基於雷射等離子體技術的生物細胞破壁系統及生物有效成分提取系統的製作方法

2023-10-19 12:58:52

專利名稱：基於雷射等離子體技術的生物細胞破壁系統及生物有效成分提取系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種生物細胞破壁系統和一種生物有效成分提取系統。
背景技術：
天然藥物中所含有的有效成分決定了其藥效，而這種有效成分主要存在於細胞內 和細胞質當中。植物細胞的細胞壁和動物細胞的細胞壁成為這些有效成分的保護層，傳統 的加工方法無法有效擊碎這些有效成分的保護層，這樣就不能充分發揮天然藥物資源的藥 效，給原料造成極大的浪費。而對生物有效成分提取時通常採用的煎煮法、回流法、浸漬法 以及滲漉法等提取方法，存在著生物有效成分損失大、周期長、工序複雜以及提取率低等缺 點。

發明內容
本發明的目的是為了解決目前傳統藥材加工方法生物細胞破壁技術的不足以及 目前生物有效成分提取方法存在的提取率低的問題，提供了一種基於雷射等離子體技術的 生物細胞破壁系統及生物有效成分提取系統。 基於雷射等離子體技術的生物細胞破壁系統，它包括儲液罐、輸料泵、聚焦透鏡、 脈衝雷射器和導料管，儲液罐的出料口通過導料管連通輸料泵的進料口 ，輸料泵的出料口 連通儲液罐的進料口 ，導料管表面開有一雷射射入口 ，脈衝雷射器的雷射輸出端輸出的光 信號經聚焦透鏡後輸入到導料管的雷射射入口。 利用本發明的生物細胞破壁系統對生物體細胞進行破壁處理時，能有效破開生物 細胞的細胞壁，比現有技術提高10% 20%。 基於雷射等離子體技術的生物有效成分提取系統，它包括儲液罐、輸料泵、聚焦透 鏡、脈衝雷射器、導料管、過濾裝置、濃縮裝置和三向閥門，儲液罐的出料口連通三向閥門的 第一埠 ，三向閥門的第二埠通過導料管連通輸料泵的進料口 ，輸料泵的出料口連通儲 液罐的進料口 ，導料管表面開有一雷射射入口 ，脈衝雷射器的雷射輸出端連接聚焦透鏡的 光輸入端，聚焦透鏡的光輸出端與導料管的雷射射入口相連，三向閥門的第三埠連通過 濾裝置的進料口 ，過濾裝置的出液口連通濃縮裝置的進液口 。 利用本發明的生物有效成分提取系統對生物有效成分進行提取時，具有提取率高 的優點，比現有技術提高10% 20%。


圖l是具體實施方式
一的結構示意圖；圖2是具體實施方式
三、四和六的結構示意 圖；圖3是具體實施方式
一中的導料管10的剖面圖；圖4是具體實施方式
二中的離子罩3 的剖面圖；圖5是具體實施方式
五中的導料管10的剖面圖；圖6是具體實施方式
七的結構 示意圖；圖7是具體實施方式
九、十和十二的結構示意圖；圖8是具體實施方式
七中的導料管10的剖面圖；圖9是具體實施方式
八中的離子罩3的剖面圖；圖10是具體實施方式
十一 中的導料管IO的剖面圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一 結合圖l和圖3說明本實施方式，本實施方式的基於雷射等離子 體技術的生物細胞破壁系統，它包括儲液罐1、輸料泵2、聚焦透鏡4、脈衝雷射器5和導料管 IO，儲液罐1的出料口通過導料管10連通輸料泵2的進料口，輸料泵2的出料口連通儲液 罐1的進料口，導料管10表面開有一雷射射入口，脈衝雷射器5的雷射輸出端輸出的光信 號經聚焦透鏡4後輸入到導料管10的雷射射入口 。 在本具體實施方式
中，待處理的生物體材料為植物體、動物體或微生物材料構成， 粉碎好的材料和溶劑置於儲液罐1內，輸料泵2工作後，材料從儲液罐1的出料口輸出，然 後經輸料泵2後再通過儲液罐1的進料口返回儲液罐1內，同時，脈衝雷射器5輸出的雷射 經聚焦透鏡4聚焦到導料管10的雷射射入口處，將此處空氣電離並產生等離子體，電離瞬 間產生的衝擊波作用以及等離子體中的活性自由基均會使生物材料細胞的細胞壁被破開。
具體實施方式
二 結合圖4說明本實施方式，與實施方式一不同的是，本實施方式 還包括一個離子罩3，所述離子罩3置於導料管10的雷射射入口內並與導料管10連接。
