クリーンルーム（クラス１０００）において作業を行った。 As the medium water, ultrapure water produced by an ultrapure water production apparatus Milli-Q (Merck Millipore) was used, and the work was performed in a clean room (class 1000).
まず、媒体である水（試料水）の真空脱気を行い（ステップＳ９０１）、溶存ガスを排出する。これは、真空ポンプにより試料水を減圧することにより行うことができる。次に、脱気した試料水に酸素を溶解させ（ステップＳ９０２）、酸素による過飽和状態にする。これは、酸素を通気することにより行うことができる。次に、希ガスとしてＡｒを導入する（ステップＳ９０３）。このＡｒの導入の際、試料水に溶解している酸素が置換される。このため、試料水に残存する酸素量を測定することにより、Ａｒの導入量を特定することができる。これにより、試験結果の再現性を向上させることができる。 First, water (sample water) as a medium is vacuum degassed (step S901), and the dissolved gas is discharged. This can be done by depressurizing the sample water with a vacuum pump. Next, oxygen is dissolved in the degassed sample water (step S902), and a supersaturated state with oxygen is obtained. This can be done by venting oxygen. Next, Ar is introduced as a rare gas (step S903). During the introduction of Ar, oxygen dissolved in the sample water is replaced. For this reason, the amount of Ar introduced can be specified by measuring the amount of oxygen remaining in the sample water. Thereby, the reproducibility of a test result can be improved.
次に、Ａｒ導入後の試料水にウルトラファインバブル処理を行い（ステップＳ９０４）、Ａｒによるウルトラファインバブルを生成する。このウルトラファインバブル処理には、公知の方法、例えば、気液せん断法や加圧溶解法を使用することができる。次に、ウルトラファインバブル処理を行なった試料水に対し、マイクロバブルの除去を行う（ステップＳ９０５）。これは、試料水を所定時間放置し、浮上したマイクロバブルを分離することにより行うことができる。これらの処理によりウルトラファインバブル水を生成することができる。 Next, the ultra fine bubble process is performed on the sample water after Ar introduction (step S904), and the ultra fine bubble by Ar is generated. For this ultra fine bubble treatment, a known method such as a gas-liquid shearing method or a pressure dissolution method can be used. Next, the microbubbles are removed from the sample water that has been subjected to the ultrafine bubble treatment (step S905). This can be done by leaving the sample water for a predetermined time and separating the microbubbles that have floated. Ultrafine bubble water can be produced | generated by these processes.
［ウルトラファインバブル数密度の計測方法］
図４は、本技術の実施の形態におけるウルトラファインバブルの数密度の計測方法の一例を示す図である。同図は、光検出部２０として撮像装置を使用する場合を想定したものである。
[Measurement method of ultra fine bubble number density]
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a method for measuring the number density of ultra fine bubbles in the embodiment of the present technology. This figure assumes that an imaging device is used as the light detection unit 20.
まず、生成したウルトラファインバブル水に超音波を印加する（ステップＳ９１１）。これは、図１において説明した水槽１２にウルトラファインバブル水を保持させ、超音波印加部１３から超音波を出力させることにより行う。この際、超音波印加部１３は、例えば、２８ｋＨｚの周波数の超音波を出力することができる。 First, an ultrasonic wave is applied to the generated ultra fine bubble water (step S911). This is performed by holding the ultrafine bubble water in the water tank 12 described in FIG. 1 and outputting ultrasonic waves from the ultrasonic wave application unit 13. At this time, the ultrasonic wave application unit 13 can output an ultrasonic wave having a frequency of 28 kHz, for example.
次に、光検出部２０がウルトラファインバブルからの光を検出する（ステップＳ９１２）。これは、前述のように、ウルトラファインバブル水の発光の様子を表す動画を撮影することにより行うことができる。 Next, the light detection unit 20 detects light from the ultra fine bubble (step S912). As described above, this can be performed by shooting a moving image representing a state of light emission of the ultra fine bubble water.
