CN100361607C - 烟草烟雾过滤装置、包含其的可点燃抽吸装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了包括一种或多种诸如酞菁铜或酞菁铁的金属酞菁，并且还包括一种或多种聚阳离子聚合物的烟草烟雾过滤装置。

Description

烟草烟雾过滤装置、包含其的可点燃抽吸装置及其制造方法
背景
众所周知，烟草烟雾含有确实能导致吸烟者发病和死亡的致突变和致癌化合物。这种化合物的例子包括多环芳香烃类(PAH)和亚硝基胺类。
多环芳香烃通过插入到DNA分子中而引起毒性。亚硝基胺是亲电子的烷基化试剂，是强力的致癌物。亚硝基胺不存在于新鲜或绿色的烟草中，而且也不是在燃烧过程中形成的。其在烟草加工和储存过程中通过与游离硝酸盐的反应形成，或通过烟草烟雾中的仲胺在吸入后经代谢活化形成。
减少到达吸烟者的毒性和致突变化合物量的努力包括置于燃烧的烟草与吸烟者之间的烟草烟雾过滤装置。常规的过滤装置由醋酸纤维素制造，含有或不含活性碳。然而这些常规过滤装置对减少到达吸烟者的毒性和致突变化合物的量只有部分效果。而且，常规过滤装置不利地去除了调味化合物，因此降低了吸烟者的接受程度。
此外，吸烟者试图逐步提高其尼古丁的剂量，通过吸入比使用高尼古丁含量的烟草产品时更多的烟来从低尼古丁含量的烟草产品中获得相同剂量的尼古丁。因此，使用低尼古丁含量的烟草产品与使用高尼古丁含量的烟草产品相比，吸烟者可能暴露于更大量的某些致癌物。
因此，需要用于可点燃抽吸的装置的改进的过滤装置，其基本去除烟草烟雾中的毒性和致突变化合物。还需要能使调味化合物通过而从烟草烟雾中基本去除毒性和致突变化合物的改进的过滤装置。此外，还需要能增加尼古丁对致突变化合物的比例的改进的过滤装置。这种改进的过滤装置应该优选为简单、制造成本低而且使用方便。
概述
根据本发明的一个实施方案，提供包括一种或多种金属酞菁以及一种或多种聚阳离子聚合物的烟草烟雾过滤装置。在一个实施方案中，所述一种或多种金属酞菁为酞菁铜。在优选的实施方案中，所述酞菁铜选自C.I.活性蓝21染料和ORCO绿松蓝GGX染料。在优选的实施方案中，所述一种或多种金属酞菁为酞菁铁，例如C.I.活性蓝21染料的铁类似物。
另一实施方案中，所述一种或多种聚阳离子聚合物具有阳离子部分，所述阳离子部分包括一种或多种伯氨基或仲氨基。在优选的实施方案中，所述一种或多种聚阳离子聚合物选自聚(丙烯亚胺)、聚乙烯胺、聚(2-乙基环乙亚胺)、聚(2，2-二甲基环乙亚胺和聚(2，2-二甲基-3-正丙基环乙亚胺)以及上述物质的组合。在特别优选的实施方案中，所述一种或多种聚阳离子聚合物是聚乙烯亚胺(PEI)。
在优选的实施方案中，所述一种或多种聚阳离子聚合物具有大于约1000道尔顿的分子量。在另一优选的实施方案中，所述一种或多种聚阳离子聚合物具有约1000至100,000道尔顿的分子量。在优选的实施方案中，所述的烟草烟雾过滤装置还含有基本不含醋酸纤维素的纤维素。
在优选的实施方案中，所述一种或多种金属酞菁为酞菁铜，且其中所述聚阳离子聚合物是聚乙烯亚胺。在另一优选的实施方案中，所述一种或多种金属酞菁为酞菁铁，且其中所述聚阳离子聚合物是聚乙烯亚胺。
在一个实施方案中，本发明的烟草烟雾过滤装置还含有一种或多种不同于所述聚阳离子聚合物的pH调节过滤装置添加剂。在另一实施方案中，所述一种或多种pH调节过滤装置添加剂是无机盐，例如碳酸钠、碳酸钙、磷酸钠、磷酸钙或阳离子交换树脂。在另一实施方案中，所述的烟草烟雾过滤装置还包括几丁质。
在一个实施方案中，所述一种或多种金属酞菁和所述一种或多种聚阳离子聚合物以基本均一的方式分散在整个所述过滤装置中。在另一实施方案中，所述烟草烟雾过滤装置包括第一段和第二段，所述第一段包括所述一种或多种金属酞菁和所述一种或多种聚阳离子聚合物，而所述第二段基本不含金属酞菁和聚阳离子聚合物。在另一实施方案中，所述烟草烟雾过滤装置包括第一段、第二段和第三段，所述第一段包括所述一种或多种金属酞菁而基本不含金属酞菁，所述第二段同时包括所述一种或多种金属酞菁和所述一种或多种聚阳离子聚合物，且所述第三段包括所述一种或多种聚阳离子聚合物但基本不含金属酞菁。
根据本发明的另一实施方案，提供包括本发明所述烟草烟雾过滤装置的可点燃抽吸的装置。根据本发明的另一实施方案，提供过滤烟草烟雾的方法，包括：首先提供本发明所述的可点燃抽吸的装置；点燃切细的(divided)烟草体，从而使烟雾通过所述的烟草体进入所述的过滤装置；及使烟雾通过所述的过滤装置，由此过滤所述的烟雾。
根据本发明的另一实施方案，提供制造可点燃抽吸的装置的方法，包括：首先提供本发明所述的烟草烟雾过滤装置；及将所述的过滤装置附加于切细的烟草体。在一个实施方案中，所述方法还包括将所述一种或多种聚阳离子聚合物的溶液喷洒到制成所述烟草烟雾过滤装置的材料上，其中所述聚阳离子聚合物在溶液中的浓度为约0.5-50％。在另一实施方案中，所述方法还包括将所述一种或多种聚阳离子聚合物的溶液喷洒到制成所述烟草烟雾过滤装置的材料上，其中所述聚阳离子聚合物在溶液中的浓度为约1-10％。在另一实施方案中，所述烟草烟雾过滤装置包括纸浆制造的纸，且所述方法还包括在将所述纸浆加载到造纸筛之前将所述聚阳离子聚合物加到所述纸浆中。
详细描述
根据一个实施方案，本发明提供烟草烟雾的过滤装置。所述过滤装置可制成与香烟、雪茄或其它含有切细的烟草的可点燃抽吸的装置结合的形式。优选将其固定在可点燃抽吸的装置的一端，使得由烟草产生的烟雾在进入吸烟者之前先通过所述过滤装置。所述过滤装置还可以适合附加于香烟、雪茄、烟斗或其它可点燃抽吸的装置的形式单独提供。
本发明的过滤装置有利地去除了香烟烟雾中的大部分致突变和致癌物质。所述过滤装置能够保留令人满意的或改善的烟味、尼古丁含量以及抽吸特性。所述过滤装置可设计为能够被使用者接受的样式，不象目前商业制造的设计为附加在预制的香烟末端的过滤装置那样累赘或缺乏吸引力。此外，本发明的过滤装置可由低廉、安全和有效的成分制造，而且仅需对标准的香烟生产设备做很小改动即可进行生产。
根据本发明的一个实施方案，所述过滤装置包括多孔基质。所述多孔基质可以是适合在可点燃抽吸的装置的过滤装置中使用的任何无毒材料，其还适合与本发明实施方案的其它物质结合使用。这种多孔基质包括诸如醋酸纤维素、棉花、木浆和纸的纤维素纤维；以及聚酯，聚烯烃，离子交换材料和其它本领域所属技术人员参考本公开能够理解的材料。
