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ファインバブル
-マイクロ・ナノバブルの基礎・実用・新展開-


 本書は、ファインバブルの様々な製法とその応用を取り上げ、信頼のおける著書、論文、総説、特許などの情報をもとに、ファインバブル(マイクロバブル・ナノバブル)の本質を理解するために必要な基礎をわかりやすく解説した。また、ファインバブルの生成法と実際に利用されている具体例を網羅し、ファインバブルの本質に基づき、安全な水素・酸素混合ガスとして知られるOHMASA-GASなど今後新展開が予想される分野を展望し、そのメリットを解説した。

ファインバブルの基礎
   構造、電気的特性、自然圧壊と強制圧壊、フリーラジカル、ソノケミストリー、流動と伝熱、ファインバブル発生法(スタティックミキサー方式、エジェクター方式など多数紹介)、計測法(レーザ回折・散乱光法、レーザドップラー法など多数紹介)
ファインバブルの実用
  ・水産分野:魚介類の養殖、藻類培養
・農業分野:成長促進、養液殺菌、収穫農作物の品質改善、土壌改善
・食品分野:食品の殺菌、調味改善、有効成分の抽出、食感改良、醸造への利用
・医療分野:治療(がん治療、結石破砕)、診断(マイクロバブル造影など)
・環境分野:廃水処理(オゾンマイクロバブル)、油汚染土壌・地下水の浄化、放射性物質除去
・工業分野:洗浄・剥離特性の応用(半導体など)、化学反応への応用
ファインバブルの新展開
  ・新燃料ガス:水素のナノバブル化
・多孔性セラミックによるファインバブルの発生
・ファインバブルによる海水淡水化