次に、計測部３０がウルトラファインバブルの数密度を計測する（ステップＳ９１３）。これは、前述のように、光検出部２０が撮影した動画に含まれる画像毎に所定の閾値以上の輝度の画素数を計数し、当該計数した画素数の最大値を取得することにより、行うことができる。 Next, the measuring unit 30 measures the number density of the ultra fine bubbles (step S913). As described above, this is performed by counting the number of pixels having a luminance equal to or higher than a predetermined threshold for each image included in the moving image captured by the light detection unit 20, and obtaining the maximum value of the counted number of pixels. be able to.
［計測結果］
図５は、本技術の第１の実施の形態における計測結果の一例を示す図である。同図は、光検出部２０から出力された動画における所定の閾値以上の輝度の画素数をフレーム毎に表した図である。なお、以降の説明において、「所定の閾値以上の輝度の画素数」を単に「画素数」と称する。同図において、横軸は、時系列に撮像されたフレーム数を表す。これは経過時間に相当する。縦軸は、画素数を表す。また、同図において、実線のグラフ１０１はウルトラファインバブル水における測定結果を表し、点線のグラフ１０３は不純物として炭化珪素（ＳｉＣ）を分散させたウルトラファインバブル水における測定結果を表す。また、破線のグラフ１０２は超純水における測定結果を表し、一点鎖線のグラフ１０４はＳｉＣを分散させた超純水における測定結果を表したものである。なお、ＳｉＣを分散させたウルトラファインバブル水およびＳｉＣを分散させた超純水については後述する。
[Measurement result]
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a measurement result according to the first embodiment of the present technology. The figure shows the number of pixels having a luminance equal to or higher than a predetermined threshold in the moving image output from the light detection unit 20 for each frame. In the following description, “the number of pixels having a luminance equal to or higher than a predetermined threshold” is simply referred to as “the number of pixels”. In the figure, the horizontal axis represents the number of frames taken in time series. This corresponds to the elapsed time. The vertical axis represents the number of pixels. Moreover, in the same figure, the solid line graph 101 represents the measurement result in ultra fine bubble water, and the dotted line graph 103 represents the measurement result in ultra fine bubble water in which silicon carbide (SiC) is dispersed as an impurity. A broken line graph 102 represents a measurement result in ultrapure water, and a one-dot chain line graph 104 represents a measurement result in ultrapure water in which SiC is dispersed. The ultra fine bubble water in which SiC is dispersed and the ultrapure water in which SiC is dispersed will be described later.
同図に表したように、超音波の印加を開始すると、ウルトラファインバブルを含有する試料（グラフ１０１および１０３）における画素数が急増する。しかし、画素数は、最大値に達した後、急速に減少する。これは、ウルトラファインバブルにおけるソノルミネッセンスを生じた後に、ウルトラファインバブルが崩壊して急速に減少するためである。従って、画素数の最大値を検出することにより、ウルトラファインバブルが減少する前の画素数を取得することができる。 As shown in the figure, when the application of ultrasonic waves is started, the number of pixels in the sample (graphs 101 and 103) containing the ultra fine bubbles increases rapidly. However, the number of pixels decreases rapidly after reaching the maximum value. This is because after the sonoluminescence in the ultra fine bubble is generated, the ultra fine bubble collapses and rapidly decreases. Therefore, by detecting the maximum value of the number of pixels, it is possible to acquire the number of pixels before the ultra fine bubbles are reduced.
その後、画素数が比較的小さな変動を伴う領域に移行する。これは、ウルトラファインバブルの代わりにキャビテーションによる発光に遷移したためである。この領域における画素数が計測誤差に該当する。そこで、例えば、当該領域における画素数の平均値を上述の画素数の最大値から減算することにより、ウルトラファインバブルの数密度の計測における誤差の影響を低減することができる。 Thereafter, the pixel number shifts to a region with a relatively small variation. This is because light is transferred to cavitation instead of ultra fine bubbles. The number of pixels in this region corresponds to the measurement error. Therefore, for example, by subtracting the average value of the number of pixels in the region from the maximum value of the number of pixels described above, it is possible to reduce the influence of errors in the measurement of the number density of ultrafine bubbles.