本发明所用的术语“包括(comprise)”以及其变体“包括(comprising)”和“包括(comprises)”不排除其它添加剂、成分、整体或步骤。
含有湿润剂的过滤装置
根据本发明的一个实施方案，所述过滤装置包括一种或多种湿润剂，且含有或不含本发明所公开的其它物质。所述的湿润剂能够从烟草烟雾中吸收水分并将水分释放进入所述的多孔基质中，从而湿过滤(wet-filter)通过所述过滤装置的烟草烟雾。除其它优点外，本发明的湿滤系统帮助去除来自烟草烟雾的特殊物质并可与含烟草产品制成整体。
所述的湿润剂可以是任何适合的湿润剂，例如所述湿润剂可选自甘油、山梨醇、丙烯醇、乳酸钠、氯化钙、磷酸钾、焦磷酸钠或缩聚磷酸钠、柠檬酸钙、葡萄糖酸钙、柠檬酸钾、葡萄糖酸钾、酒石酸钠、酒石酸钠钾和谷氨酸钠。
在优选的实施方案中，掺入所述过滤装置的所述湿润剂为焦谷氨酸钠(sodium pyroglutamate)(也称为2-吡咯烷酮-5-羧酸钠或NaPCA)。优点是，焦谷氨酸钠是无毒的，能有效去除来自烟草烟雾的带电颗粒，并在烟草烟雾的温度范围内作为湿润剂发挥作用。此外，其安全、稳定易于生产并且使用方便。焦谷氨酸钠具有如下结构：
Figure C20048000447800091
本发明的过滤装置制备简单且成本低。
在一种制备方法中，制备含有诸如焦谷氨酸钠的湿润剂的溶液。随后利用所述的溶剂来润湿所述的多孔基质。然后干燥该润湿的基质，使得残余的湿润剂分散在所述多孔基质上或内部。在优选的实施方案中，所述湿润剂的含量为所述过滤装置干重的约5％至约60％。
对本发明含有焦谷氨酸钠的烟草烟雾过滤装置的效果检测如下。
对三种类型的过滤装置去除香烟烟雾中的焦油的相对效果进行了检测：
1)常规的醋酸纤维素过滤装置(“Cell-Ac”)；
2)本发明的含有醋酸纤维素与焦谷氨酸钠(“SoPyro”)的湿过滤型烟草烟雾过滤装置；及
3)商业销售的湿过滤型烟草烟雾过滤装置(Aquafilter，AquafilterCorp.)。
首先通过从商业销售的香烟中去除纤维素过滤装置来制备含有焦谷氨酸钠的醋酸纤维素过滤装置。该过滤装置重约0.21g。然后对每个过滤装置应用约0.5ml的10％重量比的焦谷氨酸钠溶液，并将该过滤装置在60℃下干燥过夜。
将常规醋酸纤维素过滤装置和含焦谷氨酸钠的醋酸纤维素过滤装置称重，并插入到40mm的聚碳酸酯管中，该管具有与标准的香烟外径等同的内径。将含0.85g烟草的无过滤嘴的香烟插入到所述聚碳酸酯管的一端，接近所述过滤装置的一端。将所述聚碳酸酯管的另一端连接到与抽气泵相连的管上。对每种类型的过滤装置的副本(duplicate)进行检测。此检测使用的每一Aquafilter也连接到含0.85g烟草的无过滤嘴香烟上，并随后连接到与抽气泵相连的管上。
点燃带过滤装置的香烟并进行间断的抽气，模拟香烟烟雾的吸入，直到所述香烟燃烧到距未燃烧端少于12.5mm。从所述聚碳酸酯管或Aquafilter取出所述过滤装置、称重、并放入10ml的甲醇中，以洗脱保留在所述过滤装置中的来自烟雾的焦油和其它物质。将过滤装置的乙醇洗脱物的吸光度(在350nm波长)用作残留在所述过滤装置中的烟雾成分的含量的指标。也记录了在烟雾通过过程中所述过滤装置获得的重量。实验结果如表1所示。
表1
  检测     过滤装置   在350nm处的吸光度   获得的重量
    1     Cell-Ac     0.470A.U.     35mg
    2     Cell-Ac     0.381A.U.     30mg
    3     SoPyro     0.731A.U.     71mg
    4     SoPyro     0.625A.U.     60mg
    5     Aquafilter<sup></sup>     0.540A.U.     *
    6     Aquafilter<sup></sup>     0.560A.U.     *
*不能确定因Aquafilter吸收烟雾成分所获得的重量，因为实际上Aquafilter在烟雾通过时会有重量损失，其原因可能是因为水分的蒸发。
根据吸光度数据，本发明一个实施方案的过滤装置(检测3和4)明显比不含湿润剂的常规醋酸纤维素过滤装置(检测1和2)有效，并且也比Aquafilter(检测5和6)更有效。
含干水的过滤装置
根据本发明的另一实施方案，提供用于湿过滤烟草烟雾的包括“干水(dry water)”的过滤装置，其含有或不含本发明所公开的其它物质。干水是甲基化硅石(methylated silica)与水的组合物。在一个实施方案中，所述甲基化硅石含量为约5-40％重量比，且所述水的含量为约60-95％重量比。在优选的实施方案中，所述甲基化硅石的含量为约10％重量比，且所述水的含量为约90％重量比。优点是，当用于本发明的过滤装置时，干水具有较好的稳定性。此外，干水廉价、无毒而且对环境无害。
在优选的实施方案中，干水的含量为所述过滤装置的约1％至约20％重量比。在特别优选的实施方案中，干水的含量为所述过滤装置的约5％至约10％重量比。
本发明中使用的干水可通过例如振荡位于封闭容器中的过量水与甲基化硅石直到实现平衡的乳化来制备。倒出过量的水，加入相当于所述乳化液中的甲基化硅石含量的10％的诸如非衍生硅石的干燥剂。进一步振荡所述乳化液来分散该干燥剂。
与在烟草烟雾过滤装置中使用干水相关的问题是，当作为烟草与吸烟者间的连续层使用时，干水倾向于阻塞该过滤装置的孔道，由此增加气流的阻力并降低吸烟的快感。为克服这一问题，本发明提供了干水与疏松纤维材料混合的实施方案。该附加的纤维提供了支架来减少当吸烟者进行抽吸时硅石颗粒在过滤装置材料中的嵌塞。这种材料的例子包括纤维素或醋酸纤维素，其具有足够短的纤维长度使所述干水表现为可流动的粉末。在优选的实施方案中，所述纤维长度短于约1mm。在优选的实施方案中，除所述干水外，本发明的烟草烟雾过滤装置还包括如本发明所讨论的卟啉。例如，本发明的烟草烟雾过滤装置包括填充有干水、叶绿酸和纤维素的约3mm至6mm的节段(segment)，其在所述过滤装置中或过滤装置的末端并位于常规过滤装置材料和烟草之间。在此过滤装置中的烟草烟雾通过所述的干水和卟啉，其可在所述的干水和叶绿酸层中留住致癌烟雾组分。
可通过在制备所述过滤装置时加入干水和卟啉混合物来制备本发明这一方面的烟草烟雾过滤装置，或可通过将该混合物注射到所述的过滤装置中或注射到所述烟草与常规过滤装置的界面处来制备。可将所述干水和卟啉的混合物注射到所述过滤装置的中轴，或通过所述可点燃抽吸的装置的侧方，例如通过连接到所述注射装置的插管来注射。优选地，所述注射装置能够对每次注射的材料用量进行测量。
