(57)【要約】【課題】試験液体にナノバブルのような微細気泡が含有されているか否かを判定できるようにした、微細気泡の含有判定方法及び微細気泡の含有装置を提供する。【解決手段】試験液体１００を収容する第１容器と、膨張波Ｗｅを試験液体１００に生成する膨張波生成装置と、膨張波Ｗｅの通過領域である膨張波通過領域Ａｅにおいて、前記微細気泡が膨張した膨張気泡１０ｅを検出するための気泡検出装置とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験液体に微細気泡が含まれているか否かを判定する、微細気泡の含有判定方法であって、
膨張波を前記試験液体に生成し、
前記膨張波の通過領域である膨張波通過領域において、前記微細気泡が膨張した膨張気泡を検出し、
前記検出した結果から、前記試験液体に前記微細気泡が含まれていたか否かを判定する
ことを特徴とする、微細気泡の含有判定方法。
【請求項２】
圧縮波を前記試験液体に生成し、前記膨張波を、前記圧縮波が反射して前記試験液体に形成される反射膨張波として生成する
ことを特徴とする、請求項１記載の微細気泡の含有判定方法。
【請求項３】
前記試験液体を、前記試験液体よりも音響インピーダンスの小さい物質に液面を接触させた状態とし、
前記反射膨張波を、前記圧縮波を前記液面で反射させて生成する
ことを特徴とする、請求項２記載の微細気泡の含有判定方法。
【請求項４】
前記物質が、気体である
ことを特徴とする、請求項３記載の微細気泡の含有判定方法。
【請求項５】
前記圧縮波を、熱量を与えることにより生成する
ことを特徴とする、請求項２〜４の何れか一項に記載の微細気泡の含有判定方法。
【請求項６】
前記圧縮波を、変動を与えることにより生成する
ことを特徴とする、請求項２〜４の何れか一項に記載の微細気泡の含有判定方法。
【請求項７】
前記試験液体に測定光を照射し、前記試験液体を通過した前記測定光の強度の低下に基づいて、前記膨張気泡の存在を判定する
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の微細気泡の含有判定方法。
【請求項８】
前記試験液体に前記膨張波を生成する前に、前記試験液体を前記微細気泡について濃縮するための濃縮作業が行われる
ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の微細気泡の含有判定方法。
【請求項９】
試験液体に微細気泡が含まれているか否かを判定するための微細気泡の含有判定装置であって、
前記試験液体を収容する第１容器と、
膨張波を前記試験液体に生成する膨張波生成装置と、
前記膨張波の通過領域である膨張波通過領域において、前記微細気泡が膨張した膨張気泡を検出するための気泡検出装置とを備えた
ことを特徴とする、微細気泡の含有判定装置。
【請求項１０】
前記膨張波生成装置は、圧縮波生成装置であり、前記第１容器内の前記試験液体に対し、前記試験液体の液面よりも低い位置において圧縮波を生成し、前記圧縮波が反射して形成される反射膨張波を、前記膨張波として前記試験液体に生成する
ことを特徴とする、請求項９記載の微細気泡の含有判定装置。
【請求項１１】
前記第１容器に収容された前記試験液体は、前記試験液体よりも音響インピーダンスの小さい物質に前記液面で接触し、
前記反射膨張波は、前記圧縮波が前記液面で反射して形成される
ことを特徴とする、請求項１０記載の微細気泡の含有判定装置。
【請求項１２】
前記第１容器は、上方が開放しており、前記第１容器に収容された前記試験液体は、前記物質として前記試験液体よりも音響インピーダンスの小さい気体に前記液面で接触する
ことを特徴とする、請求項１１記載の微細気泡の含有判定装置。
【請求項１３】
前記第１容器に前記試験液体が直接貯留され、
前記圧縮波生成装置は、前記第１容器の前記試験液体に対し直接に前記圧縮波を生成する
ことを特徴とする、請求項１０〜１２の何れか一項に記載の微細気泡の含有判定装置。
【請求項１４】
前記第１容器内に下方に隙間を空けた状態で収容され且つ上方が開放され、前記試験液体を直接貯留する第２容器を備え、
前記第１容器と前記第２容器との相互間には補助液体が満たされ、
前記圧縮波生成装置は、前記第１容器の前記補助液体に対し、前記第２容器よりも下方において前記圧縮波を生成することにより、前記補助液体を介して前記試験液体に前記圧縮波を生成する
ことを特徴とする、請求項１０〜１２の何れか一項に記載の微細気泡の含有判定装置。
【請求項１５】
前記圧縮波生成装置は、熱量を与えることにより前記圧縮波を生成する加熱装置である
ことを特徴とする、請求項１０〜１４の何れか一項に記載の微細気泡の含有判定装置。
【請求項１６】
前記圧縮波生成装置は、変動を与える変動発生装置である
ことを特徴とする、請求項１０〜１４の何れか一項に記載の微細気泡の含有判定装置。
【請求項１７】
前記気泡検出装置は、前記膨張波通過領域において前記試験液体を撮影する撮影装置である
ことを特徴とする、請求項９〜１６の何れか一項に記載の微細気泡の含有判定装置。
【請求項１８】
前記気泡検出装置は、
前記膨張波通過領域に測定光を照射する照射装置と、
前記試験液体を通過した前記測定光の強度を測定する光強度測定装置とを備えた
ことを特徴とする、請求項９〜１６の何れか一項に記載の微細気泡の含有判定装置。
【請求項１９】
前記光強度測定装置により測定された前記測定光の強度に基づいて、前記試験液体を通過後の前記測定光の強度の変化によって、前記膨張気泡の存在を認識し、前記試験液体には前記微細気泡が含有されていたか否かを判定する判定装置をさらに備えた
ことを特徴とする、請求項１８に記載の微細気泡の含有判定装置。
【請求項２０】
前記第１容器内の圧力を検出する圧力検出装置を備えた
ことを特徴とする、請求項９〜１９の何れか一項に記載の微細気泡の含有判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験液体に微細気泡が含まれているか否かを判定する、微細気泡の含有判定方法及び微細気泡の含有判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体に分散させた微細な気泡は、目視できるような気泡に比べ、体積に対して比表面積が大きく液中の滞在時間が長いなどの特徴を有している。このような特徴を生かして、微細気泡は、浄化・殺菌・消毒、液相化学反応器、溶液中の有害物質除去、ドラッグデリバリー、血液の造影剤、摩擦抵抗の低減など様々な分野において利用されている。
微細気泡において、直径が５０μｍ以下のものはマイクロバブルと呼ばれ、直径が１μｍよりも小さく数十〜数百ｎｍのものはナノバブルと呼ばれている。直径が小さいほど、前記の特徴（体積に対して比表面積が大きく液中の滞在時間が長い）が顕著なものとなり、その有効性が向上する。そこで、ナノバブルの発生させるための気泡発生装置が種々提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
以下、特許文献１で使用されている符号を参考に括弧付きで示し、特許文献１に開示された気泡発生装置について説明する。
特許文献１（段落［００３４］、図１など参照）に開示された気泡発生装置（１）では、容器（１０）に溜められた液体（８０）の中に第１の電極（２０）と第２の電極（３０）とを挿入し、これらの電極（２０，３０）の相互間に電圧を印加する。これにより電気分解が行われ、電気分解により生じた気体が液体（８０）に分散していき、ナノバブルとなる。
【０００４】