 
    □体裁 A4判281ページ
    □価格 本体72,000円+消費税
    □送料 弊社負担
    □発行 2015年5月

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章 目 次

 第1章 ファインバブルの基礎
 第2章 ファインバブルの実用編
 第3章 ファインバブルの新展開

詳 細 目 次

 
第1章 ファインバブルの基礎 1
 1.1 ファインバブルの特性 1
  1.1.1 ファインバブルとは 2
  1.1.2 ファインバブルの構造 2
  1.1.3 気泡内圧力と自己加圧効果 3
  1.1.4 上昇速度 4
  1.1.5 気液界面積 6
  1.1.6 液中への溶解 6
  1.1.7 表面電位 8
  1.1.8 電気的特性 10
  1.1.9 微小気泡の安定性 11
  1.1.10 ファインバブルの自然圧壊 12
  1.1.11 ファインバブルの強制圧壊 13
  1.1.12 フリーラジカル 14
  1.1.13 ソノケミストリー 16
  1.1.14 流動特性 17
  1.1.15 伝熱特性 18
 1.2 ファインバブル(マイクロバブル・ナノバブル)の発生法 19
  1.2.1 液の流動を伴う方法 20
   (1) 旋回流方式 20
    a) 株式会社リガルジョイント 20
    b) 株式会社アースリング 21
    c) 株式会社ナノプラネット研究所 21
    d) ニッタ株式会社 23
    e) 株式会社西日本流体技研 23
    f) 関西オートメ機器株式会社 24
    g) 株式会社Ligaric 25
   (2) スタティックミキサー方式 27
    a) 株式会社フジキン 27
    b) 株式会社アスプ(現 HACK UFB株式会社) 29
    c) 西華産業株式会社 30
    d) 株式会社ナノクス 30
   (3) エジェクター方式 31
    a) IDEC株式会社 31
    b) エンバイロ・ビジョン株式会社 33
    c) 株式会社シンワ 33
    d) 芝江産業株式会社 34
    e) 株式会社IBS 35
   (4) ベンチュリー方式 36
    a) 筑波大学・金沢工業大学 36
    b) 関西オートメ機器株式会社 36
   (5) 加圧溶解方式 37
    a) ヤマハ発動機株式会社 38
    b) 株式会社丸八ポンプ製作 38
    c) 株式会社増田研究所 40
    d) 株式会社戸上電機製作所 40
   (6) キャビテーション方式 40
    a) 熊本大学の佐田富式ファインバブル製造装置 40
    b) 株式会社オーラテック 42
    c) 有限会社OKエンジニアリング 42
    d) マイクロガスタンク戦術研究所 43
  1.2.2 液の流動を伴わない方法 44
   (1) 細孔方式 44
    a) 株式会社西研デバイズ 45
   (2) 超微細孔式 45
    a) 株式会社ナック 45
    b) 株式会社西研デバイス 46
   (3) 回転方式 48
    a) 株式会社富喜製作所 48
    b) 大巧技研有限会社 49
    c) 筑波大学・田坂和也・文字秀明 50
   (4) 超音波方式(圧電素子による振動を利用した方法を含む) 51
    a) 本多電子株式会社 52
    b) 明星大学・清宮義博 52
    c) 山形大学・幕田寿典 53
    d) 信州大学・服部薫、佐野雄一 54
    e) 名古屋大学・安田啓司 54
    f) 日本大学・中田雅之ら 55
    g) 日本大学・胡桃聡ら 56
   (5) 振動多孔板方式:群馬大学・伊藤司 58
   (6) 蒸気凝集方式 60
   (7) 電気分解方式 61
    a) 東京薬科大学・功刀彰名誉教授 61
    b) 北海道教育大学・富田幸雄・皆川隆一郎 61
    c) 京都工芸繊維大学・北川石英ら 63
   (8) パルス磁場印加方式:K. Uehara and Y. Yano 63
   (9) 固体包埋方式 65
   (10) 化学反応による方法 66
   (11) 遠赤外線放射セラミックスによる方法 66
 1.3 ファインバブルの計測法 68
  1.3.1 レーザ回折・散乱光法 70
   (1) レーザ回折・散乱光法の測定原理 70
   (2) ベックマン・コールター「LS13320」 71
  1.3.2 動的光散乱法 73
   (1) 動的光散乱法の測定原理 73
    a) 光子相関法 74
    b) 周波数解析法 76
   (2) 大塚電子株式会社「FDLS-3000」 76
   (3) ジャパンレーザー「Sympatec NANOPHOX(PCCS)」 78
   (4) Malvern「Zetasizer Nano S」 79
   (5) Sympatec「レーザ回折式HELOS」 80
  1.3.3 ナノ粒子トラッキング解析法 82
   (1) ナノ粒子トラッキング解析法の測定原理 82
   (2) 日本カンタム・デザイン「NANOSIGHT NS500/LM10」 82
  1.3.4 電気泳動光散乱法(レーザドップラー法) 84
   (1) ゼータ電位・粒径測定法の測定原理 84
   (2) 大塚電子「ELSZ-1000ZS」 87
   (3) ベックマン・コールター「DelsaMax PRO」 87
  1.3.5 画像解析法 89
   (1) マイクロメトリックスジャパン合同会社 89
   (2) ジャパンレーザー 90
  1.3.6 共振式質量測定法 91
   (1) 共振式質量測定法の測定原理 91
   (2) Malvern共振式質量・粒子径計測システム「アルキメデス」 91
  1.3.7 電気抵抗法(電気的検知帯法) 92
   (1) 電気抵抗法の測定原理(コールター原理) 92
   (2) ベックマン・コールター 94
  1.3.8 超音波を利用する方法 95
   (1) 超音波気泡径測定法の測定原理 95
   (2) Dynaflow社(西日本流体技研)「音響式気泡径分布計測装置」 96
  1.3.9 光の干渉を利用する方法 97
   (1) 画像干渉法 97
   (2) デジタルホログラフィーによる計測 99
  1.3.10  原子間力顕微鏡(AFM)による方法 100
   (1) AFMの測定原理 100
   (2) OLYMPUS「顕微鏡OLS4500」 101
   (3) ウルトラファインバブルのAFM像 102
  1.3.11 各種測定法によるファインバブル測定データの比較 (例) 102
   (1) 電気抵抗法(Multisizer4)とナノ粒子トラッキング解析法(NanoSight)との比較 102
   (2) レーザ回折・散乱光法(島津SALAD7100H)、電気抵抗法(Multisizer4)、
      ナノ粒子トラッキング解析法(NanoSight)の比較
103
   (3) レーザ回折・散乱光法(島津SALAD7100HH)、ナノ粒子トラッキング解析
      法(NanoSight)等との比較
104
  1.3.12 流動する気泡の測定法 107
   (1) 気泡をトレーサ粒子として用いるPIV法 107
   (2) 位相ドップラー粒子計測法 107
  1.3.13 ファインバブル技術の国際標準化 110
   (1) ファインバブル技術の国際標準化ISO TC281 110
   (2) 測定法の標準化ISO TC24/SC4 110
   (3) 一般社団法人 微細気泡産業会(FBIA: Fine Bubble Industries Association) 110
 
