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Optimisation du protocole de mélange et de la géométrie d’une chambre d’hybridation de puces à ADN / Beuf, Aurélien in La Houille blanche, N°6 (2007) 

Public ISBD [article]  in La Houille blanche > N°6 (2007) . - 39-44 p. Titre : Optimisation du protocole de mélange et de la géométrie d’une chambre d’hybridation de puces à ADN Titre original : Optimization of both mixing protocol and geometry of a DNA chip hybridization chamber Type de document : texte imprimé Auteurs : Beuf, Aurélien, Auteur ; Raynal, Florence, Auteur ; Gence, Jean-Noël, Auteur Article en page(s) : 39-44 p. Note générale : Hydraulique Langues : Français (fre) Mots-clés : Écoulements  rampants  Ecoulement  de  Hele-Shaw  Advection  chaotique  Sections  de  poincaré  Exposants  de  Lyapunov  Transformation  conforme Index. décimale : 551.4 Résumé : Optimization of both mixing protocol and geometry of a DNA chip hybridization chamber. DNA chip technology requires a rapid and homogeneous dispersion of the DNA molecules over the whole surface of the chip. We present here a numerical study that compares two periodic mixing protocols, based on chaotic advection ; the first protocol uses syringes, the other one pumps. We also compare two different geometries (square and rectangle) of the hybridization chamber in which the chip is placed. To achieve this, the Hele-Shaw flow is modelled by a two-dimensional flow, which allows us to find easily the analytical velocity field in these different shapes. The results are analyzed in terms of Poincaré sections (appearance, filling rate) ; the Lyapunov exponents are also computed. These Poincaré sections are then compared to visualizations in a 10 :1 scaled-up experiment, with good agreement. We show that the protocol that operates with pumps, coupled with the rectangular geometry, is more likely to achieve best chip performance : we get global chaos whatever the period chosen. La technologie des puces à ADN nécessite que le mélange réalisé par dispersion des molécules d'ADN soit le plus rapide et le plus homogène possible sur toute la surface de la puce. Nous présentons ici une étude numérique qui compare deux protocoles de mélange périodiques basés sur le principe d’advection chaotique. L’un fonctionne avec des seringues, l’autre avec des pompes. Nous comparons également les résultats pour deux géométries (carrée et rectangulaire) de la chambre d’hybridation dans laquelle la puce est placée. Pour cela, nous modélisons l'écoulement de Hele-Shaw par un écoulement bidimensionnel, ce qui nous permet de trouver facilement de manière analytique le champ des vitesses dans ces différentes cavités. Les résultats sont analysés en termes de sections de Poincaré (aspect, taux de remplissage) ainsi que par le calcul des exposants de Lyapunov de l'écoulement, puis comparés aux visualisations dans un dispositif expérimental réalisé à l'échelle 10:1, avec un bon accord. Nous montrons que le protocole utilisant des pompes, couplé à une géométrie rectangulaire, permet d’optimiser le mélange : le chaos est global quelle que soit la période choisie. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 RAMEAU : Hybridation En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=article&access=standard&Itemid=129&url=/ [...] [article] Optimisation du protocole de mélange et de la géométrie d’une chambre d’hybridation de puces à ADN = Optimization of both mixing protocol and geometry of a DNA chip hybridization chamber [texte imprimé] / Beuf, Aurélien, Auteur ; Raynal, Florence, Auteur ; Gence, Jean-Noël, Auteur . - 39-44 p. Hydraulique Langues : Français (fre) in La Houille blanche > N°6 (2007) . - 39-44 p. Mots-clés : Écoulements  rampants  Ecoulement  de  Hele-Shaw  Advection  chaotique  Sections  de  poincaré  Exposants  de  Lyapunov  Transformation  conforme Index. décimale : 551.4 Résumé : Optimization of both mixing protocol and geometry of a DNA chip hybridization chamber. DNA chip technology requires a rapid and homogeneous dispersion of the DNA molecules over the whole surface of the chip. We present here a numerical study that compares two periodic mixing protocols, based on chaotic advection ; the first protocol uses syringes, the other one pumps. We also compare two different geometries (square and rectangle) of the hybridization chamber in which the chip is placed. To achieve this, the Hele-Shaw flow is modelled by a two-dimensional flow, which allows us to find easily the analytical velocity field in these different shapes. The results are analyzed in terms of Poincaré sections (appearance, filling rate) ; the Lyapunov exponents are also computed. These Poincaré sections are then compared to visualizations in a 10 :1 scaled-up experiment, with good agreement. We show that the protocol that operates with pumps, coupled with the rectangular geometry, is more likely to achieve best chip performance : we get global chaos whatever the period chosen. La technologie des puces à ADN nécessite que le mélange réalisé par dispersion des molécules d'ADN soit le plus rapide et le plus homogène possible sur toute la surface de la puce. Nous présentons ici une étude numérique qui compare deux protocoles de mélange périodiques basés sur le principe d’advection chaotique. L’un fonctionne avec des seringues, l’autre avec des pompes. Nous comparons également les résultats pour deux géométries (carrée et rectangulaire) de la chambre d’hybridation dans laquelle la puce est placée. Pour cela, nous modélisons l'écoulement de Hele-Shaw par un écoulement bidimensionnel, ce qui nous permet de trouver facilement de manière analytique le champ des vitesses dans ces différentes cavités. Les résultats sont analysés en termes de sections de Poincaré (aspect, taux de remplissage) ainsi que par le calcul des exposants de Lyapunov de l'écoulement, puis comparés aux visualisations dans un dispositif expérimental réalisé à l'échelle 10:1, avec un bon accord. Nous montrons que le protocole utilisant des pompes, couplé à une géométrie rectangulaire, permet d’optimiser le mélange : le chaos est global quelle que soit la période choisie. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 RAMEAU : Hybridation En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=article&access=standard&Itemid=129&url=/ [...]