Forelæsninger, numeriske øvelser, demonstrationseksperimenter, eksperimentelle øvelser, samt enkelte teoretiske opgaver. Kurset afsluttes ved at du, med udgangspunkt i et litteratur-studie eller en given problemstilling, skal beskrive et case og arbejde selvstændigt med de teknikker du har lært i den første del. Sidste del afsluttes med udfærdigelse af en rapport.
Det er kursets overordnede mål, at du med en fysik-relateret tilgang til stoffet bliver i stand til at forstå virkemåden af udvalgte lab-on-a-chip systemer. Endvidere er det målet at du bliver i stand til numerisk at modellere og designe lab-on-a-chip systemer.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
• Benytte numerisk simulering af mikrofluide systemer til at designe og modellere systemer til separation og mixing.
• Forstå Henry's lov og blive i stand til at håndtere luftbobleproblemet i mikrofluide systemer.
• Gennem arbejde med konkrete design cases at blive fortrolig med udnyttelsen af kapilarkræfter i mikrofluide systemer til design af kanaler til kapilarfyldning og design af kapilarstop, samt at forstå begreber som pinning af væskedråber på overflade
• Med udgangspunkt i konkrete device cases at forstå brugen af elektroder i saltvand, herunder gængse elektrodereaktioner og fænomener som Helmholtz dobbeltlag, samt være i stand til at opstille elektriske kredsløbsmodeller for forskellige elektrodek
• Forstå og kunne fortolke data optaget ved impedansspektroskopi, herunder kunne fortolke Nyquist grafer.
• Benytte numerisk simulering på elektrohydrodynamiske fænomer som elektroosmose, elektroforese, samt dielektroforese, samt have kendskab til hvad de bruges til i lab-on-a-chip systemer
• Forstå udvalgte aspekter af biofysik og biofysiske metoder, herunder osmolaritet og Nernsts ligning, ionkanaler, elektroporation, eksocytose og PCR.
• Kunne benytte ækvivalente kredsløbsmodeller til estimering af væske- og varmetransport i lab-on-a-chip systemer.
• Have kendskab til de mest gængse eksperimentelle metoder, herunder valg af pumpeprincipper og mikroskopering, herunder konfokal- og fluorescensmikroskopering i forbindelse med test af lab-on-a-chip systemer.
• Have kendskab til de mest gængse eksperimentelle metoder til følsomme elektriske målinger, herunder etablering af jordforbindelser og skærmning mod elektromagnetisk støj.
Kursusindhold:
Med udgangspunkt i udvalgte lab-on-a-chip systemer (dvs. f.eks. til celle manipulation, separation af biomolekyler og PCR) og numerisk simulering vil du få en indgående forståelse af fysikken bagved lab-on-a-chip systemerne. I første del af kurset vil du få gennemgået de forskellige relevante teknikker. Med udgangspunkt i et litteratur-studie eller en given problemstilling vil du i sidste del af kurset udfærdige en rapport, som danner grundlag for den endelige eksamination.
Litteratur:
Kompendium med uddrag af følgende bøger Stephen D. Senturia, ”Microsystem design”, Springer Henrik Bruus, ”Theoretical Microfluidics”, Oxford Pierre-Gilles de Genes, Francoise Brochard-Wyart and David Quéré ”Capillarity and wetting phenomena”, Springer Jaakko Malmivuo and Robert Plonsey, “Bioelectromagnetism”, Oxford Thomas B. Jones, “Electromagnetics of Particles”, Cambridge Heith B. Oldham and Jan C. Myland, “Fundamentals of electrochemical science”, Academic press
Bemærkninger:
Dette kursus vil give dig praktisk erfaring i brugen af metoder til design, modellering og brug af lab-on-chip systemer. Endvidere vil du få indsigt i forskningsarbejdet inden for lab-on-a-chip ved DTU Nanotech. Endelig vil kurset give dig et godt udgangspunkt for at gå i gang med et eksamensprojekt omhandlende lab-on-a-chip systemer.
