JP2024061147A - ナノバブル濃度測定方法、及びナノバブル濃度測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】経済的で測定精度の高いナノバブル濃度測定装置を提供する。【解決手段】本発明のナノバブル濃度測定方法は、標準粒子を所定濃度に分散させた標準粒子分散液を形成する工程と、標準粒子分散液にレーザー光を照射して標準粒子による散乱光をデジタルカメラで撮影し、得られた画像データ上の光点の数を標準粒子みかけ個数ｂ′個としてカウントする工程と、標準粒子分散液について、補正比ｒ１＝標準粒子みかけ個数ｂ′／（標準粒子濃度Ａ×撮影範囲の体積ｖ）を算出する工程と、ナノバブル分散液で満たした計測セルにレーザー光を照射して、その散乱光をデジタルカメラで撮影し、得られた画像データ上の光点の数をナノバブルみかけ個数ｃ′個としてカウントする工程と、ナノバブルみかけ個数ｃ′個を、撮影範囲の体積ｖで除してナノバブル見かけ濃度を求め、これを標準粒子濃度Ａで除してナノバブル濃度を算出する工程を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、液体中に分散された微細気泡の濃度を測定する技術に関し、特に、ナノバブルやウルトラファインバブルと称される直径が１μｍ以下の微細気泡の濃度を測定する方法、及び装置に関する。

従来、液体中のナノバブルの濃度測定方法として、動的光散乱法や粒子軌跡追跡法が広く用いられている。これらの測定方法は、ナノバブルが分散した液体中にレーザー光を照射し、微細気泡によるレイリー散乱光を検知することでナノバブルの濃度や粒径分布等を測定するものである。

これらレーザー光を用いる方法では、固体粒子も粒径により散乱光を生じるため、計測した粒子数から固体粒子の数を減じる手法が各種提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。

例えば、特許文献１では、ファインバブルを含有しない原液と、該原液にファインバブルを含有させたファインバブル含有媒体の両方についてレーザー光を照射して、それぞれの光強度分布を測定し、原液の光強度分布からファインバブル含有媒体の光強度分布を差し引いたデータを用いることによりファインバブルのみの気泡分布を測定するようにした気泡分布測定方法が提案されている。

また、特許文献２には、被検液にレーザー光を照射するとともに時間変動する変動磁場を印加し、固体粒子と微細気泡の変動磁場による自転のし易さの違いによる散乱光の輝度の違いをデジタルマイクロスコープにより検知して、固体粒子と微細気泡を区別するようにした微細気泡分散液の測定方法が提案されている。

特開２０１６－４８１８５号公報 特開２０２１－１０１１５３号公報

しかし、ナノ粒子にレーザー光を照射して得られる散乱光は、ナノ粒子のブラウン運動によりその強度が増減する（図１参照）ところ、特許文献１や特許文献２に係るナノバブル濃度測定方法では、デジタルカメラに写る下限８を上回るもの（図１の符号９１参照）のみが撮影され、当該下限８より散乱光の強度が下回るもの（図１の符号９２参照）は撮影されいという問題があり、また、散乱光の強度が弱いものまで感知可能な撮影装置を設けると、測定装置が高価になるという問題がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高価な撮影装置を用いることなく、十分にナノバブル濃度を測定可能な測定装置、及び測定方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、ナノバブルを分散したナノバブル分散液の気泡濃度を測定するナノバブル濃度測定方法であって、標準粒子を純水で希釈して標準粒子濃度がＡ（個／単位体積）である標準粒子分散液を形成する標準粒子分散液形成工程と、前記標準粒子分散液で満たした計測セルにレーザー光を照射して標準粒子による散乱光をデジタルカメラで撮影し、得られた画像データ上の光点の数を標準粒子みかけ個数ｂ′個としてカウントする標準粒子みかけ個数計測工程と、前記標準粒子分散液について、補正比ｒ１＝｛標準粒子みかけ個数ｂ／（標準粒子濃度Ａ×撮影範囲の体積ｖ）｝を算出する補正比算出工程と、ナノバブル分散液で満たした計測セルにレーザー光を照射して、その散乱光をデジタルカメラで撮影し、得られた画像データ上の光点の数をナノバブルみかけ個数ｃ′個としてカウントするナノバブルみかけ個数算出工程と、前記ナノバブルみかけ個数ｃ′個を前記撮影範囲の体積ｖ、及び前記補正比ｒ１で除してナノバブル濃度Ｄ１（個／単位体積）を算出するナノバブル濃度算出工程とを備えることを特徴とする。
ここで、「デジタルカメラ」とは、ＣＣＤセンサーやＣＭＯＳセンサーによって捉えた画像をデジタルデータとして記録・出力可能なカメラであって、静止画像を主として撮影するもの、及びビデオ画像を主として撮影するものの両方が含まれるものとする。

