提供一种基于螺旋电阻器的生物标志物的浓度测量装置，通过螺旋轨道电阻的输出电阻值、输出电阻值与特征光谱信号的位置的对应关系，以及特征光谱的位移偏移量与生物标志物的浓度的对应关系，确定生物标志物的浓度，以提高对生物标志物的浓度测量的精确度。
[0047]参照图1，图1为本发明基于螺旋电阻器的生物标志物的浓度测量装置第一实施例的结构示意图。
[0048]在一实施例中，如图1所示，基于螺旋电阻器的生物标志物的浓度测量装置包括生物传感模块10、光谱接收模块20、控制模块30、驱动模块40和螺旋轨道电阻50，其中:
[0049]生物传感模块10包括光接收单元101和传感单元102 ;光接收单元101用于接收和反射特征光谱信号，传感单元102用于结合生物标志物中的抗原；
[0050]光谱接收模块20，与控制模块30和驱动模块40连接，用于接收光接收单元101反射的特征光谱信号，并将特征光谱信号发送至控制模块30 ;
[0051]控制模块30，与驱动模块40电连接，用于根据特征光谱信号生成控制信号以控制驱动模块40带动螺旋轨道电阻50和光谱接收模块20运动；以及，根据螺旋轨道电阻50的输出电阻值确定特征光谱的位移偏移量，并根据位移偏移量确定生物标志物的浓度；
[0052]螺旋轨道电阻50，与驱动模块40电连接，在驱动模块40的驱动下运动以改变螺旋轨道电阻50的输出电阻值。
[0053]进一步参照图2，图2为图1中生物传感模块的结构示意图。本实施例中，生物传感模块10采用SPR(Surface Plasmon Resonance，表面等离子共振技术)生物传感器，如图2所示，生物传感模块10包括光接收单元101和传感单元102，通过光接收单元101接收来自光源的特定波长的入射光，该光接收单元101为棱镜；传感单元102用于结合生物标志物中的抗原，入射光经光接收单元101接收后经过传感单元102，经传感单元102吸收后会发生一定程度的衰减，衰减后的入射光会反射出去，如生物标志物中的抗原与传感单元102结合，则会引起表面物质质量改变，反射光会发生偏移。具体地，传感单元102包括设置在光接收单元101上的金属膜层1021，以及设置在金属膜层1021上的抗体层1022，该抗体层1022用于结合生物标志物中的抗原，金属膜层1021通常采用银膜或金膜，抗体层1022为能够与生物标志物中的各种类型的抗原结合的抗体，当液体中的生物标志物流经抗体层1022时，会与其上的相应抗体结合发生生物化学反应。
[0054]光谱接收模块20设置为光电二极管，该光电二极管能够接收生物传感模块10所反射的特征光谱信号并将其转化为电信号，将转化后的电信号发送至控制模块30 ;在初始状态下，光谱接收模块20设置于特征光谱的初始位置，即生物标志物中的抗原未结合时反射光所在的位置，且在优选情况下，光谱接收模块20的中心位置与特征光谱的初始位置的中心位置重合，刚好接收到全部的特征光谱信号。在一个实施例中，假设特征光谱信号与周围光谱信号相比为弱信号，则此时，光谱接收模块20接收到的特征光谱信号大小最小。本实施例中，为了提高系统测量的分辨率，光谱接收模块20的中间单元入射孔径为纳米级，如果光谱接收模块20的中间单元在某一点接收的红外光的最低值为奇数个位点，则认为特征光谱的位置在奇数的中心点位置；如果光谱接收模块20的中间单元在某一点接收的红外光的最低值为偶数个位点，则认为特征光谱的位置在位于偶数个位点的中间两个点位置。光谱接收模块20与驱动模块40连接，可在驱动模块40的驱动下，动态的接收特征光
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[0055]驱动模块40用于驱动螺旋轨道电阻50运动，该驱动模块40可选择为电机，本实施例中优选为步进电机，该步进电机的步长越小，测量精度越高。在设计时应综合考虑系统测量精度的要求。在本实施例中，可选择步进电机的步长为0.5°或0.75°，以保证对微小的被测对象的尺寸的精密测量。
