(57)【要約】      （修正有）【課題】効果的な貝類の除菌方法または除菌システムを提供する。【解決手段】貝類の除菌方法は、貯留部１２に海水を準備することと、前記貯留部１２に貝類を沈めることと、前記貯留部１２に貯留された前記海水に酸素ガスの気泡を含有させることとを含み、前記気泡は、直径１００ｎｍ未満である。貝類の除菌システムは、海水中に酸素ガスの微細気泡を発生させる微細気泡発生部１４と、前記海水中の前記微細気泡を圧壊させ、超微細気泡を発生させる第１の超音波圧壊部１６と、前記超微細気泡を含有する海水とともに貝類を保持する貯留部１２と、前記貯留部１２から前記海水を前記微細気泡発生部１４または前記第１の超音波圧壊部１６に供給する第１のポンプ１８とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留部に海水を準備することと、
前記貯留部に貝類を沈めることと、
前記貯留部に貯留された前記海水に酸素ガスの気泡を含有させることとを含み、
前記気泡は、直径１００ｎｍ未満であることを特徴とする、貝類の除菌方法。
【請求項２】
前記海水は、５ｐｐｍ〜２０ｐｐｍの範囲の溶存酸素濃度を有する、請求項１に記載の貝類の除菌方法。
【請求項３】
前記酸素ガスの気泡は、２０ｎｍ〜７０ｎｍの粒径を有する、請求項１または請求項２に記載の貝類の除菌方法。
【請求項４】
前記貝類を、前記海水中に１２時間以上２４時間以下の時間保持することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の貝類の除菌方法。
【請求項５】
さらに、前記気泡は、前記海水に超音波を照射されて圧壊されることにより発生される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の貝類の除菌方法。
【請求項６】
海水中に酸素ガスの微細気泡を発生させる微細気泡発生部と、
前記海水中の前記微細気泡を圧壊させ、超微細気泡を発生させる第１の超音波圧壊部と、
前記超微細気泡を含有する海水とともに貝類を保持する貯留部とを備え、
前記微細気泡発生部または前記第１の超音波圧壊部は前記貯留部から前記海水を供給されることを特徴とする、貝類の除菌システム。
【請求項７】
さらに、前記貯留部から前記海水が供給され、供給された前記海水に超音波を照射する第２の超音波圧壊部を備え、
前記第２の超音波圧壊部を介してから前記貯留部から前記海水が外部に排出される、請求項６に記載の貝類の除菌システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貝類の除菌方法および貝類の除菌システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
貝類には食用に養殖されるものがある。例えば、食用の牡蠣の養殖では、牡蠣が、海中で育成された後に収穫され、市場に出荷される。この養殖工程では、市場に出荷される前に、洗浄機によって泥や殻に付着した付着物が取り除かれた後に、清浄な海水中に一定時間保持され、浄化される。
【０００３】
ところで、牡蠣に代表される貝類では、ウイルスによる食中毒が問題となることがある。例えば、ノロウイルスは、育成の過程で牡蠣の中腸腺に蓄積され、人の体内に侵入して食中毒を引き起こす。この食中毒の問題を解消するには、ウイルスを不活性化させ、洗浄殺菌することが有効な対策となるため、貝類の食中毒を防止する目的で、ウイルスの不活性化について非常に多くの研究がされている。
【０００４】
そのような対策の１つとして、例えば、非特許文献１には、牡蠣等の貝類を生食することで起こる食中毒の原因となるノロウイルスに対して、紫外線によって不活性化する方法が記載されている。この方法によれば、ウイルスを中腸線に取り込んだ牡蠣を水槽に沈め、水槽に紫外線を照射した水を還流させることでウイルスの数が減少し、不活性化することが確認されている。
【０００５】
また、他の対策として、マイクロバブルやナノバブルと呼ばれる微細な気泡を利用することが検討されている。例えば、非特許文献２には、オゾンのマイクロバブルによって、海水中のノロウイルスを不活性化できることが記載されている。この方法は、オゾンバブルをウイルスに作用させ、オゾンとバブルとの殺菌効果によりウイルスを不活性化しようとするものである。
【０００６】
さらに、特許文献１には、ナノバブルを利用して牡蠣を養殖する方法が記載されている。この方法では、オゾンガスをナノバブル化した海水により牡蠣を洗浄することでノロウイルスを死滅させ不活性化させることも考案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−９６２１６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】福田美和他、「養殖カキのウイルス浄化試験」、三重県科学技術振興センター保健環境研究部、国立公衆衛生院、東京都立衛生研究所、鈴鹿国際大学短気大学部、平成１５年２月２０日、感染症学雑誌、第７７巻、第２号、ｐ．９５−１０２
【非特許文献２】高橋正好、「ノロウイルスの不活性化に成功」、ＡＩＳＴ  Ｔｏｄａｙ、独立行政法人産業技術総合研究所、２００４年３月、第４巻、第３号、ｐ．１８−２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、非特許文献１に記載の浄化方法は、牡蠣を沈めた海水を環流させ、環流する海水に対して環流の途中で紫外線によりウイルスを死滅させるもので、単純に海水を環流させるだけでは貝類の中腸線内に入り込んだウイルスを全て海水に排出させることはできず、また、紫外線は貝類の体内まで届かないため、貝類の体内に蓄積されたウイルスを死滅させることはできないという問題があった。
