專利名稱：集束型超聲生物成分快速提取器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種生物成分提取器，具體地說，是涉及一種利用超聲波來進行生物成分提取的集束型超聲生物成分快速提取器。
背景技術：
超聲波按用途被劃分為檢測超聲波和功率超聲波。檢測超聲波指利用波的傳播規 律(反射、折射、透射等)，實現對某些物質的材料特性或幾何特性的探測，如探測鋼材內部 缺陷的無損探傷、探測人體內器官狀態的B超等；功率超聲波是利用超聲波的能量引起的 震蕩、沖擊力和聲空化效應等作用于某些物質(聲空化效應往往起主要作用)，使其物理結 構或化學特性發生改變，如超聲清洗、加工、生物材料提取、中藥提取、腫瘤切除等。目前，國內外已經出現的利用超聲波來進行生物成分提取的設備，有圓柱型超聲 換能器投入式、多面體壁型、立式、臥式、單頻、多頻超聲波處理器等多種類型。然而，這些超 聲提取設備一般都是按照傳統設計方法，在Im3量級大的空間建立超聲場，這種方法不僅使 得超聲能量密度難以達到需要的高度，而且還很難做到均勻分布。在這種情況下，現有的超 聲提取設備在進行生物成分提取時，就需要增加攪拌工藝，使得提取時間大大延長，一般完 成一次提取需要30分鐘左右。如果用于大批量生產，還必須要加大設備的尺寸，有的設備 主體就有十幾米長，因此，僅僅是生產設備，就將占用很大的生產車間空間，造成很大的硬 件資源消耗，不符合集約型生產和節能政策。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種集束型超聲生物成分快速提取器，解決現有技術 存在的問題，提高罐體內空間超聲波能量的密度，并保證超聲波能量密度在罐體內空間均 勻分布。為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下集束型超聲生物成分快速提取器，包括罐體和換能器，其特征在于，所述罐體為凸 多面體結構，其一個側面為弧形側面，換能器均勻分布于該弧形側面上，并與弧形側面通過 螺釘固定連接。所述罐體除弧形側面外的其他側面均為矩形直面板，在罐體的橫截面上一條邊為 弧邊，該弧邊的弦為AB，整個罐體關于弦AB的垂直平分線對稱，所有矩形直面板與弦AB之 間的夾角隨其與弧形側面之間距離的增加而減小。所有換能器分行排布，后一行換能器的中心位于前一行與其最近的兩個換能器中 心連線的垂直平分線上。所述換能器由上部的圓臺體和下部的圓柱體組合而成，圓臺體上底面僅有圓心位 于罐體的弧形側面上。所述罐體由不銹鋼板制成。本實用新型的工作原理利用設置于弧形側面上且均勻分布的換能器，使進入罐體內空間的超聲波按不同方向傳遞，整體呈現能量聚集狀態。同時，當超聲波穿過介質時，受到介質的散射和吸收，部分到達罐體的其他側面被反射，又進入罐體內部空間。如此反復 地經過聚集、吸收、散射、反射等連續傳遞過程，不僅使罐體內空間的超聲波能量密度大大 增強，還使超聲波能量密度在罐體內空間實現均勻分布。需要強調的是，本實用新型所形成的集束型生物成分提取超聲場，是在0.0001m3 級三維空間產生超強度的均勻超聲波，與用于細胞切除的HIFU超聲波(能量被聚焦在幾 mm3—個點上)有本質區別。本實用新型設計巧妙，結構簡單，實施方便，具有限高的實用性和推廣價值。使用 本實用新型進行生物成分提取，主要具有以下優點一 .工作效率高利用超高強度超聲波束的輻射，生物材料將受到強大的瞬態空 化效應和沖刷作用，使其細胞破裂，藥用成分被快速轉移出來。實驗證明，采用本實用新型 所述的裝置比傳統超聲波生物成分提取裝置的工作效率高5倍以上。二 .實施效果好由于本實用新型使超聲波能量密度大大增強，且實現了均勻分 布，因此，經過罐內空間的生物材料，能夠在短時間內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.設備“微型化”由于工作效率的提高，使用比傳統超聲波生物成分提取裝置體 積小5倍的集束型超聲生物成分快速提取器，即可完成傳統超聲波生物成分提取裝置的工 作量，因此，生物成分提取裝置的設備體積大大縮小。
