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特開2024-176671ウルトラファインバブル液およびウルトラファインバブル液の製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024176671
(43)【公開日】2024-12-19
(54)【発明の名称】ウルトラファインバブル液およびウルトラファインバブル液の製造方法
(51)【国際特許分類】
B01F 23/2375 20220101AFI20241212BHJP
B01F 23/80 20220101ALI20241212BHJP
B01F 101/21 20220101ALN20241212BHJP
B01F 101/24 20220101ALN20241212BHJP
B01F 101/22 20220101ALN20241212BHJP
B01F 101/06 20220101ALN20241212BHJP
B01F 101/14 20220101ALN20241212BHJP
B01F 101/44 20220101ALN20241212BHJP
B01F 101/16 20220101ALN20241212BHJP
【ＦＩ】
B01F23/2375
B01F23/80
B01F101:21
B01F101:24
B01F101:22
B01F101:06
B01F101:14
B01F101:44
B01F101:16
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023095402
(22)【出願日】2023-06-09
(71)【出願人】
【識別番号】000004547
【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001036
【氏名又は名称】弁理士法人暁合同特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】堀内 一輝
【テーマコード（参考）】
4G035
【Ｆターム（参考）】
4G035AB15
4G035AC26
(57)【要約】
【課題】分野を問わずに利用可能で長期保存が可能なウルトラファインバブル液およびウルトラファインバブル液の製造方法を提供する。
【解決手段】本開示のウルトラファインバブル液Ｕは、溶媒中に、ウルトラファインバブルと、界面活性剤と、を含むウルトラファインバブル液Ｕであって、界面活性剤の濃度が２０μｍｏｌ／Ｌから７０μｍｏｌ／Ｌであり、界面活性剤は、アンモニウム塩の陽イオン性界面活性剤であり、陽イオン性界面活性剤は、塩化ベンザルコニウムである、ウルトラファインバブル液Ｕである。
【選択図】図１
【解決手段】本開示のウルトラファインバブル液Ｕは、溶媒中に、ウルトラファインバブルと、界面活性剤と、を含むウルトラファインバブル液Ｕであって、界面活性剤の濃度が２０μｍｏｌ／Ｌから７０μｍｏｌ／Ｌであり、界面活性剤は、アンモニウム塩の陽イオン性界面活性剤であり、陽イオン性界面活性剤は、塩化ベンザルコニウムである、ウルトラファインバブル液Ｕである。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶媒中に、ウルトラファインバブルと、界面活性剤と、を含むウルトラファインバブル液であって、
前記界面活性剤の濃度が２０μｍｏｌ／Ｌから７０μｍｏｌ／Ｌであり、
前記界面活性剤は、アンモニウム塩の陽イオン性界面活性剤であり、
前記陽イオン性界面活性剤は、塩化ベンザルコニウムである、ウルトラファインバブル液。
前記界面活性剤の濃度が２０μｍｏｌ／Ｌから７０μｍｏｌ／Ｌであり、
前記界面活性剤は、アンモニウム塩の陽イオン性界面活性剤であり、
前記陽イオン性界面活性剤は、塩化ベンザルコニウムである、ウルトラファインバブル液。
【請求項2】
溶媒中にウルトラファインバブルを生成してウルトラファインバブル含有液体を製造する工程と、
界面活性剤の濃度が２０μｍｏｌ／Ｌから７０μｍｏｌ／Ｌになるように前記ウルトラファインバブル含有液体に前記界面活性剤を添加してウルトラファインバブル液を製造する工程と、を含み、
前記界面活性剤は、アンモニウム塩の陽イオン性界面活性剤であり、
前記陽イオン性界面活性剤は、塩化ベンザルコニウムである、ウルトラファインバブル液の製造方法。
界面活性剤の濃度が２０μｍｏｌ／Ｌから７０μｍｏｌ／Ｌになるように前記ウルトラファインバブル含有液体に前記界面活性剤を添加してウルトラファインバブル液を製造する工程と、を含み、
前記界面活性剤は、アンモニウム塩の陽イオン性界面活性剤であり、
前記陽イオン性界面活性剤は、塩化ベンザルコニウムである、ウルトラファインバブル液の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ウルトラファインバブル液およびウルトラファインバブル液の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
