(57)【要約】【課題】生物を対象とした微小気泡発生の応用または非生物を対象とした微小気泡の応用において、応用対象を増やすために、微小気泡発生装置が発生する微小気泡（マイクロバブル・ナノバブル）の気泡粒径の分布と気泡の濃度という代表的な物理特性を変化させることが重要。これを課題とする。【解決手段】微小気泡発生装置が加圧手段として具備する流動障害部材の少なくとも一つの位置を移動する移動手段をさらに具備したこと。また、微小気泡発生装置が過飽和混入気体に刺激を与え微小泡となす手段として具備する流動誘導路の位置、および／または、衝突部材の位置を移動する移動手段をさらに具備したこと。かかる移動手段の移動によって液体流動の変化が生じ微小気泡粒径分布と微小気泡濃度が調整できる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧で液体中に気体を過飽和混入した後に刺激を与え微小泡として表出させ液体吐出手段で吐出する加圧溶解(加圧・減圧）法の微小気泡発生装置において、
該発生装置が具備する液体を高圧状態となすための加圧手段が、
前記液体吐出手段の内部の液体流動流路の断面を部分閉塞する流動障害部材であって、かつまた、
該流動障害部材が、前記液体吐出手段の内部の液体流動流路に１以上複数配設されているものであって、
前記の流動障害部材の少なくとも一つの位置を移動する手段をさらに具備し、
かかる移動手段の移動による液体流動の変化によって微小気泡粒径分布と微小気泡濃度を調整することを特徴とした粒径分布と濃度が可変である微小気泡発生装置。
【請求項２】
高圧で液体中に気体を過飽和混入した後に刺激を与え微小泡として表出させ液体吐出手段で吐出する加圧溶解(加圧・減圧）法の微小気泡発生装置において、
該発生装置が具備する過飽和混入気体に刺激を与え微小泡となす手段が、
前記液体吐出手段の内部に配設された、液体流動方向を概ね直角に変化させる流動誘導路、および、
前記液体吐出手段の吐出部位に配設された、前記誘導路から吐出された噴流状の液体が衝突して再度液体流動方向を概ね直角に変化させる衝突部材であって、
前記の流動誘導路の位置を移動して液体流動方向の概ね直角変化がなされないようにする移動手段、および／または、
前記の衝突部材の位置を移動して液体流動方向が概ね直角変化がなされないようにする移動手段をさらに具備し、
かかる移動手段の移動による液体流動の変化によって微小気泡粒径分布と微小気泡濃度を調整することを特徴とした粒径分布と濃度が可変である微小気泡発生装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２の粒径分布と濃度が可変である微小気泡発生装置を利用した微小気泡発生装置の変更（スケールアップ／スケールダウン）設計方法であって、
気泡発生方式が異なる複数の微小気泡発生装置、および／または、同一の気泡発生方式で投入エネルギー限界（装置容量）が異なる複数の微小気泡発生装置にて、
該複数の微小気泡発生装置が生成する微小気泡の粒径分布と微小気泡の濃度範囲のデータベースを整備する第一工程、
請求項１から請求項５のいずれかの粒径分布と濃度が可変である微小気泡発生装置を用いて所望の生物または非生物に与える影響が得られる微小気泡の粒径分布と微小気泡の濃度範囲を抽出する第二工程、
前記第二工程で得られた所望の生物または非生物に与える影響が得られる微小気泡の粒径分布と微小気泡の濃度範囲、および、
前記第一工程で整備したデータベースの複数の微小気泡発生装置が生成する微小気泡の粒径分布と微小気泡の濃度範囲とが、共に似たものを抽出する第三工程、  
によって、異なった気泡発生方式、および／または、同一の気泡発生方式で投入エネルギー限界（装置容量）が異なる微小気泡発生装置で所望の生物または非生物に与える影響が得られることを予想して微小気泡発生装置の変更（スケールアップ／スケールダウン）設計を行う方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロバブルおよびナノバブルと呼称される微小気泡発生装置に関する。
【０００２】
いわゆる「マイクロバブル」には通常の気泡とは異なった性質がある、とされている。この「マイクロバブル」には、低濃度タイプ：直径が３０μm 付近に分布のピークがあり、気泡濃度としては数百個/mL 程度。見た目は水が少し曇った状態のもの。および、高濃度タイプ：１０μm 付近に気泡分布のピークがあり、気泡個数は数千個/mL 以上。見た目は牛乳のような状態のものがある。 
【０００３】
ここで、低濃度タイプ（３０μm）、高濃度タイプ（１０μm）などのバブルの違いによる、所望の生物または非生物に与える影響の差異は、バラエティに富んでいて一概には言えない。
