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Seit SoSe 2022

Deutsch

Einführung in die Bioelektronik (6 LP) (Einführung in die Bioelektronik)

6

Birkholz, Mario

benotet

Portfolioprüfung

Zugehörigkeit


Fakultät III

Institut für Biotechnologie

33311200 FG Bioverfahrenstechnik

MSc Biotechnologie

Kontakt


ACK 24

Birkholz, Mario

birkholz@be.tu-berlin.de

PORD-Nr.ModultitelLPBenotungPrüfungsformPNr. (POS)Modulprüfung PORDModulprüfung PNr.
34531
39652

Lernergebnisse

Die Studierenden sollen: • Grundwissen auf dem Gebiet der Mikroelektronik, u.a. zur Gestaltung eigener Biosensoren und Lab-on-Chip-Systeme erlernen • und in die Lage versetzt werden, Mikroelektronik für Fragestellungen und Experimente in der Biotechnologie nutzen zu können. Die Veranstaltung vermittelt überwiegend: 50% Wissen & Verstehen 15% Analytik & Methodik 15% Recherche & Bewertung 20% Sozialkompetenz

Lehrinhalte

• Konvergenz zweier informationsverarbeitender Meta-Systeme als Gegenstand der Bioelektronik. • Elektrische Ladungen, Felder und Potentiale, Informationsmatrices Wasser und Silizium, Strukturvergleich, elektrischer Strom und Leitfähigkeit, Widerstand, Halbleiter, Verschiebungsstrom, elektrische Kapazität, Membranpotentiale. • Diffusion von Ladungsträgern und Ionen, Drift-Diffusions-Gleichungen, pn-Kontakt, Diode, Reinraumtechnologie I, Erregungsleitung und Signaltransduktion im Axon, EKG. • MOS-Kapazität, Schwellspannung, Reinraumtechnologie II: dünne Schichten, Beschichtungstechniken, MOSFET, Chip-Architekturen, Dialog mit Neuronen. • p-Kanal MOSFET, CMOS, Logik-Bauelemente: Inverter, NOR- und NAND-Gates, Addierer, Multiplizierer, Systembiologie mit Logik-Gattern. • Speicherbauelemente, DRAM, Flash, Vergleich von Struktur, Informationsdichte und Fehleranfälligkeit mit DNA, Skalierung vs. Evolution. • Entropie und Information, Unbestimmtheits-Relation, Entropie als fehlende Information, Turing-Maschine, Computer, Informationsverarbeitung mit DNA. • Informationsaustausch: Fermi-Energien in Halbleitern und elektrochemische Potentiale in Zellen als gemeinsame “Sprache”, Biokorrosion, Biokompatibilität, Immobilisierung von Biomolekülen und Zellen, hybride Systeme, Nanostrukturen. • Biosensoren: elektrochemische Biomolekülsensoren, ISFETs und Derivate, mikroelektromechanische Systeme (MEMS), SAW-Sensoren, Viskosität, Affinitätsassays. • Systemintegration, Mikrofluidik, Biotech-Plattformen und Lab-on-Chip-Systeme. • Ethik und Nachhaltigkeit bioelektronischer Systeme, Zukunft der Evolution. • Begleitende Übungen zum Erlernen von Computer-Tools zum Entwurf bioelektronischer Systeme, d.h. Anfangsgründe von Finite- Elemente-Methoden (FEM), Electronic-Design-Automation (EDA) und Computer-Aided-Design (CAD).

Modulbestandteile

Pflichtteil:

Die folgenden Veranstaltungen sind für das Modul obligatorisch:

LehrveranstaltungenArtNummerTurnusSpracheSWSVZ
Einführung in die BioelektronikIV0335 L 755SSDeutsch3

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Einführung in die Bioelektronik (IV):

AufwandbeschreibungMultiplikatorStundenGesamt
180.0h(~6 LP)
Präsenzzeit12.04.0h48.0h
Vor- und Nachbereitung12.03.0h36.0h
Übungen, Abschlussvortrag12.08.0h96.0h
Der Aufwand des Moduls summiert sich zu 180.0 Stunden. Damit umfasst das Modul 6 Leistungspunkte.