このように、ナノバブルみかけ個数ｃ′個を撮影範囲の体積ｖで除することで、ナノバブル分散液の見かけ濃度Ｃ（個／単位体積）を求めることができ、これを標準粒子分散液から求めた補正比ｒ１で除することで、画像データに映出されないナノバブルを含めたナノバブル濃度Ｄ１を算出できる。
あるいは、ナノバブルみかけ個数ｃ′個を補正比ｒ１で除することで、撮影範囲中に実存する実ナノバブル数ｄ個を求めることができ、これをさらに撮影範囲の体積ｖで除することで、ナノバブル濃度Ｄ１を求めることができる。

本発明のナノバブル濃度測定方法は、前記補正比算出工程に先がけて、計測セルを純水で満たし、該純水を前記デジタルカメラで撮影して得られた画像データ上の光点の数をノイズ光点数ｅ個としてカウントするノイズ計測工程を有し、前記補正比算出工程において、補正比ｒ１に代わって、補正比ｒ２＝（標準粒子みかけ個数ｂ′－ノイズ光点数ｅ）／（標準粒子濃度Ａ×撮影範囲の体積ｖ）を算出し、前記ナノバブル濃度算出工程に先がけて、前記ナノバブル分散液の溶媒液で満たした計測セルにレーザー光を照射し、該溶媒液を前記デジタルカメラで撮影して得られた画像データ上の光点の数からなるノイズ・固体粒子数ｆ個をカウンする溶媒ノイズ・固体粒子数計測工程を有し、 前記ナノバブル濃度算出工程において、前記ナノバブルみかけ個数ｃ′個に代わって、（ナノバブルみかけ個数ｃ′－ノイズ・固体粒子数ｆ）を前記撮影範囲の体積ｖ、及び補正比ｒ２で除してナノバブル濃度Ｄ２を（個／単位体積）を算出することが好ましい。
こうすることで、ナノバブル分散液のナノバブル濃度から、固体粒子と、デジタルカメラのノイズによる増加分を減じることができるので、より正確にナノバブル濃度を算出できる。

前記標準粒子分散液形成工程において、粒径が１００ｎｍの標準粒子を用いることが好ましい。ナノバブルは、直径がφ１００ｎｍ程度に収束するため、粒径が１００ｎｍの標準粒子を用いることで、補正比ｒ１，ｒ２を、ナノバブル分散液中の実際のナノバブル数に対する当該デジタルカメラで映出されるナノバブル数の割合に、より近づけることができる。

本発明のナノバブル濃度測定方法は、前記標準粒子みかけ個数計測工程、及び前記ナノバブルみかけ個数算出工程において、画像データ上で隣接するｎ（ｎは２以上の自然数）個未満のセルにのみ跨る光点を、カウントしないことが好ましい。
画像上でごく少数（ｎ個未満）のセルにのみ跨る小さい光点は、ノイズや、非常に小さな固体粒子などの映像が含まれる。これをカウントしないことにより、より正確に標準粒子やナノバブルを表示する光点をカウントできるため、より正確にナノバブル濃度を測定できる。

本発明のナノバブル濃度測定方法は、前記標準粒子みかけ個数計測工程、及び前記ナノバブルみかけ個数計測工程において、画像データ上で隣接するｍ（ｍは２以上の自然数）個以上のセルに跨る光点を、カウントしないことが好ましい。
画像上で極端に大きな光点（ｍ個以上のセルに跨る大きい光点）は、ナノバブルではなく、大きな固体粒子の映像である可能性が高い。これをカウントしないことにより、より正確に標準粒子やナノバブルを表示する光点をカウントできるため、より正確にナノバブル濃度を測定できる。

