CN112742226A - 超细气泡生成装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供超细气泡生成装置及其控制方法。一种热超细气泡生成单元通过使液体进入膜沸腾而生成热超细气泡。该热超细气泡生成单元包括温度检测元件，该元件检测膜沸腾的生成。

Description

超细气泡生成装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及生成直径低于1.0μm的超细气泡的超细气泡生成装置及其控制方法。

背景技术

近来，已经开发出用于应用微细气泡(例如直径为微米尺寸的微气泡和直径为纳米尺寸的纳米气泡)的特征的技术。尤其是，在各个领域中，已经确认了直径小于1.0μm的超细气泡(以下也称为“UFB”)的实用性。

日本专利公开号2019-042732(以下称为文献1)公开了通过用加热器使液体进入膜沸腾而生成UFB的装置。

根据文献1公开的方法，在膜沸腾气泡消失的情况下，在加热器附近生成快速而强大的压力。这可能会缩短加热器的产品寿命。为了以低成本大量生成UFB，需要高效且有效地控制加热器的驱动。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种超细气泡生成装置，其构成为通过使液体进入膜沸腾而生成超细气泡。在此，超细气泡生成装置包括检测膜沸腾的生成的检测单元。

通过以下参考附图对示例性实施方案的说明，本发明的其他特征将变得明显。

附图说明

图1是表示UFB生成装置的实例的图。

图2是预处理单元的示意性构成图。

图3A和图3B是溶解单元的示意性构成图和用于说明液体中溶解状态的图。

图4是T-UFB生成单元的示意性构成图。

图5A和图5B是用于说明加热元件的细节的图。

图6A和图6B是用于说明加热元件上的膜沸腾的状态的图。

图7A至图7D是表示由膜沸腾气泡的膨胀引起的UFB的生成状态的图。

图8A至图8C是表示由膜沸腾气泡的收缩引起的UFB的生成状态的图。

图9A至图9C是表示由液体的再加热引起的UFB的生成状态的图。

图10A和图10B是表示由膜沸腾生成的气泡消失而生成的冲击波引起的UFB的生成状态的图。

图11A至图11C是表示后处理单元的构成例的图。

图12A和图12B是说明元件基板的布局的图。

图13A和图13B是表示电等效电路的图。

图14A至图14C是说明减少布线电阻损耗之间的差异的实例的图。

图15A至图15D是描绘向加热器施加电压脉冲的时间与加热器附近的温度变化之间的关系的图。

图16A和图16B是表示加热器附近的截面的图。

图17A和图17B是表示元件基板12的实例的图。

图18A和图18B是表示T-UFB生成单元的构成和可应用于其的时序图的图。

图19A至图19D是表示T-UFB生成单元的更多构成的图。

图20A和图20B是说明要选择的加热器的图。

图21是说明加热器选择电路的图。

图22A和图22B是表示控制流过各加热器的电流的开关的控制电路的实例的图。

图23A和图23B是表示控制电路的构成状态的图。

图24是表示时序图的图。

图25A和图25B是表示控制电路的构成状态的图。

图26是表示时序图的图。

图27是表示驱动加热单元的构成的图。

图28A至图28D是说明驱动加热器的模式的时序图。以及

图29是表示半导体基板的实例的图。

具体实施方式

<<UFB生成装置的构成>>

图1是表示可应用于本发明的超细气泡生成装置(UFB生成装置)的实例的图。本实施方案的UFB生成装置1包括预处理单元100、溶解单元200、T-UFB生成单元300、后处理单元400、收集单元500和控制单元600。控制单元600控制每个单元的每个操作。每个单元以上述顺序对供给到预处理单元100的诸如自来水的液体W进行独特的处理，并且如此处理的液体W被收集单元500收集为T-UFB含有液。下面说明这些单元的功能和构成。尽管稍后说明细节，但是在本说明书中，通过利用由快速加热引起的膜沸腾而生成的UFB被称为热超细气泡(T-UFB)。

图2是预处理单元100的示意性构成图。本实施方案的预处理单元100对所供给的液体W进行脱气处理。预处理单元100主要包括脱气容器101、喷淋头102、减压泵103、液体导入路104、液体循环路105和液体排出路106。例如，诸如自来水的液体W从液体导入路104通过阀109被供给到脱气容器101。在该过程中，设置在脱气容器101中的喷淋头102在脱气容器101中喷出液体W的雾。喷淋头102用于促进液体W的气化；但是，可以代替地使用离心机等作为产生气化促进效果的机构。

当一定量的液体W贮留在脱气容器101中，然后在所有阀关闭的情况下启动减压泵103时，已经气化的气体成分被排出，溶解在液体W中的气体成分的气化和排出也被促进。在该过程中，可以在检查压力计108的同时将脱气容器101的内部压力减压至大约几百至几千Pa(1.0托至10.0托)。要被预处理单元100去除的气体包括例如氮、氧、氩、二氧化碳等。

通过利用液体循环路105，可以对同一液体W重复进行上述脱气处理。具体而言，在液体导入路104的阀109和液体排出路106的阀110关闭、且液体循环路105的阀107打开的情况下来操作喷淋头102。这允许贮留在脱气容器101中并且脱气一次的液体W从喷淋头102再次喷入脱气容器101中。另外，在操作减压泵103的情况下，喷淋头102进行的气化处理和减压泵103进行的脱气处理对同一液体W重复进行。每次重复进行利用液体循环路105的上述处理，就可以阶段性地减少液体W中所含的气体成分。一旦获得脱气至期望纯度的液体W，就在阀110打开的情况下通过液体排出路106将液体W转移到溶解单元200。

图2表示将气体部减压以使溶质气化的预处理100；然而，使溶液脱气的方法不限于此。例如，可以采用使液体W沸腾以使溶质气化的加热沸腾法，或者使用中空纤维来增加液体和气体之间的界面的膜脱气法。作为使用中空纤维的脱气组件，商业地提供了SEPAREL系列(由DIC Corporation制造)。SEPAREL系列使用聚(4-甲基戊烯-1)(PMP)作为中空纤维的原料，并且用于从主要供给于压电头(piezo head)的油墨等去除气泡。另外，可以并用抽真空法、加热沸腾法和膜脱气法中的两种以上。

图3A和图3B是溶解单元200的示意性构成图和用于说明液体中的溶解状态的图。溶解单元200是用于将期望的气体溶解到从预处理单元100供给的液体W中的单元。本实施方案的溶解单元200主要包括溶解容器201、设置有旋转板202的旋转轴203、液体导入路204、气体导入路205、液体排出路206和加压泵207。

从预处理单元100供给的液体W通过液体导入路204被供给并贮留在溶解容器201中。同时，气体G通过气体导入路205被供给到溶解容器201中。

一旦将预定量的液体W和气体G贮留在溶解容器201中，则启动加压泵207以将溶解容器201的内部压力增加到大约0.5MPa。在加压泵207与溶解容器201之间配置有安全阀208。随着液体内的旋转板202通过旋转轴203旋转，供给到溶解容器201的气体G转化为气泡，气体G和液体W之间的接触面积增加，以促进到液体W中的溶解。继续进行此操作，直到气体G的溶解度几乎达到最大饱和溶解度。在这种情况下，可以设置用于降低液体温度的单元以尽可能地溶解气体。当气体的溶解度低时，也可以将溶解容器201的内部压力增加到0.5MPa以上。在这种情况下，为了安全起见，容器的材料等需要是最佳的。

一旦获得了溶解有期望浓度的气体G成分的液体W，就将液体W通过液体排出路206排出并供给到T-UFB生成单元300。在该过程中，背压阀209调节液体W的流动压力，以防止在供给期间压力的过度增加。

图3B是示意性地表示放入溶解容器201中的气体G的溶解状态的图。从与液体W接触的部分溶解放入液体W中的包含气体G的成分的气泡2。气泡2因此逐渐收缩，然后在气泡2周围出现气体溶解液3。由于气泡2受到浮力的影响，所以气泡2可以移动到远离气体溶解液3的中心的位置，或从气体溶解液3分离出来而成为残留气泡4。具体而言，在通过液体排出路206供给到T-UFB生成单元300的液体W中，存在被气体溶解液3包围的气泡2和彼此分离的气泡2与气体溶解液3的混合物。

图中的气体溶解液3是指“液体W的其中混合的气体G的溶解浓度较高的区域”。在实际溶解在液体W中的气体成分中，气体溶解液3中的气体成分的浓度在气泡2周围的部分最高。在气体溶解液3与气泡2分离的情况下，气体溶解液3的气体成分的浓度在该区域的中心最高，并且该浓度随着远离该中心而连续降低。即，尽管为了说明，在图3中用虚线包围了气体溶解液3的区域，但实际上并不存在这样的明确的边界。另外，在本公开中，可以接受不能完全溶解的气体以气泡的形式存在于液体中。

图4是T-UFB生成单元300的示意性构成图。T-UFB生成单元300主要包括腔室301、液体导入路302和液体排出路303。来自液体导入路302经由腔室301到液体排出路303的流动由未示出的流动泵形成。可以将包括隔膜泵、齿轮泵和螺杆泵的各种泵用作流动泵。在从液体导入路302导入的液体W中，混合有由溶解单元200放入的气体G的气体溶解液3。

设置有加热元件10的元件基板12配置在腔室301的底部。随着对加热元件10施加预定的电压脉冲，在与加热元件10接触的区域中生成由膜沸腾生成的气泡13(在下文中也称为膜沸腾气泡13)。然后，通过膜沸腾气泡13的膨胀和收缩而生成了包含气体G的超细气泡(UFB)11。结果，从液体排出路303排出包含许多UFB 11的UFB含有液W。

图5A和图5B是用于表示加热元件10的详细构成的图。图5A表示加热元件10的近视图，图5B表示包括加热元件10的元件基板12的较宽区域的截面图。

如图5A所示，在本实施方案的元件基板12中，在硅基板304的表面上层叠有作为蓄热层的热氧化膜305和也作为蓄热层的层间膜306。可以将SiO₂膜或SiN膜用作层间膜306。在层间膜306的表面上形成电阻层307，并且在电阻层307的表面上部分地形成布线308。可以使用Al、Al-Si、Al-Cu等Al合金布线作为布线308。由SiO₂膜或Si₃N₄膜制成的保护层309形成在布线308、电阻层307和层间膜306的表面上。

在保护层309的表面上的一部分和该部分周围，形成用于保护保护层309免受电阻层307的发热引起的化学和物理冲击的抗气蚀膜(cavitation-resistant film)310，所述部分对应于最终成为加热元件10的热作用部311。电阻层307的表面上未形成布线308的区域是电阻层307发热的热作用部311。电阻层307的其上未形成布线308的加热部用作加热元件(加热器)10。如上所述，通过半导体制造技术在硅基板304的表面上依次形成元件基板12中的各层，并因此在硅基板304上设置热作用部311。

图中表示的构成是实例，并且各种其他构成是适用的。例如，可适用以下构成：电阻层307和布线308的层叠顺序相反的构成，以及电极连接到电阻层307的下表面的构成(所谓的塞电极构成)。换句话说，如后所述，可以采用任何构成，只要该构成允许热作用部311加热液体以在液体中生成膜沸腾。

图5B是元件基板12中包括与布线308连接的电路的区域的截面图的实例。N型阱区322和P型阱区323部分地设置在硅基板304(其为P型导体)的顶层中。在通常的MOS工艺中，通过离子注入等导入和扩散杂质，从而在N型阱区322中形成P-MOS 320，在P型阱区323中形成N-MOS 321。

P-MOS 320包括通过在N型阱区322的顶层中部分导入N型或P型杂质而形成的源极区325和漏极区326，栅极布线335等。栅极布线335沉积在N型阱区322的除了源极区325和漏极区326之外的一部分的顶表面上，并且厚度为数百

的栅极绝缘膜328介于栅极布线335和N型阱区322的顶表面之间。

N-MOS 321包括通过在P型阱区323的顶层部分导入N型或P型杂质而形成的源极区325和漏极区326，栅布线335等。栅极布线335沉积在P型阱区323的除了源极区325和漏极区326之外的一部分的顶表面上，并且厚度为数百

的栅极绝缘膜328介于栅极布线335和P型阱区323的顶表面之间。栅极布线335由通过CVD法沉积的厚度为

至

的多晶硅制成。C-MOS逻辑由P-MOS 320和N-MOS 321构成。

在P型阱区323中，用于驱动电热转换元件(热阻元件)的N-MOS晶体管330形成在与包括N-MOS 321的部分不同的部分上。N-MOS晶体管330包括：通过杂质的导入和扩散工序部分地设置在P型阱区323的顶层中的源极区332和漏极区331，栅极布线333等。栅极布线333沉积在P型阱区323的除了源极区332和漏极区331之外的一部分顶表面上，并且栅极绝缘膜328介于在栅极布线333和P型阱区323的顶表面之间。

