mycoreobjectrosdok_disshab_0000000028rosdok_disshab_0000000028rosdokdisshabrosdok_derivate_00000034302023-08-08T10:00:03.619Z2008-05-20T12:49:01.620Zadministratorpublished1rosdok_derivate_0000003430truetruederivate_types:fulltextVolltextfulltextwf_edit_epub wf_register_epubstate:publishedstate:publishedveröffentlichtpublishedrosdok/id00000293566440369MODS updated during RosDok migration in June 2021DissertationHochschulschrift134183622KanokkanMaswiwat1974-VerfasserInautElectromanipulation of Ellipsoidal Cells in Fluidic Micro-Electrode SystemsenProf. Dr.JanGimsaAkademischeR BetreuerIndgsProf. Dr.EberhardNeumannAkademischeR BetreuerIndgs2147083-2Universität RostockMathematisch-Naturwissenschaftliche FakultätGrad-verleihende Institutiondgg10.18453/rosdok_id00000293http://purl.uni-rostock.de/rosdok/id00000293urn:nbn:de:gbv:28-diss2008-0022-3570 Biowissenschaften, BiologieMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultätfrei zugänglich (Open Access)Lizenz Metadaten: CC0Nutzungsrechte erteiltalle Rechte vorbehaltenUniversität RostockRostock2007monographic20082007Universitätsbibliothek RostockRostock20082008Recently, electromanipulation technologies for handling and characterizing individual cells or particles have been applied to lab-on-chip devices. These devices play a role in pharmacological and clinical applications as well as environmental and nanotechnologies. Electromanipulation of ellipsoidal cells in fluidic micro-electrode systems has been studied by numerical simulations, theoretical analysis and experiment. The field distributions in electrorotation chip chambers were analyzed using numerical field simulations in combination with analytical post-processing. The optimal design for two-dimensional electrorotation chips features electrodes with pyramidal rounded tips. Moreover, the three-dimensional electric field distributions in the electroporation and electrorotation chambers were analyzed. The advantage of electroporation chip chambers is to avoid strongly increasing temperatures after pulse application. New chips may be developed for nanoscale applications in the future. New simplified analytical equations have been developed for the transmembrane potential (delta_phi) induced in cells resembling ellipsoids of rotation, i.e. spheroids, by homogeneous DC or AC fields. The new equations avoid the complicated description by the depolarizing factors. Also the dielectrophoretic force expression for spheroidal objects has been simplified. Furthermore, the effects of cell orientation and electric field frequency on the delta_phi induced in ellipsoidal cells were studied. Simplified equations were derived. They show that the membrane surface points for the maximum of delta_phi depend on cell shape, cell orientation, electric cell parameters and field frequency. The theoretical results were compared to electropermeabilization experiments with chicken red blood cells. Experiments confirmed that equations for the transmembrane potential were advantageous for describing the transmembrane potential induced in arbitrarily oriented ellipsoidal cells.In letzter Zeit sind Elektromanipulations-Technologien für die Manipulation und die Charakterisierung von einzelnen Zellen oder Partikeln in Lab-on-Chip Systeme integriert worden. Die neuen Systeme spielen eine Rolle in pharmakologischen und klinischen Anwendungen sowie in Umwelt- und Nanotechnologien. Die Elektromanipulation von ellipsoiden Zellen in fluidischen Mikro-Elektrodensystemen wurde mit Hilfe numerischer Simulation, theoretischer Analyse sowie Experimenten beschrieben. Die Feldverteilung in Elektrorotationskammern wurde mit numerischen Simulationen analysiert und optimert. Als geeignetes Elektrodendesign in zweidimensionalen Elektrorotationskammern erwiesen sich pyramidale, abgerundete Elektrodenspitzen. Zusätzlich wurden die drei-dimensionalen Feldverteilungen in den Elektroporations- und Elektrorotationskammern analysiert, um starke Temperaturerhöhungen durch den elektrischen Puls zu vermeiden. Mit diesen Ergebnissen könnten neue Chips für Anwendungen im Nanometerbereich entwickelt werden. Neue und vereinfachte analytische Gleichungen für das Transmembranpotential (delta_phi), welches in einem homogenen Gleich- oder Wechselfeld in Zellen ähnlich Rotationsellipsoiden, d.h. Spheroide, induziert wird, wurden unter Vermeidung der Depolarisierungsfaktoren hergeleitet. Ebenso wurde die Gleichung für