この他、プロペラ等の旋回手段を使用したタイプの気泡発生装置も開発されている。このタイプの装置は、気体を含む液体の渦流を旋回手段で崩壊させることによりナノバブルを発生させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５１９０８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に開示された気泡発生装置では、ナノバブルと同程度のサイズの（ナノサイズの）固体微粒子が液体に入り込んでしまう。この固体微粒子は、電極表面からの微小な剥離片や、絶縁材を兼ねた電極の取付用の接着剤からの微小な剥離片と推察される。前記の旋回手段を使用した気泡発生装置においても、同様に、プロペラ等の旋回手段から剥離した固体微粒子（剥離片）が液体に入り込んでしまう。
【０００７】
ナノバブルと固体微粒子とは、ナノサイズと極めて微小なサイズである上に、同程度のサイズである。このため、ＤＬＳ（動的光散乱法），ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡），ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡），レーザ顕微鏡等の従来の計測手法・計測装置では、ナノバブルや固体微粒子の検出自体がそもそも困難であることもあって、固体微粒子とナノバブルとを区別することができなかった。
【０００８】
このため、気泡発生装置によりナノバブルと推察される微小体を発生できたことが確認できたとしても、この微小体がナノバブルなのか固体微粒子なのか判別できず、気泡発生装置によるナノバブルの発生を検証することができなかった。これが、ナノバブルを発生させる気泡発生装置の開発を進める上で足枷となっていた。
そこで、ナノバブルを固体微粒子と区別して検出するための手法・装置の開発が強く望まれている。
【０００９】
本発明は、上記のような要望に応えて創案されたもので、試験液体にナノバブルのような微細気泡が含有されているか否かを判定できるようにした、微細気泡の含有判定方法及び微細気泡の含有装置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】
【００１０】
（１）上記の目的を達成するために、本発明の微細気泡の含有判定方法は、試験液体に微細気泡が含まれているか否かを判定する、微細気泡の含有判定方法であって、膨張波を前記試験液体に生成し、前記膨張波の通過領域である膨張波通過領域において、前記微細気泡が膨張した膨張気泡を検出し、前記検出した結果から、前記試験液体に前記微細気泡が含まれていたか否かを判定することを特徴としている。
【００１１】
（２）圧縮波を前記試験液体に生成し、前記膨張波を、前記圧縮波が反射して前記試験液体に形成される反射膨張波として生成することが好ましい。
【００１２】
（３）前記試験液体を、前記試験液体よりも音響インピーダンスの小さい物質に液面を接触させた状態とし、前記反射膨張波を、前記圧縮波を前記液面で反射させて生成することが好ましい。
【００１３】
（４）前記物質が、気体であることが好ましい。
【００１４】
（５）前記圧縮波を、熱量を与えるとにより生成するのが好ましい。換言すれば、熱量により前記圧縮波を生成するのが好ましい。
【００１５】
（６）前記圧縮波を、変動を与えることにより生成するのが好ましい。換言すれば、変動により前記圧縮波を生成するのが好ましい。
【００１６】
（７）前記試験液体に測定光を照射し、前記試験液体を通過した前記測定光の強度の低下に基づいて、前記膨張気泡の存在を判定するのが好ましい。
【００１７】
（８）前記試験液体に前記膨張波を生成する前に、前記試験液体を前記微細気泡について濃縮するための濃縮作業が行われるのが好ましい。
【００１８】
（９）上記の目的を達成するために、本発明の微細気泡の含有判定装置は、試験液体に微細気泡が含まれているか否かを判定するための微細気泡の含有判定装置であって、前記試験液体を収容する第１容器と、膨張波を前記試験液体に生成する膨張波生成装置と、前記膨張波の通過領域である膨張波通過領域において、前記微細気泡が膨張した膨張気泡を検出するための気泡検出装置とを備えたことを特徴としている。
【００１９】
（１０）前記膨張波生成装置は、圧縮波生成装置であり、前記第１容器内の前記試験液体に対し、前記試験液体の前記液面よりも低い位置において圧縮波を生成し、前記圧縮波が反射して形成される反射膨張波を、前記膨張波として前記試験液体に生成することが好ましい。
【００２０】
（１１）前記第１容器に収容された前記試験液体は、前記試験液体よりも音響インピーダンスの小さい物質に前記液面で接触し、前記反射膨張波は、前記圧縮波が前記液面で反射して形成されることが好ましい。
【００２１】
（１２）前記第１容器は、上方が開放しており、前記第１容器に収容された前記試験液体は、前記物質として前記試験液体よりも音響インピーダンスの小さい気体に前記液面で接触することが好ましい。
【００２２】
（１３）前記第１容器に前記試験液体が直接貯留され、前記圧縮波生成装置は、前記第１容器の前記試験液体に対し直接に前記圧縮波を生成することが好ましい。
【００２３】
（１４）前記第１容器内に下方に隙間を空けた状態で収容され且つ上方が開放され、前記試験液体を直接貯留する第２容器を備え、前記第１容器と前記第２容器との相互間には補助液体が満たされ、前記圧縮波生成装置は、前記第１容器の前記補助液体に対し、前記第２容器よりも下方において前記圧縮波を生成することにより、前記補助液体を介して前記試験液体に前記圧縮波を生成することが好ましい。
【００２４】
（１５）前記圧縮波生成装置は、熱量を与えることにより前記圧縮波を生成する加熱装置であることが好ましい。
【００２５】
（１６）前記圧縮波生成装置は、変動を与える変動発生装置であることが好ましい。
【００２６】
（１７）前記気泡検出装置は、前記膨張波通過領域において前記試験液体を撮影する撮影装置であることが好ましい。
【００２７】
（１８）前記気泡検出装置は、前記膨張波通過領域に測定光を照射する照射装置と、前記試験液体を通過した前記測定光の強度を測定する光強度測定装置とを備えることが好ましい。
【００２８】
（１９）前記光強度測定装置により測定された前記測定光の強度に基づいて、前記試験液体を通過後の前記測定光の強度の変化によって、前記膨張気泡の存在を認識し、前記試験液体には前記微細気泡が含有されていたか否かを判定する判定装置をさらに備えることが好ましい。
【００２９】
（２０）前記第１容器内の圧力を検出する圧力検出装置を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明では、試験液体に負圧を伴う膨張波を生成し、この膨張波は試験液体内へと進展していく。微細気泡は、気体であるため、膨張波通過領域において負圧の作用により膨張する結果、視認等により検出可能なサイズの膨張気泡となる。その一方、微小固体粒子は、固体であるため、膨張波通過領域においても膨張せずに、検出できない又は検出できたとしても膨張気泡に較べて明らかに小さな微小サイズのままである。
このように、試験液体内に微小気泡が存在していれば、試験液体内に固体微粒子が含まれていたとしても、固体微粒子とは区別して、微小気泡を膨張気泡として検出することができ、試験液体内に微小気泡が存在していなければ、膨張気泡は検出されない。
したがって、本発明によれば、試験液体内にナノバブルのような微細気泡が含有されているか否かを判定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態としての微細気泡の含有判定装置の構成を示す模式的な斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態としての微細気泡の含有判定方法及び装置の作用・効果を説明するための模式図であって、微細気泡の含有判定装置の要部を示す側面視による断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態としての微細気泡の含有判定装置の構成を示す側面視による模式的な断面図である。