可选择地，所述干水和卟啉混合物可包括在扩充过滤装置中，用于由吸烟者附加到诸如标准香烟的常规可点燃抽吸的装置上，或者附加到香烟过滤装置上。所述扩充过滤装置包括干水和卟啉层，且优选以纤维材料作为基质。所述的扩充过滤装置还包括管套，其沿中轴延伸用于安装到可点燃抽吸的装置的近端。所述管套由多孔保留元件来限界以将干水和卟啉保持在所述的扩充过滤装置中。优选地，所述管套还包括一段常规过滤装置材料，从而与所述可点燃抽吸的装置连接后，该扩充过滤装置与可点燃抽吸的装置基本表现为一个常规可点燃抽吸的装置。
含有金属酞菁以及有或没有阳离子聚合物的过滤装置
根据本发明的另一实施方案，提供包括一种或多种金属酞菁且含有或不含本发明所公开的其它物质的香烟过滤装置，所述金属酞菁例如诸如叶绿素的卟啉。优选地，所述金属酞菁为含铁卟啉或含铜卟啉，例如叶绿酸和酞菁铜三磺酸盐(trisulfonate)(酞菁铜，copper phthalocyanate)。
卟啉是可以使多种类型的致突变物和致癌物失活的平面化合物。卟啉主要通过疏水反应将致癌物结合到平面卟啉结构上，来失活平面致突变物和致癌物。因此，卟啉优选需要维持在水性环境中来最佳程度地吸附这些烟草烟雾的致癌物。卟啉还通过π-π(pi-pi)键来结合多环芳香烃(PAH)来失活致癌物。所述的含铜卟啉通过与铜离子反应还能够失活许多类型的非平面致突变物和致癌物，包括某些亚硝基胺类。失活多种致癌物虽然是公知的，但在烟草烟雾过滤装置中有效利用卟啉是未知的。
叶绿酸是天然产生的含铜卟啉并且是叶绿素的稳定形式，其中铜取代了存在于叶绿素中的镁。叶绿酸具有以下的化学式：
Figure C20048000447800131
然而，很难将叶绿酸与烟草烟雾过滤装置组分进行化学连接。因此，在优选的实施方案中，结合到所述烟草烟雾过滤装置的所述含铜卟啉为酞菁铜。酞菁铜是无毒的、合成的叶绿酸类似物，其比叶绿酸更容易连接到烟草烟雾过滤装置组分。酞菁铜具有以下化学式：
Figure C20048000447800132
通过将酞菁铜直接加到所述的烟草烟雾过滤装置可将酞菁铜结合到烟草烟雾过滤装置。在优选的实施方案中，所述酞菁铜可作为共价结合到棉花(如“蓝棉”)、人造纤维(如“蓝人造纤维”)或其它适合材料的配基结合到烟草烟雾过滤装置中。在另一优选实施方案中，可将酞菁铜结合到与本发明其它烟草烟雾过滤装置实施方案组合的烟草烟雾过滤装置中。如Hayatsu，Journal of Chromatography，597：37-56(1992)所述，其在此引用作为本发明的参考，在一个实施方案中，酞菁铜以染料C.I.活性蓝21的形式附加到纤维素纤维上，在缓和的条件下，其与纤维素纤维或其它材料上的自由羟基形成稳定的酯连接(与叶绿酸和其它卟啉不同)，由此产生“蓝21纤维素”。在另一实施方案中，酞菁铜以染料ORCO绿松蓝GGX的形式附加到纤维素纤维上，产生“GGX纤维素”。从OrganicDyestuffs Corporation(ORCO)，East Providence，RI US获得这两种染料。
纤维素是制备烟草烟雾过滤装置的基础材料。用于制备烟草烟雾过滤装置的纤维素的标准形式是醋酸纤维素，其利用乙酸酐处理纤维素制得。该反应用更疏水的乙酸酯基替代天然纤维素上的羟基。随后用三醋精(甘油三乙酸酯)来处理醋酸纤维素，与纤维素不同醋酸纤维素部分溶于三醋精，因此三醋精作为溶剂可将某些醋酸纤维素纤维连接在一起。然而，缺点是用乙酸酯基替代羟基以及用三醋精来处理该纤维素大大减少了含铜卟啉分子可能附着的位点数量，并导致与未处理的纤维素比较，三醋酸处理的醋酸纤维素是更不理想的烟草烟雾过滤装置基础材料。
因此，根据本发明的一个实施方案，提供含有一个或多个节段的烟草烟雾过滤装置，即至少含第一段。所述的第一段包括含铜卟啉和没有用乙酸酐或三醋精处理的纤维素。优选地，所述烟草烟雾过滤装置还包括第二段，其包括用三醋精处理的醋酸纤维素并基本没有含铜卟啉。
根据本发明的实施方案，提供制备包括酞菁铜的烟草烟雾过滤装置的方法。仅以示例的方式，根据以下实施该方法。通过如下步骤将染料加入到纤维素纤维中。首先，将20g纤维素加入到400ml蒸馏水中，随后加入20g硫酸钠并溶解，然后加入2.4g染料。接着，在搅拌下加入8g碳酸钠，并将混合物加热到约30℃保持35分钟。随后，将温度升高到70℃在保持60分钟来完成所述含铜卟啉到纤维素纤维的共价结合。接下来，用筛网收集该混合物，并用蒸馏水最后用200ml乙醇充分洗涤，产生含有共价结合有含铜卟啉的纤维素浆，将其在室温下干燥。虽然以示例的方式公开了特定的反应时间和温度，但是参考本发明，本领域所属技术人员可以理解，与公知的将乙烯砜活性染料附加到纺织物上的方法一致，所述反应时间和温度参数的是可以改变的。在优选的实施方案中，无论是游离的还是共价结合的，所述酞菁铜的含量为所述过滤装置干重的约0.1-5％。在特别优选的实施方案中，所述酞菁铜的含量为所述过滤装置干重的约1-3％。
在一个实施方案中，提供包括附加于烟草烟雾过滤装置的分开烟草体的可点燃抽吸的装置，该过滤装置包括第一段。优选地，所述可点燃抽吸的装置包括比邻所述切细的烟草体的第一段和比邻的位于所述可点燃抽吸的装置的近端的第二段。这种设置方便使可点燃抽吸的装置使用者直接通过所述烟草烟雾过滤装置的第二段吸入烟雾，从而在使用该可点燃抽吸的装置时获得熟悉的感觉。
在本发明的另一实施方案中，提供制备本发明所公开的烟草烟雾过滤装置的方法。该方法产生包括诸如酞菁铜的含铜卟啉的烟草烟雾过滤装置，其倾向于在过滤装置制备过程中以及烟草燃烧过程中水分在过滤装置中累积时均匀分散在所述的过滤装置中，且在使用中不会从所述过滤装置中漏出。
所述的方法包括从已共价结合有一种或多种含铜卟啉的纤维素或从其它材料中制备过滤装置材料。随后将所述的过滤装置材料制成包括至少一段共价结合有含铜卟啉的材料的烟草烟雾过滤装置。所述的烟草烟雾过滤装置还可包括一段或多段基本不含含铜卟啉的材料。使用包括共价结合的含铜卟啉的过滤装置材料使得利用现有的设备可高速、大量制备结合有本发明过滤装置的诸如香烟的可点燃抽吸的装置。
