1 OPISY KURSÓW • Kod kursu: ETD9274 • Nazwa kursu

OPISY KURSÓW

Kod kursu:
ETD9274

Nazwa kursu:
Mikrosystemy analityczne

Język wykładowy:
polski
Forma kursu
Tygodniowa
liczba godzin
ZZU *
Semestralna
liczba godzin
ZZU*
Forma zaliczenia
Punkty ECTS
Liczba godzin
CNPS
Wykład
Ćwiczenia
Laboratorium
1
1
ocena
ocena
1
30
2
50
Projekt
Seminarium

Poziom kursu (podstawowy/zaawansowany): studia II stopnia stacjonarne, zaawansowany

Wymagania wstępne:

Imię, nazwisko i tytuł/ stopień prowadzącego: Jan Dziuban, prof. dr hab. inż.

Imiona i nazwiska oraz tytuły/stopnie członków zespołu dydaktycznego: Anna Górecka-Drzazga, dr hab. inż.; Rafał Walczak, dr inż.;

Rok:

Typ kursu (obowiązkowy/wybieralny): obowiązkowy
I Semestr:
2
 Cele zajęć (efekty kształcenia): umiejętności i kompetencje: znajomość podstaw fizykochemicznych, technologicznych, konstrukcji, wytwarzania, działania i zastosowań mikrosystemów analitycznych, mikroreaktorów, bio-chipów i lab-on – chipów.

Forma nauczania (tradycyjna/zdalna): tradycyjna

Krótki opis zawartości całego kursu:
W ramach kursu „Wykład” studenci otrzymują wiedzę na temat podstaw fizykochemicznych
opisujących działanie mikrosystemów analitycznych gazowych i cieczowy. Projektowanie,
wytwarzanie, działanie i zastosowanie mikrosystemów dla chemii i mikrochemii. Podzespoły
do sterowania mikro, piko i nano objętościami gazów i cieczy, sita, mieszalniki, zawory, kapilary. Mikroreaktory, wymienniki ciepła, integracja aparaturowa. Detektory elektroniczne i
opto-elektroniczne. Analizatory i instrumenty analizujące zintegrowane gazowe i cieczowe.
Bio-chipy analityczne, detekcyjne w tym laboratoria chipowe, DNA, systemy PCR. Ekonomia, rozwój mikrosystemów chemicznych. W ramach „Laboratorium” studenci badają elementy składowe mikrosystemów analitycznych (zawory, dozowniki, mieszacze, detektory)
oraz zapoznają się z pracą kompletnych wysokozaawansowanych mikrosystemów analitycznych (np. zintegrowany chromatograf gazowy).
1

Wykład (podać z dokładnością do 2 godzin):
Zawartość tematyczna poszczególnych godzin wykładowych
1. Wstęp. Definicja mikrosystemów chemicznych (mikrotasów). Ich rodzaje,
przegląd wybranych konstrukcji. Rola mikrosystemów chemicznych, dlaczego
miniaturyzacja? Podstawy fizyczne mikrotasów: przepływy w mikrokanałach;
przepływy laminarne i turbulentne
2. Przegląd technologiczny; spójność mikrotasów i mikrosystemów elektronicznych. Podstawowe procesy technologiczne mikrotasów krzemowych, szklanokrzemowych, szklanych, ceramicznych, tworzywowych i metalowych
3. Podzespoły dla mikrotasów: Mikrozawory – rodzaje, wykonanie, parametry,
sterowanie. Mikrokanały kapilarne i ich układy. Kolumny kapilarne podziałowe.
Mieszalniki wirowe i dyfuzyjne. Mikropompy
4. Mikroczujniki dla mikrotasów cieczowych: czujniki konduktometryczne, jonoselektywne na bazie tranzystorów IGFET, fluorometryczne i spektrometryczne
z włóknami światłowodowymi
5. Mikrotasy cieczowe: analizatory CE, FFFE, TFFF, Bio-chipy. Chipy do replikacji PCR, analizatory DNA, chipy immunologiczne.
6. Mikroczujniki przepływu objętości i masy gazu. Katarometry. Mikrodozowniki wstrzykowe gazowe; z repetycją dozy, przepłukiwaniem zwrotnym, przekierowaniem dozy
7. Zintegrowane chromatografy gazowe: budowa i sterowanie, zastosowanie
w systemach o pracy ciągłej
8. Mikroreaktory, nowa aparatura chemiczna. Ekonomia mikrotasów. Programy
badawcze, rozwój

Ćwiczenia – zawartość tematyczna:

Seminarium – zawartość tematyczna:
Liczba
godzin
2
2
2
2
2
2
2
1
 Laboratorium – zawartość tematyczna:
1 .Mikrozawór i mikrodozownik gazu z repetycją dozy: badanie parametrów w układzie
wstrzykowym i przepływowym z zastosowaniem sterowania komputerowego i przetwarzania
sygnałów w czasie realnym.
2. Mikrodetektory przepływu i transportu masy gazu (katarometr) : badanie parametrów w
układzie przepływowym, współpraca z mikrodozownikami. Określenie stałych czasowych,
detekcyjności i powtarzalności wskazań w czasie realnym.
3. Zintegrowany chromatograf gazowy: budowa i działanie (pokaz), badanie separacji mieszanin testowych (atmosfera kopalniana, detekcja metanu, gazu ziemnego), badanie pracy
ciągłej.
4. Mikroczujniki dla mikrochemii i bio-memsów.
5. Platforma pomiarowa ze zintegrowanymi czujnikami ciśnienia i temperatury dla mikroreaktora chemicznego cieczy agresywnych.

Projekt – zawartość tematyczna:
 Literatura podstawowa:
1. J. Saliterman, Fundamentals of Bio-MEMS and Medical Microdevices,
2. Nam-Trung Nguyen, Steven T. Wereley, Fundamentals and applications of Microfluidics, Artech House, 2002
2
3. J. Dziuban, Technologia i zastosowanie mikromechanicznych struktur krzemowych i
krzemowo-szklanych w technice mikrosystemów, Oficyna Wydawnicza Politechniki
Wrocławskiej, Wrocław 2002
4. J. Dziuban, Bonding in microsystem technology, Springer 2006
5. Materiały do laboratorium: http://www.wemif.net/dydaktyka/etd8209/
 Literatura uzupełniająca:
1. Tai-Ran-Hsu, MEMS&Microsystems Design and Manufacturing, Mc Graw Hill 2003
2. Mohamed Gad-el-Hak, The MEMS Handbook, CRC Press LLC, 2002
3. Pisma w języku angielskim: Sensors and Actuators, Journal of Micromechanics and Microengineering (dostępne w czytelni BG, BI-W12 oraz na stronie internetowej PWr), wybrane materiały konferencji MikroTAS.
 Warunki zaliczenia:
Wykład: Zaliczenie kolokwialne sumujące materiał, pozytywna ocena z laboratorium.
Laboratorium: pozytywne zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych, sprawozdania.
* – w zależności od systemu studiów
3