先端分析化学特論Ａ

Advanced Analytical Chemistry A

997B124

72CHIAC606

四反田　功

Isao Shitanda

2024年度前期

2024 First Semester

月曜2限

Monday 2nd, Period　

創域理工学研究科　先端化学専攻

Department of Pure and Applied Chemistry, Graduate School of Science and Technology

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

生体認識素子を用いたバイオセンシングデバイスおよびバイオ燃料電池の基礎と測定法について特に電気化学分野を中心に概説する．

This course reviews basics and measurement methods of bio-sensing devices and bio-fuel cells that use biological recognition elements, with a focus on the field of electrochemistry.

本専攻のディプロマ・ポリシーに定める「各専門分野に応じた高度な専門知識」を身につけるための科目です。
The objectives of the course are to acquire the high-level expert knowledge in each specialized field within the Department of Pure and Applied Chemistry, stipulated by the diploma policy of the Department.

バイオセンシングデバイス，バイオ燃料電池の設計に必須の生物化学・電気化学の知識を理解し，当該分野に対する創造的思考力を身につけられるようになる．
本専攻のディプロマ・ポリシーに定める以下の項目を実現するための科目です。
化学及び科学における最先端の研究者となるための幅広い視野・知識を備え、柔軟な創造性を持ち、与えられた課題に対し解決案を提案することができる。

Students will gain the biochemical and electrochemical knowledge necessary for designing biosensing devices and biofuel cells, and acquire creative thinking abilities in this field.
This course is designed to fulfill the requirements for earning a diploma for this program of study.
Students will gain a broad perspective and knowledge base that will assist in becoming cutting-edge researchers in chemistry and other sciences, develop flexible creativity, and become capable of proposing solutions to the challenges they face.

・バイオセンシングに必要な信号変換素子の原理について理解できる．
・センシングデバイスが設計できる．
・エネルギー変換について理解できる．
・当該分野の最新動向について理解できる．

・Understand the principles underlying the signal conversion elements necessary for biosensing
・Be able to design sensing devices
・Understand energy conversion
・Understand new trends in the field

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

電気分析化学に関連する分野を進路とする学生は，必ず受講すること

Students pursuing study in fields related to electroanalytical chemistry must take this course.

課題に対する作文　Essay／ディベート・ディスカッション　Debate/Discussion／プレゼンテーション　Presentation

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準備学習と復習に要する時間は，それぞれ約2時間，合計4時間を想定する．配布資料・参考書等を活用し，授業で解説した重要事項を説明できるようになること．具体的な該当箇所については、各回ごとに指示する．

Use the following materials for preparation and review, as these contribute to understanding the lecture content. (Combined preparation and review should take about four hours.)
Preparatory schoolwork and review will be designated during class.

平常点(LETUSを用いた小テスト・課題提出，授業への積極的な取り組み姿勢 等，50%)，レポート（50%)で評価する．

他者に出席操作を依頼・委託した場合には，単位取得は認めない．
途中退出は認めない．

［フィードバックの方法］
・授業中の演習課題については，次回の授業内にて講評する．

なお，無断欠席が一定数以上の場合は、成績評価しない場合があるので注意すること

Evaluate with tasks in class (ex.
Quizzes and assignments using Zoom and LETUS, active attitude toward classes, etc., 50%) and reports (50%).

Requesting attendance operation is not permitted to another person.

[Method of Feedback]
· In the lesson, exercises will be reviewed in the next lesson.

If several number of absences without notice is not less than a certain number, the grade is not evaluated, so be careful.

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

N

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

特に指定しない．

Nothing special

授業計画

１．生物電気分析化学の基礎　＜対面授業＞　
酵素を中心とした生体触媒について理解する．

２．信号変換素子の基礎（１）＜対面授業＞　　　　
　生体からのシグナルを分析可能なシグナルへ変換する方法について（蛍光，吸光，表面プラズモン，生物発光）について理解する．

３．信号変換素子の基礎（２）　　＜対面授業＞　　　
　生体からのシグナルを分析可能なシグナルへ変換する方法について（水晶振動子（QCM），カンチレバー）について理解する．

４．信号変換素子の基礎（３）＜対面授業＞　　　　　
　電気化学的手法について（アンペロメトリ−を中心に）理解する．

５．信号変換素子の基礎（４）＜対面授業＞　　　　　
　印刷法による信号変換素子の作製について理解する．

６．センシングデバイスの設計　＜対面授業＞　　　　
　分子認識素子と信号変換素子の界面の設計について理解する．

７．酵素電気化学反応解析　　＜対面授業＞　　　　　
　バイオエレクトロカタリシスの基本反応，反応速度解析などについて理解する．

８．センシングデバイスの設計の最新動向　　＜対面授業＞　
　最近のバイオセンシングデバイスの開発動向についての概説

９．バイオセンシングデバイスに対する波形解析＜対面授業＞　
　電気化学インピーダンス法による解析事例を中心に概説

１０．バイオセンシングデバイスに対する波形解析　＜対面授業＞　　
　ウェーブレット変換による解析事例を中心に概説

１１．バイオセンシングデバイスを用いた環境水分析＜対面授業＞　
　バイオセンシングデバイスを用いた環境水モニタリングについて

１２．電池・電池材料に対する電気分析化学（１）＜対面授業＞　　　
　バイオ燃料電池の分析について概説する．

１３．電池・電池材料に対する電気分析化学（２）　＜対面授業＞　　
　色素増感太陽電池の分析について概説する．

１４．電池・電池材料に対する電気分析化学（３）　＜対面授業＞　　
　色素増感太陽電池の腐食分析事例について概説する．
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
１５．ナノモーターを利用した電気分析化学　　＜対面授業＞　　　　
　ナノモーターの基礎と分析ツールへの応用について概説する．

１．Fundamentals of bioelectroanalytical chemistry
Understand biocatalysts, particularly enzymes.
２．Fundamentals of signal conversion elements (1)
Understand methods for converting biological signals to analyzable signals (fluorescence, light absorption, surface plasmons, bioluminescence).
３．Fundamentals of signal conversion elements (2)
Understand methods for converting biological signals to analyzable signals (quartz crystal microbalance (QCM), cantilever).
４．Fundamentals of signal conversion elements (3)
Understand electrochemical methods (focusing on amperometry)
５．Fundamentals of signal conversion elements (4)
Understand fabrication of signal conversion elements using printing methods.
６．Sensing device design
Understand the design of the interface between molecular recognition elements and signal conversion elements.
７．Enzyme-electrochemical reaction analysis
Understand basic reactions in bioelectrocatalysis and reaction rate analysis.
８．New trends in sensing device design
Overview of the most recent trends in biosensing device development.
９．Waveform analysis of biosensing devices
Overview of analysis cases using the electrochemical impedance method.
１０．Waveform analysis of biosensing devices
Overview of analysis cases using wavelet conversion.
１１．Analysis of environmental water using biosensing devices
Environmental water monitoring using biosensing devices.
１２．Electroanalytical chemistry of batteries and battery materials (1)
Overview of biofuel cell analysis.
１３．Electroanalytical chemistry of batteries and battery materials (2)
Overview of dye-sensitized solar cell analysis.
１４．Electroanalytical chemistry of batteries and battery materials (3)
Overview of corrosion analysis cases for dye-sensitized solar cells.
１５．Electroanalytical chemistry using nanomotors
Fundamentals of nanomotors and overview of their application in analysis tools.

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