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生体計測学

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令和２年度以降入学者 生体計測学
令和元年度以前入学者 生体計測学
教員名 白川由佳
単位数    2 学年    2 開講区分 文理学部
科目群 生命科学科
学期 後期 履修区分 選択必修
授業の形態 オンデマンド型授業（Blackboardを通じてスライド資料および動画資料を配信）
Blackboard ID：金曜２限→20213193
授業概要 生命の仕組みを知るには、細胞や組織、器官の構造や機能を見ることが不可欠であり、現代の生命科学においてイメージングは重要な役割を担っている。本講義では、イメージングに必須の様々な顕微鏡の原理や仕組み、観察像など「細胞や組織を見る」技術の基礎と、脳機能イメージングなど、生体の生理学的な活性を測定する技術について解説する。また、講義であつかったイメージング技術を用いた研究例についても紹介する。
授業のねらい・到達目標 <知識>
・様々な顕微鏡の原理や仕組みを理解し、各顕微鏡の観察対象と観察像を説明できるようになる。
・イメージングに用いる蛍光物質とその応用例について理解し、説明できるようになる。
・生体計測・イメージング手法の原理や仕組みを理解し、説明できるようになる。
・講義で扱ったイメージング法を用いた研究について理解できるようになる。

<能力>
この科目は文理学部生命科学科(学士(理学))のディプロマポリシーDP3, 4およびカリキュラムポリシーCP3, 4に対応している。
・既存の知識にとらわれることなく、物事を論理的・批判的に説明することができる(A-3-2)。
・日常生活における現象に潜む科学的問題を見出し、専門的知識に基づいて説明することができる(A-4-2)。
授業の方法 授業の形式：【講義】
・各回の「講義資料(スライド資料および動画資料)」は、時間割に指定されている授業開始時刻に合わせて公開するので、受講生はそれを学修する。なお、各回の資料の公開は翌週の授業開始時刻までとする。
・各回の授業スライド資料の最後に課題(小テスト・レポート)を提示するので、指定された期日までに解答あるいはレポートをBlackboardで提出すること。課題の提出をもって講義へ出席したとみなす。また、小テスト課題については翌週に解説を行い、レポート形式課題については添削等を行い返却する。
・質問はBlackboardからの電子メールで随時受け付ける。
授業計画
1 ガイダンス, 『波の基本的性質、蛍光物質の基本的性質』
波の基本的性質と蛍光物質の基本的性質について学ぶ。
【事前学習】シラバスを事前に確認し、授業全体の流れを理解しておく。 （2時間）
【事後学習】授業スライド資料の最後にある課題に取り組むことで、授業内容を振り返る。これにより「理論的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
2 『光学顕微鏡の基礎』
顕微鏡の光学原理について基礎を学ぶ。
【事前学習】光学顕微鏡の基本構成と種類について調べ、疑問点をまとめておく。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】授業スライド資料の最後にある課題に取り組むことで、授業内容を振り返る。これにより「理論的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
3 『光学顕微鏡(1)：明視野顕微鏡』
明視野顕微鏡の原理と光学系について学ぶ。
【事前学習】明視野顕微鏡の原理や観察対象について調べ、疑問点をまとめておく。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】授業スライド資料の最後にある課題に取り組むことで、授業内容を振り返る。これにより「理論的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
4 『光学顕微鏡(2)：位相差顕微鏡、微分干渉顕微鏡、暗視野顕微鏡』
位相差顕微鏡、微分干渉顕微鏡、暗視野顕微鏡の原理と光学系、観察対象について学ぶ。
【事前学習】位相差顕微鏡、微分干渉顕微鏡、暗視野顕微鏡の原理や各顕微鏡の違いについて調べ、疑問点をまとめておく。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】授業スライド資料の最後にある課題に取り組むことで、授業内容を振り返る。これにより「理論的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
5 『光学顕微鏡(3)：共焦点顕微鏡』
共焦点顕微鏡の原理と光学系について学ぶ。
【事前学習】共焦点顕微鏡の原理と特徴について調べ、疑問点をまとめておく。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】授業スライド資料の最後にある課題に取り組むことで、授業内容を振り返る。これにより「理論的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
6 『超解像顕微鏡法』
種々の超解像顕微鏡法の原理と分解能について学ぶ。
【事前学習】超解像度顕微鏡法とこれまでに講義で扱った顕微鏡との違いについて調べ、疑問点をまとめておく。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】授業スライド資料の最後にある課題に取り組むことで、第1回～第6回の授業内容を振り返る。これにより「理論的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
7 『全反射蛍光顕微鏡と一分子イメージング』
全反射蛍光顕微鏡の原理と一分子イメージングの研究例について学ぶ。
【事前学習】全反射蛍光顕微鏡の原理について調べ、疑問点をまとめておく。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】授業スライド資料の最後にある課題に取り組むことで、授業内容を振り返る。これにより「理論的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
