CN106920456B - 一种模拟人体咽喉部位对主流烟气的仿生吸收交互装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模拟人体咽喉部位对主流烟气的仿生吸收交互装置，其包括以下零部件：卷烟夹持器(2)，其通过第一阀门(3)与烟气进气管(4)连通；瓶体(8)，整体为密封的圆筒状，其一端筒底密封连通所述烟气进气管(4)；管体(9)，其一端与所述瓶体(8)另一端筒底密封连通，所述管体(9)一端密封连通吸烟机连接管(12)；所述管体(9)内壁有模拟人工咽喉部粘膜内壁层(10)。本发明的吸收装置可以模拟主流烟气流经吸烟者口腔，并在咽喉中发生扩散、吸收、平衡、溶解等交互作用，最终被吐出体外的过程。

Description

一种模拟人体咽喉部位对主流烟气的仿生吸收交互装置
技术领域
本发明属于卷烟烟气化学分析设备技术领域，具体涉及一种模拟人体咽喉部位对主流烟气的仿生吸收交互装置。
背景技术
卷烟是目前世界上使用最为广泛的烟草制品，它作为一种吸食消费品，相比于其它日常消费食品来说具有其特殊性，卷烟消费者在吸食卷烟时，更注重的是通过吸食所带来感官感受。因此，卷烟烟气的抽吸感受和反应，是评价卷烟产品的基本准则，也是消费者认可和接受卷烟产品的基础和根本驱动力。当前，人体在抽吸卷烟时，常常伴随有口腔灼热、燥刺、咽喉不适等反应，并且容易引发咳嗽、多痰、甚至多喘等不良抽吸感受，这与烟气的化学成分所带来的刺激性息息相关。因此，对主流烟气化学成分在吸烟者咽喉部位中的捕集、吸收等过程的研究对于卷烟生理感官研究具有重要的意义和指导作用。
目前，在卷烟烟气捕集和吸收研究方面，研究者们一直通过自动吸烟机模拟人体抽吸卷烟的过程，并利用剑桥滤片捕集主流烟气的主要化学成分。这种方法只涉及到主流烟气未进入口腔及咽喉前的成分情况(特别是粒相部分)，并未反映主流烟气进入口腔、暴露于咽喉后的状况，不能完全对应于人体实际抽吸卷烟的真实情况(烟气通过口腔、咽喉，经气管、支气管到达肺部，再由肺部经过支气管、气管及咽喉，由口腔和鼻腔呼出)。
具体来说，当主流烟气暴露于咽喉中，与咽喉部粘膜短暂作用后，部分特征化学成分通过咽喉部粘膜进行接触、吸附、溶解、吸收、转化等，从而引起感官感受，这与剑桥滤片直接拦截是有一定差异的。主流烟气在与人体咽喉部位进行交互作用后，只有最终残留在咽喉内的特征化学成分才是烟气引起感官生理反应的核心与关键，对这一部分物质从抽吸到扩散，到平衡，再到相互作用的过程研究清楚，才能更好的、客观的指导烟气成分对于消费者抽吸感官感受的研究。因此，整个过程研究的基础和核心就是对这部分化学成分的捕集，只有在贴近实际抽吸情况下对烟气进行仿生吸收和捕集，才能最大可能的模拟人实际抽吸时各个烟气成分的作用和过程。因此，建立新型的可用于研究主流烟气在咽喉部位的仿生吸收交互装置和方法就变得十分重要，这样就可以将捕集到的特征烟气化学成分与人体抽吸卷烟的感官感受进行相关联，从而为卷烟新产品的生产研发、烟草烟气化学、吸烟与健康等相关研究提供强有力的技术支持和发展基础。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，建立了一种能有效模拟主流烟气暴露在人体咽喉部位过程的仿生吸收交互装置。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明公开了一种模拟人体咽喉部位对主流烟气的仿生吸收交互装置，包括以下零部件：
--卷烟夹持器(2)，其通过第一阀门(3)与烟气进气管(4)连通；
--瓶体(8)，整体为密封的圆筒状，其一端筒底密封连通所述烟气进气管(4)；
--管体(9)，其一端与所述瓶体(8)另一端筒底密封连通，所述管体(9)一端密封连通针筒(12)；所述管体(9)内壁有模拟人工咽喉部粘膜内壁层(10)。
优选地，所述烟气进气管(4)连通烟气吐气管(5)，所述烟气吐气管(5)通过第二阀门(6)与真空泵(7)连通。
优选地，所述瓶体(8)外侧壁通过第三阀门(14)与大气连接管(15)密封连通。
优选地，所述烟气进气管(4)、烟气吐气管(5)和针筒连接管(11)为弹性硅胶管。
优选地，所述管体(9)为玻璃管。
本发明的一种模拟人体咽喉部位对主流烟气的仿生吸收交互装置工作原理如下：