【０００４】
すなわち、牡蠣や魚類・人体などの生物体にとっては高濃度タイプ（１０μm）のほうが異物取込み（エンドサイトーシス）の促進による生体サイズの成長肥大、血流量を増加など健康増進効果が低濃度タイプ（３０μm）のそれよりもはるかに大きいということがある。
【０００５】
その一方、繊維芽細胞・骨芽細胞や大腸菌などの生物体の一細胞や単細胞生物、あるいはサンゴなどの微小生物にとっては、高濃度タイプ（１０μm）のバウリングで発生すると考えられるラジカルに対してスカベンジャー生成など防御手段が脆弱なため、必ずしも高濃度タイプ（１０μm）がよいとは限らない。
【０００６】
この場合は、逆に低濃度タイプ（３０μm）で通常のミリスケールバブリングよりも効果がある領域範囲を実験的に見いだして利用している。
【０００７】
以上を換言再記すると、マイクロバブルおよびナノバブルと呼称される微小気泡を実用利用する際に、比較的大きな生物体（牡蠣や魚類・人体）については、高濃度タイプ（１０μm）といわれるような微小気泡の粒度分布が比較的小さいほうにあって、微小気泡の濃度が濃いものであってもかまわないが、繊維芽細胞・骨芽細胞や大腸菌などの生物体の一細胞や単細胞生物、あるいはサンゴなどの微小生物を対象にした場合には、ラジカル・スカベンジャー生成などの生体防御が脆弱であることから、異物取込み（エンドサイトーシス）の促進や活性化といった所望の効果が得られず、むしろ、細胞破壊や殺菌といった逆効果となってしまうので、通常のミリスケールバブリングに近い低濃度タイプで効果がある領域を探索しなければならない。
【０００８】
もちろん後者の場合、細胞破壊や殺菌といった効果を所望の効果とするならば問題はない。たとえば、インフルエンザウィルス対策やＭＲＳＡのような耐抗生物質細菌の殺滅にマイクロバブルおよびナノバブルの利用が提案されており、これらは高濃度タイプ（１０μm）のほうがよいとされる。
【０００９】
本発明者は、より広範囲な用途を提案している。すなわち、殺菌・消毒応用はもとより、繊維芽細胞・骨芽細胞や大腸菌などの生物体の一細胞や単細胞生物、あるいはサンゴなどの微小生物を対象に異物取込み（エンドサイトーシス）の促進や活性化が可能ならしめる方法をも研究中である。
【００１０】
高濃度タイプ（１０μm）マイクロバブルを生成する技術は、たとえば、特許文献１に記載されている。それに対し、低濃度タイプ（３０μm）あるいは、さらにバブル径が大きな低級（ミリスケール）タイプの装置が特許文献２に、および、用途を含めた装置が特許文献３に記載されている。
【００１１】
また、微小気泡発生装置について、産業総合研究所の高橋正好氏の公開ウェッブ（http://staff.aist.go.jp/m.taka/Research.html）に簡単な解説がある。ここで、平成２１年１２月現在における関連部分の記載を原文のまま以下に転載する。
【００１２】
＜以下引用＞（http://staff.aist.go.jp/m.taka/Research.html）
マイクロバブルの作成方法としては大きく分けて３つのタイプがあります。
【００１３】
Ａ）薬品を使う方法：これには化学反応による気体の生成もあるかもしれませんが、軽石状のガラクトースを水などに溶解したときに結晶の隙間から気泡が析出する現象を利用してマイクロバブルを生成する方法です。パルチミン酸などが気泡の安定剤として使用されていることも大きな特徴で、医療分野において超音波診断におけるエコー源として利用されています。小さなビンで調合した後に、注射器で血管中に送り込まれます。数十分程度は体内で気泡として存在するのでしょうか。超音波に当たると気泡がグワグワと振動して、超音波を送り返すため、これを検知することで血流などを測定することが可能です。これで癌を診断したり、また気泡が壊れるときに起こる現象を利用してガン細胞を破壊するなどの研究がなされています。
【００１４】
Ｂ）過飽和を使う方法：酸素などの気体は水中に溶解します。気体の種類によりその溶解量には違いがありますが、基本的な特性として圧力に比例して溶解する気体量も増加します。加圧溶解(加圧・減圧）法と呼ばれるマイクロバブルの生成法はこの特性を利用したものです。すなわち、ある程度の高圧で十分な量の気体を水の中に溶解させた後、その圧力を解放してやると、（溶解した気体に対して）水は過飽和と呼ばれる状況になります。これは非常に不安定な状態ですので、過飽和分の気体分子は水から飛び出そうとします。その結果として水中に大量の気泡を発生させることが出来ます。（この気泡(気相）生成には若干複雑なメカニズムがありますので、いつの日にか紹介したいと思います）  この様なメカニズムで加圧溶解タイプのマイクロバブル発生装置は連続的に微小気泡を発生することが可能です。なお、ポンプ押出圧としては約４気圧程度を利用する機械が多いようです。多分、これくらいの圧力が最も効率的なのだと思います。なお、過飽和状態の水からうまく微小気泡を発生させるところにノウハウがあるようです。ここが上手くいかないと、気泡の濃度が低かったり、折角発生したマイクロバブルが大きくなりすぎたりします。