【００１０】
また、非特許文献２および特許文献１に記載の不活性化方法は、オゾンガスのバブルでウイルスを不活性化しようとするもので、生きている貝類にオゾンを適用するとウイルスとともに貝類を死滅させかねないという問題があった。さらに、マイクロバブル、ナノバブルの殺菌効果だけでは、ウイルスの不活性化に十分でないとの研究報告もされている。
【００１１】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、超微細気泡を用いた効果的な貝類の除菌方法または除菌システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る貝類の除菌方法は、貯留部に海水を準備することと、前記貯留部に貝類を沈めることと、前記貯留部に貯留された前記海水に酸素ガスの気泡を含有させることとを含み、前記気泡は、直径１００ｎｍ未満であることを特徴とする。
【００１３】
この貝類の除菌方法によれば、直径１００ｎｍ未満の気泡（以下、「超微細気泡」という。）を含有する海水に貝類を沈めることにより、気泡が貝類の体内まで進入し、超微細気泡が貝類の体内のウイルス等を吸着して体内から脱離させ、体外に排出させること、すなわち除菌をすることができる。
【００１４】
さらに、超微細気泡は、酸素ガスであるため、これを含有する海水を取り込んだ貝類を活性化させ、貝類が海水を取り込む量が増加する。これにより、牡蠣が吸入および排出する海水の循環が早まり、貝類を効率的に除菌することができる。また、海水自体も超微細気泡によって殺菌されるため、除菌された貝類が再度ウイルス等に汚染されるのを抑止することができる。
【００１５】
本発明に係る貝類の除菌方法において、前記海水は、５ｐｐｍ〜２０ｐｐｍの範囲の溶存酸素濃度を有するとよい。溶存酸素濃度が５ｐｐｍを下回れば、貝類が十分に活性化せず、一方、溶存酸素濃度が２０ｐｐｍを上回っても、貝類は活性化しにくくなる。したがって、この範囲の溶存酸素濃度であれば、貝類が活性化し、除菌効率が高まる。気泡は酸素ガスのみからなるものではなく、例えば空気の気泡のように酸素ガスを含む気泡であってもよい。また、直径が１００ｎｍ未満の気泡のほかに、直径が１００ｎｍ以上の気泡が海水中に存在していてもよい。
【００１６】
本発明に係る貝類の除菌方法において、前記酸素ガスの気泡は、２０ｎｍ〜７０ｎｍの粒径を有するとよい。ここで貝類の中腸線に蓄積されたウイルスを吸着脱離するためには、超微細気泡が中腸線内に確実に進入する必要がある。２０ｎｍ〜７０ｎｍの粒径の気泡であれば中腸線内に入り込んだ一般的なウイルスと同等のサイズであり、超微細気泡を中腸線内に確実に進入させることができる。
【００１７】
本発明に係る貝類の除菌方法において、前記貝類を、前記海水中に１２時間以上２４時間以下保持するとよい。この貝類の除菌方法によれば、貝類の体内に存在するウイルス等を十分に体外に排出させることができる。
【００１８】
本発明に係る貝類の除菌方法は、さらに、前記気泡は、前記海水に超音波を照射されて圧壊されることにより発生されるとよい。この貝類の除菌方法によれば、吸着脱離され、貝類の体内から排出されたウイルスを含む海水が超音波を照射されることにより、吸着脱離目的の超微細気泡を発生されるとともに、超音波の殺菌効果によりウイルスが死滅される。したがって、除菌された貝類が再度ウイルス等に汚染されるのを抑止することができる。
【００１９】
本発明に係る貝類の除菌システムは、海水中に酸素ガスの微細気泡を発生させる微細気泡発生部と、前記海水中の前記微細気泡を圧壊させ、超微細気泡を発生させる第１の超音波圧壊部と、前記超微細気泡を含有する海水とともに貝類を保持する貯留部とを備え、前記微細気泡発生部または前記第１の超音波圧壊部は前記貯留部から前記海水を供給される。
【００２０】
この貝類の除菌システムによれば、微細気泡発生部で発生した酸素ガスの微細気泡に、第１の超音波圧壊部に超音波を照射して圧壊させることにより、より小さな気泡である超微細気泡を発生させることができる。同時に、海水に超音波を照射することで、超音波の殺菌効果により海水中のウイルスを死滅させることができる。これにより、ウイルスを吸着脱離するための超微細気泡を含有し、かつウイルスを死滅させた清浄な海水が得られる。
【００２１】
本発明に係る貝類の除菌システムは、さらに、前記貯留部から前記海水が供給され、供給された前記海水に超音波を照射する第２の超音波圧壊部を備え、前記第２の超音波圧壊部を介してから前記貯留部から前記海水が外部に排出されるとよい。
【００２２】
このような貝類の除菌システムでは、貯留部に保持された海水を外部に排出する前に、第２の超音波圧壊部で海水に超音波を照射することができる。したがって、排出される海水は超音波により殺菌された状態となる。これにより、環境への負荷を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、効果的な貝類の除菌方法または除菌システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る貝類の除菌システムの機能ブロックを示す図である。
【図２】図１に示す微細気泡発生部の概略断面図である。
【図３】図１に示す第１の超音波圧壊部の概略図であり、（Ａ）は側面図を示し、（Ｂ）は正面図を示す。
【図４】図１に示す貯留部の概略図である。
【図５】気泡による除菌作用を説明する図であり、（Ａ）は牡蠣の殻を取った状態、（Ｂ）は中腸腺における超微細気泡の模式図、（Ｂ）は中腸腺におけるマイクロバブルの模式図を示す。