一方、ウルトラファインバブルを含有しない試料（グラフ１０２および１０４）においては、超音波印加直後の画素数の増加は見られず、比較的低い画素数が検出される。これは、キャビテーションによる発光や媒体に含まれる微生物の発光等によるものである。 On the other hand, in the samples (graphs 102 and 104) that do not contain the ultra fine bubble, an increase in the number of pixels immediately after application of ultrasonic waves is not observed, and a relatively low number of pixels is detected. This is due to light emission due to cavitation, light emission of microorganisms contained in the medium, and the like.
［数密度の計測］
図６は、本技術の第１の実施の形態における数密度計測の一例を示す図である。同図は、ウルトラファインバブルの数密度と画素数の最大値との関係を表したグラフである。同図の横軸はウルトラファインバブルの数密度（単位：１０８個／ｍｌ）を表し、縦軸は画素数の最大値（単位：１０３）を表す。同図のグラフは、数密度を測定した複数のウルトラファインバブル水を準備し、これらのウルトラファインバブル水から図５において説明した画素数の最大値を取得してデータを作成し、当該データに対して回帰分析を行って作成されたグラフである。なお、同図の試料におけるウルトラファインバブルの数密度の測定は、ＮａｎｏＳｉｇｈｔ ＮＳ５００（Ｍａｌｖｅｍ社）により行った。このＮａｎｏＳｉｇｈｔ ＮＳ５００による数密度の測定の詳細については後述する。
[Measurement of number density]
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of number density measurement according to the first embodiment of the present technology. The figure is a graph showing the relationship between the number density of ultra fine bubbles and the maximum value of the number of pixels. In the figure, the horizontal axis represents the number density of ultra fine bubbles (unit: 10 8 / ml), and the vertical axis represents the maximum number of pixels (unit: 10 3 ). The graph in the figure prepares a plurality of ultra fine bubble waters whose number density has been measured, creates the data by obtaining the maximum value of the number of pixels described in FIG. 5 from these ultra fine bubble waters, It is the graph produced by performing regression analysis with respect to it. In addition, the measurement of the number density of the ultra fine bubble in the sample of the figure was performed by NanoLight NS500 (Malvem). Details of the number density measurement by the NanoLight NS500 will be described later.
同図から明らかなように、ウルトラファインバブルの数密度および画素数の関係は直線により表すことができ、強い相関関係を有することが分かる。これをウルトラファインバブルの数密度計測の際の検量線にすることにより、定量的なウルトラファインバブルの数密度の計測を行うことができる。また、同図の検量線は、一次関数による数式により表すことができる。この数式に画素数を代入することにより、画素数をウルトラファインバブルの数密度に変換することができる。 As is apparent from the figure, the relationship between the number density of ultra fine bubbles and the number of pixels can be represented by a straight line, and it can be seen that there is a strong correlation. By using this as a calibration curve for measuring the number density of ultra fine bubbles, it is possible to quantitatively measure the number density of ultra fine bubbles. In addition, the calibration curve in the figure can be expressed by a mathematical expression using a linear function. By substituting the number of pixels into this equation, the number of pixels can be converted into the number density of ultra fine bubbles.