直径１００μｍ以下の微細気泡であるファインバブルは、洗浄効果、触媒効果、殺菌・消毒効果、脱臭効果、微粒子吸着効果、生体活性化効果、および摩擦力低減効果を有しており、それらの効果を利用して、多くの分野で利用されている。ファインバブルの中でも、直径１μｍ未満の超微細気泡は、国際標準化機構（ＩＳＯ）の規格によりウルトラファインバブルと称される。ウルトラファインバブルは、直径が１μｍ以上のマイクロバブルとは異なり、水中に長期間にわたって滞在することを特徴としている。また、ウルトラファインバブルは、電荷を帯びていることから、洗浄や薬品を使用せずとも高い洗浄力を発揮する。また、ウルトラファインバブルが有する高機能な触媒効果、および殺菌・消毒効果などから、医療・薬品分野、および食品・飲料水分野での応用も期待されている。
【0003】
例えば、洗浄分野で利用されるウルトラファインバブルとして、特開２０２０－９４０８８号公報（下記特許文献１）に記載の洗浄溶液が知られている。この洗浄溶液は、ウルトラファインバブルと、界面活性剤と、を含む洗浄溶液であって、前記ウルトラファインバブルの粒子径が５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、その濃度が、１０８Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ／ｍＬ以上であり、前記界面活性剤の濃度が、臨界ミセル濃度の１／１０倍以上１倍未満であり、前記ウルトラファインバブルの表面が前記界面活性剤で被覆されている、ことを特徴とする洗浄溶液である。界面活性剤は、分子内に親水基と疎水基を併せ持つ両親媒性の化学物質であり、一般的に、洗浄の際は、まず汚染物質に湿潤・浸透してその除去を促し、ミセルと呼ばれる自己組織体で汚染を可溶化・乳化（除去）し、その後分散剤として汚染の再付着を防止する働きを持つ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－９４０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記の洗浄溶液では、界面活性剤の濃度が臨界ミセル濃度の１／１０倍以上１倍未満となっており、洗浄分野での利用を前提としたものとなっているため、他の分野では利用できないことが考えられる。特に医療分野においては界面活性剤の添加量がより少ない方が好ましく、洗浄分野以外で利用するにはさらなる検討が求められている。一方、界面活性剤の濃度を低くしすぎると、ウルトラファインバブルの安定性が低下し、長期保存の面では不利になる。
【0006】
本開示は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、分野を問わずに利用可能で長期保存が可能なウルトラファインバブル液およびウルトラファインバブル液の製造方法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】
【0007】
本開示のウルトラファインバブル液は、溶媒中に、ウルトラファインバブルと、界面活性剤と、を含むウルトラファインバブル液であって、前記界面活性剤の濃度が２０μｍｏｌ／Ｌから７０μｍｏｌ／Ｌであり、前記界面活性剤は、アンモニウム塩の陽イオン性界面活性剤であり、前記陽イオン性界面活性剤は、塩化ベンザルコニウムである、ウルトラファインバブル液である。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、分野を問わずに利用可能で長期保存が可能なウルトラファインバブル液およびウルトラファインバブル液の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示のウルトラファインバブル液は、溶媒中に、ウルトラファインバブルと、界面活性剤と、を含むウルトラファインバブル液であって、前記界面活性剤の濃度が２０μｍｏｌ／Ｌから７０μｍｏｌ／Ｌであり、前記界面活性剤は、アンモニウム塩の陽イオン性界面活性剤であり、前記陽イオン性界面活性剤は、塩化ベンザルコニウムである、ウルトラファインバブル液である。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示のウルトラファインバブル液は、溶媒中に、ウルトラファインバブルと、界面活性剤と、を含むウルトラファインバブル液であって、前記界面活性剤の濃度が２０μｍｏｌ／Ｌから７０μｍｏｌ／Ｌであり、前記界面活性剤は、アンモニウム塩の陽イオン性界面活性剤であり、前記陽イオン性界面活性剤は、塩化ベンザルコニウムである、ウルトラファインバブル液である。
【0011】
ウルトラファインバブルは長期間液体中に分散するが、凝集などにより経時変化で徐々に減少することが知られている。液体の状態で製品化し流通しても経時変化による減少で製造時の品質を担保できないという課題がある。ウルトラファインバブルはゼータ電位を帯びたコロイド状粒子であることが分かっており、およそ－５～－５０ｍＶの電荷を有しているため、電荷による界面活性剤の吸着が可能である。よって、ウルトラファインバブルの表面を界面活性剤で被覆することにより、疎水的なウルトラファインバブルの表面が親水的になり、これによりウルトラファインバブルの安定性を向上できると考えられる。
【0012】
これについて検討して本願発明者はウルトラファインバブル含有液体を製造し、そこに陽イオン性界面活性剤である塩化ベンザルコニウムの濃度が２０μｍｏｌ／Ｌから７０μｍｏｌ／Ｌになるように添加することでウルトラファインバブルを長期保存できることを見出した。具体的には、通常１週間で１０％以下にまで減少したウルトラファインバブル濃度が、塩化ベンザルコニウムを用いることにより３か月後においても９０％以上残存することを見出した。その理由としては、以下のように考えられる。
