(57)【要約】【課題】微細気泡を確実に消泡しつつ固体微粒子を確実に分離して抽出することができる微粒子抽出装置を提供すること。【解決手段】本発明の微粒子抽出装置１０は、微細気泡Ｗ１及び微細気泡Ｗ１と同程度の直径を有する固体微粒子Ｗ２を含む液体Ｗ３から固体微粒子Ｗ２を分離して抽出する。また、微粒子抽出装置１０は多孔体２１を備える。多孔体２１は、上流側面２２及び下流側面２３を連通しかつ孔径が微細気泡Ｗ１及び固体微粒子Ｗ２の直径よりも大きい多数の細孔を有する。そして、多孔体２１は、細孔を介して上流側面２２から下流側面２３に向けて液体Ｗ３を通過させることにより、微細気泡Ｗ１を消泡する一方、固体微粒子Ｗ２を液体Ｗ３とともに通過させる。【選択図】図１
2020037067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細気泡及び前記微細気泡と同程度の直径を有する固体微粒子を含む液体から前記固体微粒子を分離して抽出する装置であって、
上流側面及び下流側面を連通しかつ孔径が前記微細気泡及び前記固体微粒子の直径よりも大きい多数の細孔を有し、前記細孔を介して前記上流側面から前記下流側面に向けて前記液体を通過させることにより、前記微細気泡を消泡する一方、前記固体微粒子を前記液体とともに通過させる多孔体を備えることを特徴とする微粒子抽出装置。
【請求項２】
前記微細気泡及び前記固体微粒子の直径は１μｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の微粒子抽出装置。
【請求項３】
前記細孔の孔径は、前記微細気泡及び前記固体微粒子の直径の２倍以上５０倍以下、好ましくは１０倍以上２０倍以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の微粒子抽出装置。
【請求項４】
前記細孔を介して前記上流側面から前記下流側面に向けて前記液体を強制的に通過させる強制通過手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の微粒子抽出装置。
【請求項５】
前記強制通過手段は、前記液体を前記多孔体側に圧送する圧送手段であることを特徴とする請求項４に記載の微粒子抽出装置。
【請求項６】
前記液体を溜める処理槽を備え、前記処理槽内に前記多孔体が配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の微粒子抽出装置。
【請求項７】
微細気泡及び前記微細気泡と同程度の直径を有する固体微粒子を含む液体から前記固体微粒子を分離して抽出する方法であって、
上流側面及び下流側面を連通しかつ孔径が前記微細気泡及び前記固体微粒子の直径よりも大きい多数の細孔を有する多孔体に対して、前記細孔を介して前記上流側面から前記下流側面に向けて前記液体を通過させることにより、前記微細気泡を消泡する一方、前記固体微粒子を前記液体とともに通過させる消泡工程を行うことを特徴とする微粒子抽出方法。
【請求項８】
前記消泡工程において消泡される前記微細気泡の直径、及び、前記消泡工程において前記多孔体を通過する前記固体微粒子の直径は、それぞれ１μｍ未満であることを特徴とする請求項７に記載の微粒子抽出方法。
【請求項９】
前記細孔の孔径は、前記微細気泡及び前記固体微粒子の直径の２倍以上５０倍以下、好ましくは１０倍以上２０倍以下であることを特徴とする請求項７または８に記載の微粒子抽出方法。
【請求項１０】
前記消泡工程では、前記細孔を介して前記上流側面から前記下流側面に向けて前記液体を強制的に通過させることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の微粒子抽出方法。
【請求項１１】
