[發(fā)明專利]基于數(shù)值模擬技術(shù)的仿真核磁共振波譜分析方法及分析系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810161333.0
• 申請(qǐng)日: 2018-02-27
• 公開（公告）號(hào): CN108710092B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪紅志;宋一橋;王申林;姚葉鋒;胡炳文;余亦華;杜小霞;魏達(dá)秀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R33/46
• 分類號(hào): G01R33/46
• 代理公司: 上海麥其知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

本發(fā)明公開了一種基于數(shù)值模擬技術(shù)的仿真核磁共振波譜分析方法及系統(tǒng)，所述方法包括構(gòu)建模擬樣品分子信息模型及模擬樣品分子信息庫(kù)；構(gòu)建波譜儀硬件參數(shù)；構(gòu)建波譜序列物理模型；基于前述構(gòu)建的所述模擬樣品分子信息模型及模擬樣品分子信息庫(kù)、波譜儀儀相關(guān)硬件參數(shù)和波譜序列物理模型，構(gòu)建核磁共振波譜原始數(shù)據(jù)采集物理數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行模擬原始數(shù)據(jù)采集算法和程序?qū)崿F(xiàn)，完成原始數(shù)據(jù)的模擬采集；將前述模擬采集的原始數(shù)據(jù)經(jīng)傅立葉變換得到波譜圖。本發(fā)明方法及系統(tǒng)可應(yīng)用于核磁共振波譜應(yīng)用技術(shù)的配套虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)以及相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用人員自學(xué)等多方面，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核磁共振技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于數(shù)值模擬技術(shù)的仿真核磁共振波譜分析方法及分析系統(tǒng)。

背景技術(shù)

核磁共振波譜是化學(xué)系研究分子和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要工具，是國(guó)產(chǎn)化程度最低的分析儀器；設(shè)備昂貴，臺(tái)套數(shù)有限，科研機(jī)時(shí)安排緊湊，教學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)時(shí)非常有限；擔(dān)心學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作會(huì)退化設(shè)備性能，調(diào)壞相關(guān)參數(shù)；新手易出現(xiàn)操作失誤導(dǎo)致設(shè)備損壞；實(shí)驗(yàn)流程復(fù)雜，樣品配備，勻場(chǎng)、鎖場(chǎng)和調(diào)諧匹配需要緩慢仔細(xì)調(diào)節(jié)，占用時(shí)間多等原因，導(dǎo)致波譜實(shí)驗(yàn)開展薄弱。

核磁共振波譜分析技術(shù)在有機(jī)化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，比如制藥、石油化工、有機(jī)材料、橡膠材料、生物醫(yī)藥等；越來(lái)越多的科研人員需要使用核磁共振波譜分析儀開展相關(guān)科研和測(cè)試工作。但是核磁共振波譜分析技術(shù)涉及到眾多的核磁共振技術(shù)基礎(chǔ)，尤其是序列技術(shù)，加上待測(cè)樣品的復(fù)雜多變性，使得儀器的使用和測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果的解釋使用出現(xiàn)了很多問題。這些都是源于各領(lǐng)域的從業(yè)人員對(duì)于核磁共振波譜分析技術(shù)的基礎(chǔ)原理不了解，對(duì)波譜儀的操作流程以及相關(guān)參數(shù)設(shè)置對(duì)譜圖的影響規(guī)律不清楚。為了使相關(guān)從業(yè)人員更好的快速理解掌握核磁共振波譜分析技術(shù)的原理，更好的設(shè)置采集參數(shù)和硬件調(diào)節(jié)，從而快速高效準(zhǔn)確的操作實(shí)驗(yàn)，采集數(shù)據(jù)并處理譜圖，用以開展真機(jī)操作前的模擬培訓(xùn)，本發(fā)明可以滿足這個(gè)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于數(shù)值模擬技術(shù)的仿真核磁共振波譜分析方法及分析系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題。

本發(fā)明提出的基于數(shù)值模擬技術(shù)的仿真核磁共振波譜分析方法，其包括：

構(gòu)建模擬樣品分子信息模型及模擬樣品分子信息庫(kù)；

構(gòu)建波譜儀硬件參數(shù)；

構(gòu)建波譜序列物理模型；

基于前述構(gòu)建的所述模擬樣品分子信息模型及模擬樣品分子信息庫(kù)、波譜儀儀相關(guān)硬件參數(shù)、和波譜序列物理模型，結(jié)合起來(lái)，構(gòu)建核磁共振波譜原始數(shù)據(jù)采集物理數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行模擬原始數(shù)據(jù)采集算法和程序?qū)崿F(xiàn)，完成原始數(shù)據(jù)的模擬采集；

將前述模擬采集的原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行FT變換，得到波譜圖。即獲得信號(hào)頻率的一維/二維或三維分布圖，也就是一維/二維或三維波譜圖。

進(jìn)一步地，本發(fā)明方法還包括：將上一步得到的波譜圖進(jìn)行譜圖處理。所述譜圖處理包括相位校正、基線校正、尋峰、積分、測(cè)距、化學(xué)位移校正等譜圖處理方法。

進(jìn)一步地，本發(fā)明方法還包括：構(gòu)建所述波譜儀硬件參數(shù)的校正模型及模擬調(diào)節(jié)，用以行硬件系統(tǒng)參數(shù)校正，為保證與真機(jī)系統(tǒng)操作一致。所述模擬調(diào)節(jié)包括wobb(自動(dòng)調(diào)諧匹配)、shim(勻場(chǎng))、lock(鎖場(chǎng))、P1調(diào)節(jié)等。所述校正模型的構(gòu)建涉及到物理數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建。現(xiàn)有技術(shù)中在測(cè)試樣品之前需要將儀器系統(tǒng)校正到最優(yōu)狀態(tài)，在每次實(shí)驗(yàn)之前都需要進(jìn)行校正，才能保證最終譜圖是有效的，而這些步驟是波譜實(shí)驗(yàn)中最花費(fèi)時(shí)間、難度很大。本發(fā)明則通過(guò)基于數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)硬件參數(shù)進(jìn)行校正模型的構(gòu)建及模擬調(diào)節(jié)，解決前述提到的這些技術(shù)問題。