１．ゼータ電位がマイナスであるウルトラファインバブルに対して、プラスの官能基を持つ陽イオン性界面活性剤が選択的に吸着を行った。
２．界面活性剤が吸着することにより、気体／液体界面の不安定な状態から、気体／固体／液体となり、界面活性剤による殻のようなものが形成されたことによって、ウルトラファインバブル同士がより凝集しにくくなった。
３．界面活性剤は鎖状になっており、プラスの官能基の反対側は水中でたなびいている状態となる。この界面活性剤が物理的な障壁となり、ウルトラファインバブル同士の接触を抑えることができ、凝集を抑制することができた。
４．ウルトラファインバブルに吸着しきれなかった界面活性剤（遊離界面活性剤）が過剰であると、さらに吸着を誘発してしまい、ウルトラファインバブルの凝集を促進してしまう。界面活性剤の添加量を最小限にすることにより、前記現象を抑えることができた。
１．ゼータ電位がマイナスであるウルトラファインバブルに対して、プラスの官能基を持つ陽イオン性界面活性剤が選択的に吸着を行った。
２．界面活性剤が吸着することにより、気体／液体界面の不安定な状態から、気体／固体／液体となり、界面活性剤による殻のようなものが形成されたことによって、ウルトラファインバブル同士がより凝集しにくくなった。
３．界面活性剤は鎖状になっており、プラスの官能基の反対側は水中でたなびいている状態となる。この界面活性剤が物理的な障壁となり、ウルトラファインバブル同士の接触を抑えることができ、凝集を抑制することができた。
４．ウルトラファインバブルに吸着しきれなかった界面活性剤（遊離界面活性剤）が過剰であると、さらに吸着を誘発してしまい、ウルトラファインバブルの凝集を促進してしまう。界面活性剤の添加量を最小限にすることにより、前記現象を抑えることができた。
【0013】
上記のように界面活性剤を添加する手法においては、環境配慮、医療、ヘルスケアといった異物の混入を嫌う分野で添加量が増えることによるリスクが発生する。その点、本願発明者は塩化ベンザルコニウムの濃度が２０μｍｏｌ／Ｌから７０μｍｏｌ／Ｌという最小限の添加量でウルトラファインバブルの長期保存が可能であることを見出した。これにより、環境配慮、医療、ヘルスケアの分野においても異物混入リスクを低減させ、分野を問わずに利用可能で長期保存が可能なウルトラファインバブル液を提供できる。
【0014】
（２）本開示のウルトラファインバブル液の製造方法は、溶媒中にウルトラファインバブルを生成してウルトラファインバブル含有液体を製造する工程と、界面活性剤の濃度が２０μｍｏｌ／Ｌから７０μｍｏｌ／Ｌになるように前記ウルトラファインバブル含有液体に前記界面活性剤を添加してウルトラファインバブル液を製造する工程と、を含み、前記界面活性剤は、アンモニウム塩の陽イオン性界面活性剤であり、前記陽イオン性界面活性剤は、塩化ベンザルコニウムである、ウルトラファインバブル液の製造方法である。
【0015】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本開示の実施形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0016】
（１）全体構成
本開示の実施形態を図１によって説明する。ウルトラファインバブル液生成装置１は、液体（例えば純水等の水）中にウルトラファインバブルを発生させ、ウルトラファインバブル液を生成する装置である。
本開示の実施形態を図１によって説明する。ウルトラファインバブル液生成装置１は、液体（例えば純水等の水）中にウルトラファインバブルを発生させ、ウルトラファインバブル液を生成する装置である。
【0017】
図１に示すように、ウルトラファインバブル液生成装置１は、多数の細孔を有する多孔質のエレメント３３を有し、エレメント３３の一方の側に配された第１タンク３と、エレメント３３の他方の側に配された第２タンク５と、第１タンク３にガス（例えば窒素ガス）を供給するガス供給部９と、第１タンク３に液体を供給する液体供給部１１と、を備えている。
【0018】
＜第１タンク＞
第１タンク３は、液体及びガスを貯留し、内部を加圧できるように構成されている。つまり、後述する、液体の供給や流出、気体の流入部分以外は、液体や気体が流出しないような気密構造となっている。第１タンク３内には、内部の圧力（気圧）を検出するために、第１圧力センサ２９が配置されている。
第１タンク３は、液体及びガスを貯留し、内部を加圧できるように構成されている。つまり、後述する、液体の供給や流出、気体の流入部分以外は、液体や気体が流出しないような気密構造となっている。第１タンク３内には、内部の圧力（気圧）を検出するために、第１圧力センサ２９が配置されている。
【0019】
第１タンク３の側壁１５には、ガス供給部９から供給されるガスを内部に取り入れるためのガス導入口１７が設けられている。第１タンク３の上部１９には、液体供給部１１から供給される液体を内部に取り入れるための液体導入口２１が設けられている。なお、ガス導入口１７は、第１タンク３に液体が入れられた場合に、その液面よりも上方の位置に配置されている。
【0020】
＜ガス供給部＞
