语"电极"一般包括当连接于电子装置时能够感测电流或者电荷并将 其转化成信号的合成物。或者，电极可以是施加电位到所连接的装置和/或传递电子到所 连接的装置，或从所连接装置传出电子的合成物。
[0083] 不同电极包括但并不限制于：一些金属或其氧化物，包括金、白金、钯、硅、铝；金 属氧化物电极包括氧化铂、氧化钛、氧化锡、氧化锡铟、氧化钯、氧化硅、氧化铝、氧化钼 (Mo2O6)、氧化钨（WO3)和氧化钌、和碳（包括玻璃碳电极、石墨和碳胶）。在一个实施方案 中，该电极可为微型指叉状金电极（MIGE)。
[0084] 自组装单层（SAM)层
[0085] 在这里的实施方案中，自组装单层124通常包括在电极132的表面上的表面沉积。 根据待检测的目标分析物140,自组装单层140可绝大部分或者部分覆盖电极132的表面区 域。自组装单层124 -般包括一种或多种有机分子，使得SAM分子作为感应元件122与电 极132之间的连接子。
[0086] 作为一个非限定性实例，SAM用巯基丙酸（MPA)形成，其通过共价键可以很容易地 与某些抗体的氨基基团结合。在其他非限定性实施方案中，SAM由11-巯基^^一烷酸（MUA)、 1-十四烷硫醇（TDT)或二硫代生物素-N-琥珀酰亚胺基丙酸酯（DTSP)制作。制作和表征 单层的一个合适方法描述在Electrochemistry-A Laboratory Textbook ;A workbook for the 910 PSTAT mini，BarbaraZlimbrSgel, Metrohm Monograph，January，2013 第六章 中，将其全文引入作为参考。
[0087] 可测量信号
[0088] 在一个实施方案中，生物感应器装置检测的电化学信号可能包括例如电导率信 号、电容信号、阻抗信号、电位测定信号或电压测定信号。在包括电位测定感应器的一些实 施方案中，电极/电解质表面上产生出来的电位测定信号被用于量化存在的分析物的浓 度。在包括电压测定或电流测定感应器的实施方案中，将恒压信号施加到系统，并且将相应 的电流用于量化分析物。可以施加可变（线性或循环）电压，电流-电压曲线中的峰值高 度用于量化分析物。
[0089] 在某些实施方案中，生物感应器装置利用电化学阻抗谱图，其测量在一定频率范 围内的阻抗，以量化分析物。当正弦波电压被施加在系统上时，它会产生偏移的正弦波电流 响应。阻抗（Z)有两部分：幅度和相位偏移（角度）。这示出在图5中。阻抗变化的速率 和程度可以体现细菌的存在和浓度。阻抗可根据下列公式进行计算，
[0093] Z = Z实时+iZ成像（笛卡尔坐标）
[0094] 微处理器处理信号并最终显示信息。信号处理一般可包括一系列微电子通道，其 屏蔽感应器信号并控制噪音、校正和放大。
[0095] 图6A是与本发明的生物感应器一起使用的示范性电子控制系统的示意图。图6B 为示例性流程图，其中以电流形式产生模拟信号，然后通过运算放大器（Op Amp) 404放大以 减少施加到电极上的电压和所测量的电流中的噪音，切换电流和电压，并控制放大。放大后 的信号然后通过模数转换器（ADC)406转换成数字信号。通过微控制器单元（MCU)401控制 并处理该数字信号，所述微控制器单元401具有电源402,以产生显示400。微控制器单元 401可以利用专门的软件程序来执行各项功能。被控制的信号通过数-模转换器（DAC)403 处理并转化为模拟信号。向模拟信号的转换给感应器405提供电位；该模拟信号变成针对 电极的附加电位。在某些实施方案中，无线射频标识（RFID)可用于在电脑上直接显示感测 信息。
[0096] 在某些实施方案中，编写微处理器程序来屏蔽噪音并在非常低的频率范围内采集 阻抗变化；例如从约IHz到约IOHz。
[0097] 微处理器包含了一套能够屏蔽背景噪音并检测阻抗信号的算法程序，该阻抗信号 代表目标分析物的存在和浓度。编写微处理器程序来屏蔽噪音并采集在低频范围内的阻抗 变化。同样，在某些实施方案中，可检测信号可通过无线射频标识显示在微处理器上。
[0098]目标分析物
[0099] 术语"目标分析物"泛指可用本文所述的生物感应器检测到的任何分子。可以在本 文所述的生物感应器中检测的目标的非限制性实例包括但不限于：生物分子（诸如细菌、 病毒、蛋白、核酸、微RNA、碳水化合物）和其他类型的小分子（诸如微RNA和其他可指示感 染、癌症和有毒分析物的存在的那种分子）。
