27665 LabChip: Design af Lab-on-a-Chip systemer

2024/2025

Kursusinformation
LabChip: Design of Lab-on-a-chip systems
Engelsk
5
Kandidat
Kurset udbydes som enkeltfag
Retningsspecifikt kursus (MSc), Biomaterial Engineering for Medicine
Retningsspecifikt kursus (MSc), Engineering Physics
Teknologisk specialisering (MSc), Biomaterial Engineering for Medicine
Teknologisk specialisering (MSc), Engineering Physics
E4B (fre 8-12)
Campus Lyngby
Undervisningen de første 8 uger er i form af vejledet gruppe eller individuelle opgavearbejde, med korte forelæsninger, hvor den grundlæggende teori præsenteres. Arbejdet afleveres som individuelle rapporter tre gange over de 8 uger. De sidste 5 uger består af et projektforløb i grupper indenfor en lab-on-a-chip problemstilling, som afsluttes med en grupperapport.
13-uger
E4B
Mundtlig eksamen og bedømmelse af rapport(er)
Den mundtlige eksamen tager udgangspunkt i de fire skriftlige afleveringer, samt det tilhørende pensum. Karakteren gives ved en helhedsbedømmelse med følgende vægtning af eksamen og de fire rapporter: 1.-3. opgave (15%), 4. opgave (25%), mundtlig eksamen (60%). Det er nødvendigt at have afleveret d. 4. opgave for at deltage i eksamen.
Ingen hjælpemidler
7-trins skala , ekstern censur
10856
10856
Ingen
Minimum 5 Maksimum: 30
Maria Dimaki , Lyngby Campus, Bygning 221, Tlf. (+45) 4525 2661 , madi@dtu.dk
27 Institut for Bioteknologi og Biomedicin
I studieplanlæggeren
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
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 bliver i stand til at analysere og modellere virkemåden af udvalgte lab-on-a-chip systemer ved hjælp af simple beregninger baseret på grundlæggende mikrofluidisk teori. Endvidere er det målet, at du bliver i stand til numerisk at modellere og designe nye lab-on-a-chip systemer ved hjælp af COMSOL Multiphysics. Kurset er således relevant for dig der gerne vil lære at bruge COMSOLs mange muligheder indenfor modellering af mikrofluidiske systemer med fokus på især biologirelaterede anvendelser.
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 med COMSOL Multiphysics til at designe og modellere mikrofluide systemer
  • Benytte dimensionsanalyse til at estimere strømningsegenskaberne i mikrofluide systemer
  • Beregne hvordan elektriske kræfter påvirker partiklers bevægelse igennem mikrofluidiske kanaler; herunder også biologiske partikler
  • Beregne hvordan elektriske felter bliver påvirket når dielektriske partikler bevæger sig igennem dem
  • Forstå hvordan inertikræfter kan bruges i kurvede mikrofludiske kanaler for at sortere partikler
  • Benytte numerisk simulering til modellering af tidsafhængige lab-on-a-chip systemer, herunder systemer der genererer droplets
  • 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 (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. Kurset har ikke fokus på teorien bag mikrofluidiske systemer, men du kan forvente at lære den grundlæggende mikrofluidisk teori, diffusion, AC electrokinetics og AC fysik, så at du kan forstå og validere de numeriske resultater. Det teoretiske fokus er derfor på vigtige dimensionsløse tal, simple beregninger af forventelige væskehastigheder og diffusionstider, simple beregninger af kræfter osv. De fleste teoretiske øvelser er koblet til lignende numeriske øvelser, så du kan sammenligne dine simple beregninger med COMSOLs resultater. Du kan forvente at lære hvordan man bruger COMSOL, men mange praktiske øvelser og en del ”hvordan gør man” fejlfinding.
Litteraturhenvisninger
Forelæsningsnoter, diverse relevante bogkapitler. De studerende der er interesserede i den teoretiske del af kurset kunne have glæde af Henrik Bruus, ”Theoretical Microfluidics”, Oxford.
Bemærkninger
Dette kursus vil give dig praktisk erfaring i brugen af metoder til design, modellering og brug af lab-on-chip systemer som kan anvendes til mange formål. Endvidere vil du få indsigt i forskningsarbejdet inden for lab-on-a-chip ved DTU Bioengineering. Endelig vil kurset give dig et godt udgangspunkt for at gå i gang med et tværfagligt eksamensprojekt indenfor lab-on-a-chip systemer og deres anvendelse.
Sidst opdateret
02. maj, 2024