技术领域
本发明涉及流体声能中药超细处理技术,属于国际专利分类A61J3/00 “将药品制成特殊物理形式的装置或方法”技术领域。
背景技术
中医中药是中华民族五千年文化的精髓之一,对中华民族的繁衍昌盛做 出了重要贡献,我们的祖先在中医中药方面积累了丰富的用药方法和宝贵的 临床经验,并且形成了博大精深的理论体系,如何充分挖掘和利用祖先为我 们留下的宝贵财富,进而继续创新,是我们面临的挑战和难得的机遇,尤其 在国内中药资源产量不断降低,而人口却大幅度增长了,中药
原料药严重 不足。尤其是产量低、来源少的贵重中药几近绝矣,使得许多著名中药成方、 成药难以组成和生产。中药加工基本方法,五千年来基本没有改变。传统的 中药加工方法,限制了中药剂型的国际化,因而绝大多数的中药产品无法出 口国际市场。做为中医中药的发祥地的中国,却在中药国际市场上只占不足 3%的份额。
根据《中华人民共和国药典》(2000年版一部)内收录记载最细中药极 细粉为通过九号筛为200目粉末,相当于粒径为75um的颗粒。科学实验表 明:微米级中药与传统中药相比,其表面积比大幅增加,制成的中药饮片及 其提取物中所含有效药物成份在胃肠道的
溶解度会明显增加,其有效成份的 吸收可显著增强,中药的
生物利用度大幅提高。使之成为
质量稳定、可控、 疗效可靠、制剂精良的现代中药。因此,将中药做尽可能的超微细处理, 将使药效得到更好的发挥。这也正是目前中医中药界难于突破的重大难题。
下面论述声能相关问题。“自然界有多种形式的
能量,如光能、
微波 能等,声能是其中的一种。见引注①”同其它能量一样、声能是可为人类 所利用的能量。
声学按人
耳是否可听的
频率将声能的全声域分为超声声能与可听声声 能。迄今为止的声能应用多局限于超声领域是由于三个原因:因为超声对 物质的穿透性强,声能的应用首先是从以超声获取信息开始的,如应用于 声纳、超声探伤等;其次大功率的可听声应用易形成噪声污染;最后,可 听声的利用“还会出现另一个问题,就是声能系统将变得很庞大。见引注②” 也就是说,如果当该三个原因不再构成某项可听声频段的应用技术的障碍 时,可听声频段的声能同样可以为人类所利用。
本发明不局限于超声范围而涉及全声域范围,因此,在本“关于声能” 部分所引述著作的内容中凡是提到“超声”、“强超声”或“功率超声”的 论述,均应理解为既包括超声声能也包括可听声声能。
大功率的超声简称为功率超声。“功率超声是利用超声振动形式的能量 使物质的一些物理、化学和生物特性或状态发生改变,或者使这种改变的 过程加快的一
门技术。见引注③”“强超声在媒介中传播时,会产生一系列 效应,如
力学效应、热学效应、化学效应和生物效应等等。见引注④”
声能的产生方法有两种:“一种是利用
电声换能器产生超声,另一种是 利用流体作动力来产生可听声或超声。见引注⑤”“流体动力式声能发声 器的基本类型可分为三种:气流式:如哈脱曼哨、旋笛等;液流式:如簧 片哨;气液式:既可以用高速气体,也可以用高速液体作动力源来产生声 和
超声波,如
旋涡哨,圆板哨就是这种发声器的典型代表。见引注⑥”流 体动力式声能发生装置指包括动力源、控制装置、声源装置即发声器在内 的总称。流体动力式声能发生装置的声源部分称为声能发声器或声哨,声 能发声器或声哨已广泛应用于如航空
发动机燃油
喷嘴等各个领域。本发明 的
流体声能中药超微细处理技术中的超微细中药处理装置所采用的即属于 气液式的流体动力式声能发声器。
流体声能加工的过程可以简述为:根据对固态、液态、气态等不同的 被加工物质的不同特性和加工目的,选择特定的流体动力介质、特定的声 频、特定的声强、特定的声场分布和其它工艺条件,在这些条件下对被加 工物质进行声能加工处理,使被加工物质发生相应的力学效应、或热学效 应、或化学效应、或生物效应、或以上多种效应所引起的变化,达到声能 加工的目的。
