專利名稱：一種攪拌式動物細胞培養生物反應器及其密封方法
技術領域：
本發明涉及機械密封技術領域，具體涉及一種攪拌式動物細胞培養生物反應器及其密封方法。
背景技術：
生物反應器，是指以活細胞或酶為生物催化劑進行細胞增殖，或為生化反應提供適宜環境的設備，它是生物反應過程中的關鍵設備。從生物反應過程說，專為動物細胞大量培養用的生物反應器，稱為動物細胞培養生物反應器。在動物細胞進行體外培養時，保持無污染的環境是維持細胞生存的基本條件。動物細胞培養生物反應器對體外培養環境有嚴格的要求，尤其在安全方面，要求具有優良的防污染性能。生物反應器可簡單地分為機械攪拌式生物反應器、氣升式生物反應器、中空纖維生物反應器以及拋棄式的一次性生物反應器等。其中，機械攪拌式生物反應器應用最為廣泛。現有的機械攪拌式動物細胞培養生物反應器所采用的軸封方式多為端面密封的機械密封結構，即由至少一對垂直于旋轉軸線的端面(動環和靜環)在流體壓力和補償結構彈力(或磁力)的作用以及輔助密封的配合下，保持貼合并相對滑動而構成的防止泄漏的裝置。該端面密封的機械密封結構中，主要由固定在環上的動環及彈簧壓緊裝置、固定在設備上的靜環以及輔助密封圈組成。當轉軸旋轉時，動環和固定不動的靜環緊密接觸，并經軸上彈簧壓緊力的作用，阻止密封介質(液體)從接觸面泄漏。但是，端面密封的機械密封結構在通常情況下，端面密封環易產生熱裂或磨損，而且，彈簧壓緊裝置易產生阻塞，密封結構易受軸向竄動影響，從而導致對機械密封的安全性和可靠性造成影響。并且，現有密封介質多為液體，一旦機械密封失效，密封介質極易泄露至生物反應器的發酵罐中，產生污染，在細胞培養中存在極大的安全隱患。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種攪拌式動物細胞培養生物反應器及其密封方法，從而可以保證動物細胞安全的培養環境。為解決上述技術問題，本發明提供方案如下本發明提供了一種攪拌式動物細胞培養生物反應器，該反應器設置有固定不動的壓蓋，以及隨旋轉軸旋轉的軸套，包括用于實現壓蓋與軸套間密封的密封唇，所述密封唇與所述壓蓋和軸套連接，所述密封唇固定于壓蓋處，并與所述軸套貼合；用于引入和排出密封介質的引入孔，與所述密封唇連接，設置于所述密封唇的唇間。優選的，所述壓蓋上設置有用于與所述反應器固定連接的固定結構。優選的，所述密封唇由二組鋼背骨架構成的唇形密封圈組成，所述兩組唇形密封圈的骨架均與所述壓蓋連接，所述兩組唇形密封圈的唇口相對設置形成一八字形，且均與所述軸套貼合。優選的，所述密封唇與引入孔間設置有分隔圈。優選的，所述軸套通過所述反應器中設置的驅動套上的頂絲與旋轉軸固定。優選的，所述反應器中至少設置一個引入孔，通過管道與密封介質提供裝置和密封介質排出裝置相連。本發明實施例還提供了一種攪拌式動物細胞培養生物反應器密封方法，包括通過驅動套上的頂絲，將軸套與旋轉軸固定；在所述驅動套和軸套，與所述旋轉軸旋轉時，通過引入孔引入氣體作為密封介質， 將所述密封唇與軸套之間的空間密封。優選的，所述氣體為無菌壓縮空氣。優選的，所述氣體溫度小于等于150攝氏度。優選的，所述氣體壓強小于等于1. 5巴。從以上所述可以看出，本發明提供了一種攪拌式動物細胞培養生物反應器及其密封方法，該反應器可設置有固定不動的壓蓋以及隨旋轉軸旋轉的軸套，以及用于實現壓蓋與軸套間密封的密封唇，用于引入和排出密封介質的引入孔，且該反應器在具體應用時，通過引入孔引入的密封介質為氣體。由于該反應器采用了非端面密封的機械密封結構，進而提高軸封安全性、可靠性，減少安全隱患和污染，保證了安全的動物細胞體外培養環境。
圖1為本發明實施例提供的攪拌式動物細胞培養生物反應器所涉及的機械密封結構剖面示意圖；圖2為本發明實施例提供的攪拌式動物細胞培養生物反應器所涉及的機械密封結構頂視圖；圖3為本發明實施例提供的攪拌式動物細胞培養生物反應器密封方法流程示意圖。