【００１５】
Ｃ）気液２相流旋回法：水と気体を攪拌することでマイクロバブルを作成することが可能です。様々な手法が利用されていますが、全てに共通するポイントがあり、そこにマイクロバブル生成の秘密が隠されています。そのポイントとは、渦流の中に気体を巻き込み、その渦流を止める、その時に巻き込まれた気体がばらける、という効果です。流体力学的な検討は今後の課題ですが、このタイプのマイクロバブル発生装置には全てこのメカニズムが含まれています。逆にこのメカニズムを含むことで簡単にマイクロバブルを作ることが可能です。ただし、渦流への気体の巻き込み方に重要なポイントがあり、それが上手くいかないとマイクロバブルは発生しません。そのポイントにはノウハウ的なものがあるようです。なお、渦流を止める方法としては、障害物を利用したり、相対的に停止したバルク水中にはき出させたりすることで渦流を止めることが可能です。
【００１６】
この方式のマイクロバブル発生装置には２つのタイプがあります。ひとつはポンプを利用して水流を起こし、回転駆動部(梵鐘のような形や円形傾斜板など)を利用して渦流を発生させるものです。この場合、気体を単に自給させただけでは濃いマイクロバブルは発生しません。一方、ポンプの駆動圧を上手く利用して、ノズル部で圧力を解放させたときには、非常に濃いマイクロバブルを発生させることも可能です。もう一つのタイプは、筒の中にシャフトがあり、シャフトに付けたプロペラで水と気体を攪拌するタイプのものです。このタイプは薄い濃度の気泡しか発生できませんが、直接的に気液を混合させるため、水流が大きく、結果的に非常に効率的にマイクロバブルを発生させることができます。浮遊物で詰まる危険性も少なく、微妙な圧変動などの影響も受けないので、閉鎖性水域の環境改善など実用的な利用にお勧めです。
【００１７】
＜引用終わり＞（http://staff.aist.go.jp/m.taka/Research.html）
以上の引用に照らして、特許文献１の装置をレビューすると、これは、Ｂ）過飽和を使う方法、と、Ｃ）気液２相流旋回法とを巧みに組み合わせた巧みな装置である、と考えられる。
【００１８】
本発明者は、この装置を分析し、マイクロバブル（ナノバブル）の粒径と量（濃度）を簡単に調整する方法を試行錯誤して本発明に至った。
【００１９】
モチベーションとしては、マイクロバブル（ナノバブル）の粒径（粒度分布）と量（濃度）を簡単に調整する方法が実用面において重要だからである。
【００２０】
ここでその重要性を説明する。前述の記載にて、高濃度タイプ（１０μm）・低濃度タイプ（３０μm）という記述はマイクロバブル（ナノバブル）の粒径（粒度分布）と量（濃度）をおおざっぱに二分類したものであって、厳密には２つのデータ、すなわち、粒径（粒度分布）と量（濃度）を複数の気泡発生方式の微小気泡発生装置、および／または、同一の気泡発生方式で投入エネルギー限界（装置容量）が異なる複数の微小気泡発生装置にて採取しなければならない。
【００２１】
これらのデータ計測は光学的な手法が良好とされ装置も売られている。かかる計測装置として、リオン株式会社の液相中の微粒子計測器ＫＬ−３０Ａ、Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社の液中光散乱式パーティクル カウンタ、Ｓｙｓｍｅｘ社の液中パーティクル・カウンターＡＰＳＳ−２００などの製品があって、微小気泡発生装置の製造業者の一部は、これらの測定器を用いた商用の微小気泡発生装置製品が生成する微小気泡の粒径（粒度分布）と量（濃度）の測定データを公開している。
【００２２】
特許文献４から２０は、おもにマイクロバブルを出発点に、これが圧壊せずに電気化学的に液中で安定なナノスケールの粒径であるナノバブルを得て、かかるナノバブル特有の種々の効果を応用する提案がなされている。
【００２３】
しかしながら、マイクロ・ナノ、および、その中間とされるマイクロナノバブルの粒径分布や濃度を調整することについての記載はない。
【００２４】
特許文献２１から２６は、本発明の発明者が提案するマイクロバブル発生装置の改良技術、および、おもに生物体の一細胞の培養、細胞変化、などのマイクロバブル応用に提案である。これら一部に、本発明との組合わせ利用がある。これは後述する。