【図６】海水中における超微細気泡の模式図である。
【図７】超微細気泡をＰＬＬ−ｍｉｃａ基板を用いて観察した結果を示す図であり、（Ａ）は観察写真、（Ｂ）は（Ａ）の白線上の高さのグラフである。
【図８】超微細気泡をＰＬＬ−ｍｉｃａ基板を用いて観察した結果を示す図であり、（Ａ）は観察写真、（Ｂ）は（Ａ）の白線上の高さのグラフである。
【図９】超微細気泡をＡＰＴＥＳ−ｍｉｃａ基板を用いて観察した結果を示す図であり、（Ａ）は観察写真、（Ｂ）は（Ａ）の白線上の高さのグラフである。
【図１０】超微細気泡をＡＰＴＥＳ−ｍｉｃａ基板を用いて観察した結果を示す図であり、（Ａ）は観察写真、（Ｂ）は（Ａ）の白線上の高さのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［貝類の除菌システムの実施形態］
本発明の一実施形態に係る貝類の除菌システムについて図面を参照しながら説明する。除菌システム１０は、養殖された貝類を、市場に出荷する前に除菌するものである。本実施形態では、貝類として牡蠣を適用した場合について説明する。しかし、除菌システム１０は、牡蠣以外の貝類に適用されてもよい。
【００２６】
図１は、貝類の除菌システム１０の機能ブロック図を示す。除菌システム１０は、海水を貯留し、また貯留した海水に牡蠣を沈めるための貯留部１２と、海水に酸素ガスの微細気泡を発生する微細気泡発生部１４と、微細気泡を圧壊させる第１の超音波圧壊部１６とを備える。貯留部１２と微細気泡発生部１４との間には、第１のポンプ１８が配置され、貯留部１２から微細気泡発生部１４に海水を供給する。貯留部１２と、微細気泡発生部１４と、第１の超音波圧壊部１６とは、相互に接続されており、海水を循環させる循環経路１０２を形成している。
【００２７】
また、除菌システム１０は、貯留部１２から導出された海水または海域２４から汲み上げられた海水に超音波を照射する第２の超音波圧壊部２０を備える。貯留部１２と第２の超音波圧壊部２０との間には、バルブ２２が設けられ、貯留部１２から第２の超音波圧壊部２０への海水の導出量、または第２の超音波圧壊部２０から貯留部１２への海水の導出量を調整することができる。さらに、第２の超音波圧壊部２０と外部の海域２４との間には、第２のポンプ２６が配置され、第２の超音波圧壊部２０から排出された海水を海域２４に排出すること、または海域２４から第２の超音波圧壊部２０へ海水を汲み上げることができる。
【００２８】
貯留部１２、微細気泡発生部１４、第１の超音波圧壊部１６、第１のポンプ１８、第２の超音波圧壊部２０およびバルブ２２は、除菌システム１０を集中管理する制御部２８により管理される。図１では、制御部２８と制御部２８により管理される各部との接続を破線で示している。制御部２８は、外部の制御装置等と連携して、除菌システム１０を制御してもよい。また、除菌システム１０の各部は、他の制御装置等により制御されてもよい。
【００２９】
［微細気泡発生部］
図２は、図１に示す微細気泡発生部１４の概略断面図である。微細気泡発生部１４は、旋回部１４２と、突起圧壊部１４４と、畜養部１４６と、発泡部１４８とを備える。
【００３０】
旋回部１４２は、貯留部１２から第１のポンプ１８によって供給される海水を螺旋状に旋回させて旋回流を形成し、突起圧壊部１４４に海水を供給する。第１のポンプ１８によって旋回部１４２に供給される海水には、酸素供給部（図示しない）から酸素ガスが供給され、酸素ガスの気泡が生成される（例えば、特開２０１５−１８６７８１号公報を参照）。
【００３１】
突起圧壊部１４４は、旋回部１４２の海水流動方向の下流に設けられ、旋回流の流れに適応された複数の突起１４４ａを備える。これにより、突起圧壊部１４４は、旋回部１４２を通過した気泡含有海水を突起１４４ａにより剪断圧壊する。したがって、気泡含有海水の気泡は、突起１４４ａに当たって粉砕され、微細化された微細気泡となり、気泡含有海水は、気泡が微細化することで、バブル濃度を向上させられる。
【００３２】
畜養部１４６は、突起圧壊部１４４を通過することによりバブル濃度の向上した気泡含有海水を一定時間滞留させる。これにより、突起圧壊部１４４で剪断圧壊されて発生されたバブル内の保有電荷量、ゼータ電位を均一にすることができる。そのため、畜養部１４６では、気泡含有海水のバブルの粒径を揃えることができる。また、畜養部１４６は、畜養加圧器（図示しない）に接続されており、畜養部１４６内を所定の圧力（０．８ＭＰａ〜２．０ＭＰａ）に加圧することができる。加圧により、余剰気体による加圧圧縮効果を活用して、畜養部１４６内の圧力を一定圧力に高めることで、バブル濃度を向上させることができる。
【００３３】
発泡部１４８は、畜養部１４６から気泡含有海水が流入するためのスリット孔（図示しない）と、スリット孔に続く再加圧空間１４８ａと、再加圧空間１４８ａに続く減圧空間１４８ｂとを備える。再加圧空間１４８ａは、スリット孔より径の小さい流出孔を介して減圧空間１４８ｂに海水を流出させる。これにより、畜養部１４６で一時的に滞留された気泡含有海水は、スリット孔を介して再加圧空間１４８ａに流入し、再加圧空間１４８ａで加圧された後、流出孔を介して減圧空間１４８ｂに流出することで減圧される。発泡部１４８に流入した海水は加圧および減圧され、さらにバブル濃度を高められる。
【００３４】
本実施形態に係る微細気泡発生部１４は、旋回、圧壊、畜養、発泡（加圧、減圧）の構成および機能を有する。しかし、これらの機能に限定されず、微細気泡を発生できれば、他の構成および機能を有するものでもよい（例えば、特開２０１５−２０２４３７号公報を参照）。
【００３５】
［第１の超音波圧壊部］