所述方法包括如下步骤，首先提供一种或多种诸如酞菁铜的含铜卟啉。在优选的实施方案中，所述含铜卟啉为酞菁铜三磺酸盐的乙烯砜(vinylsulfone)衍生物，例如C.I.活性蓝21染料(ORCOREACTIVETurquoise RP，购自Organic Dyestuffs Corporation，East Providence，RIUS)。
以下步骤中给出的材料用量是相对量，并仅以示例性方式给出。本领域所属技术人员参考本公开能够理解，对于商业产品该用量可以按比例上调。提供含铜卟啉后，制备含铜卟啉与纤维素纤维重量比约为1.2∶10的混合物，例如约1.2g的含铜卟啉与约10g的适于用作造纸浆的级别的纤维素纤维混合。所述混合物还优选包括溶于约200ml无氯水中的约10g硫酸钠。
随后，加热该混合物至约30℃维持约35分钟，然后，提升该温度至约70℃维持约60分钟来完成所述含铜卟啉与纤维素纤维的共价结合。接下来，在筛网(mesh)上收集所述混合物，并在流水下彻底洗涤，产生含有共价结合的含铜卟啉的纤维素纤维。利用商业销售的设备将所述共价结合含铜卟啉的纤维素纤维成型入烟草烟雾过滤装置的节段中。该过滤装置随后附加到切细的烟草体上来产生本发明的可点燃抽吸的装置。此外，本发明包括如上所述制备的含铜卟啉浸渍的纸，其用来制造烟草烟雾过滤装置或用于其它用途。
对于商业规模的制造，优选在纸浆消耗罐(pulpattrition tank)中进行用于附加诸如C.I活性蓝21的金属卟啉的共价结合反应，所述纸浆消耗罐例如造纸设备中使用的那些。更优选地，在水中的纸浆加载量约为5％-10％时，开始共价结合反应。通常，在收集到造纸筛(papermaking screen)上之前，将用于制作香烟过滤装置的纸张的纤维素纤维稀释到约0.2-0.5％。在进行标准的造纸程序之前，在所述共价结合反应之后通过直接稀释卟啉结合的纤维素纤维也可省略该分离步骤。
除含铜卟啉外，制造烟草烟雾过滤装置的方法还可包括加入一种或多种其它的物质到本发明的烟草烟雾过滤装置。在优选的实施方案中，所述一种或多种其它的物质是几丁质，一种衍生自节肢动物的多糖，因几丁质颗粒包括高密度的自由羟基，其可共价附加在金属卟啉化合物上，例如C.I.活性蓝21染料。干重下，与纤维素相比，几丁质能够与约四倍量的C.I.活性蓝21染料结合。在优选的实施方案中，用上述反应相当的方法其中用几丁质替代所述纤维素，来将几丁质颗粒(购自SigmaChemical Company，St.Louis，MO US)共价结合到含铜卟啉。以下步骤给出的材料用量是相对量并仅为示例性给出。对于商业生产，本领域所属技术人员参考本公开能够理解，该用量可以按比例上调。几丁质颗粒对含铜卟啉的共价结合可通过例如如下步骤来实现。将0.8g C.I.活性蓝21染料和6.8g硫酸钠溶解在133ml的蒸馏水中。随后，加入2.0g几丁质，并在30℃将该混合物轻轻搅拌20分钟。接下来，加入2.7g碳酸钠并将所述混合物在30℃静置15分钟，随后在20分钟内从30℃加热至70℃。随后搅拌所述混合物并在70℃的温度下维持60分钟，来使所述结合反应完成。在烧结的玻璃过滤器中收集所产生的酞菁铜衍生的几丁质，并用蒸馏水彻底洗涤来去除未反应的卟啉和盐。
通过将共价结合到几丁质的含铜卟啉与纤维素纸浆以约1∶20至1∶1的干重比例混合将共价结合到几丁质的含铜卟啉掺和到纸中。所述纤维素也可包括本发明的共价结合的含铜卟啉。所述的掺和包括在造纸的启始步骤中，当所述纤维素正在被水浸软时(在将所述纸浆装载到筛网上、加压、干燥之前)将所述几丁质与纤维素纸浆混合。所述几丁质浸渍的纤维素可随后用于本发明的烟草烟雾过滤装置的制造。
在优选的实施方案中，所述一种或多种其它物质是活性碳或者是木质素(一种木材成分，是从木材中制备纤维素纸浆时产生的副产物)。这两种物质中的一种或两种可加入到本发明的共价结合了含铜卟啉的纤维素中，特别是用于制造掺和了活性炭或木质素的纸。这种情况下，以与上述公开的几丁质相同的方式和比例将活性炭或木质素到纤维素中。
此外，在优选的实施方案中，将如上述制备的过滤装置附加在由三醋精处理的标准醋酸纤维素纤维制造的烟草烟雾过滤装置上来产生包括至少两段的过滤装置。优选地，包括三醋精处理的醋酸纤维素纤维的节段位于包括含铜卟啉浸渍的纤维素纤维的节段的近侧，其远离可点燃抽吸的装置的燃烧端，而所述包括含铜卟啉浸渍的纤维素纤维的节段位于切细的烟草体与包括三醋精处理的醋酸纤维素纤维的节段之间。
对根据本发明制备的两段过滤装置的有效性检测如下。将烟草烟雾过滤装置制备成包括两段的形式。每一近侧段包括三醋精处理的醋酸纤维素纤维。一个过滤装置的远侧段包括上述所公开的酞菁铜浸渍的纤维素纤维，而其它的过滤装置的远侧段包括没有用三醋精处理以及没有用含铜卟啉浸渍的纤维素纤维。随后将所述两段过滤装置放置在塑料管中并保留约0.5cm长的没有所述过滤装置的管，并将来自Marlboroe香烟的3cm长的香烟杆填入比邻所述过滤装置的所述管的0.5cm空段中来产生所述的可点燃抽吸的装置。点燃该烟草，并用抽吸泵将该可点燃抽吸的装置进行十次20ml烟团的抽吸，直到所述烟草燃烧至所述塑料管的末端。从所述管中移去所述过滤装置并放入以50∶1稀释的含氨的10ml甲醇中，来从所述过滤装置中洗脱残留的多环芳香烃。将10ml的提取物蒸馏到1ml并用5ml己烷在氧化铝上进行薄层层析。利用荧光分光光度来估计总的多环芳香烃含量。结果提示，本发明的包括酞菁铜的两段过滤装置可滞留80ng的多环芳香烃，而没有酞菁铜的两段过滤装置滞留6ng的多环芳香烃。由于所述烟草杆燃烧产生的总多环芳香烃估计在约100ng至200ng，因此这13倍的增加是特别显著。因此，根据本发明的两段过滤装置去除了烟草烟雾中多环芳香烃总量的约40％至80％。
在另一实施方案中，本发明的所述烟草烟雾过滤装置包括含铜卟啉的铁类似物而不含含铜卟啉。在优选的实施方案中，所述类似物是C.I.活性蓝21染料的铁类似物，其通过酸化C.I.活性蓝21染料、加入硫酸铁，以及随后加入适合的碱来制备，这是本领域所属技术人员参考本公开能够理解的。可选择地，在C.I.活性蓝21染料的合成的启始阶段可使用诸如无水氯化铁的铁盐来替代铜盐来产生铁类似物。对应上述公开的所述含铜卟啉浸渍的纸，也可使用所述C.I.活性蓝21染料的铁类似物来制备用C.I.活性蓝21染料铁类似物浸渍的纸，用来制备烟草烟雾过滤装置或其它用途。
