CN201632089U - 集束型超声生物成分快速提取器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集束型超声生物成分快速提取器，属于生物成分提取技术，主要解决了现有技术中提取装置内超声波能量密度小且分布不均的问题。该集束型超声生物成分快速提取器包括罐体和换能器，其特征在于，所述罐体为凸多面体结构，其一个侧面为弧形侧面，换能器均匀分布于该弧形侧面上。所述罐体的横截面上，弧边的弦为AB，罐体关于弦AB的垂直平分线对称。所述罐体除弧形侧面外的其他侧面均为矩形直面板，所有矩形直面板与弦AB之间的夹角随其与弧形侧面之间距离的增加而减小。本实用新型设计巧妙，结构简单，不仅增强了提取装置内的超声波能量密度，而且实现了超声波能量密度在提取装置内空间的均匀分布，具有很高的利用价值。

Description

集束型超声生物成分快速提取器

技术领域

本实用新型涉及一种生物成分提取器，具体地说，是涉及一种利用超声波来进行生物成分提取的集束型超声生物成分快速提取器。

背景技术

超声波按用途被划分为检测超声波和功率超声波。检测超声波指利用波的传播规律(反射、折射、透射等)，实现对某些物质的材料特性或几何特性的探测，如探测钢材内部缺陷的无损探伤、探测人体内器官状态的B超等；功率超声波是利用超声波的能量引起的震荡、冲击力和声空化效应等作用于某些物质(声空化效应往往起主要作用)，使其物理结构或化学特性发生改变，如超声清洗、加工、生物材料提取、中药提取、肿瘤切除等。

目前，国内外已经出现的利用超声波来进行生物成分提取的设备，有圆柱型超声换能器投入式、多面体壁型、立式、卧式、单频、多频超声波处理器等多种类型。然而，这些超声提取设备一般都是按照传统设计方法，在1m³量级大的空间建立超声场，这种方法不仅使得超声能量密度难以达到需要的高度，而且还很难做到均匀分布。在这种情况下，现有的超声提取设备在进行生物成分提取时，就需要增加搅拌工艺，使得提取时间大大延长，一般完成一次提取需要30分钟左右。如果用于大批量生产，还必须要加大设备的尺寸，有的设备主体就有十几米长，因此，仅仅是生产设备，就将占用很大的生产车间空间，造成很大的硬件资源消耗，不符合集约型生产和节能政策。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种集束型超声生物成分快速提取器，解决现有技术存在的问题，提高罐体内空间超声波能量的密度，并保证超声波能量密度在罐体内空间均匀分布。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

集束型超声生物成分快速提取器，包括罐体和换能器，其特征在于，所述罐体为凸多面体结构，其一个侧面为弧形侧面，换能器均匀分布于该弧形侧面上，并与弧形侧面通过螺钉固定连接。

所述罐体除弧形侧面外的其他侧面均为矩形直面板，在罐体的横截面上一条边为弧边，该弧边的弦为AB，整个罐体关于弦AB的垂直平分线对称，所有矩形直面板与弦AB之间的夹角随其与弧形侧面之间距离的增加而减小。

所有换能器分行排布，后一行换能器的中心位于前一行与其最近的两个换能器中心连线的垂直平分线上。

所述换能器由上部的圆台体和下部的圆柱体组合而成，圆台体上底面仅有圆心位于罐体的弧形侧面上。

所述罐体由不锈钢板制成。

本实用新型的工作原理：利用设置于弧形侧面上且均匀分布的换能器，使进入罐体内空间的超声波按不同方向传递，整体呈现能量聚集状态。同时，当超声波穿过介质时，受到介质的散射和吸收，部分到达罐体的其他侧面被反射，又进入罐体内部空间。如此反复地经过聚集、吸收、散射、反射等连续传递过程，不仅使罐体内空间的超声波能量密度大大增强，还使超声波能量密度在罐体内空间实现均匀分布。

需要强调的是，本实用新型所形成的集束型生物成分提取超声场，是在0.0001m³级三维空间产生超强度的均匀超声波，与用于细胞切除的HIFU超声波(能量被聚焦在几mm³一个点上)有本质区别。

本实用新型设计巧妙，结构简单，实施方便，具有限高的实用性和推广价值。使用本实用新型进行生物成分提取，主要具有以下优点：

一.工作效率高：利用超高强度超声波束的辐射，生物材料将受到强大的瞬态空化效应和冲刷作用，使其细胞破裂，药用成分被快速转移出来。实验证明，采用本实用新型所述的装置比传统超声波生物成分提取装置的工作效率高5倍以上。

