CN1719989A - 吸烟行为分析器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及吸烟行为分析器，允许对人在吸烟时的吸烟行为进行逐次抽吸的实时分析。该设备包括烟制品安装装置，用于夹持烟制品，该烟制品与流体流动压降检测装置和检测烟气光密度的烟气密度检测装置流体流动连通；信号转换装置，将从流体流动压降检测装置和烟气密度检测装置获得的信号转换为数据；和数据处理装置，可操作地处理数据并且提供烟制品的粒相烟气成分的释放量值的计算。该数据以图形和/或数值形式显示。

Description

吸烟行为分析器
本发明涉及消费者(特别是吸烟者，但不限于吸烟者)吸烟行为的测量和记录，以及包括实时的烟气释放量测量。
有各种仪器已经被生产出来以允许进行人类吸烟行为的测量。例如，“Plowshare Technologies”公司生产的便携式吸烟形态测量设备(the Portable Smoking Topography Measurement Device)就是这样一种设备，在用该设备抽烟时，该设备能记录下研究对象的吸烟行为。该设备可以记录最长至四周时间内发生的所有吸烟事件，这些事件随后可被下载(使用相关软件)到计算机。然而，如抽吸体积(puffvolume)、抽吸持续时间、抽吸间隔时间、抽吸过程中的峰值流量、峰值流量时间、抽吸过程中的平均流量、抽吸口数，这些记录的信息局限在其习惯的范围内。例如，它不包括烟气释放量的实时测量。不能测定所吸的单支卷烟的释放量，而仅能从基于吸烟者的抽吸体积和抽吸次数的数学估计或通过复制吸烟过程来得到。复制过程包括在一专门的吸烟机上吸同样的卷烟，吸烟机可以通过其吸烟过程的记录再现吸烟人的抽吸行为。在复制过程中，把要吸的卷烟加装到传统的烟气收集装置(如剑桥滤片)上。与卷烟在标准吸烟机吸烟条件下的方法相同，分析所收集的烟气以估计卷烟的总烟气产生量。因此，对于Plowshare公司的设备来说，需要在实验室重新吸同样的卷烟(即复制过程)，以便能获得某些成分的总烟气产生量，这是耗时的。只有在这个阶段，才能获得吸烟者吸收的烟气释放量的估计。另外，由于在复制过程中使用的卷烟与最初吸的卷烟不是同一支，因此通过复制过程获得的烟气释放量是不可靠的。
在这里使用的，“释放量(delivery)”是指传送给吸烟者的烟气成分的量，而“产生量(yield)”是指传送给吸烟机的烟气成分的量。
SODIM公司类似的吸烟行为设备也需要在实验室使用吸烟复制机来重现吸烟者的吸烟行为，以获得烟气释放量的测量。
之前的吸烟行为设备，像Roger Jenkins在1990年描述的那些设备，已经试图通过光的反射来测量烟气浓度，因此在一个容纳烟气的壳体的同一侧设置有光发射器和光探测器。通过测量被烟尘微粒反射到光探测器的光的量来测定烟气密度。由于只能测量到最接近探测器的烟气密度，而不能测量出跨越整个烟气路径的平均密度，因此这种“光散射”方法给不出可靠的结果。本发明在这种方法之上提出了一个显著的改进。这种反射方法的另一个缺点是不能检测光发射器的亮度或者将光发射器的亮度设置成一个可知的水平，因此不能可靠地校准。本发明可以容易地设置光发射器的亮度。
因此，在吸烟行为分析领域就需要去提供这样一种设备，优选是便携式设备，它不仅能测量抽吸行为，还能以提高的准确度提供至少一种烟气成分的实时测量，而不需要使用吸烟复制机。本发明的一个目的就是要提供这样一种设备。
本发明的另一目的是提供该设备进行的各种吸烟行为测量的实时可视显示。
本发明的再一目的是还提供消费者吸烟行为的记录。
本发明提供一种吸烟行为分析器，包括：
烟制品安装装置，通过该装置烟制品被安装在其口端，该安装装置包括一烟嘴(mouthpiece)，当夹持一烟制品时，该烟嘴与烟制品的所述口端是流体流动连通的；
流体流动压降检测装置和烟气密度检测装置；
信号转换装置，可操作地将从流体流动压降检测装置和烟气密度检测装置获得的信号转换为数据；
数据处理装置，可操作地处理数据，该数据处理装置包括处理器，当安装装置安装好烟制品并经由烟嘴吸烟时，该处理器可操作地进行来自烟制品的粒相烟气成分的释放量值的计算；和
显示装置，可操作以图形和/或数值形式显示已处理的数据。