在该实例中，N-MOS晶体管330用作用于驱动电热转换元件的晶体管。然而，用于驱动的晶体管不限于N-MOS晶体管330，并且可以使用任何晶体管，只要该晶体管具有单独驱动多个电热转换元件的能力并且能够实现上述精细构成。尽管在该实例中，电热转换元件和用于驱动电热转换元件的晶体管形成在同一基板上，但是它们可以分别形成在不同的基板上。

在元件之间(例如在P-MOS 320与N-MOS 321之间以及在N-MOS 321与N-MOS晶体管330之间)通过进行厚度为

至

的场氧化来形成氧化膜分离区324。氧化膜分离区324分离元件。氧化膜分离区324的对应于热作用部311的部分用作蓄热层334，其是硅基板304上的第一层。

通过CVD法在诸如P-MOS 320、N-MOS 321和N-MOS晶体管330的元件的每个表面上形成厚度约为

的包括PSG膜、BPSG膜等的层间绝缘膜336。在通过热处理将层间绝缘膜336平坦化之后，在穿过层间绝缘膜336和栅极绝缘膜328的接触孔中形成作为第一布线层的Al电极337。在层间绝缘膜336和Al电极337的表面上，通过等离子CVD法形成厚度为

至

的包括SiO₂膜的层间绝缘膜338。在层间绝缘膜338的表面上，通过共溅射法在对应于热作用部311和N-MOS晶体管330的部分上形成厚度为约

的包括TaSiN膜的电阻层307。电阻层307经由形成在层间绝缘膜338中的通孔与漏极区331近旁的Al电极337电连接。在电阻层307的表面上，形成作为第二布线层的Al的布线308，作为每个电热转换元件的布线。布线308、电阻层307和层间绝缘膜338的表面上的保护层309包括通过等离子体CVD法形成的厚度为

的SiN膜。沉积在保护层309的表面上的抗气蚀膜310包括厚度约为

的薄膜，其是选自Ta、Fe、Ni、Cr、Ge、Ru、Zr、Ir等的至少一种金属。可以适用除上述TaSiN以外的各种材料，例如TaN_0.8、CrSiN、TaAl、WSiN等，只要该材料可以在液体中生成膜沸腾。

图6A和图6B是表示当将预定的电压脉冲施加到加热元件10时膜沸腾的状态的图。在这种情况下，说明在大气压下生成膜沸腾的情况。在图6A中，横轴表示时间。下部图中的纵轴表示施加到加热元件10的电压，上部图中的纵轴表示由膜沸腾生成的膜沸腾气泡13的体积和内部压力。另一方面，图6B表示与图6A所示的时机1至3相关的膜沸腾气泡13的状态。下面按时间顺序说明每种状态。如后所述通过膜沸腾生成的UFB 11主要在膜沸腾气泡13的表面近旁生成。图6B所示的状态是如图1所示，将由生成单元300生成的UFB 11通过循环路径再供给到溶解单元200，将包含UFB 11的液体再供给到生成单元300的液体通路的状态。

在将电压施加到加热元件10之前，在腔室301中基本上保持大气压。一旦将电压施加到加热元件10，在与加热元件10接触的液体中生成膜沸腾，并且这样生成的气泡(以下称为膜沸腾气泡13)通过从内部作用的高压而膨胀(时机1)。在该过程中的起泡压力预计为约8至10MPa，其为接近水的饱和蒸气压的值。

施加电压的时间(脉冲宽度)在约0.5μsec至10.0μsec，并且即使在电压施加之后，膜沸腾气泡13也由于在时机1获得的压力的惯性而膨胀。然而，随着膨胀生成的负压在膜沸腾气泡13的内部逐渐增加，并且负压在使膜沸腾气泡13收缩的方向上起作用。不久，在惯性力和负压平衡的时机2，膜沸腾气泡13的体积变为最大，此后膜沸腾气泡13在负压的作用下迅速收缩。

在膜沸腾气泡13的消失中，膜沸腾气泡13不是在加热元件10的整个表面消失，而是在一个或多个极小的区域内消失。因此，在加热元件10上，在膜沸腾气泡13消失(时机3)的极小区域中，生成比时机1起泡中更大的力。

每次向加热元件10施加电压脉冲时，如上所述的膜沸腾气泡13的生成、膨胀、收缩和消失都被重复，并且每次生成新的UFB 11。

参考图7A至图10B进一步详细地说明在膜沸腾气泡13的生成、膨胀、收缩和消失的每个过程中UFB 11的生成状态。

图7A至图7D是示意性地表示由于膜沸腾气泡13的生成和膨胀而引起的UFB 11的生成状态的图。图7A表示在将电压脉冲施加至加热元件10之前的状态。混合有气体溶解液3的溶液W在腔室301内流动。

图7B表示向加热元件10施加电压并且在与液体W接触的加热元件10的几乎整个区域上均匀地生成膜沸腾气泡13的状态。当施加电压时，加热元件10的表面温度以10℃/μsec的速度急剧上升。在温度达到几乎300℃的时间点发生膜沸腾，从而生成膜沸腾气泡13。

此后，在施加脉冲期间，加热元件10的表面温度保持升高到大约600至800℃，并且膜沸腾气泡13周围的液体也被迅速加热。在图7B中，将在膜沸腾气泡13周围并且将被迅速加热的液体的区域表示为尚未起泡的高温区域14。尚未起泡的高温区域14中的气体溶解液3超过热溶解极限，并且被汽化而成为UFB。这样汽化的气泡具有约10nm至100nm的直径和大的气-液界面能。因此，气泡独立地漂浮在液体W中而不会在短时间内消失。在本实施方案中，将从膜沸腾气泡13的生成到膨胀的由热作用而生成的气泡称为第一UFB 11A。

图7C表示膜沸腾气泡13膨胀的状态。即使在对加热元件10施加电压脉冲之后，膜沸腾气泡13也由于从其生成获得的力的惯性而继续膨胀，并且尚未起泡的高温区域14也由于惯性而移动和扩展。具体地，在膜沸腾气泡13的膨胀过程中，尚未起泡的高温区域14内的气体溶解液3作为新的气泡汽化并成为第一UFB 11A。

图7D表示膜沸腾气泡13具有最大体积的状态。随着膜沸腾气泡13由于惯性而膨胀，膜沸腾气泡13内部的负压随着该膨胀而逐渐增加，并且负压起到使膜沸腾气泡13收缩的作用。当负压和惯性力平衡的时间点，膜沸腾气泡13的体积最大，然后开始收缩。

在膜沸腾气泡13的收缩阶段，存在通过图8A至图8C所示的过程生成的UFB(第二UFB 11B)和通过图9A至图9C所示的过程生成的UFB(第三UFB 11C)。认为这两个过程是同时的。

图8A至图8C是表示由膜沸腾气泡13的收缩引起的UFB 11的生成状态的图。图8A表示膜沸腾气泡13开始收缩的状态。尽管膜沸腾气泡13开始收缩，但是周围的液体W在膨胀方向上仍然具有惯性力。因此，在远离加热元件10的方向上作用的惯性力和由膜沸腾气泡13的收缩引起的朝向加热元件10的力作用在极其靠近膜沸腾气泡13的周围区域中，该区域被减压。该区域在图中表示为尚未起泡的负压区域15。

尚未起泡的负压区域15内的气体溶解液3超过压力溶解极限并且被汽化而成为气泡。如此汽化的气泡具有约100nm的直径，并且此后独立地漂浮在液体W中而不会在短时间内消失。在本实施方案中，在膜沸腾气泡13的收缩期间通过压力作用而汽化的气泡被称为第二UFB11B。

图8B表示膜沸腾气泡13的收缩过程。膜沸腾气泡13的收缩速度通过负压而加速，并且尚未起泡的负压区域15也随着膜沸腾气泡13的收缩而移动。具体而言，在膜沸腾气泡13的收缩过程中，尚未起泡的负压区域15上的一部分内的气体溶解液3依次析出而成为第二UFB11B。

图8C表示膜沸腾气泡13消失前即刻的状态。尽管通过膜沸腾气泡13的加速收缩，周围液体W的移动速度也增加了，但是由于腔室301中的流路阻力而产生压力损失。结果，尚未起泡的负压区域15所占据的区域进一步增大，并且生成许多第二UFB 11B。

图9A至图9C是表示在膜沸腾气泡13的收缩期间通过液体W的再加热而生成UFB的状态的图。图9A表示加热元件10的表面被收缩的膜沸腾气泡13覆盖的状态。

图9B表示膜沸腾气泡13的收缩已经进行，并且加热元件10的一部分表面与液体W接触的状态。在该状态下，在加热元件10的表面上残留有热量，但是即使液体W与表面接触，该热量也不足够高以引起膜沸腾。通过与加热元件10的表面接触而被加热的液体的区域在图中表示为尚未起泡的再加热区域16。尽管未进行膜沸腾，但是尚未起泡的再加热区域16内的气体溶解液3超过热溶解极限并汽化。在本实施方案中，将在膜沸腾泡13的收缩期间通过液体W的再加热而生成的气泡称为第三UFB 11C。

图9C表示膜沸腾气泡13的收缩进一步进行的状态。膜沸腾气泡13越小，加热元件10与液体W接触的区域越大，并且生成第三UFB 11C直至膜沸腾气泡13消失。

图10A和图10B是表示由膜沸腾生成的膜沸腾气泡13的消失的冲击(即，气蚀的一种)引起的生成UFB的状态的图。图10A表示膜沸腾气泡13消失之前即刻的状态。在该状态下，膜沸腾气泡13由于内部负压而迅速收缩，尚未起泡的负压区域15包围膜沸腾气泡13。

图10B表示膜沸腾气泡13在点P处消失之后即刻的状态。当膜沸腾气泡13消失时，由于消失的冲击，声波从点P作为起点同心地波动。声波是弹性波的总称，其通过任何物体传播，无论是气体、液体和固体。在本实施方案中，作为液体W的高压面17A和低压面17B的液体W的压缩波交替地传播。

在这种情况下，尚未起泡的负压区域15内的气体溶解液3通过因膜沸腾气泡13消失而产生的冲击波而发生共振，气体溶解液3超过压力溶解极限，并且在低压面17B通过其的时机进行相变。具体地，在膜沸腾气泡13消失的同时，许多气泡在尚未起泡的负压区域15中汽化。在本实施方案中，由膜沸腾气泡13的消失产生的冲击波而生成的气泡被称为第四UFB 11D。

由膜沸腾气泡13的消失所产生的冲击波所生成的第四UFB 11D在极窄的薄膜状区域中以极短的时间(1μS以下)突然出现。直径足够小于第一至第三UFB的直径，并且气-液界面能高于第一至第三UFB的气-液界面能。因此，认为第四UFB 11D具有与第一至第三UFB11A至11C不同的特性并且生成不同的效果。

另外，第四UFB 11D在其中传播冲击波的同心球的区域的许多部分均匀地生成，并且第四UFB 11D从其生成开始均匀地存在于腔室301中。尽管在生成第四UFB 11D的时机已经存在许多第一至第三UFB，但是第一至第三UFB的存在不会极大地影响第四UFB 11D的生成。还认为第一至第三UFB不会由于第四UFB 11D的生成而消失。

如上所述，期望通过加热元件10生成热从膜沸腾气泡13的生成到消失在多个阶段中生成UFB 11。第一UFB 11A、第二UFB 11B和第三UFB 11C在膜沸腾生成的膜沸腾气泡的表面近旁生成。在这种情况下，“近旁”是指距膜沸腾气泡的表面约20μm以内的区域。当气泡消失时，在冲击波传播的区域中生成第四UFB 11D。尽管以上实例表示了至膜沸腾气泡13消失的阶段，但是生成UFB的方式不限于此。例如，在气泡消失之前，通过所生成的膜沸腾气泡13与大气连通，如果膜沸腾气泡13尚未达到消失，也能够生成UFB。

接下来，说明UFB的保存特性。液体的温度越高，气体成分的溶解特性越低，温度越低，气体成分的溶解特性越高。换句话说，随着液体温度升高，促进溶解的气体成分的相变并且UFB的生成变得更容易。液体的温度与气体的溶解度成相反关系，随着液体温度升高，超过饱和溶解度的气体转变为气泡并出现在液体中。

因此，当液体的温度从常温迅速升高时，溶解特性不停地降低，并且开始生成UFB。随着温度升高，热溶解特性降低，并且生成许多UFB。

相反，当液体的温度从常温下降时，气体的溶解特性增加，并且生成的UFB更容易液化。然而，这样的温度远低于常温。另外，由于即使当液体的温度降低时，一旦生成的UFB也具有高的内部压力和大的气-液界面能，所以施加足够高的压力以破坏这种气-液界面的可能性很小。换句话说，只要将液体储存在常温常压下，一旦生成的UFB就不会轻易消失。

