KR20140004754A - 흡연 물품 - Google Patents
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Abstract
(a) 하나 이상의 담배 또는 저 TSNA 및/또는 금속 함량을 지닌 담배 등급을 포함하는 담배 블렌드;
(b) 폴리페놀 및/또는 펩타이드를 제거하도록 처리된 담배 블렌드;
(c) 비가연성 무기 충전제, 결합제 및 에어로졸 발생 수단을 포함하는 담배 대용물 시트;
(d) 폴리머-유래된 탄소 물질을 포함하는 고활성 탄소; 및
(e) 아민-관능화된 킬레이트 수지 중 둘 이상을 포함하는 흡연 물품.
(b) 폴리페놀 및/또는 펩타이드를 제거하도록 처리된 담배 블렌드;
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(d) 폴리머-유래된 탄소 물질을 포함하는 고활성 탄소; 및
(e) 아민-관능화된 킬레이트 수지 중 둘 이상을 포함하는 흡연 물품.
Description
기술 분야
본 발명은 흡연 물품, 특히 주류 연기에서 특정 성분 또는 성분들의 군의 기계 측정된 수율을 개별적으로 감소시키는 둘 이상의 기술적 적용이 조합된 흡연 물품에 관한 것이다.
배경기술
담배 연기는 대략 150가지 성분이 바람직하지 않다고 기록된 5,000가지 이상의 식별된 성분의 복잡하고, 동적인 혼합물이다. 성분들은 흡연자에 의해 흡입되는 주류 연기(MS)에 존재하고 또한 생담배 연기(SS)의 성분으로서 퍼프 사이에 방출된다.
2001년에 Institute of Medicine(IOM)가 흡연 관련 질병이 농도와 관련된 것이고, 유형병학 연구가 금연 후 흡연 관련 질병의 위험의 감소를 보여주기 때문에, 해로움을 줄인 제품(potential reduced-exposure products)(PREPs)을 발달시켜 흡연 관련된 위험을 감소시키는 것이 가능할 수 있을 것이라고 보고하였다. IOM은 하기와 같이 이를 정의하였다: (1) 하나 이상의 담배 독성 물질에 대한 노출의 실질적인 감소를 초래하는 제품; 및 (2) 위험 감소 표시가 있는 경우, 하나 이상의 특정 질병 또는 다른 부정적인 건강 영향의 위험을 감소시키리라 합리적으로 예상될 수 있는 제품(Stratton 등, 2001). 지금까지, IOM에 의해 서술된 일반적 조건을 충족시킨다고 보여진 가연성 궐련 제품은 없었다.
IOM 및 다른 단체들(Life Sciences Research Office(LSRO) 2007; World Health Organisation(WHO) 2007)은 가연성 담배 제품이 PREP로서 인식되는 것을 필요로 할 만한, 활동의 다수 단계들을 기재하지만; 관련된 데이터를 제공하는 데 요구되는 상세한 접근 및 단계는 과학계 사이에서 아직 동의되지 못하고 있다. 예를 들면, 일부 단체들은 특정 연기 성분에 대한 MS 수율 제한을 제안하였고 다른 단체들은 바이오모니터링(biomonitoring)이 이러한 평가에서 역할을 해야한다고 제안하였다.
최근 몇 년 동안 특정 MS 성분의 감소에 대해 다수 연구들이 수행되어 왔다. 이러한 접근들은 흡연 물품의 상이한 부분들을 표적화하였다. 예를 들면, 유전 공학 또는 특정 담배의 블렌딩에 의해서, 출발 물질로부터 특정 화합물의 수준을 감소시키거나 제거하려는 노력들이 있다. 담배 처리는 흡연 물품 내로 화합물이 포함되기 전에 담배 물질로부터 화합물을 감소시키거나 제거하려고 한다. 흡연 물품의 담배 몸체에서 담배를 "희석화"하려는 다양한 방법들이, 다양한 유형의 희석제 또는 충전제를 사용하여 시도되고 있다. 다른 접근들은 MS를 희석하기 위해 주위 공기가 흡연 물품 내로 끌려들어가는, 흡연 물품의 통기성을 포함하고 있다. 여과는, MS 성분들이 흡연 물품의 필터 부분을 통과할 때 MS 성분의 제거를 강화하는 데 많은 노력이 수행되는 명백히 또 다른 영역이다. 이러한 개개의 모든 조치들이 이점을 가지지만, 이들은 일반적으로 모습의 오직 작은 부분을 다룰 뿐이다.
논의될 추가의 이슈는 소비자에게 허용가능한 제품을 제조하는 중요성이다. 종래의 흡연 물품의 많은 감각적 영향이 MS 성분에 기초된다. 이의 일부를 제거하는 것은 흡연자에게 불만족스러운 흡연 경험을 제공하는 가능성을 가진다.
그러므로, 바람직하지 않다고 고려되는 모든 MS 성분의 배출의 상당한 감소를 보여주는 흡연 물품을 제공하려는 도전이 있다.
하지만, 특정 성분을 감소시키려는 개개의 조치들은 다른 성분의 감소를 자주 일으키지 않을 것이고, 심지어 일부 경우에서는 다른 성분 수준의 증가를 일으킬 것이다.
독성물질 수율이 측정된 흡연 기계에서 총 감소는 필터 통기성 또는 고투과성을 지닌 궐련 종이를 사용하여 연기를 희석시켜 달성될 수 있고, 연기의 미립자 상과 관련된 독성물질의 경우에는, 필터의 여과 효율성을 증가시켜 달성될 수 있다. 수년 동안, 세계의 다양한 지역에서 정부 및 공중 보건당국은 흡연을 멈추지 않는 그러한 흡연자들이 흡연의 건강 위험을 감소시키는 방법으로서 궐련을 생산하는 ISO 타르를 낮추는 것을 고려하였다. 하지만, 이러한 제품 개질 접근은 보다 최근에는 강력히 비판받아왔다. 세계 보건 기구의 Study Group on Tobacco Product Regulation(TobReg)이 최근에 특정 연기 성분의 선택된 군의 수율을 제한할 규제적 접근을 제안하였다. 이 단체는 또한 성분의 수율이 강한 흡연 기계 체제로 측정되고 니코틴의 mg 당 결정된 이들의 수율에 기초하여 제한되어야 한다고 권고하였다.
기계 측정된 타르 및 니코틴 수율에 대한 특정 연기 성분을 선택적으로 감소시키는 접근은 개개 성분의 이화학적 성분에 매우 의존적이다. 종래의 궐련 설계 파라미터는 연기 성분의 상대적 감소에 대한 제한된 범위를 제안한다. 예를 들면, 종래의 셀룰로오스 아세테이트(CA) 필터의 필터 효율을 증가시킴으로써, 미립자 상 성분이 타르 및 니코틴과 함께 감소되고 선택적 감소가 적거나 일어나지 않게 된다. 또한, 셀룰로오스 아세테이트 필터가 휘발성 성분에 영향이 적거나 없기 때문에, 여과 효율을 증가시키는 것은 타르 및 니코틴에 대한 이들의 수율의 비를 증가시킨다.
필터 통기성을 증가시키는 것은 연기 성분에 대한 영향을 변화시킨다. 모든 연기 성분의 절대적 수율이 감소되지만, 타르 또는 니코틴에 대해서는, 대부분의 미립자 상 성분의 수율이 변화되지 않거나 심지어 증가될 수 있다. 일부 반휘발성 성분, 예컨대 페놀의 상대적 수율이 증가되는 반면, 일부 휘발성 성분, 예컨대 암모니아 및 일산화 탄소의 수율은 타르와 니코틴 둘 다에 대해 감소된다.
휘발성 기체상 성분, 예컨대 휘발성 알데하이드 및 시안화 수소의 다수는 필터, 예컨대 활성화된 차콜(charcoal) 또는 특정 수지에서 흡착성 물질을 사용하여 선택적으로 감소될 수 있다. 하지만, 영구 가스, 예컨대 일산화 탄소 및 산화 질소는 실온에서 흡착할 수 없고, 미립자 상의 독성물질은 이들이 에어로졸 입자에 대부분 결합되어 있기 때문에 여과에 의해 선택적으로 감소될 수 없다.
1950년대 이래로, 궐련 연기로부터의 성분을 선택적으로 제거하거나 감소시키려는 노력이 수행되고 있다. 다공성 흡착제에 의한 흡착은 연기로부터 일부 휘발성 성분을 제거하는 가능한 수단이다. 활성탄(AC)은 궐련 필터에서 널리 사용되고 물리 흡착을 통해 상당한 정도로 광범위한 휘발성 연기 성분을 감소시킬 수 있는 비선택적인 흡착제이다. 하지만, 이러한 도전의 어려움이 과소평가되어서는 안된다. 궐련 연기 흡착제의 경우, 고 유량 조건(전형적인 기계-흡연 조건의 경우 분 당 대략 1L) 하에서 가동될 필요가 있고, 따라서 연기 성분과 필터 흡착제 사이의 매우 짧은 (밀리초 치수의) 접촉 시간 하에서 가동될 필요가 있다. 흡착제는 또한 기체-고체 경계(즉, 용액에서는 아님)에서 및 기체상과 미립자 상 둘 다에서 수천 가지의 다른 화학 물질의 존재 하에서 기능할 필요가 있다. 흡착제 표면은 또한 연기 에어로졸 입자를 응축시켜 차단하기 쉽다. 영구 가스, 및 주위 온도에서 고 증기압을 지닌 연기 성분, 예컨대 포름알데하이드, 아세트알데하이드 또는 HCN의 경우, 물리적 흡착이 덜 효과적이라고 밝혀졌고 대안적 경로가 요구된다.
궐련 연기는 다수 휘발성 알데하이드, 휘발성 알데하이드, 양쪽 포화된 화합물, 예컨대 포름알데하이드, 아세트알데하이드, 프로피온알데하이드 및 부티르알데하이드, 및 불포화 화합물, 예컨대 아크롤레인 및 크로톤알데하이드를 함유한다. 궐련 연기의 카보닐은 다수 담배 성분, 대부분 탄수화물의 연소에 의해 주로 발생된다. 특히, 당이 궐련 연기에서 포름알데하이드의 주요 공급원이라고 생각된다. 셀룰로오스가 주류 연기 아세트알데하이드의 주요 전구체라고 제안되고 있다. 습윤제로서 담배에 때때로 첨가되는 물질인 글리세롤이 아크롤레인에 대한 추가의 전구체임을 제안하는 일부 데이터가 있다. 포름알데하이드의 끓는점이 주위 온도 이하의 온도이지만, 여과된 궐련을 빠져나가는 주류 연기의 30%의 포름알데하이드가 미립자 상에 체류하고 따라서 실온에서 선택적 여과에 대해 이용가능하지 않다. 수증기의 존재 때문에, 연기의 미립자 상의 포름알데하이드는 수화된 형태인 CH2(OH)2로 빠져나간다. 궐련 연기의 가장 높은 수율 성분 중 하나인 아세트 알데하이드는 주위 온도에서 이의 끓는점 또는 그 주변 온도에서 존재하고, 따라서 매우 고 증기압을 가진다. 이러한 두 요인의 조합은 필터 첨가제에 의한, 연기 흐름으로부터 아세트알데하이드의 실질적인 제거를 주요한 도전으로 만든다.
종래에 제조된 궐련으로부터 미립자 성분의 실질적인 특정한 감소를 달성하려는 유망한 접근은 담배를 변형하는 것이다. 블렌드 내로 상이한 담배 종류의 대체는 몇몇 연기 성분의 수율에 영향을 가질 수 있다. 예를 들면, 황색종 또는 오리엔트종 담배보다 버얼리종(burley) 담배로부터 연기 성분을 함유하는 질소의 수율이 보다 높고, 황색종 담배로부터 포름알데하이드 및 카테콜의 수율이 보다 높다. 하지만, 한 성분 또는 세트의 성분의 감소는 보통 다른 성분의 증가에 의해 상쇄된다. 이를 회피하기 위해서, 담배잎으로부터 연기 성분에 대한 전구체를 확인하고 제거할 수 있는 것이 유용할 것이다.
금속 성분(크롬, 니켈, 비소, 셀레늄, 카드뮴, 수은 및 납) 및 잎으로부터 직접 이동되는 일부 담배 특정 니트로사민(TSNA), 예컨대 NAT 및 NAB를 제외하고, 연기 성분의 대다수는 잎 성분으로부터 열합성에 의해 형성된다. 따라서, 휘발성 카보닐, 벤조피렌, 일산화 탄소, 벤젠 및 톨루엔에 대한 주요 전구체는 당뿐만 아니라 구조적 탄수화물, 예컨대 펙틴 및 셀룰로오스이다. 질소 연기 성분은 잎의 질소 전구체로부터 형성되고, 단백질 및 아미노산 연소가 Health Canada 목록 상에 연기 성분을 함유하는 일부 질소의 발생에 기여한다는 상당한 증거가 있다. 단백질 및 아미노산이 시안화 수소, 피리딘 및 퀴놀린, 2-아미노나프탈렌 및 4-아미노바이페닐에 대한 전구체라고 보고되고 있다. 담배 단백질은 또한 돌연변이 유발 헤테로고리 아민 및 이로 인한 TA98 Ames 분석에서 연기 응축물의 돌연변이 유발성의 형성과 매우 연관성이 있다.
담배의 폴리페놀이 페놀 연기 화합물에 대한 주요 전구체이다. 하이드로퀴논이 또한 클로로겐산 열분해 제품으로서 보고되고 있지만, 황색종 담배에 가장 풍부한 폴리페놀인 클로로겐산은 페놀, 카테콜 및 치환된 카테콜에 대한 주요 전구체이다. 루틴 및 커피산이 또한 열분해하여 카테콜 및 치환된 카테콜을 발생시키지만, 담배에서 이들의 저농도 및 이들의 보다 낮은 열분해 수율로 인해, 황색종 담배 연기에서 카테콜에 대한 이들의 기여는 클로로겐산보다 훨씬 더 적다. 레조르시놀이 루틴의 열분해로부터의 주요 제품으로 알려져 있다.
상세한 설명
본 발명은 바람직하지 않다고 고려되는 주류 연기 성분의 상당한 감소를 갖는 흡연 물품을 제조하는, 맞춤형 흡착제 필터 접착제를 지닌 맞춤형 담배 블렌드의 조합물을 제공한다.
보다 구체적으로, 본 발명은 하기 중 둘 이상을 포함하는 흡연 물품을 제공한다:
(a) 하나 이상의 담배 또는 저 TSNA 및/또는 금속 함량을 지닌 담배 등급을 포함하는 담배 블렌드;
(b) 폴리페놀 및/또는 펩타이드(가용성 및 불용성)를 제거하도록 처리되고 있는 담배 블렌드;
(c) 비가연성 무기 충전제, 결합제 및 에어로졸 발생 수단을 포함하는 담배 대용물 시트;
(d) 폴리머-유래된 탄소 물질을 포함하는 고활성 탄소; 및
(e) 아민-관능화된 킬레이트 수지.
바람직한 구체예에서, 본 발명에 따른 흡연 물품은 본원에 기재된 바와 같이, 75% 이상, 바람직하게는 90% 이상 및 보다 바람직하게는 주류 연기의 기준 성분 모두의 감소를 가진다.
본 발명과 관련되어 언급된 소위 MS의 "기준 성분"은 문헌(예를 들면, The Scientific Basis of Tobacco Product Regulation: Report of a WHO Study Group(2007) WHO Technical Report Series 945, Geneva 참조)에서 바람직하지 않다고 확인되고 있는 그러한 연기 성분 및/또는 성분의 수율이 본원에 제공된 데이터(예를 들면, 표 6, 표 7 및 표 8 참조)에서 분석된 연기 성분이다.
바람직하게는, 표 3에 제시된 흡연 기계 조건들 중 하나를 사용하여 감소가 측정된다. 바람직하게는, Health Canada Intense 흡연 기계 조건 하에서 감소된 수율이 측정된다.
기준 성분의 수율의 감소는 바람직하게는 5% 이상 또는 10% 이상이다.
바람직하게는, 본 발명의 흡연 물품이 하나 이상의 담배 또는 저 TSNA 및/또는 금속 함량을 지닌 담배 등급을 포함하는 담배 블렌드를 포함하는 경우, 이들은 추가로 둘 이상의 (b) 내지 (e)로서 열거된 다른 기술들을 포함한다.