ウルトラファインバブルを構成するガスおよび媒体、印加する超音波の仕様（周波数等）および装置ならびに光検出方法等の条件を変えて検量線を作成することにより、異なる条件下におけるウルトラファインバブルの数密度の計測を簡略化することができる。なお、同図のウルトラファインバブルの数密度がゼロのときの画素数が図５において説明した誤差に相当する。 The number density of ultra fine bubbles under different conditions by creating calibration curves by changing the conditions such as the gas and medium constituting the ultra fine bubbles, the specifications (frequency etc.) of the applied ultrasonic waves and the device and the light detection method Can be simplified. In addition, the number of pixels when the number density of the ultra fine bubbles in the figure is zero corresponds to the error described in FIG.
なお、ウルトラファインバブル水から出力される光子を光検出部２０により検出する場合には、図６の縦軸を光子数とし、計測部３０において計数された光子数とウルトラファインバブルの数密度との関係をグラフに表すことにより、検量線を作成することができる。 In addition, when the photon output from the ultrafine bubble water is detected by the light detection unit 20, the vertical axis in FIG. 6 is the number of photons, the number of photons counted in the measurement unit 30, and the number density of the ultrafine bubbles A calibration curve can be created by representing this relationship in a graph.
以上の説明はウルトラファインバブルの数密度の計測を想定したものであるが、これに限定されるものではなく、マイクロバブルを含むファインバブルやこれ以外の気泡にも上述の計測方法が適用可能であることは勿論である。 The above description assumes measurement of the number density of ultra fine bubbles, but is not limited to this, and the above measurement method can also be applied to fine bubbles including micro bubbles and other bubbles. Of course there is.
以上説明したように、本技術の第１の実施の形態の計測装置１では、超音波を印加することにより媒体に含有された気泡を発光させ、この発光を測定する。これにより、気泡の数密度の計測が可能となり、利便性を向上させることができる。また、検量線の作成を先行的に行い、当該作成した検量線を次回以降の気泡の数密度の定量的な計測に適用することにより、計測の際の利便性をさらに向上させることができる。 As described above, in the measuring apparatus 1 according to the first embodiment of the present technology, the bubbles contained in the medium are caused to emit light by applying ultrasonic waves, and this light emission is measured. Thereby, the number density of bubbles can be measured, and convenience can be improved. In addition, it is possible to further improve the convenience of measurement by creating a calibration curve in advance and applying the created calibration curve to quantitative measurement of the number density of bubbles after the next time.
＜２．第２の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態の計測装置１は、不純物を含まないウルトラファインバブル水における数密度の計測を行っていた。これに対し、本技術の第２の実施の形態では、不純物を含むウルトラファインバブル水における数密度の計測を行う点で、第１の実施の形態と異なる。
<2. Second Embodiment>
The measuring device 1 according to the first embodiment described above performs number density measurement in ultra fine bubble water that does not contain impurities. In contrast, the second embodiment of the present technology is different from the first embodiment in that the number density in ultra fine bubble water containing impurities is measured.
［不純物を含む試料の生成］
本技術の第２の実施の形態においては、不純物としてＳｉＣを混在させ、ウルトラファインバブルの数密度の計測を行う。不純物を添加した試料は、以下の手順により生成することができる。まず、ＳｉＣ微粉末を超純水に加え、超音波を印加して分散させる。次に、遠心分離機を使用し、ＳｉＣが分散された超純水のうち所望の粒径のＳｉＣを含む超純水を分離する。これにより、ＳｉＣが添加された超純水を生成することができる。このＳｉＣが添加された超純水をウルトラファインバブル水に加えることによりＳｉＣが添加されたウルトラファインバブル水を生成することができる。
[Production of samples containing impurities]
In the second embodiment of the present technology, SiC is mixed as an impurity, and the number density of ultra fine bubbles is measured. A sample to which impurities are added can be generated by the following procedure. First, SiC fine powder is added to ultrapure water, and ultrasonic waves are applied and dispersed. Next, using a centrifuge, ultrapure water containing SiC having a desired particle diameter is separated from ultrapure water in which SiC is dispersed. Thereby, ultrapure water to which SiC is added can be generated. By adding this ultrapure water to which SiC is added to ultrafine bubble water, ultrafine bubble water to which SiC is added can be generated.