在本实施方案中，用图7A至图7C说明的第一UFB 11A和用图9A至图9C说明的第三UFB 11C可以描述为通过利用气体的这种热溶解特性而生成的UFB。

另一方面，在压力与液体的溶解特性之间的关系中，液体的压力越高，气体的溶解特性越高，并且压力越低，溶解特性越低。换句话说，随着液体的压力降低，促进液体中溶解的气体溶解液向气体的相变，并且UFB的生成变得更容易。一旦液体的压力变得低于常压，溶解特性就会立即降低，开始UFB的生成。随着压力降低，压力溶解特性降低，并且生成许多UFB。

相反，当液体的压力增加到高于常压时，气体的溶解特性增加，并且生成的UFB更容易被液化。但是，这样的压力远高于大气压。另外，由于即使当液体的压力增加时，一旦生成的UFB也具有高的内部压力和大的气-液界面能，所以施加足够高的压力以破坏这种气-液界面的可能性很小。换句话说，只要将液体储存在常温常压下，一旦生成的UFB就不会轻易消失。

在本实施方案中，用图8A至图8C说明的第二UFB 11B和用图10A至图10B说明的第四UFB 11D可以描述为通过利用气体的这种压力溶解特性而生成的UFB。

上面分别说明了由不同原因生成的那些第一至第四UFB；但是，上述生成原因与膜沸腾事件同时发生。因此，可以同时生成至少两种类型的第一至第四UFB，并且这些生成原因可以协作以生成UFB。应当注意，由膜沸腾现象引发所有生成原因是常见的。在本说明书中，通过利用如上所述由快速加热引起的膜沸腾来生成UFB的方法被称为热超细气泡(T-UFB)生成方法。另外，将通过T-UFB生成方法生成的UFB称为T-UFB，将通过T-UFB生成方法生成的包含T-UFB的液体称为T-UFB含有液。

通过T-UFB生成方法生成的气泡几乎全部为1.0μm以下，并且难以生成毫气泡和微气泡。即，T-UFB生成方法允许显着且有效地生成UFB。另外，通过T-UFB生成方法生成的T-UFB具有比通过常规方法生成的UFB大的气-液界面能，并且只要在常温和常压下储存T-UFB就不会轻易消失。此外，即使通过新的膜沸腾生成了新的T-UFB，也可以防止由于新生成的冲击而使已经生成的T-UFB消失。即，可以说，T-UFB含有液中所含的T-UFB的数量和浓度具有滞后特性(hysteresis properties)，这取决于在T-UFB含有液中进行膜沸腾的次数。换句话说，可以通过控制设置在T-UFB生成单元300中的加热元件的数量和施加电压脉冲至加热元件的数量来调节包含在T-UFB含有液中的T-UFB的浓度。

再次参考图1。一旦在T-UFB生成单元300中生成具有期望的UFB浓度的T-UFB含有液W，则将UFB含有液W供给到后处理单元400。

图11A至图11C是表示本实施方案的后处理单元400的构成实例的图。本实施方案的后处理单元400以从无机离子、有机物和不溶性固体物质的顺序阶段地去除UFB含有液W中的杂质。

图11A表示去除无机离子的第一后处理机构410。第一后处理机构410包括交换容器411、阳离子交换树脂412、液体导入路413、收集管414和液体排出路415。交换容器411储存阳离子交换树脂412。将由T-UFB生成单元300生成的UFB含有液W通过液体导入路413注入交换容器411中，并吸收到阳离子交换树脂412中，使得去除作为杂质的阳离子。这些杂质包括从T-UFB生成单元300的元件基板12剥离的金属材料，例如SiO₂、SiN、SiC、Ta、Al₂O₃、Ta₂O₅和Ir。

阳离子交换树脂412是将官能团(离子交换基团)导入具有三维网络的高聚物基体中的合成树脂，并且合成树脂的外观是约0.4至0.7mm的球形颗粒。一般的高聚物基体是苯乙烯-二乙烯基苯共聚物，官能团可以是例如甲基丙烯酸系列和丙烯酸系列的官能团。然而，以上材料是示例。只要该材料可以有效地去除期望的无机离子，上述材料就可以改变为各种材料。吸收在阳离子交换树脂412中以去除无机离子的UFB含有液W由收集管414收集，并通过液体排出路415转移到下一工序。在本实施方案的该过程中，并不是所有从液体导入路413供给的UFB含有液W中含有的无机离子都需要去除，只要去除至少一部分无机离子即可。

图11B表示去除有机物的第二后处理机构420。第二后处理机构420包括储存容器421、过滤器(filtration filter)422、真空泵423、阀424、液体导入路425、液体排出路426和空气吸引路427。储存容器421的内部被过滤器422分成上下方两个区域。液体导入路425连接到上下方两个区域的上方区域，空气吸引路427和液体排出路426连接到上下方两个区域的下方区域。一旦在阀424关闭的状态下驱动真空泵423，则储存容器421中的空气通过空气吸引路427排出以使储存容器421内部的压力为负压，然后从液体导入路425导入UFB含有液W。然后，将由过滤器422去除了杂质的UFB含有液W贮留在储存容器421中。

由过滤器422去除的杂质包括可以在管或各单元处混合的有机材料，例如包括例如硅、硅氧烷和环氧树脂的有机化合物。可用于过滤器422的滤膜包括可去除细菌的亚μm网眼的过滤器(网眼直径为1μm以下的过滤器)和可去除病毒的nm网眼的过滤器。具有如此小的开口直径的过滤器可以去除大于过滤器的开口直径的气泡。特别地，可能存在以下情况：过滤器被吸附到过滤器的开口(网眼)上的微细气泡堵塞，这会减慢过滤速度。然而，如上所述，通过本发明的本实施方案中说明的T-UFB生成方法生成的大多数气泡的直径为1μm以下的尺寸，并且难以生成毫气泡和微气泡。即，由于生成毫气泡和微气泡的可能性极低，因此能够抑制由于气泡向过滤器的吸附而导致的过滤速度的降低。因此，将设置有网眼直径为1μm以下的过滤器的过滤器422应用于具有T-UFB生成方法的系统是有利的。

适用于本实施方案的过滤的实例可以是所谓的死端过滤(dead-end filtration)和错流过滤。在死端过滤中，所供给的液体的流动方向与通过过滤器开口的过滤液体的流动方向相同，具体而言，使流动的方向彼此一致。相反，在错流过滤中，所供给的液体沿过滤器表面的方向流动，具体而言，所供给的液体的流动方向和通过过滤器开口的过滤液体的流动方向彼此交叉。为了抑制气泡向过滤器开口的吸附，优选适用错流过滤。

在储存容器421中贮留了一定量的UFB含有液W之后，停止真空泵423并且打开阀424以将储存容器421中的T-UFB含有液通过液体排出路426转移到下一工序。此处虽然采用了真空过滤法作为去除有机杂质的方法，但是例如，也可以采用重力过滤法和加压过滤作为使用过滤器的过滤方法。

图11C表示去除不溶性固体物质的第三后处理机构430。第三后处理机构430包括沉淀容器431、液体导入路432、阀433和液体排出路434。

首先，在阀433关闭的状态下，通过液体导入路432将预定量的UFB含有液W贮留在沉淀容器431中，并且将其放置一会儿。同时，UFB含有液W中的固体物质由于重力而沉淀到沉淀容器431的底部上。在UFB含有液中的气泡中，较大的气泡如微气泡通过浮力上升到液体表面，并且也从UFB含有液中去除。经过足够的时间后，打开阀433，去除了固体物质和大气泡的UFB含有液W通过液体排出路434转移到收集单元500。在本实施方案中示出了依次适用三个后处理机构的实例；然而，并不限于此，并且可以改变三个后处理机构的顺序，或者可以采用至少一种所需的后处理机构。

再次参考图1。通过后处理单元400去除了杂质的T-UFB含有液W可以直接转移到收集单元500，或者可以再次放回溶解单元200。在后一种情况下，由于T-UFB的生成而降低的T-UFB含有液W的气体溶解浓度可以由溶解单元200再次补偿到饱和状态。如果在补偿之后由T-UFB生成单元300生成新的T-UFB，则可以进一步增加具有上述特性的T-UFB含有液中包含的UFB的浓度。即，可以通过在溶解单元200、T-UFB生成单元300和后处理单元400的循环次数来增加所包含的UFB的浓度，并且可以在获得所含的UFB的预定的浓度之后，将UFB含有液W转移到收集单元500。本实施方案示出将由后处理单元400处理的UFB含有液送回至溶解单元200并循环的形式；然而，并不限于此，通过T-UFB生成单元之后的UFB含有液可以在供给至后处理单元400之前再次放回到溶解单元200，使得在例如通过多次循环来增加T-UFB浓度之后，由后处理单元400进行后处理。

收集单元500收集并保存从后处理单元400转移的UFB含有液W。由收集单元500收集的T-UFB含有液是具有高纯度的UFB含有液，各种杂质从其中去除。

在收集单元500中，通过进行某些阶段的过滤处理，可以通过T-UFB的尺寸对UFB含有液W进行分类。由于预想通过T-UFB方法获得的T-UFB含有液W的温度高于常温，因此收集单元500可以设置有冷却单元。冷却单元可以被设置到后处理单元400的一部分。

上面给出了UFB生成装置1的示意说明；然而，不用说可以改变表示的多个单元，并且不需要全部准备。取决于所使用的液体W和气体G的类型以及所生成的T-UFB含有液的预期用途，可以省略上述单元的一部分，或者可以添加除上述单元之外的其他单元。

例如，当要被UFB包含的气体是大气时，可以省略作为预处理单元100的脱气单元和溶解单元200。另一方面，当期望UFB包含多种气体时，可以添加其他溶解单元200。

可以将图11A至图11C中说明的用于去除杂质的单元设置为T-UFB生成单元300的上游，或者可以设置在其上游和下游两者。当要供给到UFB生成装置的液体是自来水、雨水、污水等时，液体中可能包含有机和无机杂质。如果将这样的包含杂质的液体W供给到T-UFB生成单元300，则存在使加热元件10劣化并引起盐析现象的危险。通过将如图11A至图11C所示的机构设置在T-UFB生成单元300的上游，可以预先去除上述杂质。

<<可用于T-UFB含有液的液体和气体>>

现在说明可用于生成T-UFB含有液的液体W。可用于本实施方案中的液体W是例如纯水、离子交换水、蒸馏水、生物活性水、磁性活性水、化妆水、自来水、海水、河水、清洁水和污水、湖水、地下水、雨水等。也可以使用包含上述液体等的混合液体。也可以使用包含水和可溶性有机溶剂的混合溶剂。通过与水混合而使用的可溶性有机溶剂没有特别限制；但是，以下可以是其具体实例。碳数为1至4的烷基醇类，包括甲醇，乙醇，正丙醇，异丙醇，正丁醇，仲丁醇和叔丁醇。酰胺类，包括N-甲基-2-吡咯烷酮，2-吡咯烷酮，1，3-二甲基-2-咪唑啉酮，N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺。酮类或酮醇类，包括丙酮和双丙酮醇。环状醚类，包括四氢呋喃和二噁烷。二醇类，包括乙二醇，1,2-丙二醇，1,3-丙二醇，1,2-丁二醇，1,3-丁二醇，1,4-丁二醇，1,5-戊二醇，1,2-己二醇，1，6-己二醇，3-甲基-1,5-戊二醇，二甘醇，三甘醇和硫代二甘醇。多元醇的低级烷基醚类，包括乙二醇单甲醚，乙二醇单乙醚，乙二醇单丁醚，二甘醇单甲醚，二甘醇单乙醚，二甘醇单丁醚，三甘醇单甲醚，三甘醇单乙醚，和三乙二醇单丁醚。聚亚烷基二醇类，包括聚乙二醇和聚丙二醇。三醇类，包括甘油，1,2,6-己三醇和三羟甲基丙烷。这些可溶性有机溶剂可以单独使用，也可以并用它们中的2种以上。

可以导入到溶解单元200中的气体成分是例如氢、氦、氧、氮、甲烷、氟、氖、二氧化碳、臭氧、氩、氯、乙烷、丙烷、空气等。气体成分可以是包含上述成分中的一些的混合气体。另外，溶解单元200无需以气态溶解物质，并且溶解单元200可以将包含期望成分的液体或固体融合到液体W中。在这种情况下，溶解可以是自发溶解，施加压力引起的溶解，或由于电离而引起的水合、离子化和化学反应导致的溶解。

《T-UFB生成方法的效果》

接下来，通过与常规UFB生成方法进行比较来说明上述T-UFB生成方法的特征和效果。例如，在以文丘里法为代表的常规的气泡生成装置中，在流路的一部分中设置有诸如减压喷嘴的机械减压结构。液体以预定的压力流动以经过减压结构，并且在减压结构的下游区域中生成各种尺寸的气泡。

