Tantárgy adatlapja
Tárgy neve: Introduction to Lab-on-a-chip Devices
Tárgy kódja: P-ITLAB-0045
Óraszám: N: 2/0/2, L: 0/0/0
Kreditérték: 4
Az oktatás nyelve: angol
Követelmény típus: Kollokvium
Felelős kar: ITK
Felelős szervezeti egység: Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai és Bionikai Kar
Tárgyfelelős oktató:
Dr. Laki András József
Tárgyleírás:
| Tantárgy neve: | Introduction to Lab-on-a-chip Devices P-ITLAB-0045 |
|---|---|
| Tárgyfelelős: | Laki András József |
| Tantárgy oktatója: | Laki András József |
| A tantárgy céljának rövid ismertetése: | A kurzus célja, hogy a hallgatók rendszerszintű rálátást nyerjenek a Lab-on-a-Chip (LoC) technológiák interdiszciplináris világára. A tárgy célkitűzése a mikrotartományú gyártástechnológiai ismeretek megalapozása, valamint a mikrofluidikai alapismeretek megszerzése. A hallgatók képessé válnak önálló tervezési feladatok elvégzésére, a szakirodalmi adatok mérnöki számításokká konvertálására, valamint modern tervező- és szimulációs szoftverek (CAD, FEM) készségszintű használatára a diagnosztikai eszközfejlesztésben, a tervezett mikrofluidikai elválasztó eszközök tesztelésére és mérések kiértékelésére. |
| Elsajátítandó elméleti ismeretanyag: | Bevezetés és piaci körkép: A mikro- és nanoméretű eszközök skálatörvényei, terminológia, piaci trendek és biotechnológiai alkalmazások. Szilárdtestfizikai alapok (Kemény megmunkálás I.): Atommodellek és energiasáv-elmélet. Vezetőképesség fizikája, félvezetők típusai, valamint a bipoláris és térvezérlésű tranzisztorok (FET, MOSFET) működési elve. Mikrotechnológiai gyártástechnológia (Kemény megmunkálás II-III.): MEMS alapanyagok és a szilícium szelet gyártása (kristályorientáció, Miller-indexek). Litográfiai eljárások (fotó-, elektronnyaláb-, ionnyaláb- és röntgenlitográfia). Marási technikák (nedves, izotrop/anizotrop, plazma, DRIE), ionimplantáció, termikus oxidáció és vékonyréteg-leválasztás. Polimertechnológia (Könnyű megmunkálás): Biopolimerek és polimerizációs eljárások. PDMS-üveg technológia, mechanikai és elektromos tulajdonságok vizsgálata, valamint önrendeződő monorétegek (SAM) kialakítása. Mikrofluidikai transNzportfolyamatok: avier–Stokes-egyenletekNavier-Stokes egyenletek mikroskálán. Áramlási profilok (Poiseuille), hidraulikai ellenállás és kapacitás. Dimenziótlan számok és felületi jelenségek, számok fizikai jelentése. Felületi feszültség, nedvesedés (Young-egyenlet) és elektrowetting (EWOD). Elektrokinetikus jelenségek: Elektromos kettős réteg (EDL) elmélete, Poisson-Boltzmann és Nernst-Planck egyenletek. Elektroozmózis, elektroforézis és a Zeta-potenciál szerepe a szétválasztástechnikai folyamatokban. |
| Elsajátítandó gyakorlati ismeretanyag: | Szakirodalmi kutatás és specifikáció: Egy egyedi Lab-on-a-Chip szeparátor paramétereinek meghatározása tudományos publikációk alapján. Mérnöki számítások: Az adott elválasztási metódushoz szükséges fizikai paraméterek (áramlási sebesség, nyomásesés, elektromos térerő) elméleti kalkulációja. Számítógéppel segített tervezés (CAD): Mikrofluidikai csatornahálózat és portok precíziós megtervezése AutoCAD szoftverkörnyezetben. Végeselem szimuláció (FEM): A megtervezett eszköz verifikálása COMSOL Multiphysics segítségével. Sebesség- és nyomásprofilok modellezése, a tervezett és szimulált paraméterek összevetése. Dokumentáció: A tervezési folyamat és a szimulációs eredmények mérnöki pontosságú prezentálása. |
| A 2-4 legfontosabb kötelező irodalom felsorolása bibliográfiai adatokkal (szerző, cím, kiadás adatai, (esetleg oldalak), ISBN): | D. B. Murphy és M. W. Davidson, Fundamentals of Light Microscopy and Electronic Imaging, 2. kiad. Hoboken, NJ, USA: Wiley-Blackwell, 2012. ISBN: 978-1-118-38292-9. N.-T. Nguyen és S. T. Wereley, Fundamentals and Applications of Microfluidics, 2. kiad. Boston, MA, USA: Artech House, 2006. ISBN: 978-1-580-53972-2. |
| A 2-4 legfontosabb ajánlott felsorolása bibliográfiai adatokkal (szerző, cím, kiadás adatai, (esetleg oldalak), ISBN): | P. Eaton és P. West, Atomic Force Microscopy. Oxford, Egyesült Királyság: Oxford University Press, 2010. ISBN: 978-0-19-957045-4. J. I. Goldstein, D. E. Newbury, J. R. Michael, N. W. M. Ritchie, J. H. J. Scott és D. C. Joy, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis, 4. kiad. New York, NY, USA: Springer, 2018. ISBN: 978-1-4939-6673-8. |
| Elmélet-gyakorlat aránya: | Elméleti óra óraszáma: 2 Gyakorlati óra és labor óra óraszáma: 0 + 2 |
| Az alkalmazott oktatási módszerek: | Előadásoknál: hagyományos, frontális előadás, elméleti előadás, vizuális és auditív szemléltetőeszközök használatával. Gyakorlatoknál: egyéni projektmunka, megbeszélés, magyarázat, szemléltetés. |
| Az értékelés módja: | Kollokvium |
| Az értékelés kritériuma: | Aláírás megszerzéséhez szükséges feltételek. Gyakorlati projekt megléte és bemutatása. A jegy = gyakorlati projektmunka és az elméleti szóbalivizsga átlaga. 5 (jeles) érdemjegy 4. 5 fölött; 4 (jó) érdemjegy 3. 5-4. 49 között; 3 (közepes) érdemjegy 2. 5-3. 49 között; 2 (elégséges) érdemjegy 1. 5-2. 49 között; 1 (elégtelen) érdemjegy 1. 49 alatt. |
| Miként járul hozzá a tantárgy a KKK-ban megjelölt kompetenciaelemek megszerzéséhez: | Molekuláris bionika mérnöki alapképzés: |