“流体动力式声能发生器是以流体为动力源,利用调整液体或高速气 体来产生可听声与超声的发生器。……的独特优点是结构简单、造价低、 处理量大,操作方便,经久耐用,见引注⑦”并且更重要的是它的“耗能 小,动力源方便,因而很适合于工业应用。见引注⑧”虽然理论上流体动 力式声能发声器具有上述7种优点,但要研制出如本发明的流体动力式声 能中药超微细处理系统必须跨越从理论的可能性达到技术现实性之间的距 离。
“目前流体动力式声能发声器在工业应用方面已显示出它的独特优 点,展示出它的巨大生命力。然而,由于…其中涉及到的数学处理非常困 难,因而至今…发声机理还没有得到较为令人满意的解释,大部分的研究 仅限于有关实验现象分析。在一系列的应用中,主要基于经验公式以及具 体不同的状况的实验曲线给出的结果与特征趋势来考虑问题。对于实际要 求来说,理论上的精确预示与计算有关的声波特征,如频率、强度、声场 分布等等,无疑能更有利于它的应用以及控制。因而,
对流体动力发声器 声波的产生和特征的进一步研究是今后值得深入探讨的研究方向。见引注 ⑨”至本专利申报时为止,上述论述所概括的声能技术的研发情况没有根 本的改变,这可以解释为什么至今流体动力式声能的利用远远落后于其它 形式的能量的利用,可以说明该流体动力式声能中药超微细处理系统作为 发明的实际意义。
上述“关于声能”部份的注释中的引注内容引自应崇福所著《超声学》 一书:①……引自第4页第一章第1.2节;②……引自第5页第一章第 1.2节;③……引自第456页第七章第7.1节;④……引自第456页第七 章第7.1节;⑤……引自第457页第七章第7.2节;⑥……引自第495 页第七章第7.3节;⑦……引自第495页第七章第7.3节;⑧……引自第 506页第七章第7.3.6节;⑨……引自第506页第七章第7.3.6节。《超声 学》为中国科学出版社出版;【京】新登字092号;1990年12月第一版1993 年12月第二次印刷。
发明内容
本发明的目的,在于克服现有中药加工处理技术方面的障碍,提供一 种流体声能中药超微细处理技术。
本发明的技术方案如下:
流体声能中药超微细处理技术,是以流体动力式声能发生器为
基础, 对中药原料
浆液(原料浆的溶
煤可以为任何可食用液体)进行处理的技术。 该技术的实现是通过相配套而设计的流体声能中药超微细处理装置。
所述的流体声能中药超微细处理装置,包括中药料浆罐、为中药料浆 加压的空气
压缩机和液体压力
泵、为空气压缩机和液体压力泵提供动力的
电动机或其它动力装置,以及管线、
阀门等组成。在动力装置电动机输出 端设置有空气压缩机和液体压力泵,液体压力泵的前端通过管路连接装有 待处理中药原料的中药料浆罐。空气压缩机和液体压力泵后端通过管路连 接至流体动力式声能发生器。加压后的中药料浆通过流体动力式声能发生 器处理后,得到超细化的中药料液,储存在超细中药料液罐体中,供根据 不同医用需要的进一步处理及使用。
上述装置为设计的一级处理装置,或称为主体装置。根据需要,如果 一级处理之后仍然达不到
治疗效果的需求,还可以一级处理装置的超细中 药料液罐体作为原料罐,续接相同的处理装置,进行二级、三级乃至更多 级的处理。
在二级处理的情况下,采用与上一级的声能超细处理相同的装置系统, 在超细中药料液罐体的末端通过输出管路连接至下一级的空气压缩机、液 体压力泵、电动机、流体动力式声能发生器、装载罐,该下一级各部件的 连接关系同第一级。
在三级声能处理的情况下,采用上述二级声能超细处理的装置,其末 端超细中药料液罐体的输出管路连接至下一级的空气压缩机、液体压力泵、 电动机、流体动力式声能发生器、中药料罐,该下一级各部件的连接关系 同上所述。
根据不同的原料中药性状和所要达到的具体处理要求,该装置结构可 以为一级声能处理,也可以为二级、三级或多于三级的声能处理,其中每 级声能处理所采用的电动机或其它动力装置的功率,转换为压缩气体压力, 为0.05MPa——3MPa。
所述的流体动力式声能发生器为一金属腔体,包括一中腔体及上、下 轴腔所组成。上、下轴腔的上、下两端面的轴心设有同轴的两个出口,中 腔体上均匀分布有4个入口。