die dielektrophoretische Kraft auf spheroide Objekte vereinfacht, sowie die Effekte von Zellorientierung und Frequenz des Wechselfeldes auf das delta_phi von ellipsoiden Zellen untersucht und vereinfachte Gleichungen abgeleitet. Sie zeigen, dass die Membranpunkte mit maximalem delta_phi abhängig sind von der Zellform, der Zellorientierung, den elektrischen Eigenschaften der Zelle und der Frequenz des Wechselfeldes. Die theoretischen Ergebnisse wurden mit Experimenten zur Elektropermeabilität von Hühnererythrozyten verglichen, die bestätigten, dass die vereinfachten Gleichungen das in beliebig orientierten elliptischen Zellen induzierte Transmembranpotential richtig beschreiben.Universitätsbibliothek Rostockhttp://purl.uni-rostock.de/rosdok/id00000293doctype:epubdoctype:epubDokumenttypDocument typedoctype:epub.dissertationdoctype:epub.dissertationDissertationdoctoral thesisdiniPublType:doctoralThesis diniPublType2022:PhDThesis XMetaDissPlusThesisLevel:thesis.doctoralinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdocumentnatureOfContent:ppn_105825778natureOfContent:ppn_105825778HochschulschriftdiniPublType2022:DoctoralThesisdiniPublType2022:DoctoralThesisDissertation oder HabilitationDoctoral thesisDRIVERdiniPublType2022:PhDThesisdiniPublType2022:PhDThesisDissertationPhD thesisKDSF (Pu34)XMetaDissPlusThesisLevel:thesis.doctoralXMetaDissPlusThesisLevel:thesis.doctoralDoktorarbeitdoctoral thesisrfc5646:enrfc5646:enEnglischEnglishengengSDNB:570SDNB:570570 Biowissenschaften, Biologie570 Life scienceinstitution:unirostockinstitution:unirostockUniversität RostockUniversity of RostockUniversität RostockUniversität RostockUni.Rostockhttp://d-nb.info/gnd/38329-6institution:unirostock.mnfinstitution:unirostock.mnfMathematisch-Naturwissenschaftliche FakultätFaculty of Mathematics and Natural SciencesUniversität Rostock. Mathematisch-Naturwissenschaftliche FakultätMathematisch-Natur-<br />wissenschaftliche FakultätUni.Rostock.Fakultaet.MNFhttp://d-nb.info/gnd/2147083-2accesscondition:openaccessaccesscondition:openaccessfrei zugänglich (Open Access)open accesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2OAfreeinfo:eu-repo/semantics/openAccess[DE-28]Open Access$gControlled Vocabulary for Access Rights$uhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2licenseinfo:metadatalicenseinfo:metadataLizenzen für Metadatenlicenseinfo:metadata.cc0licenseinfo:metadata.cc0Lizenz Metadaten: CC0license metadata: CC0/creativecommons/p/zero/1.0/88x31.pnghttps://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/licenseinfo:depositlicenseinfo:depositVeröffentlichungsgenehmigungpermission to storelicenseinfo:deposit.rightsgrantedlicenseinfo:deposit.rightsgrantedNutzungsrechte erteiltrights grantedlicenseinfo:worklicenseinfo:workWerkworklicenseinfo:work.rightsreservedlicenseinfo:work.rightsreservedalle Rechte vorbehaltenall rights reserved/creativecommons/r/reserved/0.9/88x31.png[DE-28]Urheberrechtsschutz 1.0$gRights Statements$uhttp://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/Electromanipulation of Ellipsoidal Cells in Fluidic Micro-Electrode SystemsElectromanipulation of Ellipsoidal Cells in Fluidic Micro-Electrode Systemsgnd:134183622gnd:2147083-2gnd:134183622gnd:2147083-2rosdok_disshab_0000000028-d3149612e39gnd:134183622Kanokkan MaswiwatKanokkan Maswiwatrosdok_disshab_0000000028-d3149612e60Prof. Dr. Jan GimsaProf. Dr. Jan Gimsarosdok_disshab_0000000028-d3149612e72Prof. Dr. Eberhard NeumannProf. Dr. Eberhard Neumannrosdok_disshab_0000000028-d3149612e84gnd:2147083-2Universität Rostock Mathematisch-Naturwissenschaftliche FakultätUniversität Rostock Mathematisch-Naturwissenschaftliche FakultätKanokkan MaswiwatProf. Dr. Jan GimsaProf. Dr. Eberhard NeumannUniversität Rostock Mathematisch-Naturwissenschaftliche FakultätKanokkan MaswiwatProf. Dr. Jan GimsaProf. Dr. Eberhard NeumannUniversität Rostock Mathematisch-Naturwissenschaftliche FakultätKanokkan MaswiwatRostockUniversität Rostockepub.dissertation10.18453/rosdok_id00000293http://purl.uni-rostock.de/rosdok/id00000293urn:nbn:de:gbv:28-diss2008-0022-3Recently, electromanipulation technologies for handling and characterizing individual cells or particles have been applied to lab-on-chip devices. These devices play a role in pharmacological and clinical applications as well as environmental and nanotechnologies. Electromanipulation of ellipsoidal cells in fluidic micro-electrode systems has been studied by