ガス供給部９は、ガスが充填されたガスボンベ４３と、ガスボンベ４３とガス導入口１７とを接続する第１パイプ４５と、第１パイプ４５の流路を開閉する第１開閉弁４７と、ガスボンベ４３内の圧力を検出する第３圧力センサ４９と、を備えている。ガス供給部９から第１タンク３に供給されるガスとしては、例えば、空気、水蒸気、水素（Ｈ２、Ｄ２、Ｔ２）、希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ、Ａｒ）、酸素、オゾン、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、アンモニア、塩素、塩化水素ガス、ジシアン、二酸化硫黄、ヨウ化水素、ホスフィン、酸化窒素（ＮＯ、ＮＯ２、ＮＯ３、Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ２、Ｎ２Ｏ３、Ｎ２Ｏ４、Ｎ２Ｏ５、Ｎ２Ｏ６）、炭化水素（メタン、エタン等のアルカンやパラフィン；エチレン、プロピレン等のアルケン；アセチレン等のアルキン等）、フッ化ガス（Ｆ２、ＨＦ、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３、ＳＦ６、ＮＦ３、ＳｉＦ４）、塩化ガス（Ｃｌ２Ｏ、Ｃ２Ｈ５Ｃｌ、ＨＣｌ、ＮＯＣｌ、ＣＨ２Ｃｌ、ＣＯＣｌ２）、臭化ガス（Ｂｒ２、ＨＢｒ）、アルコール類、アミン類、アルデヒド類、エステル類、エーテル類、ケトン類、テルペン類、ラクトン類、チオール類、香料、及び精油等のうち１種又は２種以上の気体を採用することができる。
ガス供給部９は、ガスが充填されたガスボンベ４３と、ガスボンベ４３とガス導入口１７とを接続する第１パイプ４５と、第１パイプ４５の流路を開閉する第１開閉弁４７と、ガスボンベ４３内の圧力を検出する第３圧力センサ４９と、を備えている。ガス供給部９から第１タンク３に供給されるガスとしては、例えば、空気、水蒸気、水素（Ｈ２、Ｄ２、Ｔ２）、希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ、Ａｒ）、酸素、オゾン、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、アンモニア、塩素、塩化水素ガス、ジシアン、二酸化硫黄、ヨウ化水素、ホスフィン、酸化窒素（ＮＯ、ＮＯ２、ＮＯ３、Ｎ２Ｏ、Ｎ２Ｏ２、Ｎ２Ｏ３、Ｎ２Ｏ４、Ｎ２Ｏ５、Ｎ２Ｏ６）、炭化水素（メタン、エタン等のアルカンやパラフィン；エチレン、プロピレン等のアルケン；アセチレン等のアルキン等）、フッ化ガス（Ｆ２、ＨＦ、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３、ＳＦ６、ＮＦ３、ＳｉＦ４）、塩化ガス（Ｃｌ２Ｏ、Ｃ２Ｈ５Ｃｌ、ＨＣｌ、ＮＯＣｌ、ＣＨ２Ｃｌ、ＣＯＣｌ２）、臭化ガス（Ｂｒ２、ＨＢｒ）、アルコール類、アミン類、アルデヒド類、エステル類、エーテル類、ケトン類、テルペン類、ラクトン類、チオール類、香料、及び精油等のうち１種又は２種以上の気体を採用することができる。
【0021】
＜液体供給部＞
液体供給部１１は、液体導入口２１に接続して液体を第１タンク３側に供給する第２パイプ５１と、第２パイプ５１の流路を開閉する第２開閉弁５３とを備えている。なお、図示しないが、第２パイプ５１の上流側には、例えば液体を蓄えるタンク等が配置されている。液体供給部１１から第１タンク３に供給される液体としては、例えば、水（純水、超純水、精製水、水道水）、エタノール等のアルコール、又は過酸化水素水からなる群から選択される少なくとも１種又は２種以上の液体を採用することができる。
液体供給部１１は、液体導入口２１に接続して液体を第１タンク３側に供給する第２パイプ５１と、第２パイプ５１の流路を開閉する第２開閉弁５３とを備えている。なお、図示しないが、第２パイプ５１の上流側には、例えば液体を蓄えるタンク等が配置されている。液体供給部１１から第１タンク３に供給される液体としては、例えば、水（純水、超純水、精製水、水道水）、エタノール等のアルコール、又は過酸化水素水からなる群から選択される少なくとも１種又は２種以上の液体を採用することができる。
【0022】
＜連通パイプ、噴射弁＞
第１タンク３の底部２３には、液体供給口２５を介して、下方に向かって垂直に延びるステンレス製の円筒形の連通パイプ２７が設けられている。第１タンク３内の液体は、連通パイプ２７を通って、第２タンク５側に供給される。連通パイプ２７には噴射弁３１が設けられており、連通パイプ２７を通る液体及びガスの流量が調節可能となっている。連通パイプ２７の下端部には、筒状をなすエレメント３３が接続されている。以下、第１タンク３、連通パイプ２７、エレメント３３で構成される領域を、第１領域７０という。
第１タンク３の底部２３には、液体供給口２５を介して、下方に向かって垂直に延びるステンレス製の円筒形の連通パイプ２７が設けられている。第１タンク３内の液体は、連通パイプ２７を通って、第２タンク５側に供給される。連通パイプ２７には噴射弁３１が設けられており、連通パイプ２７を通る液体及びガスの流量が調節可能となっている。連通パイプ２７の下端部には、筒状をなすエレメント３３が接続されている。以下、第１タンク３、連通パイプ２７、エレメント３３で構成される領域を、第１領域７０という。
【0023】
＜エレメント＞
