JP2016156744A - ファインバブル分離方法及びファインバブル分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファインバブルの気泡径分布を精度よく測定することができるファインバブル分離方法及びファインバブル分離装置を提供する。【解決手段】ファインバブルを含む液体試料が収容された容器１を回転させることにより、遠心力によってファインバブルを分離させ、分離したファインバブルを含む液体試料の一部を容器１内の中心軸線Ｌ側（第２収容領域１４）において抽出する。したがって、抽出された液体試料の粒子径分布を測定すれば、容器１を回転させながら測定を行う必要がなく、液体試料に含まれるファインバブルの気泡径分布を精度よく測定することができる。【選択図】 図２Ａ

Description

本発明は、液体試料に含まれるファインバブルを分離させるためのファインバブル分離方法及びファインバブル分離装置に関するものである。

近年、マイクロバブルやウルトラファインバブルといったファインバブルの研究及び利用が活発に行われている。ファインバブルは、例えば気泡径が１００μｍ以下の微細気泡であり、気泡径が１μｍ以上のものはマイクロバブル、気泡径が１μｍ未満のものはウルトラファインバブルと呼ばれている。ファインバブルは、液体中での滞留時間が長いという特性を有しており、特にウルトラファインバブルは、数か月にわたって液体中に滞留することが知られている。

ファインバブルには、洗浄効果や殺菌効果といった様々な効果が期待されている。例えば工場やプラント、公衆トイレなどで、ファインバブルを用いて各種設備の洗浄を行えば、洗剤の使用量を削減することができる。そのため、ファインバブルを用いた洗浄方法は、環境に優しい新たな洗浄方法として注目されている。

上記のようなファインバブルの特性と効果の関係は、ファインバブルの気泡径や気泡量（濃度）に依存している。そこで、レーザ回折・散乱式の粒子径分布測定装置などを用いて、ファインバブルの気泡径分布（粒子径分布）を測定する技術が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

しかしながら、測定対象となる液体試料（ファインバブル含有液体）には、ファインバブル以外にも、例えば粉塵又は土などの固体粒子や、オイル又はエマルジョンなどの液体粒子が含まれている場合がある。例えば、実験室で生成されるようなファインバブル含有液体は、高純度液体や高純度気体を用いて生成されているため、主に固体粒子からなる異物の混入量は少ないが、水道水と通常の空気を用いて生成されたファインバブル含有液体などでは、異物の混入量を無視できない場合がある。また、例えば水耕栽培で使用される水槽内のファインバブル含有液体などのように、実際の現場で使用されているファインバブル含有液体を液体試料としてサンプリングした場合には、異物の混入量がさらに多くなる。

このような場合には、液体試料をそのままの状態で使用して、粒子径分布測定装置でファインバブルの気泡径分布を測定したとしても、ファインバブルと、固体粒子及び液体粒子とを識別することが難しく、ファインバブルの気泡径分布を精度よく測定することができないおそれがある。一方で、下記特許文献２には、微粒子と気泡を含む液体を入れた容器を回転させ、遠心力により微粒子と気泡とを分離しながら微粒子の数を計測するような方法が開示されている。

特開２００７−２６３８７６号公報 特開平３−２７３１３５号公報

しかしながら、上記特許文献２に開示されているような構成では、測定対象が気泡ではなく微粒子であるだけでなく、容器の回転を止めた場合には、微粒子と気泡とが再び混合してしまう。したがって、上記特許文献２に開示されているような構成を用いたとしても、容器を回転させながら液体試料中のファインバブルの気泡径分布を測定する必要があるため、精度よく測定を行うことは困難である。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ファインバブルの気泡径分布を精度よく測定することができるファインバブル分離方法及びファインバブル分離装置を提供することを目的とする。

本発明に係るファインバブル分離方法は、収容ステップと、回転ステップと、抽出ステップとを含む。前記収容ステップでは、ファインバブルを含む液体試料を容器内に収容する。前記回転ステップでは、前記容器を回転させることにより、液体試料に遠心力を付与してファインバブルを分離させる。前記抽出ステップでは、前記容器内の回転中心側において、液体試料の一部を抽出する。