도면의 간단한 설명
본 발명이 보다 완전히 이해될 수 있도록 하기 위해, 하기의 수반되는 도면을 참조로 하여 오직 비제한적인 실시예의 방식으로, 이의 양태 및 구체예들이 기재될 것이다:
도 1은 궐련 구조의 상세한 설명을 제시하는 표2를 나타낸다.
도 2는 상이한 흡연 기계 조건을 사용하여 시험 궐련의 주요 성분 수율을 제시하는 표 4를 나타낸다.
도 3은 블렌드 금속 및 담배-특정 니트로사민 함량을 제시하는 표 5를 나타낸다.
도 4는 Health Canada Intense 흡연 기계 조건 하에서 측정된 금속의 MS 수율 및 TSNA를 제시하는 표 6을 나타낸다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 Health Canada Intense 흡연 기계 조건 하에서 측정된 다른 연기 성분의 MS 수율을 제시하는 표 7을 나타낸다.
도 6은 Health Canada Intense 흡연 기계 조건 하에서 측정된, 대조군에서 카보닐 및 여러 종류의 휘발성의 기체상 연기 성분의 MS 수율 및 트리플 스테이지 필터 EC를 제시하는 표 8을 나타낸다.
도 7은 Health Canada Intense 흡연 기계 조건 하에서 측정된, 대조군에서 카보닐 및 여러 종류의 휘발성의 기체상 연기 성분의 MS 수율 및 듀얼 스테이지 필터 EC를 제시하는 표 9를 나타낸다.
도 8은 ISO 흡연 기계 조건 하에서 생담배 연기 수율을 제시하는 표 10을 나타낸다.
도 9는 EC(1mg ISO)로부터의 HCI 기계 독성물질 수율과 공개된 데이터 공급원으로부터의 HCI 기계 독성물질 수율의 비교를 나타낸다.
도 10은 EC(6mg ISO)로부터의 HCI 기계 독성물질 수율과 공개된 데이터 공급원으로부터의 HCI 기계 독성물질 수율의 비교를 나타낸다.
도 11은 EC 수율과 공개된 HCI 수율 데이터 사이의 총 독성물질 수율(TTY)의 비교를 나타낸다.
도 12는 EC 수율과 공개된 HCI 수율 데이터 사이의 독성물질(TSY)의 서브셋(subset)으로부터 총 수율의 비교를 나타낸다.
도 13은 EC와 공개된 HCI 수율 데이터 사이의 총 표준화 독성물질 수율(NTT)의 비교를 나타낸다.
도 14는 고활성 폴리머-유래된 탄소가 제조되는 공정의 요약이다.
도 15는 대조군 궐련과 비교하여 시험 제품에 대한 연기 및 생물지표 변화를 제시하는 표 15를 나타낸다.
도 16은 생체내 연구 설계를 나타낸다.
도 17 및 도 18은 생체내 연구의 결과를 나타낸다.
도 19는 본 발명의 구체예에 따른 흡연 물품 설계를 나타낸다.
담배 대용물 시트(TSS) 또는 담배 블렌드 처리(BT)를 특징으로 하는 두 가지 저 독성물질 담배 블렌드가 세 가지 실험적 궐련(ECs)을 발생시키기 위해 아민 관능화된 수지 물질(CR20L) 및/또는 고활성 탄소 흡착제(HAC)를 함유하는 필터와 결합되었다. 연기 성분의 주류 연기(MS) 수율이 네 가지 상이한 흡연 기계 조건 하에서 측정되었다. Health Canada Intense(HCI) 기계 흡연 조건이 무-니코틴 건조 미립자 물질 및 측정된 대부분의 연기 성분에 대한 가장 높은 MS 수율을 제공하였다. EC로부터의 성분 수율이 두 가지 상업적인 비교 측정기(CC) 궐련, 세 가지 과학적 대조군(SC) 궐련 및 120 상업적인 궐련 상에 공개된 데이터로부터의 성분 수율과 비교되었다. HCI 연기 화학이 이용가능한 궐련으로부터 성분의 가장 낮은 기계 수율 중 일부를 EC가 발생시킨다고 밝혀졌고; 따라서 세 가지 비교는 상업적인 궐련과 비교하여 EC가 감소된 MS 기계 성분 수율을 발생시키는 것을 확인하였다.
궐련계 PREP의 설계에서 제 1 단계는 연기 성분의 수율을 감소시키는 기술의 발달을 포함하였다. 실험적 궐련(ECs)이 이러한 기술들을 사용하여 제조되었고 그 다음에 흡연 기계를 사용하여 이의 성분 수율을 평가하였으며; 적절한 대조군 및 참조 제품에 대한 비교는 감소된 성분 수율을 발생시키는 데 궐련 설계의 유효성을 나타내었다. 참조 제품에 비교하여, 흡연 기계 측정된 연기 성분의 수율을 감소시킨다고 밝혀진 그러한 EC는 "감소된 기계-수율 원형"(RMYPs)이라고 일컬어진다.
본 발명자들은, 바람직하지 않은 연기 성분의 공지된 전구체의 감소된 수준과의 블렌드를 제공하기 위한 담배 블렌드 성분의 선택을 포함하는 것들 중 하나, 담배를 변형하는 것들 중 두 가지 및 궐련 필터를 변형하는 것들 중 두 가지인, 궐련 연기에서 성분의 감소에 대한 상이한 개개의 기술적 접근을 기재하고 있다. 담배 블렌드(TB), 담배-대용물 시트 물질(TSS) 및 담배 블렌드 처리(BT)가 연소하는 궐련 내의 공급원에서 성분의 발생을 감소시킨다. 아민 관능화된 수지 물질(CR20L) 및 고활성의 폴리머-유래된, 탄소 흡착제(HAC)인 두 가지 필터 기술들은 형성 후에 연기 흐름으로부터 휘발성 종들을 제거한다. 이러한 기술들은 하기의(부분 2.1에서) 보다 상세한 설명에서 논의된다.
본 발명이 보다 완전히 이해될 수 있도록 하기 위해, 하기의 수반되는 도면을 참조로 하여 오직 비제한적인 실시예의 방식으로, 이의 양태 및 구체예들이 기재될 것이다:
도 1은 궐련 구조의 상세한 설명을 제시하는 표2를 나타낸다.
도 2는 상이한 흡연 기계 조건을 사용하여 시험 궐련의 주요 성분 수율을 제시하는 표 4를 나타낸다.
도 3은 블렌드 금속 및 담배-특정 니트로사민 함량을 제시하는 표 5를 나타낸다.
도 4는 Health Canada Intense 흡연 기계 조건 하에서 측정된 금속의 MS 수율 및 TSNA를 제시하는 표 6을 나타낸다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 Health Canada Intense 흡연 기계 조건 하에서 측정된 다른 연기 성분의 MS 수율을 제시하는 표 7을 나타낸다.
도 6은 Health Canada Intense 흡연 기계 조건 하에서 측정된, 대조군에서 카보닐 및 여러 종류의 휘발성의 기체상 연기 성분의 MS 수율 및 트리플 스테이지 필터 EC를 제시하는 표 8을 나타낸다.
도 7은 Health Canada Intense 흡연 기계 조건 하에서 측정된, 대조군에서 카보닐 및 여러 종류의 휘발성의 기체상 연기 성분의 MS 수율 및 듀얼 스테이지 필터 EC를 제시하는 표 9를 나타낸다.
도 8은 ISO 흡연 기계 조건 하에서 생담배 연기 수율을 제시하는 표 10을 나타낸다.
도 9는 EC(1mg ISO)로부터의 HCI 기계 독성물질 수율과 공개된 데이터 공급원으로부터의 HCI 기계 독성물질 수율의 비교를 나타낸다.
도 10은 EC(6mg ISO)로부터의 HCI 기계 독성물질 수율과 공개된 데이터 공급원으로부터의 HCI 기계 독성물질 수율의 비교를 나타낸다.
도 11은 EC 수율과 공개된 HCI 수율 데이터 사이의 총 독성물질 수율(TTY)의 비교를 나타낸다.
도 12는 EC 수율과 공개된 HCI 수율 데이터 사이의 독성물질(TSY)의 서브셋(subset)으로부터 총 수율의 비교를 나타낸다.
도 13은 EC와 공개된 HCI 수율 데이터 사이의 총 표준화 독성물질 수율(NTT)의 비교를 나타낸다.
도 14는 고활성 폴리머-유래된 탄소가 제조되는 공정의 요약이다.
도 15는 대조군 궐련과 비교하여 시험 제품에 대한 연기 및 생물지표 변화를 제시하는 표 15를 나타낸다.
도 16은 생체내 연구 설계를 나타낸다.
도 17 및 도 18은 생체내 연구의 결과를 나타낸다.
도 19는 본 발명의 구체예에 따른 흡연 물품 설계를 나타낸다.
담배 대용물 시트(TSS) 또는 담배 블렌드 처리(BT)를 특징으로 하는 두 가지 저 독성물질 담배 블렌드가 세 가지 실험적 궐련(ECs)을 발생시키기 위해 아민 관능화된 수지 물질(CR20L) 및/또는 고활성 탄소 흡착제(HAC)를 함유하는 필터와 결합되었다. 연기 성분의 주류 연기(MS) 수율이 네 가지 상이한 흡연 기계 조건 하에서 측정되었다. Health Canada Intense(HCI) 기계 흡연 조건이 무-니코틴 건조 미립자 물질 및 측정된 대부분의 연기 성분에 대한 가장 높은 MS 수율을 제공하였다. EC로부터의 성분 수율이 두 가지 상업적인 비교 측정기(CC) 궐련, 세 가지 과학적 대조군(SC) 궐련 및 120 상업적인 궐련 상에 공개된 데이터로부터의 성분 수율과 비교되었다. HCI 연기 화학이 이용가능한 궐련으로부터 성분의 가장 낮은 기계 수율 중 일부를 EC가 발생시킨다고 밝혀졌고; 따라서 세 가지 비교는 상업적인 궐련과 비교하여 EC가 감소된 MS 기계 성분 수율을 발생시키는 것을 확인하였다.
궐련계 PREP의 설계에서 제 1 단계는 연기 성분의 수율을 감소시키는 기술의 발달을 포함하였다. 실험적 궐련(ECs)이 이러한 기술들을 사용하여 제조되었고 그 다음에 흡연 기계를 사용하여 이의 성분 수율을 평가하였으며; 적절한 대조군 및 참조 제품에 대한 비교는 감소된 성분 수율을 발생시키는 데 궐련 설계의 유효성을 나타내었다. 참조 제품에 비교하여, 흡연 기계 측정된 연기 성분의 수율을 감소시킨다고 밝혀진 그러한 EC는 "감소된 기계-수율 원형"(RMYPs)이라고 일컬어진다.
본 발명자들은, 바람직하지 않은 연기 성분의 공지된 전구체의 감소된 수준과의 블렌드를 제공하기 위한 담배 블렌드 성분의 선택을 포함하는 것들 중 하나, 담배를 변형하는 것들 중 두 가지 및 궐련 필터를 변형하는 것들 중 두 가지인, 궐련 연기에서 성분의 감소에 대한 상이한 개개의 기술적 접근을 기재하고 있다. 담배 블렌드(TB), 담배-대용물 시트 물질(TSS) 및 담배 블렌드 처리(BT)가 연소하는 궐련 내의 공급원에서 성분의 발생을 감소시킨다. 아민 관능화된 수지 물질(CR20L) 및 고활성의 폴리머-유래된, 탄소 흡착제(HAC)인 두 가지 필터 기술들은 형성 후에 연기 흐름으로부터 휘발성 종들을 제거한다. 이러한 기술들은 하기의(부분 2.1에서) 보다 상세한 설명에서 논의된다.
담배
블렌드
이는 바람직하지 않은 연기 성분, 예컨대 TSNA 및 금속의 전구체의 저수준을 나타내는 담배 블렌드 성분의 선택을 포함한다. 예를 들면, TSNA의 수준은, 특정(예컨대, 보다 가벼운) 담배 블렌드를 사용하고 TSNA의 전구체인, 질산염에서 저농도인 담배 식물의 부분을 선택하여 감소될 수 있다. 당해 기술분야의 통상의 기술자들은, 블렌딩 공정이 이러한 요망되는 특성을 갖는 담배 블렌드를 제공하도록 조정될 수 있는 방법을 잘 알고 있을 것이다.
담배 블렌드는 또한 확장된 담배를 포함하는데, 이는 궐련에서 연소된 담배 질량을 감소시키기 위해 확장된 잘려진 담배이다. 확장 공정은 튀긴 쌀 스낵 음식을 만드는 데 사용되는 공정과 유사하다. 사용되는 하나의 공정은 드라이아이스(dry-ice) 확장된 담배(DIET)라고 불리고 따뜻해지기 전에 액체 이산화탄소로 담배잎 구조를 침투하는 것을 포함한다. 생성된 이산화탄소 가스는 담배가 확장되도록 한다. 저 ISO 타르 수율을 지닌 일부 상업적으로 입수가능한 담배 브랜드들은 전체 블렌드에서 어느정도 비율의 확장된 담배를 사용한다.
담배
블렌드
처리
연기 독성물질 수율에 이로운 영향을 지니는, 담배로부터 단백질 및 폴리페놀의 제거를 가능하게 하는 공정에 의해 처리된, 처리된 담배 블렌드가 본원에 기재된다. 담배 처리는 잘려진, 황색종 담배 상에서 수행되었고, 물을 사용한 담배의 추출, 그 다음 수성 프로테아제 효소 용액을 사용한 처리를 포함하였다. 흡착제로 인한 담배 추출물의 처리 및 농축 후에, 수용성물질이 추출된 담배에 다시 적용되었다. 처리된 담배는 원래 담배의 구조를 유지하였고, 시트 물질로의 재구성에 대한 필요 없이, 종래의 궐련 제조 장비를 사용하여 궐련으로 제조되었다.
담배 대용물 시트
연기 독성물질을 감소시키는 다른 접근은 글리세롤로 연기를 희석시키는 것이고 궐련에서 최대 60%의 글리세롤-함유 "담배 대용물" 시트를 포함하도록 제안되었다. 이러한 실험적 궐련으로부터 주류 연기의 분석은 일부 휘발성 종들 외에, 가장 많이 측정된 성분의 수율의 감소를 나타내었다.
아민-
관능화된
수지 물질
화학 흡착이 주류 궐련 연기로부터 고휘발성 알데하이드 및 HCN을 제거할 수 있음이 밝혀졌다. 표면 아민 관능성을 지닌, 디비닐 벤젠과 가교된 약염기성 다공성 폴리스티렌 수지가 확인되었고 궐련 필터 접착제로 평가되었다. Mitsubishi Chemical Corporation에 의해 제조된 물질은 보통 수성 환경에서 입자(bead) 형태로 제공되고 상품명 Diaion®CR20(이하 CR20으로 언급됨)으로 판매된다. 이러한 물질은 주류 연기로부터 알데하이드의 친핵성 포획을 위한 가능성을 제공하고, 이의 약염기성 성질때문에, 이는 또한 MS로부터 HCN의 제거를 위해 사용될 수 있다.
아민-관능화된 킬레이트 수지 물질은 공동(cavity)에서 흡연 물품의 필터 내로 포함되거나, 필터의 전체 또는 부분에서 필터 물질(예컨대, 셀룰로오스 아세테이트)을 통해 분산(달메이션 스타일)될 수 있다.
고활성(
high
activity
) 탄소
폴리머-유래된 탄소의 구형 입자를 포함하는 고활성 물질이 적절성(propriety) 공정(Von Bhicher 및 De Ruiter, 2004; Von Blucher 등, 2006; Bohringer 및 Fichtner, 2008)에 의해 제조되었고 Blucher GmbH(독일)로부터 입수가능하였다. 일반적으로, 휘발성 궐련 연기 독성물질을 제거하는 데에 있어, 현대에 탄소 여과된 궐련 제품으로 보통 사용되는 코코넛 껍질-유래된 탄소보다 폴리머-유래된 물질이 대략 2배 효과적이다. 폴리머-유래된 탄소는 ISO 및 HCI 흡연 체제 둘 모두에서 잘 수행하였으며, 균형잡히고 보다 작은 원주 궐련과 함께 기능을 잘 발휘하였다. 아세트알데하이드가 제거된 보다 높은 흐름 속도의 흡연 조건 하에서 제한이 또한 관찰되었다.
고활성 탄소는 공동에서 흡연 물품의 필터 내로 포함되거나, 필터의 전체 또는 부분에서 필터 물질(예컨대, 셀룰로오스 아세테이트)을 통해 분산(달메이션 스타일)될 수 있다.