【００２５】
非特許文献１から５は、マイクロバブル、ナノバブルの技術解説であって、非特許文献５が比較的最新の情報である。参考とされたい。
【特許文献１】特許第３６２０７９７号公報「微細気泡発生装置」アイピーエムエス
【特許文献２】特許第２７６２３７２号公報「微細気泡発生装置」小松製作所
【特許文献３】特公平５-６０３５３号公報「液中通気による培養方法及び培養装置」日立製作所
【特許文献４】特開２００９−１８９３０７号公報「芽胞細菌の殺菌乃至不活化方法」
【特許文献５】特開２００９−１３１７７０号公報「二酸化炭素ナノバブル水の製造方法」
【特許文献６】特開２００９−１３１７６９号公報「窒素ナノバブル水の製造方法」
【特許文献７】特開２００９−０８４２５８号公報「ナノバブルを含む癌の治療又は予防のための薬剤 」
【特許文献８】特開２００９−０３９６００号公報「超微細気泡生成装置」
【特許文献９】特開２００８−２５９４５６号公報「魚介類の保存方法」
【特許文献１０】特開２００８−２３７９５０号公報「水酸基ラジカルを含む水の製造方法および水酸基ラジカルを含む水」
【特許文献１１】特開２００８−０９３６１２号公報「反応活性種を含む水の製造方法および反応活性種を含む水」
【特許文献１２】特開２００８−０９３６１１号公報「極微小気泡を含む水の製造方法および極微小気泡を含む水」
【特許文献１３】特開２００８−０６３２５８号公報「組織保存液」
【特許文献１４】特開２００７−２７５０８９号公報「長期持続型オゾン水、長期持続型オゾン水を利用した環境殺菌・脱臭浄化方法 」
【特許文献１５】特開２００６−２２３２３９号公報「酸素ナノバブルを利用した魚介類焙焼有効成分抽出方法およびその抽出方法によって得られた有効成分を添加した魚肉加工品素材」
【特許文献１６】特開２００５−２４６２９４号公報「酸素ナノバブル水およびその製造方法」
【特許文献１７】特開２００５−２４６２９３号公報「オゾン水およびその製造方法」
【特許文献１８】特開２００５−２４５８１７号公報「ナノバブルの製造方法」
【特許文献１９】特開２００５−１１０５５２号公報「加圧多層式マイクロオゾン殺菌・浄化・畜養殺菌システム」
【特許文献２０】再表２００５／０３０６４９号公報「微小気泡の圧壊」
【特許文献２１】特願２００９−２３４６８３号公報「細胞変化を促進する微小気泡含有組成物、およびその微小気泡含有組成物を製造する装置、ならびに微小気泡含有組成物を用いた細胞変化促進方法」丸井智敬
【特許文献２２】特願２００９−２４３９４０号公報「微小気泡含有組成物、および、微小気泡発生器」丸井智敬
【特許文献２３】特願２００９−２４９９００号公報「液体中に微小気泡を発生させる装置」丸井智敬
【特許文献２４】特願２００９−２８２８４０号公報「微小気泡を含有する液体組成物で細胞変化を促進する装置、微小気泡を含有する液体組成物で細胞変化を促進する方法」丸井智敬
【特許文献２５】特願２００９−２６５８３２号公報「液体中に微小気泡を生成して液体を発熱させる装置および方法」丸井智敬
【特許文献２６】特願２００９−２９４４９９号公報「地上植物・水中植物による二酸化炭素吸収の促進システム、植物による二酸化炭素吸収の促進方法」丸井智敬
【非特許文献１】長雄一郎、村松憲、佐藤健次「酸素ナノバブル水の組織保存性に関する組織学的検討（第１報）」第１１１回日本解剖学総会・学術集会
【非特許文献２】平成１７年度  新エネルギー・産業技術総合開発機構委託調査研究  バイオ分野におけるナノバブル水の産業利用に関する調査  成果報告書  ３８−４０「ナノバブル水を利用した生体組織の保存等に関する評価研究」
【非特許文献３】Ｈｏｊｏ  Ｙ，ｅｔ  ａｌ．“Ａｎｔｉ−ｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙ  Ｐｒｏｐｅｒｔｙ  ｏｆ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｎａｎｏ−ｂｕｂｂｌｅｓ”  Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｖｏｌ．７０，  ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ  Ｉ，ｐ２７６（第７０回  日本循環器学会総会・学術集会）
【非特許文献４】平成１７年度  新エネルギー・産業技術総合開発機構委託調査研究  バイオ分野におけるナノバブル水の産業利用に関する調査  成果報告書  ４０−４５「細胞の生理機能に対するナノバブル水の影響評価」