図３は、図１に示す第１の超音波圧壊部１６の概略図であり、（Ａ）は側面図を示し、（Ｂ）は正面図を示す。第１の超音波圧壊部１６は、微細気泡発生部１４に接続され、微細気泡発生部１４で製造された気泡含有海水を通過させる通路１６２と、通路１６２の周囲を覆う外装体１６４とを備え、通路１６２と外装体１６４との間に中間空間１６６を有する二層構造とされている。第１の超音波圧壊部１６は、通路１６２が水平方向に延びるように配置されている。
【００３６】
外装体１６４には、複数の超音波振動子１６８が設けられており、各超音波振動子１６８は、通路１６２に向けて超音波を照射する。通路１６２と外装体１６４との間の中間空間１６６には伝搬液が充填され、超音波振動子１６８から照射された超音波は、伝搬液を介して通路１６２の内部に伝搬され、通路１６２の内部を流れる気泡含有海水の微細気泡を圧壊する。
【００３７】
伝搬液は、冷却水供給装置（図示しない）から供給される冷却水であり、外装体１６４に設けられた伝搬液導入口１６４ａから中間空間１６６に導入され、同じく外装体１６４に設けられた伝搬液導出口１６４ｂから導出される。第１の超音波圧壊部１６では、超音波振動子１６８による超音波照射により、通路１６２を通過する気泡含有海水が加熱される。ここで、伝搬液（冷却水）は第１の超音波圧壊部１６を冷却する作用も有するため、伝搬液の流量を調整することにより、通路１６２を通過する気泡含有海水の温度を調整することができる。
【００３８】
通路１６２は、ＰＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素樹脂やＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等を材料としたパイプから形成されている。これにより、通路１６２は、円形の断面を有し、同一径で円柱状に延び、気泡含有海水の流動方向に均一な流路を形成している。通路１６２は、微細気泡発生部１４と貯留部１２とに介在するように接続されており、微細気泡発生部１４から供給された気泡含有海水は、通路１６２の内部に充満した状態で貯留部１２まで流される。
【００３９】
外装体１６４は、ステンレスを材料とし、正六角形の断面を有する六角柱状に延びる側周部材１６４ｃと、側周部材１６４ｃを延在方向の両側から挟む円板状の一対の平面部材１６４ｄとからなる。両平面部材１６４ｄは、中央に通路１６２がはめ込まれ、側周部材１６４ｃの構成する正六角柱の中心軸上に通路１６２が延びるように通路１６２を固定している。これにより、通路１６２の外周と外装体１６４の側周部材１６４ｃの内面によって中間空間１６６が形成される。
【００４０】
外装体１６４は、側周部材１６４ｃが構成する六角柱の各面に超音波振動子１６８を取り付けられている。超音波振動子１６８は、通路１６２の延在方向に前後２段に分けて設けられており、微細気泡発生部１４側を前段の超音波振動子群、貯留部１２側を後段の超音波振動子群としている。各段の超音波振動子群は、通路１６２の中心軸から放射状に設けられた６つの超音波振動子１６８からなる。対向する２つの超音波振動子１６８が一対の振動子対を構成し、各段の６つの超音波振動子１６８は計３対の振動子対を構成する。各超音波振動子１６８は、発生する超音波の周波数および出力を制御部２８により調整可能とされている。本実施形態において、１２個の超音波振動子１６８は、いずれも同一周波数、同一出力で超音波を照射する。
【００４１】
各段の超音波振動子１６８は、それぞれが通路１６２の中央の一点に向けて超音波を照射する。そのため、各超音波振動子１６８は、それぞれ異なる位置から径方向の異なる方向に向けて、かつ通路１６２の中心に向かうように径方向の内側に向けて超音波を照射する。これにより、通路１６２を流れる気泡含有海水が超音波により流れを阻害されることが抑止される。特に、各対を構成する超音波振動子１６８は、互いに対向する位置から対向する方向に向けて超音波を照射する。そのため、通路１６２の中央に超音波圧壊場が形成され、通路１６２を通過する気泡含有海水の微細気泡が圧壊され、超微細気泡が発生される。
【００４２】
第１の超音波圧壊部１６では、複数の方向から超音波が照射され、超音波が集中する場所に超音波圧壊場が形成される。そのため、本実施形態において、各段の超音波振動子群が、それぞれ通路１６２内に超音波圧壊場を形成する。前段の超音波振動子群により形成された超音波圧壊場で微細気泡の全てが圧壊されなかったとしても、後段の超音波振動子群により形成された超音波圧壊場が残りの微細気泡を圧壊する。したがって、本実施形態に係る第１の超音波圧壊部１６では、確実に微細気泡を圧壊し、粒径の均一な超微細気泡を発生することができる。本実施形態において、第１の超音波圧壊部１６は、超微細気泡を発生する。
【００４３】
本実施形態において、第１の超音波圧壊部１６の通路１６２は、ＰＦＡ等のフッ素樹脂やＰＶＣ管を材料としたパイプから形成されているが、他の樹脂を材料としていてもよいし、衛生面と腐食面で問題のない金属を材料としてもよい。また、第１の超音波圧壊部１６は、通路１６２と外装体１６４とからなる二層構造とされているが、超音波を照射して微細気泡を圧壊できれば他の構成であってもよい。例えば、海水を通過させても衛生面と腐食面で問題のないチタンのような金属を材料に単層構造の筒状部材を形成し、当該筒状部材の周囲に直接超音波振動子を配置し、当該筒状部材の内部に気泡含有海水を通過させるようにしてもよい。
【００４４】
本発明の実施形態に係る第１の超音波圧壊部１６は、超音波圧壊場を形成し、海水の含有する微細気泡を圧壊して超微細気泡に変換する。超音波圧壊場は、連続的に超音波を照射されて形成されており、超音波圧壊場には、いわゆるソノルミネセンス現象により紫外線が発生する。そのため、超音波圧壊場を通過する海水に対して紫外線による殺菌効果が得られる。