본 발명은 기재된 블렌드와 필터의 조합 기술을 사용하여 제조된 EC를 제공한다. 이러한 EC의 연구 목적은, 이러한 기술이 상업적인 제품에 비교하여 독성물질의 기계 수율을 감소시키는 원형(prototypes) 내로 결합될 수 있는지 여부, 및 인간 흡연에서 독성물질에의 흡연자의 노출을 감소시키는 가능성을 갖는지 여부를 평가하는 것이었다.
다양한 흡연 기계 조건 하에서 EC의 시험 및 궐련 기초 당 연기 성분의 수율 및 니코틴 수율의 밀리그램 당 비로서 연기 성분의 수율을 분석하는 것은, 상대적인 상업적 비교 측정기 궐련과의 비교를 허용하였고, 또한 문헌에서 보고된 광범위한 제품과의 비교를 허용하였다. 이러한 연구에서 제시된 결과는 가연성 RMYP의 발달이 실현가능함을 설명한다.
2. 물질 및 방법
2.1 실험적, 대조군 및 비교 측정기 궐련의 설계
담배의 연기 독성물질 또는 이의 전구체의 특정 화학적 부류들을 감소시키도록 발달된 블렌드와 필터의 조합 기술로부터 EC가 구성되었다(표 1). 저 TSNA 및 금속 함량을 지닌, EC 개개의 각각의 담배 등급의 경우 실험적 궐련의 설계를 위한 저 독성물질 출발점을 제공하도록 선택되고 블렌딩되었다.
담배
블렌드
처리
간단하게, 담배 블렌드는 수성 추출 단계를 거쳤고 추출액은 그 다음에 폴리페놀 및 가용성 펩타이드를 제거하기 위해 여과의 두 단계를 통과하였다. 잔류 담배 고형물은 불용성 단백질을 제거하기 위해 프로테아제로 처리되었다. 세척 및 효소 불활성화 후에, 담배 고형물 및 여과된 수성 추출액이 재결합되었다. 처리 공정은 페놀류, 방향족 아민, HCN 및 다수 다른 질소 연기 성분의 감소된 연기 수율을 야기하였지만; 또한, 포름알데하이드 및 이소프렌의 수율의 증가가 있었다.
추출될 담배 물질은 벗겨지거나, 잘리거나, 조각나거나 갈려진 담배일 수 있다. 바람직한 구체예에서, 담배는 조각난 담배이다. 하지만, 다른 유형의 담배가 본원에 기재된 방법을 사용하여 추출될 수 있다.
담배 물질은 슬러리를 형성하기 위해 추출용 용매와 혼합될 수 있다. 용매는 10:1 내지 50:1, 바람직하게는 20:1 내지 40:1, 및 가장 바람직하게는 25:1 내지 30:1의 중량비로 담배 물질에 첨가될 수 있다. 특히 바람직한 구체예에서, 용매는 27:1의 중량비로 담배 물질에 첨가될 수 있다.
용매는 유기 용액일 수 있지만, 바람직하게는 수성 용액 또는 물이다. 추출 공정의 맨 첫 시작점에서, 용매는 대개 물이지만, 이는 또한 알코올, 예컨대 에탄올 또는 메탄올을 함유할 수 있거나, 이는 계면활성제를 함유할 수 있다. 담배로부터 추출될 특정 성분에 따라, 다른 용매가 사용될 수 있다.
추출은 15-85℃에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 65℃에서 수행된다. 슬러리가 추출 동안 계속적으로 교반되어, 담배가 현탁액으로 남는 것이 바람직하다. 추출은 15분 내지 2시간 동안 수행될 것이다. 바람직한 구체예에서, 추출은 대략 20분 동안 수행된다.
추출 동안, 가용성 담배 성분이 담배 물질로부터 제거되고 용액에 들어간다. 이는 니코틴, 당, 일부 단백질, 아미노산, 펙틴, 폴리페놀 및 향료를 포함한다. 최초 담배 중량의 최대 약 55%가 용해될 수 있다. 담배 섬유 내의 펙틴이 추출 및 처리 공정을 통해 가교된 채로 남아서 담배의 섬유 구조를 유지하는 것이 중요하다. 이에 따라, 칼슘이 담배를 추출하는 데 사용되는 용매 및 다운스트림 처리 절차에 사용되는 임의의 용액에 첨가될 수 있다.
추출에 따라, 액체 여과액("모 여과액")이 수집되는 것을 가능하게 하기 위해 슬러리가 흘러나갈 수 있다. 반면에, 불용성 담배 잔류물은 그것이 운송될 때, 역류 세척에 의해 추가로 추출될 수 있어서, 가능한 한 많은 가용성 성분이 담배로부터 제거된다.
신선한 용매가 담배에 적용될 수 있고 여과액("세척 여과액")이 수집된다. 세척 여과액은 업스트림 지점에서 벨트 상에 이동하는 들어오는 담배 잔류물에 적용되어 재순환될 수 있다. 세척 여과액의 들어오는 담배 잔류물에의 수집 및 업스트림 재적용은 여러 번, 바람직하게는 세 번, 네 번 또는 심지어 다섯 번 반복될 수 있다. 따라서, 벨트의 머리 부분에 수집되는 최종 세척 여과액은 필터의 길이를 이동할 때 담배 잔류물로부터 제거된 가용성 담배 성분에 농축될 수 있다. 최종 세척 여과액은 추출을 위한 준비로, 담배 슬러리를 형성하기 위해 신선한 담배에 첨가되어 추가로 재순환될 수 있다. 예를 들면, 최종 세척 여과액은 담배 슬러리가 추출에 앞서 형성되는 곳인 담배 혼합 탱크 내로 첨가될 수 있다. 따라서 추출 공정은 신선한 담배가 재순환된 세척 여과액을 사용하여 추출되는 지속적 공정일 수 있다. 오직 이러한 추출 공정의 개시에 신선한 용매와 추출된 담배가 있다. 추출 공정이 시작되면, 신선한 용매가 추출에 사용되지 않지만, 용매는 단독으로 재순환된 세척 여과액으로 생성된다.
추출 공정이 계속됨에 따라, 추출액은 따라서 가용성 담배 성분에 보다 농축된다. 이러한 성분은 수평 벨트 필터 상에 (세척 여과액을 형성하는) 제 2 추출 동안 용액에 들어온 성분뿐만 아니라, 추출 탱크에 (모 여과액을 형성하는) 제 1 추출 동안 용액에 들어온 성분을 포함한다.
최종 여과액은 따라서 모 여과액과 세척 여과액 둘 다를 포함한다. 이렇게 하여, 여과 후 생성되는 담배 잔류물은 생성물이 추출에 사용되는 용매에 가용성인 그러한 성분이 전혀 없다. 추출된 담배는 이로부터 임의의 과도한 액체를 제거하기 위해 여과 마지막에 짜여질 수 있다. 따라서 수평 벨트 필터로부터 나오는 추출된 담배는 일반적으로 탈수된 매트(mat)의 형태이다.
이하 담배 추출물로 언급되는 최종 여과액은 최종 담배 제품에 요망되지 않는 그러한 성분을 제거하기 위해 그 다음에 가공될 수 있다. 바람직하지 않은 성분은 단백질, 폴리펩타이드, 아미노산, 폴리페놀, 질산염, 아민, 니트로사민 및 안료 화합물을 포함한다. 하지만, 바람직하지 않다고 고려될 수 있는 성분, 예컨대 당 및 니코틴의 수준은 영향받지 않는 상태로 남을 수 있어서, 추출된 담배의 향료 및 흡연 특성이 원래 물질의 수준에 비교할 만하다.
바람직한 구체예에서, 담배 추출물은 단백질, 폴리펩타이드 및/또는 아미노산을 제거하기 위해 처리된다. 원래 담배 물질에 함유된 최대 60%의 단백질은 불용성 흡착제, 예컨대 수산화인회석 또는 표토 미네랄, 예컨대 애터펄자이트( attapulgite) 또는 벤토나이트를 사용하여 제거될 수 있다. 담배 추출물은 바람직하게는 이로부터 폴리펩타이드를 제거하기 위해, 벤토나이트로 처리된다. 벤토나이트는 초기 추출되는 담배의 2-4중량%의 양으로 추출액에 첨가될 수 있다. 대안적으로, 담배 추출물은 물 중에 벤토나이트의 슬러리를 함유하는 탱크 내로 투입될 수 있다. 적합한 슬러리는 대략 7kg의 적합한 슬러리 대략 64kg 물(시간 당 양) 중에 대략 7kg의 벤토나이트, 예를 들면, 64.18kg 물(시간 당 양) 중에 7.13kg의 벤토나이트를 함유한다. 어떤 경우이든, 벤토나이트 농도는 담배 추출물의 단백질 함량을 실질적을 감소시키기에 충분할 정도로 높아야 하지만, 이로부터 니코틴을 추가로 흡수할 만큼 높아서는 안된다. 벤토나이트 처리는 또한 담배 추출물에서 발견된 안료 화합물의 제거에 효과적일 수 있는데, 상기 안료 화합물이 제거되지 않는 경우, 농축 후에 추출액을 진하게 만드는 경향이 있다. 충분한 벤토나이트가 추출액을 처리하는 데 사용될 때, 감소된 양의 안료 화합물은 외형상 과도하게 진하지 않은 제품을 생성할 수 있다.
벤토나이트 처리에 따라, 담배 추출물은 원심분리 및/또는 여과에 의해 슬러리로부터 정화될 수 있다. 담배 추출물은 또한, 또는 대안적으로, 이로부터 폴리페놀을 제거하도록 처리될 수 있다.
폴리비닐폴리피롤리돈(PVPP)은 맥주로부터 폴리페놀을 제거하기 위해 양조업에서 전통적으로 사용되는, 폴리페놀에 대한 불용성 흡착제이다. 초기 추출되는 담배의 5-10중량%의 양의 PVPP가 추출액에 첨가될 수 있다. 이러한 양의 PVPP는 용액 중의 50 내지 90%의 폴리페놀을 제거할 수 있다. PVPP에 의해 담배 추출물로부터 폴리페놀의 제거를 위한 최적 pH는 약 3이라고 여겨진다. 그러므로 PVPP에 의한 흡착 효율은 적합한 산, 예컨대 염산의 첨가를 통해 추출액의 pH를 감소시켜 증가될 수 있다.
폴리페놀을 흡착하기 위해 PVPP를 사용하는 것의 대안으로서, 하나 이상의 효소가 그 안의 폴리페놀을 분해하기 위해 담배 추출물에 첨가될 수 있다. 적합한 효소는 락카아제(우리시올(urishiol) 산화효소)이다. 하지만, 본 발명은 담배로부터 오직 단백질 및/또는 폴리페놀을 제거하는 방법에만 제한되지 않는다. 대안적 또는 추가의 효소, 시약 또는 흡착제는 담배 추출물로부터 다른 바람직하지 않은 담배 성분을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 추출액으로부터 제거될 수 있는 추가의 바람직하지 않은 담배 성분의 예들은 질산염, 아민 및 니트로사민을 포함한다.
다수 성분이 담배 추출물로부터 제거되는 경우, 다수의 탱크가 제거될 바람직하지 않은 성분의 선택된 보완물에 대한 순서로, 연속하여 배치될 수 있고, 이들 각각은 상이한 효소, 시약 또는 흡착제를 포함한다. 대안적으로, 단일 탱크가 다수의 효소 시약 또는 흡착제를 함유할 수 있어서, 바람직하지 않은 성분은 단일 단계로 제거될 수 있다. 예를 들면, 탱크를 지지하는 벤토나이트 또는 PVPP는, 담배로부터 단백질 또는 페놀뿐만 아니라, 하나 이상의 추가의 바람직하지 않은 성분 또한 제거하기 위해 하나 이상의 추가 효소, 시약 또는 흡착제를 포함할 수 있다.
선택된 바람직하지 않은 성분을 제거하기 위한 담배 추출물의 처리에 따라, 추출물은 바람직하게는 20 내지 50중량%의 고형물 농도로 농축된다. 최대 10% 고형물의 농도는 역삼투를 사용하여 가장 효율적으로 달성된다. 대략 40% 고형물로의 추가의 농축은 강하막 증발기에 의해 달성될 수 있다. 농축의 다른 방법이 사용될 수 있고 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 알려질 것이다. 농축된 담배 추출물은 그 다음에 추출된 담배와 재결합될 수 있다.
하지만, 전술한 바와 같이, 수성 용액에 추출되고 있는 담배는, 농축된 담배 추출물과 재결합하기 전에 하나 이상의 추가의 바람직하지 않은 성분을 제거하기 위해 바람직하게는 추가로 추출된다.
담배의 추가의 추출은 선택된 성분 제거를 위해 구체적으로 선택되는 효소를 사용하여 수행될 수 있다. 바람직한 구체예에서, 효소는 담배로부터 단백질 제거를 위한 단백질 분해 효소이다. 효소는 바람직하게는 박테리아 또는 균류 효소, 보다 바람직하게는 식품 및 세제 산업에서 상업적으로 사용되는 효소이다. 효소는 Novozymes A/S로부터 모두 입수가능한, Savinase™, Neutrase™, Enzobake™ 및 Alcalase™로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 단백질 분해 효소는 바람직하게는 담배 물질의 0.1 내지 5중량%의 양으로 담배에 첨가된다. 예를 들면, Savinase™가 대략 1중량%의 양으로 담배에 첨가될 수 있다. 담배는 선택된 효소의 용액에서 재슬러리화될 수 있다. 슬러리에서 물 대 담배의 비는 10:1 내지 50:1, 바람직하게는 20:1 내지 40:1 및 가장 바람직하게는 25:1 내지 30:1의 중량비이어야 한다. 특히 바람직한 구체예에서, 물 대 담배의 비는 27:1의 중량비이다.
담배/효소 혼합물의 pH는 최적의 효소 활성을 증진시키는 것이어야 한다. 이에 따라, 예를 들면 염기, 예컨대 소듐 하이드록사이드의 첨가에 의해 pH 조절된 탱크 내로 담배의 탈수된 매트를 투입하는 것이 편하다고 입증할 수 있다. pH 조절된 담배는 그 다음에 선택된 효소와의 혼합을 위해 효소 도우징 탱크 내로 투입될 수 있다. 담배/효소 혼합물은 그 다음에 효소 추출이 수행되는 곳인, 관형 반응기 내로 투입될 수 있다. 효소 추출은 최적의 효소 활성을 촉진하는 온도에서 수행되어야 한다. 바람직하게는, 좁은 온도 범위, 예컨대 30-40℃가 효소를 변성시키는 것을 회피하기 위해 사용되어야 한다. Savinase™가 선택된 효소인 경우 최적의 작용 조건은 57℃ 및 pH 9-11이다. 효소 추출은 45분 이상 동안 수행되어야 하고; 임의의 보다 짧은 지속시간은 담배 단백질을 분해하기 위한 단백질 분해 효소에 대해 불충분하다고 믿어진다.
담배로부터 제거될 복수의 성분이 있는 경우, 당연히 복수의 효소 추출이 수행될 수 있다. 이는 연속하여 수행될 수 있거나 복수의 효소가 단일 처리 단계로 담배에 첨가될 수 있다.
효소가 그 다음의 분리된 추출 단계를 형성하기보다는, 처리 공정에서 가장 처음의 추출 단계에 포함되는 것이 또한 가능하도록 유지된다.
효소 추출을 따라, 효소 없이 불용성 담배 잔류물을 세척하기 위해, 불용성 담배 잔류물이 염 용액, 바람직하게는 소듐 클로라이드 용액으로 세척될 수 있다. 염 세척은 순차적인, 역류 방식으로 수행될 수 있다.
하지만, 염 및 물 세척은 담배로부터 모든 효소를 제거하기에 충분하지 않을 수 있다. 세척된 담배는 또한 염 및 물 세척을 따라 담배에 남아있는 임의의 잔류 효소를 불활성화시키도록 처리될 수 있다. 이는 담배가 그의 섬유 형태를 잃을 만큼 많이는 아니라, 효소를 불활성화하기에 충분하게 담배를 처리하는 증기에 의해 수행될 수 있다. 일 구체예에서, 증기 처리는 4분 동안 98℃에서 수행되지만, 잔류 시간은 요망되는 경우 10분 정도로 증가될 수 있다. 대안적으로, 예를 들면, 담배를 또는 전자레인지로 처리하거나 구워서 효소를 불활성화하도록 열처리될 수 있다. 다른 구체예에서, 효소는 화학적 변성에 의해 불활성화될 수 있지만; 담배로부터 화학물질을 제거하기 위해 단계들이 취해져야 한다.