図７は、本技術の第２の実施の形態における試料の例を示す図である。同図は、ウルトラファインバブル水ならびに上述のＳｉＣが添加された超純水およびウルトラファインバブル水の粒度分布を表したグラフである。同図において、実線のグラフ１１１はウルトラファインバブル水の粒度分布を表し、点線のグラフ１１３はＳｉＣが添加されたウルトラファインバブル水の粒度分布を表し、一点鎖線のグラフ１１４はＳｉＣが添加された超純水の粒度分布を表す。これらの粒度分布の測定は、前述したＮａｎｏＳｉｇｈｔ ＮＳ５００により行った。同図より明らかなように、不純物として添加したＳｉＣとウルトラファインバブルの粒度は、略同等の範囲に分布していることが分かる。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a sample according to the second embodiment of the present technology. The figure is a graph showing the particle size distribution of ultra fine bubble water, ultra pure water to which the above-mentioned SiC is added, and ultra fine bubble water. In the same figure, the solid line graph 111 represents the particle size distribution of the ultra fine bubble water, the dotted line graph 113 represents the particle size distribution of the ultra fine bubble water to which SiC was added, and the one-dot chain line graph 114 represents that of SiC. Represents the particle size distribution of ultrapure water. These particle size distributions were measured using the above-described NanoSight NS500. As can be seen from the figure, the particle sizes of SiC and ultrafine bubbles added as impurities are distributed in substantially the same range.
同図に表された粒度毎の数密度を積算する、すなわち同図の分布曲線を積分することにより、これらの試料に含まれる粒子の数密度を算出することができる。ＳｉＣが添加されたウルトラファインバブル水においては、ＳｉＣおよびウルトラファインバブルの合計の数密度が算出される。 By integrating the number density for each particle size shown in the figure, that is, by integrating the distribution curve in the figure, the number density of particles contained in these samples can be calculated. In ultra fine bubble water to which SiC is added, the total number density of SiC and ultra fine bubbles is calculated.
［不純物を含む場合の数密度］
図８は、本技術の第２の実施の形態における計測結果の一例を示す図である。同図は、ウルトラファインバブル水（１）、ＳｉＣが添加された超純水（２）およびＳｉＣが添加されたウルトラファインバブル水（３）において測定した数密度を表した表である。同図において、粒度分布に基づく数密度は、図７において説明した粒度分布より算出した数密度を表す。また、画素数は、前述した所定の閾値以上の輝度の画素数を表す。また、画素数に基づく数密度は、図６において説明した検量線により同図に表した画素数に対応する数密度を算出した値を表す。
[Number density with impurities]
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a measurement result according to the second embodiment of the present technology. The figure is a table showing the number density measured in ultra fine bubble water (1), ultra pure water (2) to which SiC is added, and ultra fine bubble water (3) to which SiC is added. In the figure, the number density based on the particle size distribution represents the number density calculated from the particle size distribution described in FIG. The number of pixels represents the number of pixels having a luminance equal to or higher than the above-described predetermined threshold. Further, the number density based on the number of pixels represents a value obtained by calculating the number density corresponding to the number of pixels shown in FIG. 6 using the calibration curve described in FIG.