このような構成によれば、ファインバブルを含む液体試料が収容された容器を回転させることにより、遠心力によってファインバブルと固体粒子などを分離させ、分離したファインバブルを含む液体試料の一部を容器内の回転中心側において抽出することができる。したがって、抽出された液体試料の粒子径分布を測定すれば、容器を回転させながら測定を行う必要がなく、液体試料に含まれるファインバブルの気泡径分布を精度よく測定することができる。

前記収容ステップでは、前記容器内が第１収容領域と当該第１収容領域よりも回転中心側の第２収容領域とに区画壁を介して区画されており、前記第１収容領域に液体試料が収容されるとともに、前記第２収容領域に液体試料よりも純度が高い液体が収容されていてもよい。この場合、前記ファインバブル分離方法は、前記回転ステップで前記容器を回転させる前又は回転中に、前記区画壁を開放させることにより前記第１収容領域及び前記第２収容領域を区画されていない状態とする開放ステップをさらに含んでいてもよい。

このような構成によれば、容器の回転中心に対して第２収容領域よりも外側の第１収容領域に液体試料が収容されているため、容器を回転させたときに、低い回転速度または短い時間で容易にファインバブルを分離させることができる。そして、容器を回転させる前又は回転中に区画壁が開放され、第１収容領域及び第２収容領域が区画されていない状態となるため、第２収容領域には初めから固体粒子などは存在しない状態となり、第２収容領域内の液体中にファインバブルを引き込み、ファインバブルを含む液体試料を容易に抽出することができる。

前記液体試料よりも純度が高い液体は、高純度液体であってもよい。

このような構成によれば、液体試料と比べて非常に純度が高い高純度液体中にファインバブルが引き込まれるため、抽出された液体試料中におけるファインバブル以外の異物の混入量を少なくすることができる。したがって、抽出された液体試料の粒子径分布を測定したときに、液体試料に含まれるファインバブルの気泡径分布をより精度よく測定することができる。

前記抽出ステップでは、前記区画壁を閉塞させて前記第１収容領域及び前記第２収容領域を区画することにより、前記第２収容領域に液体試料の一部を抽出してもよい。

このような構成によれば、ファインバブルを含む液体試料が収容された容器を回転させることにより、遠心力によってファインバブルを分離させた後、区画壁を閉塞させて第１収容領域及び第２収容領域を区画するだけで、分離したファインバブルを含む液体試料の一部を容器内の回転中心側において容易に抽出することができる。

本発明に係るファインバブル分離装置は、容器と、回転機構と、抽出機構とを備える。前記容器は、ファインバブルを含む液体試料を収容する。前記回転機構は、前記容器を回転させることにより、液体試料に遠心力を付与してファインバブルを分離させる。前記抽出機構は、前記容器内の回転中心側において、液体試料の一部を抽出する。

前記ファインバブル分離装置は、区画壁と、開閉制御部とをさらに備えていてもよい。前記区画壁は、前記容器内を第１収容領域と当該第１収容領域よりも回転中心側の第２収容領域とに区画する。前記開閉制御部は、前記区画壁を開放又は閉塞する。前記容器内には、前記第１収容領域に液体試料が収容されるとともに、前記第２収容領域に液体試料よりも純度が高い液体が収容されている。この場合、前記開閉制御部は、前記回転機構が前記容器を回転させる前又は回転中に、前記区画壁を開放させることにより前記第１収容領域及び前記第２収容領域を区画されていない状態としてもよい。

前記抽出機構は、前記開閉制御部により前記区画壁を閉塞させて前記第１収容領域及び前記第２収容領域を区画することにより、前記第２収容領域に液体試料の一部を抽出してもよい。

本発明によれば、ファインバブルを含む液体試料が収容された容器を回転させることにより、効率的にファインバブルを分離して抽出することができる。抽出された液体試料の粒子径分布を測定すれば、容器を回転させながら測定を行う必要がなく、液体試料に含まれるファインバブルの気泡径分布を精度よく測定することができる。

