微流控芯片电泳分离系统级建模与高速仿真

"本文主要探讨了芯片毛细管电泳的系统级建模与仿真技术，通过多端口组件模型方法构建了逶迤型芯片毛细管电泳分离的行为模型，并进行了详细的研究。" 在微流控芯片技术领域，芯片毛细管电泳是一种至关重要的分离技术，它对微流控系统的整体性能起着决定性作用。本文针对这一技术进行了深入的系统级建模与仿真研究。作者运用多端口组件模型技术，这是一种基于系统级的建模方法，能够将复杂系统分解为多个独立的、可组合的模块，从而简化建模过程并提高仿真效率。 文章中提到的逶迤型芯片毛细管电泳分离行为模型，考虑了微通道的长度以及色带展宽这两个关键因素，这两个因素直接影响电泳分离的效率和效果。通过对模型的建立和仿真，作者发现所提出的模型与有限元仿真软件相比，仿真速度提高了100多倍，而且相对误差控制在了3.8%以内。这表明，该模型在保持高仿真精度的同时，极大地提升了分析和评估微流控芯片系统性能的速度。 关键词包括微流控芯片、芯片毛细管电泳、系统级建模和多端口组件模型，这些都反映了研究的核心内容。微流控芯片是集成化的微型实验室，可以实现样品处理、分析和检测等一系列操作；芯片毛细管电泳则是其中一种高效的分离技术，利用电场驱动带电粒子在毛细管内运动，实现混合物中不同组分的分离；系统级建模则旨在构建一个全面反映系统动态特性的模型，用于预测和优化系统性能；多端口组件模型则是系统级建模的一种实用工具，有助于快速准确地模拟复杂系统的行为。 这项研究对于微流控芯片的设计和优化具有重要意义，它可以提供一种快速评估和改进芯片性能的方法，对于生物分析、药物筛选、环境监测等应用领域有着广泛的潜在价值。通过这样的系统级建模和仿真技术，科研人员能更好地理解和控制微流控芯片的运行机制，从而推动微流控技术的发展。