Microfluidic devices have many unique practical applications across a wide range of fields, making it important to develop accurate models of these devices, and many different models have been developed. Existing modeling methods mainly include mechanism derivation and semi-empirical correlations, but both are not universally applicable. In order to achieve a more accurate and general modeling process, the use of data-driven modeling has been studied recently. This review highlights recent advances in the application of data-driven modeling techniques for simulating and designing microfluidic devices. First, it introduces the application of traditional modeling approaches in microfluidics; subsequently, through different database sources, it reviews studies on data-driven modeling in three categories; and finally, it raises some open issues that require further investigation.
REFERENCES
1.
S.
Nagrath
, L. V.
Sequist
, S.
Maheswaran
, D. W.
Bell
, D.
Irimia
, L.
Ulkus
, M. R.
Smith
, E. L.
Kwak
, S.
Digumarthy
, A.
Muzikansky
, P.
Ryan
, U. J.
Balis
, R. G.
Tompkins
, D. A.
Haber
, and M.
Toner
, Nature
450
(7173
), 1235
–1239
(2007
). 2.
J.
Selberg
, M.
Jafari
, J.
Mathews
, M. P.
Jia
, P.
Pansodtee
, H.
Dechiraju
, C. X.
Wu
, S.
Cordero
, A.
Flora
, N.
Yonas
, S.
Jannetty
, M.
Diberardinis
, M.
Teodorescu
, M.
Levin
, M.
Gomez
, and M.
Rolandi
, Adv. Intell. Syst.
2
(12
), 2070122
(2020
). 3.
E. K.
Sackmann
, A. L.
Fulton
, and D. J.
Beebe
, Nature
507
(7491
), 181
–189
(2014
). 4.
H.
Song
, D. L.
Chen
, and R. F.
Ismagilov
, Angew. Chem., Int. Ed.
45
(44
), 7336
–7356
(2006
). 5.
G. M.
Whitesides
, Nature
442
(7101
), 368
–373
(2006
). 6.
L.
Sheng
, Y.
Chang
, J. J.
Wang
, J.
Deng
, and G. S.
Luo
, Chem. Eng. Sci.
285
, 119563
(2024
). 7.
N. T.
Nguyen
and Z. G.
Wu
, J. Micromech. Microeng.
15
(2
), R1
–R16
(2005
). 8.
A. B.
Theberge
, F.
Courtois
, Y.
Schaerli
, M.
Fischlechner
, C.
Abell
, F.
Hollfelder
, and W. T. S.
Huck
, Angew. Chem., Int. Ed.
49
(34
), 5846
–5868
(2010
). 9.
F. L.
Lih
and J. M.
Miao
, J. Appl. Mech. Technol. Phys.
56
(2
), 220
–230
(2015
). 10.
L. X.
Yang
, F. S.
Xu
, and G. W.
Chen
, Chem. Eng. J.
489
, 151329
(2024
). 11.
Y.
Han
, Y. Y.
Liu
, S. W.
Wang
, X. H.
Ge
, X. D.
Wang
, and T.
Qiu
, Chin. J. Chem. Eng.
52
, 126
–135
(2022
). 12.
F.
Lan
, B.
Demaree
, N.
Ahmed
, and A. R.
Abate
, Nat. Biotechnol.
35
(7
), 640
(2017
). 13.
P.
Garstecki
, M. J.
Fuerstman
, H. A.
Stone
, and G. M.
Whitesides
, Lab Chip
6
(3
), 437
–446
(2006
). 14.
J. H.
Xu
, S. W.
Li
, Y. J.
Wang
, and G. S.
Luo
, Appl. Phys. Lett.
88
(13
), 133506
(2006
).15.
M.
Nazari
, S. M.
Varedi-Koulaei
, and M.
Nazari
, Microfluid. Nanofluid.
26
(4
), 26
(2022
). 16.
C.
Shen
, Q. B.
Zheng
, M. J.
Shang
, L.
Zha
, and Y. H.
Su
, AIChE J.
66
(8
), e16260
(2020
). 17.
K.
Gardner
, M. M.
Uddin
, L.
Tran
, T.
Pham
, S.