在另一实施方案中，本发明为同时包括诸如酞菁铁或酞菁铜的一种或多种金属酞菁，以及一种或多种聚阳离子聚合物的烟草烟雾过滤装置。在优选的实施方案中，所述一种或多种聚阳离子聚合物具有阳离子部分，所述阳离子部分包括一种或多种伯氨基或仲氨基。在一个实施方案中，所述一种或多种聚阳离子聚合物选自聚(丙烯亚胺)、聚乙烯胺、聚(2-乙基环乙亚胺)、聚(2，2-二甲基环乙亚胺和聚(2，2-二甲基-3-正丙基环乙亚胺)以及上述物质的组合。在优选的实施方案中，所述一种或多种聚阳离子聚合物是聚乙烯亚胺(PEI)。诸如PEI的一种或多种聚阳离子聚合物对于从烟草烟雾中去除致突变物、致癌物以及其它毒素是有效的。其还能够使全部的尼古丁无阻碍地通过所述的过滤装置，由此增加尼古丁传输与致突变物和致癌物的传输之间的比值。
当所述金属卟啉掺入到本发明的烟草烟雾过滤装置，捕集(trap)或失活烟草烟雾中的致突变物和致癌物时，该金属卟啉也会减少尼古丁的通过。如本发明所公开的，在优选的实施方案中，所述掺入烟草烟雾过滤装置的金属卟啉包括一种或多种阴离子部分，诸如连接到C.I.活性蓝21染料的卟啉环上的磺酸酯基。所述的聚阳离子聚合物能够起到部分中和所述磺酸酯基在过滤装置中对尼古丁的截留作用。因此，在金属卟啉衍生的纤维素中加入聚阳离子聚合物能够降低残留在所述过滤装置中的尼古丁量，并增加该烟草烟雾中的尼古丁量，而不会阻碍金属卟啉捕集或失活烟草烟雾中致突变物和致癌物的作用。因此，本发明的烟草烟雾过滤装置中的金属卟啉与聚阳离子聚合物的组合能够协同减少烟草烟雾中致突变和致癌化合物对尼古丁的比例，并好于单独使用金属卟啉或聚阳离子聚合物时的效果。此外，因烟草吸烟者倾向调节其烟雾的吸入量来自我控制尼古丁的满意剂量，减少致突变和致癌化合物对尼古丁的比例将会减少吸烟者吸入的致突变和致癌化合物的总量。吸烟者摄入致突变和致癌化合物量的减少将会减少与吸烟相关的发病率和死亡率。
根据每分子中单体的数目，可以获得多种分子量的诸如PEI的聚阳离子聚合物。在优选的实施方案中，在本发明过滤装置中使用的聚阳离子聚合物具有大于约1000道尔顿的分子量，以减少所述聚阳离子聚合物进入烟草烟雾的可能性。在特别优选的实施方案中，在所述过滤装置中使用的聚阳离子聚合物具有约1000至100,000道尔顿的分子量。
但缺点是，诸如PEI的聚阳离子聚合物与醋酸纤维素纤维不相容，因此，根据本发明的一个实施方案，提供包括纤维素的烟草烟雾过滤装置，其基本不含醋酸纤维素而含纤维素，而且还包括诸如酞菁铁和酞菁铜的金属酞菁，以及包括诸如PEI的聚阳离子聚合物。
对于商业规模的生产，将溶于水或短链醇中的聚阳离子聚合物溶液(例如乙醇或异丙醇)喷洒到将用于过滤装置制备的纸上。当纸从辊轴(roll)拉出到卷边机(crimper)上时或在更早的阶段，例如在造纸过程的启始阶段在纸浆被加载到造纸筛上之后，喷洒所述聚阳离子聚合物溶液。在一个实施方案中，溶液中聚阳离子聚合物的浓度为约0.5-50％。在优选的实施方案中，溶液中聚阳离子聚合物的浓度为约1-10％。在优选的实施方案中，在造纸过程中在所述纸浆被加载到造纸筛之前加入所述聚阳离子聚合物。
如下，通过组建双区的过滤装置来制造本发明的这一实施方案的烟草烟雾过滤装置，该双区过滤装置在近端包括标准的醋酸纤维素过滤装置材料的节段，并且在远端包括用金属酞菁染色并用PEI处理的纤维素节段。首先通过粉碎用于制备纸过滤装置的纸来获得纤维素(Tela-Kimberly Switzerland GmbH，Balsthal，Switzerland)。获得粘性的50/50的PEI水溶液(Catalog#P3143，Sigma Chemical Co.，St.Louis，MOUS)。用乙醇稀释PEI溶液来得到终浓度为5％的PEI(在5％水和90％乙醇中)。将10ml的这种PEI乙醇溶液喷洒到10g Blue 21纤维素纸浆上。将所述纸浆立即浸渍在转页(rotating-blade)咖啡豆研磨机上直到其具有类似松散棉花的质地并在室温下干燥。类似地用10ml溶于乙醇/水的5％PEI处理10g GGX纤维素。
随后，用钳子移去Marlboro柔和(light)香烟(Philip Morris，Richmond，VA US)的过滤装置，来制备双过滤装置。该过滤装置为27mm长。将能够紧密安装到所述香烟的过滤装置空腔的薄壁塑料管剪切成27mm的节段。将原来的醋酸纤维素过滤装置剪切成1cm的节段。将1cm的醋酸纤维素过滤装置片插入到所述的塑料管中，且剩余部分用85mg的浸渍纤维素(含有或没有金属酞菁染料或PEI)填充。将含有所述醋酸纤维素和纤维素的管插入到已经取出过滤装置的香烟的过滤装置腔中使纤维素段与所述香烟柱接触，这样使得标准的醋酸纤维素材料位于所述香烟的近端，即通常与吸烟者嘴唇接触的一端。作为对照，通过将原来的过滤装置插入到27mm长的塑料管中，随后再将其插入到香烟的过滤装置空腔中来制备含未处理的醋酸纤维过滤装置的测试香烟。塑料管起到阻塞围绕所述过滤装置的纸中的气洞的作用，这些气洞通过空气稀释影响烟雾的组成。
现参考表2，其显示了Cambridge过滤装置捕获的来自香烟组(包括每检测组5支香烟的3次重复)烟雾的微粒物质中检测的焦油(作为致突变化合物的代表)和尼古丁的结果。使用的吸烟条件为35ml/烟团，烟团持续时间2秒，且每60秒有一个烟团。由于所有的过滤装置，包括标准的醋酸纤维素过滤装置，均被包装在塑料管中并插入到所述的过滤装置空腔中，阻断了所述过滤装置中的气洞(否则在烟雾通过所述过滤装置时空气会稀释该烟雾)。检测以下各组的过滤装置：1)醋酸纤维素(ca)；2)醋酸纤维素/纤维素双区过滤装置；3)醋酸纤维素/蓝纤维素双区过滤装置；4)加入5％PEI的醋酸纤维素/蓝纤维素双区过滤装置；5)醋酸纤维素/GGX纤维素双区过滤装置；6)加入5％PEI的醋酸纤维素/GGX纤维素双区过滤装置。
表2通过过滤装置的烟草烟雾的焦油和尼古丁含量
(mg/过滤装置，平均值±SD)
  测试的过滤装置   焦油   尼古丁  尼古丁/焦油比值
  醋酸纤维素(CA)   11.1±0.9   0.75±0.07     0.0677
  CA/纤维素   8.27±0.82   0.53±0.04     0.0645
  CA/蓝21纤维素   7.09±1.14   0.45±0.07     0.0639
  CA/蓝21纤维素+PEI   8.81±0.45   0.68±0.02     0.0777
  CA/GGX纤维素   7.23±1.16   0.45±0.06     0.0621
  CA/GGX纤维素+PEI   8.40±1.38   0.65±0.07     0.0779
