CN115193278A - 含超细气泡液体的制造设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种含超细气泡液体的制造设备，其可以抑制UFB产生单元内的活细胞污染。为此，含超细气泡液体的制造设备设置有超细气泡产生单元和辐射单元，超细气泡产生单元通过由加热单元在溶解有气体的液体中产生膜沸腾来产生超细气泡，第一辐射单元能够用紫外线照射超细气泡产生单元的润湿部分。

Description

含超细气泡液体的制造设备
技术领域
本发明涉及一种含超细气泡液体的制造设备。
背景技术
日本专利特开No.2019-42664描述了一种UFB产生设备，其通过使用热能产生元件在液体中形成膜沸腾并且收集含有由膜沸腾产生的超细气泡(在下文中，也被称为“UFB”：ultra-fine bubble)的液体。
发明内容
本发明是一种含超细气泡液体的制造设备，包括：超细气泡产生单元，其通过由加热单元在溶解有气体的液体中形成膜沸腾而产生超细气泡；和第一辐射单元，其能够用紫外线照射超细气泡产生单元的润湿部分。
根据以下参考附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步特征将变得显而易见。
附图说明
图1是示出UFB产生设备的示例的图；
图2是前处理单元的示意性构造图；
图3A是溶解单元的示意性构造图；
图3B是用于描述液体的溶解状态的图；
图4是T-UFB产生单元的示意性构造图；
图5A是示出加热元件的详细构造的图；
图5B是示出加热元件的详细构造的图；
图6A是示出在预定电压脉冲被施加至加热元件的情况下的膜沸腾状态的图；
图6B是示出在预定电压脉冲被施加至加热元件的情况下的膜沸腾状态的图；
图7A是示出随着膜沸腾气泡的产生和膨胀而产生UFB的状态的图；
图7B是示出随着膜沸腾气泡的产生和膨胀而产生UFB的状态的图；
图7C是示出随着膜沸腾气泡的产生和膨胀而产生UFB的状态的图；
图7D是示出随着膜沸腾气泡的产生和膨胀而产生UFB的状态的图；
图8A是示出随着膜沸腾气泡的收缩而产生UFB的状态的图；
图8B是示出随着膜沸腾气泡的收缩而产生UFB的状态的图；
图8C是示出随着膜沸腾气泡的收缩而产生UFB的状态的图；
图9A是示出通过再加热液体来产生UFB的状态的图；
图9B是示出通过再加热液体来产生UFB的状态的图；
图9C是示出通过再加热液体来产生UFB的状态的图；
图10A是示出通过膜沸腾气泡的消失的影响而产生UFB的状态的图；
图10B是示出通过膜沸腾气泡的消失的影响而产生UFB的状态的图；
图11A是示出后处理单元的构造示例的图；
图11B是示出后处理单元的构造示例的图；
图11C是示出后处理单元的构造示例的图；
图12是示出UFB产生设备的示意性构造图；
图13是示出用紫外线照射的UFB产生单元的图；
图14A是示出UFB产生单元的图；
图14B是示出UFB产生单元的图；
图15是示出UFB产生设备的示意性构造图；
图16是示出UFB产生设备的示意性构造图；
图17A是示出UFB产生设备的示意性构造图；和
图17B是示出UFB产生设备的示意性构造图。
具体实施方式
由于活细胞混合至UFB产生设备中，因此存在发生含UFB液体本身活细胞污染以及UFB产生单元内部活细胞污染的风险。如果在UFB产生单元内发生活细胞污染，则可以认为活细胞可能附着至UFB产生单元中的微细热能产生元件以及附着至被形成为覆盖热能产生元件的起泡室，并且可能通过增殖形成菌落。因此，存在对气泡产生具有不良影响的风险，而气泡产生是UFB产生的基础。
为了解决这个问题，本发明提供一种能够抑制UFB产生单元内的活细胞污染的含超细气泡液体制造设备。
(第一实施例)
参考附图描述本发明的第一实施例。
<<UFB产生设备的构造>>
下面给出对利用膜沸腾现象的UFB产生设备的示意性描述。
图1是示出适用于本实施例的UFB产生设备的示例的图。本实施例的UFB产生设备1包括前处理单元100、溶解单元200、T-UFB产生单元300、后处理单元400和收集单元500。每个单元以上述顺序对供应至前处理单元100的液体W(比如自来水)进行特定的处理，并且如此处理的液体W被作为含T-UFB液体由收集单元500收集。下面描述这些单元的功能和构造。尽管稍后将描述细节，但是通过利用由快速加热引起的膜沸腾而产生的UFB在本说明书中被称为热超细气泡(T-UFB：thermal-ultrafine bubble)。
图2是前处理单元(脱气单元)100的示意性构造图。本实施例的前处理单元100对所供应的液体W进行脱气处理。前处理单元100主要包括脱气容器101、喷液头102、减压泵103、液体引入通道104、液体循环通道105、和液体排出通道106。例如，比如自来水的液体W从液体引入通道104通过阀109被供应至脱气容器101。在该过程中，设置于脱气容器101中的喷液头102在脱气容器101中喷出液体W雾。喷液头102用于促进液体W的气化；然而，离心机等可以替代地用作用于产生气化促进效果的机构。
当脱气容器101中贮存一定量的液体W并且然后在所有阀关闭的情况下启动减压泵103时，已气化的气体成分被排出，并且溶解在液体W中的气体成分的气化和排出也被促进。在该过程中，在检查压力计108的同时，脱气容器101的内部压力可以被减压至大约数百至数千Pa(1.0Torr至10.0Torr)。由脱气单元100去除的气体包括例如氮气、氧气、氩气、二氧化碳等。
可以利用液体循环通道105对同一液体W重复地进行上述脱气处理。具体地，喷液头102在液体引入通道104的阀109和液体排出通道106的阀110关闭而液体循环通道105的阀107打开的情况下操作。这允许贮存在脱气容器101中并且被脱气一次的液体W从喷液头102再次喷洒到脱气容器101中。此外，在减压泵103操作的情况下，对同一液体W重复进执行喷液头102所进行的气化处理和减压泵103所进行的脱气处理。每次重复执行利用液体循环通道105的上述处理时，可以分阶段减少液体W中含有的气体成分。一旦获得被脱气至期望纯度的液体W，则液体W在阀110打开的情况下通过液体排出通道106被转移至溶解单元200。
图2示出了对气体部分减压以气化溶质的脱气单元100；然而，溶液脱气的方法不限于此。例如，可以采用使液体W沸腾以气化溶质的加热和沸腾方法，或者使用中空纤维增大液体与气体之间界面的膜脱气方法。SEPAREL系列(由DIC Corporation生产)作为使用中空纤维的脱气模块在市场上销售。SEPAREL系列使用聚(4-甲基戊烯-1)(PMP)作为中空纤维的原料，并且用于从主要供应给压电头的墨水等中去除气泡。此外，可以一起使用抽真空方法、加热和沸腾方法、以及膜脱气方法中的两种或多种。