numerical simulations, theoretical analysis and experiment. The field distributions in electrorotation chip chambers were analyzed using numerical field simulations in combination with analytical post-processing. The optimal design for two-dimensional electrorotation chips features electrodes with pyramidal rounded tips. Moreover, the three-dimensional electric field distributions in the electroporation and electrorotation chambers were analyzed. The advantage of electroporation chip chambers is to avoid strongly increasing temperatures after pulse application. New chips may be developed for nanoscale applications in the future. New simplified analytical equations have been developed for the transmembrane potential (delta_phi) induced in cells resembling ellipsoids of rotation, i.e. spheroids, by homogeneous DC or AC fields. The new equations avoid the complicated description by the depolarizing factors. Also the dielectrophoretic force expression for spheroidal objects has been simplified. Furthermore, the effects of cell orientation and electric field frequency on the delta_phi induced in ellipsoidal cells were studied. Simplified equations were derived. They show that the membrane surface points for the maximum of delta_phi depend on cell shape, cell orientation, electric cell parameters and field frequency. The theoretical results were compared to electropermeabilization experiments with chicken red blood cells. Experiments confirmed that equations for the transmembrane potential were advantageous for describing the transmembrane potential induced in arbitrarily oriented ellipsoidal cells.In letzter Zeit sind Elektromanipulations-Technologien für die Manipulation und die Charakterisierung von einzelnen Zellen oder Partikeln in Lab-on-Chip Systeme integriert worden. Die neuen Systeme spielen eine Rolle in pharmakologischen und klinischen Anwendungen sowie in Umwelt- und Nanotechnologien. Die Elektromanipulation von ellipsoiden Zellen in fluidischen Mikro-Elektrodensystemen wurde mit Hilfe numerischer Simulation, theoretischer Analyse sowie Experimenten beschrieben. Die Feldverteilung in Elektrorotationskammern wurde mit numerischen Simulationen analysiert und optimert. Als geeignetes Elektrodendesign in zweidimensionalen Elektrorotationskammern erwiesen sich pyramidale, abgerundete Elektrodenspitzen. Zusätzlich wurden die drei-dimensionalen Feldverteilungen in den Elektroporations- und Elektrorotationskammern analysiert, um starke Temperaturerhöhungen durch den elektrischen Puls zu vermeiden. Mit diesen Ergebnissen könnten neue Chips für Anwendungen im Nanometerbereich entwickelt werden. Neue und vereinfachte analytische Gleichungen für das Transmembranpotential (delta_phi), welches in einem homogenen Gleich- oder Wechselfeld in Zellen ähnlich Rotationsellipsoiden, d.h. Spheroide, induziert wird, wurden unter Vermeidung der Depolarisierungsfaktoren hergeleitet. Ebenso wurde die Gleichung für die dielektrophoretische Kraft auf spheroide Objekte vereinfacht, sowie die Effekte von Zellorientierung und Frequenz des Wechselfeldes auf das delta_phi von ellipsoiden Zellen untersucht und vereinfachte Gleichungen abgeleitet. Sie zeigen, dass die Membranpunkte mit maximalem delta_phi abhängig sind von der Zellform, der Zellorientierung, den elektrischen Eigenschaften der Zelle und der Frequenz des Wechselfeldes. Die theoretischen Ergebnisse wurden mit Experimenten zur Elektropermeabilität von Hühnererythrozyten verglichen, die bestätigten, dass die vereinfachten Gleichungen das in beliebig orientierten elliptischen Zellen induzierte Transmembranpotential richtig beschreiben.20072007epub.dissertation1 Dissertation-Maswiwat-2008.pdf 9477837 57992464d1428baf752a9f55212c942c rosdok/id00000293566440369MODS updated during RosDok migration in June 2021DissertationHochschulschrift134183622KanokkanMaswiwat1974-VerfasserInautElectromanipulation of Ellipsoidal Cells in Fluidic Micro-Electrode SystemsenProf. Dr.JanGimsaAkademischeR BetreuerIndgsProf. Dr.EberhardNeumannAkademischeR BetreuerIndgs2147083-2Universität RostockMathematisch-Naturwissenschaftliche FakultätGrad-verleihende Institutiondgg10.18453/rosdok_id00000293http://purl.uni-rostock.de/rosdok/id00000293urn:nbn:de:gbv:28-diss2008-0022-3570 Biowissenschaften, BiologieMathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultätfrei zugänglich (Open Access)Lizenz Metadaten: CC0Nutzungsrechte erteiltalle Rechte