在这种情况下，在生成的气泡中，由于诸如毫气泡和微气泡的相对较大的气泡受到浮力的影响，因此这些气泡上升至液面并消失。即使不受浮力影响的UFB也可能随毫气泡和微气泡消失，因为UFB的气-液界面能不是很大。另外，即使上述减压结构串联配置，并且同一液体重复地流过减压结构，也不能长时间储存与重复次数相对应的数量的UFB。换句话说，通过常规的UFB生成方法生成的UFB含有液一直难以长时间地将所含有的UFB的浓度维持在预定值。

相反，在利用膜沸腾的本实施方案的T-UFB生成方法中，在极其靠近加热元件的部分中局部地发生从常温到约300℃的快速温度变化和从常压到约几兆帕的快速压力变化。加热元件是矩形，其一侧大约数十至数百μm。它大约是常规UFB生成单元尺寸的1/10至1/1000。另外，随着在膜沸腾气泡表面的极薄膜区域内的气体溶解液瞬时(以微秒计的极短时间内)超过热溶解极限或压力溶解极限，发生相变并且气体溶解液析出为UFB。在这种情况下，几乎不生成较大的气泡，例如毫气泡和微气泡，并且液体以极高的纯度包含直径为约100nm的UFB。此外，由于以这种方式生成的T-UFB具有足够大的气-液界面能，因此在正常环境下T-UFB不容易破坏并且可以长时间储存。

特别地，使用能够在液体中局部形成气体界面的膜沸腾现象的本公开可以在靠近加热元件的液体的一部分中形成界面，而不会影响整个液体区域，并且热和压力作用进行于其上的区域可以非常局部。结果，可以稳定地生成期望的UFB。随着用于生成UFB的进一步更多的条件应用于通过液体循环的生成液，可以另外生成新的UFB而对已经制成的UFB的影响很小。结果，可以相对容易地制造期望尺寸和浓度的UFB液。

此外，由于T-UFB生成方法具有上述滞后特性，可以在保持高纯度的同时将浓度增加到期望的浓度。换句话说，根据T-UFB生成方法，可以有效地生成高纯度和高浓度的可长时间储存的UFB含有液。

<<T-UFB含有液的具体用途>>

通常，包含超细气泡的液体的应用通过包含气体的类型来区分。只要可以将大约PPM至BPM的气体量溶解在液体中，任何类型的气体都可以构成UFB。例如，含超细气泡的液体可用于以下应用。

-含空气的UFB含有液可以优选用于工业、农业和渔业以及医疗现场等中的清洁，以及植物和农业和渔业产品的养殖。

-含臭氧的UFB含有液不仅可以优选用于工业、农业和渔业以及医疗现场等中的清洁应用，而且还可以应用于旨在消毒、灭菌和除菌的应用以及例如排水和受污染的土壤的环境净化。

-含氮的UFB含有液不仅可以优选用于工业、农业和渔业以及医疗现场等中的清洁应用，还可以用于旨在进行消毒、灭菌和除菌的应用以及例如排水和受污染的土壤的环境净化。

-含氧的UFB含有液可以优选用于工业、农业和渔业、以及医疗现场等中的清洁应用，以及植物和农业和渔业产品的养殖。

-含二氧化碳的UFB含有液不仅可以优选用于工业、农业和渔业以及医疗现场等中的清洁应用，还可以用于例如旨在进行消毒、灭菌和除菌的应用。

-含有全氟化碳作为医用气体的UFB含有液可优选用于超声诊断和治疗。如上所述，UFB含有液可以在医疗、化学、牙科、食品、工业、农业和渔业等的各个领域中发挥作用。

在每种应用中，包含在UFB含有液中的UFB的纯度和浓度对于快速可靠地发挥UFB含有液的作用很重要。换句话说，通过利用本实施方案的T-UFB生成方法，可以在各个领域中期待空前的效果，其中该方法能够生成具有高纯度和期望浓度的UFB含有液。以下是期望可优选应用T-UFB生成方法和T-UFB含有液的应用列表。

(A)液体纯化应用

-在将T-UFB生成单元设置于水净化单元的情况下，期望增强水净化效果和PH调节液的纯化效果。T-UFB生成单元还可以设置于碳酸水站。

-在将T-UFB生成单元设置于加湿器、香气扩散器、咖啡机等的情况下，期望增强室内的加湿效果、除臭效果和气味扩散效果。

-如果生成了由溶解单元将臭氧气体溶解在其中的UFB含有液，并且将其用于牙科治疗、烧伤治疗和使用内窥镜的伤口治疗，则期望增强医疗清洁效果和抗菌效果。

-在将T-UFB生成单元设置于公寓的储水箱的情况下，期望增强将长时间储存的饮用水的水净化效果和除氯效果。

-如果将含有臭氧或二氧化碳的T-UFB含有液用于不能进行高温灭菌处理的日本清酒、烧酒、葡萄酒等的酿造过程，期望比使用常规液体更有效地进行巴氏灭菌处理(pasteurization processing)。

-如果在用于特定保健用途的食品和具有功能要求的食品的制造过程中将UFB含有液混入成分中，则可以进行巴氏灭菌处理，因此可以提供安全且功能性的食品，而没有味道的损失。

-在将T-UFB生成单元设置于用于在渔业产品(例如鱼和珍珠)的养殖场中的养殖的海水和淡水的供给路径的情况下，期望促进渔业产品的产卵和生长。

-在将T-UFB生成单元设置于用于食品保藏的水的纯化工序的情况下，期望增强食品的保藏状态。

-在将T-UFB生成单元设置于用于将池水或地下水漂白的漂白单元中的情况下，期望更高的漂白效果。

-在将T-UFB含有液用于修复混凝土构件的裂缝的情况下，期望增强裂缝修复的效果。

-在将T-UFB包含于用于使用液体燃料的机器(例如汽车、船舶和飞机)的液体燃料的情况下，期望增强燃料的能效。

(B)清洁应用

近来，UFB含有液作为用于去除附着在衣物上的污垢等的清洁水已受到关注。如果将上述实施方案中说明的T-UFB生成单元设置于洗衣机，并且将比常规液体具有更高纯度和更好渗透性的UFB含有液供给到洗涤桶，则期望进一步增强去污力。

-在将T-UFB生成单元设置于淋浴器和便器洗涤器的情况下，不仅期望对包括人体在内的各种动物的清洁效果，而且还期望促进浴室和便器上的水渍和霉菌的污染去除的效果。

-在将T-UFB生成单元设置于汽车的窗户清洗器、用于清洁墙壁构件等的高压清洗器、汽车清洗器、洗碗机、食物清洗器等的情况下，期望进一步增强其清洁效果。

-在将T-UFB含有液用于清洁和维护工厂中制造的零件、包括压制后的去毛刺工序的情况下，期望增强清洁效果。

-在半导体元件的制造中，如果将T-UFB含有液用作晶片的抛光水，则期望增强抛光效果。另外，如果在抗蚀剂去除工序中使用T-UFB含有液，则增强促进不容易剥离的抗蚀剂的剥离。

-在将T-UFB生成单元设置于用于对医疗机器(例如医疗机器人、牙科治疗单元、器官保藏容器等)进行清洁和除菌的机器的情况下，期望增强机器的清洁效果和除菌效果。T-UFB生成单元也可用于动物的治疗。

(C)药物应用

-如果在化妆品等中包含T-UFB含有液，则促进渗透到皮下细胞，并且可以大大减少对皮肤生成不良影响的添加剂例如防腐剂和表面活性剂。结果，可以提供更安全和更功能性的化妆品。

-如果将包含T-UFB的高浓度纳米气泡制剂用于例如CT和MRI的医学检查装置的造影剂，则可以有效地使用X射线和超声波的反射光。这使得可以捕获可用于癌症等的初步诊断的更详细的图像。

-如果将包含T-UFB的高浓度纳米气泡水用于称为高强度聚焦超声(HIFU)的超声波治疗机，则可以降低超声波的照射功率，从而可以使治疗更加非侵入。特别地，可以减少对正常组织的损伤。

-通过使用含有T-UFBs的高浓度纳米气泡作为源、修饰在气泡周围的负电荷区域中形成脂质体的磷脂、并通过磷脂适用各种医疗物质(例如DNA和RNA)，可以形成纳米气泡制剂。

-如果将含有通过生成T-UFB制成的高浓度纳米气泡水的药物转移到牙根管中以进行牙髓和牙本质的再生治疗，则该药物会由于纳米气泡水的渗透效果而深深地进入牙本质小管，并且促进除菌效果。这使得可以在短时间内安全地治疗牙髓的感染根管。

<<元件基板的布局>>

如上所述，UFB 11是通过对一个加热元件(以下称为加热器)10施加预定的电压脉冲而生成的膜沸腾生成的。因此，可以通过增加加热器10的数量来增加在预定的单位时间内生成的UFB 11的数量。为了在短时间内稳定地生成期望的数量的UFB 11，需要密集地配置许多加热器来驱动。作为实例，可以考虑UFB生成装置1的实施方案，在该实施方案中，布局了每个包括配置在其上的多个加热器10的多个元件基板12，使得配置了10000片加热器10。在试图在较短的时间内生成UFB11的情况下，需要进一步增加加热器10的数量。

然而，在某些情况下，简单地通过增加加热器10的数量难以稳定地生成UFB 11。例如，在加热器10的数量超过10000片的情况下，流过这些加热器10的总电流具有巨大的值。此外，用于与加热器10建立连接的布线中的寄生电阻损耗根据加热器10而变化。由于这个原因，输入到加热器10的能量的量显著地变化。由于输入到加热器10的能量量显著变化，可能会出现接收能量超过允许范围的加热器10。在为了稳定地生成大量的UFB而在元件基板12上密集地配置多个加热器10的情况下，要求将输入到加热器10的能量的变化维持在预定的范围内。在下文中，将首先对输入到加热器10的能量变化的情况进行说明。

图12A和图12B是表示提取作为元件基板12的一部分的元件区域1250(也称为加热部)的平面布局的实例的图，并表示在每个元件区域1250中设置多个加热器的实例。图12A是在一个元件区域1250中配置8个加热器1011～1018的实例，图12B是在一个元件区域1250中配置4个加热器1061～1064的实例。为了方便起见，下面将使用加热器数量较少的实例进行说明。

在图12A中，电极盘1201和1202被配置在元件区域1250中，用于向8个加热器1011至1018中的每个输入电能。换句话说，元件区域1250可以被视为由该对电极盘向其输入能量的两个或多个加热器的集合体。区域1221a至1228a和1221b至1228b是逐一连接到各加热器1011至1018的单独布线区域。区域1211和1212是将多个单独布线区域连接到电极盘1201和1202的公共布线区域。在本实施方案中使用的加热器1011至1018通过按照半导体光刻工艺的制造，被制造成具有基本相同的形状和基本相同的膜厚度。也就是说，加热器1011至1018具有基本相同的电阻值。

除非另有说明，在下面的说明中，生成UFB的加热器10具有基本相同的形状，并且在初始状态下具有基本相同的电阻值。尽管如此，加热器10的形状并不总是必须是相同的形状，加热器10只需要构成为抑制能量的变化。例如，加热器10的形状对于每个元件区域1250可以是不同的。可以在光刻工艺中通过掩模设计适当地进行加热器10的部分形状变化。

通过将图6A所示的电压脉冲施加到电极盘1201和1202，电流流过共同布线区域1211和1212、单独布线区域1221至1228以及加热器1011至1018。然后，在各加热器1011至1018上的液体中生成膜沸腾，由此生成UFB。

与图12A相对，图12B是在元件区域1250中配置4个加热器1061～1064的实例。区域1241a至1244a和1241b至1244b是单独连接到相应的加热器1061至1064的单独布线区域。区域1231和1232是将多个单独布线区域连接到电极盘1201和1202的公共布线区域。

发明人已经发现，图12A所示构成中的每个加热器生成的UFB的量与图12B所示构成中的每个加热器生成的UFB的量不同。这是因为，在图12A的构成中各加热器1011～1018所消耗的能量量与图12B的构成中各加热器1061～1064所消耗的能量量之间存在差异。具体地，在共同布线区域1211、1212、1231和1232中的布线电阻损耗引起输入到加热器的能量的变化，从而形成能量量的差异。

图13A和图13B是表示与图12A和12B相关的电等效电路的图。图13A对应于图12A中的构成，图13B对应于图12B中的构成。将参考图12A至13B详细说明能量的变化。

