CN113970568A - 一种核磁共振波谱仪自动换样装置及换样方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核磁共振波谱仪自动换样装置,包括：换样装置主体、主体支架、样品台以及样品台支架；换样装置主体包括取样器、气动控制系统和取样器运动控制系统，气动控制系统可改变取样器的开关状态，取样器运动控制系统可对取样器的位置进行调整；主体支架用于固定换样装置主体；样品台包括样品箱和样品箱运动控制系统，所述样品箱用于放置样品，样品箱运动控制系统可控制样品箱移动；样品台支架用于固定样品台。本发明还涉及基于所述换样装置的自动换样方法。本发明可使用小型气泵代替大型空气压缩机，在实现自动换样的同时提高了核磁共振实验室的空间利用率，降低了电费成本，消除了实验室周围的噪声污染。

Description

一种核磁共振波谱仪自动换样装置及换样方法

技术领域

本发明涉及一种自动换样方法，具体涉及一种核磁共振波谱仪技术领域的自动换样方法及换样装置。

背景技术

核磁共振波谱仪是利用不同元素原子核性质的差异分析物质的磁学式分析仪器，广泛用于化合物的结构测定、定量分析和动物学研究等方面。

气动方法是用于核磁共振波谱仪输送核磁共振样品的传统方法，目前核磁共振实验室中普遍使用此方法进行样品测试。在传统的气动方法中，测试开始前，样品需要由测试人员放在核磁共振波谱仪的样品导入管入口处，由样品导入管内的压缩气体托入核磁共振波谱仪的探头中，测试完成后，强力的压缩气体将样品从探头中弹出，使样品悬浮在样品导入管入口处，由测试人员取出。在传统的气动方法中，样品的弹出、样品的悬浮、样品的旋转以及探头的冷却都需要大量压缩气体，因此核磁共振实验室往往会以大型空气压缩机为核心设计气路系统。

目前的自动进样装置是在传统气动方法基础上的改进，在传统气动的基础上增加气动或电动组件，将样品仓内的样品移动到样品导入管入口处，以压缩气体为媒介进行入样和出样操作，然后进行样品的更换。在专利文献1CN 103954640 B提出了一种针对液体核磁共振测试的自动进样装置，描述了一个使用自动进样装置实现自动输送核磁共振样品的过程，通过使用特殊设计的链结结构搭配传动链实现自动化更换测试样品，可以大量节省人工和时间成本。专利文献2CN 111856057 A同样提出了一种针对固体核磁共振测试的自动进样装置及进样方法，通过转动的样品仓和特殊的Y形管道，可以连续进行多次样品测试。自动进样装置的实现减少了人工换样的操作，降低了测试人员的驻守需求，大幅度节省了人工和时间。另外，配合远程实验方案会让测试更加便捷，减少因机时不足导致测试人员整夜驻守的情况。

在专利文献1和专利文献2中所提出的自动进样装置是在传统气动方法的基础上进行的改进，虽然实现了样品更换的自动化，但是仍然需要由大型空气压缩机提供大量压缩气体。在使用大型空气压缩机时，需要提供单独房间进行放置，该房间也需要单独安装空调进行降温，大型空气压缩机和空调的时刻运转需要大量用电。另外大型空气压缩机的外机工作时会发出巨大噪声，会在实验室周围产生噪声污染。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种核磁共振波谱仪自动换样装置及换样方法，在实现自动化更换样品的同时，使用小型气泵代替大型空气压缩机，提高核磁共振实验室的空间利用率，降低电费成本，消除实验室周围的噪声污染。本发明的实现方案如下：

一种核磁共振波谱仪自动换样装置，包括：样品台、样品台支架、换样装置主体和主体支架；样品台装设于样品台支架上，包括用于放置多个样品的样品箱和用于控制样品箱沿第一水平方向运动的样品箱运动控制系统；换样装置主体包括取样器、取样器运动控制系统和气动控制系统；取样器和取样器运动控制系统装设于主体支架上，主体支架位于样品台支架上方；取样器运动控制系统包括用于控制取样器沿第二水平方向运动的X轴传动机构和用于控制取样器沿竖直方向运动的Z轴传动机构，其中第二水平方向和第一水平方向垂直；气动控制系统用于控制取样器对样品的吸取和释放。