Beschreibung der Lehr- und Lernformen

Vorlesung, Übungsgruppe für Computer-Tools, Übungen über ISIS2, Gruppenarbeit.

Voraussetzungen für die Teilnahme / Prüfung

Wünschenswerte Voraussetzungen für die Teilnahme an den Lehrveranstaltungen:

Bachelor in Biotechnologie oder verwandten Fachrichtungen (Biomedizintechnik, Biologie, Chemie, Physik, Elektrotechnik, Mikrosystemtechnik etc.).

Verpflichtende Voraussetzungen für die Modulprüfungsanmeldung:

Keine Angabe

Abschluss des Moduls

Benotung

benotet

Prüfungsform

Portfolioprüfung

Art der Portfolioprüfung

100 Punkte insgesamt

Sprache

Deutsch

Prüfungselemente

NamePunkteKategorieDauer/Umfang
Wöchentliche Übungen75schriftlichKeine Angabe
Abschlussvortrag25flexibelKeine Angabe

Notenschlüssel

1.01.31.72.02.32.73.03.33.74.0
95.092.089.086.083.080.077.074.071.068.0

Prüfungsbeschreibung (Abschluss des Moduls)

Das Modul wird benotet. Es sind wöchentlich Übungsaufgaben zu bearbeiten und abzugeben. Dabei handelt es sich zum einen um Verständnis- und Rechenaufgaben zum Vorlesungsstoff, die über die ISIS-Plattform zu bearbeiten sind. Zum anderen sind die in den Computer-ToolÜbungen vorgestellten Software-Module zu FEM, EDA und CAD einzusetzen, um Komponenten bioelektronischer Systeme zu designen oder auszulegen (Anteil an Gesamtnote 75%). In einem Seminarvortrag ist am Ende der Veranstaltung ein bioelektronisches System vorzustellen. Dazu ist aus der aktuellen wissenschaftlichen Literatur eine Veröffentlichung zu identifizieren, in der ein solches System beschrieben wird (Anteil an Gesamtnote 25%).

Dauer des Moduls

Für Belegung und Abschluss des Moduls ist folgende Semesteranzahl veranschlagt:
1 Semester.

Dieses Modul kann in folgenden Semestern begonnen werden:
Sommersemester.

Maximale teilnehmende Personen

Dieses Modul ist nicht auf eine Anzahl Studierender begrenzt.

Anmeldeformalitäten

Die Anmeldung für das Modul erfolgt zu Beginn des Semesters während der ersten Vorlesungswoche oder online. Siehe auch Hinweise auf www.be.tu-berlin.de/lehre.

Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform

Verfügbarkeit:  nicht verfügbar

 

Skript in elektronischer Form

Verfügbarkeit:  verfügbar
Zusätzliche Informationen:
Material wird über ISIS bereitgestellt.

 

Literatur

Empfohlene Literatur
I. Willner & E. Katz: Bioelectronics - From Theory to Applications, Wiley, 2005
R. Pethig & S. Smith: Introductory bioelectronics - for engineers and physical scientists, Wiley, 2013

Zugeordnete Studiengänge


Diese Modulversion wird in folgenden Studiengängen verwendet:

Studiengang / StuPOStuPOsVerwendungenErste VerwendungLetzte Verwendung
Biologische Chemie (M. Sc.)12SoSe 2022WiSe 2022/23
Biotechnologie (M. Sc.)18SoSe 2022WiSe 2022/23

Studierende anderer Studiengänge können dieses Modul ohne Kapazitätsprüfung belegen.

Wahlpflichtmodul für den Masterstudiengang Biotechnologie und Biologische Chemie. Freie Wahl in allen MSc-Studiengängen

Sonstiges

Vorlesungspräsentationen werden über die ISIS-Plattform bereitgestellt.