【図４】（ａ）,（ｂ）は、本発明の第２実施形態としての微細気泡の含有判定方法及び装置の作用・効果を説明するための模式図であって、微細気泡の含有判定装置の要部を示す側面視による断面図であり、試験液体に微細気泡が含まれている場合を示す。
【図５】本発明の第２実施形態としての微細気泡の含有判定方法及び装置の作用・効果を説明するための模式図であって、微細気泡の含有判定装置の要部を示す側面視による断面図であり、試験液体に固体微粒子が含まれている場合を示す。
【図６】本発明の実施例を説明するための図であって、ビデオカメラにより撮影した試験液体の画像を模式化した図であり、（ａ）は試験液体に超純水を使用した場合の測定例１に関する図、（ｂ）は試験液体にアクリル製の固体微粒子を混合した場合の測定例２に関する図、（ｃ−１）及び（ｃ−２）は試験液体に超音波造影剤（ＵＣＡ）を混合した場合の測定例３及び測定例４に関する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
本発明は、ナノバブルに例示される微細気泡が、試験液体に含有されるか否かを判定するものである。以下の各実施形態では、本発明を、ナノバブル発生装置（例えば特許文献１に開示された装置）が、ナノバブル（微細気泡）を発生していることの検証のために使用した例を説明する。
【００３３】
［１．第１実施形態］
［１−１．微細気泡の含有判定装置の構成］
本実施形態の微細気泡の含有判定装置（以下「装置」という）１は、試験液体１００を収容する容器（第１容器）２と、容器２の外部に配置されて容器２内の試験液体１００にレーザ光を照射するレーザ発振装置（膨張波生成装置，圧縮波生成装置，加熱装置）３と、容器２の外部に配置されるビデオカメラ（気泡検出装置、撮影装置）４と、検出端５ａが容器２内に挿入される圧力検出装置５とを備えており、装置１は周囲の空気にさらされている。試験液体１００は、本実施形態では、ナノバブル発生装置によりナノバブルの発生が試された液体である。
以下、容器２，レーザ発振装置３，ビデオカメラ４及び圧力検出装置５についてさらに説明する。
【００３４】
［１−１−１．容器］
容器２は、矩形の底面２ｅと、底面に立設されたそれぞれ矩形の４つの側面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとからなる。すなわち、容器２は、上部が開口した箱型形状をしており、容器２内の試験液体１００はその液面（以下「水面」ともいう）１００ａが上方の空気２００と接触している。
また、容器２は、透明な板ガラス製のものであり、外部のビデオカメラ４から内部の試験液体１００を撮影すること、外部のレーザ発振装置から内部の試験液体１００にレーザ光を照射することがそれぞれ可能となっている。
本実施形態では、容器２に試験液体１００が直接に貯留されている（容器２に試験液体１００が直接注ぎ込まれている）。
【００３５】
［１−１−２．レーザ発振装置］
レーザ発振装置３は、ナノパルスレーザ光（以下「レーザ光」という）Ｌを発振し、レーザ光Ｌが液面１００ａよりも下方で焦点（以下「集光中心」又は「レーザ集光中心」ともいう）Ｌ０を結ぶように設定されている。レーザ発振装置３によりレーザ光Ｌを発振すると、狭い領域である集光中心Ｌ０において、短時間に試験液体１００に集中して熱量が与えられる。この結果、試験液体１００が気体に相変化し、その急速な膨張により衝撃波が発生し、本実施形態では試験液体１００に直接衝撃波が発生する。この衝撃波は、正圧を伴った圧縮波として、集光中心Ｌ０から試験液体１００内を進展して液面１００ａに到達する。なお、衝撃波を発生させる際にレーザ光Ｌの集光により生じた気体は気泡となるが、その直径はミリサイズであって、ナノバブルと較べるとサイズが大きく異なり、大きくなるまでに膨張波によるナノバブルの生成消滅は終了するので、測定に影響を及ぼすものでない。
【００３６】
試験液体１００と空気２００との境界面である液面１００ａの圧力反射率（以下「反射率」という）Ｒｐは、試験液体１００の音響インピーダンスＺｉと空気２００の音響インピーダンスＺｔとにより下式（１）により表される。
【数１】
2018059785.tif 000003
本実施形態の試験液体１００のは水（Ｈ２Ｏ）であり、その音響インピーダンスＺｉは１．５×１０６［ｋｇ／ｍ２・ｓ］である。また、空気２００の音響インピーダンスＺｔは、試験液体１００[水（Ｈ２Ｏ）]よりも小さく、４．３×１０２［ｋｇ／ｍ２・ｓ］である。これらの値を使用して上式（１）から液面１００ａでの反射率Ｒｐを求めると−０．９９となる。
反射率Ｒｐがマイナスであることから、試験液体１００内で発生した正圧を伴う圧縮波は、上方に進展して液面１００ａに到達すると、液面１００ａで反射して負圧を伴う膨張波として下方に進展する。試験液体１００にナノバブルが存在する場合には、膨張波の負圧の作用により膨張して検出可能なサイズの気泡（以下「膨張気泡」という）となる。
【００３７】
ここで、集光中心Ｌ０は、水面１００ａから所定距離ｄ１だけ下方に設定されている。所定距離ｄ１が短すぎると（集光中心Ｌ０が水面１００ａに近すぎると）、レーザ光の集光により生成した気泡が大きく膨張して、水面１００ａの近傍に設定された撮影範囲Ａｃのバックライト４ｂの光の透過量に影響を与える（撮影した画像が暗くなる）可能性がある（撮影範囲Ａｃ及びバックライト４ｂについては後述する）。一方、所定距離ｄ１が長すぎると（集光中心Ｌ０が水面１００ａから離れすぎると）試験液体１００に発生した圧縮波が液面１００ａに到達するまでに減衰してしまい、ひいては圧縮波が液面１００ａで反射することにより生成される膨張波も弱いものとなり、微細気泡の発生が少なくなる可能性がある。したがって、所定距離ｄ１を適切に設定することが重要である。
なお、本実施形態では、容器２の側面２ａからレーザ光Ｌを容器２内の試験液体１００へと入射させるようにしているが、レーザ光Ｌは、液面１００ａの下方で焦点Ｌ０を結べば、どのような方向から試験液体１００に入射させてもよく、例えばレーザ光Ｌを液面１００の鉛直上方から試験液体１００に入射させてもよい。
また、レーザ発振装置３は出力（以下「レーザ出力」という）ＰＷＲを調整可能であり、レーザ出力を調整することで圧縮波の正圧（以下「圧縮波圧力」という）Ｐｐの大きさを調節することができる。
【００３８】
［１−１−３．ビデオカメラ及びその関連品］
ビデオカメラ４は、容器２の外部から、容器２の内部で発生した膨張気泡を撮影するためのものである。このため、このビデオカメラ４の撮影範囲Ａｃは、膨張波通過領域内、すなわち「膨張波の通過領域であって膨張波の負圧の作用により膨張気泡が生成される可能性のある領域内」に設定されている。具体的には、撮影範囲Ａｃは、レーザ光Ｌの集光中心Ｌ０の上方であって液面１００ａの近くに（本実施形態では撮影範囲Ａｃの上縁が液面１００ａと一致するように）設定されている。
【００３９】
ビデオカメラ４には、高フレームレートで撮影可能な高速度カメラ、短い露光時間で撮影可能な短時間露光カメラ、又は、高フレームレート且つ短い露光時間で撮影可能な高速度・短時間露光カメラが採用されている。露光時間は、１μｓを越えると明瞭に膨張気泡を撮影できなくなるおそれがあるので、１μｓ（マイクロ秒）程度以内であることが好ましい。
