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近年中医诊治中药物鉴别提取技术设备的发展状况

2023-03-06 11:44

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        中医药技术装备包括脉诊、舌诊、红外成像诊断设备以及光、电、磁、热等技术指导的治疗设备,中药设备主要集中在中药鉴别技术和中药提取技术。中医辨识诊断客观化与数字化是中医药技术装备研发的瓶颈技术,智能化、人机交互、生物仿真等技术是未来的发展方向,中药生产关键技术主要有信息数字化、智能化技术。


        《“十四五”中医药发展规划》明确提出“推动设立中医药关键技术装备项目”。据不完全统计,十三五期间国家重点研发计划共支持中医药相关技术装备立项项目13项,其中中医客观化诊断类项目8项,中药加工生产类项目5项。


        目前中医的诊断设备有哪些?


       《关于加强中医医疗器械科技创新的指导意见》的通知首次对中医医疗器械的概念及范围进行明确。中医医疗器械是在中医药理论指导下研发和应用的医疗器械,主要是指开展针灸、刮痧、拔罐等诊疗活动中所应用的传统中医医疗器械,包括四诊仪、经络检测仪、电针治疗仪等与现代科学技术相结合的中医医疗器械。目前,中医诊断的客观化研究主要集中在舌诊、脉诊等方面。


        1.脉诊设备


        我国学者在脉诊方法、脉象信息收集、脉象信息分析以及相关仪器设备的研发方面均开展了相关工作。在中医药现代化和学科交叉融合创新的背景下,中医药与人工智能、大数据、物联网、移动通信等现代信息技术跨界融合,为中医智能设备广阔的科研与应用前景提供技术支撑。


        脉诊设备研发的关键技术多认为是传感器和脉图的识别、分析。传感器是脉象信息采集的主要手段,目前较为常见的如压力信号采集、多普勒超声信号采集、光电信号采集等手段。脉诊设备借力现代高科技手段力图实现脉象的还原,对脉象 信息的收集、分析首先需对脉象信息进行解构,明确分析的维度。目前,多数专家认为其评价维度是“位、数、形、势”或是“位、数、形、动、质”。通过完善脉诊过程中布指定位,使脉诊采集的数据更稳定可靠,形成气动柔性智能脉诊仪。 针对常见脉象,对其脉图幅值、时值等主要特征参数分析,拟定测量其特征参数的指标范围,形成这三种脉象的脉图判别标准。在脉搏信号特征提取研究中,由于脉象是多维信息交汇形成的复杂综合体,其脉象多数为复合脉象,目前已经研制出多种脉象仪,对脉象的变化规律客观重现;运用各种不同信号处理的方法对脉图进行分析,如时域分析、非线性动力学分析、频域分析等,实现脉象信号的分类识别及对脉象原理的探讨。


        2.舌诊设备


        在舌诊设备研发方面,舌的图像采集技术及其分析方法取得了一定进展。数字图像处理及机器学习方法在舌象分类中的应用是当前研究的热点之一,舌象的客观化识别及分析取得了一定的突破。 上海中医药大学中医四诊信息化实验室开展了舌色、苔色、舌质、点刺、瘀点等特征的识别研究,在多家高等中医院校及临床研究机构应用。


        3.光学诊断设备


        红外热成像设备含硬件系统和软件系统,通过热红外敏感电荷耦合装置对人体成像,收集人体红外辐射能量,经计算机处理输出红外热图,再结合中医理论形成软件分析系统,从而判定疾病的性质、部位和程度。红外热成像在中医诊疗过程的运用主要是基于“有诸内必形诸外”“司外揣内”的思想指导,目前红外热成像技术已经在中医临床得到广泛应用。


        目前中医治疗设备有哪些?


        中医治疗设备的研制与应用,是中医学与其他学科交叉融合的结果,如中医学与光学、电学、 声学、热学和磁学等技术的融合。


        1.激光针灸设备


        光与激光在疾病中的治疗作用已有大量的文献报道及临床应用。结合中医理论的光学设备主要集中在激光针灸治疗仪的研发,该类设备多兼具针和 灸(热) 两种作用,激光束聚焦为针,扩束为灸 (热)。 激光针灸设备一般采用低强度的激光,聚焦或扩束照射穴位,刺激穴位激发经络传导效应,以期达到治疗疾病的作用。相对较为成熟的设备有 He-Ne 激光针灸治疗仪、CO₂激光针灸治疗仪等。


        2.电学技术指导下类针刺腧穴刺激设备


        电针仪是电学技术与针灸针的结合,在临床治疗中被大规模使用。其原理是毫针刺入腧穴得气后,以针和电的刺激模拟手针刺激,从而达到治疗疾病的效果。近年来,随着技术的进步和发展,电针仪在设备稳定性、疗效可靠性方面得到进一步优化。一是在设备的安全性和稳定性方面得到了进步。二是针灸与计算机技术、新材料、电子技术等跨学科融合发展,为电针仪临床疗效提升提供了广泛空间。


        3.磁学技术指导下中医治疗设备


        磁疗类中医产品设备主要包括电磁针灸仪器类产品以及磁性物质与灸类、贴敷类产品的叠加等。在国家重点研发计划 支持下研发的百笑灸主要由磁灸盖、磁灸柱、灸筒及医用胶布组成,其在使用过程中发挥传统艾灸的作用,同时将磁疗、药透等多种疗法进行结合,以期形成多种治疗效应结合的治疗工具。药艾炷中加入芳香类及活血化瘀药,艾灸的同时增强经皮渗透吸收率,以发挥治疗作用。