本発明の一実施形態に係るファインバブル分離装置の構成例を示した平面図である。 図１のファインバブル分離装置のＡ−Ａ断面図である。 第１蓋を第２蓋に交換した状態を示すファインバブル分離装置の断面図である。 ファインバブル分離装置の電気的構成の一例を示したブロック図である。 ファインバブルを分離させる際の容器内の状態の変化について説明するための概略平面図であり、容器内を透視した状態を示している。 ファインバブルを分離させる際の容器内の状態の変化について説明するための概略平面図であり、容器内を透視した状態を示している。 ファインバブルを分離させる際の容器内の状態の変化について説明するための概略平面図であり、容器内を透視した状態を示している。 ファインバブルを分離させる際の容器内の状態の変化について説明するための概略平面図であり、容器内を透視した状態を示している。 ファインバブルを分離させる際の容器内の状態の変化について説明するための概略断面図である。 ファインバブルを分離させる際の容器内の状態の変化について説明するための概略断面図である。 ファインバブルを分離させる際の容器内の状態の変化について説明するための概略断面図である。 ファインバブルを分離させる際の容器内の状態の変化について説明するための概略断面図である。 ファインバブルを分離させる際の処理の流れを示したフローチャートである。 容器の形状の第１変形例を示した概略平面図である。 容器の形状の第２変形例を示した概略平面図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るファインバブル分離装置の構成例を示した平面図である。図２Ａは、図１のファインバブル分離装置のＡ−Ａ断面図である。このファインバブル分離装置は、液体試料に含まれるファインバブルを分離させるためのものであり、液体試料が収容される容器１と、当該容器１を回転させる回転台２とを備えている。

容器１は、例えば底面１１を有する円筒状に形成されており、その上端縁が開口部１２を構成している。回転台２の上面には、例えば環状突部２１が形成されており、回転台２の上面における環状突部２１の内側の領域が、容器１の底面１１に対応する円形状となっている。これにより、回転台２の上面における環状突部２１の内側の領域内に容器１の底面１１を当接させた状態で、回転台２上に容器１を設置することができる。

回転台２は、回転軸２２を中心に回転可能となっている。回転軸２２は、回転台２上に設置される容器１の中心軸線Ｌ１に沿って設けられている。したがって、回転軸２２を中心に回転台２を水平面内で回転させた場合には、容器１が中心軸線Ｌ１を中心に回転するようになっている。このとき、容器１が回転台２の上面における環状突部２１の内側の領域内に設置されているため、回転台２上で容器１がずれるのを環状突部２１により規制することができる。

容器１内には、中心軸線Ｌ１を中心として、例えば円筒状の区画壁３が配置される。当該区画壁３は、容器１内に対して進退可能に構成されている。図２Ａのように、区画壁３が容器１内に進入し、その下端縁が容器１の底面１１に当接した状態では、容器１内が、区画壁３の外側の領域（第１収容領域１３）と、区画壁３の内側の領域（第２収容領域１４）とに区画される。

第１収容領域１３には、液体試料が収容される。液体試料は、例えば水の他、アルコール又は油といった任意の液体を媒体とする試料であり、例えば気泡径が１００μｍ以下の微細気泡からなるファインバブルを含むファインバブル含有液体である。具体的には、気泡径が１μｍ未満のウルトラファインバブル、及び、気泡径が１μｍ以上のマイクロバブルの少なくとも一方が、気体粒子として液体試料に含まれている。気体粒子を構成する気体は、空気であってもよいし、例えばオゾンや水素といった空気以外の気体であってもよい。

この例では、図１に示すように、容器１内に複数の仕切板１５が設けられることにより、容器１内の第１収容領域１３が複数の空間に仕切られている。各仕切板１５は、例えば中心軸線Ｌ１に対して径方向に延びるように設けられており、各仕切板１５、容器１の内周面及び区画壁３の外周面によって各空間が形成されている。これにより、第１収容領域１３には、複数の空間に分けて液体試料を収容することができるようになっている。

第２収容領域１４は、第１収容領域１３よりも回転中心（中心軸線Ｌ１）側の領域であり、液体試料よりも純度が高い液体が収容される。本実施形態では、液体試料と比べて非常に純度が高い高純度液体が、第２収容領域１４に収容されるようになっている。上記高純度液体は、不溶物を含まない液体であり、例えば１ｍｌ中に含まれる水溶性の不純物が１０００個に満たないような液体として、純水又は超純水などを用いることができる。