また、ビデオカメラ４は、ピント（焦点）やフレームレートや露光時間やゲインなどが調整可能なものであって、撮影範囲Ａｃでの膨張気泡を撮影できるよう、ピント，フレームレート，露光時間，ゲインなどが調整される。
また、膨張気泡は、ナノバブルが膨張したものではあるがそれでも非常に微小である。このため、ビデオカメラ４にマイクロスコープ４ａを取り付けて膨張気泡を拡大した上でビデオカメラ４により撮影するようにしている。
また、容器２を挟んでビデオカメラ４の反対側に光源（バックライト）４ｂを設置して、試験液体１００を背面から照らして撮影するシャドウグラフ法（shadowgraph method）を使用している。
このように、例えば、高速度カメラ，マイクロスコープ４ａ及びシャドウグラフ法を採用することにより膨張気泡や圧縮波や膨張波を可視化して撮影できるようにしている。
【００４０】
なお、ビデオカメラ４は、容器１におけるレーザ光Ｌの入射面（側面２ａ）と隣り合う側面２ｄに面して設置されている。これにより、ビデオカメラ４は、レーザ光Ｌの進行方向と交差する方向から、レーザ光Ｌに進行を遮らずに且つレーザ光Ｌに邪魔されずに撮影を行うことができる。さらに、ビデオカメラ４は、レーザ光Ｌの進行方向に対して直交する方向から撮影を行うようになるので、大きなエネルギを有するレーザ光Ｌの影響を受けにくい位置に配置されることとなって、その損傷を防止することができる。本実施形態のレーザ光Ｌは、ナノパルスレーザ光であり、ｎｓ（ナノ秒）という短い時間に大きなエネルギを入射するので、このようなビデオカメラ４の配置が特に好ましい。
【００４１】
［１−１−４．圧力検出装置］
圧力検出装置５は、その検出端５ａが、容器２の底面２ｅから容器２内に挿入されており、容器２内の試験液体１００の圧力を検出する。本実施形態では、正圧すなわち試験液体１００に発生する圧縮波圧力Ｐｐを検出する。圧力検出装置５は、圧縮波圧力Ｐｐが、膨張気泡を発生させるのに適切な圧力である適正圧力Ｐｐ０となっているかを監視するために使用される。
【００４２】
つまり、圧縮波圧力Ｐｐは、膨張波の負圧（以下「膨張波圧力」という）Ｐｅと相関があり、圧縮波圧力Ｐｐが高すぎると、この圧縮波が反転して形成される膨張波圧力Ｐｅの負圧度が高すぎになり（圧力が低すぎになり）、試験溶液１００にもともと気泡核が存在していなかったとしても試験溶液１００に気泡を発生させてしまうおそれがある。
膨張波圧力Ｐｅが低すぎると試験溶液１００に気泡を新たに発生させるおそれがある理由は、膨張波圧力Ｐｅが低すぎると、試験溶液１００に溶存した気体成分が蒸発して気泡となるおそれのあることや、膨張波圧力Ｐｅが例えば−６０Ｍｐａ以下になると、試験溶液１００に引張力が作用して破断する結果、試験溶液１００自体に気泡核がなくとも気泡が生じるおそれがあることによる。
【００４３】
その一方、圧縮波圧力Ｐｐが低すぎると膨張波圧力Ｐｅの負圧度が低すぎになり（圧力が高すぎになり）、試験溶液１００にナノバブルが存在していたとしても、ナノバブルが検出可能なサイズまで膨張しない（実質的に膨張気泡を発生させることができない）おそれがある。
【００４４】
そこで、圧力検出装置５により圧縮波圧力Ｐｐを検出（監視）しながら、この圧縮波圧力Ｐｐが適正圧力Ｐｐ０となるようにレーザ出力ＰＷＲをレーザ適正出力（以下「適正出力ともいう」）ＰＷＲ０に調整する。
なお、圧縮波圧力Ｐｐの適正圧力Ｐｐ０は、圧縮波圧力Ｐｐを適宜振って（変更して）装置１による測定を行うことで決定される。
【００４５】
なお、圧力検出装置５の検出端５ａがレーザ集光中心Ｌ０に近すぎると、この検出端５ａが損傷してしまうおそれがある。このため、本実施形態では、検出端５ａは、レーザ集光中心Ｌ０から下方に所定距離ｄ２だけ間隔をあけて設置されている。
【００４６】
また、圧縮波圧力Ｐｐの適正圧力Ｐｐ０を得るためのレーザ適正出力ＰＷＲ０を一旦確認できれば、以降は、レーザ出力ＰＷＲをこの適正出力ＰＷＲ０に調整すれば圧縮波圧力Ｐｐを適正圧力Ｐｐ０とすることができる。したがって、適正圧力Ｐｐ０を確認後は圧力検出装置５によりを圧縮波圧力Ｐｐの検出は必須ではない。換言すれば、レーザ適正出力ＰＷＲ０が既知であれば、圧力検出装置５を省略することができる。
【００４７】
なお、本実施解体では、圧力検出装置５に正圧検出用のものを採用して、圧縮波圧力Ｐｐの監視を介して、圧縮波圧力Ｐｐと相関性のある膨張波圧力Ｐｅが適正な圧力となっているか監視したが、圧力検出装置５に負圧検出用のものを採用して、膨張波圧力Ｐｅを直接監視するようにしてもよい。この場合、膨張気泡の生成に直接的に影響する膨張波圧力Ｐｅを精度良く計測できる。
本実施解体において圧力検出装置５に正圧検出用のものを採用したのは、負圧検出用のものに較べて低コストであるためである。
【００４８】
［１−２．作用・効果］
以下、図２を参照して本発明の第１実施形態の作用効果を説明する。
図２は、本発明の第１実施形態としての微細気泡の含有判定方法及び装置の作用・効果を説明するための模式図であって、微細気泡の含有判定装置の要部を示す側面視による断面図である。
なお、図２では、便宜上、ナノバブル１０ｎ及び膨張気泡１０ｅを拡大して示すと共に試験液体１００に含有されるナノバブル１０ｎを一部だけを示す。
【００４９】
図２に示すように、本発明の第１実施形態の微細気泡の含有判定方法では、試験液体１００よりも音響インピーダンスの低い空気２００に液面１００ａを接触させた状態で、試験液体１００を配置する。そして、レーザ発振装置（図１参照）３により、試験液体１００の液面１００ａよりも下方の集光中心Ｌ０で圧縮波Ｗｐを発生させる。
この圧縮波Ｗｐは、試験液体１００内を進展し、やがて液面１００ａに到達する。試験液体１００の音響インピーダンスＺｉよりも空気２００の音響インピーダンスＺｔが小さいため液面１００ａにおける圧力の反射率Ｒｐはマイナス（負）となる。このため、圧縮波Ｗｐは、液面１００ａに到達すると、負圧を伴う反射膨張波Ｗｅに反転し下方へと進展していく。
この試験中の膨張波通過領域Ａｅの様子は、ビデオカメラ４（図１参照）により撮影範囲Ａｃにおいて撮影される。図２に示すように、ナノバブル１０ｎは、気体であることから膨張波通過領域Ａｅにおいて負圧の作用により膨張して検出可能なサイズの膨張気泡１０ｅとなる。その一方、ナノバブル発生装置から剥離した固体微粒子は、固体であることから膨張波通過領域Ａｅにおいても膨張せずにビデオカメラ４の分解能よりも小さなサイズのままであるため撮影できない又は撮影できたとしても膨張気泡１０ｅに較べて明らかに小さなサイズのままである。
【００５０】
このように、試験液体１００内にナノバブル１０ｎが存在していれば、試験液体１００内に固体微粒子が含まれていたとしても、固体微粒子とは区別して、ナノバブル１０ｎを膨張気泡１０ｅとしてビデオカメラ４により撮影して検出することができる。一方、試験液体１００内にナノバブル１０ｎが存在していなければ、膨張気泡１０ｅは検出されない。
したがって、本実施形態によれば、膨張波Ｗｅの発生後、膨張波生成領域Ａｅにおいて膨張気泡１０ｅが検出されるか否かによって、試験液体１００内にナノバブル１０ｎが含有されているか否かを判定でき、ひいては、ナノバブル発生装置によるナノバブル１０ｎの発生を検証することができる。
【００５１】
また、圧力検出装置５を設けることにより、この圧力検出装置５を使用して圧縮波圧力Ｐｐを検出（監視）することができるので、圧縮波圧力Ｐｐを適正圧力Ｐｐ０に調整して膨張気泡１０ｅを安定して生成することができる。
【００５２】
［２．第２実施形態］
［２−１．微細気泡の含有判定装置の構成］
本発明の第２実施形態としての微細気泡の含有判定装置について図３を参照して説明する。
図３は、本発明の第２実施形態としての微細気泡の含有判定装置の構成を示す模式的な側面図である。