ウルトラファインバブル水（１）の粒度分布に基づく数密度は、１．１１×１０７個/ｍｌである。これに対し、画素数は４８．２１×１０３であり、図６における検量線による値と符合する。また、ＳｉＣが添加された超純水（２）およびＳｉＣが添加されたウルトラファインバブル水（３）の粒度分布に基づく数密度は、それぞれ６．７５×１０７個/ｍｌおよび９．９５×１０７個/ｍｌである。これらの差分（４）は、３．２０×１０７個/ｍｌとなる。この差分は、ＳｉＣが添加された試料におけるウルトラファインバブルの数密度に該当する。一方、ＳｉＣが添加されたウルトラファインバブル水（３）の画素数は５５．７６×１０３であり、この画素数に基づく数密度は、図６より３．２６×１０３となる。これらの数密度は略一致しており、不純物が存在する場合であっても、図１において説明した計測装置１により、ウルトラファインバブル数密度の計測が可能であることが分かる。 The number density based on the particle size distribution of the ultra fine bubble water (1) is 1.11 × 10 7 pieces / ml. On the other hand, the number of pixels is 48.21 × 10 3 , which matches the value obtained by the calibration curve in FIG. The number densities based on the particle size distributions of ultrapure water (2) to which SiC was added and ultrafine bubble water (3) to which SiC was added were 6.75 × 10 7 particles / ml and 9.95 ×, respectively. 10 7 pieces / ml. These differences (4) are 3.20 × 10 7 pieces / ml. This difference corresponds to the number density of ultra fine bubbles in the sample to which SiC is added. On the other hand, the number of pixels of the ultra fine bubble water (3) to which SiC is added is 55.76 × 10 3 , and the number density based on this number of pixels is 3.26 × 10 3 from FIG. These number densities are substantially the same, and it can be seen that the ultrafine bubble number density can be measured by the measuring apparatus 1 described with reference to FIG. 1 even when impurities are present.
なお、出発材料としてウルトラファインバブル水（１）を使用するにも関わらず、同図の（１）と（４）とは異なる値になっている。これは、疎水性物質であるＳｉＣを添加することにより、ウルトラファインバブルの安定度が向上し、数密度計測前のＳｉＣが添加されたウルトラファインバブル水（３）におけるウルトラファインバブルの消滅が軽減されたためである。 In addition, although ultra fine bubble water (1) is used as a starting material, it is a different value from (1) and (4) of the figure. This is because the addition of SiC, a hydrophobic substance, improves the stability of ultrafine bubbles and reduces the disappearance of ultrafine bubbles in ultrafine bubble water (3) to which SiC before number density measurement was added. It was because it was done.
また、計測装置１を使用して、気泡含有媒体の不純物の数密度を計測することもできる。具体的には、気泡含有媒体について粒度分布に基づく粒子の数密度と計測装置１により計測した気泡の数密度とを取得し、これらの数密度の差分を算出することにより、気泡含有媒体に含まれる気泡以外の粒子（不純物）の数密度を計測する。これにより、気泡含有媒体の気泡および不純物を定性的に計測することが可能となる。 In addition, the number density of impurities in the bubble-containing medium can be measured using the measuring device 1. Specifically, the bubble-containing medium is included in the bubble-containing medium by obtaining the number density of the particles based on the particle size distribution and the number density of the bubbles measured by the measuring device 1, and calculating the difference between these number densities. Measure the number density of particles (impurities) other than bubbles. This makes it possible to qualitatively measure bubbles and impurities in the bubble-containing medium.
以上説明したように、本技術を適用した計測装置１は、不純物が存在する場合であっても、超音波を印加して気泡含有媒体からの光を検出することにより、気泡のみの数密度を計測することができる。このため、例えば、超純水以外の水を使用して作成されたウルトラファインバブル水においても、ウルトラファインバブルの数密度を計測することが可能となる。 As described above, the measuring device 1 to which the present technology is applied can reduce the number density of only the bubbles by detecting the light from the bubble-containing medium by applying ultrasonic waves even when impurities are present. It can be measured. For this reason, for example, even in ultra fine bubble water created using water other than ultra pure water, the number density of ultra fine bubbles can be measured.
＜３．第３の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態の計測装置１は、ウルトラファインバブルの数密度を計測していた。これに対し、本技術の第３の実施の形態では、気泡含有媒体におけるウルトラファインバブルを可視化する点で、第１の実施の形態と異なる。
<3. Third Embodiment>
The measuring device 1 of the first embodiment described above measures the number density of ultra fine bubbles. On the other hand, the third embodiment of the present technology is different from the first embodiment in that the ultrafine bubbles in the bubble-containing medium are visualized.
