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Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html
（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。
A. 目的と概要
豊かで複雑な生命現象を明らかにするため，多様な生命工学技術や顕微鏡技術が開発されてきた．それらの技術は，感染症研究や創薬などにも利用されている．本講義では，生命現象に関する基礎知識を学習した後で，遺伝子工学および顕微鏡技術を中心に学ぶ．特に，各自の専門がどのように生かせるか想像しやすいように，基本的な技術から最新の技術まで幅広く講義する．
B. 授業の目標
応用物理学は，生命現象を観察，解析，制御するための技術の発展に大きく貢献してきた．最新の生命工学技術を学ぶことで，工学技術に関する知識の幅を広げるとともに，各自の専門とする知識・技術の新たな応用可能性を模索するきっかけを作る．
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")
A. Purpose and Overview
Various bioengineering and microscopy techniques have been developed to reveal diverse and complex biological phenomena. These techniques are applied in various fields such as infectious disease research and drug discovery. In this course, students will learn basic knowledge of biological phenomena, followed by genetic engineering and microscopy. In particular, the lecture will cover a wide range of techniques from basic to the latest technologies so that students can easily envision how they can be applied to their own specialties.
B. Objectives of the class
Applied physics has contributed greatly to the development of techniques for observing, analyzing, and controlling biological phenomena. By learning the latest bioengineering techniques, students will broaden their knowledge of engineering techniques and will have an opportunity to explore new possibilities of application of their own specialized knowledge and techniques.
電子顕微鏡は、光学顕微鏡でみることができない「生物試料の超微細構造」を明らかにすることができます。光学顕微鏡の千倍もの分解能を有する電子顕微鏡は、細胞や細胞小器官、ウイルスなどの微細構築を解き明かすことで、生命科学の発展に重要な役割を担ってきました。分子生物学や遺伝子工学が進歩した今日においても、電子顕微鏡解析のニーズは拡大しています。
本講義では、電子顕微鏡の原理や電子顕微鏡解析により明らかになった「からだのミクロの世界(組織や細胞の画像)」を紹介します。
Electron microscopy (EM) provides ultrastructure information of biological specimens, which cannot be observed using light microscopy. Electron microscopes have greater resolution power than light microscopes, as much as a thousandfold increase, and have played pivotal roles in the development of life science to reveal the ultrastructure organization of cells, organelles, and viruses. Even with today’s advances in molecular biology and genetic engineering, the need for EM is expanding.
This course introduces the working principle of electron microscopes and the fascinating microworld of our bodies uncovered by biological research using EM (i.e., images of tissues and cells captured by EM).
本講義は原野幸治博士（物質・材料研究機構，主幹研究員）が担当する．近年の計測技術の発展により，分子一つ一つ，またその集合体を原子レベルの解像度で可視化できる時代が到来した．従来の分析手法では多数の分子の時間および空間的な平均としての情報から分子構造の情報を得ていたが，これらの顕微手法は混合物に含まれる一つ一つの分子の「個性」を調べながら，その統計情報としてその物質の性質を研究することが可能となった．本講義では，分子を観察するための顕微鏡技術を中心に，最新の分子構造解析手法についてその基礎を学び，様々な研究例を紹介しながら，今後の分子科学にこれらの分析手法がどのように寄与できるかを議論する．
This lecture is given by Dr. Koji Harano (Principal Researcher, National Institute for Materials Science). Recent advances in measurement technology have brought us an era in which we can visualize individual molecules and their aggregates with atomic-level resolution. Conventional analytical methods obtain information on molecular structures from the temporal and spatial averages of many molecules, but these microscopic techniques make it possible to study the properties of materials as statistical information while examining the "individuality" of each molecule in a mixture. In this lecture, we will learn the basics of the latest molecular structure analysis techniques, focusing on microscopic techniques for observing molecules, and discuss how these analytical techniques can contribute to molecular science in the future, while introducing various research examples.
Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的
計測工学Iの内容に引き続き，機械工学の基盤としての精密計測の基本原理と測定技術について講義を行う．
２．概要
精密計測の基準を述べた後，精密計測の基本技術としての長さスケール，角度スケール，時間スケールについて説明する．また，精密計測の応用技術としての幾何形状と表面性状の計測，光干渉計，マシンビジョン，空間位置計測，光学顕微鏡，走査プローブ顕微鏡について講義したあと，データ処理に着目して，誤差要因と不確かさ，自律校正法について述べる．最後に，機械学習と精密計測，超短パルスレーザと光周波数コムについても簡単に説明する．
３．達成目標
機械工学の諸問題に遭遇したときに，最適の精密計測法を選びまた計画する力を付けるのが目標である．
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
１．Class subject
As the second part of Measurement and Instrumentation, to learn fundamental principles and applied technologies of precision metrology for mechanical engineering.
２．Object and summary of class
At first, the concept of precision metrology is introduced, followed by basic measurement technologies of length scale, angle scale and time scale. As integrated technologies, measurement of geometrical form and surface texture, interferometry, machine vision, measurement of volumetric position, optical microscopy, scanning probe microscopy are then addressed, followed by topics of data processing related to error sources and measurement uncertainty, as well as self-calibration methods. Machine learning and precision metrology, ultrashort pulse laser and optical frequency comb are also presented.
３．Goal of study
To establish the base of knowledge on precision metrology and to enhance the ability for providing proper solutions to related problems.
本講義は原野幸治博士（物質・材料研究機構，主幹研究員）が担当する．近年の計測技術の発展により，分子一つ一つ，またその集合体を原子レベルの解像度で可視化できる時代が到来した．従来の分析手法では多数の分子の時間および空間的な平均としての情報から分子構造の情報を得ていたが，これらの顕微手法は混合物に含まれる一つ一つの分子の「個性」を調べながら，その統計情報としてその物質の性質を研究することが可能となった．本講義では，分子を観察するための顕微鏡技術を中心に，最新の分子構造解析手法についてその基礎を学び，様々な研究例を紹介しながら，今後の分子科学にこれらの分析手法がどのように寄与できるかを議論する．
This lecture is given by Dr. Koji Harano (Principal Researcher, National Institute for Materials Science). Recent advances in measurement technology have brought us an era in which we can visualize individual molecules and their aggregates with atomic-level resolution. Conventional analytical methods obtain information on molecular structures from the temporal and spatial averages of many molecules, but these microscopic techniques make it possible to study the properties of materials as statistical information while examining the "individuality" of each molecule in a mixture. In this lecture, we will learn the basics of the latest molecular structure analysis techniques, focusing on microscopic techniques for observing molecules, and discuss how these analytical techniques can contribute to molecular science in the future, while introducing various research examples.
あらゆる生命現象は、階層的な生体構造中においてタンパク質、DNA、RNA、脂質、糖などの様々な生体分子が動的に相互作用することで発現しています。生命現象を分子レベルで理解するために、構造生物学による生体高分子の構造情報、生化学や生物物理学的手法による機能およびダイナミクス解析、次世代シークエンス技術とバイオインフォーマティクスによる遺伝情報解析、先端的なイメージング手法によるin vivo観察などが複合的に使われます。本授業では現代の生命科学を推進する重要な研究手法の基礎と具体的な研究例を学びます。
Various biological phenomena are expressed as the results of dynamic interactions of biomolecules such as proteins, DNA, RNA, lipids and sugars in multilevel structures of living systems. To understand these phenomena at the molecular level, various technologies and methodologies are used including the structural analyses of biopolymers, the biochemical and biophysical analyses of protein functions and dynamics, the genetic information analyses using bioinformatics and next generation sequencing, and the in vivo observations based on the advanced imaging techniques. In this seminar, students study basics and applications of the important research methods that propel the current molecular life sciences.
