專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于永磁鐵和自動(dòng)傳輸裝置的樣品極化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于永磁鐵和自動(dòng)傳輸裝置的樣品極化系統(tǒng)及方法，屬于極化樣品的技術(shù)和自動(dòng)傳輸技術(shù)。
背景技術(shù)：
科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和分析時(shí)，人們常會(huì)需要將樣品在強(qiáng)磁場(chǎng)作用后測(cè)試其物理化學(xué)性能。比如，低場(chǎng)核磁共振及成像實(shí)驗(yàn)中，為了提高核磁共振信號(hào)的信噪比，通常使用一個(gè)比測(cè)量場(chǎng)高幾個(gè)量級(jí)的強(qiáng)磁場(chǎng)來(lái)預(yù)極化樣品。樣品先在強(qiáng)磁場(chǎng)下極化，再關(guān)斷這個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)，之后開(kāi)始測(cè)量核磁共振信號(hào)?，F(xiàn)有的低場(chǎng)核磁共振及成像技術(shù)中，通常用通電螺線管來(lái)產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)[Robert McDermott, Andreas H. Trabesinger, Michael Miick, ErwinL. Hahn,Alexander Pines,John Clarke，Liquid-State NMR and Scalar Couplings inMicrotesla Magnetic Fields, Science, 2002(295) :2247-2248 ；John Clarke, Michael Hartidge and Michael Μ βΙθ, SQUID-Detected Magnetic Resonance Imaging inMicrotesla Fields, Annu. Rev. Biomed. Eng. , 2007 (9) : 389-413.]，這樣做存在諸多問(wèn)題一是由于樣品在原位預(yù)極化和測(cè)量，射頻噪聲會(huì)嚴(yán)重干擾磁傳感器(如SQUID)，使得一些物理化學(xué)性能的測(cè)試(如核磁共振)無(wú)法進(jìn)行；二是長(zhǎng)時(shí)間通以大電流會(huì)造成線圈發(fā)熱，使得對(duì)溫度的敏感實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行，三是電感的存在使得線圈難以快速關(guān)斷。永磁鐵極化樣品作為一種有效、簡(jiǎn)潔的極化方法被提出了。科學(xué)實(shí)驗(yàn)常常需要在相同的參數(shù)下多次重復(fù)，一來(lái)可以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，二來(lái)可以提高信噪比。在基于永磁鐵的樣品極化系統(tǒng)中，如果采用手動(dòng)傳輸樣品的方式，在重復(fù)實(shí)驗(yàn)中將無(wú)法保證極化時(shí)間和傳輸時(shí)間的精確一致。因此本系統(tǒng)結(jié)合了自動(dòng)傳輸裝置，用于將樣品運(yùn)送至測(cè)試位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于永磁鐵和自動(dòng)傳輸裝置的樣品極化系統(tǒng)及其以及運(yùn)用該系統(tǒng)進(jìn)行極化樣品的方法，使得樣品可以預(yù)先在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下極化再迅速自動(dòng)傳輸至檢測(cè)位置進(jìn)行物理化學(xué)性能測(cè)量。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種基于永磁鐵和自動(dòng)傳輸裝置的樣品極化系統(tǒng)，包括永磁鐵、自動(dòng)傳輸裝置、連接桿、導(dǎo)軌和盛放樣品的小車(chē)。其中，所述的導(dǎo)軌一端位于所述的永磁鐵中心，另一端位于樣品極化后進(jìn)行物理化學(xué)性能測(cè)試的測(cè)點(diǎn)；所述的連接桿連接小車(chē)和自動(dòng)傳輸裝置；所述的自動(dòng)傳輸裝置可帶動(dòng)連接桿和小車(chē)在導(dǎo)軌中自動(dòng)做平行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在極化樣品時(shí)，小車(chē)位于永磁鐵中心；完成極化過(guò)程后，傳輸?shù)綑z測(cè)位置。用導(dǎo)軌限制小車(chē)的運(yùn)動(dòng)，可以更好的所述的永磁鐵由兩塊永磁鐵上下放置構(gòu)成，間隔約為3_5cm。整個(gè)永磁鐵系統(tǒng)用軟鐵屏蔽，僅留小口用于導(dǎo)軌和樣品運(yùn)輸。永磁鐵中心的磁場(chǎng)約為0. 65特斯拉。所述的自動(dòng)傳輸裝置可以為電動(dòng)執(zhí)行器或氣動(dòng)執(zhí)行器，本發(fā)明使用的是日本SMC公司生產(chǎn)的LEFB25AT-1500B-R36P3D型的電動(dòng)執(zhí)行器，其最大行程為I. 5m，最大速度2m/s，最大加速度3m/s2。永磁鐵中心和測(cè)點(diǎn)的距離可以固定，也可以根據(jù)需要改變，約為O. 5 - I. Sm，可以以步進(jìn)方式改變?cè)摼嚯x。所述的導(dǎo)軌長(zhǎng)度根據(jù)永磁鐵和測(cè)點(diǎn)的距離決定，約為I. Sm。所述的連接桿長(zhǎng)度根據(jù)所述的永磁鐵和自動(dòng)傳輸裝置之間的距離確定，約為