本発明のナノバブル濃度測定方法は、前記標準粒子分散液形成工程において、標準粒子濃度の異なる複数種の標準粒子分散液を形成し、前記補正比算出工程において、当該複数種の標準粒子分散液について補正比ｒ２を算出し、前記標準粒子みかけ個数ｂ′からノイズ光点数ｅを差し引いて映出標準粒子数ｂを算出し、当該複数種の標準粒子分散液の補正比ｒ２と映出標準粒子数ｂとの関係を補間する補正関数を求める補正関数導出工程を備えることが好ましい。
例えば、補正比ｒ１，ｒ２は、映出標準粒子数ｂにより異なる場合がある。映出標準粒子数ｂと補正比の関係を近似する補正関数ｆｒ＝Ｆ（ｂ）を求めることで、ナノバブル分散液のナノバブル濃度Ｄ１，Ｄ２が、標準粒子分散液の標準粒子濃度Ａと異なる場合も補正比を利用できるので、より正確なナノバブル濃度を算出できる。

本発明は、請求項１に記載のナノバブル濃度測定方法を用いてナノバブル分散液の気泡濃度を測定するナノバブル濃度測定装置であって、測定対象の被検液を保持する計測セルと、前記計測セル内にレーザー光を照射するレーザー光照射装置と、前記被検液を撮影するデジタルカメラと、前記デジタルカメラで撮影された被検液の画像データを処理する演算装置とを備え、前記演算装置は、前記標準粒子濃度Ａ、前記撮影範囲の体積ｖ、前記デジタルカメラで撮影された前記標準粒子分散液の画像データ、及び前記ナノバブル分散液の画像データを記憶するとともに、前記標準粒子分散液の画像データから前記標準粒子みかけ個数ｂ′個をカウントし、前記標準粒子分散液について、補正比ｒ１＝標準粒子みかけ個数ｂ′／（標準粒子濃度Ａ×撮影範囲の体積ｖ）を算出するとともに、前記ナノバブル分散液の画像データから前記ナノバブルみかけ個数ｃ′個をカウントし、前記ナノバブル分散液について、前記ナノバブル分散液について、ナノバブル濃度Ｄ１（個／単位体積）＝（ナノバブルみかけ個数ｃ′個）／（撮影範囲の体積ｖ×補正比ｒ１）を算出するよう構成されているナノバブル濃度測定装置を含む。

以上、本発明のナノバブル濃度測定方法、及びナノバブル濃度測定装置によれば、経済的なデジタルカメラを用いて、十分に正確なナノバブル濃度を測定できる。

ナノサイズの微小粒子にレーザー光を照射した際に生じる散乱光の強度が、微小粒子のブラウン運動により、増減する様子を示した模式的グラフである。 本発明の第１実施形態に係るナノバブル濃度測定装置の模式図である。 図１に示した演算装置の構成図である。 本発明の第１実施形態に係るナノバブル濃度測定方法のフロー図である。 本発明の第２実施形態に係るナノバブル濃度測定方法のフロー図である。 補正関数により補正比ｒを求める方法を示した説明図である。 （ａ）は、標準粒子分散液における標準粒子みかけ個数、及び実標準粒子数の内訳を示す説明図であり、（ｂ）は、ナノバブル分散液におけるナノバブルみかけ個数と実ナノバブル数の内訳を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限られるものではない。

＜第１実施形態＞
（ナノバブル濃度測定装置１００）
第１実施形態に係るナノバブル濃度測定方法は、図２に示すナノバブル濃度測定装置１００を用いて行う。ナノバブル濃度測定装置１００は、測定対象の被検液Ｓを保持する計測セル１と、計測セル１内にレーザー光ＬＢを照射するレーザー光照射装置２と、被検液Ｓを撮影するデジタルカメラ３と、被検液Ｓから得られるイメージを光学的に拡大する拡大レンズ４と、デジタルカメラで３撮影された被検液Ｓの画像データを処理する演算装置５とを主に備えている。被検液Ｓには、後述する標準粒子分散液や、純水、ナノバブル分散液、ナノバブル分散液の溶媒液が該当する。

計測セル１は、ガラスやアクリル樹脂等の透明材料から形成された容器からなり、被検液を流入、排出させる流入口と排出口を有している。

レーザー光照射装置２は、半導体レーザーからなる。半導体レーザーは、直径が１００ｎｍ程度の微細粒子に効率よくレイリー散乱光を発散させるような波長のレーザー光を発するものが用いられる。