第2章 ファインバブルの実用編 114
 2.1 水産分野への応用 114
  2.1.1 魚介類の養殖への利用 115
   (1) 二枚貝の養殖 116
    a) カキの養殖 116
    b) ホタテの養殖 117
    c) 真珠の養殖 117
    d) その他 118
   (2) 魚類の養殖 119
    a) 真鯛 119
    b) その他 120
   (3) クルマエビの養殖 121
   (4) チョウザメの飼育 121
   (5) 陸上養殖の飼育装置への利用 122
    a) シャープ株式会社の水処理方法及び水処理装置 122
    b) WHA株式会社 東海大学の陸上マグロ養殖システム 123
    c) 株式会社明電舎の餌料培養方法及びその装置 124
    d) 有限会社ターレスの育成水槽の水処理方法及び水処理装置 125
   (6)その他 126
  2.1.2 藻類の培養等への利用 129
    a) 光産業創成大学院大学・藻類栽培装置及び藻類栽培方法 129
    b) シーシーエス株式会社・藻類培養装置 130
  2.1.3 魚介類の保存・輸送への利用 131
    a) 株式会社REO研究所、産業技術総合研究所・「魚介類の保存方法」 132
    b) 門上洋一・「硝化菌を利用した活魚輸送法」 134
 2.2 農業分野への応用 135
  2.2.1 水耕栽培への利用 135
   (1) 成長促進への利用 135
    a) 株式会社ナノプラネット研究所「植物活性化装置など」 143
    b) 株式会社大通「栽培方法及び栽培装置」 144
    c) 佐藤陽一「水耕栽培装置及び水耕栽培方法」 145
    d) 徳寿工業株式会社「植物栽培方法及び植物栽培装置」 147
    e) 日本液炭株式会社「炭酸ガス溶解水の効率的な供給」 147
   (2) 養液の殺菌への利用 148
    a) シャープ株式会社「除菌可能な水耕栽培装置および水耕栽培方法」 150
    b) 株式会社日立製作所「水耕栽培プラント」 152
  2.2.2 土壌栽培への利用 154
   (1) 稲作への活用 154
   (2) 土壌環境改善・土壌改良等への利用 155
    a) 株式会社丸徳 156
    b) 京浜ビル管理(株)東谷軍次朗他、「無農薬農作物栽培方法及びそれに利用する
      土壌改善剤」
158
   (3) その他 158
  2.2.3 収穫した農作物の品質改善への利用 160
   (1) 収穫した農作物の残留農薬の除去 160
   (2) 保存中に品質が劣化した穀物の品質改善 162
 2.3 食品分野への応用 163
  2.3.1 食品の殺菌への利用 163
   (1) オゾン微細気泡について 163
   (2) 二酸化炭素の微細気泡について 164
   (3) 酸素 165
   (4) その他 166
  2.3.2 食品製造への利用 168
   (1) 生産効率の向上への利用 169
    a) 穀物の浸漬処理の改善 169
    b) 食品の調味への利用 170
    c) 洗米への利用 171
    d) 小麦粉食品製造への利用 173
   (2) 有効成分の抽出への利用 174
   (3) 品質向上への利用 174
    a) 食感の良いマヨネーズ 174
    b) 水への香り付与 175
    c) 保存安定性のよい食用油 177
    d) 機能成分の破壊防止への水素の利用について 177
    e) 茶ペーストの品質保持 178
    f) コンニャクの食感の向上 178
    g) 食品中への水素の含有 179
   (4) 醸造への利用 180
  2.3.3 食品製造設備のCIP洗浄・殺菌への利用 182
    a) 花王株式会社特許「食品または飲料の製造装置の脱臭洗浄方法」 183
    b) 三菱重工株式会社特許「飲料水充填装置の洗浄方法」 183
    c) エンバイロ・ビジョン株式会社 マイクロ・ナノバブル発生装置「YJノズル」 183
 2.4 医療分野への応用 184
  2.4.1 超音波によるキャビテーション気泡を利用した治療法 184
   (1) 高密度焦点式超音波(HIFU)治療法 184
    a) がん治療 185
    b) 結石破砕 186
   (2) 超音波触媒法 189
    a) 二酸化チタン触媒法 189
    b) チタニア・シリカ触媒法 190
  2.4.2 マイクロバブルと超音波を併用した診断および治療 191
   (1) 超音波造影剤診断 192
    a) エコー検査と超音波造影剤検査の違い 192
    b) 造影剤(マイクロバブル)の開発 192
   (2) 超音波遺伝子・薬物デリバリー 195
   (3) 超音波血栓溶解・血管新生療法 198
    a) 血栓溶解療法 198
    b) 血管新生療法 199
   (4) 超音波診断と治療の融合 200
  2.4.3 ナノバブル水の医療分野への適用 202
   (1) 酸素ナノバブル水 202
    a) 酸素ナノバブル水の製造方法(産総研、株式会社REO研究所) 202
    b) 酸素ナノバブル水(産総研、株式会社REO研究所)の応用 203
    c) その他の酸素ナノバブル水 205
   (2) オゾンナノバブル水 205
    a) オゾンナノバブル水の製造方法(産総研、株式会社REO研究所) 205
    b) オゾンナノバブル水(産総研、株式会社REO研究所)の応用 205
 2.5 環境分野への応用 209
  2.5.1 マイクロバブルを用いる排水処理技術 209
   (1) オゾンマイクロバブルを用いる方法 209
    a) 化学関連工場での排水処理 210
    b) 農水産、食品工場での排水処理 211
    c) 汚水・下水処理 213
   (2) マイクロバブルと物理的手法の併用 215
  2.5.2 マイクロバブルを用いる水質浄化 219
   (1) 湖沼・貯水池の浄化 219
   (2) 海域の浄化 222
  2.5.3  マイクロバブルを用いる土壌・地下水汚染の浄化 224
   (1) 油汚染土壌の浄化 224
   (2) 地下水の浄化 229
   (3) 放射性セシウム除染技術 231
   (4) 塩害土壌の浄化 232
  2.5.4 CO2マイクロバブルの地球温暖化対策への適用 234
   (1) CO2地中貯留 234
   (2) CO2高効率固定化 236
 2.6 工業分野への応用 237
  2.6.1 ファインバブルの剥離特性の利用 237
   (1) 食品工業への応用 237
   (2) ナノバブル含有水を用いた取水井戸の揚水能力の回復 239
   (3) 高濃度オゾンファインバブル水の使用による除染技術実証試験 241
   (4) 微細気泡による油汚染土の浄化 242
   (5) ファインバブルのクリーニングへの応用 244
  2.6.2 ファインバブルによる船舶の流体抵抗の改善 244
  2.6.3 化学反応への応用 246
   (1) マイクロバブル・ナノバブル手法による有機合成 247
   (2) 高周波またはマイクロ波を用いた液中プラズマプロセス 248
  2.6.4 ファインバブルによる液体燃料の改質 250
 