가공된 담배는 그 다음에 농축된 담배 추출물과 재결합될 수 있다. 추출된 담배에 역으로 처리된 추출물을 첨가하는 것은 최종 생성물의 담배 및 니코틴의 수 가용성 향료 성분의 보유를 보장한다. 그러므로 재결합은 원물질에 유사한 물리적 형태 및 모양, 맛 및 흡연 특성을 가지나, 선택된 단백질, 폴리페놀 또는 다른 성분(들)의 수준을 실질적으로 감소시키는 담배 제품을 생성한다. 재결합은 담배 상에 담배 추출물을 분무하여 달성될 수 있다. 가공된 담배와 재결합된 원 추출물의 양은 선택된 성분을 제거하기 위해 추출물의 처리 동안 상실하는 양에 따르고, 담배의 유형에 따라 달라질 것이다.
처리된 담배 추출물과의 재결합 전, 동안 또는 후에 표준 건조 공정이 처리된 담배를 건조하는 데 사용될 수 있다. 처리된 담배의 출발 수분 함량은 일반적으로 대략 70-80%이다. 바람직한 구체예에서, 건조 후 수분 함량은 대략 14%이어야 한다. 가열 건조기, 예컨대 에이프런(apron) 건조기가 담배의 출발 수분 함량을 대략 30%로 감소시키는 데 사용될 수 있다. 두 번째 가열 건조기, 예컨대 에어(air) 건조기가 그 다음에 수분 함량을 대략 14%로 추가로 감소시키는 데 사용될 수 있다.
최종 건조된 제품은 그 다음에 완성된 형태, 예컨대 잘리는 경우 궐련 충전제의 전체 또는 부분을 형성할 수 있는 시트 내로 가공될 수 있다. 하지만, 추출 및 처리 공정 동안 이로부터 제거되는 담배의 원성분의 30%만큼 덕분에, 원물질과 비교하여 담배의 단위 중량 당 남아있는 성분의 농도가 완성품에서 증가된다. 이러한 성분은 당 및 스타치와 함께 연소될 때 연기에서 해로운 휘발성 물질, 예컨대 아세트알데하이드 및 포름알데하이드를 생산할 수 있는, 셀룰로오스를 포함한다.
담배 대용물 시트
담배 블렌드 내로의 담배 대용물 시트(TSS)의 포함은 궐련에서 담배의 양을 감소시켜서, 독성물질을 발생시키는 궐련에 대한 전체 가능성을 줄인다. TSS는 또한 가열될 때, 글리세롤을 함유하는데, 이러한 TSS는 무-니코틴 건조 미립자 물질("타르"로도 알려진 NFDPM)로 측정되는, 미립자 연기의 총량에 기여하는 연기 흐름 내로 글리세롤을 방출한다. 대부분의 궐련이 특정 NFDPM 수율값을 충족시키도록 설계될 때, 연기 흐름 내로의 글리세롤의 포함은 전체 NFDPM 값에 대한 담배 연소 제품의 감소된 기여를 효과적으로 초래한다: 이러한 공정을 "희석"이라고 칭한다. 궐련 내로의 TSS의 포함은 미립자와 증기상 독성물질 둘 다를 포함하는, 광범위한 연기 성분의 감소를 초래한다. 시험관 내 독성 시험은 이들의 글리세롤 함량에 비례하여 연기 미립자의 활성의 감소를 나타내었다. 니코틴에 대한 인간 노출은 필터 연구에 의해 측정되는 경우에 평균 18%까지 감소되었으며 24시간 소변의 생물지표 분석을 사용하는 경우 14%까지 감소되었다. 연기 미립자 노출은 필터 연구에서 평균 29%까지 감소되고 소변의 4-(메틸니트로사미노)-l-(3-피리딜)-l-부탄올 농도에 기초할 때 그와 유사한 양까지 감소되었다. 이러한 결과는 일부 연기 독성물질에 대한 노출을 감소시키는 것이 담배 대용물 시트를 사용하여 가능함을 나타낸다.
본 발명에 따라, 흡연 물품은 비가연성 무기 충전제 물질, 알긴 결합제 및 에어로졸 발생 수단을 포함하는 담배 대용물 시트 물질을 포함하여 제조될 수 있다.
유리하게도, 담배 대용물 시트 물질은 이의 주요 성분으로서, 비가연성 무기 충전제, 결합제 및 에어로졸 발생 수단을 포함하는데, 이러한 세 가지 성분은 바람직하게는 85중량% 이상의 담배 대용물 시트 물질, 보다 바람직하게는 90중량% 초과, 및 보다 바람직하게는 총 약 94중량% 이상의 담배 대용물 시트 물질을 함께 포함한다. 세 가지 성분은 심지어 담배 대용물 시트 물질의 100%일 수 있다. 예를 들면, 잔류 성분들은 바람직하게는 하나 이상의 염색제, 섬유, 예컨대 목재 펄프, 또는 향료이다. 다른 적은 성분 물질이 통상의 기술자에게 공지되었을 것이다. 그러므로 담배 대용물 시트 물질은 이의 성분의 면에서 매우 단순한 시트이다.
본원에 사용될 때, '담배 대용물 시트 물질'의 용어는 흡연 물품에 사용될 수 있는 물질을 의미한다. 이는 물질 그 자체가 연소를 반드시 지속할 것임을 반드시 의미하지는 않는다. 담배 대용물 시트 물질은 대개 시트로 제조되고, 그 다음에 잘린다. 담배 대용물 시트 물질은 그 다음에 흡연용 충전제 물질을 제조하기 위해 다른 물질과 블렌딩될 수 있다.
본 발명은 흡연용 충전제 물질의 감싸진 몸체, 비가연성 무기 충전제를 포함하는 담배 대용물 시트 물질을 포함하는 블렌드로 구성된 흡연용 충전제 물질, 알긴 결합제 및 에어로졸 발생 수단을 포함하는 흡연 물품을 추가로 제공하는데, 이러한 흡연 물품은 4.0 초과의 에어로졸 이동 효율비를 갖는다. 본원에 사용된 바와 같이, 에어로졸 이동 효율은 흡연용 충전제 물질의 퍼센트 에어로졸에 의해 나눠지는 연기의 퍼센트 에어로졸로서 측정된다. 바람직하게는 에어로졸 이동 효율은 5 초과, 및 보다 바람직하게는 6 초과이다.
본 발명의 흡연 물품에서 사용되는 흡연용 충전제 물질은 75중량% 미만의 담배 대용물 시트 물질로 구성된 블렌드를 포함할 수 있다.
무기 충전제 물질은 바람직하게는 60-90%의 범위로 존재하고, 보다 바람직하게는 최종 시트 물질의 70%를 초과한다. 유리하게도, 무기 충전제 물질은 최종 시트 물질의 약 74중량%로 존재하지만, 보다 높은 수준, 예를 들면, 최종 시트 물질의 80중량%, 85중량% 또는 90중량%로 존재할 수 있다.
비가연성 충전제는 유리하게는 500㎛ 내지 75㎛의 범위의 평균 입자 크기를 갖는 물질의 부분을 포함한다. 바람직하게는 무기 충전제의 평균 입자 크기는 400㎛ 내지 100㎛의 범위이고, 125㎛ 이상이며, 바람직하게는 150㎛ 이상이다. 평균 입자 크기는 유리하게는 170㎛ 또는 약 170㎛이고, 170㎛ 내지 200㎛의 범위일 수 있다. 이러한 입자 크기는 대안적 담배 제품에서 식품 등급 무기 충전제 물질로 종래에 사용된 것, 즉 약 2-3㎛의 입자 크기에 대조가 된다. 각각의 무기 충전제 개별에 대해 나타나는 입자 크기의 범위는 1㎛ 내지 lmm(1000㎛)일 수 있다. 무기 충전제 물질은 요망되는 입자 크기까지 갈리거나, 으깨지거나 침전될 수 있다.
무기 충전제 물질은 유리하게도 펄라이트, 알루미나, 규조토, 칼슘 카보네이트(백악), 질석, 마그네슘 옥사이드, 마그네슘 설페이트, 징크 옥사이드, 칼슘 설페이트(석고), 산화 제2철, 부석(pumice), 이산화 티타늄, 칼슘 알루미네이트 또는 다른 불용성 알루미네이트, 또는 다른 무기 충전제 물질 중 하나 이상이다. 물질의 밀도 범위는 적합하게는 0.1 내지 5.7g/cm3의 범위이다. 무기 충전제 물질은 유리하게는 3.0g/cm3, 및 바람직하게는 2.5g/cm3 미만, 보다 바람직하게는 2.0g/cm3 미만 및 보다 바람직하게는 1.5g/cm3 미만인 밀도를 가진다. 1g/cm3 미만의 밀도를 갖는 무기 충전제가 바람직하다. 보다 낮은 밀도의 무기 충전제는 생성물의 밀도를 감소시켜서, 재 특성을 개선시킨다.
무기 충전제 물질의 조합물이 사용되는 경우, 하나 이상의 충전제가 적합하게는 작은 입자 크기일 수 있고 다른 것은 보다 큰 입자 크기일 수 있는데, 각각의 충전제의 비율은 요망되는 평균 입자 크기를 달성하는 데 적합하다. 흡연용 충전제 물질에서 담배 및 담배 대용물 시트 물질의 적절한 블렌드를 사용하여 완성된 흡연 물품에 요구되는 고정 연소율을 달성할 수 있다.
무기 충전제 물질은 바람직하게는 응집된 형태가 아니다. 무기 충전제 물질은 사용 전에, 아마도 크기의 단계적 차이 외에 약간의 사전-처리를 필요로 해야 한다. 결합제는 바람직하게는 최종 충전제 물질의 약 5-13중량%의 범위, 보다 바람직하게는 10중량% 미만 및 보다 바람직하게는 8중량% 미만으로 존재한다. 결합제는 유리하게는 최종 시트 물질의 약 7.5중량% 이하이다. 유리하게, 결합제가 알지네이트(alginate) 및 비알지네이트 결합제의 혼합물인 경우, 그렇다면 결합제는 바람직하게는 50% 이상의 알지네이트, 바람직하게는 60% 이상의 알지네이트 및 보다 바람직하게는 70% 이상의 알지네이트를 포함한다. 요구되는 결합된 결합제의 양은 비알지네이트 결합제가 사용될 때 적합하게 감소할 수 있다. 결합제 조합물의 알지네이트의 양은 유리하게는 결합된 결합제의 양이 감소하는 만큼 증가한다. 적합한 알긴 결합제는 가용성 알지네이트, 예컨대 암모늄 알지네이트, 소듐 알지네이트, 소듐 칼슘 알지네이트, 칼슘 암모늄 알지네이트, 포타슘 알지네이트, 마그네슘 알지네이트, 트리에탄올-아민 알지네이트 및 프로필렌 글리콜 알지네이트를 포함한다. 다른 유기 결합제, 예컨대 셀룰로오스 결합제, 고무진(gums) 또는 겔이 또한 알긴 결합제와 조합되어 사용될 수 있다. 적합한 셀룰로오스 결합제는 셀룰로오스 및 셀룰로오스 유도체, 예컨대 소듐 카르복시메틸셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 하이드록시프로필 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 에터를 포함한다. 적합한 고무진은 아라비아 고무, 가티검, 트라가칸트 검, 카라야, 로우커스트 콩, 아카시아, 구아, 퀸스 시드 또는 크산탄 검을 포함한다. 적합한 겔은 한천, 아가로스, 카라기난(canageenans), 후코이단(furoidan) 및 푸르셀라란을 포함한다. 스타치는 또한 유기 결합제로 사용될 수 있다. 다른 적합한 고무진은 핸드북, 예컨대 Industrial Gums, E. Whistler(Academic Press)에서 참조에 의해 선택될 수 있다. 결합제의 주요 부분으로서 보다 바람직한 것은 알긴 결합제이다. 알지네이트는 연소에 따른 이들의 중성적 맛 특성 때문에 본 발명에서 바람직하다.
에어로졸 발생 수단은 바람직하게는 5-20%의 범위로 존재하고, 보다 바람직하게는 15% 미만, 보다 바람직하게는 7% 초과 및 보다 바람직하게는 10% 초과이다. 에어로졸 발생 수단은 바람직하게는 13% 미만이다. 에어로졸 발생 수단은 가장 바람직하게는 최종 시트 물질의 11중량% 내지 13중량%이고, 유리하게는 약 11.25중량% 또는 12.5중량%일 수 있다. 에어로졸 발생 수단의 양은 적합하게는 흡연 물품의 흡연용 충전제 물질을 포함하는 블렌드에 존재하는 담배 물질의 양과 조합되어 선택된다. 예를 들면, 저 비율의 담배 물질을 지닌 고 비율의 시트 물질을 포함하는 블렌드에서, 시트 물질은 그 안의 에어로졸 발생 수단의 보다 낮은 로딩(loading) 수준을 필요로 할 수 있다. 대안적으로, 고 비율의 담배 물질을 지닌 저 비율의 시트 물질을 포함하는 블렌드에서, 시트 물질은 그 안의 에어로졸 발생 수단의 보다 높은 로딩 수준을 필요로 할 수 있다.
적합한 에어로졸 발생 수단은 예를 들면, 다가 알코올, 예컨대 글리세롤, 프로필렌 글리콜 및 트리에틸렌 글리콜; 에스터, 예컨대 트리에틸 시트레이트 또는 트리아세틴, 높은 끓는점의 탄화수소, 또는 비-폴리올, 예컨대 글리콜, 소르비톨산 또는 락트산으로부터 선택되는 에어로졸 형성 수단을 포함한다. 에어로졸 발생 수단의 조합물이 사용될 수 있다.
에어로졸 발생 수단의 추가 기능은 시트 물질을 가소화하는 것이다. 적합한 추가의 가소제는 물을 포함한다. 시트 물질은 적합하게는 통기될 수 있다. 이에 의해 주조 슬러리는 세포 구조를 지닌 시트 물질을 형성한다.
에어로졸 발생 수단 또는 이의 부분이 유리하게는 캡슐화, 바람직하게는 마이크로-캡슐화, 또는 어떤 다른 방법으로 안정화될 수 있다. 이러한 경우에 에어로졸 발생 수단의 양은 소정의 범위보다 높을 수 있다.
흡연 물질은 유리하게는 특정 향료를 부여하기 위해 물질 및/또는 향료를 진하게 하는 염색제를 포함한다. 지역 규제를 받는, 적합한 착향료 또는 염색제 물질은 예를 들면, 코코아, 감초, 카라멜, 초콜렛 또는 토피를 포함할 수 있다. 곱게 갈리거나, 알갱이로 만들어지거나 균질화된 담배가 또한 사용될 수 있다. 산업 승인된 식품 착색제, 예컨대 E150a(카라멜), E151(브릴리언트 블랙 BN), E153(식물성 활성탄) 또는 E155(브라운 HT)가 또한 사용될 수 있다. 적합한 향료는 예를 들면, 메탄올 및 바닐린을 포함한다. 다른 케이싱(casing) 물질이 또한 적합할 수 있다. 대안으로, 질석 또는 다른 무기 충전제 물질의 존재가 담배 대용물 시트 물질에 보다 진한 색을 제공할 수 있다. 염색제는 바람직하게는 최종 담배 대용물 시트 물질의 0-10중량%로 존재하고, 5-7중량%만큼일 수 있다. 염색제는 유리하게는 최종 담배 대용물 시트 물질의 7중량% 미만, 바람직하게는 6중량% 미만 및 보다 바람직하게는 5중량% 미만이다. 보다 바람직한 것은 4% 미만, 3% 미만 및 2% 미만으로 염색제를 사용하는 것이다. 코코아는 적합하게는 최종 담배 대용물 시트 물질의 0-5중량%의 범위로 존재할 수 있고 감초는 0-4중량%의 범위로 존재할 수 있다. 염색제가 코코아 또는 감초일 때, 예를 들면, 요망되는 시트 색을 얻기 위한 코코아의 최소 양은 최종 담배 대용물 시트 물질의 약 3중량%이고 감초의 경우 약 2중량%이다. 유사하게, 카라멜은 적합하게는 최종 담배 대용물 시트 물질의 0-5중량%의 범위, 바람직하게는 약 2중량% 미만 및 보다 바람직하게는 약 1.5%로 존재할 수 있다. 다른 적합한 착색제는 당밀, 맥아 추출물, 커피 추출물, 티 레지노이드(tea resinoids), St. John's Bread, 프룬 추출물 또는 담배 추출물을 포함한다. 착색제의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.