可选的，所述取样器包括圆筒形支架、吸盘支架和多个真空吸盘，所述圆筒形支架底部设有中心圆孔，所述多个真空吸盘通过所述吸盘支架固定于圆筒形支架底部外侧，且所述多个真空吸盘呈圆周排列。

可选的，所述气动控制系统包括分气块、真空发生器、电磁阀和小型气泵，所述电磁阀、真空发生器和分气块按序连接于小型气泵和所述取样器之间，所述真空发生器的真空口与所述分气块相连，所述分气块的多个出气口与所述多个真空吸盘一一对应连接；通过所述电磁阀控制所述真空吸盘的气路通断。

可选的，所述X轴传动机构设置于所述主体支架上表面，所述Z轴传动机构由所述X轴传动机构带动于所述第二水平方向上同步移动，所述取样器装设于所述Z轴传动机构上。

可选的，所述X轴传动机构为同步带传动机构，包括第一电机、第一主动轮、第一从动轮、第一同步带、第一滑块、第一导轨和X轴定位光电传感器；第一主动轮和第一从动轮装设于所述主体支架上表面相对的两侧，第一同步带装设于第一主动轮和第一从动轮之间，第一电机用于驱动第一主动轮；第一导轨与第一同步带平行设置，第一滑块与第一导轨形成导向配合，第一滑块由第一同步带带动于所述第二水平方向上同步移动；X轴定位光电传感器用于定位第一滑块的初始位置；所述Z轴传动机构固定于第一滑块上。

可选的，所述样品箱运动控制系统为同步带传动机构，包括第二电机、第二主动轮、第二从动轮、第二同步带、第二滑块、第二导轨和Y轴定位光电传感器；第二主动轮和第二从动轮装设于所述主体支架下表面，第二同步带设于第二主动轮和第二从动轮之间，第二电机用于驱动第二主动轮；第二导轨设于所述样品台支架上并与第二同步带平行设置，第二滑块与第二导轨形成导向配合，所述样品箱固定于第二滑块上并由第二同步带带动于第一水平方向上同步移动；Y轴定位光电传感器用于定位所述样品箱的初始位置。

可选的，所述Z轴传动机构包括第三电机、减速机、齿条架、齿轮、齿条和Z轴定位电传感器；齿条竖直安装于齿条架上，所述取样器安装于齿条下端，第三电机通过减速机驱动齿轮，齿条与齿轮配合以带动取样器上下移动；Z轴定位电传感器用于定位齿条的初始位置。

可选的，所述齿条架上还设有反射式光电传感器；所述样品箱设有多个样品槽，所述样品槽底部设有反光纸，所述反射式光电传感器与所述反光纸配合以检测所述样品槽内是否放置样品。

可选的，所述主体支架和样品台支架固定于核磁共振波谱仪的液氦进出管上，且所述取样器位于核磁共振波谱仪样品导入管的上方。优选的，所述主体支架为铝合金金属板，通过安装在两根核磁共振波谱仪液氦进出管上的夹具固定在核磁共振波谱仪样品导入管的正上方。

优选的，所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机均为闭环步进电机。

可选的，还包括主控制系统，所述主控制系统的输出端连接所述样品箱运动控制系统、取样器运动控制系统和气动控制系统，所述主控制系统接收所述样品箱运动控制系统、取样器运动控制系统的信号并控制所述样品箱运动控制系统、取样器运动控制系统和气动控制系统以带动取样器动作。优选的，所述主控制系统包括控制主机和与控制主机相连的计算机，所述控制主机的输出端分别连接三个电机驱动器，分别给三个电机驱动器提供不同的脉冲信号，三个电机驱动器分别连接所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机，另外，所述控制主机的信号输出端还需要连接电磁阀，所述控制主机的信号输入端分别接入X轴定位光电传感器、Y轴定位光电传感器、Z轴定位光电传感器和反射式光电传感器，配合上述传感器传送的信号进行运动控制，同时所述控制主机通过网络接口与计算机相连接，接受来自计算机的控制信号。

