流体中EZ特性的观测模型、阻抗检测和光传输系统技术方案

本发明专利技术提供了一种流体中EZ特性的观测模型、阻抗检测和光传输系统，其中，观测模型包括：由亲水胶体材料和溶剂制成的凝胶块；其中，所述凝胶块中分布有若干通道，各所述通道中灌注有含有微球结构的溶液；所述凝胶块中亲水胶体材料与溶剂的分界处分布有EZ区域。光传输系统包括:激光束、反射镜、第一透镜、第二透镜、偏振分束器、若干滤波片及对应的单光子探测器和流体中EZ特性的观测模型。本发明专利技术通过将流体中EZ特性的观测模型用在光传输系统中，可以大大减小光在流体传输中的损耗，同时提高了光在流体中的传输效率。

Observation Model, Impedance Detection and Optical Transmission System of EZ Characteristics in Fluids

【技术实现步骤摘要】
流体中EZ特性的观测模型、阻抗检测和光传输系统
本专利技术涉及仿真测量
，具体而言，涉及一种流体中EZ特性的观测模型、阻抗检测和光传输系统。
技术介绍
依据亲水视点，小于90度就是亲水，大于90度就是憎水带有极性基团的分子，对水有大的亲和才能，可以招引水分子，或溶解于水。这类分子构成的固体材料的外表，易被水所潮湿，这种分子做成的材料就是亲水材料。水的第四相（EZ）：活性水，形成于亲水界面，EZ的形成就是由于亲水界面存在表面电荷，这些会作为初层模板，单分子层也可以形成EZ。缺少表面电荷的材料不会形成EZ。EZ是六边形的水分子层错位叠加结构，ZE变宽即层数增加，减少也是分层减少，EZ随流体速度的增加渐变减少至完全消失。EZ的密度大于水，分子更有序，结构类似冰，为更碱性的排除带ExclusionZonewater（EZ水），会将水中的离子、小分子等物质都排除，H3O2带负电荷，对声光电磁热都比较敏感，折射率比液态水高，对大约3um波长的红外最为敏感，会增加EZ水分子层的累积，加宽在亲水界面上的EZ宽度，EZ是液态水到固态冰的中间态，可以储存能量，还能提供能量。质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道，使得质子经过膜从阳极到达阴极，与外电路的电子转移构成回路，向外界提供电流，美国杜邦公司的Nafion膜是质子交换膜主要材质，采用全氟磺酸膜具有质子电导率高和化学稳定性好的优点，目前研究EZ的科研人员多使用nafion膜作为亲水界面。然而，Nafion类膜仍存在下述缺点：(1)制作困难、成本高，全氟物质的合成和磺化都非常困难，而且在成膜过程中的水解、磺化容易使聚合物变性、降解，使得成膜困难，导致成本较高；(2)对温度和含水量要求高，Nafion系列膜的最佳工作温度为70～90℃，超过此温度会使其含水量急剧降低，导电性迅速下降，阻碍了通过适当提高工作温度来提高电极反应速度和克服催化剂中毒的难题；(3)nafion在制作亲水界面时比较麻烦，与容器的贴合不能做到完全无缝贴合，导致界面不平整，对形成的观察界面完全，宽度不好测量和测算。（4）保存和重复使用困难。此外，在亲水界面中由于光和电子在水中的传播不断受到散射作用和与水分子的碰撞作用，使得光和电子在亲水界面中不仅传输效率大大降低，而且散射方向非常分散。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提出了一种流体中EZ特性的观测模型、阻抗检测和光传输系统，旨在解决现有技术中对流体中的EZ进行观测时操作不便并且难以判定流体中EZ区域的位置、以及光在流体中传输时损耗较大的问题。本专利技术第一方面提出了一种流体中EZ特性的观测模型，包括：由亲水胶体材料和溶剂制成的凝胶块；其中，所述凝胶块中分布有若干通道，各所述通道中灌注有含有微球结构的溶液；所述凝胶块中亲水胶体材料与溶剂的分界处分布有EZ区域。进一步地，上述观测模型中，所述通道呈圆柱形、椭圆形、方形、锥形、菱形或树枝形。进一步地，上述观测模型中，所述亲水胶体材料为生物聚合物类胶体、植物籽粉类胶体、植物萃取物类胶体、纤维及纤维素衍生物类胶体、淀粉类胶体、动物类亲水胶体、果胶和/或海藻类胶体。进一步地，上述观测模型中，所述溶剂为超纯水、去离子水或可溶性盐溶液。本专利技术第一方面提供的流体中EZ特性的观测模型，结构简单，对工作环境要求低，可以在不同环境中对EZ特性进行观测；该模型保存方便，可以重复利用；此外，制备该观测模型所用的原材料来源广泛且成本低廉。本专利技术第二方面提供了一种阻抗检测系统，包括：锁相放大器、恒流源、稳压电源、控制器和上述的流体中EZ特性的观测模型；其中，所述锁相放大器的信号输出端与所述恒流源的输入端相连接，用以向所述恒流源输出信号；所述稳压电源与所述恒流源相连接，用于为所述恒流源供电；所述锁相放大器的正极和负极分别通过两根测试电极与所述流体中EZ特性的观测模型中的凝胶区域、EZ区域和含有微球结构的通道溶液中位于中间的两个检测点相连接，以在两个所述检测点之间形成电位差；所述恒流源的正负极分别通过另外两根测试电极与所述凝胶区域、EZ区域和含有微球结构的通道溶液中位于两端的检测点相连接，用以分别在所述凝胶区域、EZ区域和含有微球结构的通道溶液中形成稳定电流；所述锁相放大器的的数据输出端口与所述控制器相连接，用以将各检测点的电压值和流经各检测点之间的电流值发送至所述控制器，所述控制器用于根据接收到的电压值和电流值分别计算所述凝胶区域、EZ区域和微球通道中溶液的阻抗，并确定阻抗最低的区域为EZ区域。进一步的，上述阻抗检测系统中，所述恒流源输出的恒定电流为100-400μA。进一步的，上述阻抗检测系统中，通过显微镜对四个所述测试电极进行定位。本专利技术第二方面提供的阻抗检测系统，通过锁相放大器设置输出信号给恒流源，稳压电源为恒流源供电，采用四电极法，将恒流源提供的恒定电流作为激励信号输入四个电极中处于的两端的测试电极，使用锁相放大器差分测量方法测试中间两个测试电极的电压，通过锁相放大器将电压和电流数据发送至控制器，最终分别计算出凝胶区域、EZ区域及微球通道溶液中的阻抗，并确定阻抗最低的区域为EZ区域，因此，可以准确的确定流体中EZ的分布区域，为EZ的应用提供了基础。本专利技术第三方面提供了一种光传输系统，包括:激光束、反射镜、第一透镜、第二透镜、偏振分束器、若干滤波片及对应的单光子探测器和上述的流体中EZ特性的观测模型；其中，所述反射镜设置在所述激光束和所述第一透镜的之间，用以将所述激光束反射至所述第一透镜；所述流体中EZ特性的观测模型设置在所述第一透镜和所述第二透镜之间，并且，所述流体中EZ特性的观测模型中的EZ区域对准所述第一透镜和所述第二透镜的中心，用以将经过所述第一透镜聚焦后的激光透射至第二透镜；所述偏振分束器设置在所述第二透镜的出射端，用以对所述第二透镜出射的平行光束进行分束；各所述滤波片分别设置在所述偏振分束器出射端的一侧，各单光子探测器分别对应设置在各所述滤光片的出射端，用以接收经滤光后得到的光子。进一步的，上述光传输系统中，所述流体中EZ特性的观测模型中的EZ区域的截面长度为0.5-1cm，宽度为50-140μm。进一步的，上述光传输系统中，在所述激光束与所述反射镜之间还设置有若干用以改变光的偏振状态的波片。本专利技术第三专利技术提供的光传输系统，通过将流体中EZ特性的观测模型中的EZ区域对准第一透镜和第二透镜的中心，使得光线穿透EZ区域后继续传播，经过若干单光子探测器对透射的光子进行收集，可以发现，相对于水而言，EZ区域中光子的传播效率得到了大幅度的提高。附图说明图1为本专利技术实施例中EZ区域的观测示意图；图2为本专利技术实施例中用于观测流体中EZ特性的模型的制作过程示意图；图3为本专利技术实施例中用于观测流体中EZ特性的模型的又一制作过程示意图；图4为本专利技术实施例中流体阻抗检测系统的结构示意图；图5为本专利技术实施例中光传输系统的结构示意图。具体实施方式以下所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也视为本专利技术的保护范围。流体中EZ特性的观测模型实施例：本专利技术提供了一种流体中EZ特性的观测模型，包括：由亲水胶体材料和溶剂制成的凝胶块；其中，所述凝胶块中分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流体中EZ特性的观测模型，其特征在于，包括：由亲水胶体材料和溶剂制成的凝胶块；其中，所述凝胶块中分布有若干通道，各所述通道中灌注有含有微球结构的溶液；所述凝胶块中亲水胶体材料与溶剂的分界处分布有EZ区域。