지역 규제 하에서 허용되는 경우, 향료가 또한 담배 대용물 시트 물질의 맛 및 풍미 특징을 바꾸기 위해 첨가될 수 있다. 유리하게는, 식품 색소가 대안으로 사용되는 경우, 최종 담배 대용물 시트 물질의 0.5중량%로 존재한다. 염색제는 대안적으로 시트 제조 후에 시트 내로 뿌려질 수 있다.
보다 높은 강도, 보다 낮은 밀도 또는 보다 높은 충전값(fill value) 중 하나 이상을 지닌 시트 물질을 제공하기 위해, 예를 들면, 셀룰로오스 섬유와 같은 섬유, 목재 펄프, 아마(flax), 대마(hemp) 또는 바스트(bast)가 첨가될 수 있다. 첨가되는 경우, 섬유는 최종 시트 물질의 0.5-10중량%의 범위, 바람직하게는 5중량% 미만 및 보다 바람직하게는 약 3중량% 미만으로 존재할 수 있다. 대안적으로 시트 물질, 셀룰로오스 또는 다른 것에 섬유 물질이 존재하지 않는다.
담배 대용물 시트 물질은 유리하게는 시트를 함유하는 비-담배이다. 블렌드 내의 고수준, 예컨대 블렌드의 75중량% 초과의 시트 물질 포함되면, 블렌드의 가연성이 좋지 못함이 이해될 것이다. 이는 예를 들면, 담배 대용물 시트 물질에 최대 5-10%의 저수준의 탄소립을 포함시킴으로써 극복될 수 있다. 탄소는 바람직하게는 응집된 탄소질 물질이 아닌데, 다시 말해 탄소는 응집체를 제조하기 위해 다른 물질과 혼합됨으로써 사전-처리되지 않는다.
담배 대용물 시트 물질은 바람직하게는 흡연용 충전제 물질을 제공하기 위해 담배 물질과 블렌딩된다. 블렌드의 담배 물질 성분은 바람직하게는 고품질의 라미나(lamina) 등급이다. 대부분의 담배 물질은 바람직하게는 잘린 담배이다. 담배 물질은 예를 들면, 고 치수 확장(order expansion) 공정, 예컨대 DIET의 20-100% 확장된 담배를 포함할 수 있다. 그러한 물질의 충전력은 일반적으로 6-9cc/g의 범위이다(예를 들면, GB 1484536호 또는 US 4,340,073호 참조).
블렌드는 바람직하게는 라미나 외에 <30%의 다른 블렌드를 포함하고, 이러한 다른 블렌드 성분은 스템 절단된 롤드 스템(stem cut rolled stem)(CRS), 수처리된 스템(stem)(WTS) 또는 증기 처리된 스템(STS) 또는 재구성된 담배이다. 다른 성분은 바람직하게는 담배 물질의 최종 중량의 <20중량%, 보다 바람직하게는 <10중량% 및 보다 바람직하게는 5중량%를 포함한다.
본 발명에 따른 흡연 물품은 적합하게는 에어로졸 발생 수단으로 처리된 담배 물질을 포함한다. 담배 물질은 에어로졸 발생 수단으로 처리될 수 있지만, 이는 담배 물질 및 시트 물질의 모든 블렌드에 대해 필수적인 것은 아니다.
담배에 첨가된 에어로졸 발생 수단의 양은 담배의 2-6중량%의 범위이다. 가공 후 담배 물질 및 시트 물질의 블렌드에서 에어로졸 발생 수단의 총량은 유리하게는 흡연용 물질의 4-12중량%의 범위, 바람직하게는 10중량% 미만 및 바람직하게는 5중량% 이상이다.
고활성 탄소
듀얼 및 트리플 단계 필터에 사용되는 폴리머-유래된, 고활성 탄소 알갱이는 일반적으로 코코넛 껍질로부터 유래된, 상업적인 궐련으로 보통 사용되는 탄소로부터 상이한 다공성 구조를 가진다. 결과로서, 이는 휘발성 연기 독성물질의 범위에 대해 우수한 흡착 특징을 가진다.
구형 입자 모양의 폴리머-유래된 탄소는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 적절성 공정(Von Blucher 및 De Ruiter 2004, Von Blucher 등 2006, Bohrmger 및 Fichtner 2008)에 의해 제조된다. 폴리머-유래된 활성탄은 용융 대기에서 감압 하에, 간접적인 가열 회전 가마로 배치법을 사용하여 제조된다. 구형 폴리머 공급 원료의 제조 후에, 물질은 과량의 발연 황산을 사용하여 열적으로 안정화된다. 그 다음에, 물질은 500℃로 천천히 가열되어서, 대부분 SO2 및 H2O의 배출 및 폴리머의 탄화를 초래한다. 생성된 탄소는 전형적인 흡착에 대해 접근가능하지 않은 초기 공극 시스템을 가진다. 흡착가능한 다공성 시스템을 생성하기 위해, 물질은 활성을 위해 산화제(증기)로 900 내지 1000℃로 추가로 가열되어야 한다. 이는 주로 공극 크기 0.7 내지 3nm를 지닌 세공으로 구성된 공극 시스템을 만든다. CO2로 인한 그 다음의 활성은 3 내지 80nm의 범위의 대부분 보다 큰 메조세공의 형성을 야기한다. 증기 및 CO2 활성 단계를 결합하는 것은 요망되는 공극 특징을 생성시키는 데 유연한 계획을 제공한다.
합성 물질인 폴리머-유래된 탄소는 보다 균일한 입자 크기를 함께 지닌, 보다 밀접하게 정의된 구형 모양을 가진다. 폴리머 유래된 물질은 보다 낮은 밀도를 가지고, 탄화 공정에 대한 출발 물질로서 천연 코코넛 껍질에 비교하여 폴리머 공급 원료의 합성 성질을 반영하는 보다 낮은 회분(ash content)을 가진다.
대부분의 연기 성분은 포름알데하이드, 아세트알데하이드, 시안화 수소(HCN) 및 톨루엔(50-60% 감소) 외에 연기 성분으로 관찰된 80-95% 수치의 감소를 지닌, 활성화된 코코넛 탄소에 의하기보다 ISO 체제 하에서 폴리머-유래된 탄소에 의해 보다 효과적으로 흡착된다. HCI 조건 하에서, 종래의 코코넛 탄소를 지닌 궐련은 아세트알데하이드(16%) 외에 대부분의 연기 성분에 대해 25-45%의 수치의 감소를 제공한다. 폴리머-유래된 탄소를 포함하는 궐련은 아세트알데하이드 및 HCN(15-30%) 외에, 60-90%까지 대부분의 연기 성분 수율을 감소시킨다.
아민-
관능화된
수지 입자
DIAION® CR20(Mitsubishi Chemical Corporation에 의해 제조됨)는 본 발명에서 사용될 수 있는 아민-관능화된 수지 입자의 상업적으로 입수가능한 유형이다. 이는 고도로 다공성인 가교된 폴리스티렌 매트릭스 상에 결합된, 킬레이트 리간드로서 폴리아민기를 가진다. CR20은 전이 금속 이온에 대해 큰 친화도를 나타낸다. 관능화에 의해 제조된 정확한 유형의 아민기는 정밀하게 제어될 수 없고 몇몇 상이한 유형들이 수지상에 존재할 수 있다.
상업적인 등급의 CR20(이하 CR20C로 언급됨)은 궐련 내로 포함될 때 종래의 소비자가 허용가능한 궐련 연기 특징과 상용성이 없는 특징적 냄새를 가짐이 밝혀졌다. 하지만, Mitsubishi에 의한 합성 조건에 대한 수정은 이러한 냄새의 강도를 유의하게 감소시켰고, "저-냄새" 등급의 CR20(이하 CR20L으로 언급됨)을 생성하였다. 달리 언급됨이 없는 한, 이러한 연구로 CR20L에 대해 모든 결과가 얻어졌다. 이러한 물질은 600mm의 입자 크기, 0.64g/cm3의 밀도, 15중량%의 물 함량 및 0.92meq/cm3의 총 교환 능력을 가졌다.
CR20의 다양한 다른 유형들이 CR20D 및 CR20HD를 포함하여, Mitsubishi Chemical Corporation에 의해 제조된다. 모든 상이한 유형 또는 등급의 이온-교환 수지는 본원에서 사용될 때 용어 CR20에 의해 포함된다.
일부 CR20 입자는 물 중에 제공되어서, 이를 궐련 필터 적용에서의 사용에 대해 적합하게 만들고, 어느 정도 이상의 물을 제거하는 것이 필수적일 수 있다. 일 구체예에서, 물이 제거되고 물질이 대략 15% 이하의 수분 함량으로 건조된다. 대안적인 구체예에서, 보다 높은 수분 함량이 흡연 물품의 필터에 허용될 수 있다.
구체적으로 CR20L을 포함하는 CR20은 궐련 필터 내로 통합될 수 있다. 종래의 탄소를 함유하는 필터에 비교하여, CR20L은 HCN, 포름알데하이트 및 아세트알데하이드의 우수한 감소율을 제공한다. 하지만, 탄소는 연기 흐름으로부터 다른 휘발성 성분을 제거하는 데 있어 CR20L보다 더 효율적이다.
실험적 궐련
궐련은 1mg 및 6mg의 ISO NFDPM(타르) 수율을 목표로 하는 이러한 기술들을 사용하여 제조되었다.
또한, EC로부터의 연기 성분 감소를 위한 필터 기술의 기여에 대한 평가를 가능하게 하기 위해 세 가지 과학적 대조군 궐련이 제조되었다. 1mg ISO 설계 및 6mg ISO 설계인 두 가지 상업적인 비교 측정기 궐련이 또한 이러한 연구에서 사용되었다. 상이한 연기 성분 감소 기술이 일관되고 소비자가 허용가능한 궐련 설계 내로 합쳐질 수 있는, 성공에 접근하도록 현실적인 대조군 궐련이 요구되기 때문에, 상업적인 브랜드와의 비교가 수행되었다. 또한, 성분 감소가 과학적 대조군보다는, 실제-세계의 궐련에 대해 현실화될 수 있는, 정도의 검사를 상업적인 궐련의 사용이 가능하게 한다. 최종적으로, 상업적인 참조 생성물의 사용은 관련된 비교가 감각 수용성 및 실제-세계 사용 하에 인간 노출로 만들어지는 것을 가능하게 한다.
상업적인 비교 측정기 제품은 2007-8년에 독일로부터 1mg 및 6mg(ISO)에서 시장 선도 브랜드에 유사한 기계로 피워진 성분 수율을 가졌다. 완전한 정보가 블렌드 및 궐련 설계 특징에 사용가능하고, 제품 마스킹(masking)이 인간 감각 및 노출 평가에 대해 수행되는 것을 가능하게 하기 위해, 실제 시장 선도 브랜드보다는, BAT군 비교 측정기 궐련이 선택되었다. 그러므로 인간 흡연 연구를 지지하기 위해, 브랜드 표시 또는 다른 식별표시 없이, 상업적인 궐련 둘 다의 샘플이 특히 이러한 연구를 위해 제조되었다.
2.2 실험적, 비교 측정기 및 대조군 궐련에 대한 사양
일반 특징이 EC의 설계에서 사용되었다: 모든 것이 84mm 궐련 길이(57mm 담배 몸체 더하기 27mm 필터), 24.6mm 원주의 동일한 기초 치수로 제조되었고 필터는 트리에틸 시트레이트로 가소화된 셀룰로오스 아세테이트(CA) 섬유에 모두 기초하였다. 저 TSNA 및 금속 함량을 지닌 담배 등급이 확인되었고 이러한 원형에서 사용되는 담배 블렌드를 위해 결합되었다. 세 가지 상이한 실험적 궐련이 제조되었고, 세 가지 EC의 설계 특징이 요약되고 표 2(도 1에서 나타남) 및 하기 기재된 바의 대조군 궐련 및 상업적인 비교 측정기와 비교되었다.
실험적 궐련 BT1은 BT 처리된 담배를 함유하는 버지니아(Virginia) 스타일 담배 블렌드(4.3% 오리엔트종 담배 및 20.3% 비처리된 버지니아 담배를 지닌, 75.4% 처리된 버지니아 담배)를 (포름알데하이드, 아세트알데하이드 및 HCN 수율을 낮추기 위한) CR20 부분을 함유하는 필터 및 (이소프렌 및 다른 휘발성 독성물질의 수율을 낮추기 위한) 부분을 함유하는 폴리머-유래된, 고활성 탄소 필터와 결합하였다. 이러한 궐련으로부터 목표 NFDPM 수율은 ISO 기계 흡연 조건 하에서 1mg이었다. 실험적 궐련 TSS1이 또한 ISO 흡연 기계 조건 하에서 수율 1mg의 NFDPM로 설계되었고, 대략 20% TSS 및 실험적 궐련 BT1에서 사용된 동일한 필터를 포함하여, TSS를 함유하는 US 스타일 블렌드(버지니아, 버얼리종 및 오리엔트 종 담배의 블렌드)에 기초하였다. 또한, 실험적 궐련 TSS6이 상이한 US 스타일 블렌드에서 20% TSS를 사용하였고, ISO 기계 흡연 조건 하에서 6mg의 NFDPM 수율을 제공하도록 설계되었다. 상이한 필터 제조가 이러한 궐련과 함께 사용되었다: 입쪽 단부에 CA 부분을 지닌 담배 몸체에 인접한 CA 섬유 중에 배치된 80mg의 고활성 탄소를 함유하는 듀얼 부분 필터.
상업적인 비교 측정기 궐련 CC1은 일부 메릴랜드(Maryland) 담배를 포함하여, US-블렌딩된 스타일의 담배를 함유하였다. 상업적인 비교 측정기 궐련인 CC6은 또한, CC1에 상이한 블렌드인, 전형적인 US-블렌딩된 궐련이었다. 세 가지 EC의 설계 특징이 요약되고 표 2(도 1에 나타남)에서 대조군 궐련 및 상업적인 비교 측정기와 비교되었다. 상업적인 비교 측정기 궐련 둘 모두는 단일 부분 셀룰로오스 아세테이트 필터를 사용하였다. 세 가지 "과학적 대조군"(SC) 궐련은, 각각의 대조군 궐련에 사용된 필터가 추가의 필터 흡착성 매질이 없는 단일 부분 27mm CA 필터인 것을 제외하고, 관련된 실험적 궐련 BT1, TSS1 및 TSS6과 동일한 구조물을 가졌다.
표 2는 BT1 및 CC1의 궐련 구조물이 잘 매칭된 필터 통기성 및 종이 투과성에 매우 유사함을 보여준다. 담배 밀도 및 필터 압력 강하(필터의 흐름에 대한 흡입 저항 또는 임피던스)에서 약간의 차이가 있었는데, BT1이 CC1보다 둘 모두의 파라미터에 대해 높았다. TSS1 및 CC1의 궐련 구성은 또한 매우 유사하였다. 필터 압력 강하는 TSS1으로부터 상업적인 대조군보다 높았으나, 담배 밀도 및 필터 압력 강하 둘 모두는 CC1보다 높았다. TSS6 및 CC6에 대해, 1mg(ISO) 제품보다는 덜 필터 통기성인 것이 사용되었다. 두 가지 6mg(ISO) 제품을 비교하는 것은 TSS6에 대해 약간 높은 담배 밀도, 압력 강하값 및 약간 낮은 필터 통기성을 나타내었다.
2.3 연기 화학 분석
연기 화학 분석에 앞서, 궐련이 1999년 ISO 3402의 사양에 따라 조절되었다. 보통의 화학 분석이 NFDPM 및 니코틴 분석에 대해 발달된, 2000년 ISO 4387(즉, 60초마다 취해진 2초의 지속시간의 35ml 퍼프(puff), 35/2/60으로 축약됨) 및 2000년 ISO 3308에서 구체화된 흡연 조건에 따라 수행되었다.
