中藥煎煮加水量控制方法與流程
2023-07-12 15:24:21 3
本發明涉及中藥煎煮領域，具體是涉及一種中藥煎煮加水量控制方法。
背景技術：
中藥處方是人們用來調理身體或治療疾病的一種有效途徑，在醫生開出中藥處方後的最後關鍵步驟便是中藥的煎煮，目前的中藥煎煮大多使用自動煎煮設備進行，自動煎煮設備需藉助控制器來完成整個煎煮過程的控制；中藥煎煮過程的其中兩個關鍵點分別是加水量的控制和加熱量的控制，現有的自動煎煮設備基本上可以較好的控制加熱量，但卻無法做到對加水量的有效控制，其中原因是沒有有效和準確的加水量控制方法，致使控制器無法實現對中藥煎煮過程的高質量控制；從而影響中藥藥劑的藥效質量，給患者的治療帶來很大的不利影響。
根據傳統中藥煎煮理論，一般地，中藥處方在3~10帖的處方量，每帖中藥基本在3~20味中藥，特殊情況也可以為1或2味中藥，或者超過20味的中藥處方也有，但不常見；從傳統的中藥處方量，基本每帖中藥在100~300克之間；傳統的中藥煎煮方法是單帖中藥煎煮，然而目前在醫院或藥房等代煎中心進行中藥代煎時，從成本上考慮則會把一方中藥一次性煎煮，即多帖中藥同時煎煮的方式，獲得中藥藥劑供患者服用。
針對不同類型的中藥處方的總煎煮時間也不相同，比如，解表類煎煮時間控制在25分鐘左右、一般類控制在35分鐘左右、滋補類控制在60分鐘左右。
然而，現有的自動煎藥設備對煎煮過程的加水量大多採用單一變量要素控制方法，沒有對加水量所關聯的多變量要素進行綜合考慮並控制，因而對煎煮完成所獲得的中藥湯劑量和藥效都帶來不利影響。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發明在於提供一種能夠對中藥煎煮過程的加水量實現自動控制和準確計量的中藥煎煮加水量控制方法。
本發明所採用的技術方案是：
一種中藥煎煮加水量控制方法，所述中藥煎煮過程通過控制器控制，武火加熱量一定，包括以下步驟：
第一步：設定所需藥劑量，設定不同中藥類型所對應的總加熱時間，設定蒸發量或與蒸發量相關的其它變量參數，並設定不同中藥類型所對應的不同吸水係數，以及加水量與其它變量參數之間的函數關係；
第二步：讀出所煎中藥類型和中藥重量；
第三步：根據中藥類型確定總加熱時間和中藥吸水係數；
第四步：控制器通過函數關係計算獲得加水量；
第五步：控制器輸出加水量信號。
所述加水量信號可以輸出至顯示模塊和/或自動加水控制模塊以進行手動或自動加水。
目前，使用帶有控制器的自動煎藥設備對中藥進行的方式已經非常普遍，為了獲得高質量的中藥藥劑，需要對自動煎藥設備進行煎煮控制方法進行升級，特別是加水量的控制方法；現有的自動煎藥設備幾乎沒有對中藥煎煮的加水量作嚴格和準確的控制，致使中藥藥劑的量和質量都受到影響。
中藥煎煮的加水量不但與所需中藥藥劑量有關，還與煎煮過程的蒸發量和中藥本身的吸水係數有關，而其中蒸發量則與煎煮過程的加熱量和煎煮時間有關，而不同的中藥所對應的中藥吸水係數又有所不同；因此，根據上述各變量參數之間的對應關係可以設計相應的函數關係。
傳統中藥煎煮方法為使用武火加熱至沸騰後切換至文火加熱，使中藥材中的藥物成分溶解至水中；通過實驗測試，使用明火對煎藥壺或煎藥罐進行加熱煎煮可以得知，單帖中藥煎煮的武火加熱所對應的電加熱功率應在1000~2000w之間，文火加熱所對應的電加熱功率在200~800w之間；若需進行多帖共煎的方法，則需要相應對電加熱功率進行調整。
根據煎煮對象的不同可以大致設定中藥煎煮過程的武火加熱量，即武火條件下的電加熱功率；比如：當煎煮對象為單帖中藥處方時，則可以直接設定武火條件下的電加熱功率為1200w；在電加熱功率已知的條件下，根據能量守恆定律，即可計算出單位水量的溫度上升速率，以及水在沸騰狀態下的蒸發速率；比如：可以計算出單位水量從0℃加熱到100℃所需要的時間，也可以計算出水在沸騰狀態下單位時間的蒸發量。