Vanapalli
, and W.
Li
, Lab Chip
22
(21
), 4067
–4080
(2022
). 18.
L. T.
Zhu
, X. Z.
Chen
, O. Y.
Bo
, W. C.
Yan
, H.
Lei
, Z.
Chen
, and Z. H.
Luo
, Ind. Eng. Chem. Res.
61
(28
), 9901
–9949
(2022
). 19.
W. Z.
Fang
, T. Z.
Xiong
, O. S.
Pak
, and L. L.
Zhu
, Adv. Sci.
10
(5
), 2205382
(2023
). 20.
D.
McIntyre
, A.
Lashkaripour
, P.
Fordyce
, and D.
Densmore
, Lab Chip
22
(16
), 2925
–2937
(2022
). 21.
H.
Liu
, L.
Nan
, F.
Chen
, Y.
Zhao
, and Y. X.
Zhao
, Lab Chip
23
(11
), 2497
–2513
(2023
). 22.
H.
Sun
, W. T.
Xie
, J.
Mo
, Y.
Huang
, and H.
Dong
, Front. Bioeng. Biotechnol.
11
, 1208648
(2023
). 23.
H.
Dong
, J. W.
Lin
, Y. H.
Tao
, Y.
Jia
, L. N.
Sun
, W. J.
Li
, and H.
Sun
, Lab Chip
24
(5
), 1419
–1440
(2024
). 24.
S. W.
Deng
, C. F.
Li
, J. X.
Cao
, Z.
Cui
, J.
Du
, Z.
Fu
, H. J.
Yang
, and P.
Chen
, Theranostics
13
(13
), 4526
–4558
(2023
). 25.
P. M.
Korczyk
, V.
van Steijn
, S.
Blonski
, D.
Zaremba
, D. A.
Beattie
, and P.
Garstecki
, Nat. Commun.
10
, 2528
(2019
). 26.
J. S.
Zhang
, K.
Wang
, Y. C.
Lu
, and G. S.
Luo
, Chem. Eng. Process.
49
(7
), 740
–747
(2010
). 27.
Y. K.
Li
, K.
Wang
, J. H.
Xu
, and G. S.
Luo
, Chem. Eng. J.
293
, 182
–188
(2016
). 28.
J.
Tan
, S. W.
Li
, K.
Wang
, and G. S.
Luo
, Chem. Eng. J.
146
(3
), 428
–433
(2009
). 29.
L.
Sheng
, Y.
Chang
, J. J.
Wang
, J.
Deng
, and G. S.
Luo
, Chem. Eng. J.
471
, 144844
(2023
). 30.
C. Q.
Yao
, Z. Y.
Dong
, Y. C.
Zhao
, and G. W.
Chen
, AIChE J.
60
(3
), 1132
–1142
(2014
). 31.
S.
Mi
, N. T.
Weldetsadik
, Z.
Hayat
, T.
Fu
, C. Y.
Zhu
, S. K.
Jiang
, and Y. G.
Ma
, Ind. Eng. Chem. Res.
58
(23
), 10092
–10105
(2019
). 32.
L.
Sheng
, Y.
Chang
, J.
Deng
, and G. S.
Luo
, Ind. Eng. Chem. Res.
61
(6
), 2623
–2632
(2022
). 33.
J. J.
Wang
, J.
Song
, L.
Sheng
, J.
Deng
, and G. S.
Luo
, Ind. Eng. Chem. Res.
62
(3
), 1695
–1705
(2023
). 34.
Y.
Chang
, L.
Sheng
, J.
Deng
, and G. S.
Luo
, React. Chem. Eng.
8
(5
), 1192
–1203
(2023
). 35.
A.
Montessori
, M.
Lauricella
, and A.
Tiribocchi
, Europhys. Lett.
138
(6
), 67001
(2022
). 36.
Y.
Chang
, L.
Sheng
, J. J.
Wang
, J.
Deng
, and G. S.
Luo
, Lab Chip
23
(22
), 4888
–4900
(2023
). 37.
A.
Lashkaripour
, C.
Rodriguez
, N.
Mehdipour
, R.
Mardian
, D.
McIntyre
, L.
Ortiz
, J.