        4.热学技术指导下灸疗设备


        灸疗设备是运用热学形成的主要治疗设备,其疗效也逐渐得到国内外医学界的认可。


        其他的中药相关设备


        近 20 年来,我国中药制药装备工业规模迅速扩大,十三五、十四五相关规划均对中药产业发展提出要求。《“十三五”战略性新兴产业发展规划》提出:“加快制药装备升级换代,提升制药自动化、数字化和智能化水平。”《关于“十四 五”中医药发展规划的通知》明确了“推动中药产业高质量发展的工作规划”,从“加强中药资源保护与利用,加强道地药材生产管理,提升中药产业发展水平,加强中药安全监管”4个维度细化工作目标。提出了要“加快中药制造业数字化、网络化、智能化建设,加强技术集成和工艺创新,提升中药装备制造水平,加速中药生产工艺、流程的标准化和现代化”。


        据国家知识产权(专利) 密集型产业统计分类(2019)显示,中药制药装备产业属于专利密集型产业,中药制药装备涵盖生产和研发过程中涉及的大量新技术、新方法信息,但目前中药制药装备领域专利研究较零散,未来仍有较大的发展空间。根据生产加工性质和流程,中药制药装备分为前处理设备、加工炮制设备、煎煮设备以及制剂生产成套设备等。


        1.中药材鉴别


        传统的鉴定方法耗时较长、样品处理繁琐,存在不同程度的局限性。准确快速地评价中药材质量是中药制造亟需解决的首要问题。电子传感技术是利用不同物质在不同电化学反应中所获得的不同信号对其进行分析的一类技术,常用的电子传感技术包括电子眼、电子鼻、电子舌等。相对传统电化学分析技术而言,该类技术可对多种形态的样品进行多种模式检测,可同时采用多种电极对样品的颜色、气味、味道、触觉等性质进行全面反映。该类技术模仿人的感官系统,对人体所接触物质的感受进行数字化表征并进行多变量数据分析,从而对样品的真伪优劣、加工工艺、地域属性等特点进行整体分析,是一类仿生分析技术,尤其适合中药材及农产品的分析。


        2.中药提取


        超临界流体萃取是物理萃取技术,常用超临界流体为 CO₂ ,具有临界压力和温度较低、安全性高等特点。通过对单味中药不同提取方法进行比较,超临界 CO₂ 萃取在对藿香、玉兰、灵芝、五味子等有效成分提取效果优于大孔吸附树脂法和超声提取法。但该技术在中药的提取分离方面也有其自身的局限性,成本较高限制其在中药现代化中的应用;同时对成分复杂的中药材,单独使用该技术可能无法满足所得产品的高纯度要求。 超声波萃取是利用超声波的辐射压强产生多级效应,增大分子运动速度和频率,增强溶剂穿透力,进而促进提取的一种技术,其具有提取时间短、提出率高等优点,目前在各种动、植物有效化学成分的提取中均有应用。


        中医诊疗关键技术


        诊断是中医药开展健康服务活动的首要环节, 根据目前的发展现状来看,中医四诊辨识需要聚焦的关键技术是解决中医辨识诊断客观化与数字化的瓶颈技术问题。中医四诊(包括图像捕捉与分析、气味识 别、压力传感) 技术,脉诊力反馈控制技术,多轴向和阵列集成的微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)微型脉诊传感器技术,中医多诊合参 基准参照技术等。


        针对经络及腧穴的研究,目前集中在经络与腧穴智能辨识技术的发展,如基于包括“电阻抗迟滞” 在内效应的各种先进技术手段的经穴探测技术。经络智能干预技术、针刺过程多模态反馈与控制技术、智能艾灸(温 控)设备、中医推拿的人机交互技术与生物力学仿真技术仍然需要不断的研究创新。


        中药生产关键技术


        中药生产流程中主要包括以下几个方面,在药性与药品品质鉴别方面,信息数字化技术是关键,从中药材、中药饮片到中成药与药性相关的遗传特征、感官性状、物质基础、生产过程参数、质量信息的全面规范化、量程化、数字化;目前,全过程质量控制的中成药智能化生产技术是发展的首要需求,系统集成中药生产过程质量控制技术、方法和设备,通过在 线监测、人工智能、决策执行等手段,将智能技术和信息技术深度融合与集成,实现基于全过程质量控制的中药智能化生产;对中药饮片特色炮制自动化技术的发展是在继承传统经验的基础上,规范饮片智能化生产线,实现传统炮制工艺的自动化、智能化,提高中药供给;中药材智能控制绿色节能干燥、仓储物流等技术要重点针对中药材高活性成分、高热敏性干燥保质的需求,研究其与干燥品质转变的机理,重点从基于品质的干燥耦合控制、高水分多重结构干燥工艺、分程变温干燥、干燥热能回收利用以及智能仓储等环节突破关键技术。


        历史悠久的同仁堂集团仅在香港申请注册8项专利,而日本中药生产企业津村株式会社申请注册专利118项,反映出我国中药企业在技术创新和专利布局上亟需改进。


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