一种层析柱PH值调节系统及方法与流程

本发明涉及层析，具体为一种层析柱ph值调节系统及方法。

背景技术：

1、尿液的回收处理中可能会用到层析法，层析是利用不同物质在固定相和流动相中的不同分配和移动速度，将混合物中的成分进行分离。层析柱由一个管状的柱子构成，内部填充有固定相，流动相从顶部进入柱子，经过填充物后从底部流出。多孔凝胶层析是通过凝胶柱层析分离尿液中的尿激酶等蛋白质的方法，ph值会影响生物分子和凝胶之间的电荷状态，进而影响作用力，维持ph在一个固定值是至关重要的，通常通过配比盐酸和亲氧化钠的稀溶液来调节ph值。

2、现有的调节方式是通过对尿液暂存罐中的尿液进行ph测试，然后将各个层析柱内的ph统一调整至合适的值，而随着层析进程的进行，蛋白质逐渐与层析柱内多孔凝胶表面电荷反应使其丢失，此时ph值需要逐渐升高以使得羟基和胺基等官能团可以接受质子，形成负电荷，与多孔凝胶表面形成静电吸引力来增强吸附效果，这种调节方式没有考虑到合适的ph值是动态的这一特点，导致吸附效果有限。因此，设计动态调整的一种层析柱ph值调节系统及方法是很有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种层析柱ph值调节系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种层析柱ph值调节系统及方法，包括执行系统，所述执行系统包括原料暂存罐、酸液罐、碱液罐、ph传感器、主泵、调节泵、流量计m1、流量计m2、阀门t1、阀门t2、阀门t3、阀门t4，所述原料暂存罐与主泵贯通连接，所述主泵与ph传感器和流量计m1贯通连接，所述主泵与阀门t1贯通连接，所述阀门t1贯通连接有层析柱，所述层析柱的底部贯通连接有成品收集端，所述层析柱的顶部贯通连接有废液泵，所述酸液罐与阀门t2贯通连接，所述碱液罐与阀门t4贯通连接，所述阀门t2和阀门t4均与调节泵贯通连接，所述调节泵与阀门t3贯通连接，所述阀门t3与流量计m2和层析柱贯通连接。

3、根据上述技术方案，还包括控制系统，所述控制系统包括蛋白质称重单元、反应比例估算模块、ph值修正模块、酸碱流量计算模块、阀门控制模块、层析体积调整模块、数据库，所述蛋白质称重单元与反应比例估算模块电连接，所述反应比例估算模块与ph值修正模块和层析体积调整模块电连接，所述ph值修正模块与酸碱流量计算模块电连接，所述酸碱流量计算模块和层析体积调整模块与阀门控制模块电连接，所述数据库与蛋白质称重单元和反应比例估算模块电连接；

4、所述蛋白质称重单元安装于成品收集端，用于测量分离出的蛋白质成品的重量，所述反应比例估算模块用于根据蛋白质成品的重量对层析柱中多孔凝胶与蛋白质反应的比例进行估算，所述ph值修正模块用于对每个层析柱适合的ph值进行修正，所述酸碱流量计算模块用于根据修正的ph值对酸碱液的泵送流量进行计算，所述阀门控制模块用于控制各个阀门的通断，所述层析体积调整模块用于计算各个层析柱在每次层析时需要泵送的原料体积，所述数据库用于储存每个层析柱层析出来的蛋白质重量和多孔凝胶与蛋白质反应的比例。

5、根据上述技术方案，该系统的工作方法为：

6、s1、原料暂存罐中储存到规定量的尿液时，利用ph传感器对尿液的ph值进行测试，并根据预设ph值和预设层析体积对酸液和碱液的泵送流量进行计算；

7、s2、选择性开启阀门t2和阀门t4中的一个，并轮流开启阀门t3，利用调节泵将酸液和碱液泵送至每个层析柱中，启动主泵并依次开启各个阀门t1，将原料泵送至各个层析柱中；

