提供一種基于螺旋電阻器的生物標志物的濃度測量裝置，通過螺旋軌道電阻的輸出電阻值、輸出電阻值與特征光譜信號的位置的對應關系，以及特征光譜的位移偏移量與生物標志物的濃度的對應關系，確定生物標志物的濃度，以提高對生物標志物的濃度測量的精確度。
[0047]參照圖1，圖1為本發明基于螺旋電阻器的生物標志物的濃度測量裝置第一實施例的結構示意圖。
[0048]在一實施例中，如圖1所示，基于螺旋電阻器的生物標志物的濃度測量裝置包括生物傳感模塊10、光譜接收模塊20、控制模塊30、驅動模塊40和螺旋軌道電阻50，其中:
[0049]生物傳感模塊10包括光接收單元101和傳感單元102 ;光接收單元101用于接收和反射特征光譜信號，傳感單元102用于結合生物標志物中的抗原；
[0050]光譜接收模塊20，與控制模塊30和驅動模塊40連接，用于接收光接收單元101反射的特征光譜信號，并將特征光譜信號發送至控制模塊30 ;
[0051]控制模塊30，與驅動模塊40電連接，用于根據特征光譜信號生成控制信號以控制驅動模塊40帶動螺旋軌道電阻50和光譜接收模塊20運動；以及，根據螺旋軌道電阻50的輸出電阻值確定特征光譜的位移偏移量，并根據位移偏移量確定生物標志物的濃度；
[0052]螺旋軌道電阻50，與驅動模塊40電連接，在驅動模塊40的驅動下運動以改變螺旋軌道電阻50的輸出電阻值。
[0053]進一步參照圖2，圖2為圖1中生物傳感模塊的結構示意圖。本實施例中，生物傳感模塊10采用SPR(Surface Plasmon Resonance，表面等離子共振技術)生物傳感器，如圖2所示，生物傳感模塊10包括光接收單元101和傳感單元102，通過光接收單元101接收來自光源的特定波長的入射光，該光接收單元101為棱鏡；傳感單元102用于結合生物標志物中的抗原，入射光經光接收單元101接收后經過傳感單元102，經傳感單元102吸收后會發生一定程度的衰減，衰減后的入射光會反射出去，如生物標志物中的抗原與傳感單元102結合，則會引起表面物質質量改變，反射光會發生偏移。具體地，傳感單元102包括設置在光接收單元101上的金屬膜層1021，以及設置在金屬膜層1021上的抗體層1022，該抗體層1022用于結合生物標志物中的抗原，金屬膜層1021通常采用銀膜或金膜，抗體層1022為能夠與生物標志物中的各種類型的抗原結合的抗體，當液體中的生物標志物流經抗體層1022時，會與其上的相應抗體結合發生生物化學反應。
[0054]光譜接收模塊20設置為光電二極管，該光電二極管能夠接收生物傳感模塊10所反射的特征光譜信號并將其轉化為電信號，將轉化后的電信號發送至控制模塊30 ;在初始狀態下，光譜接收模塊20設置于特征光譜的初始位置，即生物標志物中的抗原未結合時反射光所在的位置，且在優選情況下，光譜接收模塊20的中心位置與特征光譜的初始位置的中心位置重合，剛好接收到全部的特征光譜信號。在一個實施例中，假設特征光譜信號與周圍光譜信號相比為弱信號，則此時，光譜接收模塊20接收到的特征光譜信號大小最小。本實施例中，為了提高系統測量的分辨率，光譜接收模塊20的中間單元入射孔徑為納米級，如果光譜接收模塊20的中間單元在某一點接收的紅外光的最低值為奇數個位點，則認為特征光譜的位置在奇數的中心點位置；如果光譜接收模塊20的中間單元在某一點接收的紅外光的最低值為偶數個位點，則認為特征光譜的位置在位于偶數個位點的中間兩個點位置。光譜接收模塊20與驅動模塊40連接，可在驅動模塊40的驅動下，動態的接收特征光
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[0055]驅動模塊40用于驅動螺旋軌道電阻50運動，該驅動模塊40可選擇為電機，本實施例中優選為步進電機，該步進電機的步長越小，測量精度越高。在設計時應綜合考慮系統測量精度的要求。在本實施例中，可選擇步進電機的步長為0.5°或0.75°，以保證對微小的被測對象的尺寸的精密測量。
