課程資訊
課程名稱
仿生與實驗室晶片導論
Introduction to Bio-inspiration & Lab-On-a-Chip 
開課學期
112-2 
授課對象
工學院  應用力學研究所  
授課教師
王安邦 
課號
AM5034 
課程識別碼
543 U6200 
班次
 
學分
3.0 
全/半年
半年 
必/選修
選修 
上課時間
星期四7,8,9(14:20~17:20) 
上課地點
應231 
備註
總人數上限:20人 
 
課程簡介影片
 
核心能力關聯
核心能力與課程規劃關聯圖
課程大綱
為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
課程概述

在課程設計上,這是一門讓理、工、電資學院同學伸展觸角到醫、生農等領域的原理與應用課程,也是一門讓醫、生農及其他學院的同學可以實際接觸工程與實作的多面向學習課程。「仿生bioinspiration or Biomimicry」一詞指的是師法大自然中各種鬼斧神工、千錘百鍊的已有範例或設計,藉以創造更具永續競爭力的一門學科;所以很多的工程設計希望能藉由學習仿生的過程,由大自然進化的解題良方引導提昇視野與開拓研發效能。「實驗室晶片(Lab-on-a-Chip, 簡稱LoC)」則是將原本在實驗室不同階段之操作流程整合並微小化在一個晶片系統上。利用這種技術,醫生在問診過程中可同時快速診斷出病人的疾病,並對症下藥;專業生化實驗操作中可以減少試劑、人因干擾,同時避免有害試劑的危險;另外,LoC因可自動化與平行化操作處理,可用於快速篩選或合成新藥與產品,並提昇實驗的可信賴度;而因LoC具表面體積比大之優點,更可大幅減少試劑用量、減低操作成本及縮短操作處理時間。目前有越來越多的實驗改在LoC上進行,例如血液分離、電泳(electrophoresis)分離、聚合脢鏈鎖反應(Polymerase Chain Reaction, PCR)、核酸的定序反應分析等等,而拋棄式的塑膠晶片也有漸成設計主流之趨勢。而為讓同學可以觸類旁通,從大自然領略更多的靈感,所以本課程也將相關仿生案例,提供有興趣的同學實際參考。在課程中,除講授LoC所需的基礎知識、實驗設計與量測方法外,也將安排同學到實驗室動手實做,並邀請不同領域的傑出專家,透過其在該領域裡的實務問題需求及方向輔導與討論,讓同學們結合不同專業組成跨領域團隊,以實際動手完成不同的實驗專題,來訓練同學們以目標為導向之團隊合作能力,同時開啟未來可能之研究方向。 

課程目標
本課程是一個結合「自然與工程」、「理論與實作」和「研究與應用」的實際參與課程。在課程中,將讓同學分組(每隊1-2人),到實驗室實際動手製做,讓同學們結合不同專業組成跨領域團隊,以實際動手完成不同的實驗專題,訓練同學們以目標為導向之團隊合作與邏輯推理能力,同時開啟未來可能之研究方向。
 
課程要求
以實際動手完成不同的實驗專題 
預期每週課後學習時數
依實驗專題進度自行調整。 
Office Hours
每週四 17:20~18:20 
指定閱讀
上課講義 
參考書目
References:
1. Das grosse Buch der BIONIK – Neue Technologien nach dem Vorbild der Natur, Werner Nachtigall & Kurt G. Bluechel, DVA, 2000.
2. Lab-on-a-Chip, Miniaturized System for (Bio) Chemical Analysis and Synthesis, E. Oosterbroek and A. Van den Berg (Editor), Elsevier, 2003.
3. Introduction to microfluidics, Patrick Tabeling, Oxford University Press, 2005
4. Fundamentals and applications of microfluidics, Nam-Trung Nguyen, Steven T. Wereley, Artech House, 2006
5. Microfluidics for biotechnology, Jean Berthier, Pascal Silberzan,Artech House, 2006
6. Microfludic, J. Ducree and R. Zengerle, Classnote of IMETK, Albert-Ludwigs-University Freiburg, Germany.
7. Process Engineering in Biotechnology, A.T. Jackson, Prentice-Hall Inc., 1991
8. Micro- and Nanoscale Fluid Mechanics: Transport in Microfluidic Devices, Brian Kirby, Cambridge University Press, 2010
9. Physical Chemistry of Surfaces, A. W. Adamson & A. P., 6th Ed., Gast, Wiley, 1997.
10. Journal and conference papers. 
評量方式
(僅供參考)
 
No.
項目
百分比
說明
1. 
class 
10% 
Class participation 
2. 
Mid-term 
40% 
1st & 2nd Mid-term project discussions & presentation  
3. 
Final 
50% 
Final oral & written report of selected topics 
 
針對學生困難提供學生調整方式
 
上課形式
作業繳交方式
考試形式
其他
由師生雙方議定
課程進度
週次
日期
單元主題
第1週
2/22  1. Introduction to Bioinspiration & LOC 「仿生與實驗室晶片導論」課程議題設計介紹 
第2週
2/29  2. Introduction to Biomimetics / Bioinspiration 仿生學簡介 (I)  
第3週
3/7  3. Introduction & Review of LOC &Term project assignment 仿生&實驗室晶片議題分配 
第4週
3/14  4. Introduction & Review of LOC systems & components 仿生&實驗室晶片總論與回顧實驗室晶片元件設計 (I) 
第5週
3/21  5. 1st Mid-term project presentation & lab course第一次期中討論與報告&實驗室分組實作 
第6週
3/28  6. LOC components & design 實驗室晶片元件設計 (II) 
第8週
4/11  7. Wetting phenomena & Capillary-driven LOC 潤濕現象與毛細力驅動實驗室晶片(I) 
第9週
4/18  8. Wetting phenomena & Capillary-driven LOC 潤濕現象與毛細力驅動實驗室晶片(II) 
第10週
4/25  9. 2nd Mid-term project presentation & lab course第二次期中討論與報告 &實驗室分組實作 
第11週
5/2  10. Recent Advances in Bionic Eyes, Ocular Drug Delivery, and Ophthalmic Surgical Devices
仿生眼、眼部藥物傳輸和眼科手術設備的最新進展 
第12週
5/9  11. Introduction to Biomimetics / Bioinspiration 仿生學簡介 (II) 
第13週
5/16  12. Droplet based LOC 液滴實驗室晶片 
第14週
5/23  13. Pressure-driven LOC 壓力驅動實驗室晶片 
第15週
5/30  14. Liquid handling, control and its application 微流體處理、控制與生醫化材應用 
第16週
6/6  15. Final report of Selected topics 期末報告