应该注意到，本发明没有覆盖在我们的共同待审的申请(国际专利申请号WO02/098245)中描述的实施例，也就是说，没有覆盖在安装装置处对数据的测量、转换和传输与在远处对数据的处理分离进行的情况，除非已转换的数据在被传输到显示装置之前在安装装置处还有其它的处理，这在该共同待审的申请中是没有被考虑的。
优选地，所述流体流动压降检测装置包括在安装装置内分别位于孔板两侧的两个开孔。所述开孔连接至压力传感器，例如压力换能器。优选地，所述压力传感器设置在数据采集装置或数据处理装置内。可选地，所述压力传感器设置在安装装置内。合适的压力换能器是诸如SenSym SCX 01DM等的传感器。
优选地，所述流体流动压降检测装置是可操作地进行两个压力测量；一个是大气压和夹持器内压力的压差(穿过烟制品的压降)，另一个是孔板两侧的压差，该压差与穿过孔板的流量成比例。
优选地，所述烟气密度检测装置包括光发射器和光接收器。优选地，所述光发射器是诸如发光二极管(LED)的设备，发射可见波长或其它如红外线波长的光。优选地，所述光探测器是被选择为在发射光的波长处具有最佳性能的设备，诸如光电二极管。优选地，光发射器和光接收器彼此相对地设置在安装装置内。发射器和接收器之间的距离优选在2～6mm之间，通常约为4mm。
优选地，吸烟分析器是便携的。“便携的”是指无论是否利用了分析器上的单个部件，分析器都可用手携带。
优选地，在本发明的一个方面，信号转换装置远离安装装置设置。信号转换装置适合与数据处理装置设置在一起。另一种情况，信号转换装置与数据处理装置分离设置。
数据处理装置还可包括数据采集装置。信号转换装置可以设置在信号采集装置内。优选地，数据处理装置和数据显示装置设置在一起。
在本发明的另一方面，信号转换和数据处理的发生与安装装置在一起。
还可以提供与安装装置在一起或者与安装装置分离设置的存储装置。
数据处理装置优选为一台带有处理器的计算机，该计算机装载有适当的程序。所述数据处理装置优选与数据源进行双向通讯并进行必要的计算以测定所需要的吸烟行为信息和烟气释放量，数据源可以为安装装置、信号转换装置或数据采集装置。优选地，为了便携的方便，数据处理装置是一台便携式计算机。
优选地，数据处理装置还包括显示装置。
优选地，所述显示装置显示出每次抽吸的实时信息。优选地，所述抽吸信息包括抽吸体积、抽吸曲线形状(puff shape)、抽吸持续时间、烟气浓度、单位时间的烟气质量、光密度、平均压降、作用力(effort)和时段中的一个或多个。最好是，分别对吸烟者进行的每一口抽吸，都以图形方式显示该一个或多个数据。
优选地，如果需要，处理装置为进一步的测量保留抽吸曲线(puffing profile)和相关数据。
优选地，所述处理装置被编程为在每次抽吸之间的数据采集之前复位，并且将流体压降检测装置和烟气密度检测装置清零。
能想得到，流体压降检测装置和烟气密度检测装置产生的信号可以以无线的方式传输到数据处理设备，例如通过电磁波装置。但是，通过对光信号使用电导线以及对压力测量使用软管，也能方便地实现传输。
为了能清楚地理解和容易实现本主题发明，用示例的方式参考下列附图，其中：
图1是吸烟行为分析器的框图；
图2是按照本发明的吸烟行为分析器的显示屏；和
图3是本发明的另一个实施例。
图1的吸烟行为分析器包括烟制品安装组件1和数据处理和显示组件2。数据处理和显示组件2通过一对软管3和电导线3’连接至烟制品组件2，每一根导线包括两根丝。
卷烟安装组件1包括壳体4，壳体4的一端固定有空心套5，相对的另一端固定有烟嘴夹持器6。卷烟(7)可被安装在套5内，而一次性的烟嘴(8)可连接到夹持器6。由于这种卷烟和这种烟嘴，该烟嘴经由壳体4的空腔内部与卷烟形成流体流动连通，这样就可通过烟嘴来吸烟。
安装在壳体4内的流体流动压降检测装置包括孔板9，孔板9的两侧各有一个连接到压力换能器的开孔10和11。也安装在壳体4内的烟气密度浓度检测装置包括光发射器12和与发射器相对的光接收器13，在这个实例中，它们分别是发光二极管和光电二极管。
数据处理和显示组件2可操作的去接收从数据采集装14置内的压力换能器给出的电压得到的压力测量，换能器通过软管连接到开孔10和11。数据采集装置14还接收来自于光接收器13的电信号，例如电压。在这个实施中，信号转换在数据采集装置内进行。数据采集装置又将从对压力测量和光相关信号的转换得到的数据发送到数据处理装置15，在这个实施例是便携式计算机。