デジタルカメラ３は、カラー動画の撮影ができるＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラを用いることができ、ＣＣＤカメラが好ましく用いられる。拡大レンズ４は、計測セル１を満たした被検液Ｓのイメージを光学的に拡大してデジタルカメラ３に伝達する。デジタルカメラ３、及び拡大レンズ４は、レーザー光の照射方向に垂直な方向から散乱光の撮影を行うよう配設されている。デジタルカメラ３は、計測セル１内の体積ｖからなる撮影範囲１ａを撮影するよう構成されている。

演算装置５は、図３に示すように、キーボードやマウス等からなる入力部５１と、ハードディスクドライブやＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）からなる記憶部５２と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等からなる演算部５３と、液晶モニター等からなる出力部５４とを備えている。

＜ナノバブル濃度測定方法＞
第１実施形態に係るナノバブル濃度測定方法は、図４に示すように、標準粒子分散液形成工程Ｓ１と、標準粒子みかけ個数計測工程Ｓ２と、ノイズ計測工程Ｓ３と、補正比算出工程Ｓ４と、補正関数導出工程Ｓ５と、溶媒ノイズ・固体粒子数計測工程Ｓ６と、ナノバブルみかけ個数計測工程Ｓ７と、ナノバブル濃度算出工程Ｓ８とを有している。

（標準粒子分散液形成工程Ｓ１）
標準粒子分散液形成工程Ｓ１は、標準粒子を純水で希釈して標準粒子濃度がＡ（個／ｍＬ）である標準粒子分散液を形成する工程である。

標準粒子は、市販のポリスチレンラテックス（ＰＳＬ）粒子が好ましく用いられ、特に１００ｎｍのＰＳＬ粒子が好ましく用いられる。液体中に形成された直径６００ｎｍ以下のナノバブルは、経時により直径１００ｎｍ程度に収束するため、ＰＳＬ粒子の粒子径を１００ｎｍとすることで、よりナノバブル分散液に近い標準粒子分散液を形成することができる。

本実施形態では、標準粒子分散液は、標準粒子濃度Ａが、例えば、１×１０⁶個／ｍＬ、１×１０⁷個／ｍＬ、１×１０⁸個／ｍＬ、１×１０⁹個／ｍＬ等と複数種のものを形成しておき、それぞれについて、後述する補正比ｒ２を算出する。

（標準粒子みかけ個数計測工程Ｓ２）
標準粒子みかけ個数計測工程Ｓ２は、標準粒子分散液で満たした計測セル１にレーザー光ＬＢを照射して標準粒子による散乱光をデジタルカメラ３で撮影し、得られた画像データ上の光点の数からなる標準粒子みかけ個数ｂ′個をカウントする工程である。
標準粒子みかけ個数計測工程Ｓ２では、まず、純水で洗浄・乾燥させた計測セル１に、標準粒子分散液形成工程Ｓ１で作製した標準粒子分散液を充填する。計測セル１に充填した標準粒子分散液にレーザー光照射装置２でレーザー光を照射しながら、デジタルカメラ３で、標準粒子が発するレイリー散乱光からなる赤色光点を動画で撮影する。本実施形態では、濃度の異なる複数種の標準粒子分散液について、順次動画を撮影する。

デジタルカメラ３で得られた動画の画像データは、演算装置５の記憶部５２に送られて記憶され、記憶部５２に予め記憶された光点カウント用のプログラムを演算部５３が実行して、画像データ上の光点の数をカウントする。光点は、例えば、画像データ上のＲＧＢデータを換算して得た輝度値が所定値以上のセルが、ｎ（ｎは２以上の整数）個以上（例えば４個以上）隣接するものとして定義され、標準粒子による散乱光が映出されたものと、デジタルカメラが拾ったノイズが映出されたものが含まれる。動画の撮影は、所定の時間（フレーム数）以上（例えば、５０フレーム以上）撮影され、複数のフレーム（例えば、５０フレーム）についてカウントした光点の数ｂ１，ｂ２，…を、順次出力部５４に表示するとともに、これらの平均値を標準粒子みかけ個数ｂ′個として、出力部５４に表示する。

ここで、標準粒子みかけ個数ｂ′個を撮影範囲１ａの体積ｖで除して標準粒子みかけ濃度Ｂ個／ｍＬを算出し、出力部５４に表示してもよい。この場合、複数種の標準サンプルについて、それぞれ、標準粒子みかけ濃度Ｂ個／ｍＬを算出する。