通过作为前处理执行的上述脱气处理，可以在下文所述的溶解处理中提高所需气体相对于液体W的纯度和溶解度。此外，在后述的T-UFB产生单元中，可以提高液体W中所含的所需UFB的浓度。也就是说，通过在溶解单元200和T-UFB产生单元300之前提供前处理单元100，可以有效地产生高浓度的含UFB液体。
图3A和3B是溶解单元200的示意性构造图以及用于描述液体中的溶解状态的图。溶解单元200是用于将所需气体溶解至从前处理单元100供应的液体W中的单元。本实施例的溶解单元200主要包括溶解容器201、设置有旋转板202的旋转轴203、液体引入通道204、气体引入通道205、液体排出通道206、和增压泵207。
从前处理单元100供应的液体W通过液体引入通道204供应并贮存在溶解容器201中。同时，气体G通过气体引入通道205供应至溶解容器201。
一旦预定量的液体W和气体G贮存在溶解容器201中，就启动增压泵207以将溶解容器201的内部压力增加至大约0.5MPa。安全阀208布置在增压泵207与溶解容器201之间。利用经由旋转轴203在液体中旋转的旋转板202，将供应至溶解容器201的气体G转变成气泡，并且增大气体G与液体W之间的接触面积以促进在液体W中的溶解。该操作持续进行，直至气体G的溶解度几乎达到最大饱和溶解度。在这种情况下，可以提供用于降低液体温度的单元，以尽可能多地溶解气体。当气体具有低溶解度时，也可以将溶解容器201的内部压力增加至0.5MPa或更高。在这种情况下，容器的材料等需要是最佳的。
一旦获得了其中气体G成分以所需浓度溶解的液体W，液体W就通过液体排出通道206排出并被供应至T-UFB产生单元300。在该过程中，背压阀209调节液体W的流动压力，以防止在供应期间压力过度增大。
图3B是示意性地示出被放入溶解容器201中的气体G的溶解状态的图。含有被放入液体W中的气体G成分的气泡2从与液体W接触的部分溶解。气泡2因此逐渐收缩，然后在气泡2周围出现气体溶解液体3。由于气泡2受到浮力的影响，所以气泡2可能移动至远离气体溶解液体3中心的位置、或者从气体溶解液体3分离出来而变成残余气泡4。具体地，在要通过液体排出通道206供应至T-UFB产生单元300的液体W中，存在被气体溶解液体3包围的气泡2与彼此分离的气泡2和气体溶解液体3的混合物。
图中的气体溶解液体3指的是“其中混合的气体G的溶解浓度相对较高的液体W区域”。在气体溶解液体3包围气泡2或与气泡2分离的任一情况下实际溶解在液体W中的气体成分中，该区域的中心处的气体成分的浓度最高，并且浓度随着远离中心而连续降低。也就是说，尽管出于解释目的在图3B中由虚线包围气体溶解液体3的区域，但实际上并不存在这种清晰的边界。另外，在本实施例中，不能完全溶解的气体可允许以气泡的形式存在于液体中。
图4是T-UFB产生单元300的示意性构造图。T-UFB产生单元300主要包括腔室301、液体引入通道302、和液体排出通道303。通过未示出的流动泵形成从液体引入通道302通过腔室301到液体排出通道303的流动。可以将包括隔膜泵、齿轮泵和螺杆泵在内的各种泵用作流动泵。在从液体引入通道302引入的液体W中，混合了由溶解单元200放入的气体G的气体溶解液体3。
设置有加热元件10的元件基板12布置在腔室301的底部区段上。在预定的电压脉冲施加至加热元件10的情况下，在与加热元件10接触的区域中产生通过膜沸腾产生的气泡13(下文中称为膜沸腾气泡13)。然后，由于膜沸腾气泡13的膨胀和收缩，产生了含有气体G的超细气泡(UFB)11。结果，含有许多UFB 11的含UFB液体W从液体排出通道303排出。
图5A和5B是用于示出加热元件10的详细构造的图。图5A示出了加热元件10的特写图，图5B示出了包含加热元件10的元件基板12的更宽区域的剖视图。
如图5A所示，在本实施例的元件基板12中，作为蓄热层的热氧化膜305和也用作蓄热层的层间膜306层压在硅基板304的表面上。SiO2膜或SiN膜可以用作层间膜306。电阻层307形成在层间膜306的表面上，布线308部分地形成在电阻层307的表面上。Al、Al-Si、Al-Cu等的铝合金布线可以用作布线308。由SiO2膜或Si3N4膜形成的保护层309形成在布线308、电阻层307和层间膜306的表面上。
用于保护该保护层309免受因电阻层307产生的热而导致的化学和物理影响的抗空化膜310形成在保护层309表面的一部分上及该部分的周围，该部分与最终成为加热元件10的热作用部311相对应。电阻层307表面上未形成布线308的区域是其中电阻层307产生热的热作用部311。电阻层307的其上没有形成布线308的加热部用作加热元件(加热器)10。如上所述，元件基板12中的各层通过半导体生产技术依次形成在硅基板304的表面上，并且热作用部311因此设置在硅基板304上。
图中所示的构造是示例，各种其他构造均适用。例如，电阻层307和布线308的层压顺序相反的构造、以及电极连接到电阻层307的下表面的构造(所谓的插头式电极构造)也是适用的。换句话说，如下所述，任何构造都是适用的，只要该构造允许热作用部311加热液体以在液体中产生膜沸腾即可。
图5B是元件基板12中包括连接至布线308的电路的区域的剖视图示例。N型阱区322和P型阱区323部分地设置在作为P型导体的硅基板304的顶层中。通过在通常的MOS处理中借助离子注入等引入和扩散杂质而在N型阱区322中形成P-MOS 320并在P型阱区323中形成N-MOS 321。
P-MOS 320包括通过在N型阱区322的顶层中部分引入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顶表面的除了源极区325和漏极区326之外的部分上，其中厚度为几百
Figure BDA0003590914770000071
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的顶层中部分引入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P型阱区323顶表面的除了源极区325和漏极区326之外的部分上，其中厚度为几百
Figure BDA0003590914770000081
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方法沉积的厚度为
Figure BDA0003590914770000082