所述的入口为斜孔,该入口轴线与外圆切线的夹
角为30°-90°。
入口斜孔可以根据选择不同频率的需要设有1-40个。
入口孔径与出口孔径的比值为100∶1-20。
所述的流体动力式声能发生器,其内腔上轴腔的顶面直径D1与内腔上 轴腔的根直径D2之比,根据不同的频选需要可为1-5∶1或1∶1-5。
本发明的有益效果:
本发明利用流体声能技术将中药处理至<10μm的超微细状态。经处理 后的微米级中药与传统中药相比,其表面积比大幅增加,制成的中药饮片 及其提取物中所含有效药物成份在胃肠道的溶解度会明显增加,其有效成 份的吸收可显著增强,中药的生物利用度大幅提高。使之成为质量稳定、 可控、疗效可靠、制剂精良的现代中药。本发明可以在保持中药原有之性 能、性质的前提下,将其加工至超微细、微米化状态。因而能达到减少药 材量30%~80%、缩小用药体积50%~70%、使中成药的所有剂型产生革 命性的进步。既沿袭了传统中药加工工艺和制剂技术,又能大幅度提高中 药的药效和质量,并为中药走向世界做出划时代的贡献。
采用本发明的流体声能中药超
微细加工设备,可将中药处理至<10μm 的超微细状态;孢子类中药材细胞的破壁率≥95%。流体声能中药超细处理 技术符合当代中药加工超微细、微米化技术发展的核心趋势。在不改变传 统中药加工工艺和制剂优势的同时,所制备的微米级中药能够提高中药的 药效和质量并为实现中药剂的精确计量奠定了基础;同时可大幅度节省中 药材资源;将为中药走向世界做出重要贡献。
流体声能中药超微细
粉碎是将常规加
水粉碎的中药悬浊液加压、在经 过声能发生器处理时,悬浊液在强声能的声
空化和共振作用下,瞬间完成 超微细处理,产物的细化程度达到<10μm,汤剂中的水同时被小分子化。 该装置在加工时可根据中药传统的熬制
温度对温度作出调节控制,使中药 超细化、匀化、灭菌和熬制一次完成。该装置不受中药种类限制,保持中 药全成分,提高中药药效,大幅提高有效成分的析出率,提高药物得率和 成药质量。
药材有效成分的直接溶出,使制成的药物起效快速、完全,可增加难溶 性药物的溶解度和溶解速率。并且由于药物有效成分颗粒小,对肠壁的黏附 作用加强,中药粒子在肠内
停留时间会增长。
以上各方面均有利于药物的吸收,会明显使人体吸收的成分更全面,吸 收强度提高,吸收量增加,从而明显地提高药物的利用度,可达到减少药材 量30%~80%,缩小用药体积50%~70%。以节约药材,节省医疗
费用, 提高疗效。
附图说明
图1为本发明流体声能中药超微细加工设备一级处理装置的示意图;
图2为在一级处理装置的基础上续接的一级处理装置的示意图;
图3为在二级处理装置的基础上续接的三级处理装置的示意图;
图4为流体动力式声能发生器内腔体的示意图;
图5加设了
外壳的内腔体的仰视图。
图中:1、中药料浆罐,2、超细中药料罐,3、气液混合声能发生器, 4、空气压缩机和液体压力泵,5、动力装置(电动机),6、出口,7、8、9、 10、声能发生器中腔上的入口,11、轴心出口。
D1、声能发生器内腔上轴腔的顶面直径;
D2、声能发生器内腔上轴腔的根直径;
D3、声能发生器的中腔体直径;
具体实施方式
参照上述各附图,本发明流体声能中药超微细处理技术是以流体动力 式声能发生器为基础,通过流体声能中药超微细处理装置,对中药原料浆 液进行超微细处理的技术。所使用的装置为流体声能中药超微细处理装置, 包括中药料浆罐1、为中药料浆加压的空气压缩机和液体压力泵4、为空气 压缩机和液体压力泵4提供动力的电动机5或其它动力装置,以及管、线、 阀门等。其工作原理为:
电动机5输出
动能,带动压力泵4工作,
电能转化为机械能,该机械 能转化为最大颗粒<1mm的中药料浆颗粒的动能;该动能引发声能发生器 工作,转化为声能,利用声能,使中药得以达到超微细粉碎(可伴随声能 加温)。