（ノイズ計測工程Ｓ３）
ノイズ計測工程Ｓ３は、純水で計測セル１を満たし、これにレーザー光ＬＢを照射しながらデジタルカメラ３により動画撮影し、得られた画像データ上の光点の数をノイズ光点数ｅ個としてカウントする工程である。動画は、標準粒子みかけ個数計測工程Ｓ２と同様に、所定の時間（フレーム数）以上（例えば、５０フレーム以上）撮影され、複数のフレーム（例えば、５０フレーム）についてカウントした光点の数ｅ１，ｅ２，…を、順次出力部５４に表示するとともに、これらの平均をノイズ光点数ｅ個とする。本実施形態では、ノイズ光点数ｅ個を撮影範囲１ａの体積ｖ（ｍＬ）で除して、ノイズ濃度Ｅ個／ｍＬを算出し、出力部５４に表示する。ただし、純水へレーザー光照射を行わずに、純水の動画撮影を行ってもよい。

（補正比算出工程Ｓ４）
補正比算出工程Ｓ４は、ナノバブル分散液をデジタルカメラで撮影した際に、画像データ中に光点として映出される光点の数を、実際にナノバブル分散液中に存在するナノバブルの数に補正するための補正比ｒ２を求める工程である。ここで、「映出される」は、演算部により、光点とみなされてカウントされるという意味である。
図７（ａ）は、標準粒子分散液を撮影した画像データ上に映出される光点からなる標準粒子みかけ個数ｂ′個、及び撮影範囲１ａに存する実際の標準粒子の数（実標準粒子数）ａ個の内訳を示している。実標準粒子数ａ個には、当該画像データ上に映出される映出標準粒子数ｂ個と映出されない非映出標準粒子数ｇ個が含まれる。また、当該画像データ上で映出される光点の数からなる標準粒子みかけ個数ｂ′には、映出標準粒子数ｂ個と、デジタルカメラが拾ったノイズが光点として現れたノイズ光点数ｅ個が含まれる。
一方、 図７（ｂ）は、ナノバブル分散液を撮影した画像データ上に映出される光点からなるナノバブルみかけ個数ｃ′個、及び撮影範囲１ａに存する実際のナノバブル数（実ナノバブル数）ｄ個の内訳を示している。実ナノバブル数ｄ個には、当該画像データ上に映出される映出ナノバブル数ｃ個と映出されない非映出ナノバブル数ｈ個が含まれる。また、当該画像データ上で映出される光点の数からなるナノバブルみかけ個数ｃ′には、映出ナノバブル数ｃ個と、デジタルカメラが拾ったノイズが光点として現れたノイズの光点と固体粒子による光点の合計数（ノイズ・固体粒子数）ｆ個が含まれる。
補正比ｒ２は、映出ナノバブル数ｃ個から実ナノバブル数ｄ個を求めるための補正比であり、ナノバブル分散液における（映出ナノバブル数ｃ個）／（実ナノバブル数ｄ個）の比が、標準粒子分散液における（映出標準粒子数ｂ個）／（実標準粒子数ａ個）の比に近似するものとして、この比を補正比ｒ２とするものである。
ここで、映出標準粒子数ｂ個＝（標準粒子みかけ個数ｂ′個－ノイズ光点数ｅ個）であるから、
補正比ｒ２＝（標準粒子みかけ個数ｂ′個－ノイズ光点数ｅ個）／（実粒子数ａ個）
として算出されるところ、
実粒子数ａ個＝標準粒子濃度Ａ（個／ｍＬ）×撮影範囲の体積ｖ（ｍＬ）であるから、
補正比ｒ２＝（標準粒子みかけ個数ｂ′個－ノイズ光点数ｅ個）／（標準粒子濃度Ａ（個／ｍＬ）×撮影範囲の体積ｖ（ｍＬ））
と請求項２の式になる。

また、補正比ｒ２は、映出標準粒子数ｂ個と実標準粒子数ａの比を同じ体積の溶媒中の数（体積濃度）に変換してから求めることもできる。
つまり、補正比ｒ２を（標準粒子みかけ濃度Ｂ個／ｍＬ－ノイズ濃度Ｅ個／ｍＬ）の標準粒子濃度Ａ個に対する比と考えて、
補正比ｒ２＝（標準粒子みかけ濃度Ｂ個／ｍＬ－ノイズ濃度Ｅ個／ｍＬ）／（標準粒子濃度Ａ個）として算出することもできる。
標準粒子みかけ濃度Ｂ個＝標準粒子数みかけ個数ｂ′個／撮影範囲の体積ｖ
ノイズ粒子濃度Ｅ個＝ノイズ光点数ｅ個／撮影範囲の体積ｖ
であるから、
補正比ｒ２＝（標準粒子みかけ濃度Ｂ個／ｍＬ－ノイズ濃度Ｅ個／ｍＬ）／（標準粒子濃度Ａ個）
＝（標準粒子みかけ個数ｂ′個－ノイズ光点数ｅ個）／（標準粒子濃度Ａ（個／ｍＬ）×撮影範囲の体積ｖ（ｍＬ））
と、この場合も請求項２の式になる。
補正比ｒ２は、上述した複数種の標準粒子分散液について、それぞれ算出する。