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(加热元件)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包括通过杂质的引入和扩散步骤部分地设置在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顶表面的除了源极区332和漏极区331之外的部分上，其中栅极绝缘膜328介于栅极布线333和P型阱区323的顶表面之间。
在本示例中，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，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造即可。尽管在本示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。
在例如P-MOS 320和N-MOS 321之间、N-MOS 321和N-MOS晶体管330之间等各元件之间，通过场氧化以
Figure BDA0003590914770000083
至
Figure BDA0003590914770000084
的厚度形成氧化膜分离区324。氧化膜分离区324使各元件分离。氧化膜分离区324的与热作用部311相对应的部分用作蓄热层334，该蓄热层是硅基板304上的第一层。
通过CVD方法在诸如P-MOS 320、N-MOS 321和N-MOS晶体管330等元件的每个表面上形成约
Figure BDA0003590914770000085
厚的层间绝缘膜336，包括PSG膜、BPSG膜等。在通过热处理使层间绝缘膜336变平之后，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铝电极337。在层间绝缘膜336和铝电极337的表面上，通过等离子体CVD方法形成厚度为
Figure BDA0003590914770000091
的层间绝缘膜338，包括SiO2膜。
在层间绝缘膜338的表面上，通过共溅射方法在与热作用部311和N-MOS晶体管330相对应的部分上形成约
Figure BDA0003590914770000092
厚的电阻层307，包括TaSiN膜。电阻层307通过形成在层间绝缘膜338中的通孔与漏极区331附近的铝电极337电连接。在电阻层307的表面上，形成铝的布线308作为用于布线到每个电热转换元件的第二布线层。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方法形成的
Figure BDA0003590914770000093
厚的SiN膜。
沉积在保护层309表面上的抗空化膜310包括厚度约为
Figure BDA0003590914770000094
的薄膜，该薄膜是从包括Ta、Fe、Ni、Cr、Ge、Ru、Zr、Ir等的组中选择的至少一种金属。可以应用除上述TaSiN之外的各种材料，例如TaN0.8、CrSiN、TaAl、WSiN等，只要该材料能够在液体中产生膜沸腾即可。
图6A和图6B是示出向加热元件10施加预定的电压脉冲时膜沸腾状态的图。在本示例中，描述了在大气压下产生膜沸腾的情况。在图6A中，横轴表示时间。下方曲线图中的纵轴表示施加至加热元件10的电压，上方曲线图中的纵轴表示通过膜沸腾产生的膜沸腾气泡13的体积和内部压力。另一方面，图6B示出了膜沸腾气泡13与图6A所示的时刻1至3相关的状态。每种状态按时间顺序描述如下。
在向加热元件10施加电压之前，腔室301中基本保持大气压。一旦电压施加到加热元件10，在与加热元件10接触的液体中就产生膜沸腾，并且由此产生的气泡(下文中，称为膜沸腾气泡13)通过从内部作用的高压而膨胀(时刻1)。该过程中的起泡压力预计为大约8至10MPa，这是接近水的饱和蒸汽压的值。
施加电压的时间(脉冲宽度)约为0.5μsec至10.0μsec，并且即使在施加电压后，膜沸腾气泡13也因时刻1获得的压力的惯性而膨胀。然而，随着膨胀而产生的负压在膜沸腾气泡13内逐渐增大，并且该负压沿使膜沸腾气泡13收缩的方向作用。一段时间后，膜沸腾气泡13的体积在惯性力和负压平衡时的时刻2变为最大，此后膜沸腾气泡13由于负压而迅速收缩。
在膜沸腾气泡13消失时，膜沸腾气泡13不是在加热元件10的整个表面上消失，而是在一个或多个极小的区域内消失。为此，在加热元件10上，在膜沸腾气泡13消失(时刻3)的极小区域中产生比时刻1时起泡的力更大的力。
每次向加热元件10施加电压脉冲时重复进行如上所述的膜沸腾气泡13的产生、膨胀、收缩和消失，并且每次都产生新的UFB 11。
进一步详细描述膜沸腾气泡13的产生、膨胀、收缩和消失每个过程中UFB 11的产生状态。
图7A至7D是示出了由膜沸腾气泡13的产生和膨胀引起的UFB 11产生状态的图。图7A示出了向加热元件10施加电压脉冲之前的状态。其中混合有气体溶解液体3的液体W在腔室301内流动。
图7B示出了向加热元件10施加电压的状态，并且几乎在加热元件10与液体W接触的整个区域内均匀地产生膜沸腾气泡13。在施加电压时，加热元件10的表面温度以10℃/μsec的速度快速升高。在温度达到差不多300℃的时间点发生膜沸腾，因此产生膜沸腾气泡13。
此后，在脉冲施加期间加热元件10的表面温度持续升高至约600至800℃，膜沸腾气泡13周围的液体也被快速加热。在图7B中，膜沸腾气泡13周围且要被快速加热的液体区域被表示为尚未起泡的高温区14。尚未起泡的高温区14内的气体溶解液体3超过热溶解极限并被析出为UFB。如此析出的气泡具有大约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中而不会在短时内消失。在本实施例中，由膜沸腾气泡13膨胀的情况下的热作用产生的气泡被称为第一UFB 11A。
图7C示出了膜沸腾气泡13膨胀的状态。即使在向加热元件10施加了电压脉冲之后，膜沸腾气泡13也由于从其产生所获得的力的惯性而继续膨胀，并且尚未起泡的高温区14也由于惯性而移动和扩散。具体地，在膜沸腾气泡13膨胀的过程中，尚未起泡的高温区14内的气体溶解液体3被析出为新的气泡并变成第一UFB 11A。
图7D示出了膜沸腾气泡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内的负压随着膨胀而逐渐增大，并且负压起到使膜沸腾气泡13收缩的作用。在负压和惯性力平衡的时间点，膜沸腾气泡13的体积变为最大，然后开始收缩。
图8A至8C是示出由膜沸腾气泡13的收缩引起的UFB 11产生状态的图。图8A示出了膜沸腾气泡13开始收缩的状态。尽管膜沸腾气泡13开始收缩，但周围的液体W仍然具有沿膨胀方向的惯性力。由于此，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的力作用在极为靠近膜沸腾气泡13的周围区域中，并且该区域被减压。该区域在图中被表示为尚未起泡的负压区15。