优选的，核磁共振样品所使用的转子应该保持上表面平整。

优选的，所述核磁共振波谱仪自动换样装置内使用的轴承为陶瓷轴承或塑料轴承。

优选的，所述核磁共振波谱仪自动换样装置内的电机需要进行电磁屏蔽。

基于上述核磁共振波谱仪自动换样装置的换样方法，包括以下步骤：

步骤1、将多个待测样品放入样品箱中，通过控制X轴传动机构、Z轴传动机构和样品箱运动控制系统使取样器位于样品箱上方；

步骤2、检测样品箱内的样品存在状态，检测完成后控制X轴传动机构和Z轴传动机构，使取样器正对待测样品；

步骤3、通过Z轴传动机构控制取样器下降到待测样品的位置，通过气动控制系统控制取样器吸取待测样品，通过控制Z轴传动机构和X轴传动机构将待测样品从样品箱取出、移动至核磁共振波谱仪的样品导入管内并送入核磁共振波谱仪探头，通过气动控制系统控制取样器释放待测样品，通过控制Z轴传动机构使取样器上移，核磁共振波谱仪开始进行样品测试；

步骤4、测试完成后，通过控制Z轴传动机构使取样器下移并靠近待测样品，通过气动控制系统控制取样器吸取待测样品，通过控制Z轴传动机构和X轴传动机构将待测样品从核磁共振波谱仪取出、移动至样品箱并放回原位；

步骤5、重复步骤2至步骤4，对其他样品进行测试。

在核磁共振液体样品的测试中，压缩气体主要于样品的弹出、样品的悬浮、样品的旋转以及探头的冷却，其中样品的旋转用于样品的旋转采样测试。一般而言，测试人员使用旋转采样测试的情况很少。如果针对非旋转采样测试的场合，使用其他方式替代压缩气体进行样品的更换，那么只需要对探头的冷却提供压缩气体，整个核磁共振实验室对压缩气体的需求将会大大降低。

本发明减少了压缩气体的使用需求，因此可以使用小型气泵代替大型空气压缩机，实现了自动化换样过程，提高了核磁共振实验室的空间利用率，即开即用，降低了电费成本，另外小型气泵满足静音要求，消除了实验室周围的噪声污染。

附图说明

图1为本发明实施例的核磁共振波谱仪自动换样装置的立体结构图；

图2为本发明实施例的取样器的立体结构图；

图3为本发明实施例的支架的立体结构图；

图4为本发明实施例的气路系统的结构原理图；

图5为本发明实施例的控制系统的结构原理图；

附图标记说明：

1取样器，101圆筒形支架，102真空吸盘，103吸盘支架，104气管接头，105气管，106中心圆孔，2X轴传动机构，201第一电机，202第一电机座，203第一主动轮，204第一从动轮，205第一同步带，206第一从动轴，207第一轴承座，208第一滑块，209第一导轨，210X轴定位光电传感器，3Z轴传动机构，301第三电机，302减速机，303齿条架，304齿轮，305齿条，306Z轴定位光电传感器，307反射式光电传感器，4主体支架，401主体支架固定管夹，5样品箱，501样品槽，502反光纸，503样品，6样品箱运动控制系统，601第二电机，602第二电机座，603联轴器，604主动轴，605第二轴承座，606第二主动轮，607第二从动轮，608第二同步带，609第二从动轴，610第三轴承座，611第二滑块，612第二导轨，613Y轴定位光电传感器，7样品台支架，701样品台支架固定管夹，801样品导入管，802液氦进出管。

具体实施方式

为使本发明更清楚明白，下面结合附图对本发明的一种核磁共振波谱仪自动换样装置及换样方法进行进一步说明，此处所描述的实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1-5，一实施例提供一种核磁共振波谱仪自动换样装置及换样方法，原理是利用机械传动机构和吸取装置替代传统的气动方法实现自动化换样，在不进行旋转采样实验的情况下，压缩气体只需要用来冷却探头和供给真空发生器产生负压，因此本发明使用小型气泵替代大型空气压缩机，实现低成本、低耗和静音的自动化换样。

