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.
En lab-on-a-chip (LOC) er en enhed som integrerer og nedskalerer en eller flere laboratorie funktioner på en enkelt mikro-chip. I LOC's kan håndteres ekstremt små væskemængder (mikrostrømning) helt ned til pico liter området.
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.
Benytte Henry's lov til at håndtere luftbobleproblemet i mikrofluide systemer.
Udnytte kapilarkræfter i mikrofluide systemer til design af kanaler til kapilarfyldning og design af kapilarstop.
Udnytte elektrokemiske reaktioner i saltvand og fænomener som Helmholtz dobbeltlag til at opstille elektriske kredsløbsmodeller for elektroderne.
Fortolke data optaget ved impedansspektroskopi, herunder kunne fortolke Nyquist grafer.
Benytte numerisk simulering på elektrohydrodynamiske fænomer som elektroosmose, elektroforese, samt dielektroforese i lab-on-a-chip systemer.
Opstille matematiske modeller for udvalgte aspekter af biofysiske fænomener, herunder osmolaritet og Nernsts ligning, ionkanaler, elektroporation og eksocytose.
Benytte ækvivalente kredsløbsmodeller til estimering af væske- og varmetransport i lab-on-a-chip systemer.
Vælge de mest hensigtsmæssige eksperimentelle metoder, herunder pumpeprincipper og mikroskopering til eksperimenter med lab-on-a-chip systemer.
Vælge de mest hensigsmæssige forholdsregler til følsomme elektriske målinger, herunder jordforbindelser og effektiv skærmning mod elektromagnetisk støj.
Kursusindhold:
Med udgangspunkt i udvalgte lab-on-a-chip systemer (dvs. f.eks. til celle manipulation og separation af biomolekyler) 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.