尚未起泡的负压区15内的气体溶解液体3超过压力溶解极限并且被析出为气泡。如此析出的气泡具有大约100nm的直径，并且此后独立地漂浮在液体W中而不会在短时内消失。在本实施例中，在膜沸腾气泡13收缩期间由压力作用析出的气泡被称为第二UFB 11B。
图8B示出了膜沸腾气泡13的收缩过程。负压加速了膜沸腾气泡13的收缩速度，并且尚未起泡的负压区15也随着膜沸腾气泡13的收缩而移动。具体地，在膜沸腾气泡13的收缩过程中，尚未起泡的负压区15上一部分内的气体溶解液体3相继析出并变为第二UFB11B。
图8C示出了膜沸腾气泡13即将消失前的状态。虽然周围液体W的移动速度也因膜沸腾气泡13的加速收缩而增大，但由于腔室301中的流道阻力而发生压力损失。结果，由尚未起泡的负压区15占据的区域进一步增大，并且产生了多个第二UFB 11B。
图9A至9C是示出在膜沸腾气泡13收缩期间通过液体W的再加热产生UFB的状态的图。图9A示出了加热元件10的表面被正收缩的膜沸腾气泡13覆盖的状态。
图9B示出了膜沸腾气泡13的收缩已经进行且加热元件10的一部分表面与液体W接触的状态。在这种状态下，加热元件10的表面上留有热量，但即使液体W与表面接触，该热量也未高到足以引起膜沸腾。通过与加热元件10的表面接触而被加热的液体区域在图中被表示为尚未起泡的再加热区16。虽然没有产生膜沸腾，但尚未起泡的再加热区16内的气体溶解液体3超过了热溶解极限并被析出。在本实施例中，在膜沸腾气泡13收缩过程中通过液体W的再加热产生的气泡被称为第三UFB 11C。
图9C示出了膜沸腾气泡13的收缩已经进一步进展的状态。膜沸腾气泡13越小，则加热元件10与液体W接触的区域越大，并且产生第三UFB 11C一直到膜沸腾气泡13消失。
图10A和10B是示出由膜沸腾产生的膜沸腾气泡13的消失(即，一种空化)产生的冲击所引起的UFB产生状态的图。图10A示出了膜沸腾气泡13即将消失前的状态。在该状态下，膜沸腾气泡13由于内部负压而迅速收缩，并且尚未起泡的负压区15包围膜沸腾气泡13。
图10B示出了紧接在膜沸腾气泡13在点P处消失后的状态。当膜沸腾气泡13消失时，由于消失的冲击使得声波从作为起点的点P同心地扩散。声波是通过无论是气体、液体还是固体的任何物质传播的弹性波的统称。在本实施例中，液体W的压缩波(其为液体W的高压面17A和低压面17B)交替传播。
在这种情况下，尚未起泡的负压区15内的气体溶解液体3因膜沸腾气泡13消失所产生的冲击波而共振，并且气体溶解液体3超过压力溶解极限，并且在低压面17B通过的时刻发生相变。具体地，在膜沸腾气泡13消失的同时，在尚未起泡的负压区15中析出许多气泡。在本实施例中，由膜沸腾气泡13消失所形成的冲击波产生的气泡被称为第四UFB 11D。
由膜沸腾气泡13消失所形成的冲击波产生的第四UFB 11D在极短的时间内(1μS或更短)突然出现在极窄的薄膜状区域内。直径远小于第一至第三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。为此，认为第四UFB 11D具有与第一UFB 11A至第三UFB 11C不同的特性并产生不同的效果。
此外，第四UFB 11D在冲击波所传播的同心球体区的许多部分中均匀地产生，并且第四UFB 11D自其产生起均匀地存在于腔室301中。尽管在第四UFB 11D产生的时刻已经存在许多第一至第三UFB，但第一至第三UFB的存在不会显著影响第四UFB 11D的产生。第一至第三UFB不会由于第四UFB 11D的产生而消失。
如上所述，通过加热元件10的发热在从膜沸腾气泡13的产生到消失的多个阶段中产生UFB 11。虽然上述示例示出了到膜沸腾气泡13消失的阶段，但产生UFB的方式不限于此。例如，在所产生的膜沸腾气泡13在气泡消失前与大气相通的情况下，在膜沸腾气泡13未达到消失时也可以产生UFB。
接下来，描述UFB的其余性质。液体温度越高，则气体成分的溶解性越低，而温度越低，则气体成分的溶解性越高。换句话说，随着液体温度的升高，溶解气体成分的相变得到促进并且UFB的产生变得更容易。液体的温度和气体的溶解度成反比关系，超过饱和溶解度的气体随着液体温度的升高而转变为气泡并析出到液体中。
因此，当液体温度从常温快速升高时，溶解性不断降低，并且开始产生UFB。热溶解性随着温度的升高而降低，并且产生大量的UFB。
相反，当液体温度从常温降低时，气体的溶解性增大，产生的UFB更容易液化。然而，这种温度远低于常温。此外，由于已经产生的UFB即使在液体温度降低时也具有高的内部压力和大的气-液界面能，因此施加足够高的压力来破坏这种气-液界面是非常不可能的。换句话说，只要在常温常压下储存液体，已经产生的UFB就不容易消失。
在本实施例中，借助图7A至7C描述的第一UFB 11A和借助图9A至9C描述的第三UFB11C可以被描述为利用气体的这种热溶解性产生的UFB。
另一方面，在液体的压力与溶解性之间的关系中，液体的压力越高，则气体的溶解性越高，而压力越低，则溶解性越低。换句话说，随着液体压力的降低，溶解在液体中的气体溶解液体向气体的相变得到促进并且UFB的产生变得更容易。一旦液体压力变得低于常压，则溶解性不停地下降并且开始产生UFB。压力溶解性随着压力的降低而降低，并且产生大量的UFB。
相反，当液体压力增大到高于常压时，气体的溶解性增大，并且产生的UFB更易于液化。然而，这种压力远高于大气压。此外，由于已经产生的UFB即使在液体压力增加时也具有高的内部压力和大的气-液界面能，因此施加足够高的压力来破坏这种气-液界面是非常不可能的。换句话说，只要在常温常压下储存液体，已经产生的UFB就不容易消失。
在本实施例中，借助图8A至8C描述的第二UFB 11B和借助图10A至10B描述的第四UFB 11D可以被描述为利用气体的这种压力溶解性产生的UFB。
上文分别描述了这些由不同原因产生的第一至第四UFB；然而，上述产生原因与膜沸腾事件同时发生。因此，可以同时产生第一至第四UFB中的至少两种类型，并且这些产生原因可以相协作来产生UFB。应当注意，常见的是所有的产生原因都由膜沸腾现象引起。以下，在本说明书中，利用上述由快速加热引起的膜沸腾产生UFB的方法被称为热超细气泡(T-UFB)产生方法。此外，通过T-UFB产生方法产生的UFB被称为T-UFB，含有通过T-UFB产生方法产生的T-UFB的液体被称为含T-UFB液体。
