CN117783189A - 一种用于核磁共振设备的自动进样测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于核磁共振设备的自动进样测量装置及方法，涉及自动测量技术领域，装置包括恒温样品盘、固定组件、移动组件及控制部件；控制部件用于在接收到测量指令后基于预设样品位置生成进样移动指令；移动组件用于从预设初始位置移动至预设样品位置并抓取对应的待测样品，移动至预设测量位置；核磁共振设备用于对待测样品进行测量；控制部件还用于生成出样移动指令及下一进样移动指令；移动组件还用于将测量完成的待测样品移动至预设样品位置，并放回恒温样品盘；基于下一进样移动指令，在间隔预设时长后，将预设样品位置处的下一待测样品从恒温样品盘中抓出，并移动至预设测量位置。本发明实现全自动批量样品的测量。

Description

一种用于核磁共振设备的自动进样测量装置及方法

技术领域

本发明涉及自动测量技术领域，特别是涉及一种用于核磁共振设备的自动进样测量装置及方法。

背景技术

自动化测量或在线测量是测量仪器发展的必然趋势，也是测量仪器发展阶段的一大转折点，目前较先进的科研测量仪器，大多都已实现在线测量或自动化半自动化测量，其中应用较好的仪器比如液相色谱设备的全自动顶空进样器、激光粒度仪的全自动进样器、高场核磁的全自动进样器等等。

随着核磁共振设备逐步从科研设备向工业化应用转换，批量化的样品测试需求日益增加，这就需要一种既能够提高样品测试效率，提高设备利用率，同时能够保证样品测试准确性的自动进样与测量装置。而目前桌面型的台式低场核磁共振设备，还是以人工放置样品，点击测量，手动更换下一个样品的操作方式，这种操作方式存在如下问题：

1)在样品数量不多时，可以满足样品的测试需要，但随着测试样品数量增加，人工换样操作消耗大量的操作和等待时间。2)人工换样测试只能在白天工作时间进行，这限制了核磁共振设备的使用效率。3)人工换样测试时，测试人员需时刻守在仪器设备旁边，几乎不能够开展其他工作，人员效率得不到提升。4)人工换样测试无法满足标准化测试要求，特别是在换样周期不一致，不同样品反复在同一试管测试，试管多次使用易污染等问题，会对测量结果带来误差。5)人工换样测试过程中，样品靠重力手动放入试管，试管是靠重力手动放至样品仓，这两个过程容易产生人为失误，使试管破碎，更严重的情况会污染样品仓损坏核磁设备。6)人工换样测量，无法实现诸如远程操作，定时操作，自动复测等复杂功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于核磁共振设备的自动进样测量装置及方法，提高仪器的使用效率和利用率，实现全自动批量样品的测量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

第一方面，本发明提供一种用于核磁共振设备的自动进样测量装置，包括恒温样品盘、固定组件、移动组件及控制部件；所述恒温样品盘、所述移动组件均设置在所述固定组件上，所述控制部件分别与所述移动组件、核磁共振设备电连接；所述恒温样品盘内容置多个待测样品；

所述控制部件用于：在接收到测量指令后，基于预设样品位置生成进样移动指令；所述预设样品位置为所述恒温样品盘内任一待测样品的位置；

所述移动组件用于：基于所述进样移动指令，从预设初始位置移动至所述预设样品位置，并从所述恒温样品盘中抓取所述预设样品位置对应的待测样品；将所述待测样品移动至预设测量位置；所述预设测量位置为所述核磁共振设备的样品测量腔；

所述核磁共振设备用于：对所述待测样品进行测量，以得到一个核磁共振数据，同时生成测量完成信号；

所述控制部件还用于：基于所述测量完成信号及所述预设样品位置生成出样移动指令及下一进样移动指令；

所述移动组件还用于：基于所述出样移动指令，将测量完成的所述待测样品从所述预设测量位置移动至所述预设样品位置，并放回所述恒温样品盘；基于所述下一进样移动指令，在间隔预设时长后，将所述预设样品位置处的下一待测样品从所述恒温样品盘中抓出，并移动至所述预设测量位置。

