一种基于太赫兹时域差异特征提取不同压力下致孔中药片剂孔隙率的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于太赫兹时域差异特征提取不同压力下致孔中药片剂孔隙率的方法，通过中药片剂的力学、形态等相关参数，利用公式获得不同压力下片剂的标称孔隙率。利用不同压力下的中药片剂太赫兹时域光谱特征参数存在差异，提取致孔中药粉体的本征折射率，建立中药片剂孔隙率与太赫兹时域光谱特征参数之间的关系模型，实现孔隙率的检测。能够实现在所有样品孔隙率未知的情况下，对不同压力下，中药内部孔隙率的非接触式测量，达到非接触、快速无损测量的效果。快速无损测量的效果。快速无损测量的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于太赫兹时域差异特征提取不同压力下致孔中药片剂孔隙率的方法


[0001]本专利技术涉及无损探测
，具体涉及一种基于太赫兹时域差异特征提取不同压力下致孔中药片剂孔隙率的方法。

技术介绍

[0002]中药粉体是以天然植物、动物、矿物等为基础原料，按照一定组方原则组成的复方，因此中药成分极其复杂，每种原料的微观形态、物理性质也各不相似，这就引发了如下制药质量问题比如传统中药固体制剂存在可压性差，片剂质量差异大，流动性差和吸湿性高等缺点，直接影响中药的利用度和最终疗效。对中药粉体进行致孔处理后，其相对密度变低、孔隙率和比表面积增大、渗透性和吸附性增加，在改善中药的可压性和溶出度方面意义重大，在中药片剂制作过程中应用广泛。压力的选取是中药片剂制备过程中非常重要的一步，压力的大小对药物的孔隙结构具有显著影响，每个厂家在生产中药片剂时选用的压力并不同，制备得到的中药片剂的孔隙率也不同。而孔隙率是研究中药片剂结构的重要参数之一，它直接影响中药片剂的质量，进而影响药效的发挥。
[0003]太赫兹辐射具有低能量、宽频谱和强穿透的特征，不会对物质造成电离破坏，能提供开放和封闭孔隙的信息，并以更快更安全的特点成为近年来极具竞争力的新兴无损检测技术。太赫兹波谱具有十分强大的分辨力，反映的不仅包括分子的内部运动，还包括了分子间的相互作用，并且利用太赫兹脉冲的相干性可以检测到样品中不同成分和结构的细微变化，对各种样品分子的异构体也能够进行区分。对研究中药片剂孔隙率具有极强的科学意义和应用价值。
[0004]在最初使用太赫兹技术确定化学结构明确、颗粒形态单一可控、组分简单的多孔片剂模型时，Parrot等人率先采用有效介质近似的概念，即Maxwell
‑
Garnett模型来计算片剂的光学系数，Tuononen等人利用维纳界限的概念强调了有效复介电常数和简单两相物质孔隙率之间的相互作用，Bawuah等人成功证明了太赫兹时域光谱系统结合Bruggeman有效介质近似法可用于无损和非侵入性测量药片的孔隙率等。目前常用的有效介质理论，多对样品的几何结构进行了隐含假设，几何结构的改变也会影响光谱密度的变化，直接对其进行假设会使孔隙率计算存在较大误差，所以需要一种修正的有效介质模型，可以考虑因压力变化导致的光谱密度变化，进而准确地计算出样品孔隙率。
[0005]在以往的通过太赫兹检测药物片剂的孔隙率方法步骤中，需要一个重要的前提条件即需要已知药物原料的孔隙率或孔隙结构，这些孔隙信息主要是通过传统方法获得的，通过已知的孔隙信息，直接选取有效介质模型，然后对未知的样品孔隙率进行检测研究。
[0006]然而，孔隙结构复杂并且样品量稀少，研究较少的有机大分子混合物来说，通过其他有损检测的方法得到其相关孔隙信息时，样品的用量大，且分析处理时间长，并且因为其成分复杂多样的特点无法系统的整理出相关孔隙信息。直接选取某种有效介质模型进行计算时又容易造成较大的误差，影响后续研究。所以在在研究通过致孔粉体制备的中药片剂
时，亟需一种基于太赫兹时域差异特征提取不同压力下致孔中药片剂孔隙率的方法，其不需要对样品的结构有一定了解，能够在孔隙结构完全未知的情况下，以最少的用量，运用修正后的有效介质模型，以此检测中药孔隙率，进而得到中药片剂的相关结构信息，为之后评价中药片剂的性能提供依据。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于太赫兹时域差异特征提取不同压力下致孔中药片剂孔隙率的方法，通过中药片剂的力学、形态等相关参数，利用公式获得不同压力下片剂的标称孔隙率。利用不同压力下的中药片剂太赫兹时域光谱特征参数存在差异，提取致孔中药粉体的本征折射率，建立中药片剂孔隙率与太赫兹时域光谱特征参数之间的关系模型，实现孔隙率的检测。能够实现在所有样品孔隙率未知的情况下，对不同压力下，中药内部孔隙率的非接触式测量，达到非接触、快速无损测量的效果。
