Rev. Phys. Appl. (Paris) 24, 951-971 (1989)
DOI: 10.1051/rphysap:01989002409095100

Dispositif de microélectrophorèse utilisant un vélocimètre optique original à réseau de transmission : aspects théoriques et méthodologiques

E. Delatour-Hanss

Laboratoire de Biophysique, U.F.R. de Médecine, 74 rue Marcel Cachin, 93012 Bobigny Cedex, France

Abstract
A new microelectrophoresis device has been studied and designed, which uses a transmission grating velocimeter. The dark-field image of suspended particles is focused on a transmission grating (transparent and opaque vertical slits) ; if the particles move in a direction perpendicular to the grating slits, the transmitted light intensity is time-modulated : the spectral analysis of this signal allows the determination of the particles velocity, knowing the grating spacing. The principle of the transmission grating velocimeter is recalled and developed, in order to deduce the velocity distribution of the observed particles from the experimental results (power spectra). The described apparatus (specially designed optics, rectangular electrophoretic chamber with well-defined stationary planes, powerful signal processing) gives rise to highresolution electrophoretic mobility spectra, in a very short time. Some studies on diluted human red blood cells suspensions are presented.

Résumé
Nous avons étudié et réalisé un nouveau dispositif de microélectrophorèse, utilisant un vélocimètre optique à réseau de transmission. L'image en fond noir d'une suspension de particules est formée sur un réseau de transmission (fentes verticales alternativement transparentes et opaques) ; si les particules diffusantes se déplacent perpendiculairement aux fentes du réseau, la lumière transmise est modulée en fonction du temps ; l'analyse spectrale de cette modulation permet de mesurer la vitesse des particules, connaissant le pas du réseau. Le principe de la vélocimétrie à réseau de transmission est rappelé et développé, de façon à pouvoir relier les résultats expérimentaux (spectres de puissance) à la distribution des vitesses des particules observées. Le dispositif expérimental mis au point (système optique spécialement adapté, cuve d'électrophorèse pratique avec plans stationnaires bien définis, système de traitement de signal performant et souple d'emploi), permet d'obtenir rapidement des spectres de mobilité électrophorétique de particules ou cellules en suspension. Nous présentons quelques études réalisées sur des suspensions diluées de globules rouges humains, qui illustrent la précision du dispositif, et sa grande résolution en vitesse.

PACS
0630G - Velocity, acceleration and rotation measurement.
8245 - Electrochemistry and electrophoresis.
4280F - Gratings, echelles.

Key words
diffraction gratings -- electrophoresis -- particle velocity analysis -- particle velocity -- transmission grating velocimeter -- microelectrophoresis device -- dark field image -- spectral analysis -- optics -- signal processing -- electrophoretic mobility spectra -- diluted human red blood cells suspensions