なお、第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５３】
本実施形態の微細気泡の含有判定装置（以下「装置」という）１Ａは、小容器（第２容器）６が設けられた点、膨張波生成装置・圧縮波生成装置として、レーザ発振装置（加熱装置）３に替えて振動子（変動発生装置）７が使用された点、気泡検出装置（膨張気泡１０ｅを検出するための装置）として、ビデオカメラ４に替えて、光源（照射装置）８ａ及びフォトダイオード（光強度測定装置）８ｂが使用された点、並びに、判定装置８ｃが設けられた点で相違する。なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様に容器２に圧力検出装置５が挿設されているが図３では省略している。但し、圧力検出装置５は、容器２の底面２ｅに設けられた振動子７を避けた位置に取り付けられ、例えば側方から容器２に挿入される。
以下、小容器６，光源８ａ，フォトダイオード８ｂ，判定装置８ｃ及び振動子７についてさらに説明する。
【００５４】
［２−１−１．小容器］
具体的に説明すると、小容器６は、上部の開口した箱型形状のものであり、それぞれ矩形の底面６ｂ，底面に垂設された４つの側面からなる。
この小容器６には、試験液体１００′が注ぎ込まれている（小容器６に試験液体１００′が直接に貯留されている）。また、小容器６は、容器２よりも小さいサイズであり、容器２の底面２ｅに対して隙間を空けた状態で、容器２の内部上方に収容されている。すなわち、試験液体１００′は、小容器６に貯留された状態で容器２に収容されている。
なお、小容器６は、図示しない支持手段により容器２に支持されている。
【００５５】
容器２には、試験液体１００′と同じ種類の液体〔すなわち水（Ｈ２Ｏ）〕が後述の補助液体１１０として貯留されている。小容器６は、その各側壁の上縁６ａを、補助液体１１０の液面１１０ａに対して面一又は上方に突出させた状態、且つ、この補助液体１１０に少なくとも底面６ｂを浸漬させた状態で容器２に収容されている。
【００５６】
小容器６に貯留される試験液体１００′は、第１実施形態の試験液体１００（すなわちナノバブル発生装置によりナノバブルの発生が試みられた液体）に濃縮作業を施してナノバブルの濃度の上昇が図られたものである。
この濃縮作業は、例えば、試験液体１００をフィルタによりろ過し、その残渣を集めることで行われる。試験液体１００にナノバブルが含まれている場合には、前記フィルタには残渣として微細気泡及び少量の水が残るので、この残渣を集めることで、試験液体１００よりもナノバブルの濃度が上昇した試験液体１００′を得ることができる。
【００５７】
また、小容器６の素材には、水（Ｈ２Ｏ）と近い音響インピーダンスの素材〔[例えばＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）〕を採用している。試験液体１００′の溶媒及び補助液体１１０は共に水（Ｈ２Ｏ）であるので同じ音響インピーダンスを有する、したがって、試験液体１００′，小容器６及び補助液体１１０は、相互に近い音響インピーダンスを有していることとなる。したがって、試験液体１００′及び補助液体１１０内における圧縮波Ｗｐ及び膨張波Ｗｅの進展に対し小容器６により外乱（例えば、容器２で生成された圧縮波Ｗｐが小容器６の底面６ｂで反射されてしまい、この結果、小容器６内の試験液体１００′を通過する圧縮波Ｗｐひいては膨張波Ｗｅが弱まるようなこと）が抑制される。
小容器６の素材はＰＤＭＳに限定されないが、試験液体１００′と音響インピーダンスが異なると前記外乱が大きくなるので、小容器６の素材には、試験液体１００′と音響インピーダンスが近いものほど好ましい。
【００５８】
小容器６の音響インピーダンスＺｖは、試験液体１００′の音響インピーダンスＺｉ′の３００％であれば（Ｚｖ＝Ｚｉ′×３）、小容器６の圧力反射率は５０％であり、小容器６を通過後の圧力は小容器６を通過前の２５％程度となって、十分な負圧度の膨張波を発生させることができる。また、小容器６の音響インピーダンスＺｖは、試験液体１００′の音響インピーダンスＺｉ′の２００％であれば（Ｚｖ＝Ｚｉ′×２）、小容器６の圧力反射率は３３％であり、小容器６を通過後の圧力は小容器６を通過前の４４％となって、より負圧度の高い膨張波を発生させることができる。もちろん、小容器６の音響インピーダンスＺｖが試験液体１００′の音響インピーダンスＺｉ′と等しい場合が（Ｚｖ＝Ｚｉ′）、小容器６の圧力反射率が０（零）となって最も好ましい。
つまり、小容器６の音響インピーダンスＺｖは、これに限定されるものではないが、例えば、試験液体１００′の音響インピーダンスＺｉ′の３００％以内が好ましく、試験液体１００′の音響インピーダンスＺｉ′の２００％以内がさらに好ましく、試験液体１００′の音響インピーダンスＺｉ′と等しいのが最も好ましい。
【００５９】
試験液体１００′と音響インピーダンスが近く小容器６の材料として使用し得る具体的な材料は、前記のＰＤＭＳ以外に、生ゴム、アクリル，ポリカーボネート，ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート），高密度ポリエチレン，硬質塩化ビニル，ポリプロピレン，ＡＢＳ樹脂，ジュラコン等を例示できる。
【００６０】
また、後述するように、装置１Ａでは、試験液体１００′に容器２及び小容器６を介して測定光（以下「背景光ともいう」）ＬＬ０を照射し、試験液体１００′における測定光ＬＬ０の透過の程度に基づいて膨張気泡１０ｅの検出を行う。このため、容器２及び小容器６は、測定光ＬＬ０を透過できるよう、また、試験液体１００′における測定光ＬＬ０の透過の妨げとならないよう、透明度の高いものを使用するのが好ましい。
【００６１】
［２−１−２．光源，フォトダイオード及び判定装置］
光源８ａは、容器２の外部に設置され、本実施形態ではレーザ発振装置により構成されている。光源８ａは、図３中に一点鎖線の矢印で示すように、小容器６の試験液体１００′に対して側方からレーザ光を前記測定光ＬＬ０として照射する。
フォトダイオード８ｂは、容器２の外部において、小容器６及び容器２に対して光源８ａの反対側に配置されており、小容器６及び容器２の外側の光源８ａから照射された測定光すなわち背景光ＬＬ０の内、小容器６内の試験液体１００′を透過した背景光（以下「透過光」ともいう）ＬＬ１の光強度ＳＬを受光する。フォトダイオード８ｂは受光した透過光ＬＬ１の光強度に応じた大きさ電流を出力するので、その電流値が光強度ＳＬのレベルを示す検出値となる。
【００６２】
試験液体１００′に膨張気泡１０ｅが含有されていれば、膨張気泡１０ｅにより背景光ＬＬ０が遮られ・反射されるため透過光ＬＬ１の光強度ＳＬが低下する。そこで、判定装置８ｃは、フォトダイオード８ｂの検出値が、振動子７の作動後すなわち圧縮波Ｗｐの生成後に低下し、この低下幅が閾値を越えた場合には、試験液体１００′には膨張気泡が存在していると認識し、試験液体１００′にはナノバブルが含有されていたと判定し、この旨を文字情報，画像情報，色情報，音声等によりアナウンスする。一方、判定装置８ｃは、フォトダイオード８ｂの検出値が、振動子７の作動後に低下しない、或いは低下したとしてもこの低下幅が閾値を越えない場合には、試験液体１００′にはナノバブルが含有されていなかったと判定し、この旨を文字情報，画像情報，色情報，音声等によりアナウンスする。
なお、判定装置８ｃは、試験液体１００′にナノバブルが含有されていたと判定した場合にだけアナウンスするようにしてもよい。