（補正関数導出工程Ｓ５）
補正関数導出工程Ｓ５は、複数種の標準粒子分散液の補正比ｒ２と映出標準粒子数ｂとの関係を補間する補正関数を求める工程である。図６は、横軸に映出粒子数ｂ個、縦軸に補正比ｒ２を取った座標平面に、上述した濃度の異なる複数種の標準粒子分散液について求めた（映出標準粒子数ｂ、補正比ｒ２）をプロットした様子を模式的に示すものである。これらのプロット間の映出標準粒子数ｂ個と補正比ｒ２の関係を補間する補正関数ｆｒ２＝Ｆ２（ｂ）を、例えば、最小二乗法などにより算出する。補正関数は、１次関数であってもよいし、２次以上の高次関数や、対数関数、指数関数であってもよい。

（溶媒ノイズ・固体粒子数計測工程Ｓ６）
溶媒ノイズ・固体粒子数計測工程Ｓ６は、ナノバブル分散液の溶媒液で満たした計測セル１にレーザー光ＬＢを照射し、溶媒液をデジタルカメラ３で撮影して、得られた画像データ上の光点の数からなる溶媒ノイズ・固体粒子数ｆ個をカウントする工程である。溶媒液を撮影した画像データ上の光点の数ｆ個には、撮影範囲に存する固体粒子による光点の数の他、デジタルカメラ３が拾ったノイズによる光点の数が含まれる。溶媒ノイズ・固体粒子数計測工程Ｓ６は、ナノバブル濃度算出工程Ｓ８でナノバブル濃度の算出を行うまでに行われる。

（ナノバブルみかけ個数計測工程Ｓ７）
ナノバブルみかけ個数計測工程Ｓ７は、ナノバブル分散液で満たした計測セル１にレーザー光ＬＢを照射して、その散乱光をデジタルカメラ３で撮影し、得られた画像データ上の光点の数からなるナノバブルみかけ個数ｃ′個をカウントする工程である。撮影は動画で行い、標準粒子みかけ個数計測工程Ｓ２と同様に所定の時間（フレーム数）以上（例えば、５０フレーム以上）撮影され、複数のフレーム（例えば、５０フレーム）についてカウントした光点の数ｃ′１，ｃ′２，…を、順次出力部に表示する。本工程は、ナノバブル濃度算出工程Ｓ８で、ナノバブル濃度の算出が行われるまでに実施されればよく、溶媒ノイズ・固体粒子数計測工程Ｓ６より先に実施してもよい。

（ナノバブル濃度算出工程Ｓ８）
ナノバブル濃度算出工程Ｓ８は、デジタルカメラ３に映出されたナノバブルの数、又は濃度から、デジタルカメラでは映出されない非映出ナノバブルまで含めたナノバブル濃度を算出する工程である。
ナノバブルみかけ個数計測工程Ｓ７でカウントしたナノバブルみかけ個数ｃ′個からノイズ・固体粒子数ｆ個を差し引いて映出ナノバブル数ｃ個を求め、補正関数ｆｒ２＝Ｆ（ｂ）において、ｂ＝ｃを代入して、補正比ｒ２＝Ｆ（ｂ）を算出し、これで、映出ナノバブル数ｃ個を除して、実ナノバブル数ｄ個を算出し、さらにこれを撮影範囲の体積ｖｍＬで除して、ナノバブル濃度Ｄ２（個／ｍＬ）を算出する。
つまり、
ナノバブル濃度Ｄ２（個／ｍＬ）＝（ナノバブルみかけ個数ｃ′（個）－ノイズ・固体粒子数ｆ（個）／（補正比Ｆ（ｂ）×撮影範囲の体積ｖ（ｍＬ））
となる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るナノバブル濃度測定方法について説明する。第２実施形態のナノバブル濃度測定方法は、図５に示すように、標準粒子分散液形成工程Ｓ１と、標準粒子みかけ個数計測工程Ｓ２と、補正比算出工程Ｓ４と、ナノバブルみかけ個数計測工程Ｓ７と、ナノバブル濃度算出工程Ｓ８とを有する一方で、ノイズ計測工程Ｓ３、補正関数導出工程Ｓ５、及び溶媒ノイズ・固体粒子数計測工程Ｓ６は備えない。また、第２実施形態のナノバブル濃度測定方法の標準粒子分散液形成工程Ｓ１、標準粒子みかけ個数計測工程Ｓ２、及びナノバブルみかけ個数計測工程Ｓ７は、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。第２実施形態において用いるナノバブル濃度測定装置１００も第１実施形態と同様である。

