不同參數(shù)艾條溫和灸紅外輻射光譜特性研究

王小平,沈雪勇,魏建子

(上海中醫(yī)藥大學(xué),上海 201203)

艾絨是針灸臨床最常用的灸材,其質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)艾灸療效有著重要影響,歷來受到針灸臨床醫(yī)生的重視。艾絨存儲(chǔ)時(shí)間和葉絨比是影響艾絨質(zhì)量的兩個(gè)主要參數(shù)[1],但目前尚缺乏統(tǒng)一的艾絨質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[2],即使是臨床醫(yī)生對(duì)這兩個(gè)參數(shù)的選擇也往往具有很大隨意性。因此對(duì)影響艾絨質(zhì)量的主要參數(shù)開展實(shí)驗(yàn)研究很有必要。艾絨燃燒時(shí)的溫度約500℃～800℃[3],此時(shí)的熱輻射特征波長(zhǎng)約3 μm[4-5],屬紅外輻射范疇。這一波長(zhǎng)的紅外輻射具有較強(qiáng)的熱效應(yīng),是艾灸主要的傳熱途徑之一,而溫?zé)岽碳な前墨@得療效的關(guān)鍵因素[3,6-7],因此艾灸的紅外輻射是影響艾灸療效的重要因素之一[3]。本文擬以臨床常用艾條溫和灸為對(duì)象,比較不同存儲(chǔ)時(shí)間、不同葉絨比艾條施灸時(shí)的紅外光譜特性,為艾絨生產(chǎn)、存儲(chǔ)及臨床應(yīng)用中的參數(shù)選擇提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 檢測(cè)儀器

紅外光譜的檢測(cè)采用由PHE 201紅外輻射光譜測(cè)試系統(tǒng)[8]升級(jí)后的儀器,其參數(shù)為檢測(cè)波長(zhǎng)范圍1.5～18 μm、采樣間距 0.25 μm(可調(diào)),探測(cè)頭內(nèi)徑 3 mm。

1.2 艾條來源與參數(shù)

所有檢測(cè)艾條均由南陽(yáng)漢醫(yī)艾絨有限責(zé)任公司提供。其中,不同存儲(chǔ)年份艾條的規(guī)格為18 mm×200 mm,葉絨比 5:1,質(zhì)量 21～22 g;不同葉絨比艾條規(guī)格為18 mm×200 mm,三年陳,質(zhì)量21～22 g;不同松緊度艾條規(guī)格為18 mm×200 mm,三年陳,葉絨比5:1。

1.3 紅外光譜檢測(cè)方法

光譜檢測(cè)在專門的暗室中進(jìn)行,室溫(22±3)℃,相對(duì)濕度(55±10)%,檢測(cè)時(shí)門窗緊閉,周圍無噪音與電磁影響。將所有艾條經(jīng)過檢查后(確保干燥、完整)稱重,精度為0.1 g。

打開紅外光譜儀,將充分燃燒的艾條燃燒中心點(diǎn)正對(duì)儀器探頭,距探頭約2 cm,由紅外光譜檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)并自動(dòng)記錄不同波長(zhǎng)的紅外輻射強(qiáng)度。每一參數(shù)艾條均取質(zhì)量接近的兩根,每根艾條連續(xù)測(cè)試 3次艾灸紅外光譜。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS22.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,不同參數(shù)艾灸紅外輻射強(qiáng)度比較采用方差分析。以P＜0.05作為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同松緊度艾灸紅外輻射光譜比較

由于在艾條生產(chǎn)過程中,每根艾條的松緊度并未嚴(yán)格限定,首先對(duì)4根不同松緊度(質(zhì)量分別為20.6 g、21.7 g、22.5 g、24.6 g)艾條溫和灸的紅外光譜進(jìn)行了對(duì)比。艾條質(zhì)量并非人為隨意劃分,而是根據(jù)稱重結(jié)果進(jìn)行梯度劃分。結(jié)果顯示,4根不同質(zhì)量艾條溫和灸的紅外光譜基本相似,總輻射強(qiáng)度、特征輻射峰(3.75 μm)輻射強(qiáng)度之間比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。詳見圖1。

圖1 不同松緊度艾條溫和灸紅外輻射光譜

2.2 不同存儲(chǔ)年份的艾條的紅外輻射光譜

5種不同存儲(chǔ)年份(1年、2年、3年、5年、7年)艾條的紅外光譜形態(tài)基本一致,其特征波長(zhǎng)均為 3.75 μm(圖2)。不同存儲(chǔ)年限艾條施灸時(shí)紅外輻射強(qiáng)度的差異很大。以 3.75 μm輻射峰處強(qiáng)度為例,紅外輻射強(qiáng)度從高到低排列依次為5年陳艾＞3年陳艾＞2年陳艾＞7年陳艾＞1年陳艾。其中,3年陳艾、5年陳艾與1年陳艾、7年陳艾比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05),2年陳艾與1年陳艾及7年陳艾比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05),而 5年陳艾和 3年陳艾、1年陳艾和 7年陳艾比較差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。詳見圖2。