대략 150가지 연기 성분이 독성물질로서 기재되었고, 몇몇 규제 기관이 이들의 서브셋 상의 수율 데이터(대략 40가지)를 요청하였다. 일부 이러한 독성물질에 대한 수율 제한(Burns, D. 등(2008) Mandated lowering of toxicants in cigarette smoke: a description of the World Health Organization TobReg proposal. Tob. Control 17, 132-141)이 이들의 바이오모니터링에 대한 접근(Hecht, S.S. 등(2010) Applying tobacco carcinogen and toxicant biomarkers in product regulation and cancer prevention. Chem. Res. Toxicol. 23, 1001-1008)과 함께 제안되었다. 이러한 이유로 인해 그리고 보다 정밀하게 EC를 특징화하기 위해, 연기 성분의 연장된 범위(47가지 분해 물질)의 MS 수율이 측정되었다. 이러한 연구로 검사되지 않은 다른, 대략 100가지의 독성물질은 사용가능한 유효 분석 방법의 부족으로 인해 측정되지 않았다. 벤조피렌 수율값은 직접적 조치를 통해 그리고 또한, 폴리사이클릭 방향족 탄화수소(PAHs) 세트의 부분으로서, 두 번 얻어졌다.
ISO 흡연 파라미터에 대한 약간의 수정이 다른 분해물질의 측정을 위해 요구되었고, 현재 방법은 British American Tobacco, (www.batscience.com/groupms/ sites/BAT_7AWFH3.nsf/ vwPagesWebLive/D07AXLPY?opendocument&SKN=l)로부터 사용가능하다. 흡연 기계로부터 연기 성분의 수율을 측정하는 것은 인간 흡연 수율처럼 보이지 않아서 기계 수율 성능이 광범위한 가능한 흡연 조건에 대해 평가되는 것을 가능하게 하기 위해 상이한 흡연 기계 세팅의 범위 하에 시험 모든 RTP가 시험되었다. 이러한 수정된 흡연 조건은 표 3에 기재되어 있다.
생담배 연기(SS) 수율이 또한 Health Canada, 1999에 기재된 바와 같이 측정되었으나, 오직 ISO 연기 발생 파라미터 하에서 그리고 광범위한 연기 성분에 대해서 측정되었다. SS 시험이 Labstat International ULC에 의해 수행되었다.
2.4 통계적 분석
상이한 궐련 유형 사이의 연기 수율의 통계적 비교가 Minitab v16으로 수행된 2-꼬리의, 짝없는, 스튜던트의 T 검정(Student's t-test)을 사용하여 수행되었다. P<0.01 및 P<0.05의 유의성 수준이 나타나고 임의의 P값>0.05가 유의하지 않은(NS)한 것으로서 나타났다.
연구를 통한 개개 연기 성분 수율의 비교의 경우, 공개된 데이터셋(Health Canada, 2004; Counts et al., 2005; Department of Health Australia, 2002)으로부터의 평균값이 Anderson Darling 통계를 사용하여 정규 분포에 대해 검사되었다. 독성물질 데이터 내의 백분위수 분포가 Minitab v16 내의 실험적인 누적 분포 분석을 사용하여 계산되었다.
3. 결과 및 논의
기계 흡연 조건의 수 하에서 MS 성분 및 특정 독성물질 수율을 수량화함으로써, 블렌드 및 연기 화학 관점으로부터 EC의 실제 성능을 검사하기 위해 EC의 시험이 수행되었다.
EC로부터의 SS 배출이 또한 ISO 흡연 프로파일을 사용하여 측정되었다. 시험은 두 가지 상업적인 궐련 및 세 가지 과학적 대조군 궐련을 지닌 비교 기초 상에서 수행되었다. 최종 단계로서, EC의 전체 성능이 일부 국가로부터 이미 공개된 궐련 상의 MS 수율 데이터 및 니코틴 수율에 대한 특정 독성물질 수율의 비의 둘 모두의 비교에서 수행되었다.
3.1 주류 연기 성분 수율
네 가지 흡연 기계 조건 하에서 주요 연기 성분(NFDPM, 니코틴 및 CO) 및 글리세롤의 수율이 표 4(도 2에 나타남)에 나타난다. 글리세롤 측정은 이러한 표에 포함되는데, 이는 연기 미립자 상에 다른 연기 성분을 희석하기 위해, EC TSS1 및 TSS6에 사용된 담배-대용물 시트 내로 혼입되었기 때문이다.
표 4는 BT1 및 CC1이 MS NFDPM 및 니코틴 수율에 대한 네 가지 흡연 체제를 통해 잘 매칭되었지만, BT1이 CC1보다 낮은 CO 수율을 가졌음을 나타낸다. TSS1 및 CC1이 NFDPM 및 니코틴 수율에 대해 네 가지 흡연 체제를 통해 잘 매칭되었지만, TSS1이 CC1보다 낮은 CO 수율을 가졌다. TSS1으로부터 보다 높은 글리세롤 수율이 TSS의 글리세롤 함량으로 인해 의도된 희석 영향과 동일하다. TSS6 및 CC6으로부터 MS NFDPM 및 니코틴 수율이 CC6으로부터 보다 높은 CO 수율 및 TSS6으로부터 예상된 보다 높은 글리세롤 수율 외에, 네 가지 흡연 체제를 통해 잘 매칭되었다.
이러한 주요 연기 분해물질의 경우, 측정된 수율이 흡연 기계 조건에 기초한 동일 순위를 따른다: ISO <HCI-VO <WG9B <HCI. 상이한 체제 사이의 수율 차이는 6mg 제품보다 1mg 제품에서 실질적으로 컸고, 통기성의 수준이 보다 높아서 WG9B 및 HCI 체제에 대한 통기성 차폐의 영향이 따라서 1mg 제품에 대해 보다 높았다. 6mg 제품의 경우, 일부 체제 사이의 주요 연기 양(NFDPM, 니코틴 및 CO)의 차이가 작았다(5-10% 수치).
예비적 실시가 다수 성분의 수율이 방법에 대한 LOQ 미만임을 나타냈기 때문에, ISO 기계 흡연 조건 하에서 EC TSS1 및 BT1에 대한 데이터가 수집되지 않은 것을 제외하고, 이러한 연구로 수량화된 47가지 독성물질이 표 3에 나타난 모든 흡연 기계 조건 하에서 또한 측정되었다. 이러한 독성물질의 기계 피워진 수율은 일반적으로 표 4에 나타난 NFDPM, 니코틴 및 CO에 대해 알려진 순위를 따르고 따라서, 이러한 종이의 잔류물에 대해, 오직 HCI 조건 하에서 수득된 수율이 기재되어 있다. 일반적인 수율 경향에 대한 일부 일관된 제외들이 관찰되었다. 모든 제품의 경우, 휘발성 페놀, 퀴놀린 및 플루오렌은 흡연 체제의 강도 및 주요 연기 양의 수율이 증가함에 따라 시스템적으로 증가하지 않았고; PAH 세트로부터 비소, 페난트렌 및 벤조피렌의 양이 또한 제품의 대다수에 대해 이러한 경향을 나타내었다. 특히, 이러한 종들의 수율은 보다 큰 HCI 체제에 의해 발생되는 연기의 전체 양에도 불구하고 HCI 체제보다 WG9B 체제 하에서 보다 컸다. 휘발성 페놀은 셀룰로오스 아세테이트 필터에 의해 연기로부터 선택적으로 제거된다고 공지되어 있고; 여기서 관찰되는 일관된 경향은 WG9B와 HCI 체제 사이의 이러한 종들에 대한 여과 효율의 일부 변화를 나타낼 수 있다. 대안적으로, 이는 고강도 흡연 체제에서 측정 방법을 지닌 일부 분석적 약점을 나타낼 수 있다. 유사한 변화가 일부 분해물질(예컨대, CC1을 지닌 1,3-부타디엔 수율은 다른 5가지 제품에 대해 밝혀진 흡연 체제를 통한 경향으로부터 예상된 것보다 낮았다)에 대해 보다 일시적인 기초 상에서 관찰되었고; 이는 특히 NFDPM의 유사한 양이 상이한 흡연 체제 사이에서 발생될 때 6mg 제품으로 밝혀졌고, 이러한 관찰은 아마 분석적 오류 때문이거나, 분석적 기술의 판별력의 제한을 반영한다.
이러한 연구에서 HCI 흡연 체제의 사용은 EC 및 상업적인 비교 측정기 궐련의 가장 엄격한 시험을 나타낸다. 이러한 흡연 조건이 EC 및 상업적인 궐련(필터 통기성)에 사용되는 설계 특징을 비활성화시키지만, 이들은 통기 궐련으로부터 수득된 기계 수율값의 비평을 다룬다.
3.1.1 금속 및 TSNA 수율
규제 리스트에 포함된 두 가지 군의 독성물질은 금속 및 담배 특정 니트로사민(TSNA)이다. 독성물질의 이러한 군 둘 모두는 궐련 제조에 사용되는 담배 블렌드에 의해 주로 영향받고 따라서 조심스러운 블렌드 선택이 연기에서 이들의 감소에 대한 주요 기여체이다. 블렌드 금속 및 TSNA의 화학적 분석이 표 5(도 3에 나타남)에 기재되어 있고 HCI 흡연 기계 조건 하의 이들의 MS 수율은 표 6(도 4에 나타남)에 나타난다. 수율은 하기 부분 3.1.2.1 내지 3.1.2.3에서 각각의 EC에 대해 논의된다.
3.1.2 다른 독성물질 수율
HCI 흡연 기계 조건 하의, EC와 상업적인 대조군 사이의 연기 성분 수율 비교가 표 7(도 5에 나타남)에 나타난다. 수율은 하기 부분 3.1.2.1 내지 3.1.2.3에서 각각의 EC에 대해 논의된다.
3.1.2.1 BT1
블렌드 화학물질의 측정(표 5)이 BT1의 블렌드 비소 및 크롬 함량이 상업적인 궐련 CC1보다 통계적으로 유의하게 더 높음을 나타내었지만; 반면에 BT1 블렌드의 납 및 니켈 함량은 보다 낮았다. BT1으로부터의 금속에 대한 MS 수율은, 비소 및 수은 수율이 보다 높은 것을 제외하고, CC1으로부터의 수율에 비교할 만하거나 보다 낮았다. 보다 높은 비소 수율은 이러한 금속의 보다 높은 블렌드 함량에 의해 설명될 수 있지만, 수은의 BT1 블렌드 함량이 이러한 금속에 대한 LOQ 미만(표 5)인, CC1에 비교할 만하거나 보다 낮기 때문에, 수은 수율은 블렌드 함량에 의해 설명되지 않고 가공품을 나타낼 수 있다.
BT1의 블렌드 니트로사민 함량은 US-블렌딩된 상업적인 비교 측정기보다 낮았고, 이는 버지니아와 US-블렌딩된 궐련의 비교에서 이미 보여진 바와 같다. 질소 성분의 MS 수율은 두 가지 이유로 인해 CC1보다 BT1으로부터 보다 낮을 것이라 예상되었다: 첫째로, 담배 처리는 질소 연기 화합물의 전구체를 감소시키고; 둘째로, 버지니아 스타일 담배는 일반적으로 US-블렌딩된 궐련보다 질소 연기 성분의 보다 낮은 수율을 발생시킨다. 질소 화합물의 수율의 측정은 예상된 차이를 나타내었다: TSNA의 수율은 CC1으로부터보다 BT1으로부터 통계적으로 유의하게(83-96%) 보다 낮았고(표 6); BT1으로부터 방향족 아민 수율은 CC1으로부터 26-57%만큼 보다 낮았으며(표 7); BT1으로부터 다른 질소 화합물의 수율은 또한 CC1으로부터의 각각의 수율보다 실질적으로 (HCN 82%만큼, NO 79%만큼, 암모니아 75%만큼, 피리딘 97%만큼, 퀴놀린 67%만큼 및 아크릴로니트릴 69%만큼) 낮았다(표 7). 이러한 데이터는 BT 공정의 용도인 블렌드 선택 (및 HCN 수율의 경우 필터에 CR20의 포함)이 EC로부터 독성물질의 예상된 보다 낮은 수율을 생성하였음을 확인한다.
또한, BT 공정이 블렌드 폴리페놀 수준을 감소시키고 그래서 MS 페놀 수율의 감소가 예상될 것이지만; 페놀의 보다 높은 수율은 US-블렌딩된 제품으로부터보다 버지니아 스타일 제품으로부터 일반적으로 예상되고 이러한 담배 유형 차이는 BT 공정으로부터 임의의 감소를 완화시킬 수 있다. CC1과 BT1으로부터의 페놀 화합물 수율 사이의 비교는 혼합된 그림을 나타냈다: 페놀, p-크레졸 및 레조르시놀 수율이 BT1으로부터 보다 낮았지만, 반면에 m-크레졸, 카테콜 및 하이드로퀴논 수율은 BT1으로부터 보다 높았다(표 7).
BT 공정은 벤조피렌 수율에 영향을 미치지 않고 현재 연구에서 PAH의 분석은 플루오렌, 페난트렌, 피렌 및 벤조피렌에 대해 BT1 및 CC1으로부터 비교할 만한 수율을 나타내었다. 보다 낮은 카보닐 수율(26 내지 74%만큼 보다 낮음)이 BT1으로부터 보다 높은 수율(41%)을 나타내는, 포름알데하이드 외에, 궐련 BT1으로부터 수득되었다. BT1으로부터 휘발성 탄화수소 수율은 CC1으로부터 각각의 성분 수율에 비교할 때 이소프렌, 벤젠, 톨루엔 및 나프탈렌에 대해 21 내지 78%의 범위를 지니면서, 보다 낮았지만; 1,3-부타디엔 수율은 CC1에 비교하여 BT1으로부터 35%만큼 보다 높았다. CC1으로부터 1,3-부타디엔 수율은 HCI 체제 하에서 예상보다 낮았고, 그러므로 이러한 관찰은 신뢰할 수 없을 수 있다. 휘발성 성분 수율에서 대부분의 관찰된 차이는 BT1의 필터에서 효과적인 증기상 흡착제의 사용과 일치한다. 포름알데하이드 수율은 당 수준에 의한 부분으로 유도되었고, 이는 US 블렌드보다 버지니아 블렌드에서 일반적으로 보다 높다. 포름알데하이드 수율은 또한 블렌드 처리 공정에 의해 증가된다. 따라서, BT1으로부터 보다 높은 포름알데하이드 수율은 궐련에서 포름알데하이드 발생의 지식의 기초 상에서 이해될 수 있다. BT1으로부터 명백히 보다 높은 수율의 1,3-부타디엔은, 아마도 CC1의 수율 측정에서의 오류로 인한 것일 것이어서, 이러한 차이(담배 처리 공정은 1,3-부타디엔 수율의 상당한 변화를 통계적으로 제공하지 않고 BT1 필터의 증기상 흡착제의 사용은 보다 낮은 BT1으로부터의 1,3-부타디엔 수율을 초래해야 한다)를 지지할 명백한 기계론적 요인이 없다. 연기 독성물질의 전체 감소에 대해 BT1에 사용된 블렌드 및 선택적 필터의 기여는 부분 3.2에서 다루어지고 결과는 블렌드 화학 요인으로 인한 것인 표 7에서 관찰되는 포름알데하이드에 대한 보다 높은 수율값과 일치한다.
3.1.2.2 TSS1
전체 블렌드 금속 함량은 일부 금속(비소, 크롬 및 니켈)의 경우 CC1에서보다 TSS1에서 보다 높았고, 카드뮴 함량의 경우 보다 낮았고 다른 금속의 경우 차이가 없었다(표 5). TSS는 블렌드 금속의 일부분을 차지할, 고비율의 백악을 함유한다. TSS의 분석은 크롬의 고수준 및 TSS1 블렌드와 비교가능하거나 보다 낮은 다른 측정된 금속의 수준을 나타내었다. 따라서, CC1보다 높은 TSS1의 크롬 함량은 블렌드의 TSS 물질의 포함을 아마도 반영할 것이지만; 반면에, 보다 높은 비소 및 니켈 수준은 아마도 블렌드에 사용된 상이한 담배 유형으로 인한 것일 것이다. TSS로부터 금속의 이동이 백악 및 담배의 소량의 금속의 화학적 형태 (및 이에 따른 휘발성)의 가능한 차이로 인해, 담배로부터와 같이 동일한 효율로 필수적으로 발생하지 않을 것임이 주목되어야 한다. 따라서, HCI 흡연 기계 조건 하의 MS의 금속 수율은 TSS1이 CC1과 비교될 때(표 6) 보다 낮거나 통계적으로 유의하게 상이하지 않았다. TSS1의 블렌드 니트로사민 함량은 CC1의 블렌드 니트로사민 함량(표 5)보다 낮았고(23-72%), 이에 상응하여 HCI 기계 흡연 조건 하의 TSNA의 MS 수율은 TSS1의 경우 CC1(표 6)보다 낮았다(17 내지 69%).
