CN111337616A - 一种中药薄层数字化分析系统及其应用方法 - Google Patents

一种中药薄层数字化分析系统及其应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中药薄层数字化分析系统及其应用方法，属于薄层分析领域。该系统通过箱体拉门将中药薄层板置于薄层板扫描平台上，开启光源、调节扫描波长，通过动态调节三维轨道、动态扫描支架、升降台，扫描探头扫描中药薄层板，图像采集器收集薄层板中条带、斑点二维坐标、斑点感光强弱信息以及紫外‑可见‑近红外光谱图，通过数字化转换器形成二维数字化薄层图谱和三维数字化对照图谱，进而通过相似度分析器，实现样品薄层斑点中成分组成进行快速定性分析、相似度评价，提升薄层鉴别的准确度、灵敏度、专属性。在目前医药行业对制剂标准化的趋势下，可以有效提升质量控制水平，保证制剂质量，社会效益显著。

Description

一种中药薄层数字化分析系统及其应用方法
技术领域
本发明涉及一种薄层数字化分析系统，尤其涉及一种中药薄层数字化分析系统及其应用方法，属于中药薄层分析领域。
背景技术
薄层色谱法系将适宜的固定相涂于玻璃板、塑料或铝基片上，成一均匀薄层。待点样、展开后，根据比移值(Rf值)与适宜的对照物按同法所得色谱图的Rf值作对比，用以进行药品的鉴别、杂质检查或含量测定的方法。薄层色谱法是快速分离和定性分析少量物质的一种很重要的实验技术，也用于跟踪反应进程。薄层色谱自1938年发明以来，自身的理论和技术得到了长足的发展，其应用范围极其广泛，成为现代实验室不可或缺的一种技术手段。薄层色谱法被许多国家药典用于药物中杂质的检查、药物分析等方面，且是目前药典中收载最多的鉴别与有关物质检查方法之一，具有设备简单、操作简便等优点，但薄层色谱技术由于精密度和重现性均较差，存在专属性偏低的现状。
在国家中药标准化行动计划的行业背景要求下，在中药材、饮片、成药进行相应标准制定中，薄层鉴别是在鉴别项下不可或缺的重要组成部分，而其评判指标多通过与对照品或对照药材是否存在相同位置斑点作为评判标准，进而通过文字表述Rf值、相对比移值、斑点颜色，指标存在人为主观判断、信息模糊，导致在标准制定和实施时存在结果难重复。
目前市场上的薄层色谱扫描仪，其发射单色器均为滤光片型，不能进行全波长发射光谱扫描，同时仅能对斑点颜色、比移值进行定性，无法实现薄层图谱中条带、斑点的吸光、反射光强弱、光谱量化信息分析，难以实现专属性、高灵敏分析。
发明内容
本发明针对现有技术存在的缺陷，而提出一种检测灵敏度高、专属性强的中药薄层数字化分析仪。
该中药薄层数字化分析系统包括图像采集器、紫外全波长光源、可见光光源、近红外光源、光栅、光栅、暗室箱、箱体拉门、薄层板扫描平台、三维轨道、动态扫描支架、扫描探头、发光体、升降台、数字化转换器、相似度分析器、显示器，其中，通过箱体拉门将中药薄层板置于薄层板扫描平台上，开启紫外全波长光源、可见光光源、近红外光源中的一种光源，光源信号通过光栅转换至发光体成单波长光束照射在中药薄层板上，通过动态调节三维轨道、动态扫描支架、升降台，扫描探头扫描中药薄层板，图像采集器收集薄层板中条带、斑点二维坐标、斑点感光强弱信息以及紫外-可见-近红外光谱图，通过数字化转换器形成二维数字化薄层图谱和三维数字化对照图谱，进而通过相似度分析器对待测中药薄层板完成分析，结果通过数据线呈现在显示器上；所述的暗室箱内含有系统中图像采集器、紫外全波长光源、可见光光源、近红外光源、光栅、光栅、箱体拉门、薄层板扫描平台、三维轨道、动态扫描支架、扫描探头、发光体、升降台。
该中药薄层数字化分析系统的应用方法，包括以下步骤：
a.将待测中药薄层板置于水平零度的薄层板扫描平台上，开启紫外全波长光源、可见光光源、近红外光源通过光栅转换至发光体形成190nm～1100nm系列波长单波长光束，以梯度为1nm的扫描精度，图像采集器通过扫描探头记录待测中药薄层板上条带、斑点的二维坐标信息、斑点感光强弱信息以及紫外-可见-近红外光谱图；
b.通过三维轨道、动态扫描支架、升降台调节薄层板扫描平台角度，图像采集器通过扫描探头记录系列三维空间信息下的待测中药薄层板上条带、斑点的二维坐标信息、斑点感光强弱信息以及紫外-可见-近红外光谱图；
c.以步骤a水平角度下的数据为基准，结合步骤b系列三维信息下的薄层数据，通过数字化转换器拟合以角度为纵坐标，波长为横坐标的三维数字化图谱；
d.根据中药薄层板对应的标准样品和待检测样品信息，分别通过数字化转换器拟合成三维数字化标准图谱和三维数字化待测图谱，进而通过相似度分析器，以光谱曲线变化、感光强弱信息、斑点二维坐标为指标进行相似度计算，结果呈现在显示器上。
该中药薄层数字化分析系统的应用方法中的感光强弱信息包括吸光强度、反射强度、折光强度。
该中药薄层数字化分析系统可用于中药材、饮片、制剂进行薄层定性、定量分析性，并进行相似度、专属性鉴别分析。
技术效果
1.通过三维标准图谱相似度分析，实现样品薄层斑点中成分组成进行快速定性分析、相似度评价，提升薄层鉴别的准确度、灵敏度。
2.根据色谱分离中斑点重叠，基于可见-远红外区吸收光谱、强度差异，采用等吸收法、系数倍率法或高阶求导法进行定量运算，实现目标成分的专属性定量分析。
