Forelæsninger, teoretiske og numeriske øvelser, samt
projektarbejde. Kursets første to tredjedele opbygges omkring et
case-studie, relateret til en realistisk lab-on-a-chip
problemstilling. I denne del indgår et teoretisk og et numerisk
forløb, hvor der løbende arbejdes på en case-rapport. Sidste
tredjedel af kurset består af et projektforløb, som løses i grupper
af to studerende indenfor en valgt lab-on-a-chip problemstilling.
Denne sidste del afsluttes ligeledes 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 subnanoliter området, og
kanaldimensioner er typisk i området fra 1 millimeter ned til 100
nanometer.
Det er kursets overordnede mål, at du med en fysikrelateret 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 general strømnings og diffusionsteori til at beskrive
og designe mikrofluide systemer
Benytte numerisk simulering til at designe og modellere
mikrofluide systemer
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 tidsafhængige lab-on-a-chip
systemer
Opstille matematiske modeller for udvalgte aspekter af
biofysiske fænomener, herunder f.eks. 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
cellemanipulation og separation af biomolekyler) og numerisk
simulering vil du få en indgående forståelse af fysikken bagved
lab-on-a-chip systemerne og lære at designe nye systemer med en
ingeniørmæssig tilgang.
Litteraturhenvisninger:
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
