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(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)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(jìn)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(shù)：
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(guī) 律(反射、折射、透射等)，實(shí)現(xiàn)對(duì)某些物質(zhì)的材料特性或幾何特性的探測，如探測鋼材內(nèi)部 缺陷的無損探傷、探測人體內(nèi)器官狀態(tài)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(yīng)等作用于某些物質(zhì)(聲空化效應(yīng)往往起主要作用)，使其物理結(jié) 構(gòu)或化學(xué)特性發(fā)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(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)的利用超聲波來進(jìn)行生物成分提取的設(shè)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(shè)備一般都是按照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，在Im3量級(jí)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(dá)到需要的高度，而且還很難做到均勻分布。在這種情況下，現(xiàn)有的超 聲提取設(shè)備在進(jìn)行生物成分提取時(shí)，就需要增加攪拌工藝，使得提取時(shí)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(chǎn)，還必須要加大設(shè)備的尺寸，有的設(shè)備 主體就有十幾米長，因此，僅僅是生產(chǎn)設(shè)備，就將占用很大的生產(chǎn)車間空間，造成很大的硬 件資源消耗，不符合集約型生產(chǎn)和節(jié)能政策。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)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(xiàn)有技術(shù) 存在的問題，提高罐體內(nèi)空間超聲波能量的密度，并保證超聲波能量密度在罐體內(nèi)空間均 勻分布。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)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(jié)構(gòu)，其一個(gè)側(cè)面為弧形側(cè)面，換能器均勻分布于該弧形側(cè)面上，并與弧形側(cè)面通過 螺釘固定連接。所述罐體除弧形側(cè)面外的其他側(cè)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(gè)罐體關(guān)于弦AB的垂直平分線對(duì)稱，所有矩形直面板與弦AB之 間的夾角隨其與弧形側(cè)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(gè)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(tái)體和下部的圓柱體組合而成，圓臺(tái)體上底面僅有圓心位 于罐體的弧形側(cè)面上。所述罐體由不銹鋼板制成。本實(shí)用新型的工作原理利用設(shè)置于弧形側(cè)面上且均勻分布的換能器，使進(jìn)入罐體內(nèi)空間的超聲波按不同方向傳遞，整體呈現(xiàn)能量聚集狀態(tài)。同時(shí)，當(dāng)超聲波穿過介質(zhì)時(shí)，受到介質(zhì)的散射和吸收，部分到達(dá)罐體的其他側(cè)面被反射，又進(jìn)入罐體內(nèi)部空間。如此反復(fù) 地經(jīng)過聚集、吸收、散射、反射等連續(xù)傳遞過程，不僅使罐體內(nèi)空間的超聲波能量密度大大 增強(qiáng)，還使超聲波能量密度在罐體內(nèi)空間實(shí)現(xiàn)均勻分布。需要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)用新型所形成的集束型生物成分提取超聲場，是在0.0001m3 級(jí)三維空間產(chǎn)生超強(qiáng)度的均勻超聲波，與用于細(xì)胞切除的HIFU超聲波(能量被聚焦在幾 mm3—個(gè)點(diǎn)上)有本質(zhì)區(qū)別。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)施方便，具有限高的實(shí)用性和推廣價(jià)值。使用 本實(shí)用新型進(jìn)行生物成分提取，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)一 .工作效率高利用超高強(qiáng)度超聲波束的輻射，生物材料將受到強(qiáng)大的瞬態(tài)空 化效應(yīng)和沖刷作用，使其細(xì)胞破裂，藥用成分被快速轉(zhuǎn)移出來。實(shí)驗(yàn)證明，采用本實(shí)用新型 所述的裝置比傳統(tǒng)超聲波生物成分提取裝置的工作效率高5倍以上。二 .實(shí)施效果好由于本實(shí)用新型使超聲波能量密度大大增強(qiáng)，且實(shí)現(xiàn)了均勻分 布，因此，經(jīng)過罐內(nèi)空間的生物材料，能夠在短時(shí)間內(nèi)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(shè)備“微型化”由于工作效率的提高，使用比傳統(tǒng)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(tǒng)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(shè)備體積大大縮小。