在本具體實施方式
中，脈衝雷射器5輸出的雷射經聚焦透鏡4聚焦到離子罩3上， 使離子罩3電離產生高溫高密度的等離子體。其中所述離子罩3的材料可選用Fe、Al等無 毒金屬材料。
具體實施方式
三結合圖2說明本實施方式，與實施方式一或二不同的是，本實施 方式還包括一個攪拌器6，所述攪拌器6的攪拌槳葉置於儲液罐1內。
攪拌器6用於攪拌儲液罐1內的材料，使其混合均勻。
具體實施方式
四結合圖2和圖5說明本實施方式，與實施方式一、二或三不同的 是，本實施方式的導料管10由內徑不同的前端導料管11和後端導料管12組成，前端導料 管11的內徑小於後端導料管12的內徑，儲液罐1的出料口連通前端導料管11的輸入端， 前端導料管11的輸出端連通後端導料管12的輸入端，後端導料管12的輸出端連通輸料泵 2的進料口，導料管10的雷射射入口位於前端導料管11和後端導料管12的連接處表面； 所述儲液罐1的出料口位於儲液罐1的上部，儲液罐1的進料口位於儲液罐1的底部。
由於後端導料管12的內徑大於前端導料管11的內徑，再由於輸料泵2的抽運作 用和儲液罐1液位低於前端導料管11的中軸線，使得材料能夠順暢地從前端導料管11流 入後端導料管12中，在輸料過程中，使前端導料管11的液面低於前端導料管11的中軸線， 則可防止材料從前端導料管11和後端導料管12的連接處表面的雷射射入口溢出。
具體實施方式
五結合圖2說明本實施方式，與實施方式一至四不同的是，本實施 方式還包括一個充氣裝置16，所述充氣裝置16的出氣口連通儲液罐1的進氣口。
充氣裝置16用於向儲液罐1中充入待電離的氣體，該氣體可以是混合氣體，待電 離的氣體在儲液罐1中與物料、溶劑混合均勻，然後一起從儲液罐1的出料口輸出，在導料 管10的雷射射入口處，待電離的氣體被電離，並產生等離子體，由此產生的衝擊波與等離 子體中的活性自由基將會破壞物料中生物細胞的細胞壁。
具體實施方式
六結合圖2說明本實施方式，與實施方式一至五不同的是，本實施方式還包括平臺15、第一一維移動架13和第二一維移動架14，第一一維移動架13的一端 連接聚焦透鏡4，第二一維移動架14的一端連接脈衝雷射器5，第一一維移動架13的另一 端和第二一維移動架14的另一端均設置在平臺15上。 第一一維移動架13和第二一維移動架14可分別帶動聚焦透鏡4和脈衝雷射器5 在平臺15上做一維移動，由此可對脈衝雷射器5與聚焦透鏡4之間的距離、聚焦透鏡4和 導料管10的雷射射入口之間的距離進行調節。
具體實施方式
七結合圖6和圖8說明本實施方式，本實施方式的基於雷射等離子 體技術的生物有效成分提取系統，它包括儲液罐1、輸料泵2、聚焦透鏡4、脈衝雷射器5、導 料管10、過濾裝置7、濃縮裝置8和三向閥門9，儲液罐1的出料口連通三向閥門9的第一端 口，三向閥門9的第二埠通過導料管10連通輸料泵2的進料口，輸料泵2的出料口連通 儲液罐1的進料口 ，導料管10表面開有一雷射射入口 ，脈衝雷射器5的雷射輸出端輸出的 光信號經聚焦透鏡4後入射到導料管10的雷射射入口，三向閥門9的第三埠連通過濾裝 置7的進料口 ，過濾裝置7的出液口連通濃縮裝置8的進液口 。 在本具體實施方式
中，物料由碎好的生物體材料和提取溶劑混合而成，物料置於 儲液罐l內，輸料泵2工作後，物料從儲液罐1的出料口輸出，然後依次經三向閥門9、輸料 泵2後再通過儲液罐1的進料口返回儲液罐1內，此時，三向閥門9的第三埠關閉，同時， 脈衝雷射器5輸出的雷射經聚焦透鏡4聚焦到導料管10的雷射射入口處，將此處空氣電 離並產生等離子體，電離瞬間產生的衝擊波作用以及等離子體中的活性自由基均會使生物 材料細胞的細胞壁被破壞，使得生物有效成分從生物細胞中分離出來，分離後的生物有效 成分可溶於提取溶劑中，並伴隨剩餘物料一起進入過濾裝置7，然後過濾裝置7對其進行過 濾處理，過濾後的溶液部分將進入濃縮裝置8進行濃縮、烘乾等處理，從而得到生物有效成 分。