判定装置８ｃは、フォトダイオード８ｂの検出値の低下幅に替えて、検出値自体が予め設定された基準値を下回った時には、試験液体１００′には膨張気泡が存在していると認識し、試験液体１００′にはナノバブルが含有されていたと判定し、その一方、検出値が基準値を下回らなかった時には、試験液体１００′には膨張気泡が含有されておらず、試験液体１００′にはナノバブルが含有されていなかったと判定するようにしてもよい。
【００６３】
なお、膨張気泡１０ｅが生成してから消滅するまでの期間は、概ね１０μＳ（マイクロ秒）程度の僅かな期間である。フォトダイオード８ｂには、この僅かな期間における透過光ＬＬ１の変化が捉えられる応答速度が必要となり、この範囲に限定されるものではないが、検出周波数帯域が例えば１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲内にあるフォトダイオードの使用が考えられる。
但し、この検出周波数帯域が高周波側に片寄り過ぎると、透過光ＬＬ１が低周波の場合にはこの変化を検出することができなくなる。また、検出周波数帯域が広すぎると、透過光ＬＬ１以外の光を検出してしまうので、膨張気泡１０ｅの生成に応じて生じる透過光ＬＬ１の光強度の変化幅が減少傾向となって膨張気泡１０ｅの検出精度が不十分となるおそれがある。
このため、膨張気泡１０ｅの生成に応じて生じる透過光ＬＬ１の光強度の変化幅を検出できるように、検出周波数帯域の周波数域及び帯域の広さを適切なものとすることが肝要となる。
【００６４】
［２−１−３．振動子］
振動子（変動発生装置）７は、容器２の底面２ｅの外側に取り付けられており、容器２を介して補助液体１１０に振動（往復変動）を付与する。これにより、この補助液体１１０に、底面２ｅから、上方の試験液体１００′に向かって進展する圧縮波Ｗｐを発生させる。
なお、上述のとおり、図３では省略しているが容器２には第１実施形態と同様に圧力検出装置５が備えられている。振動子７の出力は、圧縮波圧力Ｐｐが適正圧力Ｐｐ０となるように圧力検出装置５の検出結果に基づいて適正出力に調整される。この適正出力が既知であれば、圧力検出装置５を省略することもできる。
本実施形態では、振動子７は圧電素子（ピエゾ素子）により構成されている。
【００６５】
この他の構成は第１実施形態と同様なので説明を省略する。
【００６６】
［２−２．作用・効果］
以下、図４及び図５を参照して本発明の第２実施形態の作用効果を説明する。
図４（ａ）,（ｂ）は、本発明の第２実施形態としての微細気泡の含有判定方法及び装置の作用・効果を説明するための模式図であって、微細気泡の含有判定装置の要部を示す側面視による断面図であり、試験液体に微細気泡が含まれている場合を示す。
図５は、本発明の第２実施形態としての微細気泡の含有判定方法及び装置の作用・効果を説明するための模式図であって、微細気泡の含有判定装置の要部を示す側面視による断面図であり、試験液体に固体微粒子が含まれている場合を示す。
なお、図４及び図５では便宜的に固体微粒子９，ナノバブル１０ｎ，膨張気泡１０ｅを拡大して表示している。
【００６７】
図４（ａ）に示すように、本発明の第２実施形態の微細気泡の含有判定方法では、試験液体１００′よりも音響インピーダンスの低い空気２００に液面１００ａ′を接触させた状態で、試験液体１００′を配置している。
また、小容器６内の試験液体１００′には、光源８ａから背景光ＬＬ０が照射され、フォトダイオード８ｂにより、試験液体１００′を透過した透過光ＬＬ１の光強度ＳＬが検出されている。
そして、容器２の底面２ｅの振動子７を振動させると、試験液体１００′の液面１００ａよりも下方において、補助液体１１０に圧縮波Ｗｐが発生する。
この圧縮波Ｗｐが、白抜きの矢印で示すように、補助液体１１０さらには試験液体１００′内を上方へと進展して試験液体１００′の液面１００ａ′に到達する。
【００６８】
すると、第１実施形態と同様に、試験液体１００′と空気２００との音響インピーダンスの大小関係により、圧縮波Ｗｐは図４（ｂ）及び図５に示すように膨張波Ｗｅに反転して試験液体１００′や補助液体１１０内を下方へ進展していく。これにより、小容器６内が膨張波通過領域Ａｅすなわち負圧域になると、図４（ａ）に示すように小容器６内の試験液体１００′にナノバブル１０ｎが含まれている場合には、このナノバブル１０ｎが図４（ｂ）に示すように負圧の作用により膨張気泡１０ｅとなる。
【００６９】
膨張気泡１０ｅが生成されると、気泡のサイズがナノバブル１０ｎよりも大きくなった分、背景光ＬＬ０は膨張気泡１０ｅにより遮られ又は反射されるようになるので、透過光ＬＬ１の光強度が低下する。フォトダイオード８ｂにより検出される光強度の低下幅が閾値を越えた場合には、判定装置８ｃは、膨張気泡１０ｅが存在し、ひいては試験液体１００′にナノバブル１０ｎが含まれていたと判定し、その旨を報知する。
【００７０】
一方、図５に示すように、試験液体１００′に、ナノバブル１０ｎは含有されずに固体微粒子９が含有されていた場合には、小容器６内が膨張波通過領域Ａｅすなわち負圧域となっても、試験液体１００′に含まれる固体微粒子は固体であるため負圧が作用しても膨張しない。このため、透過光ＬＬ１の光強度は一定又は略一定しており、フォトダイオード８ｂにより検出される透過光ＬＬ１の光強度の低下幅が閾値を越えることはない。判定装置８ｃは、所定時間（例えば、膨張波通過領域Ａｅが試験液体１００′全体を含むまで拡大するのに十分な時間）を越えても、透過光ＬＬ１の光強度の低下幅が閾値を越えなければ、膨張気泡１０ｅは存在せず、ひいては試験液体１００′にナノバブル１０ｎが含まれていなかったと判定し、その旨を報知する。
【００７１】
よって、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、試験液体１００内にナノバブル１０ｎが含有されているか否かを判定でき、ひいては、ナノバブル発生装置によるナノバブル１０ｎの発生を検証することができる。
【００７２】
加えて、試験液体１００′には、第１実施形態の試験液体１００に濃縮作業を施してナノバブル１０ｎの濃度の上昇が図られたものを使用するので、試験液体１００にナノバブル１０ｎが含まれている場合には、ナノバブル１０ｎの検出を安定して行えるようになる。
また、通常、液体には、ナノバブル発生装置により発生させたナノバブル１０ｎに較べると僅かではあるが気泡核が既存しており、この気泡核も膨張波Ｗｅの作用により膨張して膨張気泡となる可能性がある。前記濃縮作業を施してナノバブル１０ｎや既存の気泡核の濃度を高くすることにより、気泡数の違いがより顕著となり、既存の気泡核に由来した膨張気泡と、ナノバブル発生装置により発生させたナノバブル１０ｎに由来した膨張気泡との判別を、その数量により判別がしやすくなる。
【００７３】
また、濃縮した試験液体１００′を測定に使用する場合には、濃縮していない試験液体１００を測定に使用する場合に較べて測定に使用可能な試験液体の量が少なめになってしまう。また、圧縮波Ｗｐや膨張波Ｗｅを発生させるためには、圧縮波Ｗｐの発生箇所と液面との間にある程度の容積の液体が必要となり、振動子７が試験液体の液面１００ａ′に近すぎると圧縮波Ｗｐや膨張波Ｗｅの発生が不安定になる。
そこで、本実施形態では、濃縮した試験液体１００′を貯留する小容器６と容器２との間に補助液体１１０を充填することで、濃縮した試験液体１００′の容積が少ない分を補助液体１１０により補填するようにしている。
したがって、膨張波Ｗｅの安定的な発生と、濃縮した試験液体１００′の使用による膨張気泡１０ｅの安定した検出とを両立させている。
なお、小容器６に貯留する試験液体に、第１実施形態と同様に、ナノバブル１０ｎの濃度を高めていない試験液体１００を使用してもよい。この場合も、第１実施形態に較べて試験液体１００が少量ですむ利点がある。
【００７４】