대부분의 페놀류(29-57%), 카보닐(44-86%), PAH(8 내지 71%) 및 여러 종류의 휘발성 성분(27 내지 94%)의 경우 통계적으로 유의하게 낮은 수율이 CC1보다 TSS1으로부터 밝혀졌지만; 카테콜, 하이드로퀴논 및 벤조피렌의 경우, 이러한 차이가 통계적 유의성(표 7)을 달성하지 않았다. 이러한 데이터는 검사된 모든 분해물질 부류를 통해 TSS1으로부터 보다 낮은 독성물질 수율을 입증하였고, 이에 따라 TSS, 및 세 부분 필터가 EC에서 전체 MS 독성물질 수율 감소를 제공하도록 기능해야 한다는 예상을 지지한다.
3.1.2.3 TSS6
TSS6에서 통계적으로 유의하게 높은 크롬 및 카드뮴 블렌드 수준 외에, TSS6과 CC6의 블렌드 금속 함량은 유사하다. 전술된 바와 같이, 보다 높은 크롬 수준은 아마도 TSS의 높은 무기 함량으로 인한 것일 것이지만; 반면에, 보다 높은 카드뮴 함량은 아마도 두 블렌드 사이에 사용된 담배 유형에서 차이를 반영할 것이다. HCI 흡연 기계 조건 하에서 측정된 카드뮴 및 크롬의 MS 수율은 CC6에 비교하여 TSS6에서 높아지지 않았고(표 6), 이는 이러한 금속의 화학적 형태가 EC와 상업적인 비교 측정기 사이에서 상이하고, MS 내로 이동할 개연성이 보다 낮다는 견해를 다시 지지한다.
블렌드 니트로사민 함량은 CC6 블렌드에 대해 측정된 것(표 5)보다 TSS6으로부터 보다 낮았다(39 내지 54%). 즉, 이러한 보다 낮은 블렌드 니트로사민 함량이 HCI 흡연 기계 조건 하에서 이러한 TSNA에 대한 37% 내지 50%만큼 보다 낮은 MS 수율로 번역되었다(표 6).
값이 유의하게 상이하지 않은 1-과 2-아미노나프탈렌 및 m-과 p-크레졸 및 보다 높은 수율(13%)이 CC6의 수율과 통계적으로 유의하게 상이하지 않은 암모니아(표 7)를 제외하고, 측정된 모든 다른 화학적 부류(방향족 아민(13-20%), 페놀류(8-32%), 카보닐(35-85%), PAH(18-81%) 및 여러 종류의 휘발성 독성물질(41-96%))를 통해, TSS6으로부터 MS 수율은 CC6으로부터의 수율보다 통계적으로 유의하게 낮았다. 이러한 데이터는 측정된 독성물질의 모든 부류의 감소를 다시 한번 입증하고, 따라서 TSS가 전체 MS 독성물질 수율 감소를 제공하기 위해, EC에서 예상된 바와 같이 기능하고 있음이 명백하다.
3.2 필터 비교
표 7에 나타난 MS 수율 데이터로부터, BT1에 대한 포름알데하이드 및 1,3-부타디엔 수율을 제외하고, 각각의 상업적인 비교 측정기 궐련보다 모든 EC가 보다 낮은 수율의 카보닐 및 증기상 성분을 제공하였다. 이러한 연기 성분의 전체 감소에 대한 EC에서 사용된 블렌드 및 선택적 필터의 기여를 보다 잘 이해하기 위해, 흡착제 없는 모노-단계 CA 필터의 사용을 제외하고, 적절한 EC에 모든 양태에서 동일한, EC와 대조군 궐련(SC-BT1, SC-TSS1 및 SC-TSS6) 사이에서 직접적인 비교가 수행되었다. 카보닐 및 다른 증기상 성분에 대한 EC와 대조군 궐련으로부터 수율의 비교가 표 8 및 표 9(각각, 도 6 및 도 7에서 나타남)에서 나타난다.
이러한 데이터로부터, 카보닐 및 다른 증기상 성분의 수율이 CR20L을 함유하는 트리플 단계 필터의 존재 및 EC BT1 및 TSS1에서 사용된 고활성 탄소(표 8)에 의해 모두 감소되었음이 명백하다. BT1으로부터 측정된 모든 휘발성 성분을 통한 MS 수율의 평균 변화는 아세트알데하이드에 대해 23% 감소율 내지 크로톤알데하이드에 대해 79% 감소율의 범위로, 대조군 궐련 SC-BT1에 비교하여 50%의 감소율이었다. 매우 유사한 감소율이 TSS1에 대해 얻어졌는데, 이는 SC-TSS1에 비교하여 포름알데하이드 수율의 10% 감소율 내지 크로톤알데하이드 수율에 대해 79% 감소율의 범위로, 50%의 평균 감소율을 제공하였다.
표 9로부터, CR20L 수지(TSS6에서 사용된 것) 없이 추가의 폴리머 유래된 탄소를 함유하는 듀얼 필터가 또한 아세트알데하이드 수율에서 11% 감소율 내지 크로톤알데하이드 수율에 대해 79% 감소율의 범위로, 48%만큼 증기상 연기 성분의 수율을 또한 감소시켰음이 명백하다. 이와 함께, 이러한 데이터는 필터 흡착제에 대한 이전의 연구를 확인하면서, EC에서 사용된 선택적 필터가 궐련 MS로부터 실질적인 양의 휘발성 연기 성분을 제거하였음을 확인한다. 모든 EC에 대해, 포름알데하이드와 1,3-부타디엔 둘 모두의 MS 수율은 과학적 대조군 궐련으로 측정된 것보다 낮았다. TSS1/SC-TSS1 짝으로 밝혀진 1.9μg/cig 감소율(10%)에 비교하여 BT1/SC-BT1 짝에서 보다 높은 출발값(53μg/cig 또는 53%)으로부터 포름알데하이드의 수율의 보다 큰 감소율에 의해 MS로부터 포름알데하이드 제거에서 고활성 탄소에 비교하여 CR20L 수지의 우수한 성능이 나타날 수 있다. 따라서, BT1을 상업적인 궐련 CC1(표 7)과 비교할 때 나타나는 보다 큰 포름알데하이드 수율이 이러한 궐련 사이의 블렌드에서 상이함으로 인한 것이어야 함이 명백하다. 유사한 비교가 또한 CC1에 비교하여 BT1으로부터 보다 높은 1,3-부타디엔 수율이 아마도 CC1과 1,3-부타디엔의 측정에서 분석적 오류로 인한 것일 것임을 확인한다.
3.3 공개된 궐련 브랜드 데이터로부터의 독성물질 수율과 EC 독성물질 수율의 비교
이 문헌은 두 가지 상업적인 비교 측정기 궐련으로부터의 수율과 EC 독성물질 수율의 비교에 초점을 맞추었다. 하지만, 어떤 EC가 종래의 상업적인 궐련에 비교하여 감소된 기계 수율을 제공하는지 완전히 확립하기 위해, 이들의 수율을 보다 광범위한 궐련으로부터의 수율과 비교할 필요가 있다. 본원에 기재된 EC의 절대적 수율값은 HCI 흡연 조건 하에서 수득된 다른 공개된 데이터, 즉 하기의 데이터와 비교될 수 있다: (1) 문헌[Health Canada(2004) Constituents and emissions reported for cigarettes sold in Canada http://www.hc-sc.gc.ca/hc-ps/ lt_formats/hecs-sesc/pdf/tobactabac/legislation/reg/mdust/constitu-eng.pdf] (2010년 11월에 접속됨); TRR_RRRT@hc-sc.gc.ca로부터의 요청에 대해 수신된 데이터; (2) 문헌[Counts, M.E. 등 (2005) Smoke composition and predicting relationships for international commercial cigarettes smoked with three machine-smoking conditions. Regul. Toxicol. Pharmacol. 41, 185-227]; 및 (3); 문헌[Department of Health Australia and Ageing: http:/ /www.health.gov.au/mternet/mam/publishing.nsf/Content/tobacco-emis], (2010년 11월에 접속됨). 하지만, NFDPM, 니코틴 및 CO 외에, 연기 성분의 분석에 대한 실험 사이의 제한된 표준화에 기초한 공지된 어려움 때문에, 이러한 비교가 조심스럽게 처리되어야 함이 주목되어야 한다.
상기 세 가지 데이터 공급원은 본 연구에 기재된 EC로부터 독성물질 수율을 비교하는 것과 함께 세계적인 궐련 수율 데이터의 기준 집합을 제공하기 위해 하나의 데이터셋 내로 준수된다. 완전한 데이터셋이 하기와 같이 축소되었다: 첫째로, 비소, 메틸 에틸 케톤, 니켈 및 셀레늄 수율이 데이터셋으로부터 제거되었는데, 이는 수율이 모든 세 가지 공급원에 의해 제공되지는 않았기 때문이고; 둘째로, 다수 브랜드가 데이터셋으로부터 제거되었는데, 이는 불완전하거나, 복제되거나 잘못된 데이터로 인한 것이다(HC데이터셋의 두 가지 브랜드가 잘못된(교환된) 톨루엔 및 스티렌 수율을 가지는 것으로 보이고; 타르, 니코틴 및 CO 수율은 Gitnanes KS에 대해 HC데이터셋에 제공되지 않았고, 동일한 수율 데이터의 다수 예들이 HC 데이터셋에서 관찰된다). 최종적으로, 오직 상업적인 브랜드가 포함되는 것을 보장하기 위해 기준 제품들이 데이터셋으로부터 제거되었다. 이는 16개 국가 또는 지역에 걸치는 120가지 궐련 브랜드의 데이터셋을 초래하였다. 대규모로 보면, 설계 특징의 범위, 또는 세계적 브랜드의 대표적인 샘플에 대해, 이러한 데이터셋이 세계적으로 판매되는 궐련 제품의 범위를 완전히 대표하지는 않을 것으로 보인다. 하지만, 이러한 데이터셋이 이러한 양태에서 제한되는 반면, 이는 이러한 EC에 대한 독성물질 수율에 대해서 유효한 비교 측정기 세트를 구성한다.
데이터가 정규 분포를 이루는지 확인하기 위해 검사되었고; 데이터셋의 다수 독성물질이 정규 분포된 반면, 대부분 (및 특히, 질소 독성물질, 예컨대 TSNA 및 방향족 아민)은 분포되지 않았다. 결과적으로, 기준 데이터셋이 실험적인 누적 분포 분석의 대상이었고, 독성물질 수율 내의 백분위수 분포를 생성하였다. EC로부터의 수율은 그 다음에 상업적인 브랜드에 비교(도 8 및 도 9)하여 이러한 수율의 위치를 확인하기 위해 실험적인 누적 분포에 비교되었다. 이러한 비교에서, 본원에 기재된 EC의 수율은 다수 독성물질에 대한 범위의 저점으로 떨어지고, 상업적인 브랜드 데이터셋에서 임의의 제품보다 특정 독성물질에 대해 보다 낮은 값을 보통 제공한다. 이러한 것에 대한 예외는 BT1으로부터의 카테콜 수율 및 TSS1 및 TSS6으로부터의 NO 및 TSNA 수율이고, 이러한 수율은 상업적인 제품 데이터셋에 대한 중간값에 대략 동등하다. 반대로, 상업적인 비교 측정기 궐련 CC1 및 CC6의 수율은 일반적으로 상업적인 데이터셋으로 관찰되는 수율의 범위를 통해 분포된다.
EC 및 각각의 데이터셋의 상업적인 제품으로부터의 총 독성물질 수준을 검사하는, 추가의 비교가 수행되었다. 이는 세 가지 방식으로 수행되었다. 첫 번째 방법은 각각의 브랜드에 대해 총 독성물질 수율(TTY)을 제공하기 위해 각각의 궐련에 대해 39가지 독성물질의 수율을 합산하는 것이었다. 각각의 브랜드에 대한 TTY값이 타르, CO 및 니코틴에 의해 지배되었고 다수의 다른 독성물질이 총 값에 유의하게 기여하지 않았기 때문에, 이러한 접근은 제한된 유용성의 것이었다. 두 번째 접근은 수율의 독성물질 서브셋(TSY)에 대한 총량을 제공하기 위해 각각의 궐련에 대한 모든 독성물질(타르, 니코틴 및 CO 수율은 제외됨)의 수율을 합산하는 것이었다. 셋째로, 표준화 방법이 모든 독성물질의 기여에 대해 보다 큰 통찰력을 제공하였는데, 여기서 중간값이 상업적인 데이터셋에서 각각의 독성물질에 대해 계산되었다. 중간값은 각각의 독성물질에 대해 100으로 표준화되었고, 독성물질의 수율이 100의 이러한 값에 대해 조정되었다. 모든 독성물질에 대해 조정된 값을 합산하는 것은 각각의 브랜드에 대해 표준화 독성물질 총량(NTT)을 제공한다. EC에 대한 TTY, TSY 및 NTT 값이 도 10 내지 도 12의 상업적인 데이터셋에서의 모든 브랜드에 대한 값에 비교되고 순위가 매겨졌다. 비교는 각각의 접근과 함께, EC가 순위 순서에서 저점에 있음을 나타낸다. 1mg EC가 각각의 세 가지 접근 하에서 가장 낮은 총 독성물질 수율을 가지는 것으로 밝혀졌고, 6mg EC가 또한 TSY 및 NTT에 대해 임의의 상업적인 브랜드보다 낮았다. TTY 분석에서, 120가지 상업적인 제품 중 두 가지가 이들의 보다 낮은 타르 및 니코틴 값으로 인해 TSS6보다 낮은 TTY 값을 가졌다. 상업적인 비교 측정기 궐련 CC1 및 CC6이 또한 값의 보다 낮은 사분위수 주위로 떨어지며, 상업적인 브랜드의 데이터셋과 비교하여 총 독성물질 값에서 유의하게 낮았다.
이와 함께 이러한 분석은, EC가 공개된 HCI 연기 화학이 사용가능한, 일부 궐련의 가장 낮은 기계 독성물질 수율을 제공함을 나타내고; 이에 따라, 이러한 비교는 EC가 상업적인 궐련의 알려진 수율에 비교하여 감소된 기계 독성물질 수율을 발생시킴을 확인한다.
3.4 EC 수율 대 니코틴 수율의 비의 비교
전술된 분석은 독성물질의 기계 수율의 평가에 제한된다. 하지만, 연기 독성물질 대 궐련의 MS 니코틴 수율의 비가 단독의 MS 수율값보다 독성물질에 대한 흡연자의 노출의 보다 나은 예측 변수를 제공함이 제안되었다. 그러므로, 모두 HCI 흡연 기계 조건 하에서 측정되고, 본 연구에서 측정된 MS 성분 수율 대 MS 니코틴 수율의 비가 계산되었고 추가의 표(표 10, 도 8a 및 도 8b)로서 제공되었다. Health Canada Intense 기계 흡연 조건 하에서, BT1, TSS1 및 CC1으로부터의 NFDPM 수율이 비교할 만하였지만, BT1으로부터의 니코틴 수율은 CC1으로부터보다 약간 높았고, TSS1으로부터의 니코틴 수율은 CC1으로부터보다 약간 낮았다(표 4 및 표 7). EC에 대한 수율값이 니코틴 수율에 대한 비로서 계산되고, CC1 및 CC6으로부터의 수율값에 비교될 때, 이들은 궐련 당 수율을 비교할 때 밝혀진 바와 같은 동일한 경향을 따르지만, CC1에 비교할 때 BT1으로부터 보다 낮은 값이 보다 확연하고, CC1에 비교할 때 TSS1으로부터 보다 낮은 값이 약간 덜 확연하다.
3.5 생담배 연기 수율
EC로부터 연기 배출의 화학적 분석을 완료하기 위해, 연기 성분의 확장된 리스트에 대한 SS 수율이 ISO 흡연 파라미터 하에서 측정되었다. ISO 흡연 파라미터가 선택되었는데, 이는 이들이 임의의 다른 흡연 체제보다 높은 SS 수율을 발생시키기 때문이다. 일반적으로, 임의의 흡연 체제 하에서, 생담배 연기의 양은 궐련 흡연의 정적 번(static burn) 또는 연소 상(smoulder phase)에서 소비된 담배의 양에 따른다고 예상될 수 있다. SS 수율 결과가 표 10에서 EC BT1과 TSS1과 상업적인 궐련 CC1 사이의 비교로서 제시되었다.