具體實施方式
八結合圖9說明本實施方式，與實施方式七不同的是，本實施方式 還包括一個離子罩3，所述離子罩3置於導料管10的雷射射入口內並與導料管10連接。
在本具體實施方式
中，脈衝雷射器5輸出的雷射經聚焦透鏡4聚焦到離子罩3上， 使離子罩3電離產生高溫高密度的等離子體。其中所述離子罩3的材料可選用Fe、Al等無 毒金屬材料。
具體實施方式
九結合圖7說明本實施方式，與實施方式七或八不同的是，本實施 方式還包括一個攪拌器6，所述攪拌器6的攪拌槳葉置於儲液罐1內。
攪拌器6用於攪拌儲液罐1內的材料，使其混合均勻。
具體實施方式
十結合圖7和圖10說明本實施方式，與實施方式七、八或九不同 的是，本實施方式的導料管10由內徑不同的前端導料管11和後端導料管12組成，前端導 料管11的內徑小於後端導料管12的內徑，三向閥門9的第二埠連通前端導料管11的輸 入端，前端導料管11的輸出端連通後端導料管12的輸入端，後端導料管12的輸出端連通 輸料泵的進料口，導料管10的雷射射入口位於前端導料管11和後端導料管12的連接處表 面；所述儲液罐1的出料口位於儲液罐1的上部，儲液罐1的進料口位於儲液罐1的底部。
由於後端導料管12的內徑大於前端導料管11的內徑，再由於輸料泵2的抽運作 用和儲液罐1液位低於前端導料管11的中軸線，，使得材料能夠順暢地從前端導料管11流 入後端導料管12中，在輸料過程中，使前端導料管11的液面低於前端導料管11的中軸線，則可防止材料從前端導料管11和後端導料管12的連接處表面的雷射射入口溢出。
具體實施方式
i^一 結合圖7說明本實施方式，與實施方式七至十不同的是，本實 施方式還包括一個充氣裝置16，所述充氣裝置16的出氣口連通儲液罐1的進氣口。
充氣裝置16用於向儲液罐1中充入待電離的氣體，該氣體可以是混合氣體，待電 離的氣體在儲液罐1中與物料、溶劑混合均勻，然後一起從儲液罐1的出料口輸出，在導料 管10的雷射射入口處，待電離的氣體被電離，並產生等離子體，由此產生的衝擊波與等離 子體中的活性自由基將會破壞物料中生物細胞的細胞壁。
具體實施方式
十二 結合圖7說明本實施方式，與實施方式七至i^一不同的是，本 實施方式還包括平臺15、第一一維移動架13和第二一維移動架14，第一一維移動架13的 一端連接聚焦透鏡4，第二一維移動架14的一端連接脈衝雷射器5，第一一維移動架13的 另一端和第二一維移動架14的另一端均設置在平臺15上。 第一一維移動架13和第二一維移動架14可分別帶動聚焦透鏡4和脈衝雷射器5 在平臺15上做一維移動，由此可對脈衝雷射器5與聚焦透鏡4之間的距離、聚焦透鏡4和 導料管10的雷射射入口之間的距離進行調節。 本發明利用了雷射等離子體技術，在生物有效成分的提取技術領域中尚屬首次， 比現有的生物有效成分的提取方法的提取率提高10% 20%。
權利要求
基於雷射等離子體技術的生物細胞破壁系統，其特徵在於它包括儲液罐(1)、輸料泵(2)、聚焦透鏡(4)、脈衝雷射器(5)和導料管(10)，儲液罐(1)的出料口通過導料管(10)連通輸料泵(2)的進料口，輸料泵(2)的出料口連通儲液罐(1)的進料口，導料管(10)表面開有一雷射射入口，脈衝雷射器(5)的雷射輸出端輸出的光信號經聚焦透鏡(4)後輸入到導料管(10)的雷射射入口。
2. 根據權利要求1所述的基於雷射等離子體技術的生物細胞破壁系統，其特徵在於它 還包括一個離子罩(3)，所述離子罩(3)置於導料管(10)的雷射射入口內並與導料管(10) 連接。
3. 根據權利要1或2所述的基於雷射等離子體技術的生物細胞破壁系統，其特徵在於 所述導料管(10)由內徑不同的前端導料管(11)和後端導料管(12)組成，前端導料管(11) 的內徑小於後端導料管(12)的內徑，儲液罐(1)的出料口連通前端導料管(11)的輸入端， 前端導料管(11)的輸出端連通後端導料管(12)的輸入端，後端導料管(12)的輸出端連通 輸料泵(2)的進料口，導料管(10)的雷射射入口位於前端導料管(11)和後端導料管(12) 的連接處表面；所述儲液罐(1)的出料口位於儲液罐(1)的上部，儲液罐(1)的進料口位於 儲液罐(1)的底部。
