CN105158418A

CN105158418A - 模拟吸烟机构

Info

Publication number: CN105158418A
Application number: CN201510509661.1A
Authority: CN
Inventors: 赵丽娇; 陈曦; 任婷; 钟儒刚
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2015-08-18
Filing date: 2015-08-18
Publication date: 2015-12-16

Abstract

本发明涉及烟草研究技术领域，提供了一种模拟吸烟机构。该机构包括捕集装置、吸气装置以及控制器；通过吸气装置使模拟用烟支的主流烟气通过捕集装置，利用捕集装置捕集主流烟气中的待捕集成分，在此过程中，通过控制器控制吸气装置的启停，以控制吸气装置的吸气时长和停止时长，从而准确的模拟出人体的实际吸烟过程，进而可精准地测定人体在实际吸烟过程中所摄入的某种有害成分的量。

Description

模拟吸烟机构

技术领域

本发明涉及烟草研究技术领域，特别提供了一种模拟吸烟机构。

背景技术

烟草及其制品既是一种特殊的农作物，又是一种经济产品，主要包括四大类，分别是烟叶、雪茄烟、卷烟和其它烟草制品。烟草作物易在生长过程中从环境或土壤中吸收和富集重金属，在抽吸过程中，部分重金属会以气溶胶或金属氧化物的形式随主流烟气被人体吸入，对人体健康造成极大危害。由于我国对烟草制品中重金属的研究起步较晚，与一些发达国家相比，还没有权威的数据。目前已有的检测方法大多针对烟丝部分重金属含量的测定，而关于烟气、烟灰和烟蒂部分的报道比较匮乏，因此，对我国烟草及烟草制品中多种重金属的研究是必要的。

在对卷烟烟气成分(如重金属元素)、燃烧温度等指标的检测中，研究机构一般选用各种型号的吸烟机。不同的抽吸条件会对卷烟的燃烧有很大影响，为了使不同实验室之间得到的检测数据具有可比性，FTC/ISO(美国联邦贸易委员会/国际标准化组织)规定的吸烟机的标准抽吸条件为：一次抽吸容量35mL，抽吸时间2s，抽吸间隔58s，标准烟蒂长度为下述长度中的最大者：23mm，滤嘴长+8mm，外包纸长+3mm，目前实验室使用的吸烟机大多是根据这一标准设计的。

在进行卷烟主流烟气中重金属含量的测定时，由于目前大部分吸烟机的抽吸方式可调范围不够灵活，由此展开的研究工作遇到很多困难：在实际的吸烟人群中，吸烟者的吸烟习惯存在较大差异，由不同吸烟者观察到的吸烟参数变化范围为：每口抽吸容量20-80cm³，抽吸时间0.8-3.0s，抽吸间隔为20-100s(CreightonandLewis,1978；SchultzandSoehofer,1978；Darrall,1988)，因此，FTC/ISO制定的标准抽吸条件并不能反映吸烟者的真实吸烟行为；常规吸烟机不能令燃烧的卷烟保持稳定持续抽吸状态，因此无法进行大量的、可重复性的吸烟实验；不同卷烟的静燃速率存在一定差异，可能导致其抽吸口数不同，检测到的主流烟气中重金属含量的单口生成量可能存在较大误差，影响检测结果的准确性和真实性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种能够准确模拟人体吸烟过程的模拟吸烟机构，以精准测定人体在吸烟过程中所摄入的有害成分的量。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供了一种模拟吸烟机构，该机构包括捕集装置、吸气装置以及控制器；所述吸气装置用于使模拟用烟支的主流烟气通过所述捕集装置，所述捕集装置用于捕集所述主流烟气中的待捕集成分；所述控制器用于控制所述吸气装置的启停。