前記消泡工程では、前記液体を前記多孔体側に圧送することにより、前記液体を強制的に通過させることを特徴とする請求項１０に記載の微粒子抽出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細気泡及び固体微粒子を含む液体から固体微粒子を分離して抽出する微粒子抽出装置、及び、微粒子抽出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、直径１μｍ〜１００μｍ程度の気泡であるマイクロバブルが知られているが、それよりもさらに細かい直径１μｍ以下の気泡に対して近年注目が集まっている。このような気泡はウルトラファインバブル（ＵＦＢ：Ultrafine-Bubble）あるいはナノバブルと呼ばれており、例えば、洗浄、農業、水産業、医療等の様々な分野で利用が拡大しつつある。
【０００３】
ところが、技術分野によっては、ＵＦＢと微粒子とを含む液体から微粒子を分離して抽出する場合などに、ＵＦＢの消泡が要求されることもある。しかしながら、ＵＦＢは、液体を加圧または減圧したり、沸騰させたりしても、消える訳ではないため、消泡が非常に困難である。そこで、近年、微細気泡を消泡させるための技術が種々提案されている（例えば、非特許文献１及び特許文献１参照）。非特許文献１では、ＵＦＢの分離（消泡）方法として、“緩慢凍結融解分離”が有効であることが紹介されている。また、特許文献１には、ナノインプリント用の液体材料中にナノバブル（ＵＦＢ）等の不純物（パーティクル）が含まれないようにすることで、歩留まりを向上させる技術が開示されている。具体的には、粗液体材料の濾過を行って、ＵＦＢを含んだパーティクルをフィルタの一次側に残すことにより、パーティクルを含まない液体材料を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１６４９７７号公報（［０１４９］〜［０１５１］等）
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】第８回ファインバブル国際シンポジウム（一般社団法人ファインバブル産業会主催）資料、２０１６年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
なお、本発明者らは、非特許文献１に記載の緩慢凍結融解分離を試験的に実施してみた。その結果、微細気泡と微粒子とを含む液体から微粒子を分離して抽出する場合には、微粒子が凝集してしまうことが確認された。さらに、非特許文献１に記載の従来技術は、凍結の速度を制御するための特殊な試験機や、電源を必要とし、連続的な処理が困難であるという問題がある。
【０００７】
また、特許文献１に記載の従来技術を用いて、微細気泡（ＵＦＢ）と微粒子とを含む液体から微粒子を分離して抽出する場合、微粒子の直径がＵＦＢの直径と大きく異なるときには、濾過によって微粒子を分離することができる。しかし、微粒子の直径がＵＦＢの直径に近い場合（即ち、１００ｎｍ程度の場合）には、微粒子の分離が困難であると推察される。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、微細気泡を確実に消泡しつつ固体微粒子を確実に分離して抽出することができる微粒子抽出装置、微粒子抽出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための手段（手段１）としては、微細気泡及び前記微細気泡と同程度の直径を有する固体微粒子を含む液体から前記固体微粒子を分離して抽出する装置であって、上流側面及び下流側面を連通しかつ孔径が前記微細気泡及び前記固体微粒子の直径よりも大きい多数の細孔を有し、前記細孔を介して前記上流側面から前記下流側面に向けて前記液体を通過させることにより、前記微細気泡を消泡する一方、前記固体微粒子を前記液体とともに通過させる多孔体を備えることを特徴とする微粒子抽出装置がある。
【００１０】