图13A和图13B是将图12A和图12B中的单独配线区域和共同配线区域用电配线电阻代替，将加热器用电加热器电阻代替的图。图13A中的附图标记rh1至rh8分别表示与图12A中的加热器1011至1018对应的加热器的电阻值，图13B中的附图标记rh61至rh64分别表示与图12B中的加热器1061至1064对应的加热器的电阻值。图13A中的附图标记rliA1至rliA8表示图12A中的单独布线区域1221a至1228a的电阻值。图13A中的附图标记rliB1至rliB8表示图12A中单独布线区域1221b至1228b的电阻值。图13A中的附图标记rlcA1至rlcA8表示图12A中的共同布线区域1211的电阻值。图13A中的附图标记rlcB1至rlcB8表示图12A中公共布线区域1212的电阻值。同样，图13B中的附图标记rliA61至rliA64表示图12B中单独布线区域1241a至1244a的电阻值，并且附图标记rliB61至rliB64表示图12B中单独布线区域1241b至1244b的电阻值。附图标记rlcA61至rlcA64表示图12B中的共同布线区域1231的电阻值，附图标记rlcB61至rlcB64表示图12B中的共同布线区域1232的电阻值。

在图13A中，在电极盘1201和1202之间施加图6A所示的电压脉冲(时间t1)期间流过加热器的电流用附图标记i1至i8表示，在图13B中，电流用附图标记i61至i64表示。在图13A和13B中，流过加热器的电流i1～i8和i61～i64用来表示流过布线电阻区域的电流。

在这种情况下，图13A中输入到加热器1011的能量E1可以用表达式1表示，输入到其中的加热器1018的能量E2可以用表达式2表示：

加热器1011:E1＝i1×i1×rh1×t1(表达式1)；和

加热器1018:E2＝i8×i8×rh8×t1(表达式2)。

同时，图13B中输入到加热器1061的能量E3可以用表达式3表示，输入到其中的加热器1064的能量E4可以用表达式4表示。

加热器1061:E3＝i61×i61×rh61×t1(表达式3)；和

加热器1064:E4＝i64×i64×rh64×t1(表达式4)。

由于这种情况下的加热器是在光刻工艺中同时形成的，因此加热器的电阻值rh1、rh8、rh61和rh64基本彼此相等。另一方面，流过加热器的电流为i1≠i8≠i61≠i64，主要是由于布线电阻rlc的部分影响。这就造成了输入到加热器中的能量的变化。因此，根据加热器的不同而生成不同量的UFB，而妨碍了UFB的稳定生成。为了在短时间内稳定地生成UFB，需要减少输入到元件区域的加热器的能量的变化。

下面将说明在包括加热器10的构成中抑制输入到多个加热器10的能量的变化的实例。此外，还将在下文中说明检测通过使用加热器10来生成膜沸腾的能量(阈值能量)，并使要输入到加热器10的能量最小化的实例。

<<第一实施方案>>。

<抑制能量变化>

图14A至图14C是用于说明降低共同布线区域的布线电阻损耗的差异的实例的图。图14A是与图12B的构成相对应的图，表示提取元件区域的平面布局的实例，该元件区域是元件基板12的一部分。在图14A所示的构成中，用于控制流过加热器的电流的开关(SW)1401～1404分别配置在单独布线区域1241b～1244b。在该构成中，虽然加热器的电源电压(24V)不断地施加到电极盘1201和1202上，但在SW关闭(L)时，没有电流流过加热器。图14B是表示驱动加热器的SW1401至1404的逻辑信号的波形的图。在向SW 1401至1404中的每个施加逻辑信号H的情况下，SW被打开，同时由电源电压生成的电流开始通过电极盘1201和1202流入相应的加热器，并且在每个加热器上生成膜沸腾。

图12A至图13B所示的构成是在电源电压的施加时间期间同时驱动连接到电极盘的所有加热器的构成。另一方面，在图14A所示的构成中，通过使用SW1401至1404，在延迟时机的同时驱动加热器1061至1064。该构成能够显著地减少在图13B中电流同时流过多个加热器1061～1064的情况下受到影响的公共布线部分1351的布线电阻损耗。如上所述，通过配置SW1401～1404从而允许以分时方式驱动加热器，能够抑制输入到加热器的能量的变化。

图14C是表示在元件基板12上配置多个图14A所示的元件区域的实例的图。为了在短时间内稳定地生成UFB，需要配置许多加热器。经管为了说明起见，图14C表示在其中配置了8个各设有4个加热器的元件区域的实施方案，但通过增加各元件区域的加热器的数量或增加元件区域的数量，仍然可以配置更多的加热器。在T-UFB生成单元300中，设置壁1421和盖子(未图示)以覆盖加热器10，但不覆盖元件基板12上的电极盘1201和1202，以形成液体室。虽然在本实施方案中没有提供用于隔断液体室内部的壁，但可以提供这种用于隔断内部的壁来代替。

还有一种抑制输入到加热器的能量的变化的方法是如下的方法：将连接远离电极盘单元的加热器10的布线图案的宽度设定为大于连接靠近电极盘单元的加热器10的布线图案的宽度。代替地，可以增加多个加热器10所共有的布线图案的区域，同时减少要单独连接到相应加热器10的单独布线图案的长度。可代替地，可以通过在元件基板12上形成多个布线层来扩大共同布线图案的区域。还可以使用各种其它方法来抑制能量的变化。

<膜沸腾阈值能量>

接下来，将说明加热器为使液体进入膜沸腾而使用的"膜沸腾阈值能量"与"输入到加热器的能量"之间的关系。"膜沸腾阈值能量"是通过加热器10加热使液体W起泡(膜沸腾)所需的最小能量。更准确地说，如图6A所示，这是由作为在恒定电压下逐渐延长输入电流的脉冲宽度的结果的膜沸腾(起泡)开始点的电压和电流脉冲宽度计算出的能量。另一方面，"输入到加热器的能量"是指直接输入到加热器10的能量。膜沸腾是在如下条件下发展的，即"输入到加热器的能量"大于"膜沸腾阈值能量"。由于这个原因，在使加热器10生成膜沸腾的情况下，"输入到加热器的能量"相对于"膜沸腾阈值能量"的比率变成等于或高于1的值。

在本实例中，将"输入到加热器的能量"设定为使得在施加电压脉冲时一同(atonce)引起膜沸腾的一组加热器中的所有加热器基本上在任何环境下都能带来膜沸腾。例如，在电压恒定的情况下，将"输入到加热器的能量"设定为具有如下的脉冲宽度：其比"膜沸腾阈值能量"的脉冲宽度长。

由于该"输入到加热器的能量"，各加热器10的温度开始上升。直到膜沸腾出现，热量通过加热器10的上部的保护层309和抗气蚀膜310(见图5A)传递给液体。一旦膜沸腾发展，液体就从加热器10的上方消失。由于这个原因，在膜沸腾生成的情况下，加热器10的热量不传递给液体，相对于输入能量的温升曲线变得陡峭。换句话说，无助于膜沸腾的温度上升越过度，加热器10的温度就越高。因此，这可能会降低加热器10的产品寿命。由于这个原因，优选将"输入到加热器的能量"设定得尽可能小。

在此，考虑"膜沸腾阈值能量"以及基板的各种布线电阻等，控制单元600设定"输入到加热器的能量"。然而，"膜沸腾阈值能量"是理论上得到的估计值。通过使用膜的热传递、发热体的电阻、施加电压等进行计算，可以估计生成膜沸腾的能量。另一方面，为了以低成本生成大量的UFB，装载加热器10的元件基板12的面积趋于变大。在这种情况下，由于包括形成加热器10的膜压、用于电气和物理地从液体保护加热器的绝缘膜或保护膜的膜压、大气压力等各种因素，加热器之间的"膜沸腾阈值能"发生变化。例如，在使用多个元件基板12的情况下，每个元件基板12都可能引起"膜沸腾阈值能量"的变化。同时，"膜沸腾阈值能量"的变化可能会根据其中的加热器10的各个位置或其他因素而在各元素基板12内部发生。如上所述，"膜沸腾阈值能量"的值可能由于元件基板12的制造工艺的变化或由于各种环境条件而变化。

这就是为什么"输入到加热器的能量"经常通过提供具有一定裕度的"膜沸腾阈值能量"来设定。因此，在输入过多的能量的情况下，可能会降低各加热器10的产品寿命。

如上所述，基于"膜沸腾阈值能量"确定实际输入到各加热器10的能量。因此，如果能够在实际生成膜沸腾的情况下获得"膜沸腾阈值能量"的值，则能够确定更合适的输入能量。换句话说，通过向各加热器10输入等于或高于实际生成膜沸腾的情况下的"膜沸腾阈值能量"的值的最小所需能量，能够在稳定生成UFB的同时延长各加热器10的产品寿命。

<阈值能量的导出>

下面将说明在膜沸腾由加热器10实际生成的情况下导出"膜沸腾阈值能量"的实例。在本实施方案中，在生成UFB的加热器10的附近设置构成为检测膜沸腾开始时的物理变化(温度、压力等的变化)的检测单元。例如，检测单元通过使用传感器检测膜沸腾开始时的物理变化。然后，控制单元600基于用检测单元检测得到的信息，导出加热器10的"膜沸腾阈值能量"。例如，如果能够获得从施加电压脉冲到膜沸腾的实际开始的实际时间段，则能够导出"膜沸腾阈值能量"。控制单元600通过使用由此获得的"膜沸腾阈值能量"来设定包括相关加热器10的加热器组中的"输入到加热器的能量"。

图15A至图15D是描绘向加热器10施加电压脉冲的时间与加热器附近的温度变化之间的关系的图。图15A表示在加热器10附近设有温度检测元件1610并将电压脉冲施加到加热器10的情况下，从温度检测元件(参见图16A中的温度检测元件1610)获得的温度曲线图。如图15A所示，在电压连续施加到加热器10的情况下，出现奇点1501。如前面所讨论的，这是由于膜沸腾的生成而产生的奇点，通过该膜沸腾从加热器(热生成器)散热的传递路径从液体阻断。本实施方案着眼于奇点1501。图15B表示如下实例，其中图15A中的温度曲线图是通过进行离散测量获得的。图15B表示其中为了解释起见，测量点的时间间隔是扩展的实例。然而，本发明并不只限于该实例。例如，期望以至少等于1/10或优选等于或低于1/100的表示应用膜沸腾阈值能量的脉冲宽度的测量间隔进行测量。同时，图15B表示从施加电压脉冲开始以恒定的间隔进行测量的实例，以便于理解。然而，本发明并不只限于该实例。如果与膜沸腾阈值能量相对应的脉冲宽度是事先可以预测的，那么可以通过缩短阈值周围的测量间隔来提高测量精度。

图15C表示如下实例，该实例表示在预定时间段内相对于图15B中的测量点的温度变化(按时间的微分)。从图15C可以明显地看出，在预定时间段内的温度的突然变化发生在对应于膜沸腾阈值能量的脉冲的奇点处。图15D是表示图15C的预定时间段内的测量信息的变化图(因此其是将温度值进行二阶微分(second order differential)而得到的图)，以便确定对应于膜沸腾阈值能量的施加脉冲宽度。从图15D可以清楚地看出，与具有最大变化的脉冲宽度对应的施加时间被检测为奇点。由该脉冲宽度对应的施加时间和电压脉冲的电压导出膜沸腾阈值能量。可以在使用配置在加热器10附近的温度检测元件1610的同时，通过检测温度来检测加热器10的奇点，并导出"膜沸腾阈值能量"。需要注意的是，可以通过使用温度检测元件1610、通过控制温度检测元件1610的控制器(未图示)、或者通过控制单元600来检测奇点。换句话说，检测膜沸腾的生成的检测单元包括诸如温度检测元件1610的传感器。可替代地，检测单元可以包括基于来自传感器的信息进行处理的处理单元，例如控制传感器的控制器(未图示)以及控制单元600。

图16A和图16B是表示加热器10附近的截面的图。图16A表示温度检测元件1610通过绝缘膜1620配置在加热器10的下方(在相对于加热器10存在液体W的一侧的相反侧的方向上)的实例。通过使用半导体膜沉积工艺，温度检测元件1610紧靠加热器10的下方设置。通过如上所述将温度检测元件1610配置在加热器10的附近，控制单元600能够检测出归属于各加热器10的"膜沸腾"的奇点。而且，控制单元600可以基于检测到的奇点导出"膜沸腾阈值能量"。如上所述导出的"膜沸腾阈值能量"可能在加热器10之间变化。本实施方案的控制单元600基于这样导出的每个"膜沸腾阈值能量"设定"输入到加热器的能量"。这样，控制单元600可以确定输入能量，从而有效地控制各加热器10的驱动，同时生成稳定的UFB生成。

虽然图16A说明了将温度检测元件1610配置在紧靠各加热器10的下方的实例，但本发明并不仅限于这种构成。温度检测元件1610可以紧靠在元件基板12上的一些加热器的下方配置。在如上所述元件基板12具有大面积的情况下，加热器10的"膜沸腾阈值能量"可能会根据加热器10安装的位置而变化。在这方面，温度检测元件1610可以配置在位于代表性位置的加热器10的附近。另一方面，由于加热器10的制造工艺的微小变化，在加热器10之间的"膜沸腾阈值能量"的差异等于或低于预定值的情况下，温度检测元件1610也可以部分配置。此外，如下所述可以应用各种其它的变形。