卷烟烟支1放入卷烟夹持器2中，点燃烟支，通过第一真空泵13抽吸卷烟，此时第一阀门3处于打开状态，第二阀门6与第三阀门11处于关闭状态，烟气进气管4与针筒连接管11畅通，烟气通过烟气进气管4流经瓶体8进入到管体9中，并在管体9中发生扩散，与浸润了人工唾液的模拟人工咽喉部粘膜内壁层10进行接触，由模拟人工咽喉部粘膜内壁层10进行烟气的吸收、溶解等过程，其余的烟气被暂时储存在针筒12里。待烟气在瓶体及玻璃管中短暂停驻后，在卷烟抽吸间隔期内，关闭第一阀门3，打开第二阀门6，利用第二真空泵7对瓶体8及管体9中的烟气进行抽排，烟气通过烟气吐气管5被吐出；然后关闭第二真空泵7，打开第三阀门14，使瓶体8与大气连通，待瓶体8内恢复到大气压强后，关闭第二阀门6与第三阀门14，打开第一阀门3进行再一次烟支抽吸；如此往复操作，直到卷烟抽吸过程结束。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明模拟人体咽喉部位对主流烟气的仿生吸收交互装置可以模拟主流烟气流经吸烟者口腔，并在咽喉中扩散、吸收、溶解，最终被吐出体外的过程。目前，对卷烟主流烟气化学成分的仿生捕集是一项异常困难却又十分关键的技术，也是烟气成分与感官生理反应研究的基础和核心。目前的研究主要采用剑桥滤片捕集，或者直接通入人工唾液中进行烟气捕集，大部分烟气模拟吸收装置设计的过于复杂，没有考虑到烟气在人体内的往复过程，无法完全对应人体实际抽吸卷烟的真实情况(烟气通过口腔、咽喉，经气管、支气管到达肺部，再由肺部经过支气管、气管及咽喉，由口腔和鼻腔呼出)，并且没有考虑到烟气与咽喉部位的交互作用过程，可靠性和科学性不佳。本发明能够较为贴合实际的模拟主流烟气经口腔，在咽喉中发生扩散、吸收、平衡、溶解等交互作用，最终被吐出体外的往复过程，装置集成度高，且具有较强的科学性和可操作性，可为卷烟新产品的生产研发、烟草烟气化学、吸烟与健康等相关研究提供强有力的技术支持和发展基础。
附图说明：
图1为本发明模拟人体咽喉部位对主流烟气的仿生吸收交互装置的结构示意图；
图2为本模拟仿生吸收交互装置的抽烟过程示意图；
图3为本模拟仿生吸收交互装置的吐烟过程示意图。
附图标记为：1-卷烟烟支，2-卷烟夹持器，3-第一阀门，4-烟气进气管，5-烟气吐气管，6-第二阀门，7-第二真空泵，8-瓶体，9-管体，10-模拟人工咽喉部粘膜内壁层，11-针筒连接管，12-针筒，13-第一真空泵，14-第三阀门，15-大气连接管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
卷烟烟支1放入卷烟夹持器2中，点燃烟支，通过第一真空泵13抽吸卷烟，此时第一阀门3处于打开状态，第二阀门6与第三阀门11处于关闭状态，烟气进气管4与针筒连接管11畅通，烟气通过烟气进气管4流经瓶体8进入到管体9中，并在管体9中发生扩散，与浸润了人工唾液的模拟人工咽喉部粘膜内壁层10进行接触，由模拟人工咽喉部粘膜内壁层10进行烟气的吸收、溶解等过程，其余的烟气被暂时储存在针筒12里。待烟气在瓶体及玻璃管中短暂停驻后，在卷烟抽吸间隔期内，关闭第一阀门3，打开第二阀门6，利用第二真空泵7对瓶体8及管体9中的烟气进行抽排，烟气通过烟气吐气管5被吐出；然后关闭第二真空泵7，打开第三阀门14，使瓶体8与大气连通，待瓶体8内恢复到大气压强后，关闭第二阀门6与第三阀门14，打开第一阀门3进行再一次烟支抽吸；如此往复操作，直到卷烟抽吸过程结束。
操作过程中，模拟吸烟者抽吸卷烟的装置为自主搭建的针筒与真空泵联动装置，抽吸条件优选的方案为：抽吸频率：1口/min，抽吸持续时间为：2s，抽吸容量：35mL/口。
所述的管体9中的模拟人工咽喉部粘膜内壁层10为人工唾液层，所用人工唾液的具体配方为：NaCl 10.00mM、MgCl 1.50mM、CaCl 1.50mM、KH2PO4 2.50mM、Na2HPO4 2.40mM、KHCO3 15.00mM、Citirc Acid 0.15mM，pH＝6.7，人工唾液加入量约为3mL，在模拟人工咽喉部粘膜内壁层10上形成一层较薄的液膜层。

Claims (3)

1.一种模拟人体咽喉部位对主流烟气的仿生吸收交互装置，其特征在于，其包括以下零部件：
--卷烟夹持器（2），其通过第一阀门（3）与烟气进气管（4）连通；
--瓶体（8），整体为密封的圆筒状，其一端筒底密封连通所述烟气进气管（4）；
--管体（9），其一端与所述瓶体（8）另一端筒底密封连通，所述管体（9）一端密封连通针筒（12），所述通针筒（12）另一端密封连通第一真空泵（13）；所述管体（9）内壁有模拟人工咽喉部粘膜内壁层（10）；所述烟气进气管（4）连通烟气吐气管（5），所述烟气吐气管（5）通过第二阀门（6）与第二真空泵（7）连通；
所述瓶体（8）外侧壁通过第三阀门（14）与大气连接管（15）密封连通。
2.根据权利要求1所述的仿生吸收交互装置，其特征在于，所述烟气进气管（4）、烟气吐气管（5）和针筒连接管（11）为弹性硅胶管。
3.根据权利要求1所述的仿生吸收交互装置，其特征在于，所述管体（9）为玻璃管。
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