8、s3、并利用流量计m1和流量计m2测量泵送的原料、酸液和碱液的流量，并在达到量时利用阀门控制模块关闭每个层析柱对应的阀门t1和阀门t3；

9、s4、等待层析结束，启动废液泵将废液抽走，并利用蛋白质称重单元称量每个成品收集端中层析出来的蛋白质重量；

10、s5、根据蛋白质重量对多孔凝胶与蛋白质反应的比例进行估算，并且分别计算每个层析柱合适的ph值，根据合适的ph值分别计算每个层析柱需要的酸液和碱液的泵送流量；

11、s6、重复s2-s5的步骤，并根据蛋白质重量对每个层析柱在每次层析时需要泵送的原料体积进行计算，进而对酸液和碱液的流量进行修正。

12、根据上述技术方案，所述s1中，酸液和碱液的泵送流量具体计算方法为：预设ph值为a0，尿液的ph值测得的结果为a，当a＜a0时，需要开启阀门t4泵送碱液使ph升高a0-a，当a＞a0时，需要开启阀门t2泵送酸液使ph降低a-a0，预设层析体积为v0，设需要泵送的酸液和碱液的体积分别为v1和v2，酸液罐的氢离子浓度和碱液罐的氢氧根离子浓度均为amol/l，因此需要泵送的酸液和碱液的体积计算公式分别为，酸液ph公式：

13、

14、碱液ph公式：

15、

16、根据公式求得v1和v2的值，即酸液和碱液的泵送流量。

17、根据上述技术方案，所述s5中，多孔凝胶与蛋白质反应的比例进行估算的具体方法为：

18、s5-1、某次层析结束后测量时，成品收集端中测得的蛋白质重量为mi，其中i为层析柱的序号，当某次层析的蛋白质分离量低于临界值时，即多孔凝胶到达使用寿命时多孔凝胶未与蛋白质反应的比例为k％，此时分离的蛋白质总质量为m0，因此某次层析结束后测量时多孔凝胶与蛋白质反应的比例为

19、根据上述技术方案，所述s5中，每个层析柱需要的酸液和碱液的泵送流量的计算方法为：

20、s5-2、下一次层析合适的ph增量为其中μ为合适的ph增量与多孔凝胶与蛋白质反应的比例的换算系数，合适的ph值ai为将ai代替a0在s1中带入酸液ph公式和碱液ph公式进行计算，得出每个层析柱需要的酸液和碱液的泵送流量。

21、根据上述技术方案，所述s6中，每个层析柱在每次层析时需要泵送的原料体积hi的计算方法为：

22、计算所有层析柱的成品收集端中测得的蛋白质重量总和∑mi，mi越大对应的hi成正比减小，且每轮层析时分配到所有层析柱的的原料体积总和∑hi不变，恒为预设层析体积总和，因此δ为原料体积比例系数。

23、根据上述技术方案，所述s6中，对酸液和碱液的流量进行修正的具体方法为：将hi代替酸液ph公式和碱液ph公式中的v0进行计算，得出新的对应每个层析柱的v1和v2的值，即修正后的酸液和碱液的流量。

24、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，通过对每个层析柱分离出的蛋白质含量进行测量，估算出层析柱中多孔凝胶与蛋白质反应的比例，从而对当前层析柱最适合的ph值进行计算，每次层析时得以动态调整每个层析柱的ph值，增强吸附效果，并且分别调控每个层析柱过滤尿液的体积，进而调整酸碱液的泵送量，使得每个层析柱的多孔凝胶尽量在相同的时候达到预期使用寿命，避免部分停用带来的使用效率降低，便于统一更换。

