家用分層全自動中藥煎藥機的研制

湯 波，張吉菲

（上海市浦東新區光明中醫醫院，上海201399）

0 引言

中藥作為中華民族的傳統醫藥，在傳承和發展過程中不斷汲取中華文化的營養，形成了獨具特色的中醫藥文化。其中，中藥湯劑是中藥最為古老的劑型之一，在目前中醫臨床應用中也最為廣泛。湯劑因其能充分適應中醫辨證施治的需要，且具有療效快、易吸收、作用強以及藥味加減便捷等幾大特點，成為廣大患者服用中藥的首選方式。然而，中藥湯劑的煎煮質量直接影響著藥物對人體的作用力度，是否正確煎煮和服用中藥湯劑將對病情的發展產生巨大的影響[1]。

經過對現有家庭煎藥方式的初步調研，發現家庭煎藥出現諸多問題[2]，如藥材浸泡時間過久，先煎、后下等特殊藥材煎煮方式不當，煎煮時間過長，火候把握不當等，往往會導致不能達到最理想的煎藥效果。中藥湯劑在煎煮的過程中需要根據藥物的特殊煎煮要求進行特殊的操作處理，加水、煎煮時間的控制以及煎煮的火力大小都是整個煎煮過程中需要持續關注的重要環節，只有控制好這些因素才能使湯劑的藥效達到最佳。普通人群或者接觸中藥時間較短的患者對于這些操作要求肯定不能完全做到，即使是長期喝中藥的患者也不可能保證每次都能煎煮得恰到好處。

目前市面上的全自動家用煎藥機的自動化功能多體現在控溫和定時，在煎藥過程中缺少了對傳統中藥煎煮理念的傳承，無法滿足先煎、后下等藥材的特殊煎煮要求，也無法對藥材的浸泡、加熱、煎煮以及重復二煎進行一體化全自動運行，故并不能稱之為真正的全自動煎藥機。

本文設計的家用分層全自動中藥煎藥機通過將煎藥鍋進行分層設計，結合數控電腦板，將進水、浸泡、加熱、恒溫、先煎、群煎、后下、出液、重復二煎等過程實現全程自動化[3-6]。患者只需按照先煎、群煎、后下順序分別將藥物放入對應位置，選擇對應操作按鈕與加水量，點擊啟動鍵即可進行煎煮。煎煮開始后，無需患者進行其他操作即可通過電腦板控制中藥湯劑煎煮全過程的自動運行，煎煮結束后湯藥即可服用。家用分層全自動中藥煎藥機不僅滿足了患者足不出戶自行煎藥的要求，還能達到全程無需看管的煎藥過程，將便捷與高效合為一體，確保了傳統中醫藥理論的煎煮要求，減輕了使用者的勞動強度，保證了湯劑的煎煮質量[7]。

1 設計

1.1 原理

為滿足傳統中藥煎煮理論對特殊藥材的煎煮要求，家用分層全自動中藥煎藥機通過內置電腦板控制鍋蓋頂部的電動機并帶動上層煎藥鍋中的旋轉分隔板，將不同分隔欄里的藥物根據預設的時間進行下藥，自動實現先煎、群煎、后下藥物在不同時間要求下的特定煎煮要求；通過電腦板對水泵的控制，自動完成進水和出液，最終達到全程無需人員照看的自動化煎藥[8]。

1.2 結構

家用分層全自動中藥煎藥機整體結構包括底座、安裝在底座上的加熱設備、主體分層煎藥鍋、旋轉下藥裝置、內置數控電腦板的操作箱和進水、出液系統，如圖1、2 所示。

1.2.1 底座

底座采用不銹鋼材質鋼板制作，硬度較強，用于固定安裝在上面的加熱設備和操作箱。底座兩端安裝有把手，便于搬運（如圖3 所示）。

圖1 家用分層全自動中藥煎藥機整體結構示意圖

圖2 家用分層全自動中藥煎藥機樣機實物圖

圖3 家用分層全自動中藥煎藥機底座實物圖

1.2.2 加熱設備

加熱設備固定于底座之上（如圖4、5 所示），采用快速加熱系統，加熱至100 ℃后，自動調整為微沸狀態，對藥材進行持續慢煎，充分模擬傳統中藥“先武火、后文火”的煎煮要求。

