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課程名稱 |
生物分子感測元件
Biomolecular Sensing Devices |
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開課學期 |
106-1 |
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授課對象 |
生物資源暨農學院 生物機電工程學系 |
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授課教師 |
陳林祈 |
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課號 |
BME5413 |
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課程識別碼 |
631 U3320 |
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班次 |
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學分 |
3.0 |
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全/半年 |
半年 |
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必/選修 |
選修 |
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上課時間 |
星期一2,3,4(9:10~12:10) |
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上課地點 |
知201 |
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備註 |
總人數上限：30人 |
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Ceiba 課程網頁 |
http://ceiba.ntu.edu.tw/1061BME5413_BSD |
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課程簡介影片 |
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核心能力關聯 |
核心能力與課程規劃關聯圖 |
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課程大綱
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為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
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課程概述 |
1. 以分子與奈米元件觀點教授化學與生物感測器原理、材料、製程與應用。
2. 課程內容涵括(i)離子選擇電極、(ii)電催化與酵素電極、(iii)親和力感測電極、(iv)場效電晶體感測元件、(v)吸收光譜感測元件、(vi)螢光感測元件與(vii)生物晶片等七大類生物分子感測元件知識。
3. 除課堂講解，課程進行方式亦包括(i)原理性作業練習、(ii)感測實驗教學、(iii)指定書籍導讀、(iv)指定期刊文獻閱讀與(v)研討工作坊等活動。
4. 本課程歡迎對生物分子感測有興趣的大三以上(含研究所碩博班)學生選修。
5. 本課程無期中與期末考試，學期成績以(i)隨堂練習(學習單)、(ii)作業(共四份)以及(iii)期中與期末口頭報告評分決定。
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課程目標 |
讓修課學生具備以下知識與能力:
(1) 化學與生物感測器原理與應用知識
(2) 分子與奈米感測元件材料與製程知識
(3) 基礎電化學與光學感測元件設計與實驗分析能力
(4) 跨領域生物感測領域論文專利檢索、閱讀與分析能力
(5) 基礎感測專題研究與業界產品設計能力
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課程要求 |
1. 作業與報告不得有抄襲的情形；如有抄襲或被抄襲，該次作業成績零分。
2. 作業與報告原則不得遲交，如有特殊理由需展延繳交，須先取得授課老師同意。
3. 若無法來上課，需向授課教師請假。
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預期每週課後學習時數 |
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Office Hours |
另約時間 備註： by appointment (chenlinchi@ntu.edu.tw; Tel: 33665343) |
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指定閱讀 |
1. Brian R. Eggins, "Chemical Sensors and Biosensors," Wiley (2002).
2. Joseph Wang, “Analytical Electrochemistry,” 3rd Ed., Wiley (2006).
3. ACS Sensors: http://pubs.acs.org/journal/ascefj
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參考書目 |
1. Bǎnicǎ, “Chemical Sensors and Biosensors: Fundamentals and Applications”, Wiley (2012)
2. Cunningham, “Introduction to Bioanalytical Sensors”, Wiley (1998)
3. Pallàs-Areny & Webster, “Sensors and Signal Conditioning,” 2nd Ed., Wiley (2001)
4. Webster & Eren, “Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook,” 2nd Ed., CRC (2014)
5. Bard & Faulkner, “Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications,” 2nd Ed., Wiley (2001)
6. Skoog, Holler, & Crouch, “Principles of Instrumental Analysis,” 6th Ed., Belmont (2007)
Journals
Biosensors and Bioelectronics (Elsevier)
Sensors and Actuators B (Elsevier)
Analytical Chemistry (ACS)
Lab Chip (RSC)
Analyst (RSC)
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評量方式
(僅供參考) |
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No. |
項目 |
百分比 |
說明 |
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1. |
隨堂練習(學習單) |
30% |
頻度:每次上課 |
2. |
作業 |
40% |
頻度:本學期共四份作業 |
3. |
期中報告 |
15% |