[0008]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种基于太赫兹时域差异特征提取不同压力下致孔中药片剂孔隙率的方法，所述方法包括：
[0010]步骤1，将致孔的中药粉体制备成多个不同压力下的中药片剂样本；
[0011]步骤2，测量中药片剂的力学、形态等相关参数，通过公式获得不同压力下的片剂的标称孔隙率f
nominal
；
[0012]步骤3，利用太赫兹时域光谱系统对中药片剂进行光谱时域信号测试，并计算不同片剂的太赫兹时域差异特征参数；利用太赫兹时域差异特征参数，计算不同压力下的片剂的有效折射率n；
[0013]步骤4，将标称孔隙率与不同压力下的样品有效折射率进行基于最小二乘原则的线性拟合，外推得到中药粉体的本征折射率n
s
；
[0014]步骤5，基于Maxwell
‑
Garnett和Bruggeman修正后的有效介质理论，考虑压力对孔隙结构的影响，得到孔隙率检测模型，将步骤3得到的有效折射率，步骤4得到的本征折射率作为样本点值应用到孔隙率检测模型中，从而获得不同压力下致孔中药片剂的孔隙率f。
[0015]进一步地：所述步骤2中，测量中药片剂的力学、形态等相关参数，通过公式获得不同压力的片剂的标称孔隙率：
[0016][0017]其中，f
nominal
为标称孔隙率，P为压力，k，A为常数。
[0018]进一步地：所述步骤3中，首先获取在无样本状态下太赫兹波直接通过干燥空气时的时域波形作为参考，然后再将中药片剂放置于样品池内，获取太赫兹波通过样本时的时域波形，得到样品相对于空气参考的时域差异特征，每个样品不同位置测量多次，取平均值，得到的延迟时间计算样品的有效折射率n：
[0019](n
‑
n
air
)
×
d＝Δt
×
c
[0020]其中，n
air
为空气的折射率，一般设定n
air
＝1，Δt为样品相对于空气参考的延迟时间，c为真空中的光速。
[0021]进一步地：所述步骤4中，所述步骤4中针对不同压力下的样品有效折射率与标称
孔隙率构成一种线性关系，利用最小二乘法进行线性拟合，标称孔隙率f_nominal作为x坐标、不同压力下的样品有效折射率为y坐标，得到线性关系图。特别的，通过线性关系图的外推计算可以得到，当标称孔隙率取值为0时曲线图中对应的y坐标数值即是中药粉体的本征折射率数值。
[0022]进一步地：所述步骤5中，基于Maxwell
‑
Garnett和Bruggeman修正后的有效介质理论，考虑压力对孔隙结构的影响，得到孔隙率检测模型，将步骤3得到的有效折射率、步骤4得到的本征折射率作为样本点值应用到孔隙率检测模型中，得到不同压力下致孔中药片剂的孔隙率。
[0023][0024]其中，n为样品的有效折射率，n
s
为样品的本征折射率。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于太赫兹时域差异特征提取不同压力下致孔中药片剂孔隙率的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，将致孔的中药粉体制备成多个不同压力下的中药片剂样本；步骤2，测量中药片剂的力学、形态等相关参数，通过公式获得不同压力下的片剂的标称孔隙率f
nominal
；步骤3，利用太赫兹时域光谱系统对中药片剂进行光谱时域信号测试，并计算不同片剂的太赫兹时域差异特征参数；利用太赫兹时域差异特征参数，计算不同压力下的片剂的有效折射率n；步骤4，将标称孔隙率与不同压力下的样品有效折射率进行基于最小二乘原则的线性拟合，外推得到中药粉体的本征折射率n
s
；步骤5，基于Maxwell
‑
Garnett和Bruggeman修正后的有效介质理论，考虑压力对孔隙结构的影响，得到孔隙率检测模型，将步骤3得到的有效折射率，步骤4得到的本征折射率作为样本点值应用到孔隙率检测模型中，从而获得不同压力下致孔中药片剂的孔隙率f。2.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹时域差异特征提取不同压力下致孔中药片剂孔隙率的方法，其特征在于：所述步骤2中，测量中药片剂的力学、形态等相关参数，获得不同压力下的片剂的标称孔隙率的公式为：其中，f
nominal
为标称孔隙率，P为压力，k，A为常数。3.根据权利要求1所述的一种基于太赫兹时域差异特征提取不同压力下致孔中药片剂孔隙率的方法，其特征在于：所述步骤3中，首先获取在无样本状态下太赫兹波直接通过干燥空气时的时域波形作为参考，然后再将中药片...

【专利技术属性】
技术研发人员：金玉环，李旭，封建欣，
申请(专利权)人：北京远大恒通科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：