8 『蛍光物質、蛍光タンパク質』
種々の蛍光物質と蛍光タンパク質の基本的性質と応用方法、それらを用いた研究について学ぶ。
【事前学習】蛍光物質、蛍光タンパク質とは何かを調べ、疑問点をまとめておく。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】授業スライド資料の最後にある課題に取り組むことで、授業内容を振り返る。これにより「理論的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
9 『膜電位イメージング、カルシウムイメージング』
膜電位イメージングとカルシウムイメージングの原理とそれらを用いた研究例について学ぶ。
【事前学習】膜電位イメージングやカルシウムイメージングにおいて、蛍光物質、蛍光タンパク質がどのような役割を担っているのかについて調べ、疑問点をまとめておく。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】授業スライド資料の最後にある課題に取り組むことで、授業内容を振り返る。これにより「理論的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
10 『電子顕微鏡』
透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡の原理と得られる像について学ぶ。
【事前学習】電子顕微鏡の原理と種類について調べ、疑問点をまとめておく。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】授業スライド資料の最後にある課題に取り組むことで、第7回～第10回の授業内容を振り返る。これにより「理論的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
11 『脳波(EEG)』
EEGの測定方法や原理、測定データの意味について学ぶ。実際の測定の様子も紹介する。
【事前学習】EEGがどのような生体信号を記録するものなのかを調べ、疑問点をまとめておく。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】授業スライド資料の最後にある課題に取り組むことで、授業内容を振り返る。これにより「理論的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
12 『脳磁図(MEG)、核磁気共鳴画像法(MRI)』
MEGとMRIの原理および測定方法、得られるデータや画像の意味について学ぶ。
【事前学習】MEG、MRIではどのような信号を捉えているのか調べ、疑問点をまとめておく。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】授業スライド資料の最後にある課題に取り組むことで、授業内容を振り返る。これにより「理論的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
13 『機能的磁気共鳴画像法(fMRI)、陽電子放射断層撮影(PET)』
fMRIとPETの原理、測定データの意味について学ぶ。
【事前学習】fMRIとPETの原理について調べ、疑問点をまとめておく。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】授業スライド資料の最後にある課題に取り組むことで、授業内容を振り返る。これにより「理論的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
14 『近赤外分光法(NIRS)』
NIRSの原理、測定データの意味について学ぶ。実際の測定の様子も紹介する。
【事前学習】NIRSがどのような生体信号を記録するものなのかを調べ、疑問点をまとめておく。これにより「問題発見・解決力（A-4）」を養う。 （2時間）
【事後学習】授業スライド資料の最後にある課題に取り組むことで、第11回～第14回の授業内容を振り返る。これにより「理論的・批判的思考力（A-3）」を養う。 （2時間）
15 『生命科学におけるイメージングと総括』
イメージングを用いた実際の研究を紹介する。最後に、全授業内容についての総括を行う。
【事前学習】これまでの講義内容について十分に理解し、説明できることを確認しておく。 （2時間）
【事後学習】生命科学におけるイメージングについてレポートを課す。作成した課題レポートを、翌週までにBlackboardを介して提出する。 （2時間）
その他
教科書 なし
参考書 曽我部正博・臼倉治郎 『バイオイメージング』 共立出版 1998年
原口徳子・木村宏・平岡泰 『新・生細胞蛍光イメージング』 共立出版 2015年
小川誠二・上野照剛 『非侵襲・可視化技術ハンドブック』 株式会社エヌ・ティー・エス 2007年
佐治英郎・田畑泰彦 『ますます広がる分子イメージング技術』 メディカルドゥ 2008年
これらは講義の内容をより深く理解するための参考書であり、受講するにあたって必ずしも必要ではない。
成績評価の方法及び基準 レポート:第15回の事後学習課題としてレポート課題を課す。レポートの内容を通じて、理論的・批判的思考力(A-3)と問題発見・解決力(A-4)を評価する。(10%)、授業内テスト:第6回、第10回、第14回の授業スライド資料の最後で提示する課題を授業内テストとする。各回の講義で学んだ内容を説明できるかどうかで、論理的・批判的思考力(A-3)を評価する。(60%)、授業参画度:各回の講義資料の視聴状況とスライド資料で提示する課題に対する回答状況を評価する。また、小テストの回答内容を通して、理論的・批判的思考力(A-3)、問題発見・解決力(A-4) および省察力(A-8)を評価する。(30%)
オフィスアワー メールやBlackboardを通して随時。

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