［ウルトラファインバブルの可視化］
図９は、本技術の第３の実施の形態におけるウルトラファインバブルの発光の一例を示す図である。同図は、図１において説明した光検出部２０により撮像した画像を表したものであり、ウルトラファインバブルの発光の様子を表したものである。同図において白色の部分が、超音波印加直後のウルトラファインバブルの発光を表している。このように、発光の様子を観察することにより、媒体におけるウルトラファインバブルの分布を検出することができる。すなわち、透明なため肉眼では観察できなかったウルトラファインバブルの状態を可視化することができる。
[Visualization of ultra fine bubbles]
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of light emission of an ultra fine bubble according to the third embodiment of the present technology. This figure shows an image picked up by the light detection unit 20 described in FIG. 1, and shows a state of light emission of an ultra fine bubble. In the figure, the white part represents the emission of ultrafine bubbles immediately after application of ultrasonic waves. Thus, by observing the state of light emission, the distribution of ultra fine bubbles in the medium can be detected. That is, since it is transparent, it is possible to visualize the state of ultra fine bubbles that could not be observed with the naked eye.
また、図５において説明したように、超音波を印加することにより、ウルトラファインバブルは消失する。すなわち、本技術の数密度計測方法は、破壊検査に該当する。しかし、可視化することにより、ウルトラファインバブルが消失した領域を把握することができ、当該領域を除去することも可能となる。また、ウルトラファインバブルの状態を可視化することにより、図１において説明した水槽１２における超音波の伝達を観察することも可能となる。 In addition, as described in FIG. 5, the ultra fine bubbles disappear by applying ultrasonic waves. That is, the number density measurement method of the present technology corresponds to destructive inspection. However, by visualizing, it is possible to grasp the area where the ultra fine bubbles have disappeared and to remove the area. Further, by visualizing the state of the ultra fine bubble, it is also possible to observe the transmission of ultrasonic waves in the water tank 12 described in FIG.
以上説明したように、本技術を適用した計測装置１は、ウルトラファインバブルの状態を可視化することができ、ウルトラファインバブル計測の利便性を向上させることができる。 As described above, the measuring device 1 to which the present technology is applied can visualize the state of the ultra fine bubble and can improve the convenience of the ultra fine bubble measurement.
最後に、上述した各実施の形態の説明は本技術の一例であり、本技術は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本技術に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。 Finally, the description of each embodiment described above is an example of the present technology, and the present technology is not limited to the above-described embodiment. For this reason, it is a matter of course that various modifications can be made in accordance with the design and the like as long as they do not deviate from the technical idea according to the present technology other than the embodiments described above.
また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（CompactDisc）、ＤＶＤ（DigitalVersatileDisc）およびメモリカード等を用いることができる。 Further, the processing procedure described in the above embodiment may be regarded as a method having a series of these procedures, and a program for causing a computer to execute these series of procedures or a recording medium storing the program. You may catch it. As this recording medium, for example, a CD (Compact Disc), a DVD (Digital Versatile Disc), a memory card, and the like can be used.
１ 計測装置
１０ 試料保持部
１１ 筐体
１２ 水槽
１３ 超音波印加部
１４ 気泡含有媒体
２０ 光検出部
３０ 計測部
３１ 画像保持部
３２ 画像処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measuring apparatus 10 Sample holding part 11 Case 12 Water tank 13 Ultrasonic application part 14 Bubble containing medium 20 Photodetection part 30 Measurement part 31 Image holding part 32 Image processing part
Claims (11)
前記印加された超音波に応じて前記気泡から出力される光を検出する光検出部と、
前記検出された光の変化に基づいて前記超音波を印加する前の前記媒体における前記気泡の数密度の計測を行う計測部と
を具備する計測装置。 An ultrasonic application unit that applies ultrasonic waves to a medium containing bubbles;
A light detection unit that detects light output from the bubble in response to the applied ultrasonic wave;
A measurement device comprising: a measurement unit that measures the number density of the bubbles in the medium before applying the ultrasonic wave based on the detected change in light.