圖4 家用分層全自動中藥煎藥機加熱設備外箱實物圖

圖5 家用分層全自動中藥煎藥機內置加熱設備實物圖

1.2.3 主體煎藥鍋和旋轉下藥裝置

主體煎藥鍋為上下雙層結構（如圖6 所示），可拆分，上層鍋體通過3D 打印技術以耐高溫樹脂材料一體打印而成，內部安裝有旋轉下藥裝置（旋轉分隔板，如圖7 所示），將鍋體分為4 個空間，其中3 個空間分別用于放置先煎、群煎和后下3 類草藥，剩余1 個空間為下藥區。分隔板頂端設計有卡槽，通過鍋蓋內安裝的電動機連接傳動裝置帶動分隔板旋轉進行下藥。下層鍋體為不銹鋼材質，嵌于加熱裝置上，用于草藥的浸泡和加熱，鍋體側面安裝有進水和出液管道。

圖6 家用分層全自動中藥煎藥機主體煎藥鍋結構圖

圖7 家用分層全自動中藥煎藥機旋轉下藥裝置結構圖

1.2.4 操作箱

操作箱內安裝有數控電腦板，用于控制煎藥機自動化運行；箱外安裝先煎、群煎、后下、水量、啟動、停止6 個操作按鈕，按鈕上方為液晶顯示器，如圖8所示。

圖8 家用分層全自動中藥煎藥機操作箱實物圖

1.2.5 進水、出液系統

通過安裝于操作箱內的抽水泵和流量計結合數控電腦板對進水和出液系統進行定時、定量控制。

1.3 功能

家用分層全自動中藥煎藥機以傳統中藥煎煮理念為基礎，通過自動化控制系統，無需人員照看的情況下即可自動實現全部操作。其主要功能如下。

1.3.1 先煎、群煎、后下藥物自動下藥功能

通過上層煎藥鍋中的旋轉下藥裝置，使先煎、群煎、后下3 類藥物在不同時間段分別下藥后進行煎煮，既能滿足傳統中藥對特殊藥材的煎煮要求，又無需患者時刻注意時間進行手動下藥，煎藥過程省時省力。

1.3.2 自動進水、出液功能

家用分層全自動中藥煎藥機操作按鈕中設計有水量選擇鍵，可根據藥材量的多少自由選擇大、中、小3 擋水量，煎煮啟動后即自動注水，煎煮完畢自動吸出藥液。

1.3.3 自動二煎功能

中藥的煎煮次數一般以2 次為宜，家用分層全自動中藥煎藥機在首煎結束后，將首煎藥液進行吸出，然后自動注水進行二煎，最終將二煎液與首煎藥液進行混合。

1.3.4 液晶顯示功能

操作箱上安裝有液晶顯示器，可實時監測正在進行中的煎煮步驟、剩余時間以及溫度，煎藥過程一目了然。

2 創新點

家用分層全自動中藥煎藥機利用獨立分層設計，將煎藥鍋分為上下兩層，在上層煎藥鍋不同的分隔欄中依次裝入先煎、群煎、后下藥物，通過旋轉傳動裝置，使先煎、群煎、后下藥物分別按照設定好的時間掉落至下層煎藥鍋中進行煎煮，實現傳統中藥煎煮理論對特殊藥品的煎煮要求。控制方面采用了旋轉傳動裝置、流量計、加熱計時器、抽水泵、數控電腦板等設備，在中藥湯劑的整個煎煮過程中實現全程煎藥自動化。旋轉傳動裝置可以令特殊藥品實現在不同時間內進行煎煮的要求，流量計可以精確控制煎藥所需加水量，加熱計時器控制煎藥過程中不同火力的煎煮時間，抽水泵令加水和出液自動化完成，所有裝置通過數控電腦板給予口令進行自動操作。煎藥機操作界面簡單易懂，并安裝液晶顯示器，實時顯示當前運行程序，只需將不同類別的藥物放入相對應的分隔欄中，選擇對應操作按鈕，選擇加水量，點擊啟動按鈕即可開始湯藥的煎煮，較大程度上降低了操作人員的勞動強度。且首煎結束后自動出液，然后重復加水繼續二煎，實現真正的全程自動化。

3 使用方法

3.1 操作流程

接通電源，各操作按鈕背景燈亮起，提示煎藥機各按鍵運行正常。在上層煎藥鍋中按照先煎、群煎、后下順序依次將藥材放入對應分隔欄中，若沒有該類藥材則空出對應分隔欄；加藥完畢后選擇對應煎煮模式，若沒有加入該類藥材則不選；按照藥材的劑量選擇加水量，分為大、中、小3 擋；點擊啟動按鈕，煎煮開始。

3.2 運行模式

（1）模式1：只有群煎藥物的煎煮模式。

煎藥機啟動，群煎藥物掉落至下層煎藥鍋中，加水，浸泡30 min；時間到達后，加熱至100 ℃，保持微沸狀態，持續煎煮30 min，結束后吸出藥液，首煎結束；再次加水，重復加熱程序，持續煎煮25 min，結束后吸出藥液，二煎結束。