<第一变形例>

图16B是表示加热器10附近的截面的其他实例的图。在该实例中，温度检测元件1610不紧靠加热器10下方配置。在该实例中，温度检测元件1610配置在液体W处于两者之间的相对表面上，而不是包括用于生成UFB的多个加热器10的元件基板12。在这种情况下，可以在考虑液体W中温度的传达时间的同时导出"膜沸腾阈值能量"。该传达时间可以通过规定的计算获得，也可以使用通过实际测量获得的值作为传达时间。

<第二变形例>。

图17A和图17B是表示与图12B对应的元件基板12的实例的图。图17A是元件基板12的平面图。图17B是沿图17A中XVIIB线取得的截面图。本实例表示将温度检测元件1610配置在每两个加热器之间，而不是将温度检测元件配置在紧靠着生成UFB的加热器1061～1064的下方的情况。将每个温度检测元件1610配置在加热器之间，使得能够减少相对于加热器的温度检测元件的数量。在本实例中，与将温度检测元件配置在紧靠各加热器下方的情况相比，各加热器的温度变化的传递时间稍微延迟。因此，在考虑到该延迟时间的同时，检测"膜沸腾阈值能量"。具体地，控制单元600可以在考虑延迟时间来计算与"膜沸腾阈值能量"对应的脉冲宽度的同时，确定"膜沸腾阈值能量"。延迟时间可以通过规定的计算获得，也可以使用实际测量获得的值作为延迟时间。

<第三变形例>

第一实施方案及其第一和第二变形例已经说明了通过使用温度检测元件1610检测膜沸腾时的热量来导出"膜沸腾阈值能量"的实例。同时，本变形例将说明通过使用对压力作出反应的诸如压电元件的传感器检测压力而获得与"膜沸腾阈值能量"对应的脉冲宽度的实例。

如图6A所示，在通过使用加热器10生成膜沸腾的情况下，如图6A中的时机1观察到的，在生成膜沸腾的时间发生了极大的压力波。具体而言，从开始施加电压(能量)到第一次用压力传感器检测到特定压力的时间，构成图6A所示的"膜沸腾阈值能量"的原始信息(脉冲宽度的信息)。如上所述，也可以使用压力传感器检测"膜沸腾阈值能量"。换句话说，与温度传感器的情况一样，可以通过获得描绘根据时间单位的压力的曲线中的奇点，检测膜沸腾的生成并导出"膜沸腾阈值能量"。

这里，如在第一实施方案中参考图16A所述的情况下，在将压力传感器设置在与加热器10相同的基板上且紧靠加热器10下方配置的情况下，压力的传达是快速的。同时，如在第二变形例的情况下将压力传感器配置在加热器中间的情况下，压力的传达也很快。另一方面，如在第一变形例的情况下，在压力传感器和加热器10不设置在同一基板上的情况下，可以通过考虑压力在液体中的传达时间，导出"膜沸腾阈值能量"。

<第四变形例>。

第三变形例已经说明了在使用位于加热器10附近的压力传感器的同时，通过检测膜沸腾的生成所对应的压力，来检测"膜沸腾阈值能量"的情况。在此，由于膜沸腾的生成时的压力非常大，因此，定位压力传感器的位置不一定要在加热器10的附近。该变形例表示压力传感器不位于加热器10附近的情况。例如，只需要提供检测压力的构成，使得生成UFB的加热器10与要加热的液体接触。另一方面，在液体与空气接触的情况下，压力以声波的形式通过空气传达。因此，可以通过感应空气中的声音来检测"膜沸腾阈值能量"。

以上已经说明了第一实施方案及其变形例。控制单元600基于上述检测到的"膜沸腾阈值能量"设定"输入到加热器的能量"。例如，"输入到加热器的能量"可以通过对"膜沸腾阈值能量"施加规定系数来确定。在元件基板12上设置多个加热器10的情况下，"输入到加热器的能量"可能会根据加热器10的位置和其他因素而变化。"输入到加热器的能量"可以设定为"膜沸腾阈值能量"的约1～3倍的能量。在此，为了实现产品的长寿命，"输入到加热器的能量"可以设定为"膜沸腾阈值能量"的约1.01-1.3倍的能量。

虽然本实施方案已经说明了将各种传感器配置在不同位置的情况，但传感器及其位置可以根据情况进行组合。例如，温度检测元件(温度传感器)和压力传感器可以组合使用。同时，在其他构成中，可以在元件基板12的某一区域中紧靠加热器10的下方配置传感器，同时可以在其剩余区域中在加热器10之间配置传感器。可替代地，在元件基板12的特定区域中，可以在液体存在方向上在与加热器相对的位置配置传感器，同时将液体置于两者之间。

此时，已经说明了基于"膜沸腾阈值能量"的信息来控制"输入到加热器的能量"的情况。虽然该反馈控制优选为定期进行，但也可以不定期地进行控制来代替。

<<第二实施方案>>

第一实施方案已经说明了在使用设有多个加热器10的元件基板12的情况下抑制输入能量的变化的实例。第一实施方案还说明了通过导出"膜沸腾阈值能量"，以使"输入到加热器的能量"最小化的方式进行控制，从而延长产品寿命的情况。如第一实施方案所述，在使用生成UFB的加热器的同时引起膜沸腾而生成UFB的情况下，要求设有多个加热器10的元件基板12以实现以1L/min的速度、UFB的每毫升约10亿个气泡的高密度下的生产率。例如，向元件基板12设置几十万个加热器10，需要有效地驱动这些多个加热器10。第二实施方案将说明同时驱动加热器10的构成。

<T-UFB生成单元的构成>。

图18A和图18B是表示T-UFB生成单元300的构成和可应用于其的时序图的图。图18A是表示T-UFB生成单元300的构成的图。T-UFB生成单元300包括控制器1820和设有加热器1811的半导体基板1810。控制器1820可以与图1中表示的控制单元600相同，也可以与之不同。各加热器1811与第一实施方案中所述的加热器10相同。半导体基板1810与第一实施方案中所述的元件基板12相同。需要注意的是，在接下来的更多实施方案中也提供了控制器和半导体基板，其与第一实施方案的构成的关联性与上述实例中相同。半导体基板1810包括多个加热器1811、计数器1812和加热器选择电路1813。

控制器1820向包括在半导体基板1810中的计数器1812输出加热和计数器控制信号1830。包括在半导体基板1810中的各加热器1811提供有单独ID码。加热和计数器控制信号1830是同时作为加热信号和计数器控制信号的信号。在图18A和图18B所示的实例中，从控制器1820向半导体基板1810输出单型信号(single-type signal)，作为单型信号的加热和计数器控制信号1830从多个加热器1811中选择要驱动的加热器1811，并适当地驱动所选择的加热器1811。假定在制造半导体基板1810时，给每个加热器1811设定固定的值作为其ID码。

将参考图18B来说明包括计数器1812的操作的半导体基板1810的操作例。图18B的上部的时序图表示加热和计数器控制信号1830输出固定脉冲的实例。在图18B的中间部分的时序图表示加热和计数器控制信号1830根据控制器1820中的CLK输出可变脉冲的实例。图18B的下部表示要提供给加热器1811的ID码的实例。虽然其中说明了给每个加热器分配三个比特(bit)作为其ID码的实例，但比特数并不仅限于该实例。同时，加热器1811的ID码可以在半导体基板1810中反复使用。换句话说，加热器1811的数量可以大于对应于最大三比特数的8个。在图18B中，向加热器代码为"1"的加热器和向加热器代码为8的加热器同时提供ID码"000"。

计数器1812基于从控制器1820输出的加热和计数器控制信号1830进行计数(count up)。在该实例中，计数的时机(定时，timing)设定为加热和计数器控制信号1830的每个后沿的时机。在其他构成中，可以将由计数器1812计数的时机设定为加热和计数器控制信号1830的每个前沿(rising edge)的时机。在该实例中，计数器的比特数设定为三比特。计数器1812在加热和计数器控制信号1830的每个后沿计数直到计数器的比特数的最大值，然后在加热和计数器控制信号1830的后续后沿返回计数器值0。

加热器选择电路1813将计数器1812的计数器值与加热器的ID码进行比较，并驱动相应的加热器1811。如图18B所示，控制器1820可以控制加热和计数器控制信号1830的传输频率以及高载和轻载(high and low duties)。加热和计数器控制信号1830的每个高周期对应于加热器1811的驱动时间。在此，可以设定低周期为加热器的驱动时间作为代替。虽然本实施方案已经说明了存在对应于所有计数器值的加热器的构成的实例，但也可以接受没有对应于某个计数器值的加热器的构成。

如上所述，根据本实施方案，通过使用简单的构成，能够动态地控制驱动时间以同时驱动多个加热器。这使得能够在使用半导体基板1810的情况下，均匀地控制温度或电力。因此，能够有效地生成UFB。例如，还能够根据第一实施方案中所述的检测到的"膜沸腾阈值能量"，通过控制加热和计数器控制信号1830的负载(duties)，向加热器输入适当的能量。

<<第三实施方案>>。

第二实施方案已经说明了同时驱动多个加热器的实例。第二实施方案还说明了能够动态控制要同时驱动的加热器的驱动时间的实例。本实施方案将说明能够动态地改变要同时驱动的加热器的数量、其驱动顺序以及其驱动时间的实例。

<T-UFB生成单元的构成>

图19A至图19D是表示T-UFB生成单元300的构成的图。具体而言，T-UFB生成单元300包括控制器1920和设有加热器1911的半导体基板1910。图19A至19D表示四个实例。在下文中，将逐一说明各个实例。

图19A描绘与第二实施方案中所述的实例相同的构成。具体而言，半导体基板1910包括计数器1912和加热器选择电路1913。而且，从控制器1920向半导体基板1910的计数器1912输出加热和计数器控制信号1930。该构成与第二实施方案的构成不同的是，在半导体基板1910的加热器选择电路1913和控制器1920之间连接有设置I/F 1931的控制线。

设置I/F 1931是用于设定要同时驱动的加热器1911的数量及其驱动顺序的接口(interface)。控制器1920可以通过设置I/F 1931向加热器选择电路1913设定要同时驱动的加热器的数量及其驱动顺序。更准确地说，本实施方案的加热器1911与第二实施方案一样设有ID码。控制器可以通过设置I/F 1931指定用于确定ID码的比特。这使得控制器1920可以向加热器选择电路1913设定要同时驱动的加热器的数量及其驱动顺序。在本实例中，控制器1920通过设置I/F 1931设定给定的设定值(设定类型)。加热器选择电路1913基于这样设定的设定值以及加热器的ID码和计数器值来驱动相应的加热器。在此，在本实施方案中也假定在制造半导体基板1910时，给每个加热器1911设定固定值。但是，也可以在制造半导体基板1910之后，通过设置I/F 1931等对各加热器1911设定任意的ID码。

如第二实施方案所述，计数器1912通过使用加热和计数器控制信号1930对计数器值进行计数。加热器选择电路1913驱动加热器1911，该加热器1911的ID码与相关设定值相吻合，计数器值与相关设定值相吻合。因此，根据本实例，可以动态地设定要同时驱动的加热器1911的数量及其驱动顺序。更多的细节将在后面说明。

图19B说明如下实例，其中半导体基板1910没有设有计数器，但控制器1920包括计数器1921来代替。在该实例中，计数值从控制器1920的计数器1921输出到加热器选择电路1913。需要注意的是，本实例通过施加电源电压并使加热器选择电路1913根据计数值切换加热器1911，可以动态地改变要同时驱动的加热器的数量、其驱动顺序以及其驱动时间。

图19C说明不使用计数器的实例。具体地，控制器1920包括驱动加热器控制电路1922，并且从驱动加热器控制电路1922向加热器选择电路1913输出驱动加热器选择信号1933。驱动加热器选择信号1933是指示与加热器的ID码对应的值的信号。加热器选择电路1913基于驱动加热器选择信号1933选择要驱动的加热器1911。

图20A和图20B是说明要选择的加热器的图。图20A表示在图19C的构成中提供给驱动加热器控制电路1922的驱动加热器选择表的实例。驱动加热器选择表是定义要驱动的加热器的顺序的表。驱动加热器控制电路1922构成为参照驱动加热器选择表，根据控制器1920内的未图示的计数值确定要驱动的加热器的选择号，并将选择号输出到加热器选择电路1913。驱动加热器选择信号1933直接指定要驱动的加热器的ID码，因此可以适当地控制驱动顺序。在这里，控制器1920可以将图20A所示的驱动加热器选择表中包括的数值改变为其它任意数值。图20B将在后面讨论。