【００４５】
さらに、第１の超音波圧壊部１６では、超音波圧壊場を形成する超音波が海水に照射されることにより、液中でキャビテーションにより無数の真空気泡が生じる。この真空気泡が圧縮と膨張を繰り返して崩壊する際に、超高温高圧の反応場が形成される。この反応場では、真空気泡が破裂することにより細菌の細胞壁を破壊し、一般生菌やレジオネラ菌、大腸菌等に加えノロウイルスのようなウイルスを死滅させる効果を得られる。
【００４６】
［貯留部］
図４は、図１に示す貯留部１２の概略図を示す。貯留部１２は、海水３０および牡蠣３２を保持する容器である。牡蠣３２は、海洋で養殖され、十分に成長したものであり、市場に出荷する前のものである。貯留部１２はどのような形状であってもよく、例えば中空の円柱形とすることができるが、本実施形態では中空の直方体（四角柱）とする。貯留部１２には、海水導入管１２２と、再帰導出管１２４と、海水交換管１２６とが設けられている。海水導入管１２２および再帰導出管１２４は、循環経路１０２に含まれる。貯留部１２の内部下方には、網棚１２８が水平に配置されている。牡蠣３２は、網棚１２８の上に配置されるとともに、ひも３２ｂによって海水３０中に吊り下げられる。本実施形態において、貯留部１２は、プールのような水槽を利用される。
【００４７】
海水導入管１２２は、第１の超音波圧壊部１６に接続され、超微細気泡を含有する海水３０を導入する。海水導入管１２２は、主に円筒のパイプからなり、貯留部１２の上方から底部方向に延在する。貯留部１２の内部における海水導入管１２２の端部は、貯留部１２の底部から１／２の高さ位置に配置される。海水３０は、定常状態において、水面が貯留部１２のほぼ上端に位置する量に維持される。
【００４８】
海水３０に含有される気泡は、粒径が小さいほど下方に拡散する傾向がある。そのため、貯留部１２の底部には、いわゆるナノバブルの存在が支配的なＮＢ領域が形成され、その上側にはナノバブルとマイクロバブルが混在するＭＮ領域が形成され、さらにその上側にはマイクロバブルの存在が支配的なＭＢ領域が形成される。貯留部１２の底部に形成されるＮＢ領域でも、底部に近いほど気泡の粒径が小さく、網棚１２８の上に配置される牡蠣３２が存在する底部近傍では超微細気泡が支配的となる。
【００４９】
貯留部１２内における各領域の高さ、位置は、海水３０の貯留量や微細気泡発生部、超音波圧壊部等の動作状況によって変動する。ここで、「ナノバブル」とは、ナノメートルオーダーの粒径を有する気泡をいい、「マイクロバブル」とは、マイクロメートルオーダーの粒径を有する気泡をいう。また、「超微細気泡」は、ナノバブルのうち、直径が１００ｎｍ未満のものをいう。
【００５０】
海水導入管１２２は、貯留部１２の内部に配置された端部がＬ字形状に折り曲げられており、水平方向に海水３０を吐出する。これにより、超微細気泡を含有する海水３０は、水平方向に吐出圧を受け、撹拌される。しかし、海水３０は、上下方向に吐出圧を受けることがないため、粒径の小さい気泡が貯留部１２の下方で高濃度化することを妨げない。
【００５１】
再帰導出管１２４は、第１のポンプ１８を介して微細気泡発生部１４に接続されており、微細気泡発生部１４に海水３０を導出する。再帰導出管１２４は、主に円筒のパイプからなり、貯留部１２の底部から上方に向けて延在する。貯留部１２の内部における再帰導出管１２４の端部は、貯留部１２の底部から１／４の高さ位置に配置される。
【００５２】
再帰導出管１２４は、貯留部１２の底部から１／４高さ位置の海水３０を、第１のポンプ１８を介して微細気泡発生部１４に再帰させる。再帰導出管１２４は、貯留部１２の内部に配置された端部がＬ字形状に折り曲げられており、水平方向に海水３０を吸引する。これにより、超微細気泡を含有する海水３０は、水平方向に吸引圧を受け、貯留部１２内で撹拌される。しかし、海水３０は、上下方向に吸引圧を受けることがないため、粒径の小さい気泡が貯留部１２の下方で高濃度化することを妨げない。
【００５３】
海水交換管１２６は、底弁として機能し、バルブ２２を介して第２の超音波圧壊部２０に接続されており、第２の超音波圧壊部２０に海水３０を導出するとともに、第２の超音波圧壊部２０から海水３０を導入する。海水交換管１２６は、主に円筒のパイプからなり、貯留部１２の底部から貯留部１２の下面まで延在し、海水３０を牡蠣３２の排泄物等とともに貯留部１２の底から取り出すこと、および海水３０を貯留部１２の底から供給することができる。
【００５４】
網棚１２８は、牡蠣３２よりも小さな網目を有する。牡蠣３２の排泄物は網棚１２８の下に落下するため、牡蠣３２が排泄物を再吸入することを抑制することができる。本発明の実施形態において、牡蠣３２は、網棚１２８の上に配置されるとともに、ひも３２ｂによって海水３０中に吊り下げられているが、貯留部１２に貯留された海水３０に沈めることができれば、網棚１２８の上に配置されるだけでもよいし、ひも３２ｂによって海水３０中に吊り下げられるだけでもよく、他の方法で貯留部１２に貯留された海水３０に沈められてもよい。
【００５５】
本実施形態に係る貝類の除菌システム１０では、貯留部１２と、微細気泡発生部１４および第１の超音波圧壊部１６によって構成される気泡含有海水供給部とが分離されている。これにより、気泡含有海水供給部は貯留部１２の容量に影響を受けずに、超微細気泡を含有する海水を一定量連続で供給することができる。超微細気泡を含有する海水３０は、貯留部１２において貯留されるため、貯留部１２で気泡が凝集することが抑止される。
【００５６】