技术特征：

1.一种层析柱ph值调节系统，其特征在于：包括执行系统，所述执行系统包括原料暂存罐、酸液罐、碱液罐、ph传感器、主泵、调节泵、流量计m1、流量计m2、阀门t1、阀门t2、阀门t3、阀门t4，所述原料暂存罐与主泵贯通连接，所述主泵与ph传感器和流量计m1贯通连接，所述主泵与阀门t1贯通连接，所述阀门t1贯通连接有层析柱，所述层析柱的底部贯通连接有成品收集端，所述层析柱的顶部贯通连接有废液泵，所述酸液罐与阀门t2贯通连接，所述碱液罐与阀门t4贯通连接，所述阀门t2和阀门t4均与调节泵贯通连接，所述调节泵与阀门t3贯通连接，所述阀门t3与流量计m2和层析柱贯通连接。

2.根据权利要求1所述的一种层析柱ph值调节系统，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统包括蛋白质称重单元、反应比例估算模块、ph值修正模块、酸碱流量计算模块、阀门控制模块、层析体积调整模块、数据库，所述蛋白质称重单元与反应比例估算模块电连接，所述反应比例估算模块与ph值修正模块和层析体积调整模块电连接，所述ph值修正模块与酸碱流量计算模块电连接，所述酸碱流量计算模块和层析体积调整模块与阀门控制模块电连接，所述数据库与蛋白质称重单元和反应比例估算模块电连接；

3.根据权利要求2所述的一种层析柱ph值调节系统，其特征在于：该系统的工作方法为：

4.根据权利要求3所述的一种层析柱ph值调节系统，其特征在于：所述s1中，酸液和碱液的泵送流量具体计算方法为：预设ph值为a0，尿液的ph值测得的结果为a，当a＜a0时，需要开启阀门t4泵送碱液使ph升高a0-a，当a＞a0时，需要开启阀门t2泵送酸液使ph降低a-a0，预设层析体积为v0，设需要泵送的酸液和碱液的体积分别为v1和v2，酸液罐的氢离子浓度和碱液罐的氢氧根离子浓度均为amol/l，因此需要泵送的酸液和碱液的体积计算公式分别为，酸液ph公式：

5.根据权利要求4所述的一种层析柱ph值调节系统，其特征在于：所述s5中，多孔凝胶与蛋白质反应的比例进行估算的具体方法为：

6.根据权利要求5所述的一种层析柱ph值调节系统，其特征在于：所述s5中，每个层析柱需要的酸液和碱液的泵送流量的计算方法为：

7.根据权利要求6所述的一种层析柱ph值调节系统，其特征在于：所述s6中，每个层析柱在每次层析时需要泵送的原料体积hi的计算方法为：

8.根据权利要求7所述的一种层析柱ph值调节系统，其特征在于：所述s6中，对酸液和碱液的流量进行修正的具体方法为：将hi代替酸液ph公式和碱液ph公式中的v0进行计算，得出新的对应每个层析柱的v1和v2的值，即修正后的酸液和碱液的流量。

技术总结本发明公开了一种层析柱PH值调节系统及方法，涉及层析技术领域，包括执行系统，所述执行系统包括原料暂存罐、酸液罐、碱液罐、PH传感器、主泵、调节泵、流量计M1、流量计M2、阀门T1、阀门T2、阀门T3、阀门T4，所述原料暂存罐与主泵贯通连接，所述主泵与PH传感器和流量计M1贯通连接，所述主泵与阀门T1贯通连接，所述阀门T1贯通连接有层析柱，所述层析柱的底部贯通连接有成品收集端，所述层析柱的顶部贯通连接有废液泵，所述酸液罐与阀门T2贯通连接，所述碱液罐与阀门T4贯通连接，所述阀门T2和阀门T4均与调节泵贯通连接，所述调节泵与阀门T3贯通连接，所述阀门T3与流量计M2和层析柱贯通连接，本发明，具有动态调整的特点。技术研发人员：顾京,俞辉,李争,赵美新,谢学全,诸荣福,胡春娣受保护的技术使用者：南京金海辉智控系统有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2