vorbehaltenUniversität RostockRostock2007monographic20082007Universitätsbibliothek RostockRostock20082008Recently, electromanipulation technologies for handling and characterizing individual cells or particles have been applied to lab-on-chip devices. These devices play a role in pharmacological and clinical applications as well as environmental and nanotechnologies. Electromanipulation of ellipsoidal cells in fluidic micro-electrode systems has been studied by numerical simulations, theoretical analysis and experiment. The field distributions in electrorotation chip chambers were analyzed using numerical field simulations in combination with analytical post-processing. The optimal design for two-dimensional electrorotation chips features electrodes with pyramidal rounded tips. Moreover, the three-dimensional electric field distributions in the electroporation and electrorotation chambers were analyzed. The advantage of electroporation chip chambers is to avoid strongly increasing temperatures after pulse application. New chips may be developed for nanoscale applications in the future. New simplified analytical equations have been developed for the transmembrane potential (delta_phi) induced in cells resembling ellipsoids of rotation, i.e. spheroids, by homogeneous DC or AC fields. The new equations avoid the complicated description by the depolarizing factors. Also the dielectrophoretic force expression for spheroidal objects has been simplified. Furthermore, the effects of cell orientation and electric field frequency on the delta_phi induced in ellipsoidal cells were studied. Simplified equations were derived. They show that the membrane surface points for the maximum of delta_phi depend on cell shape, cell orientation, electric cell parameters and field frequency. The theoretical results were compared to electropermeabilization experiments with chicken red blood cells. Experiments confirmed that equations for the transmembrane potential were advantageous for describing the transmembrane potential induced in arbitrarily oriented ellipsoidal cells.In letzter Zeit sind Elektromanipulations-Technologien für die Manipulation und die Charakterisierung von einzelnen Zellen oder Partikeln in Lab-on-Chip Systeme integriert worden. Die neuen Systeme spielen eine Rolle in pharmakologischen und klinischen Anwendungen sowie in Umwelt- und Nanotechnologien. Die Elektromanipulation von ellipsoiden Zellen in fluidischen Mikro-Elektrodensystemen wurde mit Hilfe numerischer Simulation, theoretischer Analyse sowie Experimenten beschrieben. Die Feldverteilung in Elektrorotationskammern wurde mit numerischen Simulationen analysiert und optimert. Als geeignetes Elektrodendesign in zweidimensionalen Elektrorotationskammern erwiesen sich pyramidale, abgerundete Elektrodenspitzen. 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Sie zeigen, dass die Membranpunkte mit maximalem delta_phi abhängig sind von der Zellform, der Zellorientierung, den elektrischen Eigenschaften der Zelle und der Frequenz des Wechselfeldes. Die theoretischen Ergebnisse wurden mit Experimenten zur Elektropermeabilität von Hühnererythrozyten verglichen, die bestätigten, dass die vereinfachten Gleichungen das in beliebig orientierten elliptischen Zellen induzierte Transmembranpotential richtig beschreiben.Universitätsbibliothek Rostockhttp://purl.uni-rostock.de/rosdok/id00000293 2008-05-20T12:49:01.620Z 2023-08-08T10:00:03.619Z 2023-08-18T10:00:03.625Z {"identifier":"rosdok/id00000293","type":"local_id","additional":"","service":"MCRLocalID","created":"2018-06-30T12:31:05.275Z"} {"identifier":"http://purl.uni-rostock.de/rosdok/id00000293","type":"purl","additional":"","service":"RosDokPURL","created":"2018-06-30T12:31:05.474Z","registered":"2018-06-30T12:31:05.474Z"} {"identifier":"10.18453/rosdok_id00000293","type":"doi","additional":"","service":"RosDokDOI","created":"2018-06-30T12:31:06.748Z","registered":"2018-06-30T12:31:06.748Z"} {"identifier":"urn:nbn:de:gbv:28-diss2008-0022-3","type":"dnbUrn","additional":"","service":"RosDokURN","created":"2018-06-30T12:31:05.286Z","registered":"2008-05-24T02:16:26.117Z"} administratorfulltextfile/rosdok_disshab_0000000028/rosdok_derivate_0000003430/Dissertation-Maswiwat-2008.pdfElectromanipulation of Ellipsoidal Cells in Fluidic Micro-Electrode SystemsElectromanipulation of Ellipsoidal Cells in Fluidic Micro-Electrode