エレメント３３は、下端側（先端側）が閉塞された筒状をなしている。エレメント３３の上端は、連通パイプ２７に外嵌し、ガラスシール（図示せず）により接合されて、連通パイプ２７に隙間なく密着している。エレメント３３は、セラミック（例えばアルミナ）を主成分とする多孔質の焼結体であって、焼結体全体には多数の細孔（液体の通過が可能な連通孔）が形成されている。なお、焼結体は、多数の細孔が同様な状態（例えば同様な平均細孔径）で存在する一層構造（すなわち対称構造）である。エレメント３３を構成するセラミックは、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化ケイ素（一酸化ケイ素、二酸化ケイ素（シリカ））、窒化ケイ素、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、アルミナセメント、リン酸カルシウム、ガラス、チタン酸バリウム、フェライト、ステアタイト、フォルステライト、炭化ケイ素、ゼオライト、シリカガラス、ケイ酸塩ガラス、及びシラスガラスからなる群より選択される１種又は２種以上の材料を焼結してなる焼結体とされる。その中でも、セラミックとしては、アルミナを焼結してなる焼結体が好ましい。
エレメント３３は、下端側（先端側）が閉塞された筒状をなしている。エレメント３３の上端は、連通パイプ２７に外嵌し、ガラスシール（図示せず）により接合されて、連通パイプ２７に隙間なく密着している。エレメント３３は、セラミック（例えばアルミナ）を主成分とする多孔質の焼結体であって、焼結体全体には多数の細孔（液体の通過が可能な連通孔）が形成されている。なお、焼結体は、多数の細孔が同様な状態（例えば同様な平均細孔径）で存在する一層構造（すなわち対称構造）である。エレメント３３を構成するセラミックは、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化ケイ素（一酸化ケイ素、二酸化ケイ素（シリカ））、窒化ケイ素、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、アルミナセメント、リン酸カルシウム、ガラス、チタン酸バリウム、フェライト、ステアタイト、フォルステライト、炭化ケイ素、ゼオライト、シリカガラス、ケイ酸塩ガラス、及びシラスガラスからなる群より選択される１種又は２種以上の材料を焼結してなる焼結体とされる。その中でも、セラミックとしては、アルミナを焼結してなる焼結体が好ましい。
【0024】
＜第２タンク＞
第２タンク５は、液体を貯留することができるように構成されている。第２タンク５内には、内部の圧力（気圧）を検出するために、第２圧力センサ４１が配置されている。また、第２タンク５には、その側壁３７の下部に、液体を第２タンク５から外部に取り出すための液体取出口３９が設けられている。
第２タンク５は、液体を貯留することができるように構成されている。第２タンク５内には、内部の圧力（気圧）を検出するために、第２圧力センサ４１が配置されている。また、第２タンク５には、その側壁３７の下部に、液体を第２タンク５から外部に取り出すための液体取出口３９が設けられている。
【0025】
＜液体取出部＞
液体取出口３９には、液体取出部１３が接続されている。液体取出部１３は、液体を外部に取り出すための第３パイプ５５と、第３パイプ５５の流路を開閉する第３開閉弁５７とを備えている。
液体取出口３９には、液体取出部１３が接続されている。液体取出部１３は、液体を外部に取り出すための第３パイプ５５と、第３パイプ５５の流路を開閉する第３開閉弁５７とを備えている。
【0026】
＜差圧付与部＞
差圧付与部１０は、気密構造の第１タンク３、ガス供給部９、液体供給部１１、及び噴射弁３１によって構成されている。差圧付与部１０は、エレメント３３の一方の側（第１タンク３側）と他方の側（第２タンク５側）との間に差圧を付与する。
差圧付与部１０は、気密構造の第１タンク３、ガス供給部９、液体供給部１１、及び噴射弁３１によって構成されている。差圧付与部１０は、エレメント３３の一方の側（第１タンク３側）と他方の側（第２タンク５側）との間に差圧を付与する。
【0027】
＜制御部＞
ウルトラファインバブル液生成装置１は、制御部６０を備えており、差圧付与部１０がコンピュータ等によって制御されるように構成されている。具体的には、第１タンク３内に供給される液体の供給量や流量、第１タンク３内の圧力等の計測値に基づいて、制御部６０が、第１開閉弁４７や第２開閉弁５３、噴射弁３１等の開閉動作を行い、液体の供給量や第１タンク３内の圧力をあらかじめ設定された値となるように制御する。
ウルトラファインバブル液生成装置１は、制御部６０を備えており、差圧付与部１０がコンピュータ等によって制御されるように構成されている。具体的には、第１タンク３内に供給される液体の供給量や流量、第１タンク３内の圧力等の計測値に基づいて、制御部６０が、第１開閉弁４７や第２開閉弁５３、噴射弁３１等の開閉動作を行い、液体の供給量や第１タンク３内の圧力をあらかじめ設定された値となるように制御する。
【0028】
（２）ウルトラファインバブル液Ｕの製造方法
ウルトラファインバブル液Ｕを生成する生成工程では、まず、ガス供給部９から第１タンク３にガスを供給して、第１タンク３と第２タンク５の内部に当該ガスを充満させておく。そして、第２開閉弁５３、第１開閉弁４７、及び噴射弁３１を閉じた後に、第２開閉弁５３を開いて第１タンク３に液体（溶媒）を供給する。その後、第２開閉弁５３を閉じ、第１開閉弁４７を開いて第１タンク３にガスを供給する。このとき、第１開閉弁４７の開閉を調整することで、第１タンク３の内部の圧力が大気圧よりも高い圧力（例えば０．５ＭＰａ）となるように気体を供給する。これにより、第１タンク３の内部には、ガスと液体とが加圧されて貯留した状態となる。一方、第２タンク５の内部の圧力が、加圧後の第１タンク３の内部の圧力よりも低くなるように調整しておく。