I.8-2. 3m。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟(I)根據(jù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)的需要，確定測(cè)點(diǎn)的位置和永磁鐵的位置。(2)按圖I放置導(dǎo)軌和盛放樣品的小車(chē)，用連接桿連接小車(chē)和自動(dòng)傳輸裝置·(3)設(shè)置自動(dòng)傳輸裝置，使小車(chē)先在永磁鐵中心靜止一段時(shí)間，再沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)至測(cè)點(diǎn)靜止一段時(shí)間，再返回永磁鐵中心，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)；(4)啟動(dòng)自動(dòng)傳輸裝置，小車(chē)按照第(3)步中的設(shè)置往復(fù)運(yùn)動(dòng)。(5)綜合上面的步驟，樣品即可以在永磁鐵中心極化后被自動(dòng)傳輸?shù)綔y(cè)點(diǎn)，進(jìn)行物理化學(xué)性能的測(cè)量。由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果I.系統(tǒng)使用的永磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以大于通電螺線管，應(yīng)用于低場(chǎng)核磁共振及成像后，可以大大提高NMR信號(hào)的強(qiáng)度，進(jìn)而提高信噪比；2.強(qiáng)磁場(chǎng)遠(yuǎn)離測(cè)點(diǎn)，而且永磁鐵對(duì)測(cè)點(diǎn)的磁傳感器無(wú)電磁干擾，可以解決通電螺線管對(duì)磁傳感器產(chǎn)生干擾的問(wèn)題。3.本發(fā)明所提供的極化系統(tǒng)能保證極化時(shí)間和傳輸時(shí)間的精確一致，使得重復(fù)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻玫揭恢碌慕Y(jié)果。應(yīng)用于低場(chǎng)核磁共振及成像后，可以通過(guò)多次平均實(shí)驗(yàn)來(lái)提高譜圖信噪比。因此本發(fā)明所述的在基于SQUID的極低場(chǎng)核磁共振及其成像等研究中有很好的應(yīng)用前景。本發(fā)明人已將本系統(tǒng)應(yīng)用于水樣品的低場(chǎng)核磁共振測(cè)量，并且改變了磁鐵中心和測(cè)量點(diǎn)的距離，獲得的結(jié)果如圖2所示。


圖I是本發(fā)明提供的樣品極化系統(tǒng)示意圖；圖2為使用圖I所示極化系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明所述的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。實(shí)施例I本發(fā)明涉及一種永磁鐵和自動(dòng)傳輸裝置的樣品極化系統(tǒng)如圖I所示，包括永磁鐵、自動(dòng)傳輸裝置、連接桿、導(dǎo)軌和盛放樣品的小車(chē)。永磁鐵用于極化樣品，自動(dòng)傳輸裝置可帶動(dòng)連接桿和盛放樣品的小車(chē)在導(dǎo)軌中做平行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)設(shè)置自動(dòng)傳輸裝置，可以在永磁鐵中心和測(cè)點(diǎn)之間的距離一定的情形下，改變極化時(shí)間、傳輸時(shí)間、傳輸速度和加速度；或者可以步進(jìn)地改變永磁鐵中心和測(cè)點(diǎn)之間的距離。本發(fā)明的系統(tǒng)易于搭建、成本低、操作簡(jiǎn)單。系統(tǒng)使用永磁鐵，不僅可以增強(qiáng)磁場(chǎng)，而且使強(qiáng)磁場(chǎng)遠(yuǎn)離測(cè)點(diǎn)。自動(dòng)傳輸裝置能保證極化時(shí)間和傳輸時(shí)間的精確性，使得重復(fù)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻玫揭恢碌慕Y(jié)果；同時(shí)系統(tǒng)對(duì)測(cè)點(diǎn)的磁傳感器基本無(wú)任何電磁干擾。本實(shí)施例中永磁鐵的中心和測(cè)點(diǎn)的距離可以固定,也可以根據(jù)需要改變，為O. 5 - I. 8m。實(shí)施例2本發(fā)明提供的測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行極化樣品的方法具體步驟如發(fā)明內(nèi)容相同的描述。圖2為永磁鐵中心和測(cè)點(diǎn)的間距分別為O. 5、0. 75和I. 5m時(shí)低場(chǎng)核磁共振時(shí)域信號(hào)。由于永磁鐵離測(cè)點(diǎn)太近會(huì)改變了環(huán)境磁場(chǎng)的均勻性，因此間距為O. 5m和O. 75m時(shí)獲得的時(shí)域信號(hào) 與1.5m時(shí)有差別。