几乎通过T-UFB产生方法产生的所有气泡均为1.0μm或更小，且不大可能产生毫米气泡和微米气泡。也就是说，T-UFB产生方法允许有效地产生仅仅UFB。此外，通过T-UFB产生方法产生的T-UFB比通过常规方法产生的UFB具有更大的气-液界面能，并且只要在常温常压下储存，T-UFB就不容易消失。此外，即使新的T-UFB通过新的膜沸腾而产生，已经产生的T-UFB也绝不会由于来自新产生的冲击而消失。即，可以说含T-UFB液体中所包含的T-UFB的数量和浓度相对于含T-UFB液体中进行膜沸腾的次数具有滞后性。换句话说，可以通过控制T-UFB产生单元300中所设置的加热元件的数量和施加到加热元件的电压脉冲的数量来调节含T-UFB液体中包含的T-UFB的浓度。
再次参考图1。一旦在T-UFB产生单元300中产生了具有所需UFB浓度的含T-UFB液体W，含UFB液体W就被供应到后处理单元400。
图11A至11C是示出本实施例的后处理单元400的构造示例的图。本实施例的后处理单元400按照无机离子、有机物质和不溶性固体物质的顺序分阶段去除含UFB液体W中的杂质。
图11A示出了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、液体引入通道413、收集管414和液体排出通道415。交换容器411储存阳离子交换树脂412。由T-UFB产生单元300产生的含UFB液体W通过液体引入通道413注入交换容器411并且被吸收到阳离子交换树脂412中，使得作为杂质的阳离子被去除。这种杂质包括从T-UFB产生单元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是其中官能团(离子交换基团)被引入具有三维网状件的高分子基质中的合成树脂，合成树脂的外观为约0.4至0.7mm的球形颗粒。通常的高分子基质是苯乙烯-二乙烯基苯共聚物，官能团可以是例如甲基丙烯酸系和丙烯酸系的官能团。然而，以上材料仅是示例。只要材料能够有效地去除想要的无机离子，上述材料就可以改成各种材料。被吸收到阳离子交换树脂412中以除去无机离子的含UFB液体W被收集管414收集，并通过液体排出通道415转移到下一步骤。
图11B示出了去除有机物质的第二后处理机构420。第二后处理机构420包括储存容器421、滤选过滤器422、真空泵423、阀424、液体引入通道425、液体排出通道426和空气抽吸通道427。储存容器421的内部被滤选过滤器422分成上下两个区域。液体引入通道425连接到上下两个区域中的上区域，空气抽吸通道427和液体排出通道426连接到上下两个区域中的下区域。一旦真空泵423在阀424关闭的情况下被驱动，则通过空气抽吸通道427排出储存容器421中的空气，以使储存容器421内的压力为负压，然后从液体引入通道425引入含UFB液体W。然后，通过滤选过滤器422去除了杂质的含UFB液体W被贮存在储存容器421中。
由滤选过滤器422去除的杂质包括可能在管道或每个单元中混入的有机材料，例如包括诸如硅、硅氧烷和环氧树脂的有机化合物。可用于滤选过滤器422的过滤膜包括能够去除细菌的亚微米网过滤器和能够去除病毒的纳米网过滤器。
在储存容器421中贮存一定量的含UFB液体W后，停止真空泵423并打开阀424，以通过液体排出通道426将储存容器421中的含T-UFB液体转移至下一步骤。尽管真空过滤法在此用作去除有机杂质的方法，但是例如重力过滤法和加压过滤法也可以用作使用过滤器的过滤法。
图11C示出了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、液体引入通道432、阀433和液体排出通道434。
首先，在阀433关闭的情况下通过液体引入通道432将预定量的含UFB液体W储存到沉淀容器431中，并放置一段时间。同时，含UFB液体W中的固体物质通过重力沉淀到沉淀容器431的底部。在含UFB液体中的气泡中，相对较大的气泡如微气泡通过浮力上升到液体表面并且也从含UFB液体中去除。经过足够的时间后，打开阀433，去除了固体物质和大气泡的含UFB液体W通过液体排出通道434转移到收集单元500。
再次参考图1。通过后处理单元400去除了杂质的含T-UFB液体W可以直接转移到收集单元500，或者可以再次放回到溶解单元200。在后一种情况下，由于T-UFB的产生而降低的含T-UFB液体W的气体溶解浓度可以通过溶解单元200再次补偿到饱和状态。如果在补偿后由T-UFB产生单元300产生新的T-UFB，则基于上述特性可以进一步增大含T-UFB液体中所含有的UFB的浓度。也就是说，可以通过溶解单元200、T-UFB产生单元300和后处理单元400进行循环的次数来增大所含UFB的浓度，并且可以在获得所含UFB的预定浓度后将含UFB液体W转移到收集单元500。
这里，根据由本发明人执行的具体测试的细节简单描述将所产生的含T-UFB液体W再次放回到溶解单元200的效果。首先，在T-UFB产生单元300中，10000个加热元件10布置在元件基板12上。工业纯水用作液体W并以1.0升/小时的流速流入T-UFB产生单元300的腔室301中。在这种状态下，电压为24V、脉冲宽度为1.0μs的电压脉冲以10KHz的驱动频率施加至各个加热元件。
在所产生的含T-UFB液体W由收集单元500收集而不放回溶解单元200的情况下，即在循环次数为一次的情况下，在由收集单元500收集的含T-UFB液体W中确认到每毫升有36亿个UFB。另一方面，在将含T-UFB液体W放回溶解单元200的操作执行九次的情况下，即在循环次数为十次的情况下，在由收集单元500收集的含T-UFB液体W中确认到每毫升有360亿个UFB。也就是说，证实了含UFB浓度与循环次数成比例地增加。上述UFB的数量密度是通过使用由SHIMADZU CORPORATION制造的测量仪器(型号SALD-7500)对包含在预定体积的含UFB液体W中的直径小于1.0μm的UFB进行计数而获得的。
收集单元500收集并保存从后处理单元400转移的含UFB液体W。由收集单元500收集的含T-UFB液体是去除了各种杂质的高纯度的含UFB液体。
在收集单元500中，含UFB液体W可以通过进行一些阶段的过滤处理而根据T-UFB的尺寸进行分类。由于预期通过T-UFB产生方法获得的含T-UFB液体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。
上文给出了UFB产生设备1的示意性描述；然而，不用说，图示的多个单元可以改变且并不是所有的单元都需要准备。根据要使用的液体W和气体G的类型和要产生的含T-UFB液体的预期用途，可以省略上述单元中的一部分，或者可以添加除上述单元之外的其他单元。
例如，当UFB所要包含的气体是大气空气时，可省略脱气单元100和溶解单元200。另一方面，当期望UFB含有多种气体时，可以增加其他溶解单元200。