ウルトラファインバブル液Ｕを生成する生成工程では、まず、ガス供給部９から第１タンク３にガスを供給して、第１タンク３と第２タンク５の内部に当該ガスを充満させておく。そして、第２開閉弁５３、第１開閉弁４７、及び噴射弁３１を閉じた後に、第２開閉弁５３を開いて第１タンク３に液体（溶媒）を供給する。その後、第２開閉弁５３を閉じ、第１開閉弁４７を開いて第１タンク３にガスを供給する。このとき、第１開閉弁４７の開閉を調整することで、第１タンク３の内部の圧力が大気圧よりも高い圧力（例えば０．５ＭＰａ）となるように気体を供給する。これにより、第１タンク３の内部には、ガスと液体とが加圧されて貯留した状態となる。一方、第２タンク５の内部の圧力が、加圧後の第１タンク３の内部の圧力よりも低くなるように調整しておく。
【0029】
この状態で噴射弁３１を開くと、第１タンク３に貯留したガスと液体とが、連通パイプ２７を流通してエレメント３３の内部に流れ込み、エレメント３３の内部から外部に噴射する。このとき、エレメント３３の内部に流れ込んだガスと液体とは、エレメント３３の複数の細孔を通過してエレメント３３の外部に噴射することで、当該ガスを包含する気泡と当該液体とが混合したウルトラファインバブル含有液体Ｕ１として第２タンク５に貯留する。ウルトラファインバブル含有液体Ｕ１は、第２タンク５に設けられた取出口１３から容器Ｃに取り出すことができる。この後、界面活性剤の濃度が２０μｍｏｌ／Ｌから７０μｍｏｌ／Ｌになるようにウルトラファインバブル含有液体Ｕ１に界面活性剤ＳをマイクロピペットＭＰで添加してウルトラファインバブル液Ｕを製造する（図１参照）。界面活性剤Ｓがアンモニウム塩の陽イオン性界面活性剤である場合、陽イオン性界面活性剤は塩化ベンザルコニウムとしてもよい。これにより、ウルトラファインバブルの表面が界面活性剤Ｓで被覆され、長期保存が可能となる。
【0030】
ウルトラファインバブル液Ｕには、直径がナノメートルオーダーとされる気泡（ウルトラファインバブル）が生じている。ナノメートルオーダーとは、１ｎｍ以上９９９ｎｍ以下の範囲の値とする。このような気泡の直径は、例えば、エレメント３３の細孔の孔径を変更すること等により調整可能とされる。エレメント３３の細孔の孔径は、例えば、当該エレメント３３を構成するセラミックの材料の粒径（例えば、アルミナの粒径）を変更すること等により調整可能とされる。
【0031】
ウルトラファインバブルは、上記した水（純水、超純水、精製水、水道水）、エタノール等のアルコール、又は過酸化水素水からなる群から選択される少なくとも１種又は２種以上の液体以外にも、種々の製品等に含有させることができる。このような製品等としては、例えば、美容液、化粧水、美容パック、乳液、育毛剤、発毛剤、ヘアケア用品、身体洗浄剤（クレンジング、洗顔料、シャンプー、ボディソープ等）、香水、香料等の化粧品；飲料類、酒類、調味料類、スープ類、レトルト食品（液体状の食品等）、サプリメント等の食品；注射用水、生理食塩水、細胞外液補充液、人工膠質液、人工血液、輸血液、血液製剤、緩衝液（酢酸緩衝液、リン酸緩衝液、クエン酸緩衝液、クエン酸リン酸緩衝液（マッキルベイン緩衝液）、ホウ酸緩衝液、酒石酸緩衝液、トリス緩衝液、リン酸緩衝生理食塩水等）、身体洗浄液（洗眼液、鼻洗浄液、胃洗浄液、肺洗浄液、腸洗浄液等）、コンタクトレンズ洗浄液、点眼薬、注射製剤、注射液（ＤＤＳ製剤、ワクチン、低分子医薬品、中分子医薬品、高分子医薬品、遺伝子医薬品）、ネブライザー薬液、液体呼吸用液体等の医療用品；培養液（グルコース含有培養液、アルブミン含有培養液、抗体含有液体培養液、ビタミン含有培養液、血清含有培養液、血漿含有培養液等）等のバイオ用品；アルコール類、有機溶媒（ヘキサン、アセトン、ガソリン、灯油、軽油、その他炭化水素類）、重水等のその他製品等を挙げることができる。このような製品等へのウルトラファインバブルの適用は、例えば、生成装置１により生成されたウルトラファインバブル液Ｕを上記製品等に添加したり、液体供給部１１から供給される液体を上記製品等としたりすることで行うことができる。尚、本開示において、ウルトラファインバブル液Ｕとしては、上記製品等であってウルトラファインバブルを含む液体のことを指すこととしてもよい。
【0032】
（３）評価方法
以下、ウルトラファインバブル液の濃度測定方法について説明する。
１．セラミック多孔体の微細孔に純水（２ｍｌ）をガス（０．５ＭＰａ）で加圧して微細気泡を発生させた溶液（ＵＦＢ水）を得る。
２．ＵＦＢ水をビーカーに入れ、ＵＶ照射により、滅菌を行った。これは、菌の繁殖による粒子濃度の増加を防ぐためである。
３．上記ＵＦＢ水をガラスバイアル瓶に３５ｍｌ取り分け、界面活性剤をマイクロピペットにて添加した。
４．添加後、６０ｒｐｍで１分間回転撹拌した後、室温２５℃、湿度５０％の環境下で１時間静置した。
５．ナノサイト（登録商標）でＵＦＢ濃度を測定した。
６．室温２５℃、湿度５０％の環境下で静置し、任意時間後にナノサイトを測定した。
以下、ウルトラファインバブル液の濃度測定方法について説明する。
１．セラミック多孔体の微細孔に純水（２ｍｌ）をガス（０．５ＭＰａ）で加圧して微細気泡を発生させた溶液（ＵＦＢ水）を得る。
２．ＵＦＢ水をビーカーに入れ、ＵＶ照射により、滅菌を行った。これは、菌の繁殖による粒子濃度の増加を防ぐためである。