従って、上記手段１に記載の発明では、多孔体の細孔を介して上流側面から下流側面に向けて液体が通過する際に、液体に含まれる微細気泡は、細孔の内壁面に衝突して弾けたり、細孔の内壁面に付着するなどして消泡すると推定される。このため、微細気泡を確実に消泡することができる。また、細孔を介して上流側面から下流側面に向けて液体が通過する際に、微細気泡が消泡する一方、固体微粒子が液体とともに通過する。なお、固体微粒子は、“固体”であるため、“気体”の微粒子である微細気泡とは異なり、衝突したとしても潰れにくい。その結果、多孔体によって固体微粒子を確実に分離して抽出することができる。
【００１１】
ところで、液体内に存在しうる気泡は、直径が１００μｍよりも大きい気泡であるミリバブル、直径が１００μｍ以下であるものの１μｍよりは大きい気泡であるマイクロバブル、直径が１μｍ以下の気泡であるウルトラファインバブル（ＵＦＢ）に分類される。なお、本発明における「微細気泡」とは、上記の気泡のうちマイクロバブル及びウルトラファインバブルをいうものとする。また、液体は、微細気泡に加えて、微細気泡と同程度の直径を有する固体微粒子を含んでいる。ここで、「微細気泡と同程度の直径」とは、例えば、微細気泡の直径±５０ｎｍ以内の直径をいう。
【００１２】
上記微粒子抽出装置は、上流側面及び下流側面を連通しかつ孔径が微細気泡及び固体微粒子の直径よりも大きい多数の細孔を有する多孔体を備える。なお、多孔体は、例えばセラミック材料からなることが好ましい。多孔体を構成するセラミック材料としては、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、ジルコニア、チタニア、ムライト、マグネシア、セリア、ドープセリア及びこれらの混合物などを挙げることができる。また、多孔体の形成材料としては、上記のようなセラミックのほか、例えばガラスや金属（ステンレス等）などを用いてもよく、導電性の有無を問わず材料を選択することができる。なお、これらのような無機材料だけではなく、例えば合成樹脂のような有機材料を用いることもできる。
【００１３】
また、上記微粒子抽出装置は、細孔を介して上流側面から下流側面に向けて液体を強制的に通過させる強制通過手段を備えることが好ましい。このようにすれば、液体が、多孔体の細孔を強制的に通過させられるため、細孔を詰まることなく通過する。従って、液体中に含まれる微細気泡を効率良く消泡できるとともに、液体中に含まれる固体微粒子を効率良く分離することができる。さらに、強制通過手段は、液体を多孔体側に圧送する圧送手段であることが好ましい。このようにすれば、液体が加圧した状態で多孔体側に供給されるため、液体が多孔体の細孔を詰まることなく通過する。従って、液体中に含まれる微細気泡をより効率良く消泡できるとともに、液体中に含まれる固体微粒子をより効率良く分離することができる。
【００１４】
なお、細孔の孔径の大きさは特に限定されないが、例えば、細孔の孔径は、微細気泡及び固体微粒子の直径の２倍以上５０倍以下、好ましくは１０倍以上２０倍以下であることが好ましい。細孔の孔径を微細気泡及び固体微粒子の直径の２倍以上にすることにより、液体が細孔を通過する際の抵抗が小さくなるため、微細気泡の消泡や固体微粒子の分離を素早く行うことができる。また、細孔の孔径を微細気泡及び固体微粒子の直径の５０倍以下にすることにより、液体が細孔を通過する際に、液体に含まれる微細気泡が細孔の内壁面に衝突して弾けやすくなるため、微細気泡を確実に消泡することができる。
【００１５】
なお、微粒子抽出装置は、液体を溜める処理槽を備え、処理槽内に多孔体が配置されることが好ましい。このようにすれば、処理槽に溜めた液体を処理槽に配置した多孔体に接触させることができるため、液体に含まれる微細気泡を効率良く消泡できるとともに、液体に含まれる固体微粒子を効率良く分離することができる。
【００１６】
