Forelæsninger, numeriske øvelser, demonstrationseksperimenter, samt opgaveregning. 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.
Lab-on-a-chip systemer er enheder som integrerer og nedskalerer en eller flere laboratoriefunktioner på en enkelt mikro-chip. En lab-on-a-chip kan håndtere ekstremt små væskemængder (mikrostrømning) helt ned til sub-nanoliter området, og kanal dimensioner er typisk i området fra 1 millimeter ned til 100 nanometer. 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 kapillarkræfter i mikrofluide systemer til design af kanaler til kapillarfyldning og design af kapillarstop.
Udnytte elektrokemiske reaktioner i saltvand og fænomener som Helmholtz dobbeltlag til at opstille elektriske kredsløbsmodeller for elektroderne.
Benytte teorien for iondiffusion i en væske til design af elektrokemiske mikroelektroder.
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, elektroporation, ion-kanaler og eksocytose.
Benytte ækvivalente kredsløbsmodeller til estimering af væsketransport i lab-on-a-chip systemer.
Vælge de mest hensigtsmæssige eksperimentelle metoder, herunder pumpeprincipper i eksperimenter med lab-on-a-chip systemer.
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 lære at designe nye systemer med en ingeniørmæssig tilgang. I første del af kurset vil du få gennemgået de forskellige relevante teknikker. Med udgangspunkt i et litteraturstudie eller en given problemstilling vil du i sidste del af kurset udfærdige en rapport, som danner grundlag for den endelige eksamination.
Litteratur:
Henrik Bruus, ”Theoretical Microfluidics”, Oxford, samt Forelæsningsnoter
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.
Mulighed for GRØN DYST deltagelse:
Kontakt underviseren for information om hvorvidt dette kursus giver den studerende mulighed for at lave eller forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk/kursustilmelding.aspx
