一种药用真菌自动化培养系统

1.本发明涉及药用真菌培养技术领域，具体涉及一种药用真菌自动化培养系统。


背景技术：

2.传统的食药用真菌常采用固体栽培方式进行培养，这种培养方式下，真菌的生长环境条件接近自然状态，但固体栽培存在培养周期较长、产量低、代谢产物生物活性不稳定、易染菌等的问题。相对而言，液体发酵培养周期短、易于扩大培养、其制品丰富。许多食药用真菌，例如牛樟芝、斑金钱菌等，很难采用人工固体栽培方式进行大规模长时间培养，但可以通过液体发酵达到大规模长时间培养的目的。此外，灵芝、灰树花、姬松茸等几十种食药用真菌也实现了液体发酵培养。因此，采用液体培养食药用真菌已经成为一种趋势。
3.液体培养药用真菌需要使用到培养箱，以及支撑培养箱的装置主体，装置主体依据人工投入的多少，也分为较多种类。如人工投入最多的，装置主体基本采用柜式，培养过程中的许多操作都是依靠人工完成；再比如柜式改为箱式，以此来监控培养过程中的各项数据。当然也有一些较为复杂的装置主体来完成对针对培养箱操作的功能，如搅拌增加送气量、培养液及菌丝分离等。但是目前并未出现对药用真菌的完全自动化培养，即培养箱内加入培养液和菌种后，无需人工参与，就能完成整个培养过程。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种药用真菌自动化培养系统，在培养箱内添加菌种、培养液以及培养基面后可以实现自动化培养，在菌种培养成熟后可以自动传送至设备添加口处。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种药用真菌自动化培养系统，包括旋转平台以及旋转平台上设置的环形工作台，所述旋转平台驱动环形工作台转动，所述环形工作台沿周向均匀分为若干工作区，每个工作区均活动设置培养箱，所述培养箱横截面为圆形结构，所述培养箱顶部设置自动旋转的侧向配重机构，所述培养箱底部中心设置凹槽，所述工作区对应凹槽设置能够让培养箱倾斜的顶出机构，所述环形工作台周侧对应培养箱设置换气机构和温湿度监测机构。
6.进一步的，所述旋转平台包括配重底座以及配重底座上设置的支撑立柱，所述支撑立柱上设置环形槽，所述环形槽内固定设置带有驱动件的第一回转支承，所述第一回转支承的外圈固定设置若干横撑杆，所述横撑杆的外端设置所述环形工作台。
7.进一步的，所述环形工作台下表面对应每个工作区设置设备仓，所述顶出机构包括安装在设备仓内的第一电动推杆，所述第一电动推杆竖向设置，所述第一电动推杆的顶部设置导向板，所述设备仓内设置与第一电动推杆伸缩方向一致的导向杆，所述导向杆与导向板配合使用，所述工作区对应导向板设置通孔，所述导向板上设置穿过通孔的顶块，所述顶块与凹槽配合。
8.进一步的，所述凹槽为圆锥形结构，所述凹槽的顶端设置半球形的定位槽，所述顶
块的上端对应定位槽设置半球形的定位块。
9.进一步的，所述培养箱侧面设置供电插接口，所述工作区外侧设置供电线，所述供电线上设置供电插头，所述供电线与旋转供电机构电连接，所述培养箱侧面在供电插接口上方设置两个导向筒，导向筒分别位于供电插接口两侧上方，所述导向筒内插入设置压板，两个压板的上端连接设置推板，所述供电插头的两侧设置限位板，所述压板向下移动后堆限位板进行限位。
10.进一步的，所述旋转供电机构包括支撑立柱上通过v型支架设置的负极环和正极环，所述横撑杆上对应负极环和正极环分别设置第一撑杆和第二撑杆，所述第一撑杆的端部对应负极环内侧设置第一弹性导电片，所述第二撑杆的端部对应正极环内侧设置第二弹性导电片，所述第一撑杆和第二撑杆均采用不导电材料制件，所述第一弹性导电片和第二弹性导电片的后端通过导线与供电线电连接。