二.实施效果好：由于本实用新型使超声波能量密度大大增强，且实现了均匀分布，因此，经过罐内空间的生物材料，能够在短时间内得到同等程度的充分提取，使生物材料的利用率大大提高。

三.设备“微型化”：由于工作效率的提高，使用比传统超声波生物成分提取装置体积小5倍的集束型超声生物成分快速提取器，即可完成传统超声波生物成分提取装置的工作量，因此，生物成分提取装置的设备体积大大缩小。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图。

图2为本实用新型中罐体的横截面示意图。

图3为本实用新型与现有技术的超声波能量分布比较图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1

如图1、图2所示，集束型超声生物成分快速提取器，包括罐体和换能器，所述罐体为中空多面体结构，其一个侧面为弧形侧面，其他侧面均为矩形直面板，罐体所有内壁均为光滑内壁，所有换能器均匀分布于该弧形侧面上，并分别与弧形侧面通过螺钉固定连接。

在罐体的横截面上，弧边的弦为AB，整个罐体关于弦AB的垂直平分线对称，所有矩形直面板与弦AB之间的夹角随其与弧形侧面之间距离的增加面减小。

所有换能器分行排布，后一行换能器的中心位于前一行与其最近的两个换能器中心连线的垂直平分线上。

在本实施例中，罐体为一个中空的凸五面体，由不锈钢材料制作而成，其内空间体积为0.0002m³～0.01m³。其中，一个侧面为弧形侧面，其厚度为5mm，在罐体的横截面上，弦AB长为200mm，弦AB对应弧的中点与弦AB的垂直距离为80mm，距离弦AB最远的侧面与弦AB的距离为220mm。换能器由下部的圆柱体和上部的圆台体组成，圆柱体表面圆的半径为40mm，高为75mm；圆台体高为55mm，下底面半径与圆柱体表面圆半径相同，上底面半径为26mm。同一排相邻两个换能器中，两个圆柱体表面圆心之间的距离为60mm，相邻两排换能器之间的距离为80mm。

工作时，集束状超声波由安装于弧形侧面上的换能器发出，在超声区域，超声波能量密度由于声波的聚集性，并经罐体侧面反射叠加而加强，足以克服介质对声波的散射和吸收，最终形成超高强度的均匀超声波束，使生物材料受到强大的瞬态空化效应和冲刷作用，其材料细胞破裂，含有的药用成分被快速转移出来。

图3为本实用新型与现有技术的超声能量分布比较图，从图中可以明显看出，本实用新型的能量分布十分均匀，而且能量密度很高，而现有技术中超声斧的能量不仅分布不均匀，而且密度差异很大，因此，本实用新型较现有技术在性能上具有很大的优越性。

上述实施例为本实用新型中性能最佳的实施例，但是本实用新型的保护范围并不仅限于此，如：罐体可以有多个侧面为弧形，甚至罐体不是对称结构，同样在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.集束型超声生物成分快速提取器，包括罐体和换能器(1)，其特征在于：所述罐体的一个侧面为弧形侧面(2)，换能器(1)均匀分布于该弧形侧面(2)上。

2.根据权利要求1所述的集束型超声生物成分快速提取器，其特征在于，所述罐体为多面体结构，除弧形侧面(2)外的其他侧面均为矩形直面板。

3.根据权利要求2所述的集束型超声生物成分快速提取器，其特征在于，所述罐体的横截面上一条边为弧边，弧边的弦为AB，罐体关于弦AB的垂直平分线对称。

4.根据权利要求3所述的集束型超声生物成分快速提取器，其特征在于，所述罐体为凸多面体。

5.根据权利要求1所述的集束型超声生物成分快速提取器，其特征在于，所有换能器(1)分行排布。

6.根据权利要求5所述的集束型超声生物成分快速提取器，其特征在于，后一行换能器(1)的中心位于前一行与其最近的两个换能器(1)中心连线的垂直平分线上。

7.根据权利要求1或6所述的集束型超声生物成分快速提取器，其特征在于，所述换能器(1)由上部的圆台体和下部的圆柱体组合而成，圆台体上底面仅有圆心位于罐体的弧形侧面(2)上。

8.根据权利要求7所述的集束型超声生物成分快速提取器，其特征在于，所述换能器(1)上部的圆台体与罐体的弧形侧面(2)通过螺钉固定连接。

9.根据权利要求1所述的集束型超声生物成分快速提取器，其特征在于，所述罐体内空间体积为0.0002m³～0.01m³。

10.根据权利要求9所述的集束型超声生物成分快速提取器，其特征在于，

所述罐体为凸五面体，其侧壁由一个弧形侧面和四个相同的矩形直面板连接而成。

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