容器１の開口部１２は、第１蓋４により覆われる。本実施形態では、第１蓋４が区画壁３と一体的に形成されており、容器１内に区画壁３を進入させて容器１内を第１収容領域１３と第２収容領域１４とに区画する際に、容器１の開口部１２を第１蓋４で覆うことができるようになっている。第１蓋４には、容器１の開口部１２を覆った状態で第１収容領域１３を外部に連通させる第１連通孔４１と、第２収容領域１４を外部に連通させる第２連通孔４２とが形成されている。

第１連通孔４１は、例えば仕切板１５により仕切られた各空間に対応付けて複数形成されている。容器１内の第１収容領域１３には、各第１連通孔４１を介して液体試料が供給される。一方、容器１内の第２収容領域１４には、第２連通孔４２を介して高純度液体が供給される。これにより、容器１内には、中心軸線Ｌ１の近傍の領域（第２収容領域１４）に高純度液体が収容されるとともに、その外側の領域（第１収容領域１３）に液体試料が収容された状態となる。このとき、第２収容領域１４に収容された高純度液体には、最初は固体粒子もファインバブルもほとんど含まれていない状態である。

本実施形態では、第１蓋４を容器１の開口部１２から取り外して、別の第２蓋４３を当該開口部１２に取り付けることができるようになっている。図２Ｂは、第１蓋４を第２蓋４３に交換した状態を示すファインバブル分離装置の断面図である。

第２蓋４３は、第１蓋４とは異なり、区画壁３が一体的に形成されておらず、第１連通孔４１や第２連通孔４２などの開口も形成されていない。したがって、図２Ｂに示すように第２蓋４３で容器１の開口部１２を覆った状態では、第１収容領域１３と第２収容領域１４とが区画されていない状態のまま容器１の開口部１２が密閉される。この状態でしばらく静かに放置した場合には、第１収容領域１３に存在する固体粒子やファインバブルは徐々に第２収容領域１４に拡散していくが、それらの粒子径は小さいものなので拡散は急激なものではなく相当な時間を要するものである。

図３は、ファインバブル分離装置の電気的構成の一例を示したブロック図である。ファインバブル分離装置には、制御部５，操作部６、回転モータ７、開閉モータ８及びポンプ９などが備えられている。

制御部５は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む構成であり、当該ＣＰＵがプログラムを実行することにより、回転制御部５１、開閉制御部５２、給排液制御部５３などとして機能する。操作部６は、例えばキーボード又はマウスを含む構成であり、作業者が操作部６を操作することにより入力作業などを行うことができるようになっている。

回転モータ７は、回転軸２２に連結されており、当該回転軸２２を回転させることにより回転台２を回転させる。すなわち、回転モータ７は、例えば回転台２及びギアなどの伝達機構（図示せず）とともに、回転台２上の容器１を回転させる回転機構を構成している。ただし、上記回転機構は、回転モータ７、回転台２及び伝達機構を備えた構成に限らず、他の各種部材により構成することができる。

開閉モータ８は、例えばギアなどの伝達機構（図示せず）を介して区画壁３に連結されており、当該開閉モータ８の回転によって区画壁３を上下動させ、区画壁３を容器１内に対して進退させることができる。すなわち、開閉モータ８は、上記伝達機構とともに、第１収容領域１３と第２収容領域１４との間を開閉させる開閉機構を構成している。ただし、上記開閉機構は、開閉モータ８及び伝達機構を備えた構成に限らず、他の各種部材により構成することができる。

本実施形態では、開閉モータ８の回転によって区画壁３を容器１内から退避させたときに、区画壁３とともに第１蓋４が容器１の開口部１２から取り外される。そして、当該動作に引き続いて開閉モータ８を回転させることにより、第２蓋４３が容器１の開口部１２に取り付けられ、図２Ｂに示すような状態となる。このように、上記開閉機構は、第１蓋４と第２蓋４３を交換することにより、区画壁３を容器１に対して進退させるような構成であってもよい。