期中口頭報告(student seminar) |
4. |
期末報告 |
15% |
期末口頭報告(student seminar) |
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週次 |
日期 |
單元主題 |
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第1週 |
09/11 |
L1. 課程導論 (course introduction)
1-1. 生物分子感測原理 (principles of biomolecular sensing)
1-2. 課程總覽 (course overview)
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第2週 |
09/18 |
L2. 離子選擇電極 (ion-selective electrodes)
2-1. 電位式感測原理 (potentiometric sensing principles)
2-2. 離子選擇電極製造與性能指標 (ISE fabrication and performance factors)
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第3週 |
09/25 |
L2. 離子選擇電極 (ion-selective electrodes) (cont’d)
2-3. 新世代微型離子感測元件 (next-gen. miniaturized ion-sensing devices)
Exp1. Ag/AgCl參考電極、pH儀與離子選擇電極量測 (Ag/AgCl reference electrode, pH meter and ISE measurement)
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第4週 |
10/02 |
L3. 葡萄糖感測器與電流式感測 (glucose sensors and amperometric sensing)
3-1. 葡萄糖生物感測器 (glucose biosensors)
3-2. 電流式感測原理 (amperometric sensing principle)
https://www.youtube.com/watch?v=aBnSp8oaXQU
(2005 Russ Prize Interview with Dr. Clark) |
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第5週 |
10/09 |
國慶日連假 |
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第6週 |
10/16 |
L3. 葡萄糖感測器與電流式感測 (glucose sensors and amperometric sensing)
3-2. 電流式感測原理 (amperometric sensing principle) |
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第7週 |
10/23 |
L3. 葡萄糖感測器與電流式感測 (glucose sensors and amperometric sensing)
3-3. 電催化與酵素電極 (electrocatalysis and enzyme electrodes)
*Homework assignment 1
L4. 親和力生物感測器 (affinity biosensors) -
電化學阻抗頻譜 (electrochemical impedance spectroscopy) |
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第8週 |
10/30 |
L4. 親和力生物感測器 (affinity biosensors)*
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第9週 |
11/06 |
Amperometric Sensor Projects (Biosensor Experiments) |
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第10週 |
11/13 |
L4. 親和力感測元件 (Affinity biosensors)
4-1 EIS
4-2 QCM
4-3 SPR |
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第11週 |
11/20 |
停課乙次(2018第一週補課) |
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第12週 |
1127 |
L5. 場效電晶體感測元件 (field-effect-transistor sensing devices)
5-1. 半導體電極 (semiconductor electrodes)
5-2. 半導體元件與製程 (semiconductor devices and process)
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第13週 |
12/04 |
L5. 場效電晶體感測元件 (field-effect-transistor sensing devices) (cont’d)
5-3. 場效電晶體生物感測器 (FET biosensors)
*Homework 2 assignment
*Start of final report discussion - check paper survey |
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第14週 |
12/11 |
L6. 螢光感測元件 (fluorescent sensing devices)
6-1. 螢光感測原理與裝置 (fluorescent sensing principles and apparatus)
6-2. 螢光能量共振轉移與分子信標 (FRET and molecular beacons)
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第15週 |
12/18 |
L6. 螢光感測元件 (fluorescent sensing devices) (cont’d)
6-3. 量子點生物感測 (quantum dot biosensing)
Case Study. LED螢光DNA感測元件 (LED-based fluorescent DNA sensing)
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第16週 |
12/25 |
L7. 表面化學與固定化技術(生物晶片應用)
HW3 assignment
https://www.thermofisher.com/tw/zt/home/life-science/protein-biology/protein-biology-learning-center/protein-biology-resource-library/pierce-protein-methods/carbodiimide-crosslinker-chemistry.html#1 |
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第17週 |
2018/01/08 |
本週擇期補11/20課程-EIS Sensing實驗 |
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第18週 |
2018/01/15 |
生物分子感測研討工作坊 – Student Seminar Workshop (Final Equivalent)
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