帶電特性を利用した浮遊マイクロバブルの捕獲固定化に関する先進技術の開発

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マイクロバブルは直径が10μm～数十μmの気泡で電荷を帯びている。水中をゆっくり浮遊することでごみなどを吸着し水質の浄化をするなどの幅広い分野で利用されている。マイクロバブルが電荷を帯びていることを利用して、浮遊しているマイクロバブルの動きを制御し、マイクロバブル単体を映像に捕える装置の開発を行った。発生用ノズルの出口を水槽の底面に取り付けてマイクロバブルを発生させる。マイクロバブルが浮遊しながら水面に近づくため、水深のある水槽を透明アクリル材で製作し、周囲から照明を調整し照射することで乱反射を防ぎ、マイクロスコープに必要な照度を保てるようにした。マイクロバブルを捕獲するため水槽内の上面付近に捕獲用のトレーを固定した。トレー内にはマイクロバブル捕獲固定するために間隔を調節できる電極を製作し取り付けた。電極は1mm厚の銅板で2個平行にし、電極の間に200μm間隔のステンレス製メッシュを置いた。メッシュは電極に接続し、もう一方を短絡しないように5mmの隙間を空けて固定した。実験では二つの電極間にファンクションジェネレータで交流電圧を印加した。電圧、周波数を調整してメッシュ部のマイクロバブルの状態をマイクロスコープで観察した。メッシュには100μm～30μm程度のマイクロバブルが多く付着した。20μm以下ではメッシュ間に安定した状態で静止しているものもみられた。また、収縮から消滅までの時間が速いようであった。帯電特性を利用して浮遊しているマイクロバブルの動きを交流電源を用いて制御することは困難であった。しかし、メッシュを用いることでマイクロバブルがより安定した状態を作り出すことができ、マイクロスコープのレンズの被写体深度の調整が容易に行えることで、正確な寸法測定や、マイクロバブル単体の状態を詳細に観察することが可能になった。