11.进一步的，所述侧向配重机构包括培养箱顶部中心处设置的中心立柱，所述中心立柱顶端通过旋转轴承设置旋转台，所述旋转台上固定设置与供电插接口电连接的配重电机，所述配重电机的输出轴端部通过联轴结构设置配重轴，所述配重轴的外端超过培养箱的边沿，所述配重轴的端部设置配重块，所述配重轴上设置行走齿轮，所述培养箱上表面对应行走齿轮的旋转轨迹设置环齿轮，行走齿轮在环齿轮上转动从而驱动旋转台在中心立柱上旋转。
12.进一步的，所述联轴结构包括输出轴端部设置旋转轴承，所述旋转轴承的内圈固定连接一个旋转杆，所述旋转轴承的外圈与输出轴端部固定连接，所述旋转杆端部与配重轴固定连接，所述旋转轴承的外圈设置一个凸起的拨块，所述配重轴上对应拨块设置拨杆，所述配重轴不与配重块的重心处连接。
13.进一步的，所述配重块为椭圆形板状结构，所述配重轴与配重块的一端固定连接。
14.进一步的，所述配重底座直径大于环形工作台直径，所述配重底座的边沿对应环形工作台设置环形的机架，所述机架上预留出一个所述工作区大小的操作口，所述换气机构和温湿度监测机构均设置在所述机架上。
15.进一步的，所述培养箱的上方位于机架上设置操作架，所述操作架上通过角度调节机构设置操作台，所述操作台的下表面设置图像识别器，所述培养箱的上表面设置与图像识别器配合的图像点，所述角度调节机构与操作台的中心位置连接，所述操作台的中心与培养箱的中心位置对应。
16.进一步的，所述角度调节机构包括操作架端部向下设置的第一立轴，所述第一立轴的下端设置带有驱动件的第二回转支承，所述第二回转支撑的外圈与立轴下端连接，所述第二回转支承的内圈向下设置第二立轴，所述第二立轴与所述操作台的中心位置固定连接。
17.进一步的，所述换气机构包括操作台向下设置的第二电动推杆，所述第二电动推杆下端设置换气管，所述换气管下端为半球形结构，所述换气管内通过中间隔板分为进气腔和出气腔，所述换气管上靠近半球形结构处设置与进气腔连通的第一开口和与出气腔连通的第二开口，所述进气腔与进气管路连通，所述出气腔与出气管路连通，所述进气管路上设置气泵，所述温湿度监测机构包括换气管侧面内缩设置的两个安装槽，两个安装槽内分别设置温度传感器和湿度传感器，所述培养箱上表面对应换气管设置插入孔，所述插入孔
内封口机构。
18.进一步的，所述封口机构包括插入孔内相对设置的两张弹性密封膜，两张弹性密封膜中心相对处牵拉绷紧。
19.进一步的，所述操作台上还设置观察机构和补光机构，所述观察机构包括操作台向下设置第三电动推杆，所述第三电动推杆的下端设置设备筒，所述设备筒下端开口处设置相机，所述补光机构包括所述设备筒下端周侧设置的补光灯，所述培养箱上表面对应观察机构和补光机构设置透明的观察窗。
20.进一步的，环形工作台为多层，与之对应的其它机构同样对多层设置。
21.本发明的上述技术方案的有益效果如下：1、培养箱内的菌种、培养液添加完毕后，直接放入设备的操作口，设备便可以开始自动化培养，期间能够对培养箱进行摇床、换气以及过程监测，待菌种成熟后可以自动传送至操作口处，整体实现自动化的培养；2、鉴于系统的自动化设计，本装置中的摇床方式与传统的不同，更能与环形工作台进行匹配，摇床的动力源来自于培养箱顶部，通过电机驱动输出轴的转动以及齿轮间的配合，使得配重块可以绕着培养箱旋转，与设备仓内的顶出机构配合后，能够实现对培养箱的摇床操作；另外，配重轴偏离配重块的重心位置，且输出轴与配重轴旋转连接后通过拨块和拨杆配合，使得配重块每次的