第二方面，本发明提供一种用于核磁共振设备的自动进样测量方法，应用于所述的用于核磁共振设备的自动进样测量装置，方法包括：

通过控制部件在接收到测量指令后，基于预设样品位置生成进样移动指令；所述预设样品位置为恒温样品盘内任一待测样品的位置；

通过移动组件基于所述进样移动指令，从预设初始位置移动至所述预设样品位置，并从所述恒温样品盘中抓取所述预设样品位置对应的待测样品；然后将所述待测样品移动至预设测量位置；所述预设测量位置为核磁共振设备的样品测量腔；

采用所述核磁共振设备对所述待测样品进行测量，以得到一个核磁共振数据，同时生成测量完成信号；

采用控制部件基于所述测量完成信号及所述预设样品位置生成出样移动指令及下一进样移动指令；

通过所述移动组件基于所述出样移动指令，将测量完成的所述待测样品从所述预设测量位置移动至所述预设样品位置，并放回所述恒温样品盘；然后基于所述下一进样移动指令，在间隔预设时长后，将所述预设样品位置处的下一待测样品从所述恒温样品盘中抓出，并移动至所述预设测量位置。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开一种用于核磁共振设备的自动进样测量装置及方法，通过控制部件对移动组件发送指令，使得移动组件自动从预设初始位置移动至预设样品位置，并从恒温样品盘中抓取对应的待测样品，然后移动至核磁共振设备的样品测量腔；在样品测量腔内完成核磁共振测量后，再自动将测量完成的待测样品移动回恒温样品盘；在间隔预设时长后，将预设样品位置处的下一待测样品从恒温样品盘中抓出，重复上述步骤，对下一待测样品进行自动测量。即，本发明能够实现自动取样、进样、换样、测量及数据保存的自动控制，且能够实现远程控制功能，将测量人员从单一的重复的换样测试过程解放出来，提高低场核磁设备测试效率，也能够保证测量的统一，减小测量误差，提高设备使用安全性，进而推动低场核磁共振测量技术的发展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用于核磁共振设备的自动进样测量装置的结构示意图。

符号说明：

1-恒温样品盘，2-核磁共振设备，3-龙门框架，4-第二支架，5-第三支架，6-移动杆，7-抓手。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种用于核磁共振设备的自动进样测量装置及方法，适用于台式低场核磁共振设备，旨在使测量人员从单一繁琐的重复换样测量中解放出来，提高仪器的使用效率和利用率，实现全自动批量样品的测量，保证测量结果一致性准确性的同时，实现可无人值守的自动化测量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1所示，本发明提供一种用于核磁共振设备的自动进样测量装置，包括恒温样品盘1、固定组件、移动组件及控制部件；所述恒温样品盘1、所述移动组件均设置在所述固定组件上，所述控制部件分别与所述移动组件、核磁共振设备2电连接；所述恒温样品盘1内容置多个待测样品。

其中，所述固定组件包括第一支架、第二支架4及第三支架5；所述第一支架、所述第二支架4及所述第三支架5构成龙门框架3的结构，以保证装置结构的稳定性；所述恒温样品盘1设置在所述第一支架上，所述移动组件设置在所述第二支架2上。

所述控制部件用于：在接收到测量指令后，基于预设样品位置生成进样移动指令；所述预设样品位置为所述恒温样品盘1内任一待测样品的位置。具体来说，本发明装置在未使用之前，需要对控制部件内部的控制程序进行设置，以使得在开始工作后，其能够实现自动工作。

所述恒温样品盘1为定制的，一般为方形样品盘，恒温样品盘1内待测样品的数量也可定制(例如8*8，6*6等)，基于定制的数量及样品的位置，指定预设样品位置。进一步地，待测样品放置于色谱瓶中，而后放入恒温样品盘1。通过定制的恒温样品盘1可批量保温样品，保证样品一致性，提高测量准确性。

所述移动组件用于：基于所述进样移动指令，从预设初始位置移动至所述预设样品位置，并从所述恒温样品盘1中抓取所述预设样品位置对应的待测样品；将所述待测样品移动至预设测量位置；所述预设测量位置为所述核磁共振设备2的样品测量腔。

所述移动组件包括移动杆6及抓手7；所述抓手7设置在所述移动杆6上，所述移动杆6活动设置在所述第二支架4上；所述第二支架4活动设置在所述第一支架与所述第三支架5之间；所述移动杆6及所述第二支架4均与所述控制部件连接。