また、上記課題を解決するための別の手段（手段２）としては、微細気泡及び前記微細気泡と同程度の直径を有する固体微粒子を含む液体から前記固体微粒子を分離して抽出する方法であって、上流側面及び下流側面を連通しかつ孔径が前記微細気泡及び前記固体微粒子の直径よりも大きい多数の細孔を有する多孔体に対して、前記細孔を介して前記上流側面から前記下流側面に向けて前記液体を通過させることにより、前記微細気泡を消泡する一方、前記固体微粒子を前記液体とともに通過させる消泡工程を行うことを特徴とする微粒子抽出方法がある。
【００１７】
従って、手段２に記載の発明によると、消泡工程において、多孔体の細孔を介して上流側面から下流側面に向けて液体を通過させる際に、液体に含まれる微細気泡は、細孔の内壁面に衝突して弾けたり、細孔の内壁面に付着するなどして消泡すると推定される。このため、微細気泡を確実に消泡することができる。また、消泡工程において、細孔を介して上流側面から下流側面に向けて液体が通過する際に、微細気泡が消泡する一方、固体微粒子が液体とともに通過する。なお、固体微粒子は、“固体”であるため、“気体”の微粒子である微細気泡とは異なり、衝突したとしても潰れにくい。その結果、多孔体によって固体微粒子を確実に分離して抽出することができる。
【００１８】
なお、消泡工程では、細孔を介して上流側面から下流側面に向けて液体を強制的に通過させることが好ましい。このようにすれば、液体が、多孔体の細孔を強制的に通過させられるため、細孔を詰まることなく通過する。従って、液体中に含まれる微細気泡を効率良く消泡できるとともに、液体中に含まれる固体微粒子を効率良く分離することができる。さらに、消泡工程では、液体を多孔体側に圧送することにより、液体を強制的に通過させることが好ましい。このようにすれば、液体が加圧した状態で多孔体側に供給されるため、液体が多孔体の細孔を詰まることなく通過する。従って、液体中に含まれる微細気泡をより効率良く消泡できるとともに、液体中に含まれる固体微粒子をより効率良く分離することができる。
【００１９】
なお、消泡工程において消泡される微細気泡の直径、及び、消泡工程において多孔体を通過する固体微粒子の直径は、それぞれ１μｍ未満であることが好ましい。このようにすれば、消泡工程において、直径１μｍ未満のウルトラファインバブルを微細気泡として消泡させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態における微粒子抽出装置を示す概略断面図。
【図２】多孔体を示す拡大断面図。
【図３】消泡工程前の状態を示す説明図。
【図４】消泡工程を示す説明図。
【図５】供給水に含まれる粒子数を１００％とした場合における、一次側及び二次側の純水に含まれる粒子数を示すグラフ。
【図６】粒子の直径と粒子濃度との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２２】
図１に示されるように、本実施形態の微粒子抽出装置１０は、微細気泡Ｗ１及び固体微粒子Ｗ２を含む純水Ｗ３（液体）から固体微粒子Ｗ２を分離して抽出する装置である。微細気泡Ｗ１は、純水Ｗ３内に収容された半導体を洗浄するためのものであり、直径が１μｍ以下（具体的には１００ｎｍ）の気泡（ＵＦＢ）である。一方、固体微粒子Ｗ２は、微細気泡Ｗ１と同一の直径（具体的には１００ｎｍ）を有するポリスチレン粒子である。また、微粒子抽出装置１０は、純水Ｗ３を溜める処理槽１１を備えている。処理槽１１は、ステンレス板を用いて略円筒状に形成されており、天井板１２、底板１３及び側板１４を備えている。
【００２３】
図１，図２に示されるように、微粒子抽出装置１０は多孔体２１を備えている。多孔体２１は、第１端（図１では上端）及び第２端（図１では下端）のうち第２端のみにおいて開口し、長さ２０ｍｍ、外径１２ｍｍ、内径９ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの中空円筒状を成す部材である。詳述すると、多孔体２１は、処理槽１１内に配置されており、第２端側の端部に圧入された固定治具１５を介して処理槽１１の底板１３に取り付けられている。なお、底板１３には、同底板１３の中央部を貫通する貫通孔１６が設けられており、貫通孔１６内には固定治具１５が嵌め込まれている。よって、多孔体２１の内部空間は処理槽１１の外部に連通する。
