博纳特，亚历克西;亚历克西斯·普雷尔;Jean-Michel Sallese;克利斯朵夫·莱莱门特;摩根·马德克 被动式微流体混合器的分析建模。 （英语） Zbl 1489.76047号 数学。Biosci公司。工程师。 19，第4期，3892-3908（2022）. 小结：本文讨论了一种新的微流体被动混合器分析模型。为此目的，已经存在两种常见的方法。一方面，对流扩散反应方程（ADRE）的求解是第一个也是最接近物理学的。然而，ADRE是一个需要有限元模拟的偏微分方程。另一方面，基于微流体和电子学之间类比的分析模型已经建立。然而，他们依赖于均匀流体的假设，这意味着混合器应该足够长，以便在输出时获得完美的混合物。在本文中，我们在几个假设下从ADRE导出了一个分析模型。然后我们将这些方程整合到电子等效模型中。所得模型计算了微流控回路中压力和流速之间的关系，但也考虑了垂直于通道方向的浓度梯度。在几个研究案例中，将该模型与COMSOL Multiphysics进行的有限元模拟进行了比较。我们估计，在每个用例中，与有限元模拟相比，我们的模型引入的全局误差小于5%。在对等系统中，计算资源的成本大大降低。分析模型可以用多种建模和仿真语言实现，包括SPICE和硬件描述语言（如Verilog-AMS）。在生物信息学大规模微流体设备或涉及微流体电路的多物理设备的原型制作，例如芯片实验室。 MSC公司： 76卢比99 扩散和对流 76伏05 流动中的反应效应 76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用 关键词：对流扩散反应方程;有限元软件COMSOL;电子等效微流控电路;Verilog-AMS硬件语言 软件：感觉++;康索尔 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{A.Bonament}等人，数学。Biosci公司。工程19，编号4，3892--3908（2022；Zbl 1489.76047） 全文： 内政部 OA许可证 参考文献： [1] P、 微流控芯片技术在药物分析中的应用：综述，J.Pharmaceut。安娜。，9, 238-247 (2019) ·doi:10.1016/j.jpha.2018.12.001 [2] M.Tokeshi，《微流体系统在生物和医学中的应用》，Springer（2019年）<a href=“https://doi-org/10.1007/978-981-13-6229-3“target=”_blank“>https://doi-org/10.1007/978-981-13-6229-3</a> [3] S、 用于医疗监测的先进可穿戴微流体传感器，Small，161903822（2020）·doi:10.1002/smll.201903822 [4] M、 《用于环境应用的最新微流体技术综述：检测和修复》，《全球挑战》，31800060（2019）·doi:10.1002/gch2.201800060 [5] U.Hashim，P.N.A.Diyana，T.Adam，微流体器件的数值模拟，2012年IEEE第十届国际半导体电子会议（ICSE），（2012），26-29<a href=“https://doi.org/10.109/SMElec.2012.6417083“target=”_blank“>https://doi.org/10.109/SMElec.2012.6417083</a> [6] D、 面向芯片实验室的数字原型：集成微流体器件的建模，微流体纳米流体，1301-318（2005） [7] P、 不同微流体装置中液滴形成的数值模拟，P.I.Mech。工程C-J机械。，234, 3776-3788 (2020) ·doi:10.1177/0954406220916480 [8] J、 复杂微流体装置中流体和颗粒的瞬时模拟，PLOS ONE。，12，e0189429（2017）·doi:10.1371/journal.pone.0189429 [9] R、 微流体装置中电渗流动的紧凑模型，J.Micromec.h Microeng。，12, 625-635 (2002) [10] W、 具有几何变化的微流体系统中被动混合的设计与模拟，CAN。化学杂志。工程师，152575-582（2009）·doi:10.1016/j.cej.2009.05.035 [11] A.Maha，D.O.Barrett，D.E.Nikitopoulos，S.A.Soper，M.C.Murphy，微流体器件微混合器的模拟与设计，P.SoC Photo-Opt。Ins公司</i> 国际光学与光子学学会，（2003），183-193<a href=“https://doi.org/10.1117/12.530788“target=”_blank“>https://doi.org/10.1117/12.530788</a> [12] J、 微通道中的液体流动：微流体效应的实验观察和计算分析，J.Micromech。美工。，13, 568-579 (2003) ·doi:10.1088/0960-1317/13/5/307 [13] C、 微流体系统中的被动混合器：综述，CAN。化学杂志。工程，288146-160（2016）·doi:10.1016/j.cej.2015.10.122 [14] Y、 《微流体混合综述，微机械》，182-111（2010）·doi:10.3390/mi1030082 [15] P.Tabeling，微流体导论，牛津大学出版社，美国，2005年。 [16] W.Hundsdorfer，J.Verwer，时间相关对流扩散反应方程的数值解，Springer-Verlag-Berlin-Heidelberg，2003年·Zbl 1030.65100号 [17] 一、 具有化学反应的微流体装置的有限元模拟策略，国际固态传感器和致动器会议论文集（传感器o97），21015-1018（1997）·doi:10.1109/SENSOR.1997.635357 [18] Comsol，Comsol Multiphysics®建模软件，2019年。 [19] 微流体软件——用于模拟微流体装置。可从以下网址获得：<a href=“https://www.comsol.fr/微流体模块“target=”_blank“>https://www.comsol.fr/microfluics-module网站</a> [20] C、 Feel++：Galerkin方法和高级数值方法的计算框架，ESAIM Proceed。，38, 429-455 (2012) ·Zbl 1329.65277号 ·doi:10.1051/proc/201238024 [21] N.Zaidon，A.N.Nordin，A.F.Ismail，《使用电路的微流体网络建模》，2015年IEEE微纳电子学（RSM）区域研讨会，（2015），1-4<a href=“https://doi.org/10.109/RSM.2015.7354954“target=”_blank“>https://doi.org/10.109/RSM.2015.7354954</a> [22] K、 使用电路模拟设计压力驱动微流体网络，实验室芯片，12，515-545（2012）·doi:10.1039/C2LC20799K [23] M、 用于微流体结构中浓度映射和扩散系数测量的定量全色透射光显微镜和染料，Lab Chip，12808-820（2012）·doi:10.1039/c2lc20889j [24] F、 mems中电子器件和流体之间的对应关系：使用电子器件设计微流体系统，IEEE工业。电子。马加兹。，8, 6-17 (2014) ·doi:10.1109/MIE.2014.2318062 [25] H.Xie，X.Zhao，H.Yang，带半圆混合元件的平面无源微混合器的实验和数值研究，2010 IEEE/ASME高级智能机电一体化国际会议，（2010），1013-1016<a href=“https://doi.org/10.109/AIM.2010.5695817“target=”_blank“>https://doi.org/10.109/AIM.2010.5695817</a> [26] H、 一种有效的被动微混合器，采用宽雷诺数范围的移动梯形叶片，Chem。工程研究设计。，93, 1-11 (2015) ·doi:10.1016/j.cherd.2014.12.003 [27] K.Kundert，O.Zinke，《Verilog-AMS设计师指南》，美国施普林格出版社，2004年<a href=“https://doi.org/10.109/BMAS.2009.5338896“target=”_blank“>https://doi.org/10.109/BMAS.2009.5338896</a>·Zbl 1053.68019号 [28] Y.Zeng，F.Azizi，C.H.Mastrangelo，微流体中溶质跟踪的行为建模，2009 IEEE行为建模与仿真研讨会，（2009），1-6<a href=“https://doi.org/10.109/BMAS.2009.5338896“target=”_blank“>https://doi.org/10.109/BMAS.2009.5338896</a> [29] A、 基于水凝胶的微流体系统的计算机辅助原理图设计和模拟方法，IEEE T Compute。援助。D.，39，1635-1648（2010）·doi:10.1109/TCAD.2019.2925354 [30] Y、 用HDL语言建模生物学：受微电子启发，迈向基因设计自动化工具的第一步，IEEE T Bio-med.Eng.，612311-1240（2014）·doi:10.1109/TBME.2014.298559 [31] M.Madec，L.Hebrard，J.B.Kammerer，A.Bonament，E.Rosati，C.Lallement，标准电路EDA环境中涉及三维生物反应扩散现象的生物传感器的多物理模拟，IEEE T.电路-i常规论文，（2019），1-10<a href=“https://doi.org/10.109/TCSI.2018.2885223“target=”_blank“>https://doi.org/10.1109/TCSI.2018.2885223</a> [32] A.Bonament，A.Prel，J.M.Sallese，M.Madec，C.Lallement，《连续微流体混合器的紧凑模型》，《2020年第27届集成电路与系统（MIXDES）混合设计国际会议》，（2020），35-39<a href=“https://doi.org/10.23919/MIXDES49814.2020.9155997“target=”_blank“>https://doi.org/10.23919/MIXDES49814.2020.9155997</a> 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。