【技术特征摘要】
1.一种流体中EZ特性的观测模型，其特征在于，包括：由亲水胶体材料和溶剂制成的凝胶块；其中，所述凝胶块中分布有若干通道，各所述通道中灌注有含有微球结构的溶液；所述凝胶块中亲水胶体材料与溶剂的分界处分布有EZ区域。2.根据权利要求1所述的流体中EZ特性的观测模型，其特征在于，所述通道呈圆柱形、椭圆形、方形、锥形、菱形或树枝形。3.根据权利要求1所述的流体中EZ特性的观测模型，其特征在于，所述亲水胶体材料为生物聚合物类胶体、植物籽粉类胶体、植物萃取物类胶体、纤维及纤维素衍生物类胶体、淀粉类胶体、动物类亲水胶体、果胶和/或海藻类胶体。4.根据权利要求1所述的流体中EZ特性的观测模型，其特征在于，所述溶剂为超纯水、去离子水或可溶性盐溶液。5.一种阻抗检测系统，其特征在于，包括：锁相放大器、恒流源、稳压电源、控制器和如权利要求1至4中任一项所述的流体中EZ特性的观测模型；其中，所述锁相放大器的信号输出端与所述恒流源的输入端相连接，用以向所述恒流源输出信号；所述稳压电源与所述恒流源相连接，用于为所述恒流源供电；所述锁相放大器的正极和负极分别通过两根测试电极与所述流体中EZ特性的观测模型中的凝胶区域、EZ区域和含有微球结构的通道溶液中位于中间的两个检测点相连接，以在两个所述检测点之间形成电位差；所述恒流源的正负极分别通过另外两根测试电极与所述凝胶区域、EZ区域和含有微球结构的通道溶液中位于两端的检测点相连接，用以分别在所述凝胶区域、EZ区域和含有微球结构的通道溶液中形成稳定电流；所述锁相放大器的数据输出端口与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张维波，古菲菲，刘杨，赵朋娜，冀鹏，
申请(专利权)人：新绎健康科技有限公司，中国中医科学院针灸研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13