进一步地，所述移动杆6为无磁进样杆，所述移动杆6的制作材料为聚四氟乙烯材料，满足强度的同时，不对核磁测量产生影响。所述抓手7为无磁气动柔性抓手，采用无磁材料氟橡胶制作，不会对核磁测量产生影响。所述无磁气动柔性抓手用于深入至所述待测样品的内腔，以对所述待测样品进行固定抓取。具体来说，所述无磁气动柔性抓手按照核磁样品腔尺寸和抓取样品尺寸定制，纯机械原理，安全可靠；无磁气动柔性抓手能够直接深入核磁共振设备的样品测量腔，然后在测量时可停留在样品测量腔中，无需退出，节约机械运动时间。所述核磁共振设备为台式低场核磁共振设备，样品测量腔为竖直方向，待测样品自上方放入测量。

所述移动杆6用于：基于所述进样移动指令、所述出样移动指令或所述下一进样移动指令，带动所述抓手7在所述第二支架4上移动。

所述第二支架4用于：基于所述进样移动指令、所述出样移动指令或所述下一进样移动指令，带动所述移动杆6及所述抓手7在所述第一支架的垂直方向上移动。

进一步地，所述第一支架、所述第二支架4及所述第三支架5上均设置有移动导轨，且所述第一支架、所述第二支架4及所述第三支架5上的移动导轨的两端均设置有限位开关，以使得移动杆6带动抓手在所述第二支架4上移动的过程中，到达左限位时可进行待测样品的取样，到达右限位时可将待测样品放入核磁共振设备2或从核磁共振设备2中取出；以使得第二支架4带动移动杆6及抓手7在第一支架的垂直方向上移动的过程中，将待测样品放入核磁共振设备2或从核磁共振设备2中取出时，到达限位开关则停止移动。

所述核磁共振设备2用于：对所述待测样品进行测量，以得到一个核磁共振数据，同时生成测量完成信号。

所述控制部件还用于：基于所述测量完成信号及所述预设样品位置生成出样移动指令及下一进样移动指令。

所述移动组件还用于：基于所述出样移动指令，将测量完成的所述待测样品从所述预设测量位置移动至所述预设样品位置，并放回所述恒温样品盘；基于所述下一进样移动指令，在间隔预设时长后，将所述预设样品位置处的下一待测样品从所述恒温样品盘中抓出，并移动至所述预设测量位置。

而所述恒温样品盘1用于：采用金属浴干式恒温方式维持预设恒温温度；当收回测量完成的所述待测样品后，通过内置移动导轨将测量完成的所述待测样品从所述预设样品位置中移出，并将下一待测样品移入所述预设样品位置；所述预设恒温温度与所述核磁共振设备的测量温度相同。

具体地，恒温样品盘1采用步进电机控制，其底部设置有有XY轴移动导轨，移动导轨上设计有双限位开关，XY轴移动导轨用于带动待测样品在XY轴方向移动，通过双限位开关精确识别样品位置，保证气动柔性抓手能够精准抓取样品以及进行待测样品的自动移动，还能够实现样品的自动替换。

在一个具体实例中，所述移动组件还包括压力传感器；所述压力传感器设置在所述无磁气动柔性抓手上，所述压力传感器用于：在所述无磁气动柔性抓手深入至所述待测样品的内腔后，检测抓手压力数据；当所述抓手压力数据处于预设阈值范围时，表征所述无磁气动柔性抓手抓取到待测样品。

所述压力传感器还与所述核磁共振设备2电连接；所述压力传感器还用于：当所述移动杆基于所述进样移动指令，将所述待测样品移动至预设测量位置时，生成样品到位信号，并将所述样品到位信号发送至所述核磁共振设备。然后核磁共振设备2自动进行测量，测量完成后自动保存数据并发出测量完成信号，控制部件自动更换下一个待测样品，测量过程自动化，可实现远程控制测量，定时测量，连续测量，自动复测等复杂功能。

在另一个具体实例中，为确定限位开关的设置位置，在第二支架4与移动杆6的连接处设置另一个压力传感器，为与上文中已出现的传感器作区分，将其命名为连接压力传感器。连接压力传感器感应到压力超过阈值时运动停止，同时在对应的第三支架的下方设置保护限位开关，用以判断样品盘内是否有样品。