前記計測部は、前記撮像された画像に基づいて前記計測を行う
請求項１記載の計測装置。 The light detection unit is configured by an imaging device that captures an image of the medium,
The measurement apparatus according to claim 1, wherein the measurement unit performs the measurement based on the captured image.
前記印加された超音波に応じて前記気泡から出力される光を検出する光検出部と、
前記検出された光に基づいて前記媒体における前記気泡の数密度の計測を行う計測部と
を具備し、
前記計測部は、前記計測された気泡の数密度の最大値を検出し、前記計測された気泡の数密度が前記最大値から減少した後に、当該減少後の気泡の数密度と前記最大値との差分を検出することにより前記媒体における気泡の破壊量の計測をさらに行う
計測装置。 An ultrasonic application unit that applies ultrasonic waves to a medium containing bubbles;
A light detection unit that detects light output from the bubble in response to the applied ultrasonic wave;
A measurement unit that measures the number density of the bubbles in the medium based on the detected light;
Comprising
The measurement unit detects a maximum value of the measured bubble number density, and after the measured bubble number density is reduced from the maximum value, the reduced bubble number density and the maximum value It intends further line measurement of destruction of bubbles in the medium by detecting a difference
A total of measuring apparatus.
前記印加された超音波に応じて前記気泡から出力される光を検出する光検出部と、
前記検出された光に基づいて前記媒体における前記気泡の数密度の計測を行う計測部と
を具備し、
前記計測部は、前記媒体における粒度分布に基づく粒子の数密度と前記計測した気泡の数密度との差分を検出することにより前記媒体の不純物の数密度の計測をさらに行う
計測装置。 An ultrasonic application unit that applies ultrasonic waves to a medium containing bubbles;
A light detection unit that detects light output from the bubble in response to the applied ultrasonic wave;
A measurement unit that measures the number density of the bubbles in the medium based on the detected light;
Comprising
The measurement unit, intends further line measurement of number density of impurities of the medium by detecting a difference between the number density of bubbles the measuring the number density of particles based on the particle size distribution of the medium
A total of measuring apparatus.
前記印加された超音波に応じて前記気泡から出力される光を検出する光検出手順と、
前記検出された光の変化に基づいて前記超音波を印加する前の前記媒体における前記気泡の数密度の計測を行う計測手順と
を具備する計測方法。 An ultrasonic application procedure for applying ultrasonic waves to a medium containing bubbles;
A light detection procedure for detecting light output from the bubble in response to the applied ultrasonic wave;
A measurement method comprising: a measurement procedure for measuring the number density of the bubbles in the medium before applying the ultrasonic wave based on the detected change in light.
前記印加された超音波に応じて前記気泡から出力される光を検出する光検出手順と、
前記検出された光に基づいて前記媒体における前記気泡の数密度の計測を行う手順と、
前記計測された気泡の数密度の最大値を検出する手順と、
前記計測された気泡の数密度が前記最大値から減少した後に、当該減少後の気泡の数密度と前記最大値との差分を検出することにより前記媒体における気泡の破壊量の計測を行う手順と
を具備する計測方法。 An ultrasonic application procedure for applying ultrasonic waves to a medium containing bubbles;
A light detection procedure for detecting light output from the bubble in response to the applied ultrasonic wave;
A procedure for measuring the number density of the bubbles in the medium based on the detected light;
Detecting the maximum value of the measured bubble number density;
A procedure for measuring the amount of destruction of bubbles in the medium by detecting a difference between the number density of bubbles after the reduction and the maximum value after the measured number density of bubbles is reduced from the maximum value;
Total measuring how immediately Started a.
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