容器１の開口部１２に取り付けられる第２蓋４３は、上記開閉機構からは分離され、容器１に独立して取り付けられる。ただし、このような構成に限らず、例えば第２蓋４３を回転軸（図示せず）により保持し、容器１の中心軸線Ｌ１と同軸上で、回転台２の回転軸２２の回転と同期させて第２蓋４３を回転させるような構成などであってもよい。

ポンプ９は、例えば複数設けられており、第１連通孔４１を介して容器１内の第１収容領域１３に連通するポンプ９と、第２連通孔４２を介して容器１内の第２収容領域１４に連通するポンプ９とが含まれる。これらのポンプ９を駆動することにより、図２Ａの状態で第１連通孔４１を介して第１収容領域１３に液体試料を供給したり、第２連通孔４２を介して第２収容領域１４に高純度液体を供給したりすることができる。また、ポンプ９を駆動することにより、第１連通孔４１を介して第１収容領域１３内の液体を排出したり、第２連通孔４２を介して第２収容領域１４内の液体を排出したりすることもできる。

回転制御部５１は、例えば操作部６を用いた作業者の指示に基づいて、回転モータ７の駆動を制御する。本実施形態では、図２Ａに示すように容器１内の第１収容領域１３に液体試料が収容された状態から、第１蓋４が第２蓋４３に交換されることにより図２Ｂの状態とされた後、回転制御部５１が回転モータ７を駆動することにより、容器１を回転させて液体試料に遠心力を付与し、ファインバブルを分離させることができるようになっている。

具体的には、液体試料に遠心力を付与した場合、液体試料に含まれる固体粒子や液体粒子は遠心力で中心軸線Ｌ１側とは反対側（容器１の外周側）へと移動する一方、ファインバブルは中心軸線Ｌ１側へと移動する。したがって、容器１を回転させることにより、ファインバブルを固体粒子や液体粒子から分離させることができる。本実施形態のように容器１内に仕切板１５を設ければ、液体試料に対して遠心力を付与しやすくなるため、より良好にファインバブルを分離させることができる。

開閉制御部５２は、開閉モータ８の駆動を制御することにより、区画壁３を開放又は閉塞させる。すなわち、開閉制御部５２は、図２Ａのように区画壁３を閉塞させて第１収容領域１３及び第２収容領域１４を区画することができるとともに、図２Ｂのように区画壁３を開放させて第１収容領域１３及び第２収容領域１４を連通させることができる。給排液制御部５３は、例えば操作部６を用いた作業者の指示に基づいてポンプ９の駆動を制御することにより、容器１内に対して液体（液体試料や高純度液体など）を供給又は排出させる。

容器１内に液体試料及び高純度液体を収容する際には、例えば操作部６を用いた作業者の指示に基づいて区画壁３が閉塞され、第１収容領域１３及び第２収容領域１４が区画された状態となる。この状態で、ポンプ９を駆動させることにより、図２Ａのように、第１連通孔４１を介して第１収容領域１３内に液体試料を収容することができるとともに、第２連通孔４２を介して第２収容領域１４内に高純度液体を収容することができる。

容器１内の液体試料中のファインバブルを分離させる際には、例えば回転制御部５１による回転モータ７の駆動に連動させて区画壁３が開閉される。具体的には、回転制御部５１が容器１を回転させる前に、自動的に第１蓋４が第２蓋４３に交換されることにより、区画壁３が開放され、第１収容領域１３及び第２収容領域１４が区画されていない状態となる。

その後、容器１の回転に伴って液体試料に作用する遠心力により、ファインバブルが中心軸線Ｌ１側へと移動し、第１収容領域１３から第２収容領域１４内に引き込まれる。したがって、容器１を一定時間回転させた後に、第２蓋４３を第１蓋４に交換して区画壁３を閉塞させ、第１収容領域１３及び第２収容領域１４を区画すれば、容器１内の中心軸線Ｌ１側（第２収容領域１４）にファインバブルを含む液体試料の一部を容易に抽出することができる。

このとき、例えば区画壁３及び開閉モータ８などは、容器１内の中心軸線Ｌ１側（第２収容領域１４）において液体試料の一部を抽出する抽出機構を構成している。第２収容領域１４内に抽出された液体は、ポンプ９を駆動させることにより、第２連通孔４２を介して外部に取り出すことができる。