[0056]当入射光经过光接收单元101接收，并经传感单元102吸收后反射至光谱接收模块20，当光谱接收模块20位于初始位置时，对应螺旋轨道电阻50的输出电阻值也为初始电阻值。随着特征光谱因待测物的变化而移动，光谱接收模块20接收到的特征光谱信号的大小会发生改变，当控制模块30判断出该特征光谱信号的大小超过预设范围时，生成相应控制信号，以控制驱动模块40驱动光谱接收模块20运动，直到光谱接收模块20接收到的特征光谱信号的大小在预设范围内，即检测到特征光谱信号移动到最终位置，该位置为特征光谱信号的当前位置值。同时，驱动模块40驱动螺旋轨道电阻50运动以改变螺旋轨道电阻50的输出电阻值，当特征光谱信号移动到最终位置时，螺旋轨道电阻50停止运动，此时螺旋轨道电阻50的当前的输出电阻值对应于特征光谱信号的当前位置值。控制模块30根据螺旋轨道电阻50的输出电阻值，以及输出电阻值与特征光谱信号的位置的对应关系，确定特征光谱信号的当前位置值，并进一步确定特征光谱的位移偏移量，然后根据特征光谱的位移偏移量与生物标志物的浓度的对应关系，确定生物标志物的浓度。
[0057]具体地，在检测到特征光谱信号移动到最终位置时，控制模块30获取特征光谱的初始位置值及对应的初始电阻值，根据螺旋轨道电阻50的输出电阻值与特征光谱的位置值的对应关系，该对应关系为一线性关系，由于螺旋轨道电阻50的当前的输出电阻值是已知的，因而可确定特征光谱的当前位置值，根据特征光谱的当前位置值以及特征光谱的初始位置值之间的距离，可确定特征光谱的位移偏移量；然后，根据特征光谱的位移偏移量与生物标志物浓度的对应关系，该对应关系也为一线性关系，由此便可确定生物标志物的浓度。
[0058]本实施例通过生物传感模块10的光接收单元101接收入射光，传感单元102结合生物标志物中的抗原，光接收单元101将反射光反射至光谱接收模块20，在控制模块30的控制下，驱动模块40驱动光谱接收模块20运动以确定特征光谱的最终位置，以及驱动螺旋轨道电阻50运动以改变输出电阻；在确定了特征光谱的最终位置后，控制模块30根据螺旋轨道电阻50的输出电阻值确定特征光谱的位移偏移量，并根据位移偏移量确定生物标志物的浓度。根据螺旋轨道电阻50的输出电阻值与生物标志物的浓度的对应关系确定生物标志物的浓度，避免了生物标志物本身的类型和干扰性物质的影响，从而提高了对生物标志物的浓度测量的精确度。
[0059]参照图3和图4，图3为图1中螺旋轨道电阻的结构示意图；图4为图3中螺旋轨道电阻的电阻本体和电阻配合体配合的优选实施方式的结构示意图。
[0060]螺旋轨道电阻50包括电阻本体501、电阻配合体502和电阻指针503，其中:
[0061]电阻本体501表面设置有第一螺纹5011 ;电阻配合体502套设在电阻本体501上，电阻配合体502设置有与第一螺纹5011适配的第二螺纹5021 ;电阻指针503的第一端5031固定于电阻配合体502上，电阻指针503的第二端5032与第一螺纹5011的表面接触。
[0062]电阻本体501和电阻配合体502相互配合，电阻配合体502套设在电阻本体501上，电阻本体501设置为螺杆结构，电阻本体501表面设置有第一螺纹5011，电阻配合体502设置为螺帽结构，电阻配合体502的内表面设置有与第一螺纹5011适配的第二螺纹5021，第一螺纹5011与第二螺纹5021啮合；电阻指针503的第一端5031与电阻本体501的第一螺纹5011的表面接触，电阻指针503的第二端5032固定于电阻配合体502上，具体可设置在第二螺纹5021上。
[0063]进一步参照图5，图5为本发明基于螺旋电阻器的生物标志物的浓度测量装置第一实施例的优选实施方式的结构示意图。
[0064]在本发明一优选实施例中，电阻本体501与驱动模块40连接，螺旋轨道电阻50工作时，通过驱动模块40驱动电阻本体501转动，电阻本体501的转动可带动电阻配合体502沿水平方向移动，从而带动电阻指针503沿第一螺纹5011的表面移动，以改变螺旋轨道电阻50的输出电阻值。在本发明的其他实施例中，还可将电阻配合体502与驱动模块40连接