３．上記ＵＦＢ水をガラスバイアル瓶に３５ｍｌ取り分け、界面活性剤をマイクロピペットにて添加した。
４．添加後、６０ｒｐｍで１分間回転撹拌した後、室温２５℃、湿度５０％の環境下で１時間静置した。
５．ナノサイト（登録商標）でＵＦＢ濃度を測定した。
６．室温２５℃、湿度５０％の環境下で静置し、任意時間後にナノサイトを測定した。
【0033】
（使用機器）
・ナノサイト：ＮａｎｏＳｉｇｈｔ ＮＳ－３００
目的：液体中のナノ粒子の粒子径、粒子濃度を検出する装置
原理：レーザー回折を応用したナノ粒子トラッキング解析法で液中のナノ粒子の濃度、径を検出する装置
測定条件 周波数：４０５ｎｍ、ＣａｍｅｒａＬｅｖｅｌ：１５、Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃａｐｔｕｒｅｓ：５、Ｃａｐｔｕｒｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ：６０、Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ：４
・ナノサイト：ＮａｎｏＳｉｇｈｔ ＮＳ－３００
目的：液体中のナノ粒子の粒子径、粒子濃度を検出する装置
原理：レーザー回折を応用したナノ粒子トラッキング解析法で液中のナノ粒子の濃度、径を検出する装置
測定条件 周波数：４０５ｎｍ、ＣａｍｅｒａＬｅｖｅｌ：１５、Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃａｐｔｕｒｅｓ：５、Ｃａｐｔｕｒｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ：６０、Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ：４
【0034】
（ウルトラファインバブルの発生方法）
・セラミック多孔体（素材：アルミナ、シリカ）多孔体の細孔径１５００ｎｍ、気孔率３１％
・純水を１パス２～５ｍｌで発生。
・ガス印加圧：０．５ＭＰａ
・微細孔をガスと水を加圧して微細気泡を発生させた。
・セラミック多孔体（素材：アルミナ、シリカ）多孔体の細孔径１５００ｎｍ、気孔率３１％
・純水を１パス２～５ｍｌで発生。
・ガス印加圧：０．５ＭＰａ
・微細孔をガスと水を加圧して微細気泡を発生させた。
【0035】
（ガラスバイアル瓶）
・ビオラモねじ口バイアル
容量：３０ｍｌ（満水時：４０ｍｌ）
ガラス：硼珪酸ガラス－１（ＪＲ－１）、厚み：１．３ｍｍ（底面厚み：１．７ｍｍ）
キャップ：ＰＰ（天板部厚み：２ｍｍ）
パッキン：ＰＰハイシート（ＰＰ、ＰＥ）、厚み１ｍｍ
ガラス部外径：３２ｍｍ、内径：２９．４ｍｍ
・ビオラモねじ口バイアル
容量：３０ｍｌ（満水時：４０ｍｌ）
ガラス：硼珪酸ガラス－１（ＪＲ－１）、厚み：１．３ｍｍ（底面厚み：１．７ｍｍ）
キャップ：ＰＰ（天板部厚み：２ｍｍ）
パッキン：ＰＰハイシート（ＰＰ、ＰＥ）、厚み１ｍｍ
ガラス部外径：３２ｍｍ、内径：２９．４ｍｍ
【0036】
（マイクロピペット）
・マイクロピペット（スマート）
容量：（μＬ）：１００～１０００
最小可変容量（μＬ）：０．１
（ＵＶ殺菌（ステリライザー））
型番：ＦＶ－２０９Ｂ
・マイクロピペット（スマート）
容量：（μＬ）：１００～１０００
最小可変容量（μＬ）：０．１
（ＵＶ殺菌（ステリライザー））
型番：ＦＶ－２０９Ｂ
【0037】
（４）界面活性剤の選定：官能基の評価
（概要・目的）
ＵＦＢに適用可能な界面活性剤の種類を検証するため、ＵＦＢ水に種々の界面活性剤を添加し、ＵＦＢ濃度の経時変化を評価した。その結果を表１に示す。
表１によると、カチオン系である塩化ラウリルトリメチルアンモニウムのみ他の界面活性剤と比較して５倍以上長期保持することが可能であることが分かった。表１の比較例２から１１においては、重量合わせにて界面活性剤を添加しており、実際に添加した重量を表２に示す。なお、経時変化初期は、分析装置の測定下限以下のＵＦＢが会合し数密度が増加することがある。
表１の結果をグラフで表したものが図２である。図２によると、比較例１０と１１が他の比較例に比べて高い保持率を示していることが分かる。
（概要・目的）
ＵＦＢに適用可能な界面活性剤の種類を検証するため、ＵＦＢ水に種々の界面活性剤を添加し、ＵＦＢ濃度の経時変化を評価した。その結果を表１に示す。
【表1】
【表2】
【0038】
（５）カチオン系界面活性剤の評価
（概要・目的）
界面活性剤をＵＦＢに適用する際、最適なカチオン系界面活性剤の種類を検証する為、ＵＦＢ水に種々の界面活性剤を添加し、ＵＦＢ濃度の経時変化を評価した。その結果、表３に示すように、塩化ラウリルトリメチルアンモニウム、塩化セチルトリメチルアンモニウム、塩化ベンザルコニウムで３か月後においても５０％以上、ＵＦＢを保持することができることを確認した。その中でも塩化ベンザルコニウムを４０μｍｏｌ／Ｌ（表３ではμＭと表記）添加した際は、９０％以上のＵＦＢ濃度が保持されることが確認された。
なお、塩化ベンゼトニウムは固体であり、分散性が悪かったことが懸念される。塩化ラウリルトリメチルアミンと塩化セチルトリメチルアンモニウムは、更に添加量を増加したところに極値を持つことも想定されるが、添加量が増加することはネガ要素となる。
（概要・目的）