図４Ａ〜図４Ｄは、ファインバブルを分離させる際の容器１内の状態の変化について説明するための概略平面図であり、容器１内を透視した状態を示している。図５Ａ〜図５Ｄは、ファインバブルを分離させる際の容器１内の状態の変化について説明するための概略断側面図である。また、図６は、ファインバブルを分離させる際の処理の流れを示したフローチャートである。

図４Ａ及び図５Ａに示すように、まず、区画壁３が閉塞されることにより第１収容領域１３及び第２収容領域１４を区画した状態とされる（ステップＳ１０１）。この状態で、容器１内に液体試料及び高純度液体が供給されることにより、固体粒子、液体粒子及びファインバブルを含む液体試料が第１収容領域１３に収容されるとともに、高純度液体が第２収容領域１４に収容される（ステップＳ１０２：収容ステップ）。

その後、図４Ｂ及び図５Ｂに示すように、第１蓋４が容器１の開口部１２から取り外されることにより、区画壁３が開放され、第１収容領域１３及び第２収容領域１４が区画されていない状態となる（ステップＳ１０３：開放ステップ）。このとき、開閉モータ８の駆動により、第１蓋４の代わりに第２蓋４３が容器１の開口部１２に取り付けられるようになっている。その後、回転モータ７の駆動により、容器１の回転が開始される（ステップＳ１０４：回転ステップ）。

容器１は、例えば１００〜１０００ｒｐｍで回転される。容器１の外径は、例えば２０〜３０ｃｍであり、区画壁３の外径は、例えば２〜５ｃｍである。遠心加速度ＲＣＦは、下記式（１）により表され、この遠心加速度ＲＣＦが約１００Ｇとなるように、容器１の回転速度が設定されることが好ましい。
ＲＣＦ＝１．１１８×Ｒ×Ｎ^２×１０^−６ ・・・（１）
ＲＣＦ：遠心加速度（Ｇ）
Ｒ：回転半径（ｍｍ）
Ｎ：回転速度（ｒｐｍ）

容器１の回転を開始させてから一定時間が経過すると（ステップＳ１０５でＹｅｓ）、液体試料に付与される遠心力によってファインバブルが分離され、図４Ｃ及び図５Ｃに示すように、液体試料中のファインバブルが第１収容領域１３から第２収容領域内に引き込まれる。この状態で容器１の回転が停止された後（ステップＳ１０６）、開閉モータ８の駆動により第２蓋４３が第１蓋４に交換されることで、区画壁３が閉塞され、容器１内が第１収容領域１３及び第２収容領域１４に区画される（ステップＳ１０７：抽出ステップ）。これにより、図４Ｄ及び図５Ｄに示すように、容器１内の中心軸線Ｌ１側において、ファインバブルを含む液体試料の一部が抽出される。

このようにして、ファインバブルを区画壁３内に濃縮された状態で抽出することができる。区画壁３は、その内径が小さいほど内部の容積が小さくなるため、当該区画壁３内に抽出されるファインバブルの濃縮率が高くなり、ファインバブルをより濃縮された状態で抽出することができる。具体的には、ファインバブルの個数濃度（個数／ｍＬ）は、第１収容領域１３に対する第２収容領域１４の体積比に反比例して増加する（濃縮される）こととなる。

その後、ポンプ９が駆動されることにより、抽出した液体試料の一部が第２連通孔４２を介して外部に取り出される（ステップＳ１０８）。このようにして取り出された液体試料を用いて、例えばレーザ回折・散乱式や動的光散乱式などの周知の粒子径分布測定装置により液体試料の粒子径分布を測定すれば、液体試料に含まれるファインバブルの粒子径分布（気泡径分布）を測定することができる。

これにより、洗浄、殺菌又は生体活性化などのファインバブルに期待される効果と、ファインバブルの気泡径分布との関係を定量的に評価することができる。また、目的や対象に最もふさわしいファインバブルの気泡径分布を特定し、ファインバブルに関する認証制度の確立などに寄与することも可能となる。