Systemsgnd:134183622gnd:2147083-2gnd:134183622gnd:2147083-2rosdok_disshab_0000000028-d3149612e39gnd:134183622Kanokkan MaswiwatKanokkan Maswiwatrosdok_disshab_0000000028-d3149612e60Prof. Dr. Jan GimsaProf. Dr. Jan Gimsarosdok_disshab_0000000028-d3149612e72Prof. Dr. Eberhard NeumannProf. Dr. Eberhard Neumannrosdok_disshab_0000000028-d3149612e84gnd:2147083-2Universität Rostock Mathematisch-Naturwissenschaftliche FakultätUniversität Rostock Mathematisch-Naturwissenschaftliche FakultätKanokkan MaswiwatProf. Dr. Jan GimsaProf. Dr. Eberhard NeumannUniversität Rostock Mathematisch-Naturwissenschaftliche FakultätKanokkan MaswiwatProf. Dr. Jan GimsaProf. Dr. Eberhard NeumannUniversität Rostock Mathematisch-Naturwissenschaftliche FakultätKanokkan MaswiwatRostockUniversität Rostockepub.dissertation10.18453/rosdok_id00000293http://purl.uni-rostock.de/rosdok/id00000293urn:nbn:de:gbv:28-diss2008-0022-3Recently, electromanipulation technologies for handling and characterizing individual cells or particles have been applied to lab-on-chip devices. These devices play a role in pharmacological and clinical applications as well as environmental and nanotechnologies. Electromanipulation of ellipsoidal cells in fluidic micro-electrode systems has been studied by numerical simulations, theoretical analysis and experiment. The field distributions in electrorotation chip chambers were analyzed using numerical field simulations in combination with analytical post-processing. The optimal design for two-dimensional electrorotation chips features electrodes with pyramidal rounded tips. Moreover, the three-dimensional electric field distributions in the electroporation and electrorotation chambers were analyzed. The advantage of electroporation chip chambers is to avoid strongly increasing temperatures after pulse application. New chips may be developed for nanoscale applications in the future. New simplified analytical equations have been developed for the transmembrane potential (delta_phi) induced in cells resembling ellipsoids of rotation, i.e. spheroids, by homogeneous DC or AC fields. The new equations avoid the complicated description by the depolarizing factors. Also the dielectrophoretic force expression for spheroidal objects has been simplified. Furthermore, the effects of cell orientation and electric field frequency on the delta_phi induced in ellipsoidal cells were studied. Simplified equations were derived. They show that the membrane surface points for the maximum of delta_phi depend on cell shape, cell orientation, electric cell parameters and field frequency. The theoretical results were compared to electropermeabilization experiments with chicken red blood cells. Experiments confirmed that equations for the transmembrane potential were advantageous for describing the transmembrane potential induced in arbitrarily oriented ellipsoidal cells.In letzter Zeit sind Elektromanipulations-Technologien für die Manipulation und die Charakterisierung von einzelnen Zellen oder Partikeln in Lab-on-Chip Systeme integriert worden. Die neuen Systeme spielen eine Rolle in pharmakologischen und klinischen Anwendungen sowie in Umwelt- und Nanotechnologien. Die Elektromanipulation von ellipsoiden Zellen in fluidischen Mikro-Elektrodensystemen wurde mit Hilfe numerischer Simulation, theoretischer Analyse sowie Experimenten beschrieben. Die Feldverteilung in Elektrorotationskammern wurde mit numerischen Simulationen analysiert und optimert. Als geeignetes Elektrodendesign in zweidimensionalen Elektrorotationskammern erwiesen sich pyramidale, abgerundete Elektrodenspitzen. 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These devices play a role in pharmacological and clinical applications as well as environmental and nanotechnologies. Electromanipulation of ellipsoidal…Kanokkan MaswiwatElectromanipulation of Ellipsoidal Cells in Fluidic Micro-Electrode SystemsUniversitätsbibliothek Rostockhttp://purl.uni-rostock.de/rosdok/id00000293134183622KanokkanMaswiwat1974-VerfasserInautProf. Dr.JanGimsaAkademischeR BetreuerIndgsProf. Dr.EberhardNeumannAkademischeR BetreuerIndgs2147083-2Universität RostockMathematisch-Naturwissenschaftliche FakultätGrad-verleihende Institutiondgg[doi]10.18453/rosdok_id00000293[purl]http://purl.uni-rostock.de/rosdok/id00000293[urn]urn:nbn:de:gbv:28-diss2008-0022-3open_access20072007epoch:21th_centuryrfc5646:endoctype:epub.dissertationaccesscondition:openaccessSDNB:570institution:unirostock.mnfstate:published