4. 根據權利要1或2所述的基於雷射等離子體技術的生物細胞破壁系統，其特徵在於 它還包括一個充氣裝置(16)，所述充氣裝置(16)的出氣口連通儲液罐(1)的進氣口。
5. 根據權利要1或2所述的基於雷射等離子體技術的生物細胞破壁系統，其特徵在於 它還包括平臺(15)、第一一維移動架(13)和第二一維移動架(14)，第一一維移動架(13) 的一端連接聚焦透鏡(4)，第二一維移動架(14)的一端連接脈衝激臺(15)上。
6. 基於雷射等離子體技術的生物有效成分提取系統，其特徵在於它包括儲液罐(1)、 輸料泵(2)、聚焦透鏡(4)、脈衝雷射器(5)、導料管(10)、過濾裝置(7)、濃縮裝置(8)和三 向閥門(9)，儲液罐(1)的出料口連通三向閥門(9)的第一埠，三向閥門(9)的第二埠 通過導料管(10)連通輸料泵(2)的進料口，輸料泵(2)的出料口連通儲液罐(1)的進料口， 導料管(10)表面開有一雷射射入口，脈衝雷射器(5)的雷射輸出端輸出的光信號經聚焦透 鏡(4)後入射到導料管(10)的雷射射入口，三向閥門(9)的第三埠連通過濾裝置(7)的 進料口，過濾裝置(7)的出液口連通濃縮裝置(8)的進液口。
7. 根據權利要求6所述的基於雷射等離子體技術的生物有效成分提取系統，其特徵在 於它還包括一個離子罩(3)，所述離子罩(3)置於導料管(10)的雷射射入口內並與導料管 (10)連接。
8. 根據權利要求6或7所述的基於雷射等離子體技術的生物有效成分提取系統，其 特徵在於所述導料管(10)由內徑不同的前端導料管(11)和後端導料管(12)組成，前端 導料管(11)的內徑小於後端導料管(13)的內徑，三向閥門(9)的第二埠連通前端導料 管(11)的輸入端，前端導料管(11)的輸出端連通後端導料管(12)的輸入端，後端導料管 (12)的輸出端連通輸料泵的進料口，導料管(10)的雷射射入口位於前端導料管(11)和後 端導料管(12)的連接處表面；所述儲液罐(1)的出料口位於儲液罐(1)的上部，儲液罐(1) 的進料口位於儲液罐(1)的底部。
9. 根據權利要求6或7所述的基於雷射等離子體技術的生物有效成分提取系統，其特 徵在於它還包括一個充氣裝置(16)，所述充氣裝置(16)的出氣口連通儲液罐(1)的進氣□。
10.根據權利要求6或7所述的基於雷射等離子體技術的生物有效成分提取系統，其特 徵在於它還包括平臺(15)、第一一維移動架(13)和第二一維移動架(14)，第一一維移動架 (13)的一端連接聚焦透鏡(4)，第二一維移動架(14)的一端連接脈衝雷射器(5)，第一一維 移動架(13)的另一端和第二一維移動架(14)的另一端均設置在平臺(15)上。
全文摘要
基於雷射等離子體技術的生物細胞破壁系統及生物有效成分提取系統，它涉及一種生物細胞破壁系統和一種生物有效成分提取系統，它解決了目前傳統藥材加工方法對生物細胞破壁技術的不足以及目前對生物有效成分的提取方法中存在的提取率低的問題。生物細胞破壁系統，利用聚焦透鏡使雷射匯聚將空氣電離，產生等離子體，利用產生的衝擊波和活性自由基破壞生物細胞壁；生物有效成分提取系統，利用生物細胞破壁系統破壞生物細胞壁，使生物有效成分從細胞中分離，經過濾、濃縮即得生物有效成分。本發明的生物細胞破壁系統可用於對生物細胞的破壁技術領域，生物有效成分提取系統可用於生物有效成分的提取領域。
文檔編號C12M1/33GK101705183SQ200910310639
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月30日 優先權日2009年11月30日
發明者王振宇, 馬鳳鳴 申請人:哈爾濱工業大學