3.中药薄层数字化分析系统在目前医药行业对制剂标准化的趋势下，可以有效提升质量控制水平，保证制剂质量，社会效益显著。
附图说明
图1为本发明系统的组成结构示意图，图中标号名称：1、图像采集器；2、紫外全波长光源；3、可见光光源；4、近红外光源；5、光栅；6、光栅；7、暗室箱；8、箱体拉门；9、薄层板扫描平台；10、三维轨道；11、动态扫描支架；12、扫描探头；13、发光体；14、升降台；15、数字化转换器；16、相似度分析器；17、显示器。
图2为阿魏酸对照品和新生化颗粒样品(批次：20180520、20181010)在356nm条件下的薄层图。
图3为新生化颗粒样品(批次：20180520)三维数字化光谱图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明。
本发明中药薄层数字化分析系统结构如图1所示，包括图像采集器(1)、紫外全波长光源(2)、可见光光源(3)、近红外光源(4)、光栅(5)、光栅(6)、暗室箱(7)、箱体拉门(8)、薄层板扫描平台(9)、三维轨道(10)、动态扫描支架(11)、扫描探头(12)、发光体(13)、升降台(14)、数字化转换器(15)、相似度分析器(16)、显示器(17)，其中，通过箱体拉门(8)将中药薄层板置于薄层板扫描平台(9)上，开启紫外全波长光源(2)、可见光光源(3)、近红外光源(4)中的一种光源，光源信号通过光栅(5)或光栅(6)转换至发光体(13)成单波长光束照射在中药薄层板上，通过动态调节三维轨道(10)、动态扫描支架(11)、升降台(14)，扫描探头(12)扫描中药薄层板，图像采集器(1)收集薄层板中条带、斑点二维坐标、斑点感光强弱信息以及紫外-可见-近红外光谱图，通过数字化转换器(15)形成二维数字化薄层图谱和三维数字化对照图谱，进而通过相似度分析器(16)对待测中药薄层板完成分析，结果通过数据线呈现在显示器(17)上。
本发明中药薄层数字化分析系统，图像采集器(1)为高精度、广角、自动调焦相机，采用日本索尼公司的ILC-9α相机；紫外全波长光源(2)波长覆盖190-400nm，采用美国waters公司DAD氘灯光源；可见光光源(3)波长覆盖400-720nm，采用飞利浦G6T5型可见光光源；近红外光源(4)波长覆盖720-1100nm，采用法国Quantel公司钕玻璃固体激光器；光栅(5)和光栅(6)采用美国THORLABS公司点阵式全像立体光栅；暗室箱(7)为不锈钢材质制作，内壁涂有吸光材质，排斥杂光干扰；箱体拉门(8)为不锈钢材质制作；薄层板扫描平台(9)为不锈钢材质制作用于放置薄层板；三维轨道(10)可进行数字化调控，采用日本索尼公司的TVP40P三维轨道；动态扫描支架(11)可进行数字化调控，采用中国捷宇高精度扫描架；扫描探头(12)采用日本EPSON公司V19扫描探头；发光体(13)采用日本EPSON公司V19-S扫描发光探头；升降台(14)用来数字化调节薄层板扫描平台(9)高度，为中国普菲德24V电动推杆升降机；数字化转换器(15)美信公司的A/D转换器Max132；相似度分析器(16)基于光谱相似度量的影像谱聚类算法，采用南京拓鉒医药有限公司的液相图谱处理系统；数据显示器(17)采用金创导公司的128×64点阵显示终端，用于显示分析的薄层相似度、定性及定量结果。
本发明的使用步骤：根据分析需求将待测中药薄层板置于水平零度的薄层板扫描平台(9)上，开启紫外全波长光源(2)、可见光光源(3)、近红外光源(4)通过光栅(5)或光栅(6)转换至发光体(13)形成190nm～1100nm系列波长单波长光束，以梯度为1nm的扫描精度，图像采集器(1)通过扫描探头(12)记录待测中药薄层板上条带、斑点的二维坐标信息、斑点感光强弱信息以及紫外-可见-近红外光谱图；通过三维轨道(10)、动态扫描支架(11)、升降台(14)调节薄层板扫描平台(9)角度，图像采集器(1)通过扫描探头(12)记录系列三维空间信息下的待测中药薄层板上条带、斑点的二维坐标信息、斑点感光强弱信息以及紫外-可见-近红外光谱图；以步骤a水平角度下的数据为基准，结合步骤b系列三维信息下的薄层数据，通过数字化转换器(15)拟合以角度为纵坐标，波长为横坐标的三维数字化图谱；根据中药薄层板对应的标准样品和待检测样品信息，分别通过数字化转换器(15)拟合成三维数字化标准图谱和三维数字化待测图谱，进而通过相似度分析器(16)，以光谱曲线变化、感光强弱信息、斑点二维坐标为指标进行相似度计算，结果呈现在显示器(17)上。
中药薄层数字化分析系统与常规薄层分析对比的检测实例：
取阿魏酸对照品溶液和新生化颗粒样品溶液(批次：20180520、20181010)，采用自动点样机点样于硅胶G板(规格5cm×10cm)，置于展开缸中采用甲苯∶丙酮∶乙酸＝3∶1∶0.04系统展开，分别采用WFH-203B暗箱式紫外分析仪356nm波长下拍照(图2)和中药薄层数字化分析系统进行数据收集计算，并对比分析(表1)。
表1
Figure BSA0000176437350000041
Figure BSA0000176437350000051
结果显示，中药薄层数字化分析系统可以对斑点存在重叠的薄层色谱图进行分析，准确度、灵敏度、专属性均高于目前常用的暗箱式紫外分析仪，且多样品之间可重现，这也说明了本系统的可靠性。