实施例的核磁共振波谱仪自动换样装置包括换样装置主体、主体支架、样品台以及样品台支架。

参照图1和图2，换样装置主体包括取样器1、气动控制系统和连有电源的取样器运动控制系统，取样器1包括圆筒形支架101、真空吸盘102、吸盘支架103、气管接头104和气管105，圆筒形支架101内部中空，圆筒形支架101下侧正中心有可供样品管上部分进入的中心圆孔106，圆筒形支架101下侧固定有吸盘支架103，吸盘支架103下方安装真空吸盘102，多个真空吸盘102以中心圆孔106为圆心分布在圆筒形支架101下侧，吸盘支架103上方安装气管接头104，气管接头104上部连接气管，由气管传输负压吸取样品；气动控制系统可改变取样器的开关状态，包括分气块、真空发生器和电磁阀，取样器1的气管另一头连接分气块，分气块连接真空发生器，真空发生器中有压缩气体流通时，会在另一侧管道内形成负压，真空发生器连接电磁阀，电磁阀可以改变压缩气体的流通状态，通过控制电磁阀可以改变取样器的开关状态；取样器运动控制系统包括X轴传动机构2和Z轴传动机构3，X轴传动机构2为同步带传动机构，包括第一电机201、第一电机座202、第一主动轮203、第一从动轮204、第一同步带205、第一从动轴206、第一轴承207、第一滑块208、第一导轨209和X轴定位光电传感器210，其中第一电机座202固定在主体支架4上表面左侧，第一电机201安装在第一电机座202上方，第一电机201出轴连接第一主动轮203，第一主动轮203通过第一同步带205与第一从动轮204连接，第一从动轮204安装在第一从动轴206上，第一从动轴安装在第一轴承207，第一轴承207设置在主体支架4右侧，第一同步带205侧面靠近核磁共振波谱仪样品导入管一侧安装有第一导轨209，第一导轨209、第一同步205带以及主体支架4的长侧面互相平行，第一导轨209上安装有第一滑块208，两者之间形成导向配合，第一滑块208侧面通过齿板与第一同步带205连接，第一滑块208侧面安装有不透明挡板，与安装在第一导轨209旁的X轴定位光电传感器210相配合，用以定位第一滑块208的初始位置，Z轴传动机构3包括第三电机301、减速机302、齿条架303、齿轮304、齿条305、Z轴定位光电传感器306和反射式光电传感器307，减速机302为带有自锁功能的蜗杆减速机，减速机302上方安装第三电机302，减速机302侧面安装齿条架303，齿条架303中间安装有可沿竖直方向运动的齿条305，齿条305与安装在减速机302出轴上的齿轮304相配合，齿条架303上安装有Z轴定位光电传感器306，靠近齿条305侧面，与齿条305上安装的不透明挡板配合，用以定位齿条305的初始位置，齿条305下端安装取样器1，齿条305的运动方向与X轴传动机构2中第一滑块208的运动方向垂直，齿条架303上安装有反射式光电传感器307，X轴传动机构2和Z轴传动机构3组成取样器运动控制系统，可对取样器的位置进行调整。

参照图1和图3，主体支架4由两个主体支架固定管夹401安装在两根液氦进出管802上，主体支架4安装在样品导入管801上方，用于固定换样装置主体，换样装置主体安装在主体支架4的上表面。

