Overordnede kursusmål:

Lab-on-a-chip systemer er enheder som integrerer og nedskalerer en eller flere laboratoriefunktioner på en enkelt mikro-chip. Et lab-on-a-chip system 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 analysere og modellere virkemåden af udvalgte lab-on-a-chip systemer. Endvidere er det målet, at du bliver i stand til numerisk at modellere og designe nye lab-on-a-chip systemer.

Læringsmål:

En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Benytte generel strømnings- og diffusionsteori til at beskrive og designe mikrofluide systemer
• Benytte numerisk simulering til at designe og modellere mikrofluide systemer
• Benytte dimensionsanalyse til at estimere strømningsegenskaberne i mikrofluide systemer
• Benytte teorien for kapillarkræfter i mikrofluide systemer til at designe kanaler til kapillarfyldning og kapillarstop
• Benytte teorien for faradaiske og ikke-faradaiske elektrokemiske reaktioner i saltopløsninger til at konstruere modeller bestående af diskrete elektriske komponenter for elektrokemiske elektroder
• Benytte teorien for iondiffusion i en væske til design af elektrokemiske mikroelektroder
• Benytte numerisk simulering til modellering af tidsafhængige lab-on-a-chip systemer
• Opstille matematiske modeller for udvalgte aspekter af biofysiske fænomener, herunder f.eks. osmolaritet og Nernsts ligning, ion-kanaler, elektroporation, og eksocytose
• Benytte ækvivalente kredsløbsmodeller til estimering af væsketransport i lab-on-a-chip systemer
• Benytte generel teori for mikrofluide systemer og numerisk simulering til at analyserer resultater præsenteret i nye "lab-on-a-chip" forskningsartikler

Kursusindhold:

Med udgangspunkt i udvalgte lab-on-a-chip systemer (dvs. f.eks. til cellemanipulation og separation af biomolekyler) og numerisk simulering, vil du med en ingeniørmæssig tilgang kunne anvende fysiske modeller at designe nye lab-on-a-chip systemer.

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

Kursusansvarlig:

Rafael J. Taboryski , Lyngby Campus, Bygning 345B, Tlf. (+45) 4525 8101 , rafael.taboryski@nanotech.dtu.dk