また、貯留部１２に保持された牡蠣３２は、海水３０に含まれる超微細気泡が体内のウイルス等を選択的に吸着して体内から脱離させ、体外に排出させられる。すなわち、海水３０の超微細気泡により除菌される。
【００５７】
［第２の超音波圧壊部］
第２の超音波圧壊部２０は、バルブ２２を介して貯留部１２に接続され、また、バルブ２２とは反対側に第２のポンプ２６が接続されている。第２の超音波圧壊部２０は、第１の超音波圧壊部１６と同様の構成であるため、具体的な構成の説明は省略する。
【００５８】
第２の超音波圧壊部２０は、貯留部１２との間で必要に応じてバルブ２２を開いて海水の導入および導出を行う。海水の導入および導出を行わない場合には、バルブ２２は閉じた状態とする。
【００５９】
貯留部１２から第２の超音波圧壊部２０へ海水を導入する場合、第２の超音波圧壊部２０は導入された海水に超音波を照射して、海水中に残存する雑菌やウイルス等を死滅させる。その上で、海水３２は第２のポンプ２６によって海域２４に排出する。排出された海水は、超音波が照射され、雑菌やウイルス等を死滅させているため、海域２４の環境への負荷、悪影響を抑止することができる。
【００６０】
第２の超音波圧壊部２０から貯留部１２へ海水を導出する場合、海域２４から第２のポンプ２６によって汲み上げた海水に超音波を照射した上で、貯留部１２に導出する。貯留部１２に導出された海水は、超音波が照射され、雑菌やウイルス等を死滅させているため、貯留部１２に保持された牡蠣への負荷、悪影響を抑止することができる。
【００６１】
［循環経路］
本実施形態に係る貝類の除菌システム１０において、貯留部１２、微細気泡発生部１４および第１の超音波圧壊部１６は循環経路１０２に組み込まれ、海水の流動方向上流側から順に、貯留部１２は第１のポンプ１８を介して微細気泡発生部１４に接続され、第１の超音波圧壊部１６は微細気泡発生部１４に接続され、貯留部１２は第１の超音波圧壊部１６に接続されている。また、貯留部１２には、バルブ２２を介して第２の超音波圧壊部２０が接続され、第２の超音波圧壊部２０は第２のポンプ２６を介して海域２４に接続されている。
【００６２】
すなわち、循環経路１０２は、海域２４から第２のポンプ２６、第２の超音波圧壊部２０およびバルブ２２を介して貯留部１２に導入された海水が、微細気泡発生部１４、および第１の超音波圧壊部１６を介して再び貯留部１２に再帰するように形成されている。超微細気泡を含有する海水が再帰するため、全ての海水を海域２４から新たに導入する場合と比べて貯留部１２に保持される海水の超微細気泡の含有量を高く維持することができる。
【００６３】
本実施形態に係る除菌システムで製造された海水は、超微細気泡を含有している。超微細気泡は、数ヶ月という長期にわたって海水内に残存する。そのため、本実施形態に係る除菌システムで製造された海水は、残存した超微細気泡によって細菌の増殖を抑制し、かつ長期にわたって除菌効果を得ることができる。
【００６４】
［貝類の除菌方法の実施例］
次に、本発明の実施形態に係る貝類の除菌方法について説明する。この除菌方法では、除菌システム１０を利用して貝類の除菌を行う。
【００６５】
本発明の実施形態に係る貝類の除菌方法では、除菌システム１０の貯留部１２に保持された海水３０中に、牡蠣３２が保持される。海水３０は、除菌システム１０の微細気泡発生部１４および第１の超音波圧壊部１６の動作により、酸素ガスの超微細気泡を含有し、超微細気泡は、直径１００ｎｍ未満の気泡である。
【００６６】
本発明にかかる除菌方法では、まず、貯留部に海水３０を準備する。具体的には、ポンプ２６が動作し、海域の海水３０が、第２の超音波圧壊部２０を介して貯留部１２に導入される。このとき、第２の超音波圧壊部２０が動作することにより、海水中の雑菌やウイルスが死滅される。
【００６７】
次に、貯留部１２に貯留された海水３０に貝類を沈める。具体的には、海水３０を貯留された貯留部１２に開放した上方から牡蠣３２が沈められる。ただし、先に牡蠣３２が貯留部１２に準備され、後から海水を供給することにより海水３２に牡蠣３２が沈められてもよい。
【００６８】
次に、貯留部１２に貯留された海水３２に酸素ガスの気泡を含有させる。具体的には、貯留部１２に貯留された海水３０が、第１のポンプ１８の動作により微細気泡発生部１４に供給され、微細気泡発生部１４で酸素ガスの微細気泡を発生された海水３０が第１の超音波圧壊部１６に供給され、第１の超音波圧壊部で微細気泡を超微細気泡に変換された海水３０が、貯留部１２に再帰される。したがって、循環経路１０２を経由して貯留部１２に貯留された海水は、粒径が１００ｎｍ未満の酸素ガスの気泡を含有する。
【００６９】
本発明の実施形態に係る貝類の除菌方法で除菌される牡蠣３２は、海洋で養殖され、成長したものである。そのため、本発明の実施形態に係る貝類の除菌方法は、「浜上げ畜養洗浄殺菌」とも称される。牡蠣３２は、海洋での養殖中に殻に付着した汚れや小型の貝類等の付着物が除去された上で、貯留部１２の海水３０中に、ひも３２ｂによって吊り下げられること、または網棚１２８の上に配置されることにより保持される。
【００７０】
なお、本発明の実施形態に係る貝類の除菌方法では、牡蠣３２は、海水３０中に１２時間以上２４時間以下の時間保持される。
【００７１】
図５は、気泡による除菌作用を説明する図であり、（Ａ）は牡蠣の殻を取った状態、（Ｂ）は中腸腺における超微細気泡の模式図、（Ｂ）は中腸腺におけるマイクロバブルの模式図を示す。牡蠣３２は、体内にノロウイルス等のウイルスが蓄積されていることがある。例えば、食中毒を引き起こすノロウイルスは、牡蠣３２の体内において、図５（Ａ）に示す位置にある中腸腺に蓄積される。そのため、牡蠣３２は、養殖により成長した後、市場に出荷される前に、洗浄され、除菌される。
