Opgave 3.1:
In een injectiespuit past 15 mL vloeistof. Hoeveel cm3 is dat? Hoeveel liter? En hoeveel m3?
15ml = 15 cm³
15ml = 0,015 L
15ml = 0,000015 m³
Opgave 3.2:
Een rechthoekig kanaaltje in een chip is 0,30 mm x 0,30 mm breed en 120 mm lang. Bereken het volume in m3 en in L. Hoeveel nL is dat?
0,3*0,3*120 = 10,8 mm³
10,8 mm³ = 1,08*10⁻⁸ m³
10,8 mm³ = 1,08*10⁻⁵ L
1,08*10⁻⁵ L = 10,8 nl
Opgave 3.3:
Een rond kanaaltje in een chip heeft een diameter van 0,30 mm en een lengte van 120 mm. Bereken het volume in m3en in L. Hoeveel nL is dat?
2π0,15²*120= 169 mm³
17 mm³ = 1,7 * 10⁻⁸ m³
17 mm³ = 1,7*10⁻⁵ L
1,7*10⁻⁵ L= 1,7*10⁻¹¹ nL
Opgave 3.4:
Waar ergens op de slang van Bais bevindt zich de technologie van de Lab on a chip? Zie ook paragraaf 3.1. Je mag het antwoord in graden geven: deze aanduiding draait kloksgewijs van 0 bovenin tot 360 graden als je weer boven bent.
Lab on a Chip bevind zich op120° op de slang van Bais.
Opgave 3.5:
Leg uit waardoor een mens vanuit stand recht omhoog springend niet eens zijn eigen lengte haalt, terwijl een vlo vele malen zijn eigen lengte kan hoogspringen. Bedenk daarbij dat spierkracht afhangt van de oppervlakte van de doorsnede van de spier.
Een vlo heeft een gunstigere verhouding doorsnede spier en gewicht.
Opgave 3.6:
Wat is er zo eigenaardig aan de structuurformule van PDMS vergeleken met ‘normaal’ SiO2?
DPMS heeft organische bindingen en SIO2 niet.
Opgave 3.7:
Wat wordt bedoeld met lithografie?
Lithografie is een snijdingsmethode waarbij met behulp van licht in een lichtgevoelig materiaal wordt gesneden. Het licht gaat door een masker wat het licht een bepaalde vorm geeft wat dan weer terug te zien is aan de imprint op de lichtgevoelige stof.
Opgave 3.8:
Wat is een clean room en waarom is deze noodzakelijk voor nanotechnologie?
Een clean room is een kamer die stofvrij is. Dit is noodzakelijk voor nanotechnologie omdat nanotechnologie gemaakt wordt op heel kleine schaal. En als er in het maakproces stofdeeltjes in de technologie komt kan die niet meer werken of fouten maken, daarom is een stofvrije ruimte noodzakelijk zodat dit niet gebeurt.
Opgave 3.9:
Leg uit waarom wij longblaasjes in onze longen hebben. En waarom wij zulke lange en gerimpelde darmen hebben.
Wij hebben longblaasjes in onze longen zodat wij zuurstof kunnen opnemen uit de lucht en CO2 weer af te staan. Wij hebben zulke lange gerimpelde darmen omdat als iets gerimpelt is het meer oppervlakte heeft en dus meer met de wanden kan uitwisselen en dus kunnen er als de darm meer gerimpeld is er meer afvalstoffen onttrokken worden
Opgave 3.10:
De oppervlakte van een cirkel is πr2 en van een bol 4πr2.Het volume van een bol is 4/3πr3.
Bereken de verhouding A/V voor een bolletje met straal 1,0 cm. En doe dit ook voor een regendruppel met een straal van 2,0 mm
A bol = 4*π*1² = 12.6 cm²
V bol = 4/3*π*1³ = 4.2 cm³
Verhouding A/V bol = 12.6/4.2 = 3
A druppel = 4*π*2² = 50,3 mm²
V druppel = 4/3*π*2³ = 33,5 mm³
Verhouding A/V druppel = 50,3/ 33,5 = 1,5
Opgave 3.11:
Leg uit waardoor het komt dat een klein kind het veel sneller koud heeft dan een volwassene, als ze bijvoorbeeld samen buiten gaan zwemmen. Zie ook voordeel 2.
Dit komt doordat het oppervlakte per kilogram dat het water aanraakt hoger is bij een kind in vergelijking tot een volwassene. Hierdoor krijgt het kind het sneller koud. Omdat er meer warmte verloren gaat bij het kind omdat er meer oppervlakte is om af te koelen door het water.
Opgave 3.12:
Leg uit waarom een boer zijn weiland beter water kan geven met een waterkanon dan met een fijne nevelspuit (hint: denk aan verdamping onderweg).
Als een boer met een waterkanon water spuit is het oppervlakte dat aan de buitekant verdampt kleiner dan het oppervlakte als met een fijne nevelspuit wordt gespoten. En dus verdampt er dan minder water onderweg.
Opgave 3.13:
Bereken de verhouding A/V voor een druppeltje met een straal van 40 µm (in een chip).