旋转存在震荡，旋转的力度始终在变化中，且拨块和拨杆存在敲击，对于培养液的摇床效果更好，使得培养液接收的氧气更加充足；且震荡更容易将培养液底部沉淀掀起，使其不易于附着培养箱底部，对于培养液的利用率更高；3、本发明中还加入了活动设置的换气机构以及观察结构，通过角度调节机构对应好角度后，可以在不影响摇床的情况下对培养箱内进行主动换气以及培养过程观察或监测相关环境数据，对于菌体生长的把控更足；摇床与主动换气配合，菌体需求的氧气量保证充足，观察结构使得工作人员可以在远端及时了解到菌体生产情况，在菌体生长放缓或出现问题时，可以及时发现并进行调整。
附图说明
22.图1为本发明药用真菌自动化培养系统的俯视图；图2为本发明培养箱的俯视图；图3为本发明图2中a处的结构放大图；图4为本发明封口机构的结构示意图；图5为本发明配重块的结构示意图；图6为本发明旋转台的侧视截面图；图7为本发明药用真菌自动化培养系统的结构示意图；图8为本发明供电插头与供电插接口连接的结构示意图；图9为本发明图7中b处的结构放大图；图10为本发明图7中c处的结构放大图；图11为本发明图7中d处的结构放大图；
图12为本发明正极环的结构示意图。
23.1、机架；2、配重底座；3、环形工作台；4、工作区；5、横撑杆；6、培养箱；7、第一回转支承；8、支撑立柱；9、操作口；10、配重块；11、配重轴；12、环齿轮；13、输出轴；14、插入孔；15、弹性密封膜；16、观察窗；17、配重电机；18、旋转台；19、旋转杆；20、旋转轴承；21、拨块；22、拨杆；23、行走齿轮；24、旋转轴承；25、中心立柱；26、半球形结构；27、供电线；28、供电插头；29、操作架；30、第一开口；31、设备仓；32、推板；33、导向筒；34、压板；35、限位板；36、第二开口；37、v型支架；38、负极环；39、环形槽；40、第一撑杆；41、第一弹性导电片；42、第二撑杆；43、第二弹性导电片；44、正极环；45、定位槽；46、定位块；47、凹槽；48、顶块；49、通孔；50、导向杆；51、导向板；52、第一电动推杆；53、第三电动推杆；54、设备筒；55、相机；56、补光灯；57、第一立轴；58、第二回转支承；59、第二立轴；60、操作台；61、第二电动推杆；62、气泵；63、进气管路；64、换气管；65、出气腔；66、温度传感器；67、进气腔；68、出气管路；69、湿度传感器；70、中间隔板；71、图像点；72、图像识别器。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1-12，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例一如图1-12所示：本实施例提供了一种药用真菌自动化培养系统，包括旋转平台以及旋转平台上设置的环形工作台3，所述旋转平台驱动环形工作台3转动，所述环形工作台3沿周向均匀分为若干工作区4，每个工作区4均活动设置培养箱6，所述培养箱6横截面为圆形结构，所述培养箱6顶部设置自动旋转的侧向配重机构，所述培养箱6底部中心设置凹槽47，所述工作区4对应凹槽47设置能够让培养箱6倾斜的顶出机构，所述环形工作台3周侧对应培养箱6设置换气机构和温湿度监测机构。
26.具体而言，旋转平台上的环形工作台3能够被带动旋转，环形工作台3被分为八个工作区4，工作区4内均放置培养箱6，但是其中一个工作区4不放置，作为取放培养箱6的操作区。培养箱6定位设置有可以旋转的侧向配重机构，与工作区4设置的顶出机构配合，实现对培养箱6的摇床操作。摇床操作的间隔区，通过换气机构对培养箱6内进行换气，且通过温湿度监测机构对培养箱6内的温度和湿度进行监测，监测范围不在阈值内，通过换气机构进行调整湿度。