（2）模式2：有先煎、群煎藥物的煎煮模式。

煎藥機啟動，先煎藥物掉落至下層煎藥鍋中，加水，加熱至100 ℃并煎煮30 min；時間到達后，群煎藥物掉落至下層煎藥鍋中，加水，浸泡30 min；時間到達后，加熱至100 ℃，保持微沸狀態，煎煮30 min，結束后吸出藥液，首煎結束；再次加水，重復加熱程序，煎煮25 min，結束后吸出藥液，二煎結束。

（3）模式3：有群煎、后下藥物的煎煮模式。

煎藥機啟動，群煎藥物掉落至下層煎藥鍋中，加水，浸泡30 min；時間到達后，加熱至100℃，保持微沸狀態，煎煮30 min；在煎煮至最后5 min 時，后下藥物掉落至下層煎藥鍋中，煎煮5 min，結束后吸出藥液，首煎結束；再次加水，重復加熱程序，煎煮25 min，結束后吸出藥液，二煎結束。

（4）模式4：先煎、群煎、后下藥物均有的煎煮模式。

煎藥機啟動，先煎藥物掉落至下層煎藥鍋中，加水，加熱至100 ℃并煎煮30 min；時間到達后，群煎藥物掉落至下層煎藥鍋中，加水，浸泡30 min；時間到達后，加熱至100 ℃，保持微沸狀態，煎煮30 min；在煎煮至最后5 min 時，后下藥物掉落至下層煎藥鍋中，煎煮5 min，結束后吸出藥液，首煎結束；再次加水，重復加熱程序，煎煮25 min，結束后吸出藥液，二煎結束。

4 性能測試

4.1 加熱設備的測試

在下層煎藥鍋中加入冷水對加熱設備進行測試，從顯示器中可以看出，由于采用了快速加熱設備，升溫速度較快，在3 min 左右即可將水煮沸，然后自動進入恒溫微沸的狀態進行持續加熱，溫度保持在97～99 ℃范圍內浮動。測試結果表明，加熱設備運行高效、穩定，且能夠達到傳統中藥煎煮“先武火、后文火”的煎煮要求。

4.2 上層煎藥鍋下藥裝置的測試

在上層煎藥鍋對應分隔欄中分別加入先煎、群煎以及后下藥物，通過對數控電腦板進行加速處理，使運行指令提前運行，以測試先煎、群煎以及后下藥物的下藥情況。測試結果顯示，藥物掉落存在少許殘留的情況。

4.3 進水、出液系統的測試

由于進水系統通過的是冷水，出液系統通過的是高溫加熱的藥液，故分別使用冷、熱水對抽水泵進行測試。測試結果顯示進水、出液過程均穩定流暢，抽水泵能夠耐受高溫。

4.4 煎藥機運行測試結果以及遇到的問題

通過對煎藥機樣機的初步測試，煎藥機各模式下運行過程均良好，各項操作指令無異常，基本可以實現全程自動化煎煮的功能以及自動完成二煎的要求。

目前存在的問題為：由于加入藥材量的不確定性，在上層煎藥鍋自動旋轉下藥的過程中，當藥材過多時，易引起分隔板旋轉不充分，致使部分藥材仍留存于上層藥鍋內，造成下藥不充分。分析原因，主要有2 個方面：一是由于帶動旋轉分隔板的電動機功率較小，旋轉的力量不足，當藥量過多，特別是質量較大的礦石類的藥材較多時，會影響分隔板的旋轉力度，使旋轉不到位，導致部分藥材殘留在上層煎藥鍋中；二是由于上層煎藥鍋目前采用耐高溫樹脂3D打印成型，該材料光滑性不足，導致旋轉分隔板與鍋體內部摩擦較大，影響旋轉。由于煎藥鍋以家用為出發點，體積較小，不適宜變更大功率電動機，目前改良方案主要以上層煎藥鍋材質為出發點，后期將使用表面較為光滑的材料并通過充分打磨、拋光進行完善。

5 結語

家用分層全自動中藥煎藥機能夠實現煎藥全過程無需照看的自動化要求，且操作簡單，易于上手，將為廣大家庭日常煎藥提供較大的便利，無需為日常煎藥而費時費力。其獨特的設計符合傳統中藥的特殊煎煮理念，使煎藥既現代化又傳統化，確保了傳統煎藥工藝的要求，減輕了患者的勞動強度，保證了湯劑的煎煮質量。隨著時代的飛速發展，中藥湯劑的煎煮方法必然需要傳承與創新，家用分層全自動中藥煎藥機將擁有廣闊的發展前景[9]。