装置中各部件的连接关系为:中药料浆罐1通过管路连接空气压缩机 和液体压力泵4的液体压力泵前端,空气压缩机和液体压力泵4后端通过 管路连接至流体动力式声能发生器3。经流体动力式声能发生器3处理后得 到的超细化中药料液,储存在超细中药料液罐体2中。此即是主体装置, 即一级处理装置。
根据需要,该装置也可以由上述主体装置前后连接、进一步组成多级 超微细处理装置,即:空气压缩机和液体压力泵4的液体压力泵前端通过 管路连接前一级已经超细处理过的中药料液罐体,流体动力式声能发生器3 的后端连接装有经本级处理过的中药料液罐体。即由前一级的尾端连接下 一级的首端组成。
所述流体动力式声能发生器3为一金属腔体,包括一中腔体及上、下 轴腔所组成;上、下轴腔的上、下两端面的轴心设有同轴的两个出口11, 中腔体上均匀分布有4个入口7、8、9、10;入口为斜孔,该入口轴线与外 圆切线的夹角为30°-90°;入口斜孔可以根据选择不同频率的需要设有1 -40个;入口孔径与出口孔径的比值为100∶1-20;
流体动力式声能发生器3内腔上轴腔的顶面直径D1与内腔上轴腔的根 直径D2之比,根据不同的频选需要可为1-5∶1或1∶1-5。
应用范围:某些中药原药在采用该装置处理后,既可以作为药物口服液 又可作为药物中间体进一步深加工,这种超微细药物中间体为中药的干粉吸 入剂、喷雾剂、胶囊剂、颗粒剂、片剂、冲剂、洗剂、丸剂、注射剂、
软膏 剂、贴膏剂、滴丸剂、涂剂、膏剂、凝胶剂、湿敷剂、灌肠剂,骨架型制片 剂、微囊、微球、微孔膜包衣片、超细包覆微粒、肠溶包覆微粒、中药颊含 片、舌面速溶片等等各种新剂型的开发,为满足临床实践中病人不同层次的 需求和医生
处方用药选择多样化的需要创造了崭新的条件。
我国对2000余种
植物进行化学和生物学研究获取其各自的活性化合物 成分,仅上海药物所就对《中国药典》收载的中药分离得到8000多种化学 成分,但这种分析技术是针对中药所含的某种特定单一成分,即只要试验条 件能够满足对中药中单一组分的分离、提取及含量测定即可,并不关心其它 成分,例如中药黄芩中的黄芩甙的分离提取。
但是普通植物一般含有多达100多种成分,对于成分复杂的中药整体而 言,以这种方式分离提取出的只能是某种药用植物的全部中药成分中很微小 的一部分。沿着这条思路走下去、中医中药和中药加工技术将背离几千年来 的中医药实践。例如北京大学临床
肿瘤学院王代树教授的拆方试验,即是采 用分离提取出单一有效成分的试验,但试验效果与预期不符。美方学者表示: “一切应该以疗效为准,还是继续作复方研究。”证明国外学者在医疗实践 的面前,同样认可中药的全植物入药、复方用药。
流体声能中药超细处理技术不改变原来中药的传统药效学物质基础,保 持“一味中药就是一个小复方”的中药特点不变,在继承了传统中药的配方优 势的基础上提高了药效,或在同等药效条件下减低原药用量。
流体声能中药超细处理技术的核心技术,是将中药加工至超微细、微 米化。在保证传统中药加工工艺和制剂技术优势的同时,提高中药的药效、 质量、和建立新的
给药途径。还可以扩展应用于新药源的开发:如海洋药 物的研发等。为中药剂型的创新改进创造了条件,如各种静脉注射及点滴 药类、各种口服液、外用膏药的原浆等。由于药液超微细处理,可以提高 其吸收效率,提高疗效。可以节省中药材资源,有利于满足对中药的需求 和缓解环境保护压力。流体声能中药超细处理技术作为崭新的中药加工核 心技术,为国产药品质量的提高,特别是对国际市场的中药出口,开拓了 崭新而不可阻挡的商业机会。必定能够为中药走向世界做出重要贡献。
药材不同提取方法的有效成分含量比较表:
一、出膏率比较表
二、有效成分含量比较表
通过以上实验得到的结论如下:
1.声能技术对灵芝孢子粉的提取效果明显好于传统方法,值得进一步 探索和开发。
2.声能技术对黄连的提取效果高于传统方法约40倍,黄连为贵重药材, 而且近年来又发现多种药效,是目前研究的热点,声能技术值得在此方面 进一步探索和开发。