【非特許文献５】日本混相流学会混相流レクチャーシリーズ第３５回「マイクロ・ナノバブルの特性とのその応用」２００９年１２月５日（関西大学にて配布）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明の課題は、生物を対象とした微小気泡発生の応用または非生物を対象とした微小気泡の応用において、応用対象を増やすために、微小気泡発生装置が発生する微小気泡（マイクロバブル・ナノバブル）の気泡粒径の分布や気泡の濃度といった物理特性を変化させること、である。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明者は、気泡粒径の分布や気泡の濃度といった物理特性を変化させることが重要であるとの認識に立って、特許文献１の、「Ｂ）過飽和を使う方法、と、Ｃ）気液２相流旋回法」とを巧みに組み合わせた巧みな方法を実現した実用装置で研究を行った。（このＢ）Ｃ）については「技術分野」の項を参照）
まず、特許文献１の装置は、図１の特許図に示された吐出ノズル、その実用装置での実態写真である図２および図３で概観されるであろう。詳細は特許文献１に記載されていることなので、ここでは吐出ノズルのみを以下に説明しその他の構成については略す。
【００２８】
実用装置の吐出ノズルは、図２・図３の分解した状況写真が示す部材からなり、具体的には図８に示す構成である。
【００２９】
すなわち、渦流ポンプ（図示せず）より図８の左下から導入される、気体を（過飽和）混入した液体に、さらに、４５、４６、４７などの加圧手段４０で加圧して過飽和を促進する。
【００３０】
４５、４６、４７などは、より具体的には、液体流動流路４２の断面を部分閉塞する流動障害部材である。
【００３１】
この実用装置を用いて、特に前記の吐出ノズル部分に注目して、図６・図７に示す実験を行った。ここで用いた吐出ノズルは、図８の中央部分、５０から吐出された噴流状の吐出液体が衝突し再度液体流動方向を概ね直角に変化させる衝突部材である中空円筒がないものである。（図９参照のこと。図１０の吐出ノズルでもほぼ同様の結果である。）
【００３２】
図６の実験が請求項１に関係する。実験とその結果については同図の「図面の簡単な説明」の項を参照のこと。この結果より、請求項１が想起された。
【００３３】
すなわち（請求項１、図４参照）、高圧で液体中に気体を過飽和混入した後に刺激を与え微小泡として表出させ液体吐出手段で吐出する加圧溶解(加圧・減圧）法の微小気泡発生装置において、該発生装置が具備する液体を高圧状態となすための加圧手段が、前記液体吐出手段の内部の液体流動流路の断面を部分閉塞する流動障害部材であって、かつまた、該流動障害部材が、前記液体吐出手段の内部の液体流動流路に１以上複数配設されているものであって、前記の流動障害部材の少なくとも一つの位置を移動する手段をさらに具備し、かかる移動手段の移動による液体流動の変化によって微小気泡粒径分布と微小気泡濃度を調整することを特徴とした粒径分布と濃度が可変である微小気泡発生装置である。
【００３４】
この実施態様は図４、および、同図の「図面の簡単な説明」の項を参照のこと。
【００３５】
次に、請求項２に関係する図７の実験を行った。実験とその結果については同図の「図面の簡単な説明」の項を参照のこと。（用いた吐出ノズルは、図９参照のこと。図１０の吐出ノズルでもほぼ同様の結果である。）この結果より、請求項２が想起された。
【００３６】
すなわち（請求項２、図５参照）、高圧で液体中に気体を過飽和混入した後に刺激を与え微小泡として表出させ液体吐出手段で吐出する加圧溶解(加圧・減圧）法の微小気泡発生装置において、該発生装置が具備する過飽和混入気体に刺激を与え微小泡となす手段が、前記液体吐出手段の内部に配設された、液体流動方向を概ね直角に変化させる流動誘導路、および、前記液体吐出手段の吐出部位に配設された、前記誘導路から吐出された噴流状の液体が衝突して再度液体流動方向を概ね直角に変化させる衝突部材であって、前記の流動誘導路の位置を移動して液体流動方向の概ね直角変化がなされないようにする移動手段、および／または、前記の衝突部材の位置を移動して液体流動方向が概ね直角変化がなされないようにする移動手段をさらに具備し、かかる移動手段の移動による液体流動の変化によって微小気泡粒径分布と微小気泡濃度を調整することを特徴とした粒径分布と濃度が可変である微小気泡発生装置である。
【００３７】
この実施態様は図５、および、同図の「図面の簡単な説明」の項を参照のこと。また、請求項２参考図として、図１１も参照のこと。
【００３８】
さて、前述のように本発明と発明者が出願した特許文献２３、２４、２５との組合わせも重要である。