参照图1，样品台包括样品箱5和连有电源的样品箱运动控制系统6，样品箱5用于放置样品，样品箱5上表面有排列整齐的用于盛放样品503的样品槽501，样品槽501底部设有反光纸502，当齿条架303随X轴传动机构2移动时，反射式光电传感器307与反光纸502配合，检测样品槽501是否放置样品502以及样品槽501内的样品502是否已经被取样器1取出，样品箱5侧面上部安装有不透明挡板；样品箱运动控制系统6可控制样品箱沿Y轴方向双向平移，样品箱运动控制系统6为同步带传动机构，包括第二电机601、第二电机座602、联轴器603、主动轴604、第二轴承座605、第二主动轮606、第二从动轮607、第二同步带608、第二从动轴609、第三轴承座610、第二滑块611、第二导轨612和Y轴定位光电传感器613，第二电机601安装在第二电机座602上方，第二电机座602固定在主体支架4的上表面右侧，第二电机601的电机轴通过联轴器603与主动轴604相连，主动轴604安装在主体支架4上的第二轴承座605上，主动轴604下端与第二主动轮605连，主体支架4下表面另外安装有第三轴承610，第三轴承610上安装有第二从动轴609，第二从动轴609上安装有第二从动轮607，第二主动轮606和第二从动轮607之间安装有第二同步带608，第二同步带608与第一同步带205垂直设置，第二同步带608通过齿板与样品箱5相连，样品箱5固定在第二滑块611上表面，第二滑块611下方安装有第二导轨612，第二导轨612与第二滑块611形成导向配合，第二导轨612安装在样品台支架7上，第二滑块611的运动方向与第一滑块208的运动方向垂直，Y轴定位光电传感器613和样品箱侧面上部的不透明挡板相配合，用以定位样品箱5的初始位置。

参照图1和图3，样品台支架7用于固定样品台。

参照图4，本发明的气路系统由小型气泵作为气源提供压缩气体，小型气泵自带油水分离器，小型气泵储气罐出气端与冷干机连接，压缩气体经过冷干机冷却干燥之后，分别提供给核磁共振波谱仪和取样器1，供给核磁共振波谱仪的压缩气体用来进行探头冷却，供给取样器1的压缩气体经过电磁阀进入真空发生器，由真空发生器产生负压，经过分气块传送到取样器1内的每个真空吸盘102上，通过控制电磁阀的开关状态改变取样器的吸取状态。

参照图5，本发明由主控制系统控制整个装置的运转，所述主控制系统包括控制主机和与控制主机相连的计算机；控制主机(例如PLC控制芯片)的信号输入端分别接入X轴定位光电传感器210、Y轴定位光电传感器613、Z轴定位光电传感器306、反射式光电传感器307和计算机，控制主机的信号输出端分别连接三个电机驱动器和电磁阀，分别给三个电机驱动器提供不同的脉冲信号，三个电机驱动器分别连接第一电机201、第二电机601和第三电机301。配合上述传感器传送的信号进行运动控制，同时所述控制主机通过网络接口与计算机相连接，接受来自计算机的控制信号。

优选的，第一电机201、第二电机601和第三电机301均为闭环步进电机。

优选的，样品503所使用的转子应该保持上表面平整，或在样品503上部提供一个面积足够的可吸取平面。

本发明根据控制主机中预先编制的程序和电脑端的输入信号来控制本自动换样装置的样品进出核磁共振波谱仪的探头，从而完成整个测试过程。具体流程如下：

步骤1、检查装置的电路连接是否完好，检查气路连接是否紧密，检查完毕后，打开小型气泵和冷干机，等待储气罐气压达到使用标准；

步骤2、将待测样品503按照一定顺序依次放入样品箱5上的样品槽501内，在计算机输入“复位”指令，第一电机201开始工作，当X轴定位光电传感器210的信号发生变化时，第一电机201停止转动，第二电机601和第三电机301开始工作，当Y轴定位光电传感器613和Z轴定位光电传感器306的信号发生变化时，第二电机601和第三电机301停止转动，此时取样器1位于样品箱5上方，取样器1正对程序预设的第一个进行测试的样品503正中心，复位完成；

步骤3、在计算机输入“自检”指令，第一电机201转动一个预设的角度，使反射式光电传感器307正对第一个样品槽501正中心，根据反射信号判断样品槽501内是否存在样品，配合第二电机601依次对每个样品槽501进行检测，计算机根据返回的数据对样品槽501的样品503存在状态进行标记，检测完成后第一电机201和第三电机301开始转动，使取样器1正对程序预设的第一个进行测试的样品503正中心，自检完成；