權(quán)利要求
1.一種基于永磁鐵和自動(dòng)傳輸裝置的樣品極化系統(tǒng)，其特征在于包括永磁鐵、自動(dòng)傳輸裝置、連接桿、導(dǎo)軌和盛放樣品的小車(chē)，所述的導(dǎo)軌一端位于所述的永磁鐵中心，另一端位于樣品極化后進(jìn)行物理化學(xué)性能測(cè)試的測(cè)點(diǎn)；所述的連接桿連接小車(chē)和自動(dòng)傳輸裝置；所述的自動(dòng)傳輸裝置可帶動(dòng)連接桿和小車(chē)在導(dǎo)軌中自動(dòng)做平行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的極化系統(tǒng)，其特征在于樣品在永磁鐵中心極化，在測(cè)點(diǎn)進(jìn)行物理化學(xué)性能測(cè)試。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的極化系統(tǒng)，其特征在于所述的永磁鐵由兩塊磁鐵上、下放置構(gòu)成，間隔為3-5cm，整個(gè)永磁鐵系統(tǒng)用軟鐵屏蔽。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的極化系統(tǒng)，其特征在于永磁鐵的中心磁場(chǎng)為O.65特斯拉。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的極化系統(tǒng)，其特征在于 ①永磁鐵中心和側(cè)點(diǎn)之間距離為O.5-1. 8m ;該距離以步進(jìn)方式改變； ②連接桿長(zhǎng)度根據(jù)所述的永磁鐵和自動(dòng)傳輸裝置之間的距離確定，該距離為I. 8-2. 3m。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的極化系統(tǒng)，其特征在于通過(guò)設(shè)置自動(dòng)傳輸裝置，以在永磁鐵中心和測(cè)點(diǎn)之間的距離內(nèi)可改變極化時(shí)間、傳輸時(shí)間、傳輸速度和加速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的極化系統(tǒng)，其特征在于所述的自動(dòng)傳輸裝置，為電動(dòng)執(zhí)行器或氣動(dòng)執(zhí)行器。
8.使用如權(quán)利要求I所述的極化系統(tǒng)的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)根據(jù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)的需要，確定測(cè)點(diǎn)的位置和永磁鐵的位置。
(2)放置導(dǎo)軌和盛放樣品的小車(chē)，用連接桿連接小車(chē)和自動(dòng)傳輸裝置 (3)設(shè)置自動(dòng)傳輸裝置，使小車(chē)先在永磁鐵中心靜止一段時(shí)間，再沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)至測(cè)點(diǎn)靜止一段時(shí)間，再返回永磁鐵中心，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)； (4)啟動(dòng)自動(dòng)傳輸裝置，小車(chē)按照第(3)步中的設(shè)置往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
(5)經(jīng)過(guò)上述各步驟，樣品即可以在永磁鐵中心極化后被自動(dòng)傳輸?shù)綔y(cè)點(diǎn)，進(jìn)行物理化學(xué)性能的測(cè)量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的極化系統(tǒng)的應(yīng)用，其特征在于應(yīng)用在極低場(chǎng)核磁共振及成像方面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于永磁鐵和自動(dòng)傳輸裝置的樣品極化系統(tǒng)，其特征在于包括永磁鐵、自動(dòng)傳輸裝置、連接桿、導(dǎo)軌和盛放樣品的小車(chē)，所述的導(dǎo)軌一端位于所述的永磁鐵中心，另一端位于樣品極化后進(jìn)行物理化學(xué)性能測(cè)試的測(cè)點(diǎn)；所述的連接桿連接小車(chē)和自動(dòng)傳輸裝置；所述的自動(dòng)傳輸裝置可帶動(dòng)連接桿和小車(chē)在導(dǎo)軌中自動(dòng)做平行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。樣品在永磁鐵中心極化，在測(cè)點(diǎn)進(jìn)行物理化學(xué)性能測(cè)試。通過(guò)設(shè)置自動(dòng)傳輸裝置，以在永磁鐵中心和測(cè)點(diǎn)之間的距離內(nèi)可改變極化時(shí)間、傳輸時(shí)間、傳輸速度和加速度。本發(fā)明在基于SQUID的極低場(chǎng)核磁共振及其成像等應(yīng)用中有很好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G01N1/28GK102901662SQ201210408958
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者徐璐, 邱隆清, 董慧, 謝曉明 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所