处理装置15产生或者说包括卷烟产生的主流烟气的粒相成分(通常称为“焦油”)的实时释放量，该卷烟安装在壳体4的套5内并且通过安装在壳体4的夹持器6内的烟嘴(8)被抽吸。
主流烟气对光发射器12发出的光产生遮蔽影响，该遮蔽影响由光接收器13记录，该遮蔽影响提供了一种测定烟气的瞬时密度值(即粒相成分的浓度)的方法。这被称为烟气的光密度。
处理器通过使用标定曲线来实现对密度值的测定，该标定曲线是从以一定浓度带有已知烟气产生量的标准卷烟的数据获得的。
诸如“焦油”的实时值等被处理的数据可用显示装置16显示出来，在这个实例中，显示装置16为便携式计算机的显示屏。
在使用时，数据采集装置14读取从压力换能器10、11获得的压力和流量数据以及在特定时段上光发射器12和光接收器13之间的消光(或光密度)，在这个实例中特定时段是每秒25次，并且数据采集装置14将这些值发送到处理装置15。
处理装置15提取流量读数，并将它们转换为抽吸体积、抽吸曲线形状和每次抽吸的持续时间。处理装置15还提取消光读数并将其转换为烟气浓度。然后，处理装置15联合烟气流量和烟气浓度计算逐次抽吸(puff by puff)的“焦油”释放量，以及消费者抽吸的每根卷烟的总焦油量。
本发明的吸烟分析器还能以图形方式为每次抽吸或为总抽吸口数显示这些计算量。另外，抽吸体积、抽吸曲线形状(流量对时间)，抽吸持续时间、光密度、平均压降、作用力和时段中的任何量能被数值或图形化地显示在显示屏上(例如见图2)。这样，就为使用者提供了消费者实时抽吸行为和/或释放量曲线(delivery profile)的可视记录。该吸烟者的曲线也被处理装置保留。
在另一个实施例中(未示出)，显示装置可以是与数据处理装置分离的。
在图3中示出的本发明的第二方面，有一个烟制品安装组件1。该安装组件包含图1中描述的壳体4内与安装组件相关的所有特征。但是，此外，信号转换装置和数据处理装置17是与壳体4在一起(并与壳体4邻接)。数据处理装置17是可操作的去计算颗粒烟气释放量。
优选地，安装组件1与数据存储装置18连接，该存储装置设置成远离安装组件。优选地，数据存储装置包含输入装置，以允许使用者将吸烟者的详细资料输入到每一个吸烟者的记录。在第一实施例中，数据存储和输入装置可以由计算机的处理器和键盘提供。优选在第一实施例中也提供数据存储。
安装装置组件具有装置19，诸如一按钮，用于在每次吸烟事件之后复位处理装置17。
进一步，如果需要的话，从流体压降检测装置和烟气密度检测装置获得的信号可以以无导线(或无线)方式被传送到数据采集设备。
本发明的特别优点包括能特别快地提供卷烟的颗粒烟气产生量，而不需要使用吸烟机进行化学分析。另外，经常需要能获得烟制品逐次抽吸的烟气产生量，因为这对例如产品开发者来说是有兴趣的。
本发明还能连接至吸烟机，并用作测量抽吸体积、抽吸持续时间和抽吸曲线，由此确保测量的准确性和一致性。
当卷烟在吸烟机上被抽吸时，本发明还能用来提供来自烟制品的烟气成分总产生量和逐次抽吸的烟气成分产生量的实时估计。

Claims (38)

1.一种吸烟行为分析器，包括：
烟制品安装装置，通过该装置烟制品被安装在其口端，该安装装置包括一烟嘴，当夹持一烟制品时，该烟嘴与烟制品的所述口端是流体流动连通的；
流体流动压降检测装置和烟气密度检测装置；
信号转换装置，可操作地将从流体流动压降检测装置和烟气密度检测装置获得的信号转换为数据；
数据处理装置，可操作地处理数据，该数据处理装置包括处理器，当安装装置安装好烟制品并经由烟嘴吸烟时，该处理器可操作地进行来自烟制品的粒相烟气成分的释放量值的计算；和
显示装置，可操作以图形和/或数值形式显示已处理的数据。
2.根据权利要求1所述的吸烟行为分析器，其中，所述流体流动压降检测装置包括在安装装置内的两个开孔，分别位于一孔板的两侧，所述开孔连接至压力传感器。
3.根据权利要求2所述的吸烟行为分析器，其中，所述压力传感器是压力换能器。
4.根据权利要求2或3所述的吸烟行为分析器，其中，所述压力传感器设置在数据采集装置或数据处理装置内。
5.根据权利要求2或3所述的吸烟行为分析器，其中，所述压力传感器设置在安装装置内。
6.根据权利要求2～5中任一项所述的吸烟行为分析器，其中，所述压力换能器是SenSym SCX 01DM等。