【００３９】
まず、特許文献２３であるが、これはポンプモータの回転数制御によって良好なバブリングをなすことを開示している。その制御システムも同文献の図６と図７に開示している。
【００４０】
このことと、本発明と組合わせができる。すなわち本発明では、吐出ノズルの内部構成の変化で良好なバブリングに調整することを主張しているが、吐出ノズル内部構成のみでは限界がある。特許文献２３のポンプモータ回転数の変化が、さらにもうひとつの制御パラメータを与えるので、この技術との組合わせが有効である。
【００４１】
次に、特許文献２４であるが、これは特にｉＰＳ細胞化などの細胞変化のためのバブル利用技術であるが、この用途での温度の重要性が強調されており、具体的には「１８Ａ」として微小気泡を吐出する液体槽の温度（その他圧力、イオン濃度等々を含む）の制御手段の具備を開示している。
【００４２】
このことも本発明を、生体内の一細胞や微小生物に適用するにあたり、温度によるバイオロジカル・ショックをいかに緩和するか、が実用上重要であるので、ここで開示された温度をパラメータとして液体槽を制御すること、および、本発明の吐出ノズルの内部変更ついて、液体の温度が何度であったかをデータ採取のパラメータとすることは必須である。
【００４３】
したがって、特許文献２４で開示された温度制御手段を組合わせた利用は実用上有効で、細胞を対象にするなら必須といえる。
【００４４】
特許文献２５も、温度というキーワードで特許文献２４と同様である。すなわち、前述の温度制御において、バブリング自体発熱するものであるので、種々の応用にて特許文献２５で開示された発熱技術を加味して、実施するのが好ましい。
【００４５】
特許文献２３、２４、２５にバブリング状況を評価するセンサーを組み込んだシステムが開示されている。実施において、リアルタイムに光学的センサーや音響センサー（特許文献２５）によって、本発明の吐出ノズル内部ないしは吐出ノズルまわりの部材の位置の移動手段をアクチュエータに追加することは、制御が安定するので好ましい。
【００４６】
すなわち、特許文献２３、２４、２５で開示されたバブリング制御システムの間接制御対象として、本発明の吐出ノズル関係の移動手段とするシステム改良は好適である。
【００４７】
これらをふまえ、請求項３の微小気泡発生装置を利用した微小気泡発生装置の変更（スケールアップ／スケールダウン）設計方法を提案する。これは、小型で実験用バブリング装置の結果を実用スケールにスケールアップする際の方法である。
【００４８】
すなわち（請求項３）、気泡発生方式が異なる複数の微小気泡発生装置、および／または、同一の気泡発生方式で投入エネルギー限界（装置容量）が異なる複数の微小気泡発生装置にて、該複数の微小気泡発生装置が生成する微小気泡の粒径分布と微小気泡の濃度範囲のデータベースを整備する第一工程、請求項１から請求項５のいずれかの粒径分布と濃度が可変である微小気泡発生装置を用いて所望の生物または非生物に与える影響が得られる微小気泡の粒径分布と微小気泡の濃度範囲を抽出する第二工程、前記第二工程で得られた所望の生物または非生物に与える影響が得られる微小気泡の粒径分布と微小気泡の濃度範囲、および、前記第一工程で整備したデータベースの複数の微小気泡発生装置が生成する微小気泡の粒径分布と微小気泡の濃度範囲とが、共に似たものを抽出する第三工程、によって、異なった気泡発生方式、および／または、同一の気泡発生方式で投入エネルギー限界（装置容量）が異なる微小気泡発生装置で所望の生物または非生物に与える影響が得られることを予想して微小気泡発生装置の変更（スケールアップ／スケールダウン）設計を行う方法である。
【００４９】
かかる方法においても、パラメータとして特許文献２３、２４、２５が開示するところの温度その他の物理量を振ってデータベースとなすのが理想である。
【００５０】
補足すると、温度は前記のバイオロジカル・ショックの問題もさることながら、バブリングさせる対象液体の密度、粘度（粘性係数）などの物性値を変化させるので、温度条件をきちんとフィックスすることは、きわめて重要なのである。
【００５１】
いままでの微小気泡応用で再現性の欠如が問題となった原因のひとつも温度である可能性がある。ゆえに本発明実施に際しても、液体温度の管理に十分注意すべきである。
【発明の効果】
【００５２】
本発明によって、加圧溶解(加圧・減圧）法の微小気泡発生装置が発生する微小気泡（マイクロバブル・ナノバブル）の気泡粒径の分布や気泡の濃度といった代表的な物理特性をすばやく変化させることができる。そのことは、生物を対象とした微小気泡の応用、非生物を対象とした微小気泡の応用、の両面において有効である。