优选的，还包括长度检测装置，所述控制器通过所述长度检测装置获取所述模拟用烟支的剩余长度信息、并在所述模拟用烟支的剩余长度低于设定值时停止所述吸气装置的运行。

优选的，所述主流烟气通过换向阀通向所述捕集装置和吸气装置，所述换向阀用于在通入所述主流烟气与通入清洗用气体之间进行切换。

优选的，所述吸气装置的吸气流量可调。

优选的，还包括排风机，所述排风机用于疏散模拟过程中产生的烟气。

优选的，所述捕集装置为串联的多组。

优选的，还包括收集盘，所述收集盘设置在所述模拟用烟支的下方，用于收集所述模拟用烟支的烟灰。

优选的，还包括夹持器，所述夹持器用于固定模拟用烟支的烟蒂。

优选的，所述夹持器的口径可调。

优选的，所述夹持器与所述模拟用烟支之间设有密封圈。

(三)有益效果

本发明提供的一种模拟吸烟机构，通过吸气装置使模拟用烟支的主流烟气通过捕集装置，再通过捕集装置捕集主流烟气中的待捕集成分，在此过程中，通过控制器控制吸气装置的启停，以控制吸气装置的吸气时长和停止时长，从而准确的模拟出人体的实际吸烟过程，进而可精准地测定人体在实际吸烟过程中所摄入的某种有害成分的量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种模拟吸烟机构的示意图。

附图标记：

1、长度检测装置；2、模拟用烟支；3、收集盘；4、夹持器；5、换向阀；6、流量计；7、捕集装置；8、排风机；9、吸气装置；10、保护瓶

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供的一种模拟吸烟机构，用于捕集模拟用烟支2所产生的主流烟气中的重金属，以模拟吸烟者吸烟过程中摄入的重金属含量。该机构包括捕集装置7、吸气装置9以及控制器，模拟用烟支2的烟蒂可通过夹持器4固定，用于抽吸主流烟气的吸气管也可通过夹持器4固定，并且在夹持器4与模拟用烟支2之间可设置密封圈，防止烟气的泄漏；夹持器4的口径优选为可调，这样可以适应不同粗度的模拟用烟支2，方便夹持；在模拟用烟支2的下方还可以设置收集盘3，用于在模拟的过程中收集烟灰，夹持器4也可以将模拟结束后的烟蒂保留下来，从而可以从烟蒂和烟灰中更全面地测定烟支中的重金属含量。

捕集装置7由玻璃瓶、瓶塞以及重金属捕集剂构成，重金属捕集剂盛放在玻璃瓶内、并在瓶内的液位上方留有通气空间。瓶塞与玻璃瓶的瓶口密封连接，瓶塞上开设有连通瓶内空间与外界的两个通气孔，一个通气孔用于插接进气管，该进气管的一端插入到重金属捕集剂的液面以下，另一端与模拟用烟支2的烟蒂吸嘴连通；另一个通气孔用于插接出气管，出气管插入到瓶内的一端位于液面以上，另一端与吸气装置9连接。

捕集装置7可以为多组，多组捕集装置7依次串联连接，多组捕集装置7可以对主流烟气中的重金属进行多次捕集，使总体对主流烟气中重金属的捕集率达到人体吸收的水平。

吸气装置9可以采用小型真空泵，用于在出气管内形成负压，该负压依次沿出气管、捕集装置7以及进气管传递至模拟用烟支2的烟蒂吸嘴处，从而对模拟用烟支2形成抽吸，使模拟用烟支2的主流烟气就会流经重金属捕集剂，从而达到捕集模拟用烟支2的主流烟气中的重金属的目的。

其中，吸气装置9也可以设置在进气管处，只要能够通过负压使模拟用烟支2的主流烟气通过捕集装置7即可。

本系统还包括保护瓶10，该保护瓶10的结构与捕集装置7基本相同，由玻璃瓶和瓶塞组成，玻璃瓶的内部为中空，瓶塞上设置两个插孔，上述捕集装置7的出气管由该瓶塞的一个插孔插入、且插入至瓶体的底部；该瓶塞的另一个插孔用于插接出气管，出气管的一端靠近瓶口，另一端与吸气装置9连接。当捕集装置9中的重金属捕集剂在受到负压的作用时，液体会发生膨胀，因此液位的高度可能没过出气管的管口，重金属捕集剂会经过出气管被吸入到保护瓶中，由此防止直接被吸入到真空泵内而损坏泵体。

控制器与吸气装置9连接，用于控制吸气装置9的启停，进一步可在控制器中设置定时控制单元，从而可实现对模拟用烟支2的单次抽吸时长和抽吸间隔时长的控制，使模拟过程更符合吸烟者的抽吸规律，最终可模拟出准确的重金属摄入量信息。