Campbell
, and D.
Densmore
, Nat. Commun.
12
(1
), 25
(2021
). 38.
S. J.
Holte
, D.
Sapkota
, and L. L. A.
Adams
, J. Dispersion Sci. Technol.
(published online 2024).39.
M.
Safari
, P.
Abbasi
, S.
Momeni
, M.
Shahrabi Farahani
, and H.
Safari
, Chem. Eng. Sci.
297
, 120301
(2024
). 40.
M.
Shahab
and R.
Rengaswamy
, Comput. Chem. Eng.
161
, 107787
(2022
). 41.
A.
Lashkaripour
, D. P.
McIntyre
, S. G. K.
Calhoun
, K.
Krauth
, D. M.
Densmore
, and P. M.
Fordyce
, Nat. Commun.
15
(1
), 83
(2024
). 42.
D.
McIntyre
, A.
Lashkaripour
, D.
Arguijo
, P.
Fordyce
, and D.
Densmore
, Lab Chip
23
(23
), 4997
–5008
(2023
). 43.
L.
Chagot
, C.
Quilodrán-Casas
, M.
Kalli
, N. M.
Kovalchuk
, M. J. H.
Simmons
, O. K.
Matar
, R.
Arcucci
, and P.
Angeli
, Lab Chip
22
(20
), 3848
–3859
(2022
). 44.
F.
Eslami
and R.
Kamali
, Swarm Evolutionary Comput.
87
, 101583
(2024
). 45.
A.
Ahmadpour
, M.
Shojaeian
, and S.
Tasoglu
, iScience
27
(4
), 109326
(2024
). 46.
X. Y.
Chen
and H. L.
Lv
, NPG Asia Mater.
14
(1
), 69
(2022
). 47.
Y.
Qiu
, D.
Garg
, S. M.
Kim
, I.
Mudawar
, and C. R.
Kharangate
, Int. J. Heat Mass Transfer
178
, 121607
(2021
). 48.
J. H.
Su
, X. D.
Chen
, Y. Z.
Zhu
, and G. Q.
Hu
, Lab Chip
21
(13
), 2544
–2556
(2021
). 49.
J. C.
Wang
, N. Y.
Zhang
, J. K.
Chen
, G. D.
Su
, H. L.
Yao
, T. Y.
Ho
, and L. L.
Sun
, Lab Chip
21
(2
), 296
–309
(2021
).50.
J. X.
Wang
, J.
Qian
, H. M.
Wang
, M. Y.
Sun
, L. Y.
Wu
, M. L.
Zhong
, Y. F.
Mao
, and Y. P.
Chen
, Chem. Eng. J.
485
, 149467
(2024
). 51.
K. M.
Lai
, Z. Y.
Liu
, Y. D.
Zhang
, J. C.
Wang
, and T. Y.
Ho
, Biomicrofluidics
17
(6
), 064102
(2023
).52.
J. C.
Wang
, P.
Brisk
, and W. H.
Grover
, Lab Chip
16
(21
), 4212
–4219
(2016
). 53.
N. Y.
Zhang
, T. T.
Sun
, Z. Y.
Liu
, Y. D.
Zhang
, Y.
Xu
, and J. C.
Wang
, Biomicrofluidics
18
(2
), 024102
(2024
). 54.
Y. W.
Chen
, T. T.
Sun
, Z. Y.
Liu
, Y. D.
Zhang
, and J. C.
Wang
, Micromachines
15
(7
), 901
(2024
). 55.
P. M.
Garcia Eijo
, T.
Duriez
, J. M.
Cabaleiro
, and G.
Artana
, Lab Chip
22
(24
), 4860
–4870
(2022
). 56.
K. D.
Wan
, C.
Barnaud
, L.
Vervisch
, and P.
Domingo
, Combust. Flame
220
, 119
–129
(2020
). 57.
W. Q.
Ji
, X. Z.
Guo
, S. A.
Pan
, F.
Long
, T. Y.
Ho
, U.
Schlichtmann
, and H. L.
Yao
, IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst.
18
(3
), 622
–635
(2024
). © 2024 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2024
Author(s)
You do not currently have access to this content.