【００２４】
また、多孔体２１は、純水Ｗ３が接触する上流側面２２（外側面）と、上流側面２２の反対側に位置する下流側面２３（内側面）とを有している。なお、多孔体２１は、上流側面２２と下流側面２３との間で純水Ｗ３を透過しうる性質を有する多孔質のセラミック材料（本実施形態ではアルミナ（Ａｌ２Ｏ３））を用いて形成されている。
【００２５】
図２に示されるように、多孔体２１は、上流側面２２及び下流側面２３を連通する多数の細孔２４を内部に有することから、好適な液体透過性を有している。多孔体２１は、細孔２４を介して上流側面２２から下流側面２３に向けて純水Ｗ３を通過させることにより、微細気泡Ｗ１を消泡する一方、固体微粒子Ｗ２を純水Ｗ３とともに通過させるようになっている。なお、多孔体２１は、アルミナによって形成された微粒子２５を含む部材である。また、細孔２４の孔径Ａ１は、微細気泡Ｗ１の直径（１００ｎｍ）や固体微粒子Ｗ２の直径（１００ｎｍ）よりも大きく、本実施形態では１５００ｎｍとなっている。即ち、孔径Ａ１は、微細気泡Ｗ１及び固体微粒子Ｗ２の直径の１５倍である。
【００２６】
また、図４に示されるように、処理槽１１には、純水Ｗ３を多孔体２１側に圧送する圧送手段である気体供給源３１（窒素ボンベ）が取付可能となっている。具体的に言うと、処理槽１１の天井板１２には、同天井板１２の中央部を貫通する供給口１７が設けられている。そして、処理槽１１には、気体供給源３１から供給口１７を介して処理槽１１内に気体Ｗ４（本実施形態では窒素）を供給する気体供給流路３２が接続されている。そして、気体供給源３１から処理槽１１内に気体Ｗ４が供給されると、処理槽１１内の純水Ｗ３は、多孔体２１側に押されて、多孔体２１の細孔２４を通過するようになる。即ち、気体供給源３１は、細孔２４を介して上流側面２２から下流側面２３に向けて純水Ｗ３を強制的に通過させる強制通過手段としての機能を有している。
【００２７】
次に、純水Ｗ３から固体微粒子Ｗ２を分離して抽出する方法（微粒子抽出方法）を説明する。
【００２８】
まず、微細気泡Ｗ１及び固体微粒子Ｗ２を含む純水Ｗ３を容器４１内に入れる。次に、容器４１内の純水Ｗ３を、供給口１７を介して処理槽１１内に注ぎ込む（図３参照）。そして、微細気泡Ｗ１を消泡する消泡工程を行う。具体的には、気体供給源３１から気体供給流路３２を介して処理槽１１内に気体Ｗ４を供給する（図４参照）。これに伴い、処理槽１１内の純水Ｗ３は、処理槽１１内に供給された気体Ｗ４に押圧され、同じく処理槽１１内にある多孔体２１側に圧送される。なお、純水Ｗ３は、所定の圧力（本実施形態では０．３ＭＰａＧ）に加圧した状態で多孔体２１の上流側面２２（外側面）に接触する。このとき、純水Ｗ３は、多孔体２１が有する細孔２４を介して上流側面２２から下流側面２３（内側面）に向けて通過する。その結果、純水Ｗ３に含まれる微細気泡Ｗ１が、細孔２４の内壁面に衝突するなどして消泡する。一方、純水Ｗ３に含まれる固体微粒子Ｗ２は、純水Ｗ３とともに細孔２４を通過する。そして、固体微粒子Ｗ２を含む純水Ｗ３は、細孔２４の下流側面２３側開口から多孔体２１の内部空間に放出され、多孔体２１の下方に配置された容器４２内に溜められる。なお、この時点で、固体微粒子Ｗ２が分離されて抽出される。
【００２９】
次に、微粒子抽出装置１０の製造方法を説明する。
【００３０】
まず、多孔体２１を押出成形により作製する。具体的には、平均粒径が５．５μｍのアルミナ粉末に対して有機バインダーや水等を添加した後、ミキサーで混合、混錬することにより、粘土状の押出成形用秤土を得る。次に、押出成形機を用いて押出成形用秤土の成形を行い、多孔体２１の前駆体を得る。そして、成形した前駆体を乾燥することにより、多孔体２１の形状（即ち円筒状）と同じ形状の成形体を得る。その後、成形体を脱脂し、大気雰囲気下にて１５００℃で焼成することにより、多孔体２１を得る。