【００５３】
なぜなら、これらの気泡粒径の分布や気泡の濃度といった代表的な物理特性が異なると生物を対象とても、非生物を対象としても、効果が著しく異なるからである。
【００５４】
簡単な例を示すなら、ある細胞はナノバブルで活性化されるが、マイクロバブルでは、圧壊で発生するラジカルの殺菌作用で細胞膜が破壊されてしまう、といった例であって、簡単にマイクロ・ナノの粒径分布変換ができれば、良細胞は活性化・増殖、悪細胞は殺滅といったことが可能になり好適である。
【００５５】
もちろん、粒度分布だけでなく、濃度や温度も重要ファクターである。後者の温度については、本発明においても装置特許の要件として、液体温度の制御手段をさらに兼備すること、となるが、特に生物が温度に敏感であることは技術常識であるので、詳しくは述べない。
【００５６】
また、請求項３に示した方法は、未知の用途について、まず小型装置でお試し、の実験を実施するのが通常であろう。そのお試し実験装置で本発明装置を用いれば、パラメータとして、粒径分布・濃度をふれるので、応用対象にもっとも適切な条件が抽出しやすい。
【００５７】
その一方で、さらに大型装置での発生バブルの粒径分布・濃度が知れていれば、小型での成功ケースにフィットする大型の選定がたやすくできる、という効果がある。
【００５８】
総じて本発明で、マイクロバブル・ナノバブル、それらの中間とされるマイクロナノバブルの実用的用途を広範囲に拡大することができる。
【００５９】
また、本発明の小さなバリエーションであるが、吐出ノズルまわりの構成として、図１２の、６０の開放円形面６２の一部に流動障害物６４をさらに配設した円筒体を用い、これを図９あるいは図１０の構成と組合せ、いずれかを図の上下方向に移動する手段を具備した実施態様も有効である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】特許文献１の図３であって、本発明の「液体吐出手段」である吐出ノズル（４１または２２）に関する説明図。
【図２】（写真）特許文献１を実施した微小気泡発生装置製品の「液体吐出手段」である吐出ノズル（４１または２２）を分解した解体写真。
【図３】（写真）図２の解体写真の一部の拡大であって、本発明の「加圧手段４０」である３穴オリフィスと網（メッシュ）板を積層した部材の写真。
【図４】本案発明請求項１の例図であって、移動手段４４の移動で変わる複数の４０の間の間隙４８を示す。ここで移動手段は雄ねじ・雌ねじを配設したもので例示した。ねじ旋回で４３が図の上下に移動、間隙４８を広げたり狭めたりする。この変化が加圧圧力・流動様式を変え、微小気泡粒径分布と微小気泡濃度を変化させる。（ａ）が間隙を広げた状態、（ｂ）が狭めた状態。後者がミルキィ状の微小泡が観察されるので粒度分布は小さい粒径側にシフトしていると考えられる。
【図５】本案発明請求項２の例図であって、５１の位置を移動させる移動手段５２によって５０から吐出された噴流状の吐出液体の流動ベクトル５５を５３に変化させるか否かを調節する。この変化が高圧で液体中に気体を過飽和混入した後に与えられる刺激の強弱になって、微小気泡粒径分布と微小気泡濃度を変化させる。ここで５２は、流体圧力によるプッシュアップとバネによるプルダウンの組合わせで例示した。（ａ）が衝突部材の位置を移動して液体流動方向が概ね直角変化がなされないようにした状態、（ｂ）が誘導路から吐出された噴流状の液体が衝突部材５１に衝突して再度液体流動方向を概ね直角に変化させた状態。後者がミルキィ状の微小泡が観察されるので粒度分布は小さい粒径側にシフトしていると考えられる。
【図６】本案発明請求項１の効果を、より簡単な系で実証説明する図であって、（ａ）準備状態、ここでノズル内部の４５（３穴オリフィスである４０の一例）または４６（金属網（メッシュ）である４０の一例）または４７（樹脂網（多数の穴があいた円形プレート）である４０の一例）の積層にて、一部の間隙を広げたものとした。（ｂ）渦流ポンプオンしたが、前記の間隙拡大のために、あまりミルキィ状の泡がでない。いわゆる高濃度型の粒度分布と濃度から外れている状態。（ｃ）そこで、前記間隙に金属の切削くずを充填した。するとミルキィ状の泡がでて、いわゆる高濃度型の粒度分布に近づいた。（ｄ）また、前記の間隙に４０を追加挿入して再試すると、同様にミルキィ状の泡がでて、いわゆる高濃度型の粒度分布に近づいた。
【図７】本案発明請求項２の効果を、より簡単な系で実証説明する図であって、
【図８】特許文献１の吐出ノズルを図３に例示する実態をもとに描画しなおした模式図。
【図９】図８に示す特許文献１の吐出ノズルの衝突部材（円筒内曲面を有する円筒体）を取り払ったノズルの模式図。