Claims (4)

1.一种中药薄层数字化分析系统，其特征在于：包括图像采集器(1)、紫外全波长光源(2)、可见光光源(3)、近红外光源(4)、光栅(5)、光栅(6)、暗室箱(7)、箱体拉门(8)、薄层板扫描平台(9)、三维轨道(10)、动态扫描支架(11)、扫描探头(12)、发光体(13)、升降台(14)、数字化转换器(15)、相似度分析器(16)、显示器(17)，其中，通过箱体拉门(8)将中药薄层板置于薄层板扫描平台(9)上，开启紫外全波长光源(2)、可见光光源(3)、近红外光源(4)中的一种光源，光源信号通过光栅(5)或光栅(6)转换至发光体(13)成单波长光束照射在中药薄层板上，通过动态调节三维轨道(10)、动态扫描支架(11)、升降台(14)，扫描探头(12)扫描中药薄层板，图像采集器(1)收集薄层板中条带、斑点二维坐标、斑点感光强弱信息以及紫外-可见-近红外光谱图，通过数字化转换器(15)形成二维数字化薄层图谱和三维数字化对照图谱，进而通过相似度分析器(16)对待测中药薄层板完成分析，结果通过数据线呈现在显示器(17)上；所述的暗室箱(7)内含有系统中组件(1)～(6)和(8)～(14)。
2.根据权利要求1所述的一种中药薄层数字化分析系统的应用方法，其特征在于：
该方法包括以下步骤：
a.将待测中药薄层板置于水平零度的薄层板扫描平台(9)上，开启紫外全波长光源(2)、可见光光源(3)、近红外光源(4)通过光栅(5)或光栅(6)转换至发光体(13)形成190nm～1100nm系列波长单波长光束，以梯度为1nm的扫描精度，图像采集器(1)通过扫描探头(12)记录待测中药薄层板上条带、斑点的二维坐标信息、斑点感光强弱信息以及紫外-可见-近红外光谱图；
b.通过三维轨道(10)、动态扫描支架(11)、升降台(14)调节薄层板扫描平台(9)角度，图像采集器(1)通过扫描探头(12)记录系列三维空间信息下的待测中药薄层板上条带、斑点的二维坐标信息、斑点感光强弱信息以及紫外-可见-近红外光谱图；
c.以步骤a水平角度下的数据为基准，结合步骤b系列三维信息下的薄层数据，通过数字化转换器(15)拟合以角度为纵坐标，波长为横坐标的三维数字化图谱；
d.根据中药薄层板对应的标准样品和待检测样品信息，分别通过数字化转换器(15)拟合成三维数字化标准图谱和三维数字化待测图谱，进而通过相似度分析器(16)，以光谱曲线变化、感光强弱信息、斑点二维坐标为指标进行相似度计算，结果呈现在显示器(17)上。
3.根据权利要求2所述的一种中药薄层数字化分析系统的应用方法，其特征在于：感光强弱信息包括吸光强度、反射强度、折光强度。
4.根据权利要求2所述的一种中药薄层数字化分析系统的应用方法，其特征在于：可用于中药材、饮片、制剂进行薄层定性、定量分析性，并进行相似度、专属性鉴别分析。
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