ゲノム上にコードされている遺伝情報がどのように保存され、複製され、転写され、機能を発現するのか、また、それらの調節機構を分子レベルでとらえ、生命活動を担う生体分子について理解する。医療において分子生物学を用いた技術は遺伝子診断や検査、遺伝子治療などとして利用されており、その原理や手法を理解する。
Understand the molecular mechanisms of how genetic information on the genome is conserved, copied, transcribed, and functions are expressed, and how these mechanisms are regulated. And gain knowledge the principles and methods of molecular biology-based technologies applied in medicine, such as genetic diagnosis, testing, and gene therapy.
Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的
計測工学Iの内容に引き続き，機械工学の基盤としての精密計測の基本原理と測定技術について講義を行う．
２．概要
精密計測の基準を述べた後，精密計測の基本技術としての長さスケール，角度スケール，時間スケールについて説明する．また，精密計測の応用技術としての幾何形状と表面性状の計測，光干渉計，マシンビジョン，空間位置計測，光学顕微鏡，走査プローブ顕微鏡について講義したあと，データ処理に着目して，誤差要因と不確かさ，自律校正法について述べる．最後に，機械学習と精密計測，超短パルスレーザと光周波数コムについても簡単に説明する．
３．達成目標
機械工学の諸問題に遭遇したときに，最適の精密計測法を選びまた計画する力を付けるのが目標である．
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
１．Class subject
To learn fundamental principles and applied technologies of precision metrology as one of the cornerstones of mechanical engineering
２．Object and summary of class
As the second part of Measurement and Instrumentation, basic principles and methods of precision measurement as the one of the cornerstones of mechanical engineering are covered. At first, the standards of precision metrology are introduced, followed by basic measurement technologies of length scale, angle scale and time scale. As integrated technologies, measurement of geometrical form and surface texture, interferometry, machine vision, measurement of volumetric position, optical microscopy, scanning probe microscopy are then addressed, followed by topics of data processing related to error sources and measurement uncertainty, as well as self-calibration methods. As novel topics, machine learning and precision metrology, ultrashort pulse laser and optical frequency comb are also presented.
３．Goal of study
To establish the base of knowledge on precision metrology and to enhance the ability for providing proper solutions to related problems.
Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的
応用物理学実験Ａ、Ｂの知識を踏まえて、応用物理学の研究において実際に汎用的に使われている物性測定法を体験し、併せて現象を物理的に理解する。
２．概要
応用物理学実験ＣとＤを合わせて、９テーマの実験を行う。２、３人のグループで各テーマの実験を６回の授業日で行う。実験を通し、種々の物性の測定法を学び、テーマに関する理解を深める。その結果をレポートにまとめて提出する。
３．達成目標等
・各種機器の原理、測定法、データの取り方、解析方法等を修得する。
・種々の現象を物理的に理解する。
・実験結果を的確に整理し、その解析、考察を他の人に分かるように短時間でレポートにまとめら
れるようになる。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
This course gives students advanced experimental techniques and principles commonly required in the field of applied physics.
Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的
応用物理学実験Ａ、Ｂの知識を踏まえて、応用物理学の研究において実際に汎用的に使われている物性測定法を体験し、併せて現象を物理的に理解する。
２．概要
応用物理学実験ＣとＤを合わせて、９テーマの実験を行う。２、３人のグループで各テーマの実験を６回の授業日で行う。実験を通し、種々の物性の測定法を学び、テーマに関する理解を深める。その結果をレポートにまとめて提出する。
３．達成目標等
・各種機器の原理、測定法、データの取り方、解析方法等を修得する。
・種々の現象を物理的に理解する。
・実験結果を的確に整理し、その解析、考察を他の人に分かるように短時間でレポートにまとめら
れるようになる。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
This course gives students advanced experimental techniques and principles commonly required in the field of applied physics.