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.

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
).
You do not currently have access to this content.