步骤4、在计算机输入“开始”指令，第三电机301开始工作，第三电机301转动一个预设的角度，使取样器1下降到真空吸盘102正好接触样品503的位置，此时控制主机使电磁阀打开气路，压缩气体通过真空发生器形成负压，使真空吸盘102吸住样品503，第三电机301转动方向改变，取样器1带着样品503上升，当Z轴定位光电传感器306信号发生改变时，第三电机301停止转动，此时取样器1已将样品503从样品箱5取出，第一电机201开始转动，第一电机201转动一个预设的角度，使反射式光电传感器307正对刚刚取出样品503的样品槽401中心，通过反射信号判断样品503是否已取出，如果样品503未取出，那么重复上述取出过程，如果重复三次仍未取出样品503，那么给计算机发送错误报告，更换下一个待测样品进行测试，如果样品503已经取出，那么第一电机201继续转动一个预设的角度，使样品503正对核磁共振波谱仪的样品导入管801正中心，第一电机201停止转动，第三电机301开始转动，使取样器1带着待测样品503进入样品导入管801内，第三电机301转动预设的角度后，取样器1将待测样品503送入核磁共振波谱仪探头，电磁阀开关关闭，取样器1松开待测样品503，此时待测样品503放置在核磁共振波谱仪探头中，第三电机301反向转动，当第三电机301转动一个预设角度使Z轴定位光电传感器306信号发生改变时，第三电机301停止转动，核磁共振波谱仪开始进行样品测试；

步骤5、测试完成后，第三电机301开始转动一个预设角度，使取样器1进入核磁共振波谱仪样品导入管801，在靠近样品503的过程中，控制主机控制电磁阀打开气路，真空发生器开始产生负压，使取样器1吸住样品503，接着第三电机301转动方向发生改变，将样品503从核磁共振波谱仪取出后，第一电机201和第三电机601配合，将样品503放回取出的位置；

步骤6、重复步骤3和步骤4中的换样过程，对其它待测样品进行测试；

步骤7、确认所有样品完成测试，取下所有已测试样品，全部动作完成。

本发明采用闭环步进电机控制各传动机构，将样品精确地从样品台移动到核磁共振波谱仪的探头中进行实验，在实验完成后自动取出样品。本发明使用小型空气压缩机替代大型空气压缩机，提高了核磁共振实验室的空间利用率，降低电费成本，消除噪声污染；全自动化的操作可以实现在无人值守时自动更换样品，在样品台上设置有多个样品口，可以一次实验依次进行多个样品的测试，提高测试效率，降低人为操作需求。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种核磁共振波谱仪自动换样装置及换样方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (11)

1.一种核磁共振波谱仪自动换样装置，其特征在于，包括：样品台、样品台支架、换样装置主体和主体支架；样品台装设于样品台支架上，包括用于放置多个样品的样品箱和用于控制样品箱沿第一水平方向运动的样品箱运动控制系统；换样装置主体包括取样器、取样器运动控制系统和气动控制系统；取样器和取样器运动控制系统装设于主体支架上，主体支架位于样品台支架上方；取样器运动控制系统包括用于控制取样器沿第二水平方向运动的X轴传动机构和用于控制取样器沿竖直方向运动的Z轴传动机构，其中第二水平方向和第一水平方向垂直；气动控制系统用于控制取样器对样品的吸取和释放。

2.根据权利要求1所述的核磁共振波谱仪自动换样装置，其特征在于：所述取样器包括圆筒形支架、吸盘支架和多个真空吸盘，所述圆筒形支架底部设有中心圆孔，所述多个真空吸盘通过所述吸盘支架固定于圆筒形支架底部外侧，且所述多个真空吸盘呈圆周排列。

3.根据权利要求2所述的核磁共振波谱仪自动换样装置，其特征在于：所述气动控制系统包括分气块、真空发生器、电磁阀和小型气泵，所述电磁阀、真空发生器和分气块按序连接于小型气泵和所述取样器之间，所述真空发生器的真空口与所述分气块相连，所述分气块的多个出气口与所述多个真空吸盘一一对应连接；通过所述电磁阀控制所述真空吸盘的气路通断。

4.根据权利要求1所述的核磁共振波谱仪自动换样装置，其特征在于：所述X轴传动机构设置于所述主体支架上表面，所述Z轴传动机构由所述X轴传动机构带动于所述第二水平方向上同步移动，所述取样器装设于所述Z轴传动机构上。