以上のように、本実施形態では、ファインバブルを含む液体試料が収容された容器１を回転させることにより、遠心力によってファインバブルと固体粒子などを分離させ、分離したファインバブルを含む液体試料の一部を容器１内の中心軸線Ｌ１側において抽出することができる。したがって、抽出された液体試料の粒子径分布を測定すれば、容器１を回転させながら測定を行う必要がなく、液体試料に含まれるファインバブルの気泡径分布を精度よく測定することができる。

特に、容器１の中心軸線Ｌ１に対して第２収容領域１４よりも外側の第１収容領域１３に液体試料が収容されているため、容器１を回転させたときに、低い回転速度で容易にファインバブルを分離させることができる。また、同じ回転速度であればより短い時間でファインバブルを分離させることができる。そして、容器１を回転させる前に区画壁３が開放され、第１収容領域１３及び第２収容領域１４が区画されていない状態となるため、第２収容領域１４には初めから固体粒子などは存在しない状態となり、第２収容領域１４内の高純度液体中にファインバブルを引き込み、ファインバブルを含む液体試料を容易に抽出することができる。

また、本実施形態では、液体試料と比べて非常に純度が高い高純度液体が用いられ、この高純度液体中にファインバブルが引き込まれるため、抽出された液体試料中におけるファインバブル以外の異物の混入量を少なくすることができる。したがって、抽出された液体試料の粒子径分布を測定したときに、液体試料に含まれるファインバブルの気泡径分布をより精度よく測定することができる。

図７Ａは、容器１の形状の第１変形例を示した概略平面図である。この変形例では、容器１が円筒形状ではなく、平面視で扇形形状に形成されている。当該容器１は、外周面が円弧状に形成されており、当該円弧の中心となる中心軸線Ｌ２を回転中心として回転するようになっている。容器１内は、例えば区画壁３により第１収容領域１３と第２収容領域１４とに区画され、第１収容領域１３に液体試料が収容されるとともに、第２収容領域１４に高純度液体が収容される。

図７Ｂは、容器１の形状の第２変形例を示した概略平面図である。この変形例では、容器１が円筒形状や扇形形状のような円弧状の外周面を有する形状ではなく、平面視で矩形形状に形成されている。当該容器１は、その一端部を回転中心Ｌ３として回転するようになっている。容器１内は、例えば区画壁３により第１収容領域１３と第２収容領域１４とに区画され、第１収容領域１３に液体試料が収容されるとともに、第２収容領域１４に高純度液体が収容される。

このように、容器１及び区画壁３は、円筒形状に限らず、他の任意の形状を採用することができる。いずれの形状であっても、容器１を回転させて液体試料に遠心力を付与することにより、ファインバブルを分離させて第１収容領域１３から第２収容領域１４に引き込むことができる。ただし、容器１を円筒形状とすれば、容器１の回転時に振動が生じにくく、安定してファインバブルを分離させることができるとともに、ファインバブルの濃縮率も向上する。

以上の実施形態では、容器１内に複数の仕切板１５が設けられた構成について説明した。しかし、このような構成に限らず、容器１内に仕切板１５が１つだけ設けられた構成であってもよいし、容器１内に仕切板１５が設けられていないような構成であってもよい。また、第１蓋４は、区画壁３と一体的に形成された構成に限らず、区画壁３とは分離して設けられていてもよいし、第１蓋４が省略された構成であってもよい。

第１蓋４を区画壁３と分離して設ける場合には、例えば第１蓋４で容器１の開口部１２を覆った状態のまま区画壁３のみを容器１内から退避させてもよい。この場合、容器１の開口部１２のうち、区画壁３によって塞がれていた部分が開放されてしまうため、当該部分に別の蓋を取り付けて覆うことができるような構成となっていてもよい。この場合、上記別の蓋は、容器１に独立して取り付けられてもよいし、例えば回転軸（図示せず）により保持され、容器１の中心軸線Ｌ１と同軸上で、回転台２の回転軸２２の回転と同期して回転するような構成であってもよい。

容器１内の液体が容器１の回転に伴ってこぼれないような構成の場合には、区画壁３を開放するタイミングは、容器１を回転させる前に限らず、容器１の回転中（回転開始と同時を含む。）であってもよい。また、容器１の回転を停止させてから区画壁３を閉塞するのではなく、区画壁３を閉塞してから容器１の回転を停止させてもよい。