（補正比算出工程Ｓ４）
第２実施形態では、ノイズ計測工程Ｓ３を実施しないため、補正比として、補正比ｒ２に代わって、
補正比ｒ１＝標準粒子みかけ個数ｂ′／（標準粒子濃度Ａ×撮影範囲の体積ｖ）
を算出する。
つまり、第２実施形態に係るナノバブル濃度測定方法では、標準粒子みかけ個数ｂ′個からデジタルカメラ３が拾うノイズ光点数ｅ個を差し引かない。
画素データ上でナノバブルによる光点の大きさが一定の範囲に留まる場合には、光点が跨るセルの数によりナノバブルとしてカウントする光点の数を制限することで、ノイズの数を十分に削除できるので、本実施形態は、ノイズ計測工程を省略して、濃度測定の手間を省略したい場合に有効である。
例えば、ナノバブルの散乱光による光点が４個以上６個以下のセルに跨るものに限られる場合には、３個以下のセルに跨る光点や、７個以上のセルに跨る光点をカウントしないことにより、ノイズや固体粒子による光点の数を除いて、より正確なナノバブル濃度を測定できる。
また、本実施形態では、補正関数導出工程Ｓ５を有しないため、補正比ｒ１は、複数の標準粒子分散液について求めたものの平均値を用いる。

（ナノバブル濃度算出工程Ｓ８）
第２実施形態では、溶媒ノイズ・固体粒子数計測工程Ｓ６を有さないため、ナノバブル濃度算出工程Ｓ８では、ナノバブルみかけ個数ｃ′個からノイズ・固体粒子数ｆ個を差し引くことなく、
ナノバブル濃度Ｄ１（個／ｍＬ）＝（ナノバブルみかけ個数ｃ′個）／（撮影範囲の体積ｖ×補正比ｒ１）
又は、ナノバブル濃度Ｄ１（個／ｍＬ）＝ナノバブル見かけ濃度Ｃ／補正比ｒ１
のいずれかの式を用いて、ナノバブル濃度Ｄ１を算出する。

以上、本発明のナノバブル濃度測定方法、及びナノバブル濃度測定装置は、上述した実施形態に限らず、例えば、画像データ中の光点は、輝度以外に基づいてカウントしてもよいし、所定の数のセルに跨る光点だけでなく、すべての光点をカウントするようにしてもよい。各工程の順序は、補正比や補正関数の導出、ナノバブル濃度の算出を行う時点でこれらに必要なデータが揃うようであれば、適宜に変更が可能である。

ナノバブル濃度測定装置１００
計測セル１
デジタルカメラ３
演算装置５
被検液Ｓ
レーザー光ＬＢ

Claims (7)