图1中所示的一些单元的功能可以被集成到单个单元中。例如，溶解单元200和T-UFB产生单元300可以通过将加热元件10布置在图3A和3B所示的溶解容器201中而集成。具体地，电极型T-UFB模块布置在气体溶解容器(高压室)中，并且布置在该模块中的多个加热器被驱动以产生膜沸腾。这种构造允许单个单元在将气体溶解于其中的同时产生包含气体的T-UFB。在这种情况下，在T-UFB模块布置在气体溶解容器的底部上的情况下，由于加热器产生的热量而产生Marangoni流，并且容器中的液体可以在某种程度上被搅动而无需提供循环和搅动单元。
如图11A至11C所示的用于去除杂质的去除单元可以作为前处理单元的一部分设置在T-UFB产生单元300的上游或可以在T-UFB产生单元的上游和下游都设置。在供应至UFB产生设备的液体是自来水、雨水、污水等的情况下，液体中可能包含有机和无机杂质。如果这种包含杂质的液体W被供应到T-UFB产生单元300，则存在使加热元件10劣化并引发盐析现象的风险。在如图11A至11C所示的机构设置在T-UFB产生单元300上游的情况下，可以预先去除上述杂质并且更有效地产生具有更高纯度的含UFB液体。
特别地，在使用图11A所示的离子交换树脂的杂质去除单元设置在前处理单元中的情况下，布置阴离子交换树脂有助于有效地产生T-UFB水。这是因为已经证实由T-UFB产生单元300产生的超细气泡带负电荷。因此，通过在前处理单元中去除带相同负电荷的杂质，能够产生高纯度的T-UFB水。作为这里使用的阴离子交换树脂，具有季铵基团的强碱性阴离子交换树脂和具有伯胺至叔胺基团的弱碱性阴离子交换树脂都是合适的。哪一种合适取决于要使用的液体的类型。通常，在使用自来水、纯水等作为液体的情况下，仅使用后一种弱碱性阴离子交换树脂就可以充分实现去除杂质的功能。
<<可用于含T-UFB液体的液体和气体>>
现在，描述可用于产生含T-UFB液体的液体W。本实施例中可用的液体W是例如纯水、离子交换水、蒸馏水、生物活性水、磁活性水、乳液(lotion)、自来水、海水、河水、上下水、湖水、地下水、雨水等。含有上述液体等的混合液体也是可用的。也可以使用含有水和可溶性有机溶剂的混合溶剂。通过与水混合使用的可溶性有机溶剂没有特别限制；然而，以下可以是其具体示例。碳原子数为1至4的烷基醇基团，包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇和叔丁醇。酰胺基团，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。酮基团或酮醇基团，包括丙酮和双丙酮醇。环醚基团，包括四氢呋喃和二恶烷。二醇基团，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基团，包括乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、三乙二醇单甲醚、三乙二醇单乙醚和三乙二醇单丁醚。聚亚烷基二醇基团，包括聚乙二醇和聚丙二醇。三醇基团，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，也可以一起使用其中的两种或多种。具体地，可溶性有机溶剂可以使用能够产生膜沸腾的各种液体。
可以引入溶解单元200的气体成分为例如氢气、氦气、氧气、氮气、甲烷、氟气、氖气、二氧化碳、臭氧、氩气、氯气、乙烷、丙烷、空气等。气体成分可以是包含上述气体中的一些的混合气体。此外，溶解单元200不必溶解气态物质，溶解单元200可以将包含所需成分的液体或固体溶解到液体W中。这种情况下的溶解可以是自发溶解，由压力施加引起的溶解，或由水合、电离和由于电离解导致的化学反应所引起的溶解。
图12是示出本实施例中的UFB产生设备120的示意性构造图。UFB产生设备120包括产生UFB的UFB产生单元(超细气泡产生单元)121、液体供应单元122和收集容器123，并且它们存放在作为外部的壳体124中。液体供应单元122被固定至引导件125，并且储存在液体供应单元122中的其中溶解有气体成分的液体通过未示出的液体通过管供应至UFB产生单元121。UFB产生设备120的UFB产生单元121对应于图1中的T-UFB产生单元300。收集容器123对应于图1中的后处理单元400或收集单元500。
UFB产生单元121包括多个喷出口以喷出液体。供应有液体的UFB产生单元121通过借助后述热能产生元件的作用在液体中产生膜沸腾来产生UFB，并且从多个喷出口喷出含有UFB的液体(液滴)。所喷出的含有UFB的液体通过接收治具(jig)127的开口到达液体接收表面并且被收集容器123收集。
收集容器123是直径为2cm且高度为2cm的圆筒形玻璃容器，并且在收集容器123的顶部部分上大约5mm的部分中形成有用于将盖拧入其中的螺旋槽126。由此，在收集容器123中贮存预定量的含UFB液体后，可以将收集容器123从UFB产生设备120取出并由未示出的盖封闭，因此可以在保持内部密封的同时运送收集容器123。
为了有效地收集含UFB液体，接收治具127的液体接收表面设置在比排列有UFB产生单元121喷出口的喷出口表面更宽的范围内，并且距喷出口表面的距离优选尽可能地短。具体而言，从喷出口表面至接收治具127的开口的距离优选为50mm或更小。在本实施例中，从喷出口表面至接收治具127的开口表面的距离为5mm。
在本实施例中，作为示例描述了拧紧盖来封闭收集容器123的模式；然而，用于密封收集容器123的模式不限于此。例如，可以采用各种模式，比如将弹性盖推入收集容器123的收集口中的模式、热密封收集容器123的收集口的模式、和另外使用拉链来封闭收集口的模式。
在本实施例的UFB产生设备120中，这里提供了面向UFB产生单元121的喷出口表面的紫外线辐射机构(下文中，也称为UV辐射机构)128。
图13是示出由UV辐射机构128用紫外线照射的UFB产生单元121的图。UV辐射机构128能够辐射紫外线并用紫外线照射UFB产生单元121。接收治具127被形成为容许紫外线穿过其中，并且例如由透明构件形成。从UV辐射机构128辐射的紫外线穿过接收治具127并且照射UFB产生单元121。设置在UFB产生单元121上的覆盖构件130也被形成为容许紫外线穿过其中，并且例如由透明构件形成。从UV辐射机构128辐射的紫外线照射起泡室131中的液体。利用从UV辐射机构128辐射至UFB产生单元121上的紫外线，可以对侵入UFB产生单元121的活细胞进行灭菌。