圖1為本實用新型的立體結構示意圖。圖2為本實用新型中罐體的橫截面示意圖。圖3為本實用新型與現有技術的超聲波能量分布比較圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。實施例1如圖1、圖2所示，集束型超聲生物成分快速提取器，包括罐體和換能器，所述罐體 為中空多面體結構，其一個側面為弧形側面，其他側面均為矩形直面板，罐體所有內壁均為 光滑內壁，所有換能器均勻分布于該弧形側面上，并分別與弧形側面通過螺釘固定連接。在罐體的橫截面上，弧邊的弦為AB，整個罐體關于弦AB的垂直平分線對稱，所有 矩形直面板與弦AB之間的夾角隨其與弧形側面之間距離的增加面減小。所有換能器分行排布，后一行換能器的中心位于前一行與其最近的兩個換能器中 心連線的垂直平分線上。在本實施例中，罐體為一個中空的凸五面體，由不銹鋼材料制作而成，其內空間體 積為0. 0002m3 0. 01m3。其中，一個側面為弧形側面，其厚度為5mm，在罐體的橫截面上， 弦AB長為200mm，弦AB對應弧的中點與弦AB的垂直距離為80mm，距離弦AB最遠的側面與 弦AB的距離為220mm。換能器由下部的圓柱體和上部的圓臺體組成，圓柱體表面圓的半徑 為40mm，高為75mm ；圓臺體高為55mm，下底面半徑與圓柱體表面圓半徑相同，上底面半徑為26mm。同一排相鄰兩個換能器中，兩個圓柱體表面圓心之間的距離為60mm，相鄰兩排換能器 之間的距離為80mm。工作時，集束狀超聲波由安裝于弧形側面上的換能器發出，在超聲區域，超聲波能 量密度由于聲波的聚集性，并經罐體側面反射疊加而加強，足以克服介質對聲波的散射和 吸收，最 終形成超高強度的均勻超聲波束，使生物材料受到強大的瞬態空化效應和沖刷作 用，其材料細胞破裂，含有的藥用成分被快速轉移出來。圖3為本實用新型與現有技術的超聲能量分布比較圖，從圖中可以明顯看出，本 實用新型的能量分布十分均勻，而且能量密度很高，而現有技術中超聲斧的能量不僅分布 不均勻，而且密度差異很大，因此，本實用新型較現有技術在性能上具有很大的優越性。上述實施例為本實用新型中性能最佳的實施例，但是本實用新型的保護范圍并不 僅限于此，如罐體可以有多個側面為弧形，甚至罐體不是對稱結構，同樣在本實用新型的 保護范圍之內。
權利要求集束型超聲生物成分快速提取器，包括罐體和換能器(1)，其特征在于所述罐體的一個側面為弧形側面(2)，換能器(1)均勻分布于該弧形側面(2)上。
2.根據權利要求1所述的集束型超聲生物成分快速提取器，其特征在于，所述罐體為 多面體結構，除弧形側面(2)外的其他側面均為矩形直面板。
3.根據權利要求2所述的集束型超聲生物成分快速提取器，其特征在于，所述罐體的 橫截面上一條邊為弧邊，弧邊的弦為AB，罐體關于弦AB的垂直平分線對稱。
4.根據權利要求3所述的集束型超聲生物成分快速提取器，其特征在于，所述罐體為 凸多面體。
5.根據權利要求1所述的集束型超聲生物成分快速提取器，其特征在于，所有換能器 (1)分行排布。
6.根據權利要求5所述的集束型超聲生物成分快速提取器，其特征在于，后一行換能 器(1)的中心位于前一行與其最近的兩個換能器(1)中心連線的垂直平分線上。
7.根據權利要求1或6所述的集束型超聲生物成分快速提取器，其特征在于，所述換能 器(1)由上部的圓臺體和下部的圓柱體組合而成，圓臺體上底面僅有圓心位于罐體的弧形 側面⑵上。
8.根據權利要求7所述的集束型超聲生物成分快速提取器，其特征在于，所述換能器 (1)上部的圓臺體與罐體的弧形側面(2)通過螺釘固定連接。
9.根據權利要求1所述的集束型超聲生物成分快速提取器，其特征在于，所述罐體內 空間體積為0. 0002m3 0. Olm30
10.根據權利要求9所述的集束型超聲生物成分快速提取器，其特征在于，所述罐體為凸五面體，其側壁由一個弧形側面和四個相同的矩形直面板連接而成。
專利摘要本實用新型公開了一種集束型超聲生物成分快速提取器，屬于生物成分提取技術，主要解決了現有技術中提取裝置內超聲波能量密度小且分布不均的問題。該集束型超聲生物成分快速提取器包括罐體和換能器，其特征在于，所述罐體為凸多面體結構，其一個側面為弧形側面，換能器均勻分布于該弧形側面上。所述罐體的橫截面上，弧邊的弦為AB，罐體關于弦AB的垂直平分線對稱。所述罐體除弧形側面外的其他側面均為矩形直面板，所有矩形直面板與弦AB之間的夾角隨其與弧形側面之間距離的增加而減小。本實用新型設計巧妙，結構簡單，不僅增強了提取裝置內的超聲波能量密度，而且實現了超聲波能量密度在提取裝置內空間的均勻分布，具有很高的利用價值。
文檔編號B01J19/10GK201632089SQ201020108260
公開日2010年11月17日 申請日期2010年2月4日 優先權日2010年2月4日
發明者王保強 申請人:成都信息工程學院