1. ナノバブルを分散したナノバブル分散液の気泡濃度を測定するナノバブル濃度測定方法であって、
   標準粒子を純水で希釈して標準粒子濃度がＡ（個／単位体積）である標準粒子分散液を形成する標準粒子分散液形成工程と、
   前記標準粒子分散液で満たした計測セルにレーザー光を照射して標準粒子による散乱光をデジタルカメラで撮影し、得られた画像データ上の光点の数を標準粒子みかけ個数ｂ′個としてカウントする標準粒子分散液みかけ個数計測工程と、
   前記標準粒子分散液について、補正比ｒ１＝｛標準粒子みかけ個数ｂ′／（標準粒子濃度Ａ×撮影範囲の体積ｖ）｝を算出する補正比算出工程と、
   ナノバブル分散液で満たした計測セルにレーザー光を照射して、その散乱光をデジタルカメラで撮影し、得られた画像データ上の光点の数をナノバブルみかけ個数ｃ′個としてカウントするナノバブルみかけ個数算出工程と、
   前記ナノバブル分散液について、ナノバブル濃度Ｄ１（個／単位体積）＝（ナノバブルみかけ個数ｃ′個）／（撮影範囲の体積ｖ×補正比ｒ１）を算出するナノバブル濃度算出工程とを備えることを特徴とするナノバブル濃度測定方法。
2. 前記補正比算出工程に先がけて、計測セルを純水で満たし、該純水を前記デジタルカメラで撮影して得られた画像データ上の光点の数をノイズ光点数ｅ個としてカウントするノイズ計測工程を有し、前記補正比算出工程において、補正比ｒ１に代わって、補正比ｒ２＝（標準粒子みかけ個数ｂ′－ノイズ光点数ｅ）／（標準粒子濃度Ａ×撮影範囲の体積ｖ）を算出し、前記ナノバブル濃度算出工程に先がけて、前記ナノバブル分散液の溶媒液で満たした計測セルにレーザー光を照射し、該溶媒液を前記デジタルカメラで撮影して得られた画像データ上の光点の数からなるノイズ・固体粒子数ｆ個をカウンする溶媒ノイズ・固体粒子数計測工程を有し、前記ナノバブル濃度算出工程において、前記ナノバブルみかけ個数ｃ′個に代わって、（ナノバブルみかけ個数ｃ′－ノイズ・固体粒子数ｆ）を前記撮影範囲の体積ｖ、及び補正比ｒ２で除してナノバブル濃度Ｄ２（個／単位体積）を算出する請求項１に記載のナノバブル濃度測定方法。
3. 前記標準粒子分散液形成工程において、粒径が１００ｎｍの標準粒子を用いる請求項１、又は請求項２に記載のナノバブル濃度測定方法。
4. 前記標準粒子みかけ個数計測工程、及び前記ナノバブルみかけ個数算出工程において、画像データ上で隣接するｎ（ｎは２以上の自然数）個未満のセルにのみ跨る光点を、カウントしない請求項１、又は請求項２に記載のナノバブル濃度測定方法。
5. 前記標準粒子みかけ個数計測工程、及び前記ナノバブルみかけ個数計測工程において、画像データ上で隣接するｍ（ｍは２以上の自然数）個以上のセルに跨る光点を、カウントしない請求項４に記載のナノバブル濃度測定方法。
6. 前記標準粒子分散液形成工程において、標準粒子濃度の異なる複数種の標準粒子分散液を形成し、前記補正比算出工程において、当該複数種の標準粒子分散液について補正比ｒ２を算出し、前記標準粒子みかけ個数ｂ′からノイズ光点数ｅを差し引いて映出標準粒子数ｂを算出し、当該複数種の標準粒子分散液の補正比ｒ２と映出標準粒子数ｂとの関係を補間する補正関数を求める補正関数導出工程を備える請求項２に記載のナノバブル濃度測定方法。
7. 請求項１に記載のナノバブル濃度測定方法を用いてナノバブル分散液の気泡濃度を測定するナノバブル濃度測定装置であって、
   測定対象の被検液を保持する計測セルと、
   前記計測セル内にレーザー光を照射するレーザー光照射装置と、
   前記被検液を撮影するデジタルカメラと、
   前記デジタルカメラで撮影された被検液の画像データを処理する演算装置と
   を備え、
   前記演算装置は、
   前記標準粒子濃度Ａ、前記撮影範囲の体積ｖ、前記デジタルカメラで撮影された前記標準粒子分散液の画像データ、及び前記ナノバブル分散液の画像データを記憶するとともに、前記標準粒子分散液の画像データから前記標準粒子みかけ個数ｂ′個をカウントし、前記標準粒子分散液について、補正比ｒ１＝標準粒子みかけ個数ｂ′／（標準粒子濃度Ａ×撮影範囲の体積ｖ）を算出するとともに、前記ナノバブル分散液の画像データから前記ナノバブルみかけ個数ｃ′個をカウントし、前記ナノバブル分散液について、前記ナノバブル分散液について、ナノバブル濃度Ｄ１（個／単位体積）＝（ナノバブルみかけ個数ｃ′個）／（撮影範囲の体積ｖ×補正比ｒ１）を算出するよう構成されているナノバブル濃度測定装置。

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