如表所示，将PEI加入到蓝21纤维素过滤装置和GGX纤维素过滤装置中使尼古丁对以焦油为代表的致突变化合物的比例显著增加。
此外，利用相同的吸烟方法在Cambridge过滤装置上收集了来自每组的其它测试香烟的微粒物质(TPM)的总量，并以10mg/ml的浓度溶解在DMSO中。再者，利用S9肝提取物活化，进行了所收集的烟雾微粒物质的DMSO提取物对沙门氏菌属TA98株的艾姆斯致突变分析(Amesmutagenesis assay)。检测了250和500微克/板的两个剂量的烟雾提取物。在艾姆斯试验中，每板的细菌集落(“回复突变体(revertant)”)的数目是所述烟草烟雾提取物突变活性的指标，且突变活性进一步反映致癌的潜力。这些实验的结果如表3所示。
表3来自通过过滤装置的烟雾中的总微粒物质的致突变活性(平均值±SD)
 测试的过滤装置     回复突变体(250μg/板)    回复突变体(500μg/板)    500μg/板时相对CA的比例
 醋酸纤维素(CA)     453±20     639±12     1.00
 CA/纤维素     438±16     669±25     1.05
 CA/蓝21纤维素     378±15     506±18     0.79
 CA/蓝21纤维素+PEI     351±22     474±18     0.74
 CA/GGX纤维素     397±13     551±25     0.82
 CA/GGX纤维素+PEI     401±13     520±31     0.77
如表所示，相对未处理的醋酸纤维素，通过含有CI活性蓝21染料或活性绿松石GGX染料衍生的纤维素的过滤装置的烟雾的致突变活性(致癌可能性的指标)对总微粒物质(主要是焦油+尼古丁)的比值降低了。PEI进一步降低了致突变活性对烟雾TPM比值。因此，通过使尼古丁无阻碍地通过所述过滤装置同时将致突变物和其它毒物保留在该过滤装置中，PEI加入到用金属酞菁染料衍生的过滤装置材料中会增加尼古丁对焦油的比例，并降低致突变活性对焦油的比值，从而导致烟雾中的尼古丁对致突变活性的比值显著提高，并高于用包括金属酞菁但不含PEI的烟草烟雾过滤装置所实现的比值。
此外，TPM/回复突变体比值也可用作给定剂量的TPM的致突变活性的指标。以下计算利用上述500微克/板实验获得的数据来进行。
所述醋酸纤维素过滤装置组具有639回复突变体(突变细菌集落)的平均值。因此，在艾姆斯试验中，500微克的TPM产生639回复突变体＝每个回复突变体0.783微克的TPM。所述醋酸纤维素(CA)过滤装置组具有尼古丁对焦油的比例为0.0677，即每微克焦油0.0677微克的尼古丁。在500微克/板的相同绝对剂量的焦油条件下，所述含PEI的蓝21过滤装置组具有474回复突变体的平均值，即1.055微克焦油/回复突变体。所述含有PEI的蓝21过滤装置组得到0.0777的尼古丁/焦油比例，即0.0777微克的尼古丁/微克焦油。
因此，焦油/回复突变体比值乘以尼古丁/焦油比例得出尼古丁/回复突变体比值，其为每单位尼古丁的致突变活性数量的指标：
醋酸纤维素：0.783×0.0677＝0.053微克尼古丁/回复突变体(或18.9回复突变体/微克尼古丁)
含PEI的蓝21：1.055×0.0777＝0.082微克尼古丁/回复突变体(或12.2回复突变体/微克尼古丁)
含PEI的蓝21对醋酸纤维素的比值为蓝0.082/0.053＝1.54。
因此，与标准的未处理的醋酸纤维素过滤装置比较，将PEI加入蓝21衍生的纤维素过滤装置中能够增加54％的尼古丁对致突变活性的比值。
在本发明的其它的实施方案中，在所述过滤装置加入一种或多种pH-调节过滤装置添加剂，用其替代PEI将其与PEI一同加入。在一个实施方案中，所述一种或多种pH-调节过滤装置添加剂为选自碳酸钠、碳酸钙、磷酸钠、磷酸钙以及阳离子交换树脂的无机盐。
在本发明的另一实施方案中，除一种或多种诸如PEI的聚阳离子聚合物外，所述烟草烟雾过滤装置还包括几丁质。在本发明的另一实施方案中，除一种或多种诸如PEI的聚阳离子聚合物和一种或多种诸如C.I.活性蓝21染料的金属酞菁外，所述烟草烟雾过滤装置还包括几丁质。含微囊的过滤装置
根据本发明的另一实施方案，提供用于烟草烟雾的包括多孔基质且含有或不含本发明所公开的其它物质的过滤装置，所述多孔基质中分散有微囊。所述的微囊优选包括内核和外壳。
所述微囊内核包括至少一种植物油。适合的植物油包括至少一种选自蓖麻油、棉仔油、玉米油、葵花籽油、芝麻油、大豆油以及油菜籽油的油。在优选的实施方案中，所述植物油为葵花籽油。本领域所属技术人员参考本公开应理解其它的油也是适合的。在优选的实施方案中，所述植物油的含量为所述微囊干重的约20％至约80％，更优选为微囊干重的约30％至约70％。
在优选的实施方案中，所述微囊壳也含有诸如叶绿酸的卟啉或诸如酞菁铜的其它卟啉。当存在时，所述叶绿酸的含量优选为所述微囊干重的约1％至约10％，更优选为所述微囊干重的约2％至约5％。
在优选的实施方案中，所述微囊壳包括湿润剂。在优选的实施方案中，所述湿润剂为焦谷氨酸钠，但是本领域所属技术人员参考本发明的公开可理解也可使用其它的湿润剂。在优选的实施方案中，诸如焦谷氨酸钠的所述湿润剂的含量为所述微囊干重的约10％至约90％，更优选为所述微囊干重的约20％至约70％。
在另一实施方案中，所述微囊壳还包括甲基纤维素。在优选的实施方案中，所述甲基纤维素的含量为所述微囊干重的约5％至约30％，更优选为所述微囊干重的约10％至约25％。
在另一优选的实施方案中，除甲基纤维素外或替代甲基纤维素，所述微囊壳还包括诸如聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮的聚合剂，或同时包括聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮。在优选的实施方案中，所述聚合剂的含量为所述微囊干重的约2％至约30％，更优选为所述微囊干重的约5％至约20％。
用于制备本发明微囊的化合物可从本领域所属技术人员公知的多种来源购得，例如Sigma Chemical Co.，St.Louis，MO US。
可根据本领域所属技术人员公知的多种方法来制备用于本发明的微囊。例如，通过将200g植物油与500g的水性悬浮液混和来制备本发明的微囊，该悬浮液包括位于水中的25g低粘度的甲基纤维素、5g叶绿酸、50g焦谷氨酸钠以及150g玉米淀粉。将所得混合物乳化并喷雾干燥来形成微囊。