进一步地，移动组件还包括空压机和真空开关。在移动杆到达左限位后，下降移动至连接压力传感器压力超过阈值(此时可能未达到第三支架下方的保护限位开关)，空压机及真空开关工作，柔性抓手抓住放有待测样品的色谱瓶。需知，文中出现的深入至所述待测样品的内腔，也指深入至放有待测样品的色谱瓶的内腔。

综上，本发明通过控制部件控制气动柔性抓手从恒温样品盘中抓取样品，放入核磁共振设备的样品测量腔内；核磁共振设备依照设置好的测量参数，自动采集核磁共振信号，信号采集完成后，气动柔性抓手将样品自样品腔取出，放回恒温样品盘；而后样品盘移动一个样品距离，气动柔性抓手抓取下一个样品，进行测试。本发明装置运动结构简洁，安全可靠，能够保证测量一致性，可重复进行测量，重复测量一致性好。

相对于现有技术，本发明还具有如下优点：

1)本发明应用后测试人员无需手动单个换样，批量处理好样品后，将样品一次放入样品盘，即可自动测量，测试过程全自动进行，节约人力与实验成本，将测量人员解放出来，提高工作效率。

2)本发明应用可有效提高样品处理的一致性，相比原来使用烘箱恒温方式，样品自动在样品盘中恒温，保证实验条件的一致，同时自动化测量可不间断进行，可以有效提高测量速度。

3)本发明装置可实现规模应用，全自动化的测试可以实现远程控制，24小时连续测量，样品批量备份测量，无人操作间等高级拓展功能，提高设备的使用率。

4)本发明装置可有效的减少测量过程中的人为操作误差，同时避免样品腔受到污染，有效保护测量设备。

实施例二

为了实现实施例一中的技术方案，以达到相应的功能和技术效果，本实施例还提供了一种用于核磁共振设备的自动进样测量方法，应用于实施例一所述的用于核磁共振设备的自动进样测量装置，方法包括：

步骤1：通过控制部件在接收到测量指令后，基于预设样品位置生成进样移动指令；所述预设样品位置为恒温样品盘内任一待测样品的位置。

步骤2：通过移动组件基于所述进样移动指令，从预设初始位置移动至所述预设样品位置，并从所述恒温样品盘中抓取所述预设样品位置对应的待测样品；然后将所述待测样品移动至预设测量位置；所述预设测量位置为核磁共振设备的样品测量腔。

步骤3：采用所述核磁共振设备对所述待测样品进行测量，以得到一个核磁共振数据，同时生成测量完成信号。

步骤4：采用控制部件基于所述测量完成信号及所述预设样品位置生成出样移动指令及下一进样移动指令。

步骤5：通过所述移动组件基于所述出样移动指令，将测量完成的所述待测样品从所述预设测量位置移动至所述预设样品位置，并放回所述恒温样品盘；然后基于所述下一进样移动指令，在间隔预设时长后，将所述预设样品位置处的下一待测样品从所述恒温样品盘中抓出，并移动至所述预设测量位置。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种用于核磁共振设备的自动进样测量装置，其特征在于，装置包括恒温样品盘、固定组件、移动组件及控制部件；所述恒温样品盘、所述移动组件均设置在所述固定组件上，所述控制部件分别与所述移动组件、核磁共振设备电连接；所述恒温样品盘内容置多个待测样品；

所述控制部件用于：在接收到测量指令后，基于预设样品位置生成进样移动指令；所述预设样品位置为所述恒温样品盘内任一待测样品的位置；

所述移动组件用于：基于所述进样移动指令，从预设初始位置移动至所述预设样品位置，并从所述恒温样品盘中抓取所述预设样品位置对应的待测样品；将所述待测样品移动至预设测量位置；所述预设测量位置为所述核磁共振设备的样品测量腔；

所述核磁共振设备用于：对所述待测样品进行测量，以得到一个核磁共振数据，同时生成测量完成信号；

所述控制部件还用于：基于所述测量完成信号及所述预设样品位置生成出样移动指令及下一进样移动指令；

所述移动组件还用于：基于所述出样移动指令，将测量完成的所述待测样品从所述预设测量位置移动至所述预设样品位置，并放回所述恒温样品盘；基于所述下一进样移动指令，在间隔预设时长后，将所述预设样品位置处的下一待测样品从所述恒温样品盘中抓出，并移动至所述预设测量位置。