如果活细胞侵入UFB产生单元121，则活细胞附着至热能产生元件(加热单元)132并且增殖，从而形成活细胞菌落。如果在形成活细胞菌落的状态下对热能产生元件132施加电压，则存在由于加热异常而损坏热能产生元件132的风险。在起泡室131中形成活细胞菌落的情况下，存在对气泡产生具有不良影响的风险，而气泡产生是UFB产生的基础。为了抑制这些问题，通过使用UV辐射机构128对起泡室131中的液体进行紫外线辐射，由此对侵入UFB产生单元121的活细胞进行灭菌。
据说细菌具有的脱氧核糖核酸(DNA)的光吸收光谱在260nm附近吸收系数最高。为此，用于紫外线辐射灭菌的紫外线的波长区域优选在240nm至280nm的范围内，并且紫外线的最优选波长为260nm。在本实施例中，使用发射波长为254nm的紫外线的UV灯。优选持续进行紫外线辐射。
在本实施例中，UV辐射机构128设置在面对UFB产生单元121的位置处；然而，只要可以对UFB产生单元121内的润湿部分执行紫外线辐射，该位置可以不面对UFB产生单元121。例如，可以应用紫外线被反射镜反射以照射UFB产生单元121的润湿部分的构造。
从UFB产生单元121的喷出口133喷出的含UFB液体被接收治具127的倾斜的液体接收表面接收、沿着倾斜的液体接收表面流动、并且被收集容器123收集。
图14A和14B是示出UFB产生单元121的图，图14A是从喷出口表面侧观看的底视图，而图14B是沿着图14A中的XIVB-XIVB截取的剖视图。在UFB产生单元121中，热能产生元件132(对应于图4中的加热元件10)和覆盖构件130形成于加热元件基板134上，并且在覆盖构件130中，设置有用来喷出液体的喷出口133和起泡室131。喷出口133和起泡室131彼此连通。在箭头Y方向上，以1200dpi(点/英寸)的密度排列768个喷出口133。喷出口的构造不限于此，并且可以考虑含UFB液体的产生能力而改变喷出口的排列密度、排列图案、以及喷出口直径。
在电压被施加至加热元件基板134的情况下，电压被施加至热能产生元件132，并且热能产生元件132被立即加热。在热能产生元件132被加热的情况下，在起泡室131内与热能产生元件132接触的液体中产生膜沸腾，并且产生气泡(未示出)。气泡随着热能产生元件132的表面温度的升高而增长；然而，由于内部的负压也随着体积的增加而增加，所以增长在一定程度上停止。如果在气泡达到最大体积之前停止对热能产生元件132施加电压，则热能产生元件132的温度降低，气泡开始收缩，并且一旦液体再次与热能产生元件132的表面接触，气泡就消失。
在气泡消失期间，发生由于收缩的气泡与热能产生元件132接触而发生的第一次空化、和由于在第一次空化后剩余的小气泡(未示出)像火花一样消失而发生的第二次空化。通过对引起上述空化的热能产生元件132的驱动，在液体中产生了超细气泡(UFB)，其为尺寸小于1μm的气泡。假定许多UFB是通过经由加热热能产生元件132而在液体中产生的膜沸腾由溶解于液体中的气体成分产生的。利用通过使用上述膜沸腾而执行的气泡产生、增长、收缩和消失，可以用相对简单的构造在短时内制造高纯度的含UFB液体。
在本实施例中，从液体供应单元122供应的液体通过在UFB产生单元121中的起泡室131内形成膜沸腾而产生的气泡增长能被作为含有UFB的液滴沿箭头Z方向从各个喷出口133喷出。所喷出的液滴经历由UV辐射机构128进行的灭菌处理，并且借助接收治具127被布置在UFB产生单元121下方的收集容器123收集。
因此，对UFB产生单元121内的润湿部分执行了紫外线辐射。由此，可以提供能够抑制UFB产生单元内的活细胞污染的含超细气泡液体制造设备。
在此描述了喷出口133与起泡室131相对应地设置的示例；然而，构造不限于此。可以设置未提供喷出口133的起泡室131。也就是说，包含热能产生元件132但未提供喷出口133的第一起泡室(未示出)、以及包含热能产生元件132且提供有喷出口133的第二起泡室(起泡室131)可以布置在UFB产生单元121中。
(第二实施例)
下面参考附图描述本发明的第二实施例。由于本实施例的基本构造类似于第一实施例，所以下面描述特征构造。
图15是示出本实施例中的UFB产生设备150的示意性构造图。UFB产生设备150包括产生UFB的UFB产生单元121、液体供应单元122、收集容器123、和使液体循环的循环系统151。循环系统151包括连接接收治具127与液体供应单元122的循环路径152、和设置在循环路径152中的泵61A、阀62A和过滤器63。UFB产生设备150的UFB产生单元121对应于图1中的T-UFB产生单元300。收集容器123对应于图1中的后处理单元400或收集单元500。
从接收治具127延伸的路径从与阀62A连接的部分分支成两条，一条被构造成通过阀62A的切换操作而使液体流至收集容器123，而另一条被构造成通过阀62A的切换操作而使液体流至液体供应单元122。在连接接收治具127和液体供应单元122的循环路径152的中间，设置有将液体从接收治具127转移至液体供应单元122的泵61A、和通过紫外线辐射对在循环路径152内流动的液体进行灭菌的UV辐射机构153。
在本实施例中，与第一实施例相比，布置有许多额外的部件，比如循环路径152、泵61A、阀62A和过滤器63；为此，一旦液体的循环停止，就会在许多部分中发生液体积聚。在液体积聚的情况下，易于出现活细胞菌落；为此，期望将在比如循环路径152、泵61A、阀62A和过滤器63的额外部件内流动的液体本身保持在尽可能无菌的状态。为此，在循环系统151中设置有UV辐射机构153，以将液体本身置于无菌状态。为了用来自UV辐射机构153的紫外线照射流动通过循环路径152的液体，循环路径152中被紫外线照射的部分由容许紫外线穿过的构件(例如，透明构件)形成。在循环路径152中用来布置UV辐射机构153的位置理想地设定在UFB产生单元121的上游侧，以便尽可能地防止活细胞侵入UFB产生单元121内部。
由UV辐射机构153辐射的紫外线优选具有240nm至280nm的波长，并且在本实施例中，与第一实施例一样，使用发射波长为254nm的紫外线的UV灯。优选持续进行由UV辐射机构153进行的紫外线辐射。用于去除被紫外线辐射灭菌的已杀死细菌的过滤器63设置在UV辐射机构153与液体供应单元122之间。在布置过滤器63的情况下，可以产生含有较少杂质(比如被杀死的细菌)的含UFB液体。通过使用由具有优异耐化学性的聚丙烯制成的非织造织物作为主要材料来形成过滤器63的内部，并且在本实施例中，考虑被杀死细菌的大小，使用具有0.5μm的过滤能力的过滤器。
在本实施例中，由于一起使用了循环系统151，所以可以通过对同一液体多次重复膜沸腾和喷出操作来增加液体中所含有的UFB的密度。在收集含UFB液体期间，通过阀62A的切换操作使液体流至收集容器123。
(维护模式)