圖2 不同存儲(chǔ)年份的艾條紅外輻射光譜

2.3 不同葉絨比的艾條紅外輻射光譜

4種不同葉絨比(5:1、10:1、15:1和30:1)的艾條燃燒時(shí)的紅外光譜形態(tài)總體一致,特征波長(zhǎng)均在3.75 μm處。在 3.75 μm處,紅外幅射強(qiáng)度從高到低,依次為 30:1＞15:1＞10:1＞5:1,但差異并無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05),其總輻射強(qiáng)度之間比較差異也無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。詳見圖3。

圖3 不同葉絨比的艾條紅外輻射光譜

3 討論

由于艾葉的主要成分具有一定的揮發(fā)性[9-11],隨著存儲(chǔ)年限的增加其含量逐漸減少,因此存儲(chǔ)年限是影響艾絨質(zhì)量的重要參數(shù)之一。對(duì)不同存儲(chǔ)年限艾條施灸時(shí)的紅外光譜檢測(cè)結(jié)果顯示,不論是幾年陳的艾條,其施灸時(shí)的紅外光譜特征波長(zhǎng)均較為接近(圖2)。紅外光譜的特征波長(zhǎng)僅與溫度有關(guān),本實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示,不同存儲(chǔ)年限、不同葉絨比艾條燃燒時(shí)的溫度均較為接近,存儲(chǔ)年限、葉絨比等參數(shù)對(duì)艾條燃燒的溫度影響較小。根據(jù)韋恩位移定律[λ(m)×T=b],λ為紅外光譜輻射峰波長(zhǎng)值3.75 μm,即0.00000375 m,b為韋恩常量0.002897 m.K,代入公式,可以計(jì)算出所檢測(cè)的這些艾條在燃燒時(shí)的溫度 T為 772.53 K,再根據(jù)公式K=273.15＋℃可以算出實(shí)際溫度為 499.38℃,這與以往的報(bào)道[3]較為吻合。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果還顯示,5年陳艾條施灸時(shí)的紅外輻射強(qiáng)度最大,3年陳艾條次之,兩者的輻射強(qiáng)度均顯著大于1年陳艾條和7年陳艾條(圖2)。陳年艾絨揮發(fā)油以難揮發(fā)成分為主[12-13],可能是這些難揮發(fā)物質(zhì)含量的改變影響了紅外光譜的輻射強(qiáng)度。在溫度基本相同的情況下,紅外輻射強(qiáng)度與熱量有關(guān),輻射強(qiáng)度越高意味著艾灸的熱量也越大。不同存儲(chǔ)年限艾條施灸時(shí)紅外輻射強(qiáng)度有很大差異,提示艾絨存儲(chǔ)時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響了施灸時(shí)艾條的產(chǎn)熱量。新鮮、存儲(chǔ)時(shí)間較短的艾條(1年陳艾、2年陳艾)其燃燒熱量較低;而存儲(chǔ)時(shí)間較長(zhǎng)的艾條(5年陳艾、3年陳艾)則燃燒熱量較高;但存儲(chǔ)年限過長(zhǎng)的艾條(7年陳艾)燃燒時(shí)的熱量反而降低了。從這個(gè)角度看,艾絨存儲(chǔ)年限并非越長(zhǎng)越好,較為合適的存儲(chǔ)時(shí)間應(yīng)為 3～5年,這與臨床對(duì)艾絨存儲(chǔ)時(shí)間的選擇基本吻合。艾煙中自由基含量的測(cè)定結(jié)果也支持本文的結(jié)論,1年陳艾條燃燒時(shí)的艾煙中所含有害自由基是最多的,而3年陳和5年陳艾條燃燒時(shí)艾煙中包含的自由基已較低[14-15]。

葉絨比發(fā)生改變時(shí),其包含的化學(xué)成分含量也隨之發(fā)生變化,因此葉絨比也是影響艾絨質(zhì)量的關(guān)鍵因素。研究顯示,艾葉的制作工藝,如粉碎程度、艾絨的均勻度,尤其是艾絨中雜質(zhì)的含量等均會(huì)影響紅外光譜的強(qiáng)度[16]。為此,筆者對(duì)不同葉絨比艾條紅外光譜進(jìn)行了對(duì)比分析。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看,5:1、10:1、15:1和30:1 4種葉絨比艾條施灸時(shí)的紅外光譜差別并不明顯,這些艾條燃燒時(shí)的特征光譜、輻射強(qiáng)度等比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(圖3)。這表明,所檢測(cè)的4種葉絨比艾條灸的紅外物理特性較為接近,差異較小。由于更高葉絨比意味著更多原材料的消耗,而即使葉絨比高達(dá)30:1的所謂“金艾絨”,其紅外光譜特性與其他葉絨比較低的艾絨仍無太大差別。因此在臨床應(yīng)用中,15:1、10:1甚至 5:1的葉絨比的艾條已經(jīng)足以滿足需要,不必一味強(qiáng)調(diào)過高的葉絨比。