【００３１】
そして、多孔体２１の第２端側の端部を固定治具１５内に圧入する。次に、固定治具１５を取り付けた多孔体２１を処理槽１１内に挿入し、処理槽１１の底板１３に設けられた貫通孔１６に固定治具１５を嵌め込む作業を行う。なお、この時点で、処理槽１１内に多孔体２１が取り付けられ、微粒子抽出装置１０が完成する。
【００３２】
次に、微粒子抽出装置の評価方法及びその結果を説明する。
【００３３】
まず、測定用サンプルを次のように準備した。多孔体の細孔の孔径が１５００ｎｍとなる微粒子抽出装置、即ち、本実施形態の微粒子抽出装置１０と同じ微粒子抽出装置を準備し、これを実施例とした。一方、多孔体の細孔の孔径が１１０ｎｍとなる微粒子抽出装置を準備し、これを比較例とした。
【００３４】
次に、各測定用サンプル（実施例、比較例）に対する液体（純水）の透過試験を行った。具体的には、まず、ＵＦＢ（直径１００ｎｍ）とポリスチレン粒子（直径１００ｎｍ）とを０：１の割合で含む純水、即ち、ポリスチレン粒子のみを含み、ＵＦＢを含まない純水を準備した。次に、準備した純水を処理槽内に供給した後、純水を０．３ＭＰａＧに加圧した状態で多孔体の外側面に接触させ、多孔体の外側面から内側面に向けて純水を通過させる通過処理を行った。なお、通過処理は、一次側（多孔体の上流側）の純水の重量が半分になるまで継続した。その後、一次側に残った純水と、二次側（多孔体の下流側）の純水と、通過処理前の純水（供給水）とを採取した。さらに、Malvern Panalytical 社製  商品名  ナノサイト（ＮＳ−３００）を用いて、採取した純水に含まれる粒子数を測定した。以上の結果を図５に示す。
【００３５】
その結果、多孔体の細孔の孔径が１１０ｎｍとなる比較例では、二次側の粒子数が０％であるため、多孔体の二次側（下流側）にポリスチレン粒子が通過していないことが確認された。一方、多孔体の細孔の孔径が１５００ｎｍとなる実施例では、粒子数が２０％程度であるため、多孔体の二次側にポリスチレン粒子が通過したことが確認された。以上のことから、細孔の孔径を粒子（ポリスチレン粒子）の直径よりもかなり大きくしなければ、粒子は細孔を通過しないことが証明された。
【００３６】
また、測定用サンプルを次のように準備した。ＵＦＢとポリスチレン粒子とを１：０の割合で含む純水、即ち、ＵＦＢのみを含み、ポリスチレン粒子を含まない純水を準備し、これを試料１とした。また、ＵＦＢとポリスチレン粒子とを１：０．５の割合で含む純水を準備し、これを試料２とした。さらに、ＵＦＢとポリスチレン粒子とを１：１の割合で含む純水を試料３、ＵＦＢとポリスチレン粒子とを１：５の割合で含む純水を試料４とした。
【００３７】
次に、多孔体の細孔の孔径が１５００ｎｍとなる上記実施例の微粒子抽出装置に対して、各測定用サンプル（試料１〜４）の透過試験を行った。具体的には、まず、試料１〜４の純水を０．３ＭＰａＧに加圧した状態で多孔体の外側面に接触させ、多孔体の外側面から内側面に向けて純水を通過させる通過処理を行った。そして、一次側（多孔体の上流側）の純水の重量が半分になった後、一次側に残った純水、二次側（多孔体の下流側）の純水、通過処理前の純水（供給水）を採取し、ナノサイト（ＮＳ−３００）を用いて、採取した純水に含まれる粒子数を測定した。以上の結果を図５に示す。
【００３８】
その結果、ポリスチレン粒子を含まない試料１では、二次側の粒子数が０％であるため、多孔体の二次側にＵＦＢが通過していないことが確認された。即ち、純水が多孔体を通過する際に、ＵＦＢが消泡しているものと推察される。また、ＵＦＢとポリスチレン粒子との割合を変化させて透過試験を行った場合（試料２〜４参照）、ポリスチレン粒子の割合が高くなるのに従って、二次側の粒子数も増加することが確認された。以上のことから、純水が多孔体を通過する際に、粒子（ポリスチレン粒子）が液体とともに通過することが証明されたため、上記実施例の微粒子抽出装置を用いれば、ＵＦＢと粒子とを含む純水から粒子を分離して抽出できることが確認された。