【００７２】
図５（Ｂ）に示すように、超微細気泡３４は、粒径が極めて小さいため、中腸腺３２ａの内部の隅々まで届く。中腸腺の内部の腸内消化壁に到達した超微細気泡３４は、負の電荷を有し、両極性電解質の性質を持つウイルス等に選択的に吸着して体内から脱離させ、体外に排出させることができる。すなわち牡蠣３２の除菌をすることができる。
【００７３】
一方、図５（Ｃ）に示すように、マイクロバブル３６は中腸腺３２ａの内部の隅々まで届かない。また、ナノバブルであっても直径が１００ｎｍ以上のものでは、牡蠣の鰓毛に吸着して中腸腺に到達することができない。そのため、マイクロバブル３６や直径が１００ｎｍ以上のナノバブルでは、ウイルス等の除菌を十分に行うことができない。
【００７４】
図６は、海水中における超微細気泡の存在状態の模式図を示す。海水中には、ナトリウムイオン３８と塩素イオン４０が存在する。海水中において、超微細気泡３４は負に帯電するため、正の電荷を有するナトリウムイオン３８が超微細気泡３４の周囲に集まる。ナトリウムイオン３８が集まったことにより、超微細気泡３４の周囲には、正の帯電層が形成され、この正の帯電層に塩素イオン４０が集まる。そのため、超微細気泡３４の周囲には塩素イオン４０が集中し、海水３０の他の部分に比べて塩素濃度が大幅に高くなる。この塩素濃度が高まることによって、海水の殺菌効果を向上させることができる。
【００７５】
本発明の実施形態に係る貝類の除菌システム１０では、貝類の体内に蓄積されたウイルスを超微細気泡により選択的に吸着して脱離し、貝類の体内から排出、すなわち除菌する。そして、排出されたウイルスを超音波圧壊部で超音波により死滅させる。従来の次亜塩素酸等による化学的殺菌では、海水に薬液等を混入させることで雑菌やウイルスを死滅させることはできるが、同時に貝類にも悪影響を与えてしまっていた。しかし、本発明の実施形態に係る貝類の除菌システム１０のように、超音波による物理殺菌であれば、貝類に影響を与えることがない。
【００７６】
［超微細気泡の観察結果］
次に、本発明の実施形態に係る第１の超音波圧壊部により発生された超微細気泡を観察した結果について説明する。超微細気泡の観察には、高速原子力顕微鏡（高速ＡＦＭ）を利用した。
【００７７】
観察条件は以下のとおりである。
装置：高速原子力間顕微鏡  ＮａｎｏＥｘｐｌｏｒｅｒ
観察環境：室温（２１℃）
カンチレバー：ＢＬ−ＡＣ１０ＤＳ−Ａ２（Ｏｌｙｍｐｕｓ，Ｊａｐａｎ）
解像度：２００×２００ピクセル
観察イメージ：液中ＡＣモード形状像
なお、ナノバブルは、一般に負電荷を持つことが知られており、正電荷を持つ基板（ＰＬＬ−ｍｉｃａ基板およびＡＰＴＥＳ−ｍｉｃａ基板）を利用して観察を行った。
【００７８】
図７および図８は、ＰＬＬ−ｍｉｃａ基板を用いて観察した超微細気泡の観察結果を示し、各図（Ａ）は観察写真を示し、各図（Ｂ）は（Ａ）中の白線上の高さのグラフを示す。各図の（Ａ）に示す白線上の三角形のマークの位置は、（Ｂ）のグラフ上の三角形のマークの位置に対応する。ここで、ＰＬＬ（Ｐｏｌｙ−Ｌ−Ｌｙｓｉｎｅ）はアミノ酸であるリジン重合体である。リジンはアミノ基を持ち、正電荷を有する。したがって、負に帯電するｍｉｃａ（雲母）をＰＬＬで覆うことにより、ｍｉｃａ表面に正電荷を持たせることができる。
【００７９】
図７（Ａ）は走査範囲を５００ｎｍとした条件の観察写真を示し、図８（Ａ）は走査範囲を２００ｎｍとした条件の観察写真を示す。図７（Ｂ）によれば、図７（Ａ）は、高さが２０．９ｎｍ、白線方向の長さが７５．４ｎｍの粒子が観察されたことを示し、図８（Ｂ）によれば図８（Ａ）は、高さが２３．０ｎｍ、白線方向の長さが５９．５ｎｍの粒子が観察されたことを示す。ＰＬＬ−ｍｉｃａ基板を用いた本観察では、粒子の高さが粒径と考えられ、全体として、粒径約２０ｎｍの粒子が、５００ｎｍ×５００ｎｍの範囲に１個程度観察された。
【００８０】
図９および図１０は、ＡＰＴＥＳ−ｍｉｃａ基板を用いて観察した超微細気泡の観察結果を示し、各図（Ａ）は観察写真を示し、各図（Ｂ）は（Ａ）中の白線上の高さのグラフを示す。各図の（Ａ）に示す白線上の三角形のマークの位置は、（Ｂ）のグラフ上の三角形のマークの位置に対応する。ここで、ＡＰＴＥＳ（３−ａｍｉｎоｐｒоｐｙｌ  ｔｒｉｅｔｈоｘｙ  ｓｉｌａｎｅ）はエトキシ基がｍｉｃａ上の水酸基と結合することで、基板表面にアミノ基を露出させる。これにより、ｍｉｃａ表面に正電荷を持たせることができる。
【００８１】
図９（Ａ）および図１０（Ａ）は走査範囲を５００ｎｍとした条件の観察写真を示す。図９（Ｂ）によれば、図９（Ａ）は、高さが１５．７ｎｍ、白線方向の長さが７５．４ｎｍの粒子が観察されたことを示し、図１０（Ｂ）によれば、図１０（Ａ）は、高さが８．５７ｎｍの粒子および高さが４．５３ｎｍの粒子が観察されたことを示す。ＡＰＴＥＳ−ｍｉｃａ基板を用いた本観察では、粒子の高さが粒径と考えられ、全体として、粒径が２０ｎｍ以下で粒径の異なる粒子が、５００ｎｍ×５００ｎｍの範囲に複数個観察された。
【００８２】
以上の観察結果から、粒径が数ｎｍ〜数十ｎｍの粒子が観察された。これらと同様の正電荷の基板では、過去にもナノバブルが観察されていることから、観察された粒子は、ナノバブルであると考えられ、本発明の実施形態に係る除菌システムでは、少なくとも数ｎｍ以上のナノバブルが海水中に生成されていることがわかる。
【００８３】
［除菌システムの変形例］