[0100] 应当理解，可以使用本文所述的生物感应器装置检测的目标分析物可存在于样本 中，所述样本包括活有机体的组织或体液。组织的非限制性实例包括软组织、硬组织、皮肤、 表面组织、外在组织和内在组织、膜、粪便组织和内皮组织。
[0101] 活有机体可为哺乳动物，可包括：宠物，例如狗和猫；家畜，例如牛、马和绵羊；实 验动物，例如大鼠、小鼠和兔子；家禽，例如鸡和火鸡；灵长类，例如猴和人类。在一个实施 方案中，哺乳动物是人类。应该理解，所述样本可以包括例如手术切口、开放伤口、封闭伤 口、器官、皮肤、皮肤病损、膜、原位体液（如血液、尿液）等。
[0102] 在其他实施方案中，样本可以是可能被有毒有机体污染的食物来源。食物来源的 非限制性实例可以是谷类、饮料、牛奶和乳制品、鱼、贝壳类、鸡蛋、零售的和/或供动物或 人消耗的可腐烂食物（例如碎肉，沙拉等等）。
[0103] 样本还可以是食物组织，例如水果、食用植物、蔬菜、叶类蔬菜、植物根部、豆制品、 死动物组织、肉、鱼和蛋类，其中目标分析物的存在是指示有变质。
[0104] 在某些实施方案中，样本可以处于外部环境，诸如土壤、水、淤泥、商业废物等等 中。
[0105] 在设计来检测细菌的某些实施方案中，当细菌抗原结合到抗体时，检测为细菌的 存在。作为这种相互作用的结果，在电极上的电化学性变化。信号变化的速率和程度可通 过几种不同方法之一来检测。在进行电流测定感应的一个实施方案中，因细菌-抗体之间 的相互作用导致的电流变化通过电极被传送。在进行阻抗感应的另一个实施方案中，测量 电极上的阻抗变化。
[0106] 生物感应器装置可被设计来通过加入对所述细菌特异的抗体到感应矩阵来检测 可以引起骨骼结构感染的任何特异细菌。虽然在文中所描述的某些实施方案包括对金黄 色葡萄性菌特异的抗体，但是也可以设计生物感应器装置以检测任何革兰氏阴性或阳性细 菌，并迅速区分两者。
[0107] 通过非限制性实例，对如下细菌特异的抗体，可以加入到感应矩阵，从而使得生物 感应器检测和/或定量任何这些细菌：耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、腐生性 葡萄球菌、酿脓链球菌、肺炎链球菌、无乳链球菌、大肠杆菌、嗜肺军团菌、绿脓假单胞菌、粪 肠球菌、大肠杆菌、利斯塔氏菌属、孢子虫、肠炎沙门氏菌、幽门螺杆菌、结核菌、其它芽孢杆 菌属；肉毒芽孢梭菌、艰难梭状芽胞杆菌、产气荚膜梭状芽胞杆菌、破伤风杆菌、种洛氏芽孢 盐杆菌、厌氧杆菌属、螺旋杆菌、牛布氏杆菌、犬布鲁氏菌、马尔他布鲁氏杆菌、猪布鲁氏杆 菌、蓝细菌、绿色硫细菌、绿弯菌、紫色细菌、热脱硫杆菌、嗜氢菌科（hydrogenophilaceae)、 硝化螺旋菌、洋葱伯克霍尔德菌、鸟分枝杆菌、汉森氏杆菌、结核分枝杆菌、溃疡分枝杆菌、 乳酸杆菌属、乳球菌、百日咳博德特氏菌、肺炎衣原体、沙眼衣原体、鹦鹉热衣原体、博氏疏 螺旋体、空肠弯曲杆菌、土拉热弗朗西丝（氏）菌、钩端螺旋体菌、肾脏钩端螺旋体、肺炎枝 原体、立氏立克次体、索氏志贺氏菌、苍白密螺旋体、霍乱弧菌、流感嗜血杆菌、脑膜炎双球 菌、或者鼠疫耶氏菌。
[0108] 如本文所述的生物感应器装置可用于人类治疗、动物的兽医护理、食物来源的采 样，病原体在测定外部环境中是否存在的确定等。需要一种快速、准确且廉价的方法来检测 病原体的存在。在某些实施方案中，生物感应器装置直接检测病原体。在其他实施方案中， 生物感应器装置检测针对病原体的抗体或免疫响应。
[0109] 猫科动物中的一些危险病原体的一些实例包括但不限于：巴尔通体、博氏疏螺旋 体、婴4鹉热衣原体、犬恶丝虫、犬埃里希体、猫嵌环状病毒、猫冠状病毒、猫疱疹病毒、猫免疫 缺陷病毒、猫白血病毒、钩端螺旋体、猫血巴东体、全白细胞减少病毒、刚地弓形体，和西尼 罗河病毒。
[0110] 犬科动物病原体包括但不限于：犬腺病毒，犬痕热病毒，犬疱疹病毒，支气管败血 波氏杆菌，新孢子虫和Caninum，蜱微粒孢子虫属（Anaplasma phagocytophilum)，立式立 克次氏体，新月鱼微粒孢子虫属，犬副流感病毒，胎儿三毛滴虫，难辨梭状芽孢杆菌，隐孢子 虫，隐孢子虫猫属，分枝杆菌属，沙门氏菌属，贾第虫属和猪带绦虫属。
[0111] 马科动物病原体包括但不限于：马疱疹病毒、马流感病毒A，胞内劳森氏菌，粪链 球菌，马动脉炎病毒、空肠弯曲杆菌、大肠杆菌、志贺菌属、小肠结肠炎耶尔森（氏）菌，马红 球菌，西尼罗河病毒和钩端螺旋体属。
[0112] 海洋哺乳动物病原体包括但不限于：细菌：葡萄球菌属，链球菌属，红斑丹毒丝 菌、巴尔通氏