第１収容領域１３に抽出されたファインバブルを含む液体試料の一部は、ポンプ９を駆動させることにより外部に取り出されるような構成に限らず、例えば区画壁３を上下反転させるなどの他の態様で取り出されるような構成であってもよい。また、第１収容領域１３に残った試料が排出されることにより、第２収容領域１４に抽出されたファインバブルを含む液体試料の一部のみが容器１内に残されるような構成であってもよい。

ただし、区画壁３を省略することも可能である。この場合、容器１内の中心軸線Ｌ付近の領域も最初はファインバブル以外の粒子も含む液体試料によって満たされることになる。そして、区画壁３がある場合と比較して遠心分離のための時間はかかるものの、遠心力によって分離されたファインバブルを含む液体試料の一部を容器１内の中心軸線Ｌ側において抽出することができる。このためには、例えば、容器１内の中心軸線Ｌ側に引き込まれたファインバブルを含む液体試料の一部が、ポンプなどを用いて吸引されるような構成であってもよい。

１ 容器
２ 回転台
３ 区画壁
４ 第１蓋
５ 制御部
６ 操作部
７ 回転モータ
８ 開閉モータ
９ ポンプ
１１ 底面
１２ 開口部
１３ 第１収容領域
１４ 第２収容領域
１５ 仕切板
２１ 環状突部
２２ 回転軸
４１ 第１連通孔
４２ 第２連通孔
４３ 第２蓋
５１ 回転制御部
５２ 開閉制御部
５３ 給排液制御部

Claims (8)

1. ファインバブルを含む液体試料を容器内に収容する収容ステップと、
   前記容器を回転させることにより、液体試料に遠心力を付与してファインバブルを分離させる回転ステップと、
   前記容器内の回転中心側において、液体試料の一部を抽出する抽出ステップとを含むことを特徴とするファインバブル分離方法。
2. 前記収容ステップでは、前記容器内が第１収容領域と当該第１収容領域よりも回転中心側の第２収容領域とに区画壁を介して区画されており、前記第１収容領域に液体試料が収容されるとともに、前記第２収容領域に液体試料よりも純度が高い液体が収容され、
   前記回転ステップで前記容器を回転させる前又は回転中に、前記区画壁を開放させることにより前記第１収容領域及び前記第２収容領域を区画されていない状態とする開放ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のファインバブル分離方法。
3. 前記液体試料よりも純度が高い液体が、高純度液体であることを特徴とする請求項２に記載のファインバブル分離方法。
4. 前記抽出ステップでは、前記区画壁を閉塞させて前記第１収容領域及び前記第２収容領域を区画することにより、前記第２収容領域に液体試料の一部を抽出することを特徴とする請求項２又は３に記載のファインバブル分離方法。
5. ファインバブルを含む液体試料を収容する容器と、
   前記容器を回転させることにより、液体試料に遠心力を付与してファインバブルを分離させる回転機構と、
   前記容器内の回転中心側において、液体試料の一部を抽出する抽出機構とを備えたことを特徴とするファインバブル分離装置。
6. 前記容器内を第１収容領域と当該第１収容領域よりも回転中心側の第２収容領域とに区画する区画壁と、
   前記区画壁を開放又は閉塞する開閉制御部とをさらに備え、
   前記容器内には、前記第１収容領域に液体試料が収容されるとともに、前記第２収容領域に液体試料よりも純度が高い液体が収容され、
   前記開閉制御部は、前記回転機構が前記容器を回転させる前又は回転中に、前記区画壁を開放させることにより前記第１収容領域及び前記第２収容領域を区画されていない状態とすることを特徴とする請求項５に記載のファインバブル分離装置。
7. 前記液体試料よりも純度が高い液体が、高純度液体であることを特徴とする請求項６に記載のファインバブル分離装置。
8. 前記抽出機構は、前記開閉制御部により前記区画壁を閉塞させて前記第１収容領域及び前記第２収容領域を区画することにより、前記第２収容領域に液体試料の一部を抽出することを特徴とする請求項６又は７に記載のファインバブル分離装置。

Images