[0056]當入射光經過光接收單元101接收，并經傳感單元102吸收后反射至光譜接收模塊20，當光譜接收模塊20位于初始位置時，對應螺旋軌道電阻50的輸出電阻值也為初始電阻值。隨著特征光譜因待測物的變化而移動，光譜接收模塊20接收到的特征光譜信號的大小會發生改變，當控制模塊30判斷出該特征光譜信號的大小超過預設范圍時，生成相應控制信號，以控制驅動模塊40驅動光譜接收模塊20運動，直到光譜接收模塊20接收到的特征光譜信號的大小在預設范圍內，即檢測到特征光譜信號移動到最終位置，該位置為特征光譜信號的當前位置值。同時，驅動模塊40驅動螺旋軌道電阻50運動以改變螺旋軌道電阻50的輸出電阻值，當特征光譜信號移動到最終位置時，螺旋軌道電阻50停止運動，此時螺旋軌道電阻50的當前的輸出電阻值對應于特征光譜信號的當前位置值。控制模塊30根據螺旋軌道電阻50的輸出電阻值，以及輸出電阻值與特征光譜信號的位置的對應關系，確定特征光譜信號的當前位置值，并進一步確定特征光譜的位移偏移量，然后根據特征光譜的位移偏移量與生物標志物的濃度的對應關系，確定生物標志物的濃度。
[0057]具體地，在檢測到特征光譜信號移動到最終位置時，控制模塊30獲取特征光譜的初始位置值及對應的初始電阻值，根據螺旋軌道電阻50的輸出電阻值與特征光譜的位置值的對應關系，該對應關系為一線性關系，由于螺旋軌道電阻50的當前的輸出電阻值是已知的，因而可確定特征光譜的當前位置值，根據特征光譜的當前位置值以及特征光譜的初始位置值之間的距離，可確定特征光譜的位移偏移量；然后，根據特征光譜的位移偏移量與生物標志物濃度的對應關系，該對應關系也為一線性關系，由此便可確定生物標志物的濃度。
[0058]本實施例通過生物傳感模塊10的光接收單元101接收入射光，傳感單元102結合生物標志物中的抗原，光接收單元101將反射光反射至光譜接收模塊20，在控制模塊30的控制下，驅動模塊40驅動光譜接收模塊20運動以確定特征光譜的最終位置，以及驅動螺旋軌道電阻50運動以改變輸出電阻；在確定了特征光譜的最終位置后，控制模塊30根據螺旋軌道電阻50的輸出電阻值確定特征光譜的位移偏移量，并根據位移偏移量確定生物標志物的濃度。根據螺旋軌道電阻50的輸出電阻值與生物標志物的濃度的對應關系確定生物標志物的濃度，避免了生物標志物本身的類型和干擾性物質的影響，從而提高了對生物標志物的濃度測量的精確度。
[0059]參照圖3和圖4，圖3為圖1中螺旋軌道電阻的結構示意圖；圖4為圖3中螺旋軌道電阻的電阻本體和電阻配合體配合的優選實施方式的結構示意圖。
[0060]螺旋軌道電阻50包括電阻本體501、電阻配合體502和電阻指針503，其中:
[0061]電阻本體501表面設置有第一螺紋5011 ;電阻配合體502套設在電阻本體501上，電阻配合體502設置有與第一螺紋5011適配的第二螺紋5021 ;電阻指針503的第一端5031固定于電阻配合體502上，電阻指針503的第二端5032與第一螺紋5011的表面接觸。
[0062]電阻本體501和電阻配合體502相互配合，電阻配合體502套設在電阻本體501上，電阻本體501設置為螺桿結構，電阻本體501表面設置有第一螺紋5011，電阻配合體502設置為螺帽結構，電阻配合體502的內表面設置有與第一螺紋5011適配的第二螺紋5021，第一螺紋5011與第二螺紋5021嚙合；電阻指針503的第一端5031與電阻本體501的第一螺紋5011的表面接觸，電阻指針503的第二端5032固定于電阻配合體502上，具體可設置在第二螺紋5021上。
[0063]進一步參照圖5，圖5為本發明基于螺旋電阻器的生物標志物的濃度測量裝置第一實施例的優選實施方式的結構示意圖。
[0064]在本發明一優選實施例中，電阻本體501與驅動模塊40連接，螺旋軌道電阻50工作時，通過驅動模塊40驅動電阻本體501轉動，電阻本體501的轉動可帶動電阻配合體502沿水平方向移動，從而帶動電阻指針503沿第一螺紋5011的表面移動，以改變螺旋軌道電阻50的輸出電阻值。在本發明的其他實施例中，還可將電阻配合體502與驅動模塊40連接