具體實施例方式本發明實施例提供的攪拌式動物細胞培養生物反應器，為了保證安全的動物細胞體外培養環境，采用了一種非端面機械密封結構，該機械密封結構的較佳實施例可如附圖 1、2所示，該密封結構具體可由引入孔1、壓蓋2、0型圈3、分隔圈4、密封唇5、軸套6、孔用彈性擋圈7、驅動套8、頂絲9、定中卡榫10和銷釘11等構成。本發明實施例所涉及的機械密封結構，具體可由固定部件和運動部件組成。其中， 固定部件可包括壓蓋2以及密封唇5 ；運動部件可包括軸套6以及驅動套8。本發明實施例所涉及的壓蓋2，在一個較佳的實施例中，可設置于攪拌式動物細胞培養生物反應器的頂部。壓蓋2上可設置有用于與反應器固定連接的固定結構，例如，如附圖1所示，壓蓋2可通過固定螺栓13固定連接于反應器。壓蓋2具體可構造成環狀，以使旋轉軸12穿過。本發明實施例所涉及的密封唇5，用于實現壓蓋2與軸套6間的密封，該密封唇5具體可由二組鋼背骨架構成的唇形密封圈組成，兩組唇形密封圈的骨架均與壓蓋2連接， 并固定于壓蓋2處。兩組唇形密封圈的唇口相對設置形成一八字形，故密封唇5也可稱之為八字唇。兩組唇形密封圈均與軸套6緊密貼合。本發明實施例中，在密封唇5兩組唇形密封圈的唇間，可設置有用于引入密封介質的引入孔1，并且，為了達到更好的分隔和密封效果，在密封唇5與引入孔1間，還可設置有分隔圈4。本發明實施例中可設置至少一個引入孔1，在一個較佳的實施例中可設置兩個，通過管道與密封介質提供裝置和排出裝置相連，用于引入和排出密封介質。本發明實施例為了杜絕在機械攪拌時，由于密封介質泄漏而引發污染的可能，所選用的密封介質具體可為氣體。在一個較佳的實施例中，該氣體具體可為無菌壓縮空氣。而且，該氣體的壓強可小于等于1. 5巴(BAR)，并且，溫度可小于等于150°C。從而可以避免因機械密封損耗或失效導致密封介質泄漏而引起的污染，保證生物制品安全衛生。本發明實施例所涉及的軸套6，可設置于壓蓋2的環內，與旋轉軸12緊密貼合，并通過驅動套8上的頂絲9與旋轉軸12固定。在旋轉軸12轉動時，軸套6和驅動套8 一起與旋轉軸12旋轉。為了達到更加的密封效果，以及避免受到旋轉軸12在軸向旋轉時大幅度竄動的影響，在軸套6與旋轉軸12接觸的套壁上，還可設置多個0型圈3，該0型圈3可由橡膠等多種材料構成。另外，本發明所涉及的軸套6本身可由碳化硅材料構成。本發明實施例所涉及的定中卡榫10，用于確定軸套6的中心，通過銷釘11固定設置于壓蓋2上。本發明實施例所涉及的孔用彈性擋圈7，設置于壓蓋2處，用以固定密封唇5。在本發明實施例還提供的一種攪拌式動物細胞培養生物反應器密封方法，該方法可應用于如附圖1、2所示的機械密封結構以及采用該機械密封結構的攪拌式動物細胞培養生物反應器中。在本發明一個具體應用實例中，如附圖3所示，該方法具體可以包括步驟S301，通過驅動套8上的頂絲9，將軸套6與旋轉軸12固定。具體的，可通過設置于壓蓋2處的定中卡榫10，確定軸套6的中心，并通過驅動套 8上的頂絲9，將軸套6與旋轉軸12固定，此時，軸套6與旋轉軸12緊密貼合，且在軸套6 與旋轉軸12接觸的套壁上，還設置有0型圈3，以達到更加的密封效果，并且可以避免受到旋轉軸12在軸向旋轉時大幅度竄動的影響。步驟S302，在驅動套8和軸套6，與旋轉軸12旋轉時，通過引入孔1引入氣體作為密封介質，將密封唇5與軸套6之間的空間密封。具體的，在旋轉軸12旋轉時，軸套6和驅動套8與旋轉軸12—起旋轉，而其他部件固定不動，同時，可通過引入孔1引入密封介質——氣體，充滿密封唇5與軸套6之間的空間。本發明實施例為了杜絕在機械攪拌時，由于密封介質泄漏而引發污染的可能，所選用的密封介質具體可為氣體。