圖1為本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型中罐體的橫截面示意圖。圖3為本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)的超聲波能量分布比較圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。實(shí)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(jié)構(gòu)，其一個(gè)側(cè)面為弧形側(cè)面，其他側(cè)面均為矩形直面板，罐體所有內(nèi)壁均為 光滑內(nèi)壁，所有換能器均勻分布于該弧形側(cè)面上，并分別與弧形側(cè)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(gè)罐體關(guān)于弦AB的垂直平分線對(duì)稱，所有 矩形直面板與弦AB之間的夾角隨其與弧形側(cè)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(gè)換能器中 心連線的垂直平分線上。在本實(shí)施例中，罐體為一個(gè)中空的凸五面體，由不銹鋼材料制作而成，其內(nèi)空間體 積為0. 0002m3 0. 01m3。其中，一個(gè)側(cè)面為弧形側(cè)面，其厚度為5mm，在罐體的橫截面上， 弦AB長為200mm，弦AB對(duì)應(yīng)弧的中點(diǎn)與弦AB的垂直距離為80mm，距離弦AB最遠(yuǎn)的側(cè)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(tái)體組成，圓柱體表面圓的半徑 為40mm，高為75mm ；圓臺(tái)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(gè)換能器中，兩個(gè)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(shí)，集束狀超聲波由安裝于弧形側(cè)面上的換能器發(fā)出，在超聲區(qū)域，超聲波能 量密度由于聲波的聚集性，并經(jīng)罐體側(cè)面反射疊加而加強(qiáng)，足以克服介質(zhì)對(duì)聲波的散射和 吸收，最 終形成超高強(qiáng)度的均勻超聲波束，使生物材料受到強(qiáng)大的瞬態(tài)空化效應(yīng)和沖刷作 用，其材料細(xì)胞破裂，含有的藥用成分被快速轉(zhuǎn)移出來。圖3為本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)的超聲能量分布比較圖，從圖中可以明顯看出，本 實(shí)用新型的能量分布十分均勻，而且能量密度很高，而現(xiàn)有技術(shù)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(shí)用新型較現(xiàn)有技術(shù)在性能上具有很大的優(yōu)越性。上述實(shí)施例為本實(shí)用新型中性能最佳的實(shí)施例，但是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不 僅限于此，如罐體可以有多個(gè)側(cè)面為弧形，甚至罐體不是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，同樣在本實(shí)用新型的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)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(gè)側(cè)面為弧形側(cè)面(2)，換能器(1)均勻分布于該弧形側(cè)面(2)上。
2.根據(jù)權(quán)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(jié)構(gòu)，除弧形側(cè)面(2)外的其他側(cè)面均為矩形直面板。
3.根據(jù)權(quán)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(guān)于弦AB的垂直平分線對(duì)稱。
4.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(gè)換能器(1)中心連線的垂直平分線上。
7.根據(jù)權(quán)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(tái)體和下部的圓柱體組合而成，圓臺(tái)體上底面僅有圓心位于罐體的弧形 側(cè)面⑵上。
8.根據(jù)權(quán)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(tái)體與罐體的弧形側(cè)面(2)通過螺釘固定連接。
9.根據(jù)權(quán)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(nèi) 空間體積為0. 0002m3 0. Olm30
10.根據(jù)權(quán)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(cè)壁由一個(gè)弧形側(cè)面和四個(gè)相同的矩形直面板連接而成。
專利摘要本實(shí)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(shù)，主要解決了現(xiàn)有技術(shù)中提取裝置內(nèi)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(jié)構(gòu)，其一個(gè)側(cè)面為弧形側(cè)面，換能器均勻分布于該弧形側(cè)面上。所述罐體的橫截面上，弧邊的弦為AB，罐體關(guān)于弦AB的垂直平分線對(duì)稱。所述罐體除弧形側(cè)面外的其他側(cè)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(cè)面之間距離的增加而減小。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡單，不僅增強(qiáng)了提取裝置內(nèi)的超聲波能量密度，而且實(shí)現(xiàn)了超聲波能量密度在提取裝置內(nèi)空間的均勻分布，具有很高的利用價(jià)值。
文檔編號(hào)B01J19/10GK201632089SQ201020108260
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者王保強(qiáng) 申請(qǐng)人:成都信息工程學(xué)院