通过在形成圆柱形过滤装置之前将微囊喷洒在醋酸纤维素过滤装置束(tow)原料片(sheet)上，可在香烟制造机器处通过喷雾干燥法来形成本发明的微囊。可选择地，可预先制备适合的微囊，并借助振动盘(vibrating pan)或本领域所属技术人员参考本发明公开可以理解的其它技术将所述微囊投放到醋酸纤维素过滤装置原料片上。此外，在过滤装置原料束碾压(roll)和成型为过滤装置材料柱之前，通过将微囊洒入过滤装置来将微囊掺入预先制备的过滤装置中。
本领域所属技术人员应理解，含有本发明微囊的过滤装置的制造仅需要对常规过滤嘴-香烟制造设备进行很小的改造。此外，含有本发明微囊的过滤装置的制造费用仅略微高于常规过滤装置。
使用中，所述微囊的湿润剂部分从通过过滤装置的烟草烟雾中捕集水分。因焦谷氨酸钠能够以干燥形式掺入所述过滤装置中因此是特别优选的。
当使用时，所述微囊的油部分捕集如嘧啶的某些有害的挥发性化合物，但不阻挡产生调味和芳香的化合物的通过。使用时，叶绿酸是烟草烟雾的致癌成分的强力失活剂
所述微囊的甲基纤维素部分赋予所述微囊结构稳定性，但在温热和暴露于水分时分散。与大多数常用的粘性赋予物质不同，甲基纤维素能从温热的溶液中沉淀。此外，与常用的粘性赋予物质比较，其能在更低的温度下溶解。
当含有本发明微囊的烟草烟雾过滤装置过滤烟草烟雾时，微囊从烟草烟雾中捕获热和水分，其中所述微囊包括焦谷氨酸钠和甲基纤维素的壳以及植物油和叶绿酸的核。所述甲基纤维素在纤维材料上沉淀能够增加用于湿滤烟草烟雾的有效表面积。这使得由焦谷氨酸钠滞留的水分可以快速地分散进入过滤装置材料中。
叶绿酸几乎均等地分配在水性和油性环境之中，使得与叶绿酸单独位于一相中的情况相比，对烟草烟雾的微粒和汽相形式的毒性和致突变化合物的失活作用加强了。
含有表面活性剂的过滤装置
在另一优选的实施方案中，本发明的过滤装置还包括至少一种改善烟草烟雾过滤装置效果的表面活性剂，该过滤装置含有或没有本发明公开的其它物质。在特别优选的实施方案中，所述表面活性剂的含量为所述过滤装置干重的约0.1％至约10％，更优选约0.1％至约2％。
所述表面活性剂优选为无毒的，并可包括一种或多种以下种类的化合物：(1)山梨聚糖脂肪酸酯的聚氧化亚烷基衍生物(即聚氧化亚烷基山梨聚糖酯)，(2)多羟基醇的脂肪酸单酯，或(3)多羟基醇的脂肪酸二酯，但本领域所属技术人员参考本发明公开应理解，有其它适合的表面活性剂。
适合的表面活性剂的例子包括乙醇盐，羧酸酯，甘油酯、聚氧化乙烯酯、脱水山梨醇酯、乙氧基化的(ethoxylated)脱水山梨醇酯、乙氧基化的天然脂肪、油和蜡、脂肪酸甘油酯、聚氧化乙烯脂肪酸酰胺、聚氧化亚烃(polyalkylene oxide)阻断的共聚物以及聚(氧化乙烯-组成-氧化丙烯)。参考本发明公开，本领域所属技术人员应理解也可使用其它适合的表面活性剂。
含有其它物质的过滤装置
所述过滤装置还可包括一种或多种过滤或失活烟草烟雾中的毒性或致突变成分的其它物质。这种物质的例子包括抗氧剂和自由基清除剂，如谷胱甘肽、半胱氨酸、N-乙酰半胱胺酸、巯乙磺酸钠、抗坏血酸和N，N’-二苯基-p-苯二胺；乙醛失活剂如烯二醇(enediol)化合物、胺以及氨基硫醇类；亚硝基胺捕获剂和致癌物失活剂如离子交换树脂、叶绿素；以及尼古丁捕获剂如丹宁酸和其它有机酸。在一个优选的实施方案中，所述过滤装置包括胶态硅石(colloidal silica)化合物，其可以清除烟草烟雾中的仲胺，因此防止所述仲胺在体内转化为亚硝基胺。参考本发明公开，本领域所属技术人员应理解，也可使用其它适合的物质。在优选的实施方案中，所述其它物质的含量为所述过滤装置干重的约0.1％至约10％，更优选约0.1至2％。
含有本发明公开的某些物质的组合的过滤装置
根据本发明的另一实施方案，提供了包括本发明公开的物质的组合的烟草烟雾过滤装置。在优选的实施方案中，所述过滤装置包括诸如焦谷氨酸钠的湿润剂与干水的组合。这种组合具有协同改善烟草烟雾的湿过滤的功能。在一个实施方案中，所述过滤装置的焦谷氨酸钠含量为干水的水性部分重量的约1％-20％。在优选的实施方案中，所述过滤装置的焦谷氨酸钠含量为干水的水性部分重量的约5％-10％。
在另一优选的实施方案中，所述过滤装置包括诸如酞菁铜的含铜卟啉与诸如焦谷氨酸钠的湿润剂或干水的组合，或同时与两者的组合。因含铜卟啉在水性环境中能更好地清除致癌物，因此这些组合是特别优选的。在一个实施方案中，所述含铜卟啉包括所述干水重量的约0.5％至约5％。
在另一优选的实施方案仲，所述过滤装置包括叶绿酸与湿润剂或干水的组合或同时与两者的组合。在一个实施方案中，所述叶绿酸包括干水重量的约0.5％至约5％，而所述湿润剂为干水重量的约1％至20％。
这种组合的具体例子为蓝人造纤维(酞菁铜浸渍的人造纤维)与干水的组合。当在标准的醋酸纤维素烟草烟雾过滤装置的3mm的烟草末端的含量为约10mg至100mg时，所述组合不妨碍抽吸但通过艾姆斯试验分析其能降低75-80％的烟草烟雾致突变性。此外，这些成分价廉、安全、对环境无害。
干水与卟啉的组合可通过例如将干燥的卟啉以最多达甲基化硅石重量的数量加入到根据本发明公开内容制造的干水中来制备。必须在所述干水已经稳定乳化后再加入所述的卟啉。在甲基化硅石中达到乳化之前，将卟啉溶解在水中会导致不稳定的卟啉/干水复合物。在优选的实施方案中，所述卟啉的加入量约为0.1-0.5克/克甲基化硅石。利用相似的方法来产生干水与诸如蓝棉和蓝人造纤维的卟啉衍生的纤维的组合。将该两种物质组合后，振荡或搅拌该组合物来混匀。
有圆周壁的过滤装置
本发明的过滤装置优选配置有外部的、圆周状、水分密封的壁或包装来防止将吸烟者的手弄湿。这样的壁可由聚合材料制造，例如本领域所属技术人员公知的乙烯醋酸乙烯(ethylvinyl acetate)共聚物、聚丙烯或尼龙。
过滤装置中物质的位置
本发明公开的物质可以多种配置方式掺入到本发明的过滤装置中。例如，所述基质或物质可以基本均匀的方式分散在整个过滤装置中。
可选择地，所述基质或物质可仅分散在所述过滤装置的一段中，例如近半段(最接近吸烟者的一端)、远半段(最接近烟草的一端)、近三分之一(最接近吸烟者的一端)、中三分之或远三分之一(最接近烟草的一端)。例如所述烟草烟雾过滤装置可具有一个或多个同时包括一种或多种金属酞菁和一种或多种聚阳离子聚合物的节段，以及一个或多个基本不含金属酞菁和聚阳离子聚合物的节段。