また、小容器６の素材に、試験液体１００′や補助液体１１０に近い音響インピーダンスのものを採用する。これにより、音響インピーダンスの観点で見れば、試験液体１００′や補助液体１１０に対して小容器６は存在しないに等しくなり、小容器６を設けたことの影響を排除できる。
したがって、小容器６を設けない場合と、膨張気泡１０ｅを生成するための圧縮波Ｗｐの適正圧力Ｐｐ０を同じにできるなど、各種設定を共用できる。
【００７５】
また、圧縮波生成装置に振動子７を使用しているので、第１実施形態のように圧縮波生成装置にレーザ発振装置３を使用する場合に較べて、圧縮波生成装置のコストを低減できる。
【００７６】
第１実施形態のようにビデオカメラ４を使用して膨張気泡１０ｅを撮影（検出）する場合には、高フレームレートの非常に高価なものが必要となり、さらに、フレームレートや露光時間やゲインなどの厳格な調整が必要となり調整に時間や経験を要する。
これに対し、本実施形態では、光源８ａから照射した背景光ＬＬ０の内、試験液体１００′を透過した透過光ＬＬ１の光強度を、フォトダイオード８ｂにより検出し、この検出した透過光ＬＬ１の光強度の低下に基づいて、試験液体１００′に膨張気泡１０ｅひいてはナノバブル１０ｎが存在していたと判定するようにしている。
したがって、膨張気泡１０ｅの検出を、光源８ａ及びフォトダイオード８ｂにより行えるので、第１実施形態のようにビデオカメラ４を使用する場合に較べて、装置のコストを大幅に削減することができる。また、ビデオカメラ４で膨張気泡１０ｅを撮影する場合のような厳格な調整を不要にできる。加えて、透過光ＬＬ１の光強度ＳＬをフォトダイオード８ｂにより検出し、この検出結果に基づいて、膨張気泡１０ｅの検出ひいては試験液体１００′にナノバブル１０ｎが存在していたことの判定や、膨張気泡１０ｅの非検出ひいては試験液体１００′にナノバブル１０ｎが存在していなかったことの判定を定量的に行うことができる。
【００７７】
また、判定装置８ｃにより、フォトダイオード８ｂにより検出した透過光ＬＬ１の光強度ＳＬに基づいて、膨張気泡１０ｅの検出・非検出をとおして、試験液体１００′にナノバブル１０ｎが存在していたか否かの判定を自動で行うことができる。
【００７８】
［３．実施例］
本発明の実施例について、前記図１と、図６とを参照して説明する。
図６は、本発明の実施例を説明するためのビデオカメラ４による撮影した試験液体１００の画像を模式化した図であり、（ａ）は試験液体１００に超純水を使用した場合の測定例（測定例１）に関する図、（ｂ）は試験液体１００にアクリル製の固体微粒子を混合した場合の測定例（測定例２）に関する図、（ｃ−１）及び（ｃ−２）はそれぞれ試験液体１００に超音波造影剤（ＵＣＡ：Ultrasound Contrast Agent、以下「ＵＣＡ」という）を混合した場合の各測定例（測定例３，測定例４）に関する図である。各図６（ａ），（ｂ），（ｃ−１）及び（ｃ−２）の上辺は水面１００ａに対応する。
【００７９】
各測定例は、それぞれ、図１に示す第１実施形態の装置１を使用して測定されたものである。使用した装置１等の仕様，製品，設定などは下表１に記載したとおりであり、各測定例における各種条件は下表２に記載したとおりである。
ここで、ＵＣＡは、超音波診断などに使用される造影剤であり、超音波反射用のマイクロバブル（直径２μｍから３μｍ程度）を発生するものである。本測定では、微細気泡としてマイクロバブルを試験液体１００に含有させるため、ＵＣＡを試験液体１００に混入する。したがって、試験液体にＵＣＡを混入しない測定例１,２では、試験液体１００に微細気泡は含有されていない。その一方、試験液体１００にＵＣＡを混入した測定例３,４では、試験液体１００にマイクロバブルが含有されている。
また、測定例２において試験液体１００に固体微粒子には、ＵＣＡにより発生するマイクロバブルと同程度のサイズ（直径５μｍ）のものを選択している。
【表１】
2018059785.tif 000004
【表２】
2018059785.tif 000005
【００８０】
各図６（ａ），（ｂ），（ｃ−１）及び（ｃ−２）は、圧力波Ｗｐを発生させてから３．００μｓ〜５．１５μｓ経過後の画像であり、図示のとおり膨張波Ｗｅ及び膨張波通過領域Ａｅが撮影範囲Ａｃまで進展している。圧力波Ｗｐを発生させてから５．１５μｓ経過後の画像である図６（ｃ−２）は、既に膨張波Ｗｅがその撮影範囲Ａｃを越えて撮影範囲Ａｃよりも下方まで進展しているため、膨張波Ｗｅは撮影されていない。
【００８１】
測定例１（超純水）すなわち「固体微粒子も微細気泡も含まない試験液体１００」では、図６（ａ）からも明らかなように、膨張波通過領域Ａｅにおいて膨張気泡１０ｅは撮影（検出）されなかった。
同様に、測定例２すなわち「固体微粒子を含むが微細気泡を含まない試験液体１００」では、図６（ｂ）からも明らかなように、固体微粒子のサイズがビデオカメラ４の分解能よりも小さいため固体微粒子は撮影（検出）されることがなく、また、膨張波通過領域Ａｅにおいて膨張気泡１０ｅは撮影（検出）されなかった。
その一方、各測定例３,４すなわち「微細気泡を含む試験液体１００」では、それぞれ、図６（ｃ−１），（ｃ−２）からも明らかなように、膨張波通過領域Ａｅにおいて多数の膨張気泡１０ｅが撮影（検出）された。また、圧縮波Ｗｐが発生してから３．１５μｓ経過後の図６（ｃ−１）における膨張気泡１０ｅと、圧縮波Ｗｐが発生してから５．１５μｓ経過後の図６（ｃ−２）における膨張気泡１０ｅとのサイズを見比べると明らかなように、圧縮波Ｗｐの発生後から時間が経過するにしたがって（換言すれば膨張波通過領域Ａｅの拡大に伴って）気泡の膨張が進んでいることが分かる。
【００８２】
このように、測定例１（超純水）と測定例２（固体微粒子のみを含む試験液体１００）とでは、膨張気泡１０ｅが撮影（検出）されなかったのに対して、測定例３,４（微細気泡を含む試験液体１００）では膨張気泡１０ｅが撮影（検出）されたことから、装置１により、マイクロバブルやナノバブルのような微細気泡が試験液体１００に含有されているか否かを正確に判定できることが実証された。
【００８３】
［４．その他］
（１）図１に示す第１実施形態では、膨張気体１０ｅの存在を、ビデオカメラ４により撮影した画像に基づいて判定するようにしたが、第１実施形態において、ビデオカメラ４に替えて、図３に示す第２実施形態と同様に、光源８ａ，フォトダイオード８ｂ及び判定装置８ｃを使用してもよい。これにより、第１実施形態において、膨張波通過領域Ａｅの透過光ＬＬ１の低下に基づいて膨張気体１０ｅの存在を定量的且つ自動で判定でき、膨張波１０ｅをとおして試験液体１００にナノバブル１０ｎが含まれていたか否かを定量的且つ自動で判定できるようになる。
逆に、図３に示す第２実施形態において、光源８ａ，フォトダイオード８ｂ及び判定装置８ｃに替えてビデオカメラ４を使用して、膨張気体１０ｅの存在を、ビデオカメラ４により撮影した画像に基づいて判定し、ひいては試験液体１００′にナノバブル１０ｎが含まれていたか否かを判定するようにしてもよい。この場合、ビデオカメラ４の撮影範囲Ａｃは小容器６内に設定される。
【００８４】
（２）図１に示す第１実施形態では、レーザ発振装置３を使用して試験液体１００に熱量を与えることで圧縮波Ｗｐを生成した（つまり、本発明の圧縮波生成装置を加熱装置により構成した）が、第１実施形態において、加熱装置としてのレーザ発振装置３に替えて、図３に示す第２実施形態と同様に振動子７を使用して圧縮波Ｗｐを生成するようにしてもよい。