2.根据权利要求1所述的用于核磁共振设备的自动进样测量装置，其特征在于，所述恒温样品盘用于：采用金属浴干式恒温方式维持预设恒温温度；当收回测量完成的所述待测样品后，通过内置移动导轨将测量完成的所述待测样品从所述预设样品位置中移出，并将下一待测样品移入所述预设样品位置；

所述预设恒温温度与所述核磁共振设备的测量温度相同。

3.根据权利要求1所述的用于核磁共振设备的自动进样测量装置，其特征在于，所述固定组件包括第一支架、第二支架及第三支架；所述第一支架、所述第二支架及所述第三支架构成龙门框架的结构；

所述恒温样品盘设置在所述第一支架上，所述移动组件设置在所述第二支架上。

4.根据权利要求3所述的用于核磁共振设备的自动进样测量装置，其特征在于，所述移动组件包括移动杆及抓手；

所述抓手设置在所述移动杆上，所述移动杆活动设置在所述第二支架上；所述第二支架活动设置在所述第一支架与所述第三支架之间；

所述移动杆及所述第二支架均与所述控制部件连接；

所述移动杆用于：基于所述进样移动指令、所述出样移动指令或所述下一进样移动指令，带动所述抓手在所述第二支架上移动；

所述第二支架用于：基于所述进样移动指令、所述出样移动指令或所述下一进样移动指令，带动所述移动杆及所述抓手在所述第一支架的垂直方向上移动。

5.根据权利要求4所述的用于核磁共振设备的自动进样测量装置，其特征在于，所述第一支架、所述第二支架及所述第三支架上均设置有移动导轨，且所述第一支架、所述第二支架及所述第三支架上的移动导轨的两端均设置有限位开关。

6.根据权利要求4所述的用于核磁共振设备的自动进样测量装置，其特征在于，所述移动杆为无磁进样杆，所述移动杆的制作材料为聚四氟乙烯材料；

所述抓手为无磁气动柔性抓手，且所述无磁气动柔性抓手用于深入至所述待测样品的内腔，以对所述待测样品进行固定抓取；

所述核磁共振设备为台式低场核磁共振设备。

7.根据权利要求6所述的用于核磁共振设备的自动进样测量装置，其特征在于，所述移动组件还包括压力传感器；

所述压力传感器设置在所述无磁气动柔性抓手上，所述压力传感器用于：在所述无磁气动柔性抓手深入至所述待测样品的内腔后，检测抓手压力数据；当所述抓手压力数据处于预设阈值范围时，表征所述无磁气动柔性抓手抓取到待测样品。

8.根据权利要求7所述的用于核磁共振设备的自动进样测量装置，其特征在于，所述压力传感器还与所述核磁共振设备电连接；

所述压力传感器还用于：当所述移动杆基于所述进样移动指令，将所述待测样品移动至预设测量位置时，生成样品到位信号，并将所述样品到位信号发送至所述核磁共振设备。

9.一种用于核磁共振设备的自动进样测量方法，应用于权利要求1-8任一项所述的用于核磁共振设备的自动进样测量装置，其特征在于，方法包括：

通过控制部件在接收到测量指令后，基于预设样品位置生成进样移动指令；所述预设样品位置为恒温样品盘内任一待测样品的位置；

通过移动组件基于所述进样移动指令，从预设初始位置移动至所述预设样品位置，并从所述恒温样品盘中抓取所述预设样品位置对应的待测样品；然后将所述待测样品移动至预设测量位置；所述预设测量位置为核磁共振设备的样品测量腔；

采用所述核磁共振设备对所述待测样品进行测量，以得到一个核磁共振数据，同时生成测量完成信号；

采用控制部件基于所述测量完成信号及所述预设样品位置生成出样移动指令及下一进样移动指令；

通过所述移动组件基于所述出样移动指令，将测量完成的所述待测样品从所述预设测量位置移动至所述预设样品位置，并放回所述恒温样品盘；然后基于所述下一进样移动指令，在间隔预设时长后，将所述预设样品位置处的下一待测样品从所述恒温样品盘中抓出，并移动至所述预设测量位置。