第3章 ファインバブルの新展開 253
 3.1 新燃料ガスへの展開 253
  3.1.1 天然ガスハイドレート(NGH) 253
  3.1.2 水素ハイドレートの発見 253
  3.1.3 ナノバブルによる水素ガスの安全化(OHMASA-GAS) 255
 3.2 その他の新分野 258
  3.2.1 水素ウルトラファインバブル水(水素ナノバブル水) 258
    a) 水素水の問題点 260
    b) 水素水中の水素の定量法 260
  3.2.2 オゾンウルトラファインバブル水 261
   (1) オゾンウルトラファインバブル水の生成方法とメカニズム 261
    a) オゾンウルトラファインバブル水の生成方法 261
    b) オゾンウルトラファインバブルの存在メカニズム 262
   (2) オゾンウルトラファインバブル水の応用事例 263
 3.3 オゾンウルトラファインバブル氷 265
 3.4 ウルトラファインバブルの新展開 267
  3.4.1 多孔性セラミックによるウルトラファインバブルの生成とその応用 267
   (1) 多孔性セラミックによるウルトラファインバブルの生成 267
   (2) 多孔性セラミックによるウルトラファインバブルの応用事例 268
    a) 湖沼の水質浄化 268
    b) 酸素ウルトラファインバブルによるマダイ稚魚の飼育 269
    c) ファインバブル技術による海水淡水化プラント 270
  3.4.2 帯磁性ナノバブル(情報水) 272
  3.4.3 ウルトラファインバブル水による半導体ウエハーの洗浄効果と洗浄メカニズム 276
  3.4.4 プロパンガス・OHMASA-GAS混合ガス 278
  3.4.5 安定型高濃度水素水生成装置 279
   (1) 安定型高濃度水素水生成装置の開発 280
   (2) 安定型高濃度水素水の今後の展望 281

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