A druppel = 4*π*40² = 20106,2 µm²
V druppel = 4/3*π*40³ = 268082.6 µm³
Verhouding A/V druppel = 20106,2/ 268082.6 = 0.075
Opgave 3.14:
Maak een samenvatting van de theorie tot en met hoofdstuk 3 waarin je de voor- en nadelen van Lab on a chip beschrijft.
Enkele voordelen van Lab on a Chip zijn dat door de kleine schaal de materiaalkosten ook erg klein zijn. Ook is het aanraakoppervlak tussen 2 stoffen groter in verhouding met een normaal lab. Ook is het door de geringe grote makkelijk injecteerbaar. Enkele nadelen zijn dat 1 stukje stof het hele lab kan laten stoppen met functioneren en dat lab on a chip dus in een afgesloten stofvrije ruimte moet plaatvinden wat duur is om te maken en constante voorzichtigheid vergt. En lab on a chip is natuurlijk klein en het zelf fabriceren is dus lastig met de hand en makkelijk kapot te maken. En bovendien een priegelwerkje.
Opgave 3.15:
Welke argumenten kun jij bedenken voor- en tegen de stelling: Lab on a chipvalt onder de nanotechnologie?
Argumenten voor: De effectieven delen die gebruikt worden bij een chip zijn wel op nanoschaal. En er zitten soms nanosensoren in en er wordt soms gebruik gemaakt van nanofluidica.
Agrumenten tegen: Er is geen enkele dementie onder de 100 nanometer en dus valt er per definitie niet onder nanotechnologie.
Hoe kunnen wetenschappers ervoor zorgen dat deze techniek niet meedeelt in de negatieve gevoelens rondom nanotechnologie?
Door de lab on a chip groter dan nano te maken en deze meer micro te maken waardoor geen van de negatieve effecten van nanotechnologie enig effect heeft op deze techniek.
Opgave 3.16:
a. De kanalen in glazen Lab on a chips worden op verschillende manieren gemaakt. Welke (2) manieren zijn dat?
De manieren van kanalen maken zijn Lithografie en etsen.
b. Bekijk uit de practicumkoffer de kanaaltjes van de H-reactor en de FFDG druppelchip onder de microscoop.(Combineer dit met practicum 7.3) Maak een tekening van een stukje van deze kanalen. Wat valt je op? Kun je zien op welke manier deze kanalen gemaakt zijn? Geef een verklaring voor het verschil in structuur.
Later nog doen
c. Welke gevolgen heeft de structuur van de kanalen voor de proeven die je in de chip doet?
Als er gebruik gemaakt word van meer kronkelingen is er een langere afgelegde weg voor de vloeistoffenin de proeven. En als er gebruikt word van kleinere kanalen zullen er minder van de vloeistof tegelijk doorheen gaan bij te kleine kanalen zal er misschien wel helemaal geen vloeistof door de kanalen heen gaan wat zou leiden tot een mislukte proef.
Opgave 3.17:
Voordat een Lab on a chip ontwikkeld wordt is het belangrijk om na te gaan of dit zinvol is.
a. Bedenk tenminste twee redenen waarom je Lab on a chip zou willen ontwikkelen en twee redenen om dat juist niet te doen.
Redenen om lab on a chip te ontwikkelen
- Lab on a chip is door de kleine schaal goedkoop
- Het maken van een lab on a chip heeft vrij weinig risico’s aangezien het op zulke kleine schaal gebeurt dat als het misgaat er niet zoveel je echt schade kan toebrengen.
Redenen om niet lab on a chip te ontwikkelen
- Als je onhandig bent en 1 keer te ver uitstrekt of tegen het lab aan stoot kan makkelijk kapot gaan.
- Stofdeeltjes kunnen het hele proces verpesten en in je lab on a chip komen waardoor je verkeerde resultaten krijgt.
b. Zoek bij twee verschillende toepassingen van Lab on a chip welke argumenten de ontwikkelaars noemen om Lab on a chip in deze situatie te gebruiken. Geef vervolgens ook aan wat jouw mening daarover is.
- Bloed meten argument ontwikkelaar: het is goedkoper en kan zelf thuis gedaan worden. Dit vind ik logisch.
- Milieu onderzoek argument ontwikkelaar: het kan op grote schaal gedaan worden door de goedkoopheid en brengt geen schade aan het mileu. Ik ben het hier mee eens.
Opgave 3.18:
Lab on a chips worden ook van polymeren (kunststoffen) gemaakt (zie hoofdstuk 3.3 en 3.4). Op Wikipedia (Lijst van afkortingen van polymeernamen, url 29) is een overzicht te vinden. Welke eigenschappen maken de in hoofdstuk 3.3 genoemde polymeren geschikt om er een Lab on a chip van te maken? Hoe kunnen de kunststoffen bewerkt worden? Tegen welke temperaturen zijn ze bestand? Kunnen ze gelijmd worden, of zijn andere bevestigingsmethoden nodig? Maak een overzichtelijke tabel van de gegevens.
De eigenschappen goedkoop en makkelijk bewerkbaar ze kunnen bewerkt worden door lazersnijden