图19D说明如下实例，其中通过使用不同的路线，从控制器1920向加热器选择电路1913输出加热控制信号1934。在图19D中，与图19A的情况一样，设置了计数器1912。在此，控制器1920可以如参考图19B所述包括计数器。可替代地，可以如参考图19C所述的使用驱动加热器选择信号代替使用计数器。在不同路线上提供加热控制信号1934，使得能够更灵活地设定要同时驱动的加热器的数量、其驱动顺序以及其驱动时间。

图21是说明加热器选择电路1913的图。在此，加热器选择电路1913基于由设置I/F1931设定的设定值和计数器1912(或计数器1921)的计数值来选择要驱动的加热器1911。在本实例中，来自控制器1920的设置I/F 1931可以动态地改变要同时驱动的加热器的数量及其驱动顺序。在此，将对加热器的数量为16、各加热器的ID为3比特数(0～7)、计数器的比特数为3比特的构成实例进行说明。但是，ID和计数器的比特数不受限制。同时，图21中的加热器码与加热器ID不同，定义为唯一指定各加热器的码。在图21的实例中，加热器ID"000"被分配给例如具有加热器码"0"和"8"的加热器。这样，ID按0，1，2，...，7，0，1，...，7的顺序分配给加热器。

图21表示三个驱动例。根据设置I/F 1931所设定的设定值，按照这些驱动实例中的任一个进行同步驱动控制。各个驱动例根据使用加热器ID和计数器的比特(3比特)数中的哪一个比特而不同。

首先将说明第一驱动例。第一驱动例是使用各加热器ID的比特数中的3比特和各计数器的数中的3比特的驱动例。控制器1920可以通过采用设置I/F 1931来设定使用的比特数。例如，控制器1920将使用的加热器的ID的最低有效位(LSB)设定为"0"，将使用的加热器的ID的最高有效位(MSB)设定为"2"。此外，控制器1920将使用的计数器的比特的LSB设定为"0"，并将使用的计数器的比特的MSB设定为"2"。此后，控制器1920输出加热和计数器控制信号1930，从而使计数器1912如上所述地计数。在这种情况下，在加热和计数器控制信号(或加热控制信号)的高周期期间，驱动计数器的值和ID的值与设置I/F选择的比特相吻合的加热器。例如，在时机2101选择计数器值的情况下，驱动具有加热器ID"010"的加热器。具体而言，驱动具有加热器码"2"和"10"的加热器。在这种情况下，同时驱动的数量为2。

接下来，将说明第二驱动例。第二驱动例是使用各加热器ID的比特数的2比特和各计数器的数的2比特的驱动例。控制器1920通过采用设置I/F 1931来设定使用的比特数。具体地，控制器1920将使用的加热器的ID的LSB设定为"0"，并将使用的加热器的ID的MSB设定为"1"。此外，控制器1920将使用的计数器的比特的LSB设定为"0"，并将使用的计数器的比特的MSB设定为"1"。此后，控制器1920输出加热和计数器控制信号1930，从而使计数器1912计数。在这种情况下，在加热和计数器控制信号(或加热控制信号)的高周期期间，驱动计数器的值和ID的值与设置I/F选择的比特相吻合的加热器。在时机2102选择计数器值的情况下，驱动加热器ID中的bit1和bit0的组合值等于"10"的加热器。在此，bit2的值可以是任何值。具体而言，具有加热器码"2"、"6"、"10"和"14"的加热器被驱动。在这种情况下，同时驱动的数量为4。

接下来，将说明第三驱动例。将对第三驱动例进行说明，该第三驱动例与第二驱动例一样，使用各加热器ID的比特数的2比特和各计数器的数的2比特。然而，其中使用不同的LSB和MSB值。具体地，控制器1920将使用的加热器的ID的LSB设定为"1"，并将使用的加热器的ID的MSB设定为"2"。同时，控制器1920将使用的计数器的比特的LSB设定为"0"，并将使用的计数器的比特的MSB设定为"1"。这里，在时机2103选择计数器值的情况下，驱动加热器ID中bit2和bit1的组合值等于"10"的加热器。具体而言，驱动具有加热器码"4"和"12"的加热器。在这种情况下，同时驱动的数量为2。

如上所述，可以基于由控制器1920通过设置I/F 1931指定的ID和计数器的比特来改变同时驱动的数量和驱动顺序。在此，设置I/F 1931的设定值可以立刻反映，也可以按规定的时机反映。图20B表示不是在从控制器1920通过设置I/F 1931传送设定值时反映到加热器选择电路，而是加热器选择电路在计数器的一个周期的时机被锁存(latch)的构成的实例。

如上所述，根据本实施方案，能够动态地设定要同时驱动的加热器的数量、其驱动顺序以及其驱动时间。本实施方案还可以使用来自控制器1920的加热和计数器控制信号1930的频率来控制驱动加热器的频率。同时，也可以使用来自控制器1920的加热和计数器制信号1930的高周期来控制驱动加热器的时间。

<<第四实施方案>>

本实施方案将通过使用具体的电路实例来说明控制加热器10的驱动的实例。如第一实施方案所述，包括检测"膜沸腾阈值能量"的检测单元的构成也可以检测未被驱动的加热器10。例如，该构成可以检测由于断线等而未被驱动的加热器。本实施方案还将说明设定要驱动的加热器而忽略适用于上述情况的加热器的实例。换句话说，本实施方案还将说明即使在发生断线等的情况下也能动态地控制要同时驱动的加热器的数量的实例。

图22A和图22B是表示控制流过各加热器的电流的开关(SW)的控制电路的实例的图。图22A表示第一实例，图22B表示第二实例。现在，将首先说明图22A中所示的第一实例。第一实例是说明通过时分控制来进行同步驱动的电路构成的实例的情况。第二实例是说明在排除引起断线等的加热器的同时进行同步驱动的电路构成的实例的情况。

<第一实例>

在图22A中，移位寄存器2201由512个触发电路(flip-flop circuit，FF0至FF511)形成。逻辑信号的高电平H被施加到FF511的D端子。在下面的说明中，逻辑信号的高电平H将用"1"表示，其低电平L将用"0"表示。负载信号连接到各触发电路的复位端子。相应地，在负载信号成为高电平H的情况下，逻辑信号的低电平L从Q端子输出。

在下文中，将以与加热器0对应的SW的控制电路的构成要素为例进行说明。计数器2202连接到clk信号(未图示)。如果在clk信号的前沿将FF0的Q端子设定为"1"，则计数器值增加1。此外，计数器2202连接到后面将说明的计数器最大值2203。如果在clk信号的前沿将FF0的Q端子设定为"1"，并且如果从计数器最大值2203输入的值等于计数器值，则计数器值返回到0。此外，计数器2202还连接到负载信号(未图示)。在负载信号的前沿，计数器值返回到0。

计数器最大值2203包括寄存器，该寄存器在内部保持作为计数器最大值的值。在通过进行时分驱动加热器的情况下，将从时分数减去1而得到的值设定到计数器最大值2203。

计数器2202的计数器值作为输入信号连接到计数器锁存器(counter latch)2204。计数器锁存器2204在负载信号变为"1"的情况下，将计数器2202的计数器值锁存到内部。

在加热信号的前沿，块计数器(block counter)2205增加1。如果在加热信号的前沿，计数器值等于设定到计数器最大值的值，则块计数器2205的计数器值返回到0。同时，在负载信号变为"1"的情况下，块计数器2205的计数器值也返回到0。

比较器2206在由计数器锁存器2204锁存的值等于块计数器2205的计数器值的情况下，输出值"1"。与门2207包括两个输入端子，比较器2206的输出和加热信号连接到输入端子。与门2207的输出端子连接到SW。

与加热器1至511相对应的各SW的控制电路同样包括移位寄存器2201、计数器2202、计数器锁存器2204、比较器2206和与门2207。此外，控制电路与计数器最大值2203和块计数器2205相连。虽然图22A表示512个加热器的控制电路的构成例，但加热器的数量可以是不同的。简单地通过增加或减少与上述各加热器对应的构成要素，控制电路可以处理不同数量的加热器。

接下来，将参考图23A至图24来说明适用于加热器驱动时分数为4的情况的图22A的控制电路的构成例。图23A和图23B是表示某一时机的图22A的控制电路的构成的状态的图。图24是表示时序图的图。更准确地说，图23A是表示图24所示的时机1的控制电路的状态的图，图23B是表示图24所示的时机2和时机3的控制电路的状态的图。

在图23A和图23B中，各圆圈和椭圆中的数字表示相应的构成要素所保存的值。现在，下面将参考图23A和图23B进行说明。图23A是表示各构成要素在图24中的时机1所表示的时机的状态的图。在移位寄存器2201中，各FF的Q端子具有值"0"。同时，各加热器的控制电路中的计数器和计数器锁存器也具有值"0"。由于加热器驱动时分数为4，所以计数器最大值2203的值被设定为3。

图23B是表示各构成要素在图24中的时机2和时机3的状态的图，或者更具体而言，是表示在负载信号前沿处的各构成要素的状态的图。时机2是自时机1起将clk信号触发(toggling)512次后的时机，而时机3是自时机2起将clk信号触发512次后的时机。由于值"1"被输入到移位寄存器2201中的FF511的D端子，所以在触发clk信号512次(即与移位寄存器2201中的级数相同的次数)后移位寄存器中的所有FF的Q端子输出值"1"。负载信号上升(rise)前即刻各加热器控制电路中的计数器从加热器0依次具有值0，1，2，3，0，1，...，1，2，和3。所有计数器的值都会随着负载信号的上升而返回到0。各加热器控制电路中的计数器锁存器锁存在返回到0之前的相应的计数器的值。这里对计数器锁存器的值如此说明为在图23B中从0～3中的任何一个值过渡到0，因为在时机2锁存的值被保持而不改变，在时机3将锁存相同的值(与图23B中的说明不同)。移位寄存器2201和各加热器控制电路中的计数器进行从时机2到时机3的操作，其与从时机1到时机2的操作相同。

同时，由于加热器驱动时分数为4，所以加热信号从时机2到时机3取值"1"四次。每次加热信号上升时，块计数器2205增加1。在各加热器控制电路中的计数器锁存器2204的值等于相应的块计数器2205的值的情况下，比较器2206输出值"1"。该值"1"被施加到连接到比较器输出值"1"的各加热器控制电路的SW，从而相应的加热器被驱动。

<第二实例>

图22B是表示在包括不再能够生成UFB的加热器(以下称为"失效加热器")的情况下，控制流过各加热器的电流的SW的控制电路的实例的图。

在动态控制要同时驱动的加热器的数量，同时排除不能生成膜沸腾的加热器的情况下，以均衡的方式控制以任意的时分数同时施加能量的加热器。通过在使用任意时分数的同时驱动加热器，能够用与电源系统相对应的电力消耗来生成UFB。而且，通过在排除失效加热器的同时，按照时分驱动加热器，能够抑制时分操作期间的省电变化。现在，下面将参考附图对该实例进行具体说明。

与第一实例一样，对应于加热器1至511的各SW的控制电路包括移位寄存器2201、计数器2202、计数器锁存器2204、以及比较器2206。此外，每个SW的控制电路包括数据锁存器2251和与门2252。此外，每个控制电路与计数器最大值2203和块计数器2205连接。计数器2202、计数器锁存器2204、比较器2206、计数器最大值2203和块计数器2205进行与图22A中相同的操作，将省略对其的说明。

但是，在移位寄存器2201中，将数据信号连接到FF511的D端子。当失效加热器被定义为加热器n时，数据信号被设计的使得当clk信号被触发与移位寄存器2201中的级数(number of the stages)相同的次数时，从FFn的Q端子输出值"0"。在本实施方案中，假定预先知道失效加热器，并假定基于该已知信息输出数据信号。

下面将以加热器0的情况下的构成为例进行说明。移位寄存器2201中FF0的Q端子作为输入信号连接到数据锁存器2251。当负载信号变为"1"时，Q端子的值被锁存到内部。与门2252是包括三个输入端子的与门。来自比较器2206的输出、来自数据锁存器2251的输出和加热信号被连接到与门2252的输入端子。与门2252的输出端子连接到SW。虽然图22B也表示512个加热器的控制电路，但如结合图22A所讨论的那样，加热器的数量可以是不同的。

接下来，将参考图25A至图26来说明适用于加热器1和加热器4为失效加热器且加热器驱动时分数为3的情况的图22B的控制电路的构成实例。图25A和图25B是表示某一时机的图22B的控制电路的构成的状态的图。图26是表示时序图的图。更准确地说，图25A是表示图26所示的时机1的控制电路的状态的图，图25B是表示图26所示的时机2和时机3的控制电路的状态的图。

在图25A和图25B中，每个圆圈和椭圆中的数字表示相应的构成要素所保持的值。现在，下面将参考图25A和图25B进行说明。图25A是表示在图26中的时机1所表示的时机的各构成要素的状态的图。在移位寄存器2201中，各FF的Q端子具有值"0"。同时，各加热器的控制电路中的计数器和计数器锁存器也具有值"0"。由于加热器驱动时分数为3，所以计数器最大值2203的值被设定为2。