7.根据在前任一权利要求所述的吸烟行为分析器，其中，所述流体流动压降检测装置是可操作地进行两个压力测量；一个是大气压和夹持器内压力之间的压差，另一个是孔板两侧之间的压差，该压差与穿过孔板的流量成比例。
8.根据在前任一权利要求所述的吸烟行为分析器，其中，所述烟气密度检测装置包括光发射器和光接收器。
9.根据权利要求8所述的吸烟行为分析器，其中，所述光发射器是发射可见光或其它波长光的设备。
10.根据权利要求9所述的吸烟行为分析器，其中，所述光发射器是发光二极管(LED)。
11.根据权利要求9或10所述的吸烟行为分析器，其中，所述光探测器是被选择为在发射光的波长处具有最佳性能的设备。
12.根据权利要求11所述的吸烟行为分析器，其中，所述光探测器是光电二极管。
13.根据权利要求8～12中任一项所述的吸烟行为分析器，其中，所述光发射器和所述光接收器彼此相对地设置在安装装置内。
14.根据权利要求13所述的吸烟行为分析器，其中，所述发射器和所述接收器之间的距离在2～6mm之间。
15.根据权利要求14所述的吸烟行为分析器，其中，所述距离约为4mm。
16.根据在前任一权利要求所述的吸烟行为分析器，其中，所述吸烟分析器是便携的。
17.根据在前任一权利要求所述的吸烟行为分析器，其中，所述信号转换装置远离所述安装装置设置。
18.根据权利要求17所述的吸烟行为分析器，其中，所述信号转换装置与数据处理装置设置在一起。
19.根据在前任一权利要求所述的吸烟行为分析器，其中，所述信号转换装置与数据处理装置分离设置。
20.根据在前任一权利要求所述的吸烟行为分析器，其中，所述数据处理装置还包括数据采集装置。
21.根据权利要求20所述的吸烟行为分析器，其中，所述信号转换装置设置在所述信号采集装置内。
22.根据在前任一权利要求所述的吸烟行为分析器，其中，所述数据处理装置和所述数据显示装置设置在一起。
23.根据权利要求1～18或20～22中任一项所述的吸烟行为分析器，其中，所述信号转换和数据处理一起在安装装置发生。
24.根据在前任一权利要求所述的吸烟行为分析器，其中，提供与安装装置在一起或者与安装装置分离设置的存储装置。
25.根据在前任一权利要求所述的吸烟行为分析器，其中，所述数据处理装置为一台带有处理器的计算机，该计算机装载有适当的程序。
26.根据在前任一权利要求所述的吸烟行为分析器，其中，所述数据处理装置与数据源进行双向通讯并进行必要的计算以测定所需要的吸烟行为信息和烟气释放量，数据源可以为安装装置、信号转换装置或数据采集装置。
27.根据权利要求25或26所述的吸烟行为分析器，其中，所述数据处理装置是一台便携式计算机。
28.根据权利要求25～27中任一项所述的吸烟行为分析器，其中，所述数据处理装置还包括显示装置。
29.根据在前任一权利要求所述的吸烟行为分析器，其中，所述显示装置显示每次抽吸的实时信息。
30.根据权利要求29所述的吸烟行为分析器，其中，所述显示的抽吸信息包括抽吸体积、抽吸曲线形状、抽吸持续时间、烟气浓度、单位时间的烟气质量、光密度、平均压降、作用力和时段中的一个或多个。
31.根据在前任一权利要求所述的吸烟行为分析器，其中，分别对吸烟者进行的每次抽吸，都以图形方式显示该一个或多个数据。
32.根据在前任一权利要求所述的吸烟行为分析器，其中，处理装置为进一步的测量而保留抽吸曲线和相关数据。
33.根据在前任一权利要求所述的吸烟行为分析器，其中，所述处理装置被编程为在每次抽吸之间的数据采集之前复位，并且将流体压降检测装置和烟气密度检测装置清零。
34.根据在前任一权利要求所述的吸烟行为分析器，其中，流体压降检测装置和烟气密度检测装置产生的信号以无导线的方式传输到数据处理设备。
35.根据权利要求34所述的吸烟行为分析器，其中，所述数据传输是通过电磁波装置进行的。
36.根据在前任一权利要求所述的吸烟行为分析器，其中，所述流体压降检测装置和烟气密度检测装置产生的信号是通过对光信号使用电导线以及对压力测量使用软管来传输到数据处理设备的。
37.一种基本上如在上文中用附图中的图1、2或3描述的吸烟行为分析器。
38.根据权利要求1所述的吸烟行为分析器，其中，没有出现在安装装置处对数据的测量、转换和传输与在远处对数据的处理分离进行的情况，除非已转换的数据在被传输到显示装置之前在安装装置处还有其它的处理。
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