恒オッド計器の15リットル容積超音波抽出器の操作原理

主に液体媒体中を超音波が伝播する際に発生する複数の物理的効果に基づいており、これらの効果は協働して目的成分の抽出効率を加速し、向上させる。コア原理には、機械的効果、キャビテーション効果、熱的効果が含まれる。‌

‌きかいこうか‌：超音波が媒質中を伝播する時、媒質の質点に高速振動と加速度（重力加速度の数千倍に達することができる）を発生させ、この機械的振動は細胞構造を破壊し、有効成分の薬剤基体からの放出を促進し、溶媒に溶解する。‌

‌キャビテーション効果‌：超音波は液体中に微小気泡（正孔）を形成し、これらの気泡は音圧の作用の下で急速に膨張して閉じ、瞬間高圧（数千気圧に達することができる）と衝撃波を発生し、それによって細胞壁を破壊し、成分の溶出を加速する。‌

‌ねつこうか‌：超音波エネルギーが媒体に吸収された後、部分的に熱エネルギーに変換され、局所温度を瞬時に上昇させ、目標成分の溶解度と拡散速度を増大させ、同時に低温条件（例えば65℃以下）は生物活性の維持に役立つ。‌

これらの効果は共に高効率、低温の抽出過程を実現し、多種の漢方薬材料と化合物に適している。‌

原理

超音波抽出は超音波が持つ機械的効果、キャビテーション効果、熱効果を利用して、媒質分子の運動速度を増大させ、媒質の浸透力を増大させることによって生物有効成分を抽出する。[2]

きかいこうか

超音波の媒体中の伝播は、媒体の質点をその伝播空間内で振動させ、媒体の拡散、伝播を強化することができ、これが超音波の機械的効果である。超音波は伝播過程で放射圧を発生し、音波方向に伝播し、材料に対して強い破壊作用があり、細胞組織を変形させ、植物蛋白質を変性させることができる、同時に、媒体と懸濁体に異なる加速度を与えることができ、媒体分子の運動速度は懸濁体分子の運動速度よりはるかに大きい。したがって、両者の間に摩擦が生じ、この摩擦力は生体分子を解重合させ、細胞壁上の有効成分を溶媒により早く溶解させることができる。

キャビテーション効果

通常、媒体内部には超音波により振動を発生させる微小気泡が多かれ少なかれ溶解しており、音圧が一定値に達すると方向拡散（rectieddiffvsion （正確な分散））を増加させ、共振器を形成し、それから突然閉じ、これが超音波のキャビテーション効果である。この気泡は閉じた時にその周囲に何千もの大気圧の圧力を発生し、マイクロ衝撃波を形成し、それは植物細胞壁と生体全体の破裂を引き起こすことができ、しかも全体の破裂過程は瞬間的に完成し、有効成分の溶出に有利である。

ねつこうか

他の物理波と同様に、超音波の媒質中の伝播過程もエネルギーの伝播と拡散過程であり、すなわち超音波は媒質の伝播過程の中で、その音響エネルギーは絶えず媒質の質点に吸収され、媒質は吸収されたエネルギーの全部または大部分を熱エネルギーに変換し、それによって媒質自体と薬剤組織温度の上昇を招き、薬物有効成分の溶解速度を増大させた。このような音響エネルギー吸収による薬物組織内部温度の上昇は瞬間的であるため、抽出された成分の生物活性を一定に保つことができる。