【００３９】
また、ＵＦＢとポリスチレン粒子とを１：１の割合で含む試験水を準備した。そして、本実施形態の多孔体２１と同じ多孔体に試験水を透過させることにより、試験水に含まれるＵＦＢを消泡する消泡試験を行った。また、試験水に対して、特許文献１に記載の緩慢冷凍（緩慢統括融解分離）を行うことにより、試験水に含まれるＵＦＢを消泡する消泡試験を行った。さらに、ナノサイト（ＮＳ−３００）を用いて、消泡試験後の試験水の粒子濃度（ｐｃ／ｍｌ：ここでは、ポリスチレン粒子の濃度）を測定するとともに、粒子（ポリスチレン粒子）の直径を測定した。以上の結果を図６に示す。
【００４０】
その結果、緩慢冷凍による消泡試験では、直径が２２０ｎｍとなる範囲まで粒子の存在が確認されたため、ポリスチレン粒子が凝集しているものと推察される。一方、透過による消泡試験では、直径が１５０ｎｍなる範囲までしか粒子の存在が確認されなかったため、ポリスチレン粒子の凝集は確認されなかった。以上のことから、多孔体に液体を透過させてＵＦＢの消泡を行えば、粒子の凝集を防止できることが証明された。
【００４１】
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００４２】
（１）本実施形態の微粒子抽出装置１０では、多孔体２１の細孔２４を介して上流側面２２から下流側面２３に向けて純水Ｗ３が通過する際に、純水Ｗ３に含まれる微細気泡Ｗ１は、細孔２４の内壁面に衝突して弾けたり、細孔２４の内壁面に付着するなどして消泡すると推定される。また、微細気泡Ｗ１は、多孔体２１の表面（上流側面２２や下流側面２３）に付着することによっても消泡すると推測される。以上のことから、多孔体２１に純水Ｗ３を通過させることにより、微細気泡Ｗ１を確実に消泡することができる。また、細孔２４を介して上流側面２２から下流側面２３に向けて純水Ｗ３が通過する際に、微細気泡Ｗ１が消泡する一方、固体微粒子Ｗ２が純水Ｗ３とともに通過する。なお、固体微粒子Ｗ２は、“固体”であるため、“気体”の微粒子である微細気泡Ｗ１とは異なり、衝突したとしても潰れにくい。その結果、多孔体２１によって固体微粒子Ｗ２を確実に分離して抽出することができる。
【００４３】
（２）本実施形態では、気体Ｗ４が加圧した状態で処理槽１１内に供給されることに伴い、処理槽１１内の純水Ｗ３が気体Ｗ４によって多孔体２１側に押されるようになっている。その結果、純水Ｗ３が加圧した状態で多孔体２１側に供給されるため、純水Ｗ３が多孔体２１の細孔２４を詰まることなく通過する。従って、純水Ｗ３中に含まれる微細気泡Ｗ１を効率良く消泡できるとともに、純水Ｗ３中に含まれる固体微粒子Ｗ２を効率良く分離することができる。また、処理槽１１内は、純水Ｗ３によって加圧された状態にあるため、多孔体２１内の空気が細孔２４を通過して処理槽１１内に侵入する等の問題を解消することができる。
【００４４】
（３）非特許文献１に記載の従来技術では、緩慢凍結融解分離を実施することによって気泡を消泡しているが、凍結の速度を制御するための特殊な試験機や、電源を必要とし、連続的な処理が困難であるという問題がある。一方、本実施形態では、多孔体２１の細孔２４に対して純水Ｗ３を透過させるだけで、微細気泡Ｗ１を消泡することができる。このため、上記した特殊な試験機を設置する必要がない。しかも、本実施形態の微粒子抽出装置１０は、純水Ｗ３を多孔体２１側に圧送する機能を有している。よって、純水Ｗ３は多孔体２１を連続的に通過するため、微細気泡Ｗ１を連続的に消泡することができる。
【００４５】
