ファインバブルのサイズ計測・濃度測定

ウルトラファインバブルとは？マイクロバブルとは？

ファインバブルとは、液体中に存在する微細な気泡の総称であり、直径100 μm未満の気泡が対象とされています。このうち、直径1 μm以上100 μm未満のものはマイクロバブル、直径1 μm未満のものはウルトラファインバブルに分類されます。(ISO 20480-1,JIS B 8741-1で規定)
なお「ウルトラファインバブル」、「ファインバブル」、「FINE BUBBLE」は一般社団法人ファインバブル産業会の登録商標です。
ファインバブルは、大きな気泡と比べて特に有用な特性を持っていることが知られています。ファインバブルの性質は、気泡径、個数濃度、気体の種類、液体の性状、温度、圧力、流動条件などによって変化します。条件によっては粒子や汚れとの相互作用、洗浄・分離工程への応用可能性が報告されていますが、得られる効果は対象物や使用条件によって異なります。
気泡径や濃度は、ファインバブルの基本特性を把握するための重要な指標であり、応用や評価を行ううえで計測が重要となります。
レーザ回折・散乱法では、水のほか、酸性溶液、有機溶剤系などさまざまな液体^※中のファインバブルのサイズ計測・濃度測定ができます。
^※十分な散乱光が得られる液体

ファインバブルの応用分野

ファインバブルは、大きな気泡に比べ界面活性作用、衝撃作用、ガス溶解促進作用、反応促進作用、ガス貯蔵作用などさまざまな有用な性質を持った直径100 µｍ未満の小さな気泡です。これらの作用を活用し、工業分野での洗浄・殺菌、水産業や農業分野での活性化・成長促進、さらには医療、美容、食品分野などでの活用も広がりつつあります。

ファインバブルの測定（粒子径と濃度測定）

●測定原理
粒子群にレーザ光を照射し、そこから発せられる回折・散乱光の強度分布パターンから計算によって粒度分布を求める方法です。
また、標準粒子による校正とMie 散乱理論に基づく補正を加えることによって、個数濃度（個/mL）または体積濃度（μL/L）としての粒子径分布が求められます。この測定原理を定量レーザ回折・散乱法（qLD法）と言います。
★光の強さではなく、光強度分布パターンを検出すれば粒子の大きさがわかるところがポイント
★qLD法では、粒子濃度の測定が可能となるところがポイント

• 個数濃度：本測定法で得られる単位体積当たりの粒子の個数　個数濃度の単位（個/mL）
• 体積濃度：本測定法で得られる単位体積当たりの粒子の体積　体積濃度の単位（µL/L）
• メディアン径（50 %粒子径、中央値）とは、粒子径分布の積算50 %にあたる粒子径で、粒子粉体をある粒子径から2つに分けたとき、大きい側と小さい側が等量となる径のことです。
• モード径（最頻値）とは、粒子径分布の頻度グラフのピークに対応する粒子径のことで、分布の中で最も出現する粒子径を表します。
• 平均径とは、各区間の代表粒子径の値（粒子径の刻みの中間径）に粒子量（差分）を掛けて、総粒子量で割った値です。

●試料
・ブランク水（ファインバブル発生前の水）^※
　※UFBの測定では粒子濃度が低いため、ブランク水には純水をご使用ください。ブランク水に粒子が混入していると、正確な測定ができません。
・ファインバブル水（ファインバブル発生後の水）

●測定手順
まずは、ブランク水に含まれる粒子のサイズと濃度（散乱パターンや散乱強度）を測定します。
次に、ファインバブル水を測定します。ファインバブル水中に含まれるファインバブル粒子の径や濃度は、ファインバブル水の測定結果から、ブランク水の測定結果を差し引くことで求めます。
 

●測定方法
ウルトラファインバブル：サイズと濃度がともに比較的安定しているため、バブル水をセルにサンプリングして測定を行います。
マイクロバブル  ：浮上による消失の影響を考慮し、バブル発生直後の液体をポンプでセルに送りながらリアルタイム測定を行います。
 

市販のウルトラファインバブル水の測定例

ウルトラファインバブル個数濃度測定結果を示します。
グラフの横軸は気泡径（単位：µm，対数スケール）、左縦軸は個数濃度（積算）（単位；個/ｍL）、右縦軸は個数濃度（頻度）（単位；個/ｍL）です。
個数濃度（頻度）は青色棒グラフで、ある粒子径と次の粒子径との間に存在する粒子の量を表します。
個数濃度（積算）は黒色線グラフで、各粒子径範囲の粒子量（頻度）を積算した値になります。
測定の結果、気泡径（メディアン径）は約0.1 µm、粒子濃度は、16億5千万個となりました。

図　市販UFB水の粒子径分布

法規制・規格

ISO規格発行リスト（一部抜粋）

JIS規格発行リスト（一部抜粋）

2026.01.06　153