在中藥類型確定的情況下可以基本確定該類型中藥的吸水係數，比如：解表類中藥處方，可以給定吸水係數範圍為1.5~2.0，但具體需要根據自動煎藥設備的不同而不盡相同；為了更加精確的控制加水量，可以對不同類型的中藥處方進行吸水係數測定，獲得相對應的中藥吸水係數數據。
根據傳統中藥煎煮經驗，可以根據不同的中藥類型來設定相對應的煎煮時間，即總加熱時間，這裡所述的總加熱時間不包括需要二煎煎煮的加熱時間。
在上述條件確定的情況下，還需要對中藥煎煮的蒸發量或與蒸發量相關的變量參數進行確定，所述與蒸發量相關的變量參數為具有對蒸發量能起確定作用的變量參數，比如文火加熱量和所加入水的初始溫度，即可獲得較為準確的所需加水量。
當蒸發量一定時，則所述加水量函數關係則可以為，加水量=中藥重量×中藥吸水係數+所需藥劑量+蒸發量。
當文火加熱量和初始溫度一定時，則所述加水量函數關係可以為：加水量=（中藥重量×中藥吸水係數+所需藥劑量+加熱總時間×q2）/（1+q1×q2)；其中，所述q1為武火加熱量所對應的每單位水從初始水溫達到沸騰所需要的時間，q2為文火加熱量所對應的單位時間水蒸發量；所述初始水溫可以理解為環境溫度，比如：冬天可以設定為5℃，夏天可以設定為25℃；所述沸騰需要根據煎煮條件來確定，比如：常壓煎煮則為100℃，高壓煎煮則超過100℃，具體數據可以根據不同壓力下水的沸騰溫度數據查到。
當所加入的水的初始溫度通過實時檢測，所述控制器可讀出，文火加熱量一定，則所述加水量函數關係為：加水量=（中藥重量×中藥吸水係數+所需藥劑量+加熱總時間×q2）/（1+（沸騰溫度-初始溫度）×p×q2）；其中，所述p為武火加熱量所對應的每單位水升高每單位溫度所需要的時間，q2為文火加熱量所對應的單位時間水蒸發。
上述所加入水的初始溫度可以通過溫度測量獲得並手動輸入到控制器；優選地方案是使用溫度傳感器檢測獲得，並傳輸至控制器。
然而在煎煮過程中由於設備的固有結構或管道等原因，在煎煮結束的中藥藥劑排放過程會有少量的中藥藥劑停留在設備或管道中不能被排出造成損耗，則需要在加水量中增加這一部分的損耗量；即所述函數關係需要關聯所述損耗量，比如：加水量=中藥重量×中藥吸水係數+所需藥劑量+蒸發量+損耗量。
由於電加熱在從電能轉化為熱能時存在能量的轉化效率問題，且在設備的傳熱過程也存在能量損失，因此，上述的武火加熱量和文火加熱量需要對應一個熱效率係數，即實際的加熱量需要乘以熱效率係數；一般地，電加熱的熱效率係數為75%~90%。
一般地，中藥煎煮需要進行二次煎煮以儘可能多的獲得中藥材中的藥物有效成分，因此優選地，包括二煎加水步驟；所述第一步中增加設定二煎加熱時間和二煎藥劑量，以及二煎加水量函數關係。
優選地，所述二煎加水量函數關係為：二煎加水量=二煎藥劑量+q2×二煎加熱時間，其中：二煎加熱量與文火加熱量相同，q2為文火加熱量所對應的單位時間水蒸發量
中藥處方針對不同年齡段的人群建議所需服用的藥劑量也有所不同，通常，成人為每帖400ml左右分兩次服用，兒童和老人則相應減半。
因此優選地，在所述第一步增加設定不同藥劑使用類型，並對應不同的藥劑量；所述第二步增加讀出藥劑使用類型；這樣就可以在中藥煎煮時就可以結合實際中藥藥劑使用人群來獲得藥劑量。
本發明的有益效果是：
通過上述中藥煎煮加水量控制方法可以實現對中藥煎煮加水量的準確控制，同時可以實現自動化操作，進而對中藥藥劑量進行控制，提高了中藥煎煮質量。
附圖說明
圖1為本發明的一種中藥煎煮加水量控制方法的流程示意圖；
具體實施方式：
實施例1：
如圖1所示的一種中藥煎煮加水量控制方法，所述中藥煎煮過程通過控制器控制，武火加熱量一定，包括以下步驟：
步驟101：設定所需藥劑量，設定不同中藥類型所對應的總加熱時間，設定蒸發量或與蒸發量相關的其它變量參數，並設定不同中藥類型所對應的不同吸水係數，以及加水量與其它變量參數之間的函數關係；
步驟102：讀出所煎中藥類型和中藥重量；
步驟103：根據中藥類型確定總加熱時間和中藥吸水係數；
步驟104：控制器通過函數關係計算獲得加水量；
步驟105：控制器輸出加水量信號。