（４）特許文献１に記載の従来技術では、比較的小さい孔径（数十ｎｍ）を有するフィルタで液体を濾過しているため、液体がフィルタを通過する際の抵抗が大きくなり、液体に含まれている粒子の分離に時間が掛かってしまうという問題がある。一方、本実施形態では、細孔２４の孔径Ａ１（１５００ｎｍ）が微細気泡Ｗ１及び固体微粒子Ｗ２の直径（１００ｎｍ）の１５倍にもなる多孔体２１を用いて、純水Ｗ３（液体）を通過させるようになっている。その結果、純水Ｗ３が細孔２４を通過する際の抵抗が小さくなるため、微細気泡Ｗ１の消泡や固体微粒子Ｗ２の分離を素早く行うことができる。
【００４６】
なお、上記実施形態を以下のように変更してもよい。
【００４７】
・上記実施形態の多孔体２１は、円筒状を成していたが、矩形筒状、楕円筒状、三角筒状等の他の筒状を成していてもよい。また、多孔体は、筒状に限定される訳ではなく、円板状や平板状等の他の形状を成していてもよい。
【００４８】
・上記実施形態では、処理槽１１内に気体Ｗ４を供給する気体供給源３１が強制通過手段及び圧送手段として用いられていたが、気体供給源３１とは別の構成を強制通過手段及び圧送手段として用いてもよい。例えば、処理槽１１内において同処理槽１１の軸方向（図１では上下方向）に沿って往復動可能に設けられたピストンなどを、強制通過手段及び圧送手段として用いてもよい。この場合、ピストンを下方に移動させることにより、純水Ｗ３が、ピストンに押されて多孔体２１側に圧送され、細孔２４を介して上流側面２２から下流側面２３に向けて通過するようになる。
【００４９】
・上記実施形態では、処理槽１１内に供給される気体Ｗ４として窒素を用いたが、例えば、空気、酸素、アルゴン等の他の気体を用いてもよい。
【００５０】
・上記実施形態では、処理槽１１内の液体として純水Ｗ３を用いたが、これに限定される訳ではなく、純度がそれほど高くない水、例えば水道水などを用いても勿論よい。
【００５１】
・上記実施形態の固体微粒子Ｗ２はポリスチレン粒子であった。しかし、固体微粒子Ｗ２は、シリカ、酸化アルミニウム、アクリル樹脂、ホウケイ酸ガラス、石英、金、酸化鉄、白金、パラジウム等の他の材料からなる微粒子であってもよい。
【００５２】
・上記実施形態の処理槽１１は、ステンレス板を用いて略円筒状に形成されていた。しかし、処理槽１１は、ガラス容器や、ポリ塩化ビニルからなるパイプ（塩ビパイプ）を用いて形成されていてもよい。
【００５３】
・上記実施形態の微粒子抽出装置１０は、半導体を洗浄するための微細気泡Ｗ１の消泡に用いられていたが、例えば、食品や医療器具等を洗浄する微細気泡の消泡に用いてもよい。また、微粒子抽出装置１０は、微細気泡を消泡するものであればよく、洗浄用の微細気泡の消泡を行うものでなくてもよい。例えば、微粒子抽出装置１０は、農作物の成長促進に用いられる微細気泡を消泡するものであってもよい。
【００５４】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００５５】
（１）上記手段１において、前記液体は純水であることを特徴とする微粒子抽出装置。
【００５６】
（２）上記手段１において、前記細孔の孔径は１０００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることを特徴とする微粒子抽出装置。
【００５７】
（３）上記手段１において、前記多孔体がセラミック材料からなることを特徴とする微粒子抽出装置。
【符号の説明】
【００５８】
１０…微粒子抽出装置
１１…処理槽
２１…多孔体
２２…上流側面
２３…下流側面
２４…細孔
３１…強制通過手段及び圧送手段としての気体供給源
Ａ１…細孔の孔径
Ｗ１…微細気泡
Ｗ２…固体微粒子
Ｗ３…液体としての純水
【図１】
2020037067.tif 000003
【図２】
2020037067.tif 000004
【図３】
2020037067.tif 000005
【図４】
2020037067.tif 000006
【図５】
2020037067.tif 000007
【図６】
2020037067.tif 000008