27.旋转平台包括配重底座2以及配重底座2上设置的支撑立柱8，所述支撑立柱8上设置环形槽39，所述环形槽39内固定设置带有驱动件的第一回转支承7，所述第一回转支承7的外圈固定设置若干横撑杆5，所述横撑杆5的外端设置所述环形工作台3。配重底座2支撑整个装置，支撑立柱8位于配重底座2的中心，环形槽39内的第一回转支承7带有驱动件，横撑杆5与第一回转支承7的外圈固定，其内圈与环形槽39固定连接，驱动件工作后可以带动外圈进行旋转，从而带动横撑杆5进行转动，进而带动环形工作台3转动。
28.根据本发明的一个实施例，如图1、图7、图10所示，环形工作台3下表面对应每个工作区4设置设备仓31，所述顶出机构包括安装在设
备仓31内的第一电动推杆52，所述第一电动推杆52竖向设置，所述第一电动推杆52的顶部设置导向板51，所述设备仓31内设置与第一电动推杆52伸缩方向一致的导向杆50，所述导向杆50与导向板51配合使用，所述工作区4对应导向板51设置通孔49，所述导向板51上设置穿过通孔49的顶块48，所述顶块48与凹槽47配合。顶出机构与培养箱6底部的凹槽47配合，可以将培养箱6底部中心处升高，使得培养箱6处于倾斜的状态。顶出机构设置在设备仓31内，第一电动推杆52能够推动顶块48穿过工作区4的通孔49，使得顶块48进入到凹槽47内，并将培养箱6顶高。在摇床过程中，培养箱6存在震荡，为了保护第一电动推杆52，在第一电动推杆52的顶部设置导向板51，且设备仓31内设置导向杆50，导向杆50穿过导向板51上的导向孔，对第一电动推杆52的水平位置进行限定，避免第一电动推杆52承受侧向的拉力。
29.凹槽47为圆锥形结构，所述凹槽47的顶端设置半球形的定位槽45，所述顶块48的上端对应定位槽45设置半球形的定位块46。凹槽47本身位圆锥形结构，为摇床过程中滑动提供足够的空间，使得凹槽47侧壁不会触碰顶块48。凹槽47的顶端为半球形定位槽45，其与半球形定位块46配合，起到万向节的作用，且避免摇床过程中中心偏移。
30.根据本发明的一个实施例，如图7、图8、图9、图12所示，培养箱6侧面设置供电插接口，所述工作区4外侧设置供电线27，所述供电线27上设置供电插头28，所述供电线27与旋转供电机构电连接，所述培养箱6侧面在供电插接口上方设置两个导向筒33，导向筒33分别位于供电插接口两侧上方，所述导向筒33内插入设置压板34，两个压板34的上端连接设置推板32，所述供电插头28的两侧设置限位板35，所述压板34向下移动后堆限位板35进行限位。供电插接口对培养箱6顶部的侧向配重机构电连接，提供配重用电源，供电线27与旋转供电机构连接后，通过控制旋转供电机构便可以控制摇床的启动，另外该供电线27还对第一电动推杆52进行供电。工作过程为旋转供电机构通电，此时侧向配重机构和第一电动推杆52均启动工作，第一电动推杆52内设置延时工作信号，如摇床十分钟后（根据需求可以设置不同时间），第一电动推杆52收回，然后旋转供电机构停止供电，侧向配重机构停止工作，摇床操作结束。
31.摇床过程中供电插头28可能会从供电插接口脱落，因此在培养箱6侧面通过导向筒33设置压板34，且在供电插头28两侧设置限位板35，通过操作推杆将压板34向下推动，对限位板35进行挤压，避免供电插头28脱落。另外，为了避免摇床过程中培养箱6可能会存在一定的旋转，从而拉扯供电线27，供电线27需要选择胶皮内带钢丝的电线，增加抗拉强度。