本発明の実施形態に係る貝類の除菌システム１０は、貯留部１２から微細気泡発生部１４および第１の超音波圧壊部１６を経由して貯留部１２に再帰する循環経路１０２が設けられている。これに加えて、微細気泡発生部１４を経由せずに、貯留部１２から第１の超音波圧壊部１６を経由して貯留部１２に再帰する他の循環経路が設けられていてもよい。循環経路１０２と他の循環経路とのいずれの経路で海水３０を循環させるかを切り替え可能としてもよい。
【００８４】
また、微細気泡発生部１４および第１の超音波圧壊部１６のそれぞれが、貯留部１２に貯留された海水３０を循環させる循環経路に個別に組み込まれていてもよい。このとき、各循環経路を同時に循環させてもよいし、別々に循環させてもよい。例えば、微細気泡発生部１４を組み込まれた循環経路を循環させ、微細気泡を含有する海水３０を貯留部１２に貯留した後に、超音波圧壊部１６を組み込まれた循環経路を循環させ、海水３０の含有する微細気泡を超微細気泡に変換させ、超微細気泡を含有する海水３０を貯留部１２に貯留するようにしてもよい。
【００８５】
本発明の実施形態に係る貝類の除菌システム１０では、第１および第２の超音波圧壊部がそれぞれ前後２段の超音波振動子群を備え、各超音波振動子群が超音波圧壊場を形成している。しかし、第１および第２の超音波圧壊部が３段以上の超音波振動子群を備え、各超音波振動子群が超音波圧壊場を形成していてもよい。そのようにすれば、第１および第２の超音波圧壊部を通過する海水が複数の超音波圧壊場を通過することにより、確実にウイルスを死滅させることができる。
【００８６】
しかし、第１の超音波圧壊部が１段の超音波振動子群を備え、１つの超音波振動子群が超音波圧壊場を形成していてもよい。そのようにすれば、第１の超音波圧壊部の構造を簡易にできる。１つの超音波振動子群では、ウイルスを死滅させる能力が低下するが、海水を循環させる回数を増やすことで第１の超音波圧壊部の能力低下を補うことができる。
【００８７】
本発明の実施形態に係る貝類の除菌システム１０では、超微細気泡を含有する海水に牡蠣３２が沈められることにより、超微細気泡が牡蠣３２体内に侵入してウイルスを選択的に吸着脱離することで、牡蠣３２からウイルスが海水に排出、すなわち除菌される。とくに、粒径が２０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲の超微細気泡は、牡蠣の中腸線まで侵入し、ウイルスを吸着脱離する。
【００８８】
さらに、本発明の実施形態に係る貝類の除菌システム１０では、排出された海水が超音波圧壊部に供給され、超音波により超微細気泡が発生されると同時に、ウイルスが死滅される。しかし、除菌システムは、超音波圧壊部に代えて、超音波以外の方式による他の超微細気泡生成部と、紫外線照射部とから構成されてもよい。
【００８９】
また、本発明の実施形態に係る貝類の除菌システムおよび除菌方法では、酸素ガスの気泡による生理活性化によって、牡蠣３２の海水取り込み量が大幅に向上する。その結果、牡蠣３２が吸入および排出する海水の循環が早まり、ウイルス等の除菌効果が増大する。
【００９０】
本発明の実施形態で示す以上のような殺菌洗浄技術を「選択的吸着脱離洗浄殺菌法」と称する。
【００９１】
また、本発明の実施形態に係る貝類の除菌方法において、酸素ガスの超微細気泡は、以下の条件が好ましい。
海水の溶存酸素濃度：５ｐｐｍ〜２０ｐｐｍ
バブル粒径：２００ｎｍ未満
特に、中腸腺に蓄積されたノロウイルスをより効果的に選択吸着脱離洗浄するには、超微細気泡が中腸腺の腸壁内に達する必要があり、かつウイルスと同程度のバブル粒径が必要であるため、バブル粒径を２０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲とすることがより好ましい。
また、溶存酸素濃度は、５ｐｐｍを下回れば、貝類が十分に活性化せず、一方、溶存酸素濃度が２０ｐｐｍを上回っても、貝類は活性化しなくなる。
【００９２】
また、酸素ガスの他に、オゾンガスのような殺菌効果の高い他の気体をバブル化することもできるが、そのように殺菌効果の高いガスでは貝類が拒絶反応を示し、低濃度でも貝類の活性が低下し、高濃度になれば貝類が死滅してしまうことさえある。
【００９３】
以上、本発明の具体的な態様の例を、上記の実施形態、実施例により説明したが、本発明は、当該実施形態および実施例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９４】
１０      貝類の除菌システム
１０２    循環経路
１２      貯留部
１２２    海水導入管
１２４    再帰導出管
１２６    海水交換管
１２８    網棚
１４      微細気泡発生部
１４２    旋回部
１４４    突起圧壊部
１４４ａ  突起
１４６    畜養部
１４８    発泡部
１４８ａ  再加圧空間
１４８ｂ  減圧空間
１６      第１の超音波圧壊部
１６２    通路
１６４    外装体
１６４ａ  伝搬液導入口
１６４ｂ  伝搬液導出口
１６４ｃ  側周部材
１６４ｄ  平面部材
１６６    中間空間
１６８    超音波振動子
１８      第１のポンプ
２０      第２の超音波圧壊部
２２      バルブ
２４      海域
２６      第２のポンプ
２８      制御部
３０      海水
３２      牡蠣
３２ａ    中腸腺
３２ｂ    ひも
３４      超微細気泡
３６      マイクロバブル
３８      ナトリウムイオン
４０      塩素イオン
【図１】
2018110569.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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