5.根据权利要求4所述的核磁共振波谱仪自动换样装置，其特征在于：所述X轴传动机构为同步带传动机构，包括第一电机、第一主动轮、第一从动轮、第一同步带、第一滑块、第一导轨和X轴定位光电传感器；第一主动轮和第一从动轮装设于所述主体支架上表面相对的两侧，第一同步带装设于第一主动轮和第一从动轮之间，第一电机用于驱动第一主动轮；第一导轨与第一同步带平行设置，第一滑块与第一导轨形成导向配合，第一滑块由第一同步带带动于所述第二水平方向上同步移动；X轴定位光电传感器用于定位第一滑块的初始位置；所述Z轴传动机构固定于第一滑块上。

6.根据权利要求1所述的核磁共振波谱仪自动换样装置，其特征在于：所述样品箱运动控制系统为同步带传动机构，包括第二电机、第二主动轮、第二从动轮、第二同步带、第二滑块、第二导轨和Y轴定位光电传感器；第二主动轮和第二从动轮装设于所述主体支架下表面，第二同步带设于第二主动轮和第二从动轮之间，第二电机用于驱动第二主动轮；第二导轨设于所述样品台支架上并与第二同步带平行设置，第二滑块与第二导轨形成导向配合，所述样品箱固定于第二滑块上并由第二同步带带动于第一水平方向上同步移动；Y轴定位光电传感器用于定位所述样品箱的初始位置。

7.根据权利要求4或5所述的核磁共振波谱仪自动换样装置，其特征在于：所述Z轴传动机构包括第三电机、减速机、齿条架、齿轮、齿条和Z轴定位电传感器；齿条竖直安装于齿条架上，所述取样器安装于齿条下端，第三电机通过减速机驱动齿轮，齿条与齿轮配合以带动取样器上下移动；Z轴定位电传感器用于定位齿条的初始位置。

8.根据权利要求7所述的核磁共振波谱仪自动换样装置，其特征在于：所述齿条架上还设有反射式光电传感器；所述样品箱设有多个样品槽，所述样品槽底部设有反光纸，所述反射式光电传感器与所述反光纸配合以检测所述样品槽内是否放置样品。

9.根据权利要求1所述的核磁共振波谱仪自动换样装置，其特征在于：所述主体支架和样品台支架固定于核磁共振波谱仪的液氦进出管上，且所述取样器位于核磁共振波谱仪样品导入管的上方。

10.根据权利要求1所述的核磁共振波谱仪自动换样装置，其特征在于：还包括主控制系统，所述主控制系统的输出端连接所述样品箱运动控制系统、取样器运动控制系统和气动控制系统，所述主控制系统接收所述样品箱运动控制系统、取样器运动控制系统的信号并控制所述样品箱运动控制系统、取样器运动控制系统和气动控制系统以带动取样器动作。

11.一种基于权利要求1～10任一项所述的核磁共振波谱仪自动换样装置的换样方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将多个待测样品放入样品箱中，通过控制X轴传动机构、Z轴传动机构和样品箱运动控制系统使取样器位于样品箱上方；

步骤2、检测样品箱内的样品存在状态，检测完成后控制X轴传动机构和Z轴传动机构，使取样器正对待测样品；

步骤3、通过Z轴传动机构控制取样器下降到待测样品的位置，通过气动控制系统控制取样器吸取待测样品，通过控制Z轴传动机构和X轴传动机构将待测样品从样品箱取出、移动至核磁共振波谱仪的样品导入管内并送入核磁共振波谱仪探头，通过气动控制系统控制取样器释放待测样品，通过控制Z轴传动机构使取样器上移，核磁共振波谱仪开始进行样品测试；

步骤4、测试完成后，通过控制Z轴传动机构使取样器下移并靠近待测样品，通过气动控制系统控制取样器吸取待测样品，通过控制Z轴传动机构和X轴传动机构将待测样品从核磁共振波谱仪取出、移动至样品箱并放回原位；

步骤5、重复步骤2至步骤4，对其他样品进行测试。

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