图25B是表示各构成要素在图26中的时机2和时机3的状态的图，或者更具体而言，是表示在负载信号前沿的各构成要素的状态的图。时机2是自时机1起将clk信号触发512次后的时机，而时机3是自时机2起将clk信号触发512次后的时机。数据信号处理失效加热器。FF1和FF4的Q端子在将clk信号触发512次(即与移位寄存器2201的级数相同的次数)后，输出值"0"。同时，其余FF的Q端子构成为输出值"1"。在负载信号上升前即刻各加热器控制电路中的计数器从加热器0依次具有值0，1，2，0，...，0，和1。所有计数器的值随着负载信号的上升而返回到0。各加热器控制电路中的计数器锁存器在返回到0之前锁存相应的计数器的值。这里，计数器锁存器的值如此说明为在图25B中从0～2中的任何一个值过渡到0，因为在时机2锁存的值被保持而不改变，在时机3将锁存相同的值(与图25B中的说明不同)。

移位寄存器2201和各加热器控制电路中的计数器进行从时机2到时机3的操作，其与从时机1到时机2的操作相同。同时，由于加热器驱动时分数为3，所以加热信号从时机2到时机3取值"1"三次。块计数器2205在每次加热信号上升时增加1。在各加热器控制电路中的计数器锁存器的值等于相应的块计数器2205的值的情况下，比较器输出值"1"。然后，将值"1"应用于对应于为非失效加热器的加热器的SW，或者换句话说，应用于连接到数据锁存器2251输出值"1"的各加热器控制电路的SW。

如上所述，本实施方案的控制电路包括设有与加热器相同数量的触发电路的移位寄存器、在内部保持时分数的计数器最大值保持单元、以及在每次施加能量时计数器增加1的块计数器。此外，各控制电路包括在完成向移位寄存器的数据传输时逻辑地输出H电平的负载信号、在向加热器施加能量时输出H电平的加热信号、以及控制向各加热器施加和不施加能量的加热器控制单元。加热器控制单元包括计数器，其在移位寄存器中的与加热器对应的触发电路的输出为H电平的情况下增加(increment)，在计数值达到计数器最大值的情况下返回到0。此外，各控制电路包括数据锁存器，该数据锁存器在负载信号成为H电平的情况下锁存移位寄存器中的与加热器对应的触发电路的输出；以及计数器锁存器，该计数器锁存器在负载信号成为H电平的情况下锁存计数器值。此外，各控制电路包括比较器，该比较器将块计数器的值与计数器锁存器的值进行比较，并在这些值相等的情况下输出H电平。此外，各控制电路包括与门，加热信号、数据锁存器的输出和比较器的输出被输入到该与门。与门的输出连接到控制加热器驱动的开关。同时，要输入到移位寄存器的数据构成为使得在完成与移位寄存器中的级数相对应的数据输入的情况下，从与不能生成膜沸腾的加热器相对应的触发电路逻辑地输出L电平。

根据本实施方案，能够以均衡的方式控制在任意时分数同时施加能量的加热器。通过在使用任意时分数的同时驱动加热器，能够用与电源系统对应的电力消耗生成UFB。此外，通过在排除失效加热器的同时，根据时分驱动加热器，可以抑制时分操作期间的省电变化。

<<第五实施方案>>

要输入到加热器的电压脉冲的电压优选设定为恒定。电压的变化可能改变膜沸腾的生成时的条件，并且可能导致不能稳定地生成UFB。在某些情况下为了驱动加热器，可以使用恒压电源。用于驱动加热器的电源单元优选具有大的电源容量，以便同时驱动所有的加热器。然而，考虑到成本或尺寸，通过限制要同时驱动的加热器的数量，可以使用具有较小电源容量的电源单元。在这种情况下，能够通过将所有的加热器分为区域，并在区域的基础上依次驱动加热器来控制同时驱动。

虽然使用恒流电源使得能够供给恒压，但是发生负载的陡峭且大的变化可能引起供给电压的变化。在此，在同时驱动多个加热器的情况下，多个加热器可能从同时关闭加热器的状态转变到同时开启加热器的状态，由此结果发生负载的陡峭且大的变化。电源电压的变化可能导致输入到加热器的能量偏离估计水平的情况，并且可能妨碍UFB的稳定生成。本实施方案将说明抑制这样的负载的陡峭且大的变化并使供给电压恒定的实例。

图27是表示驱动设有多个加热器的加热单元2710的构成的图。加热单元2710可以由单个元件基板12形成。可替代地，加热单元2710可以由多个元件基板12形成。控制器2720和电源单元2730连接到加热单元2710。

通过控制器2720的控制，开启和关闭各加热器。例如，使用根据上述任一实施方案的开关(SW)使得能够打开和关闭加热器。设有加热器的加热单元2710可以进行加热器的组的控制，每个组包括几个加热器。例如，通过在各组共享的布线区域中设置开关，可以实现基于组的控制。这样，通过使用控制器2720的控制，能够根据各组进行开、闭控制。

为了同时驱动加热器，需要具有能够供给等量电流的电源容量的电源。然而，具有大容量的电源涉及大尺寸和高成本。因此，在本实例中，在限制要同时驱动的加热器的数量的同时进行控制。同时，为了实现稳定的膜沸腾，以如下方式进行控制，即使得在抑制负载的陡峭且大的变化的同时，使加热器的电源电压恒定。

图28A至图28D是说明驱动加热器的模式的时序图。图28A表示不特别调节打开和关闭的时机的比较例。在通过生成膜沸腾而生成UFB的情况下，如上所述向加热器施加电压脉冲，反复地打开和关闭加热器。换句话说，加热器以如下方式控制，即使得重复各自包括开和关的动作的循环。在这种情况下，如果某个控制组中的所有加热器在每个循环中的初始时机同时打开，则由于所有加热器在被打开之前即刻是关闭的，因此全关状态切换为全开状态。因此，从电源的角度来看，负载可能会瞬间大幅度波动，从而引起加热器电源电压的变化。

图28B是表示本实施方案的控制实例的图。如图28B所示，对加热器进行控制，使得启动包括开和关动作的每个循环的时间点在加热器之间稍微延迟。例如，通过通过SW延迟驱动时机，避免所有加热器都被打开的情况。据此，可以抑制电源电压的陡峭变化。可替代地，通过在每个循环内延迟打开加热器的时机，而不是延迟每个循环的时机，也可以获得同样的效果。

图28C是将某一区域内的多个加热器形成为一组的比较例。换句话说，图28C表示不调节打开和关闭的时机的实例。图28C涉及在关闭组A中的加热器后，在打开不同的组B中的加热器之前所有加热器关闭的区间P。在这种情况下，由于在打开之前即刻所有加热器关闭，所以也是将全关状态切换为全开状态。相应地，从电源的角度来看，在加热器关闭的情况下负载减少，在后来打开加热器的情况下，负载突然增加。这相当于当从电源来看负载显著的、瞬间的波动，加热器的电源电压也因此而变化。

图28D是表示本实施方案的其他控制例的图。如图28D所示，在关闭组A并然后打开不同的组B的情况下，通过在关闭组A后即刻开始组B的打开操作，缩短关闭所有加热器的时间段。这样，可以抑制电源电压的陡峭变化。在图28D的实例中，各组中的加热器以如下方式控制，即使得延迟打开和关闭各加热器的时机。而且，在组A中在最后打开和关闭的加热器与在组B中在开始时打开和关闭的加热器之间的间隔被最小化。如上所述，在关闭某区域的驱动并然后打开不同区域的驱动的情况下，通过关闭某区域的驱动并在关闭后立即打开不同区域，能够从电源的角度抑制陡峭的变化。

将说明基于区域改变驱动加热器的时机的原因。如果将配置在T-UFB生成单元300中的所有加热器以相同的驱动时机连续驱动，则T-UFB生成单元300可被划分为水温容易上升的区域和水温不容易上升的区域。因此，这样的水温的状况的变化可能导致膜沸腾的生成不稳定。在这方面，可以通过根据区域以如下方式改变驱动加热器的频率，即使得降低温度容易上升的区域的驱动频率，从而使水温均匀化。

<<第六实施方案>>

本实施方案将说明将元件基板12划分为多个区域的实例。在每个区域中配置多个加热器。本实施方案将进一步说明在因元件基板12的形状、加热器的位置、时间等因素而导致合适的驱动条件变化的情况下，设定适合于各区域的驱动条件的实例。例如，根据区域改变加热器驱动的驱动划分数(driving division number)和驱动循环(driving cycle)。

图29是表示本实施方案的半导体基板2900的实例的图。如图29所示，半导体基板2900被划分为多个区域。虽然本实例为了说明起见，说明了将半导体基板2900划分为四个区域的情况，但划分的数量可以动态地改变。例如，也可以将图29所示的区域中的两个或更多个的区域共同作为一个区域处理。加热器2910、以及构成为检测加热器的温度的温度传感器2930被配置在每个区域中。此外，在每个区域中配置有设置有未图示的计数器并构成为选择要驱动的加热器的加热器选择电路2940，以及构成为向加热器选择电路2940发送计数信号并接收来自温度传感器的反馈的控制器2920。控制器2920能够以如下方式进行控制，即使得通过用相应的温度传感器2930监测各区域的温度，并根据监测到的值动态地改变加热器的驱动频率和驱动划分数，从而在驱动加热器时将温度保持在一定范围内。如第五实施方案中所讨论的，可以根据设置在T-UFB生成单元300中的加热器的布局，将T-UFB生成单元300划分为水温容易上升的区域和水温不容易上升的区域。因此，水温的状况的变化有可能导致膜沸腾的生成不稳定。在这方面，由于用温度传感器2930检测加热器的温度，并以在驱动加热器时将温度保持在一定范围内的方式进行控制，没有必要为了保持热量而设置单独的加热单元。通过这种方式，能够在抑制保持热量所需的电力消耗的同时生成UFB。

根据本公开，能够高效且有效地控制加热器的驱动。

尽管已经参考示例性实施方案说明了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施方案。所附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以涵盖所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (14)

1.一种超细气泡生成装置，其构成为通过使液体进入膜沸腾而生成超细气泡，包括：

检测单元，其构成为检测膜沸腾的生成。

2.根据权利要求1所述的超细气泡生成装置，还包括：

加热器，其构成为生成膜沸腾，其中，

检测单元包括位于加热器附近的传感器。

3.根据权利要求2所述的超细气泡生成装置，还包括：

基板，其包括多个加热器，其中，

传感器分别配置在基板上对应于多个加热器的位置。

4.根据权利要求2所述的超细气泡生成装置，还包括：

基板，其包括多个加热器，其中，

传感器配置在基板上多个加热器之间的位置。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的超细气泡生成装置，其中传感器配置在相对于加热器存在液体的一侧的相反侧。

6.根据权利要求2至4中任一项所述的超细气泡生成装置，其中传感器配置在与加热器相对的位置，同时将液体夹在两者之间。

7.根据权利要求2至4中任一项所述的超细气泡生成装置，其中检测单元通过使传感器检测归属于加热器生成的热量的温度来检测膜沸腾的生成。

8.根据权利要求7所述的超细气泡生成装置，其中检测单元通过在表示检测的各个时间点的温度的曲线图上获得奇点来检测膜沸腾的生成。

9.根据权利要求2至4中任一项所述的超细气泡生成装置，其中检测单元通过使传感器检测压力来检测膜沸腾的生成。

10.根据权利要求9所述的超细气泡生成装置，其中检测单元通过使用声波检测压力。

11.根据权利要求9所述的超细气泡生成装置，其中检测单元通过在表示用传感器检测的各个时间点的压力的曲线图上获得奇点来检测膜沸腾的生成。

12.根据权利要求2至4中任一项所述的超细气泡生成装置，还包括：

控制单元，其构成为导出由检测单元检测的膜沸腾生成时的能量信息，并基于该信息控制输入到加热器的能量，其中

输入到加热器的能量大于检测单元检测的膜沸腾生成时的能量，且小于膜沸腾生成时的能量的3倍。

13.根据权利要求2至4中任一项所述的超细气泡生成装置，还包括：

控制单元，其构成为导出由检测单元检测的膜沸腾生成时的能量信息，并基于该信息控制输入到加热器的能量，其中

输入到加热器的能量大于检测单元检测的膜沸腾生成时的能量，且小于膜沸腾生成时的能量的1.3倍。

14.一种超细气泡生成装置的控制方法，该装置构成为通过在使用加热器的同时使液体进入膜沸腾而生成超细气泡，该方法包括：

检测膜沸腾的生成；

导出检测到的膜沸腾生成时的能量信息；以及

基于该信息控制输入到加热器的能量。

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