逆に、図３に示す第２実施形態において、振動子７に替えてレーザ発振装置３を使用して圧縮波Ｗｐを生成するようにしてもよい。圧縮波Ｗｐや膨張波Ｗｅを発生させるためには、液面との間にある程度の容積の液体が必要となり、レーザ集光中心Ｌ０が試験液体の液面１００ａ′に近すぎると圧縮波Ｗｐや膨張波Ｗｅの発生が不安定になる。このため、第２実施形態においてレーザ発振装置３を使用する場合には、レーザ集光中心Ｌ０の位置は、小容器６の底面６ｂの下方に設定するのが好ましい（容器２の底面２ｅと小容器６の底面６ｂとの間において補助液体１００にレーザ光Ｌを照射するのが好ましい）。
また、第１実施形態及び第２実施形態において、レーザ発振装置３や振動子７を使用して圧縮波Ｗｐを生成するのに替えて、電極のスパークにより試験液体１００の狭い領域に短時間に熱量を集中して与えることで、試験液体１００を気体に相変化させてその急速な膨張により圧縮波Ｗｐを生成するようにしてもよい。つまり、本発明の圧縮波生成装置として使用される加熱装置に、電極を使用してもよい。
【００８５】
上記各実施形態では、図１,３に示すように、容器２，６の上部を開放状態として、容器２，６に収容された試験液体１００，１００′がその液面１００ａ，１００ａ′で、試験液体１００，１００′よりも音響インピーダンスの低い気体（空気）２００と接触させた。
しかし、液面１００ａ，１００ａ′に接触する物質は、試験液体１００，１００′よりも音響インピーダンスが低ければ、液面１００ａ，１００ａ′で圧縮波Ｗｐを反射させて膨張波Ｗｅを生成できるので、気体に限定されない。
例えば、第１実施形態において、容器２の開口を塞ぐ蓋を設け、この蓋を、試験液体１００よりも音響インピーダンスの小さい固体素材により形成すると共に、蓋の内壁面を液面１００ａに接触させた状態で容器２の開口を蓋により塞ぐようにしてもよい。同様に、第２実施形態において、小容器６の開口を塞ぐ蓋を設け、この蓋を、試験液体１００′よりも音響インピーダンスの小さい固体素材により形成すると共に、蓋の内壁面を液面１００ａ′に接触させた状態で小容器６の開口を蓋により塞ぐようにしてもよい。
【００８６】
あるいは、第１実施形態及び第２実施形態におけるこれらの蓋に中空部を設けこの中空部に液体（以下「充填液」という）を充填するような構成も考えられる。具体的には、蓋の素材に、試験液体１００，１００′（Ｈ２Ｏ）の音響インピーダンスに近い素材（ＰＤＭＳや生ゴム）を使用し、充填液に、試験液体１００，１００′や蓋よりも音響インピーダンスの小さい液体（例えばエタノール）を使用することが考えられる。この場合、蓋と充填液との境界面において圧縮波Ｗｐが反射してその際に膨張波Ｗｅとなる。
【００８７】
（３）本発明の微細気泡の含有判定装置を、微細気泡発生装置と一体化することもできる。例えば、微細気泡発生装置において、微細気泡の発生が試みられた液体の貯留部を、本発明の第１容器（試験液体を収容する容器）として兼用すればよい。これにより、微細気泡の含有判定装置を使用しながら微細気泡が発生するように微細気泡発生装置の調整を行うことが可能となる。
【００８８】
（４）上記各実施形態では、容器２の全体をガラス製としたが、レーザ光Ｌ，背景光ＬＬ０及び透過光ＬＬ１を透過できる程度の透明度を有するものであれば容器２の材質はガラスに限定されず、透明度の高いプラスチックでもよい。また、レーザ光Ｌ，背景光ＬＬ０及び透過光ＬＬ１の通り道となる箇所にだけ透明度が高い素材を小窓のように設置してもよい。
【００８９】
（５）図３に示す第２実施形態では判定装置８ｃを備えたが、判定装置８ｃを省略することもできる。具体的には、フォトダイオード８ｂの検出値（透過光ＬＬ１の光強度）ＳＬ又は検出値ＳＬの低下率Ｒｄを表示装置に表示させ、この表示に基づいて、オペレータが、検出値ＳＬの低下した場合には膨張気泡１０ｅひいては微小気泡１０ｎの存在を判定し、検出値ＳＬが低下しなかった場合にはナノバブル１０ｎの不在を判定するようにすればよい。低下率Ｒｄとは、基準値ＳＬ０（例えば膨張気泡１０ｅが存在しない場合の検出値ＳＬ）に対する検出値ＳＬの比率（＝ＳＬ／ＳＬ０）である。
【００９０】
（６）第１実施形態では、試験液体１００を容器２に貯留したが、第１実施形態において、試験液体１００に替えて、第２実施形態のように濃縮した試験液体１００′を使用してもよい。
また、第２実施形態において、補助液体１１０を介在させることなく小容器６内の試験液体１００′に圧縮波Ｗｐや膨張波Ｗｅを生成できるのであれば、補助液体１１０及び容器２を省略してもよい。この場合、振動子７は、小容器６に直接取り付ければよいし、振動子７に替えてレーザ発振装置３を使用する場合は、レーザ光Ｌを小容器６に照射すればよい。
【００９１】
（７）上記第２実施形態では、本発明の変動装置に、往復変動する振動子７を採用し、この振動子７により補助液体１１０を介して試験液体１００′に圧縮波Ｗｐを生成するようにしたが、本発明の変動装置に、一方向に変動する変動装置を採用してもよい。
【００９２】
（８）上記の各実施形態では、本発明を、微細気泡発生装置による微細気泡の発生の検証（すなわち試験液体に微細気泡が存在していることの検証）に使用したが、本発明の用途はこれに限定されない。例えば、気泡の混入が好ましくない試験液体に関して微細気泡が存在していないことの検証にも本発明を使用することができる。
【００９３】
（９）本発明は、ナノバブルの検出に限らず、マイクロバブルは勿論、ナノバブルよりもさらに微細な気泡の検出にも適用できる。つまり、本発明は、微細気泡を、ビデオカメラ４やフォトダイオード８ｂにより検出可能なサイズまで膨張させるものであり、ナノバブルよりも微細な気泡であっても、ビデオカメラ４やフォトダイオード８ｂにより検出可能なサイズまで膨張させればよい。
【００９４】
（１０）前記の各実施形態では、膨張波を、試験液体に生成した圧縮波を液面で反射させることにより生成した（膨張波生成手段を圧縮波生成手段により構成した）が、膨張波の生成手法・生成装置は、これに限定されず、例えば圧縮波を使用せずに試験液体に膨張波を直接生成してもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１，１Ａ  微細気泡の含有判定装置
２  容器（第１容器）
２ｅ  容器２の底面
３  レーザ発振装置（膨張波生成装置、圧縮波生成装置、加熱装置）
４  ビデオカメラ（気泡検出装置、撮影装置）
４ｂ  光源（バックライト）
５  圧力検出装置
６  小容器（第２容器）
６ｂ  小容器の底面
７  振動子（変動発生装置）
８ａ  光源（照射装置）
８ｂ  フォトダイオード（光強度測定装置）
８ｃ  判定装置
９  固体微粒子
１０ｎ  ナノバブル（微細気泡）
１０ｅ  ナノバブル１０ｎが膨張した膨張気泡
１００  試験液体
１００ａ  試験液体１００の液面
１００′  微細気泡を濃縮された試験液体
１００ａ  試験液体１００′の液面
１１０  補助液体
２００  空気（気体）
Ａｅ  膨張波Ｗｅの膨張波通過領域
Ｌ  ナノパルスレーザ光
Ｌ０  レーザ光Ｌの焦点（集光中心、レーザ集光中心）
ＬＬ０  測定光（背景光）
ＬＬ１  透過光
Ｐｅ  膨張波の負圧（膨張波圧力）
Ｐｐ  圧縮波の正圧（圧縮波圧力）
Ｐｐ０  圧縮波圧力Ｐの適正圧力
ＰＷＲ  レーザ出力
ＰＷＲ０  レーザ出力ＰＷＲの適正出力
Ｒｐ  液面１００ａにおける圧力の反射率
ＳＬ  透過光ＬＬ１の光強度
Ｗｅ  反射膨張波（膨張波）
Ｗｐ  圧縮波
Ｚｔ  空気２００の音響インピーダンス
Ｚｉ  試験液体１００（水）の音響インピーダンス
【図１】
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【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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