32.旋转供电机构包括支撑立柱8上通过v型支架37设置的负极环38和正极环44，所述横撑杆5上对应负极环38和正极环44分别设置第一撑杆40和第二撑杆42，所述第一撑杆40的端部对应负极环38内侧设置第一弹性导电片41，所述第二撑杆42的端部对应正极环44内侧设置第二弹性导电片43，所述第一撑杆40和第二撑杆42均采用不导电材料制件，所述第一弹性导电片41和第二弹性导电片43的后端通过导线与供电线27电连接。旋转供电机构为支撑立柱8上设置的负极环38和正极环44，两者通过不导电的v型支架37来支撑，第一弹性导电片41与负极环38接触，第二弹性导电片43与正极环44接触，这样正极环44通过开关控制带电时，线路导通，供电线27与两个导电片接通，从而可以对供电插头28和第一电动推杆52进行供电，从而解决环形工作台3的供电问题。
33.根据本发明的一个实施例，如图1、图2、图3、图5、图6所示，侧向配重机构包括培养箱6顶部中心处设置的中心立柱25，所述中心立柱25顶端
通过旋转轴承2420设置旋转台18，所述旋转台18上固定设置与供电插接口电连接的配重电机17，所述配重电机17的输出轴13端部通过联轴结构设置配重轴11，所述配重轴11的外端超过培养箱6的边沿，所述配重轴11的端部设置配重块10，所述配重轴11上设置行走齿轮23，所述培养箱6上表面对应行走齿轮23的旋转轨迹设置环齿轮12，行走齿轮23在环齿轮12上转动从而驱动旋转台18在中心立柱25上旋转。侧向配重机构通过配重电机17提供动力，配重电机17的输出轴13通过联轴结构带动配重轴11进行转动，从而带动配重块10进行转动，而配重轴11转动的过程中行走齿轮23与环齿轮12配合，可以使得配重电机17旋转同时配重块10绕着培养箱6转动。配重块10与配重轴11连接点不在重心位置，这样配重块10在转动中重心存在改变，即摇床过程中可以产生震荡。
34.联轴结构包括输出轴13端部设置旋转轴承2420，所述旋转轴承2420的内圈固定连接一个旋转杆19，所述旋转轴承2420的外圈与输出轴13端部固定连接，所述旋转杆19端部与配重轴11固定连接，所述旋转轴承2420的外圈设置一个凸起的拨块21，所述配重轴11上对应拨块21设置拨杆22，所述配重轴11不与配重块10的重心处连接。联轴结构通过轴承旋转轴承2420使得配重轴11和输出轴13存在旋转连接方式，而拨块21可以在没旋转一周的过程中推动拨杆22，从而带动配重轴11随之旋转，这样在整个摇床过程中，配重块10处于往复震荡状态，且每周次的旋转，拨杆22会撞击拨块21从而产生比较强的震荡，使得摇床的效果大大提高。
35.配重块10为椭圆形板状结构，所述配重轴11与配重块10的一端固定连接。
36.根据本发明的一个实施例，如图1、图7、图11所示，配重底座2直径大于环形工作台3直径，所述配重底座2的边沿对应环形工作台3设置环形的机架1，所述机架1上预留出一个所述工作区4大小的操作口9，所述换气机构和温湿度监测机构均设置在所述机架1上。所述培养箱6的上方位于机架1上设置操作架29，所述操作架29上通过角度调节机构设置操作台60，所述操作台60的下表面设置图像识别器72，所述培养箱6的上表面设置与图像识别器72配合的图像点71，所述角度调节机构与操作台60的中心位置连接，所述操作台60的中心与培养箱6的中心位置对应。机架1围绕环形工作台3设置，机架1上对应一个工作区4开设操作口9，方便取放培养箱6。摇床过程中，培养箱6的角度可能会存在较小变化，因此采用角度调节机构调节操作台60旋转，图像识别器72采用摄像头，其中心位置与图像点重合，当发生角度偏移时，旋转工作台，使得图像点71重新位于摄像头中心，此时角度调节完毕，换气机构和温湿度监测机构可以插入培养箱6内进行工作。需注意图像点可以为任意形状，但是颜色要与培养箱上部有所差别，这里采用的是现有技术中的图像识别技术。