CC1으로부터보다 BT1에서 생담배 연기 NFDPM(21%), 및 몇몇 성분, 예컨대 벤조피렌(28%), 페놀류(28-77%), 카보닐(22-63%) 및 휘발성 탄화수소(20-24%) 성분의 통계적으로 유의하게 보다 높은 수율이 나타났다. 반대로, CC1으로부터보다 BT1에서 질소 SS 연기 성분, 예컨대 TSNA(31-82%), HCN(47%), 방향족 아민(21-40%) 질소 산화물, 피리딘 및 퀴놀린(19-35%)의 보다 낮은 수율이 나타났다. 하지만, 대부분의 이러한 변화는 이미 기재되어 있고(Liu 등, 2010), BT1으로부터 예상된 TSNA 수율보다 높은 SS 페놀 수율 및 보다 낮은 SS 페놀 수율은, 버지니아 및 US-블렌딩된 담배 사이의 화학적 차이가 또한 개개 성분의 SS 수율에 영향을 준다는 것을 시사한다. 최종적으로, CC1으로부터보다 BT1으로부터 13% 높은 담배 중량이 또한 관찰된 증가 전반에 걸쳐 기여할 것이다.
다수 SS 연기 성분 수율이 CC1으로부터보다 EC 궐련 TSS1으로부터 보다 낮았다. SS 수율에서 가장 큰 수치 차이가 TSNA에 대해 관찰되었는데, 이는 CC1으로부터보다 TSS1으로부터 28 내지 52%만큼 보다 낮았고; 이러한 관찰들은 이러한 종들의 MS 수율에서 관찰된 경향과 일치하였다. 광범위한 감소는 아마도 TSS의 포함으로부터 초래된 궐련에서의 담배 질량의 감소, 및 이에 따른 발생된 연기의 총량의 감소를 반영할 것이다. CC1으로부터보다 TSS1으로부터 통계적으로 유의하게 보다 높은 생담배 연기 수율을 지닌 한 성분이 포름알데하이드(19%만큼 보다 높다)이다. 또한, 보다 높은 SS 포름알데하이드 수율이 보다 높은 수준의 블렌드에의 TSS 포함(McAdam 등, 2010)으로 관찰되었고, 이는 포름알데하이드가 TSS 제조에 사용되는 유기 물질의 연소 부산물일 수 있음을 시사한다.
4. 결론
세 가지 EC가 기술적 접근의 조합을 사용하여 제조되었고, 네 가지 상이한 기계 흡연 파라미터 하의 화학적 시험이 EC로부터 MS 독성물질 수율의 전체 감소를 확인하였다. BT1으로 상승된 포름알데하이드 수율에도 불구하고, 종래의 궐련으로부터 MS 독성물질 수율의 공개된 값과 비교할 때, 이러한 EC의 성능이 니코틴 비율 기초에 순위가 매겨져 있더라도 우수한 것으로 보인다. 본 연구에 제시된 데이터는 감소된 기계-수율 원형으로서 이러한 EC의 지정을 지지하고, TSS 접근을 사용하여 제조된 EC에 대한 이전의 데이터는 MS 독성물질에 대한 노출의 보다 낮은 생물지표가 흡연자에 의해 사용될 때 이러한 RMYP로 달성될 수 있음을 시사한다.
현재 RMYP로부터 수득된 독성물질의 낮은 전체 기계 수율 및 상업적인 비교 측정기에 대한 이들의 성능 및 다른 공개된 독성물질 수율 데이터에도 불구하고, 이러한 제품들이 보다 낮은 건강 위험과 관련될 수 있어서, 따라서 이러한 RMYP가 PREP의 IOM 정의를 충족할 것이라는 확실성이 없는 것인지에 대해 결정하기 위해, 노출의 생물지표 및 생물학적 효과의 생물지표를 포함하여, 과학적 데이터의 실질적인 양이 습득될 필요가 있을 것이다.
그럼에도 불구하고, 본 발명자들은 본 연구로부터의 결과가 이러한 RMYP의 인간 생물지표 연구 및 추가의 적용 및 이의 제조에 사용되는 기술의 개선을 포함하여, 추가의 연구를 고무시키기에 충분하다고 신뢰한다.
5. 원형 흡연 물품
세 가지 원형 RTP 흡연 물품이 본 발명에 따라 제조되었다. 궐련은 27mm의 필터 길이 및 56mm의 담배 몸체를 지닌 킹사이즈 포맷의 것이다. 원형은 라미나, 확장된 담배 및 비담배 시트 또는 개질된 담배의 혼합을 포함하는 담배 몸체를 가진다. 종래의 궐련 종이는 담배 몸체를 형성하는 데 사용되고, 연소율의 달성 및 그 다음의 퍼프 수를 보장한다.
두 가지의 원형에 대한 필터는 CA 입쪽 단부(7mm 길이), CR20 HD 이온 교환 수지를 함유하는 CA 중앙부(10mm 길이) 및 조작된 미세 구조를 지닌 탄소 입자를 함유하는 달메이션 스타일 담배 단부(10mm 길이)로 구성된 트리플 필터이다. 제 3 원형에 대한 필터는 CA 입쪽 단부(15mm 길이) 및 고활성의, 폴리머-유래된 탄소 입자를 함유하는 달메이션 스타일 담배 단부(12mm 길이)로 구성된 듀얼 필터이다.
원형 궐련이 제조되어 1mg(T562 및 H671) 및 6mg(F752)의 ISO NFDPM 수율을 제공하였다. 원형 궐련의 사양이 표 11 내지 표 13에 보다 상세하게 기재되어 있다.
6. 연기 독성물질 노출 연구
본 연구는 종래의 궐련을 본 발명에 따른 감소된 독성물질 원형(RTP) 궐련으로 변경한 흡연자의 독성물질에 대한 노출의 생물지표(BoE)의 평가를 검토한다.
상기에 상세하게 논의된 기술은 조합되어 하기의 표 14에 상세히 기재된 하나의 6mg 및 두 개의 1mg ISO 타르 수율 RTP를 제조하였다.
연기 화학은 종래의 설계의 대조군 궐련에 비교하여 독성물질의 우수한 감소율을 나타냈다. 표 15(도 15) 참조.
도 16에 예시된 바와 같이, 가끔의 임상적 구금(confinement)에 대한, 6주의 단일-중심의, 단일-블라인딩된(single-blinded), 랜덤화된 제어된 전환 연구가 수행되었다. 하기의 총 301명의 건강한 성인 피검자들이 본 연구 내로 모집되었다; 6-7mg ISO 타르 수율 궐련의 100명의 흡연자들(6mg 군에 배정됨), 1-2mg ISO 타르 수율 궐련의 151명의 흡연자들(1mg 군에 배정됨) 및 50명의 비흡연자. 모집된 흡연자들은 대략 군 당 50명으로, 그들의 타르 무리 내로 대조군 또는 시험군에 랜덤하게 배정되었다. 모든 흡연자들은 14일 기준점 측정이 수행된 날 후 2주 동안 공급된 대조 제품을 흡연하였다. 대조군 흡연자들은 추가의 4주 동안 대조 제품을 흡연하기를 계속하였지만, 반면에 시험군 흡연자들은 4주 동안 RTP로 전환하였다. 각각의 경우에, 28일(2주) 및 41일(4주)에 측정이 수행되었다. 비흡연자 군이 생물지표의 자연 수준(background level)의 지표를 제공하였다.
임상적 구금의 3부분(흡연자의 경우)의 및 2부분(비흡연자의 경우)의 짧은 기간 동안 발생된 24시간 소변 샘플의 수집(도 16 참조), 및 다수 연기 성분에의 노출이 노출의 소변의 생물지표 수준의 분석에 의해 평가되었다. 노출의 생물지표 분석은 유효한 LC-MS/MS 방법을 사용하여 달성되었다.
RTP 연기 화학이 대조군 궐련의 연기 화학에 비교될 때, 대부분의 측정된 독성물질은 설계 및 독성물질에 따르는 실제 수준(표 15 참조)으로 실질적으로 보다 낮다(10-96%). 보다 높은 수율은 16% 더 많은 니코틴 및 35% 더 많은 1,3-부타디엔을 이동시킨 하나의 제품(BT1)의 경우에만 나타났지만, 이는 또한 모든 다른 독성물질에 대해 가장 큰 전체 감소를 나타낸 제품이었다. 이에 상응하는 생물지표의 변화의 방향 및 상대적 크기는 연기 화학의 변화(표 15 및 도 17 및 도 18)와 대체로 일치하였지만, 소수 경우에서, 생물지표(TSS1의 경우, 니코틴 및 NNK)의 증가에 의해 연기의 감소가 동반되거나 연기는 증가하지만, 생물지표(BT1의 경우 1,3-부타디엔)의 감소가 동반된다. 이러한 차이에 대한 이유는 알려지지 않았지만, 분석적인 가변성 또는 흡연자의 행동 양식을 포함할 수 있다.
도 17은 대조군 궐련 CC6(14일)로부터 시험 궐련 TSS6(41일)으로 전환한 군 2에 대한 생물지표 결과를 나타낸다. *는 14일과 41일 결과 사이의 통계적으로 유의한 차이(p≤ 0.01)를 나타낸다. 비흡연자 생물지표 수준이 참조로서 나타났다. 모든 비흡연자 수준은 14일 값보다 유의하게 낮았다.
도 18은 대조군 궐련 CC1(14일)으로부터 시험 궐련 TSS1(41일)으로 전환한 군 4 및 대조군 궐련 CC1(14일)로부터 시험 궐련 BT1(41일)으로 전환한 군 5에 대한 생물지표 결과를 나타낸다.
본 연구는 감소된 독성물질 원형 궐련으로 전환한 궐련 흡연자의 군이 평균적으로, 상응하는 노출의 생물지표(BoE)에서 감소된 수준을 가짐을 밝혔다. 이는 미립자 및 증기상 독성물질에 대한 BoE를 포함하였다. 상이한 원형은 BoE에 대한 감소의 상이한 수준을 초래하였고, 일부 경우에서 어떤 기술의 조합이 사용되었는지에 따라, 실질적으로 50% 초과의 감소가 있었다. 일반적으로 생물지표 수준에서 대부분의 감소는 전환 2주 후에 확연해졌다. 모든 경우에서, 평균 생물지표 수준은 비흡연자 군에서 보다 낮았다.
본 연구는 종래의 궐련으로부터 본 발명에 따른 감소된 독성물질 원형 궐련으로의 전환에 따라 흡연자에서 담배 연기 독성물질의 BoE의 범위의 상당한 감소를 처음으로 입증한다.
도 1은 본 발명의 구체예에 따른 흡연 물품 설계를 나타낸다. 흡연 물품 (1)은 담배 몸체 (2) 및 필터 (3)을 포함한다. 담배 몸체는 흡연용 물질의 몸체를 포함하는데, 이의 조성물은 75% 블렌드 처리된 담배, 12.5% 잎 및 12.5% 확장된 담배이다.
블렌드 처리된 담배는 하기의 공정으로부터 초래된, 감소된 단백질 및 폴리페놀 함량을 지닌 담배이다: (i) 담배의 수성 추출; (ii) 수성 추출물을 점토 및 수지를 통해 전달하는 단계; (iii) 효소로 인한 섬유의 처리 및 비활성화; 및 (iv) 추출물과 섬유를 재결합하고 건조하는 단계. 잎은 종래의 상업적인 궐련에 사용되는 것과 같은 담배이다. 확장된 담배는 종래의 상업적인 궐련에 사용되는 초임계 CO2 공정을 사용하여 확장된 담배이다.
필터 (3)은 비-다공성 종이인 팁 페이퍼에 의해 담배 몸체 (2)에 부착된다.
필터 (3)은 삽화에 의해 나타난 것과 같이, 세 부분으로 구성된다. 담배 몸체의 단부에 인접한 부분 (4)는 10mm 길이이고 60mg의 합성 탄소를 함유한다. 이는 조작된 다공성 구조를 갖는 탄소의 형태이다. 중간 부분 (5)는 10mm 길이이고 CR20HD의 20mg(즉, 2mg/mm), 12-17%의 물 함량을 갖는 아민 관능화된 수지를 함유한다. 필터의 입쪽 단부 (6)는 7mm 길이이다. 이는 종래의 상업적인 궐련에 사용되는, 예를 들면, 셀룰로오스 아세테이트 토(tow)를 포함할 수 있다.
도 19에 나타난 흡연 물품 설계의 가능한 변형에서, 흡연용 물질은 담배 대용물 시트를 추가로 포함할 수 있다. 담배 대용물 시트는 담배 블렌드 내로 포함될 때, 궐련에서 담배의 양을 감소시키는 글리세롤을 함유하는, 백악계 시트이다. 담배 대용물 시트는 전술한 흡연 물품 설계의 흡연용 물질을 제조하는 임의의 또는 모든 상이한 물질의 일부 또는 전부를 대체할 수 있다.
추가의 변화가 필터에서 CR20D를 사용하는 것일 수 있다. CR20D는 0-5%의 물 함량을 갖는 아민 관능화된 수지이다. 예를 들면, CR20D는 전술한 설계에 사용되는 CR20HD를 부분적으로 또는 전체적으로 대체할 수 있다.
전술한 기재 및 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위해 제시되었고 이에 의해 제한되는 것을 의도한 것은 아니다. 본 발명의 사상 및 내용을 포함하여, 기재된 구체예들의 변형이 당해 기술분야의 통사의 기술자에게 일어날 수 있으므로, 본 발명은 첨부된 청구항 및 이의 균등물의 범주 내의 모든 변형들을 포함하도록 넓게 이해되어야 한다.
Claims (16)
- (a) 하나 이상의 담배 또는 저 TSNA 및/또는 금속 함량을 지닌 담배 등급을 포함하는 담배 블렌드;
(b) 폴리페놀 및/또는 펩타이드를 제거하도록 처리된 담배 블렌드;
(c) 비가연성 무기 충전제, 결합제 및 에어로졸 발생 수단을 포함하는 담배 대용물 시트;
(d) 폴리머-유래된 탄소 물질을 포함하는 고활성(high activity) 탄소; 및
(e) 아민-관능화된 킬레이트 수지 중 둘 이상을 포함하는 흡연 물품. - 제 1항에 있어서, 최대 60% 담배 대용물 시트를 포함하는 흡연용 물질의 몸체를 포함하는 흡연 물품.
- 제 2항에 있어서, 20% 담배 대용물 시트 및 80% 담배를 포함하는 흡연용 물질의 몸체를 포함하는 흡연 물품.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 글리세롤이 담배 대용물 시트 및 담배의 블렌드에 후속 첨가되는 흡연 물품.
- 제 1항에 있어서, 최대 100% 처리된 담배 블렌드를 포함하는 흡연용 물질의 몸체를 포함하는 흡연 물품.
- 제 5항에 있어서, 75% 처리된 담배 블렌드 및 25% 담배를 포함하는 흡연용 물질의 몸체를 포함하는 흡연 물품.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 셀룰로오스 아세테이트를 포함하는 입쪽 단부, 셀룰로오스 아세테이트 및 아민-관능화된 킬레이트 수지를 포함하는 중간 부분, 및 셀룰로오스 아세테이트 및 고활성 탄소를 포함하는 담배 단부의 세 부분을 갖는 필터를 포함하는 흡연 물품.
- 제 7항에 있어서, 중간 부분이 20mg의 아민-관능화된 킬레이트 수지를 포함하는 흡연 물품.
- 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 담배 단부가 60mg 탄소를 포함하는 흡연 물품.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 셀룰로오스 아세테이트를 포함하는 입쪽 단부, 및 셀룰로오스 아세테이트 및 탄소를 포함하는 담배 단부의 두 부분을 갖는 필터를 포함하는 흡연 물품.
- 제 10항에 있어서, 담배 단부가 80mg 탄소를 포함하는 흡연 물품.
- 제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 탄소가 폴리머-유래된 탄소 물질을 포함하는 고활성 탄소 입자인 흡연 물품.
- 제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 아민-관능화된 킬레이트 수지가 CR20인 흡연 물품.
- 제 1항에 있어서, (a), (b) 및 (c)로부터 선택된 하나 이상, 및 (d) 및 (e)로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 흡연 물품.
- 제 14항에 있어서, (c) 및 (e)를 포함하는 흡연 물품.
- 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 바람직하지 않다고 고려되는 모든 주류 연기 성분의 상당한 감소를 갖는 흡연 물품.
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