界面活性剤をＵＦＢに適用する際、最適なカチオン系界面活性剤の種類を検証する為、ＵＦＢ水に種々の界面活性剤を添加し、ＵＦＢ濃度の経時変化を評価した。その結果、表３に示すように、塩化ラウリルトリメチルアンモニウム、塩化セチルトリメチルアンモニウム、塩化ベンザルコニウムで３か月後においても５０％以上、ＵＦＢを保持することができることを確認した。その中でも塩化ベンザルコニウムを４０μｍｏｌ／Ｌ（表３ではμＭと表記）添加した際は、９０％以上のＵＦＢ濃度が保持されることが確認された。
【表3】
【0039】
（６）ＵＦＢ濃度と界面活性剤添加量の検証
（概要・目的）
界面活性剤をＵＦＢに適用する際、少量で効果を出すには塩化ベンザルコニウムが最適であることを見出した。一般的に界面活性剤の添加量は分散対象の総表面積に依存すると言われている。そこで、濃度の違う界面活性剤にて検証を行った。その結果、表４に示すように、塩化ベンザルコニウムを２０．０～７０．０μｍｏｌ／Ｌ（表４ではμＭと表記）添加した際には、３か月後においても５０％以上、ＵＦＢを保持することができることを確認した。その中でも塩化ベンザルコニウムを４０．０μｍｏｌ／Ｌ添加した際は、９０％以上のＵＦＢ濃度が保持されることが確認された。また、低ＵＦＢ濃度サンプルにおいても急激にＵＦＢ濃度が増加していないことから、塩化ベンザルコニウムが凝集やミセル形成等によって誤計測されていないことが分かった。表４では塩化ベンザルコニウムの濃度が２０μｍｏｌ／Ｌから７０μｍｏｌ／ＬとなるようにすることでＵＦＢ濃度が保持されることを確認したが、塩化ベンザルコニウムの下限濃度は３０μｍｏｌ／Ｌとしてもよく、塩化ベンザルコニウムの上限濃度は６０μｍｏｌ／Ｌとしてもよく、５０μｍｏｌ／Ｌとしてもよい。
表４の実施例２をグラフに表したものが図４であり、実施例３をグラフに表したものが図５である。なお、低濃度域はナノサイトの信頼範囲下限（１Ｅ＋０８以下）の為、測定ばらつきが増加する。この場合、１０μＭと他条件は有意差ありと断定できるが、２０～７０μＭの有意差は議論できない（どの条件が極値かは断定できない）。
（概要・目的）
界面活性剤をＵＦＢに適用する際、少量で効果を出すには塩化ベンザルコニウムが最適であることを見出した。一般的に界面活性剤の添加量は分散対象の総表面積に依存すると言われている。そこで、濃度の違う界面活性剤にて検証を行った。その結果、表４に示すように、塩化ベンザルコニウムを２０．０～７０．０μｍｏｌ／Ｌ（表４ではμＭと表記）添加した際には、３か月後においても５０％以上、ＵＦＢを保持することができることを確認した。その中でも塩化ベンザルコニウムを４０．０μｍｏｌ／Ｌ添加した際は、９０％以上のＵＦＢ濃度が保持されることが確認された。また、低ＵＦＢ濃度サンプルにおいても急激にＵＦＢ濃度が増加していないことから、塩化ベンザルコニウムが凝集やミセル形成等によって誤計測されていないことが分かった。表４では塩化ベンザルコニウムの濃度が２０μｍｏｌ／Ｌから７０μｍｏｌ／ＬとなるようにすることでＵＦＢ濃度が保持されることを確認したが、塩化ベンザルコニウムの下限濃度は３０μｍｏｌ／Ｌとしてもよく、塩化ベンザルコニウムの上限濃度は６０μｍｏｌ／Ｌとしてもよく、５０μｍｏｌ／Ｌとしてもよい。
【表4】
【0040】
（７）効果
過去の事例では、添加量が記載されていない、または多量に添加されているのに対し、実施例１から３では極微量の添加にてＵＦＢ保持力向上の効果を発揮することが分かった。それにより、医薬品のような、異物を嫌う分野においても適用することが可能である。
過去の事例では、添加量が記載されていない、または多量に添加されているのに対し、実施例１から３では極微量の添加にてＵＦＢ保持力向上の効果を発揮することが分かった。それにより、医薬品のような、異物を嫌う分野においても適用することが可能である。
【0041】
また、実施例１から３に用いられた、塩化ベンザルコニウムは医薬品に用いられることのある界面活性剤であり、生体内でも安全であることが分かっている。塩化ベンザルコニウムにおいては添加量を２０μＭ以上であればＵＦＢ濃度を問わず効果を発揮することが確認された。
【0042】
安全性の高い界面活性剤を極微量の添加で効果を発揮できるため、分野を問わずこの技術を適用することが可能であり、各種ＵＦＢプロダクトの可能性を広げる技術となる。
【0043】
（他の実施形態）
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【0044】
・上記実施形態では、溶媒として純水を用いているが、超純水、精製水、水道水等の水を用いてもよいし、水以外にアルコール等を用いてもよい。
【0045】
・ウルトラファインバブル液の生成装置や生成方法は、上記実施形態に限定されず、種々の生成装置や生成方法を採用することができる。
【符号の説明】
【0046】
１：ウルトラファインバブル液生成装置 ３：第１タンク ５：第２タンク ９：ガス供給部 １０：差圧付与部 １１：液体供給部 １３：液体取出部 １５：側壁 １７：ガス導入口 １９：上部 ２１：液体導入口 ２３：底部 ２５：液体供給口 ２７：連通パイプ ２９：第１圧力センサ ３１：噴射弁 ３３：エレメント ３７：側壁 ３９：液体取出口 ４１：第２圧力センサ ４３：ガスボンベ ４５：第１パイプ ４７：第１開閉弁 ４９：第３圧力センサ ５１：第２パイプ ５３：第２開閉弁 ５５：第３パイプ ５７：第３開閉弁 ６０：制御部 ７０：第１領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】