Selon la structure et la taille de la puce microfluidique, sa méthode de modélisation est divisée enConception au niveau du systèmeetConception de niveau dispositif- Oui.

La conception au niveau du système est également appelée conception de macro - modèle, en particulier, la structure de la puce entière comme objet de modélisation, la conception régulière des entrées, des sorties, des contrôles. Les méthodes communes de conception au niveau du système comprennentMéthode de modélisation、Méthode des circuits équivalents、Méthode de descente directe、Méthode de réduction des paramètres totauxAttendez.

1. Méthode de modélisation comportementale

La modélisation comportementale fait référence à la décomposition d'une puce microfluidique entière en plusieurs composants fonctionnels, modélisés pour chaque composant fonctionnel. Le signal d'interface est ensuite traité avec une série de Fourier, ce qui permet de modéliser l'ensemble de la puce. Cette méthode présente des problèmes de simplification excessive, de moindre précision, etc. Lors de la conception de systèmes microfluidiques complexes, si la partie simplifiée est plus, les erreurs résultantes s'accumuleront et ne reflètent pas vraiment les lois physiques.

2, méthode de circuit équivalente

La méthode des circuits équivalents, également connue sous le nom de méthode d'analyse des nœuds, consiste en particulier à simuler un modèle mathématique d'un composant non électrique à l'aide d'une grandeur physique des propriétés de l'appareil en fonction de la similitude de l'objet étudié avec le circuit, c'est - à - dire que la grandeur physique du problème étudié est exprimée en paramètres physiques tels que la résistance, la capacité, l'inductance, etc., puis construite en un « circuit équivalent» à résoudre.

3, méthode de descente directe

La méthode de décroissance directe utilise la méthode d'approximation de trajectoire, la méthode de décomposition orthogonale, etc. pour le traitement direct de décroissance du système d'équations aux dérivées partielles décrivant le phénomène physique de la puce, le réduisant au système d'équations différentielles ordinaires, qui à son tour est simplifié au système d'équations algébriques post - résolution. La méthode de descente directe permet de réduire les composants plus complexes, ce qui conduit à un macromodèle simplifié. Comme le traitement descendant nécessite l'abandon de certaines informations décrivant les caractéristiques physiques internes de la puce, il y aura un certain écart par rapport au modèle réel.

4, méthode de réduction du paramètre total

La méthode de décroissance paramétrique totale se réfère à l'ajustement de la courbe polynomiale sur les résultats de la simulation sur la base d'une simulation statique, ce qui conduit à un macromodèle paramétrique total de l'ensemble du système, tel que le macromodèle de masse totale de l'ensemble du système, le macromodèle d'amortissement total de l'ensemble, etc.

La conception au niveau du dispositif est la conception pour un lien clé de la puce, l'étude de ses lois d'évolution. La conception au niveau du dispositif est principalement mise en œuvre par des méthodes de simulation numérique, y compris la méthode des éléments finis, la méthode des différences finies, la méthode des volumes finis, la méthode spectrale et d'autres méthodes de simulation numérique.

À l'aide de ces méthodes, un modèle d'évolution du fonctionnement de la puce microfluidique peut être construit à l'aide d'un logiciel professionnel ou d'une programmation permettant de justifier, d'évaluer et d'optimiser des scénarios spécifiques. La conception assistée par ordinateur de puces microfluidiques (ou MEMS) utilisant actuellement des logiciels spécialisés est une méthode majeure de modélisation dans laquelle la programmation est principalement adaptée à l'étude des mécanismes théoriques. Les logiciels professionnels courants comprennent comsol multiphysics (méthode des éléments finis), CFD - ace + (méthode des volumes finis), coventorware (méthode des éléments finis), etc., qui sont conçus non seulement pour les MEMS, mais aussi pour des modules fonctionnels dans d'autres domaines de recherche. En outre, il existe des logiciels spécialisés dans la conception de puces microfluidiques tels que intellisuite, MEMS pro, tannerpro, HFSS, etc. Parmi eux,JentelliSuiteIl peut être utilisé non seulement pour la conception optimisée de la structure de la puce, mais également pour l'analyse des paramètres, la simulation du système, l'analyse de l'emballage et d'autres fonctions.

La conception au niveau du dispositif suit les lois physiques de la mécanique, de l'écoulement, du transfert de chaleur, etc., avec une grande précision, mais une grande quantité de calcul, généralement impossible de réaliser une simulation numérique complète du système. Et la conception au niveau du système pour la structure de la puce microfluidique dans son ensemble, est une méthode de granulation grossière pour décrire les lois physiques du système, la précision est relativement faible, mais le calcul est rapide. Par conséquent, les avantages des deux méthodes ci - dessus peuvent être fusionnés, en utilisant la conception au niveau du dispositif dans les parties critiques de la puce et la conception au niveau du système dans les Parties non critiques, formant une méthode de macro - micro - conception.

Macros - méthodes de microconceptionL'idée de base:

(1) divisez les systèmes microfluidiques complexes en unités simples et complexes.

(2) pour les topologies géométriques simples telles que les voies de communication, les bassins de stockage, les courbes et autres grandes échelles dans une certaine direction, la modélisation par des méthodes telles que la méthode des variables de séparation ou la superposition des fonctions de base est utilisée pour trouver une solution analytique.

(3) pour les topologies géométriques complexes (telles que les unités hybrides chaotiques tridimensionnelles), les méthodes de simulation numérique sont utilisées pour les résoudre.

(4) Utiliser des méthodes d'ajustement et de discrétisation des données pour établir un pont entre les unités simples et les unités complexes. Toutes les cellules sont ensuite pontées de la même manière, l'ensemble du système étant résolu par un calcul itératif cyclique.