在一個較佳的實施例中，該氣體具體可為無菌壓縮空氣。而且，該氣體可具有小于等于1. 5百帕壓強(BAR)，并且，溫度可小于等于150°C。從而可以避免出現因機械密封損耗或失效導致密封介質泄漏而引起污染的情況，保證機械密封的安全性，降低污染可能，保證生物制品安全衛生。通過上述說明可以看出，本發明實施例提供的攪拌式動物細胞培養生物反應器及其密封方法，以無彈簧、無端面的機械密封結構取代傳統端面機械密封結構。由于該機械密封結構中，并沒有設置易產生熱裂或磨損的端面密封環，因此明顯減少了機械密封損耗或失效的幾率。而且該機械密封結構中，并沒有設置易產生阻塞的彈簧、因此，該機械密封結構可不受旋轉軸軸向竄動影響，從而提高了機械密封的安全性。而且，本發明實施例中，以氣體作為密封介質，避免了機械密封因損耗或失效可能引起的污染或泄漏，保證了機械密封的安全性，降低污染可能，保證生物制品安全衛生。另外，與傳統機械密封相比，本發明實施例提供的機械密封尺寸小，結構簡單，具有較強的耐摩擦和抗腐蝕能力。以上所述僅是本發明的實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種攪拌式動物細胞培養生物反應器，該反應器設置有固定不動的壓蓋，以及隨旋轉軸旋轉的軸套，其特征在于，包括用于實現壓蓋與軸套間密封的密封唇，所述密封唇與所述壓蓋和軸套連接，所述密封唇固定于壓蓋處，并與所述軸套貼合；用于引入和排出密封介質的引入孔，與所述密封唇連接，設置于所述密封唇的唇間。
2.如權利要求1所述的反應器，其特征在于，所述壓蓋上設置有用于與所述反應器固定連接的固定結構。
3.如權利要求1所述的反應器，其特征在于，所述密封唇由二組鋼背骨架構成的唇形密封圈組成，所述兩組唇形密封圈的骨架均與所述壓蓋連接，所述兩組唇形密封圈的唇口相對設置形成一八字形，且均與所述軸套貼合。
4.如權利要求1所述的反應器，其特征在于，所述密封唇與引入孔間設置有分隔圈。
5.如權利要求1所述的反應器，其特征在于，所述軸套通過所述反應器中設置的驅動套上的頂絲與旋轉軸固定。
6.如權利要求1所述的反應器，其特征在于，所述反應器中至少設置一個引入孔，通過管道與密封介質提供裝置和密封介質排出裝置相連。
7.一種攪拌式動物細胞培養生物反應器密封方法，其特征在于，該方法應用于如權利要求1所述的攪拌式動物細胞培養生物反應器中，該方法包括通過驅動套上的頂絲，將軸套與旋轉軸固定；在所述驅動套和軸套，與所述旋轉軸旋轉時，通過引入孔引入氣體作為密封介質，將所述密封唇與軸套之間的空間密封。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述氣體為無菌壓縮空氣。
9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述氣體溫度小于等于150攝氏度。
10.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述氣體壓強小于等于1.5巴。
全文摘要
本發明提供了一種攪拌式動物細胞培養生物反應器及其密封方法，該反應器可設置有固定不動的壓蓋以及隨旋轉軸旋轉的軸套，以及用于實現壓蓋與軸套間密封的密封唇，用于引入和排出密封介質的引入孔，且該反應器在具體應用時，通過引入孔引入的密封介質為氣體。由于該反應器采用了非端面密封的機械密封結構，進而提高軸封安全性、可靠性，減少安全隱患和污染，保證了安全的動物細胞體外培養環境。
文檔編號C12M1/02GK102408990SQ201010291300
公開日2012年4月11日 申請日期2010年9月25日 優先權日2010年9月25日
發明者英春立, 陳文慶 申請人:北京清大天一科技有限公司