【図１０】図９のノズルにて、さらに液体流動方向を概ね直角に変化させる流動誘導路５０の部位をを取り払ったノズルの模式図。
【図１１】図９のノズル（５４）にて、一方の円形面が閉塞された（手桶状の）円筒体６０を利用する実施態様の模式図であって、（ａ）では、衝突部を有する６０の位置がすでに移動していて誘導路から吐出された噴流状の液体（ベクトル５５）はそのまま衝突することなく流動する。そのため刺激されず気泡の粒度分布は比較的粒度が大きい方にシフトしている。（ｂ）では、誘導路から吐出された噴流状の液体（ベクトル５５）が衝突部を有する６０の円筒内面に衝突して刺激され微小気泡がより多く発生するので、気泡の粒度分布は比較的粒度が小さい方にシフトし、かつまた、濃度も高い。
【図１２】６０の開放円形面６２の一部に流動障害物６４をさらに配設した円筒体の実施態様の模式図。
【符号の説明】
【００６１】
４０  液体を高圧状態となすための加圧手段、より具体的には、液体流動流路４２の断面を部分閉塞する流動障害部材
４１  微小気泡発生装置２０の液体吐出手段（２２と同じ）
４２  液体吐出手段（４１または２２）の内部の液体流動流路の流動方向ベクトル
４３  移動手段４４で移動可能な流動障害部材４０の一例（４６の金属網（メッシュ）の例）
４４  流動障害部材４０の位置を移動させる移動手段
４５  ３穴オリフィスである４０の一例
４６  金属網（メッシュ）である４０の一例
４７  樹脂網（多数の穴があいた円形プレート）である４０の一例
４８  移動手段４４の移動で変わる複数の４０の間の間隙。この間隙変化が加圧圧力・流動様式を変え、微小気泡粒径分布と微小気泡濃度を変化させる。
５０  液体流動方向を概ね直角に変化させる流動誘導路
５１  ５０から吐出された噴流状の吐出液体が衝突し再度液体流動方向を概ね直角に変化させる衝突部材である円筒内曲面
５２  （５０および／または）５１の位置を移動させる移動手段
５３  ５１によって５０から吐出された噴流状の吐出液体が再度液体流動方向を概ね直角に変化した後の流動方向ベクトル
５４  図８に示す特許文献１の吐出ノズルの衝突部材（円筒内曲面を有する円筒体）を取り払ったノズル
５５  ５０から吐出された噴流状の吐出液体の流動ベクトル
５６  図９のノズルにて、さらに液体流動方向を概ね直角に変化させる流動誘導路５０の部位をを取り払ったノズル
５７  加圧手段４０の下流側にて高圧で気体が過飽和混入された液体の流動のベクトル
６０  一方の円形面が閉塞された手桶状の円筒体
６１  ６０の閉塞された円形面（手桶の底面）
６２  ６０の開放円形面
６３  ６０の開放円形面６２の一部に流動障害物６４をさらに配設した円筒体
６４  流動障害物  
【図１】
2011139973.tif 000003
【図２】
2011139973.tif 000004
【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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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年3月29日(2011.3.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
請求項１または請求項２の粒径分布と濃度が可変である微小気泡発生装置を利用した微小気泡発生装置の変更（スケールアップ／スケールダウン）設計方法であって、
気泡発生方式が異なる複数の微小気泡発生装置、および／または、同一の気泡発生方式で投入エネルギー限界（装置容量）が異なる複数の微小気泡発生装置にて、
該複数の微小気泡発生装置が生成する微小気泡の粒径分布と微小気泡の濃度範囲のデータベースを整備する第一工程、
請求項１または請求項２の粒径分布と濃度が可変である微小気泡発生装置を用いて所望の生物または非生物に与える影響が得られる微小気泡の粒径分布と微小気泡の濃度範囲を抽出する第二工程、
前記第二工程で得られた所望の生物または非生物に与える影響が得られる微小気泡の粒径分布と微小気泡の濃度範囲、および、
前記第一工程で整備したデータベースの複数の微小気泡発生装置が生成する微小気泡の粒径分布と微小気泡の濃度範囲とが、共に似たものを抽出する第三工程、  
によって、異なった気泡発生方式、および／または、同一の気泡発生方式で投入エネルギー限界（装置容量）が異なる微小気泡発生装置で所望の生物または非生物に与える影響が得られることを予想して微小気泡発生装置の変更（スケールアップ／スケールダウン）設計を行う方法。