所述加水量信號可以輸出至顯示模塊和/或自動加水控制模塊以進行手動或自動加水。
實施例2：
使用上述實施例1所述的中藥煎煮加水量控制方法進行測試，所述中藥煎煮過程通過控制器控制和自動加水控制模塊，所述自動加水控制模塊與控制器連接，武火加熱量為1200w，包括以下步驟：
第一步：設定所需藥劑量400ml，設定蒸發量200ml；並設定不同中藥類型所對應的不同吸水係數，具體為：解表類為1.5、一般類1.3、滋補類1.1；設定不同中藥類型的總加熱時間，具體為：解表類：25min、一般類35min、滋補類60min；加水量的函數關係為：加水量=中藥重量×中藥吸水係數+所需藥劑量+蒸發量；
第二步：讀出所煎中藥類型為解表類和中藥重量200g；
第三步：根據中藥類型為解表類並設定總加熱時間為25min和中藥吸水係數為1.5；
第四步：控制器通過函數關係計算獲得加水量為200×1.5+400+200=900ml；
第五步：控制器輸出加水量為900ml的信號。
上述加水量信號可以直接傳輸至自動加水控制模塊，並由所述自動加水控制模塊進行自動加水。
實施例3：
使用上述實施例1所述的中藥煎煮加水量控制方法進行測試，所述中藥煎煮過程通過控制器控制、溫度傳感器和自動加水控制模塊，所述溫度傳感器和自動加水控制模塊均與控制器連接，武火加熱量為1500w，包括以下步驟：
第一步：設定所需藥劑量400ml，設定文火加熱量為300w；並設定不同中藥類型所對應的不同吸水係數，具體為：解表類為1.8、一般類1.5、滋補類1.2；設定不同中藥類型的總加熱時間，具體為：解表類：25min、一般類35min、滋補類60min；設定加水量函數關係為：加水量=（中藥重量×中藥吸水係數+所需藥劑量+加熱總時間×q2）/（1+（沸騰溫度-初始溫度）×p×q2）；其中，所述p為武火加熱量所對應的每單位水升高每單位溫度所需要的時間為0.0035s/℃.ml，q2為文火加熱量所對應的單位時間水蒸發量0.127ml/s。
第二步：讀出所煎中藥類型為解表類、初始溫度為25℃和中藥重量200g；
第三步：根據中藥類型為解表類並設定總加熱時間為25min和中藥吸水係數為1.8；
第四步：控制器通過函數關係計算獲得加水量為(200×1.8+400+25×60×0.127)/(1+(100-25)×0.0035×0.127)=920ml；
第五步：控制器輸出加水量為920ml的信號。
上述加水量信號可以直接傳輸至自動加水控制模塊，並由所述自動加水控制模塊進行自動加水。
實施例4：
使用上述實施例1所述的中藥煎煮加水量控制方法進行測試，所述中藥煎煮過程通過控制器控制、溫度傳感器和自動加水控制模塊，所述溫度傳感器和自動加水控制模塊均與控制器連接，武火加熱量為1500w，包括以下步驟：
第一步：設定所需藥劑量200ml，設定文火加熱量為300w；並設定不同中藥類型所對應的不同吸水係數，具體為：解表類為1.8、一般類1.5、滋補類1.2；設定不同中藥類型的總加熱時間，具體為：解表類：25min、一般類35min、滋補類60min；設定加水量函數關係為：加水量=（中藥重量×中藥吸水係數+所需藥劑量+加熱總時間×q2）/（1+（沸騰溫度-初始溫度）×p×q2）；其中，所述p為武火加熱量所對應的每單位水升高每單位溫度所需要的時間為0.0035s/℃.ml，q2為文火加熱量所對應的單位時間水蒸發量0.127ml/s；所述第二步中增加設定讀出初始溫度。
第二步：讀出所煎中藥類型為滋補類、初始溫度為25℃和中藥重量200g；
第三步：根據中藥類型為解表類並設定總加熱時間為60min和中藥吸水係數為1.2；
第四步：控制器通過函數關係計算獲得加水量為(200×1.2+200+60×60×0.127)/(1+(100-25)×0.0035×0.127)=868ml；
第五步：控制器輸出加水量為868ml的信號。
上述加水量信號可以直接傳輸至自動加水控制模塊，並由所述自動加水控制模塊進行自動加水。