上述进气管上还可以设置流量计6，该流量计6与控制器连接，用于反馈主流烟气的流量是否符合设定要求，控制器再根据反馈的流量信息调节吸气装置9的运行状态。

在本机构中还可以设置长度检测装置1，该长度检测装置1与控制器连接，用于检测模拟用烟支2的剩余长度信息，并将长度信息传输给控制器。长度检测装置1具体可以采用光电传感器，光电传感器包括发射器和接收器，发射器和接收器沿长度方向并排于一槽型的基座上，该基座设置在模拟用烟支2的一侧，槽型的延伸方向与模拟用烟支2的长度方向相适应。当发射器发射红外光线到模拟用烟支2的表面时，接收器从模拟用烟支2的表面获取反射光线，进而形成相应的电信号反馈给控制器，从而实现模拟用烟支2的剩余长度的探测。当模拟用烟支2被抽吸至设定的剩余长度后，控制器控制吸气装置9停止运行，模拟过程结束。

在本机构中还可以设置换向阀5，主流烟气通过换向阀5通向捕集装置7和吸气装置9，换向阀5至少具有两个入口和一个出口，具体可采用二位三通电磁阀；其中一个入口用于通入上述主流烟气，另一个入口用于通入清洗用气体，清洗用气体优选为惰性气体；出口与重金属捕集装置7连接，由控制器控制换向阀5在两个入口之间的相互切换，即换向阀5在通入主流烟气与通入清洗用气体之间进行切换。在进行多次烟气样品捕集后(通常在10次以内)，需要对烟气流经的管路进行清洗，避免多次实验后部分烟气样品和杂质残留在管路中，影响后续实验结果的测定。此时可以通过换向阀5选择通入清洗用惰性气体进行清洁，保证后续测定的准确性。另外，吸气装置9的吸气流量优选为可调，在清洗过程中，可以调高吸气装置9的吸气流量，以增大气流的冲刷力度，提升清洁效果。

另外，还可以在两次对主流烟气的抽吸间隔期内，不停止吸气装置9的运行，而是将换向阀5切换为通入清洗用气体，此时清洗用气体可以为新鲜空气，因为吸烟者在两次抽吸间隔期内还是会呼吸的，随着呼吸的进行，肺部残余的烟气会被逐渐清除，因此，通过电磁阀的切换，可以将玻璃瓶上部积存的烟气置换出来，使模拟测试更加符合实际情况。同时，对系统内杂质的清洗也变为实时进行，无需单独进行清洗工作，可以时刻保持系统的清洁度，使每次模拟都保持在较高的准确度。

还可以在吸气装置9的排气口及模拟用烟支2的上方设置排风机8，排风机8用于疏散模拟过程中产生的烟气，以免影响研究人员的身体健康。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种模拟吸烟机构，其特征在于，包括捕集装置(7)、吸气装置(9)以及控制器；所述吸气装置(9)用于使模拟用烟支(2)的主流烟气通过所述捕集装置(7)，所述捕集装置(7)用于捕集所述主流烟气中的待捕集成分；所述控制器用于控制所述吸气装置(9)的启停。

2.根据权利要求1所述的模拟吸烟机构，其特征在于，还包括长度检测装置(1)，所述控制器通过所述长度检测装置(1)获取所述模拟用烟支(2)的剩余长度信息、并在所述模拟用烟支(2)的剩余长度低于设定值时停止所述吸气装置(9)的运行。

3.根据权利要求1所述的模拟吸烟机构，其特征在于，所述主流烟气通过换向阀(5)通向所述捕集装置(7)和吸气装置(9)，所述换向阀(5)用于在通入所述主流烟气与通入清洗用气体之间进行切换。

4.根据权利要求3所述的模拟吸烟机构，其特征在于，所述吸气装置(9)的吸气流量可调。

5.根据权利要求1所述的模拟吸烟机构，其特征在于，还包括排风机(8)，所述排风机(8)用于疏散模拟过程中产生的烟气。

6.根据权利要求1所述的模拟吸烟机构，其特征在于，所述捕集装置为串联的多组。

7.根据权利要求1所述的模拟吸烟机构，其特征在于，还包括收集盘(3)，所述收集盘(3)设置在所述模拟用烟支(2)的下方，用于收集所述模拟用烟支(2)的烟灰。

8.根据权利要求1所述的模拟吸烟机构，其特征在于，还包括夹持器(4)，所述夹持器(4)用于固定模拟用烟支(2)的烟蒂。

9.根据权利要求8所述的模拟吸烟机构，其特征在于，所述夹持器(4)的口径可调。

10.根据权利要求9所述的模拟吸烟机构，其特征在于，所述夹持器(4)与所述模拟用烟支(2)之间设有密封圈。