37.角度调节机构包括操作架29端部向下设置的第一立轴57，所述第一立轴57的下端设置带有驱动件的第二回转支承58，所述第二回转支撑的外圈与立轴下端连接，所述第二回转支承58的内圈向下设置第二立轴59，所述第二立轴59与所述操作台60的中心位置固定连接。角度调节机构同样采用了回转支撑，第一立轴57与回转支撑的外圈连接，通过驱动件工作带动内圈转动，其与第一回转支承7的工作方式相反，采用型号不同。内圈带动第二立轴59转动后，即可带动工作台旋转。
38.根据本发明的一个实施例，如图2-4、图7和图11所示，所述换气机构包括操作台60向下设置的第二电动推杆61，所述第二电动推杆61下
端设置换气管64，所述换气管64下端为半球形结构26，所述换气管64内通过中间隔板70分为进气腔67和出气腔65，所述换气管64上靠近半球形结构26处设置与进气腔67连通的第一开口30和与出气腔65连通的第二开口36，所述进气腔67与进气管路63连通，所述出气腔65与出气管路68连通，所述进气管路63上设置气泵62，所述温湿度监测机构包括换气管64侧面内缩设置的两个安装槽，两个安装槽内分别设置温度传感器66和湿度传感器69，所述培养箱6上表面对应换气管64设置插入孔14，所述插入孔14内封口机构。所述封口机构包括插入孔14内相对设置的两张弹性密封膜15，两张弹性密封膜15中心相对处牵拉绷紧。封口机构对插入孔14进行封口，其包括两张弹性密封膜15，且相对端上下交错设置，如图4所示，每张弹性密封膜15占据插入孔14四分之三面积，一个连接点位于上方，一个连接点位于另一个弹性密封膜15的下方，从而使得两张弹性密封膜15中心相对，且相对处牵拉绷紧，该结构下未插入换气机构时，可以对插入口进行密封，避免外界杂物进入，插入时两张弹性密封膜15向中心拉扯绷紧，可以紧贴换气管64，也会形成密封结构。进气管路63上设置气泵62，可以通过气泵62加压送气，另外进气管路63可以与进气总管路连通，出气管路68可以与出气总管路连通，进气总管路端部要设置过滤结构。
39.在本发明的一个实施例中，如图7和图11所示，所述操作台60上还设置观察机构和补光机构，所述观察机构包括操作台60向下设置第三电动推杆53，所述第三电动推杆53的下端设置设备筒54，所述设备筒54下端开口处设置相机55，所述补光机构包括所述设备筒54下端周侧设置的补光灯56，所述培养箱6上表面对应观察机构和补光机构设置透明的观察窗16。设备筒54内设置相机55主体，相机55通过下端开口进行拍摄观察，补光灯56位于设备筒54周侧，在拍摄时可以起到补光作用，同时可以对菌体培养过程中提供光照。
40.图像识别器、换气机构、观察机构、补光机构所在工作台上的位置要与培养箱上的图像点、插入孔、观察窗设置方位进行对应，这样才能在图像识别器识别到图像点后，换气机构与插入孔对应，观察机构、补光机构与观察窗对应。
41.在本发明的一个实施例中，如7所示，环形工作台3为多层，与之对应的其它机构同样对多层设置，多层设置的情况下可以更多利用单位面积，增加产量。
42.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。