在本实施例中，作为维护模式，在不对UFB产生单元121中的加热元件基板134施加电压的情况下，在通过UV辐射机构128执行紫外线辐射的同时使液体沿着循环路径152循环。在该过程中，除了面对UFB产生单元121的UV辐射机构128之外，可以一起使用由UV辐射机构153进行的紫外线辐射。
在UFB产生设备150长时间停止的情况下，可以通过在恢复运行之前在维护模式下启动UFB产生设备150来对润湿部分进行灭菌。由此，可以抑制比如UFB产生单元121、循环路径152、和过滤器63等构成元件的活细胞污染。
(第三实施例)
下面参考附图描述本发明的第三实施例。由于本实施例的基本构造类似于第一实施例，所以下面描述特征构造。
图16是示出本实施例中的UFB产生设备160的示意性构造图。UFB产生设备160具有这样的构造，其中：将气体溶解至液体中的气体溶解机构(溶解单元)161被添加至UFB产生设备150的构造。
气体溶解机构161包括其中贮存所需气体的气体缸65、液体供应罐66、气体溶解罐67、泵61B和泵61C。为了产生其中溶解有气体的气体溶解液体，首先将气体和液体分别从气体缸65和液体供应罐66供应至气体溶解罐67。UFB产生设备160的UFB产生单元121对应于图1中的T-UFB产生单元300。收集容器123对应于图1中的后处理单元400或收集单元500。气体溶解罐67对应于图1中的溶解单元200。
在本实施例中，氧气被用作溶解到液体中的气体。所使用的液体为纯水，并且泵61B被启动以为气体溶解罐67供应10L的纯水。通过未示出的冷却器将气体溶解罐67的温度设定为10℃，以大约100L/min的流速引入氧气，并且在气体溶解罐67中执行一个小时的起泡处理以将氧气溶解到纯水中。随后，启动泵61C。然后，通过阀62B的切换操作将气体溶解液体注入循环路径152中。通过UV辐射机构153对气体溶解液体进行灭菌，此后气体溶解液体通过过滤器63和液体供应单元122，并且在UFB产生单元121中产生基于氧气溶解液体的含UFB液体。关于收集含UFB液体的描述由于其类似于第二实施例而被省略。
(第四实施例)
下面参考附图描述本发明的第四实施例。由于本实施例的基本构造类似于第一实施例，所以下面描述特征构造。
图17A是示出本实施例中的UFB产生设备170的示意性构造图，图17B是示出本实施例中的UFB产生单元80的图。UFB产生设备170具有与第二实施例中的UFB产生设备150类似的构造，但是不同之处在于UFB产生单元的构造。
本实施例中的UFB产生单元80不包括喷出口，并且起泡室131被设置成覆盖加热元件基板134。覆盖构件130由透明构件形成。联接件50A和联接件50B设置在起泡室131的两端处，并且液体从联接件50A注入(流动)到UFB产生单元80中，并且UFB产生单元80中产生的含UFB液体从联接件50B排出(流出)。
在本实施例中，通过热能产生元件132的作用在液体中产生膜沸腾，并且在不喷出液体的情况下，通过气泡的起泡进行的产生、增长、收缩和消失在液体中产生超细气泡(UFB)。
通过用紫外线照射UFB产生单元80的UV辐射机构128，可以对侵入UFB产生单元80的活细胞进行灭菌。通过设置在循环系统151中的用紫外线照射循环液体的UV辐射机构153，将液体本身置于无菌状态。
在每个上述实施例中，可以根据需要设定在不对加热元件基板134施加电压的情况下由UV辐射机构128执行紫外线辐射的维护模式。
尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应当被赋予最广泛的解释，以便涵盖所有这样的修改以及等同的结构和功能。
本申请要求于2021年4月14日提交的日本专利申请No.2021-068600的权益，该日本专利申请通过引用全文并入本文中。

Claims (19)

1.一种含超细气泡液体的制造设备，包括：
超细气泡产生单元，其通过由加热单元在溶解有气体的液体中产生膜沸腾来产生超细气泡；和
第一辐射单元，其能够用紫外线照射超细气泡产生单元的润湿部分。
2.根据权利要求1所述的含超细气泡液体的制造设备，其中
超细气泡产生单元包括覆盖加热单元的起泡室、和与作为润湿部分的起泡室连通的喷出口，并且从喷出口喷出液体。
3.根据权利要求2所述的含超细气泡液体的制造设备，其中
第一辐射单元被设置成朝设置有超细气泡产生单元的喷出口的喷出口表面辐射紫外线。
4.根据权利要求3所述的含超细气泡液体的制造设备，其中
第一辐射单元被设置成面向喷出口表面。
5.根据权利要求2所述的含超细气泡液体的制造设备，其中
形成喷出口的构件是容许紫外线穿过的构件。
6.根据权利要求2所述的含超细气泡液体的制造设备，还包括：
接收单元，其接收从超细气泡产生单元喷出的液体。
7.根据权利要求6所述的含超细气泡液体的制造设备，其中
接收单元是容许紫外线穿过的构件。
8.根据权利要求1所述的含超细气泡液体的制造设备，还包括：
循环路径，其使液体循环以使得液体从超细气泡产生单元流出以及也使得液体流到超细气泡产生单元中。
9.根据权利要求8所述的含超细气泡液体的制造设备，还包括：
第二辐射单元，其能够用紫外线照射循环路径中的液体。
10.根据权利要求9所述的含超细气泡液体的制造设备，其中
第二辐射单元在循环路径中设置在超细气泡产生单元的上游侧。
11.根据权利要求9所述的含超细气泡液体的制造设备，其中
第二辐射单元辐射波长在240nm至280nm的范围内的紫外线。
12.根据权利要求9所述的含超细气泡液体的制造设备，还包括：
过滤器，其位于循环路径中被第二辐射单元照射的位置与超细气泡产生单元之间。
13.根据权利要求9所述的含超细气泡液体的制造设备，其中
循环路径中被第二辐射单元照射的位置由容许紫外线穿过的构件形成。
14.根据权利要求12所述的含超细气泡液体的制造设备，其中
过滤器具有0.5μm的过滤能力。
15.根据权利要求1所述的含超细气泡液体的制造设备，还包括：
溶解单元，其将气体溶解到液体中，其中
从溶解单元供应的液体流到超细气泡产生单元中。
16.根据权利要求15所述的含超细气泡液体的制造设备，其中
溶解单元将氧气溶解到液体中。
17.根据权利要求1所述的含超细气泡液体的制造设备，还包括：
起泡室，其覆盖加热单元，其中，
液体被供应至作为润湿部分的起泡室，并且
超细气泡产生单元使液体从起泡室流出。
18.根据权利要求1所述的含超细气泡液体的制造设备，其中
第一辐射单元辐射波长在240nm至280nm的范围内的紫外线。
19.根据权利要求1所述的含超细气泡液体的制造设备，其中
第一辐射单元在超细气泡产生单元通过加热单元产生膜沸腾的情况和超细气泡产生单元未通过加热单元产生膜沸腾的情况中的至少任一种情况下辐射紫外线。
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