在另一实施方案中，至少一种物质分散在所述过滤装置的一个节段中，且至少一种其它物质分散在所述过滤装置的其它段中。此两段可有重叠区域。例如，本发明的过滤装置可具有分散在所述过滤装置的远三分之一的金属酞菁、分散在所述过滤装置近三分之一的聚阳离子聚合物，而中间段同时包括金属酞菁和聚阳离子聚合物。
在另一实施方案中，将所述物质掺入到过滤装置中随后附加在标准的烟草烟雾过滤装置的末端。在优选的实施方案中，所述物质掺入到烟草烟雾过滤装置中得到类似截短的标准烟草烟雾过滤装置，随后将该截短的过滤装置附加在标准的烟草烟雾过滤装置末端。在此实施方案中，与加到可点燃抽吸的装置近端的商业销售的过滤装置不同，因所述截短的过滤装置结构类似于标准的过滤装置，因此使用者不会明显意识到增加的截短过滤装置。
此外，本发明的物质能够掺入到构成所述过滤装置剩余部分的纤维材料与切细的烟草体之间的过滤层中。
采用本发明过滤装置的可点燃抽吸的装置
根据本发明的另一实施方案，提供包括附加到切细的烟草体的本发明公开的烟草烟雾过滤装置的可点燃抽吸的装置。例如，这种可点燃抽吸的装置可以是带有过滤装置的香烟，该过滤装置包括一种或多种金属酞菁和一种或多种聚阳离子聚合物。
过滤烟草烟雾的方法
根据本发明的另一实施方案，提供过滤可点燃抽吸的装置中的烟草的方法。所述方法包括如下步骤：首先提供包括附加到切细的烟草体的本发明烟草烟雾过滤装置的可点燃抽吸的装置。其次，点燃所述的切细的烟草体使得烟雾通过烟草体进入所述的过滤装置。随后，使烟雾通过所述过滤装置，由此过滤所述烟雾。
制造可点燃抽吸的装置的方法
根据本发明的另一实施方案，提供制造可点燃抽吸的装置的方法。所述方法包括如下步骤：首先提供本发明的烟草烟雾过滤装置。其次将所述的过滤装置附加到切细的烟草体上。
尽管本发明参考某些优选实施方案进行了相当细致的公开，然而也可能有其它的实施方案。因此，所附权利要求的范围不应局限于本发明对优选实施方案的说明。本发明引用的所有参考均全部引入作为参考。

Claims (27)

1.烟草烟雾过滤装置，包括一种或多种金属酞菁，并且还包括一种或多种聚阳离子聚合物，其中所述金属酞菁的含量为所述过滤装置干重的0.1-5％。
2.如权利要求1所述的烟草烟雾过滤装置，其中所述金属酞菁的含量为所述过滤装置干重的1-3％。
3.如权利要求1或2所述的烟草烟雾过滤装置，其中所述一种或多种金属酞菁为酞菁铜。
4.如权利要求3所述的烟草烟雾过滤装置，其中所述酞菁铜选自C.I.活性蓝21染料和ORCO绿松蓝GGX染料。
5.如权利要求1或2所述的烟草烟雾过滤装置，其中所述一种或多种金属酞菁为酞菁铁。
6.如权利要求5所述的烟草烟雾过滤装置，其中所述酞菁铁为C.I.活性蓝21染料的铁类似物。
7.如权利要求1或2所述的烟草烟雾过滤装置，其中所述一种或多种聚阳离子聚合物具有阳离子部分，所述阳离子部分包括一种或多种伯氨基或仲氨基。
8.如权利要求1或2所述的烟草烟雾过滤装置，其中所述一种或多种聚阳离子聚合物选自聚(丙烯亚胺)、聚乙烯胺、聚(2-乙基环乙亚胺)、聚(2，2-二甲基环乙亚胺)和聚(2，2-二甲基-3-正丙基环乙亚胺)以及上述物质的组合。
9.如权利要求1或2所述的烟草烟雾过滤装置，其中所述一种或多种聚阳离子聚合物是聚乙烯亚胺(PEI)。
10.如权利要求1或2所述的烟草烟雾过滤装置，其中所述一种或多种聚阳离子聚合物具有大于1000道尔顿的分子量。
11.如权利要求1或2所述的烟草烟雾过滤装置，其中所述一种或多种聚阳离子聚合物具有1000至100,000道尔顿的分子量。
12.如权利要求1或2所述的烟草烟雾过滤装置，还包括不含醋酸纤维素的纤维素。
13.如权利要求1或2所述的烟草烟雾过滤装置，其中所述一种或多种金属酞菁为酞菁铜，且所述聚阳离子聚合物是聚乙烯亚胺。
14.如权利要求1或2所述的烟草烟雾过滤装置，其中所述一种或多种金属酞菁为酞菁铁，且所述聚阳离子聚合物是聚乙烯亚胺。
15.如权利要求1或2所述的烟草烟雾过滤装置，其中所述过滤装置还含有一种或多种不同于所述聚阳离子聚合物的pH调节过滤装置添加剂。
16.如权利要求15所述的烟草烟雾过滤装置，其中所述一种或多种pH调节过滤装置添加剂是无机盐。
17.如权利要求16所述的烟草烟雾过滤装置，其中所述无机盐选自碳酸钠、碳酸钙、磷酸钠、磷酸钙以及阳离子交换树脂。
18.如权利要求1或2所述的烟草烟雾过滤装置，还包括几丁质。
19.如权利要求1或2所述的烟草烟雾过滤装置，其中所述一种或多种金属酞菁和所述一种或多种聚阳离子聚合物以均一的方式分散在整个所述过滤装置中。
20.如权利要求1或2所述的烟草烟雾过滤装置，其中所述烟草烟雾过滤装置包括第一段和第二段，其中所述第一段包括所述一种或多种金属酞菁和所述一种或多种聚阳离子聚合物，且所述第二段不含金属酞菁和聚阳离子聚合物。
21.如权利要求1或2所述的烟草烟雾过滤装置，其中所述烟草烟雾过滤装置包括第一段、第二段和第三段，其中所述第一段包括所述一种或多种金属酞菁而不含聚阳离子聚合物，所述第二段同时包括所述一种或多种金属酞菁和所述一种或多种聚阳离子聚合物，且所述第三段包括所述一种或多种聚阳离子聚合物但不含金属酞菁。
22.包括权利要求1或2所述的烟草烟雾过滤装置的可点燃抽吸的装置。
23.过滤烟草烟雾的方法，包括：
a)提供权利要求22所述的可点燃抽吸的装置；
b)点燃切细的烟草体，从而使烟雾通过所述烟草体进入所述过滤装置；及
c)使所述烟雾通过所述过滤装置，由此过滤所述烟雾。
24.制造可点燃抽吸的装置的方法，包括：
a)提供权利要求1或2所述的烟草烟雾过滤装置；及
b)将所述的过滤装置附加于切细的烟草体。
25.如权利要求24所述的制造可点燃抽吸的装置的方法，还包括将所述一种或多种聚阳离子聚合物的溶液喷洒到制成所述烟草烟雾过滤装置的材料上，其中所述聚阳离子聚合物在溶液中的浓度为0.5-50％。
26.如权利要求24所述的制造可点燃抽吸的装置的方法，还包括将所述一种或多种聚阳离子聚合物的溶液喷洒到制成所述烟草烟雾过滤装置的材料上，其中所述聚阳离子聚合物在溶液中的浓度为1-10％。
27.如权利要求24所述的制造可点燃抽吸的装置的方法，其中所述烟草烟雾过滤装置包括纸浆制造的纸，且所述方法还包括在将所述纸浆加载到造纸筛之前将所述聚阳离子聚合物加到所述纸浆中。
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