Theory of ac electrokinetic behavior of spheroidal cell suspensions with an intrinsic dispersion

The dielectric dispersion, dielectrophoretic (DEP) and electrorotational (ER) spectra of spheroidal biological cell suspensions with an intrinsic dispersion in the constituent dielectric constants are investigated. By means of the spectral representation method, we express analytically the characteristic frequencies and dispersion strengths both for the effective dielectric constant and the Clausius-Mossotti factor (CMF). We identify four and six characteristic frequencies for the effective dielectric spectra and CMF respectively, all of them being dependent on the depolarization factor (or the cell shape). The analytical results allow us to examine the effects of the cell shape, the dispersion strength and the intrinsic frequency on the dielectric dispersion, DEP and ER spectra. Furthermore, we include the local-field effects due to the mutual interactions between cells in a dense suspension, and study the dependence of co-field or anti-field dispersion peaks on the volume fractions.Comment: accepted by Phys. Rev.

Розробка програми бойового розвідувального завдання польоту безпілотних літальних апаратів SoS

Systemof systems (SoS) conception for dynamic objects group have been become a very important direction in various areas on science and industry, including military. SoS is consisted of components which solve one task and on the whole jointing own properties and possibilities these components creat the complex system with new qualities. SoS is such system which during various operations combines and joints itself a synergetics of comands, control functions, network and feedback information change. In given paper, development of the combat task program of Unmanned Aerial Vehicles System of Systems offered version has been presented. Usually, the land control center manage UAVs by using of radio wireless. But it has shortcomings: 1) a radio wireless can be destroy, and in the best case UAV does not emplement task and self returns base; 2) an enemy taps the radio wireless and carry out UAVs control. The creation of SoS onthe basis of UAVs eliminates these flaws. In accordance with written in memory software program, UAVs SoS isself-controlled by infra-red (IR) wireless using “feedback” principle and it implement combat task independently. If some of UAVs loss IR-wireless then it (or they) return land control center independently. If some of UAVs is destroyed under enemy fire then other UAVs continue to implement a combat task. The Hamilton equations of motion of the given system has been obtained. The IR wireless between UAVs, radio wireless between UAVs and land control post, and UAVs flight control conditions havebeen offered. It is shown that Unmanned Aerial Vehicle System-of-System complex can implement in various military reconnaissance tasks.Концепція "System of Systems" (SoS) для динамічних об'єктів стала дуже важливим напрямком в різних областях науки і промисловості, включаючи військову. SoS складається з компонентів, які вирішують одну задачуі в цілому, об'єднуючи власні властивості і можливості створюють комплексну систему з новими якостями. SoS – це така система, яка під час різних дій комбінує і об'єднує в собі синергетику команд, функцій управління, мережу і обмін інформацією зі зворотним зв'язком. У даній статті представлена розроблена програма бойового завдання польоту безпілотних літальних апаратів (БПЛА) SoS. Зазвичай, наземний центр управління БПЛА використовує радіозв'язок. Але це має свої недоліки: 1) радіозв'язок може порушитися, БПЛА не виконає завдання і в кращому випадку повернеться на базу; 2) ворог може порушити радіозв'язок і перехопити управління БПЛА. Створення БПЛА SoS комплексу обмежує ці недоліки. Відповідно до записаної в пам'ять програмного забезпечення, БПЛА SoS, використовуючиінфрачервоний радіозв'язок, є самоврядною системою, котра використовує принцип "feedback" і незалежно виконує бойове завдання. Якщо якийсь БПЛА втратить інфрачервоний радіозв'язок, тоді він (або вони) незалежно повернуться на базу. Якщо якийсь БПЛА буде збитий, інші продовжать свою місію. Отримано рівняння Гамільтона для руху даної системи. Запропоновано ІК зв'язок між БПЛА і радіозв'язок між БПЛА і наземним постом управління, а також умови управління польотом БПЛА. Показано, що комплекс БПЛА SoS може виконувати різні військові розвідувальні завдання

Orientation Behavior of Retinal Photoreceptors in Alternating Electric Fields

In alternating electric (AC) fields, particles experience polarizing effects that induce dipoles that orient elongated specimens either parallel or perpendicular to the field lines. In this work we studied the behavior of photoreceptor cells' rod outer segments (ROS) in AC fields of different frequencies. We showed that at low frequencies, ROS orient parallel to the field, whereas at higher frequencies they orient perpendicular to the field lines (in the frequency range from 100 Hz to 10 MHz). We found this behavior to be dependent on the physiological state of cells (due to modifications in their electrical properties). To simulate cell damage, the membrane conductivity was changed by treating the cell with gramicidin A, which resulted in a decrease of cytosol conductivity and, consequently, in a change of the orientation behavior of the treated cells. The change of cell orientation with cytosol conductivity is rather sharp, suggesting the potential of the method for accurate evaluation of the cell physiological status. We modeled the interaction between ROS and AC fields approximating the rod cell by a prolate spheroid with a very long axis. The internal compartment of the ellipsoid was considered to be filled with an inhomogeneous medium consisting of alternating layers of membrane and cytoplasm as media modeling the disks. This theoretical model proved to be in good agreement with the experimental results and enabled the derivation (by fitting with the experimental results) of the membrane and cytosol parameters for normal and damaged cells

Electricity for Fluidics and Bio-Devices

International audienc