[发明专利]模拟人体呼吸系统抽吸电子烟的仿生装置

说明书

本发明公开的模拟人体呼吸系统抽吸电子烟的仿生装置，包括三通管，三通管竖直方向的支路通过软管依次连接阀门b和染毒仓；三通管水平方向的任一支路通过软管依次连接阀门a、接头和电子烟；三通管水平方向的另一支路通过软管依次连接直角弯管和呼吸单元；呼吸单元通过水管依次接通蓄水池和排水桶。本发明模拟人体呼吸系统抽吸电子烟的仿生装置利用液压达到吸烟的目的，通过出水口水压变化影响流速，控制水流的速度来控制吸烟的速度，通过停止排水来控制吸烟时长，从而准确的模拟出人体的实际抽吸电子烟过程，进而可精确地测量人体在使用电子烟的过程中所摄取的某种有害成分的量以及进行相关的毒理实验，测量精确度高。

技术领域

本发明属于电子烟毒理研究设备技术领域，具体涉及一种模拟人体呼吸系统抽吸电子烟的仿生装置。

背景技术

电子烟(electronic cigarettes，ECs)是一种模仿传统卷烟外观，以锂电池为电源，通过加热雾化手段向呼吸系统传送尼古丁的装置，其初衷是帮助吸烟者戒烟或减少吸烟量，帮助其控制烟瘾或在禁烟场所替代卷烟，主要由锂电池(可充电)、雾化器(加热元件)、烟弹(通常看到的烟嘴)等元件构成。根据烟油添加使用方式不同，电子烟分为一次性、反复充电更换烟弹型和反复注油型，从含有尼古丁、丙二醇(PG)、甘油(VG)的电子烟油中雾化产生气溶胶。电子烟雾化产物是含有烟碱、醛酮类化合物、挥发性化合物、烟草特有亚硝胺和金属元素等多种有害成分，对人体健康造成极大危害。

目前，在烟气毒理学的研究中，由于电子烟的设计原理，抽烟者在抽吸电子烟的气溶胶的过程，在模拟吸烟装置不能很好的被模拟，因此电子烟烟气输出的效果不尽相同；而模拟出抽烟者在抽吸电子烟时的烟气，尤其是主流烟气的浓度，对于研究体外实验是很有意义的。

在研究烟气气溶胶的组成、分子的性质、数量、颗粒大小、毒性(体内和体外)等方面的研究中，一般均采用各种型号的吸烟机，然而不同的抽吸条件会对电子烟雾化产物有很大影响，现有的抽吸装置可对传统烟燃烧产生烟气，但无法在电子烟的使用中实现。针对电子烟的模拟检测数据，不同的装置检测出的结果也不同，为了使得到的检测数据具有可比性，法国标准化协会(AFNOR)、欧洲标准化委员会(CEN)和国际标准组织(ISO)规定电子烟的标准抽吸条件为：抽吸流量1.11L/min(18.3mL/s)，吹气周期持续30s，包括雾化3s和休息27s、一次抽吸容量55ml。在电子烟主流烟气成分测定时，由于目前吸烟机的抽吸方式可调范围不够灵活，难以模拟人体呼吸系统胸腔以及膈肌收缩而产生的负压环境，在实际的吸烟人群中，不同使用者的吸烟习惯也存在较大差异；每口抽吸容量：33-55cm³，抽吸时间0.8-3.0s，抽吸间隔为20-100s(Creighton and Lewis，1978；Schultz and Soehofer，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。

常规吸烟机不能确保雾化气体保持稳定且持续的抽吸状态，另外电子烟使用过程中还需要电池能源加热使得甘油雾化，产生气溶胶，不同产品的温控也很难掌握，因此电子烟在实践吸烟实验过程中无法进行大量的、可重复性的吸烟实验；不同种类的电子烟雾化速率存在一定差异，可能导致其抽吸、间隔时间不同，实验表明检测到的主流烟气中毒性成分比如丙烯醛、丙二醇、丙三醇、烟碱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

本发明的目的是提供一种模拟人体呼吸系统抽吸电子烟的仿生装置，解决了现有吸烟机难以模拟人体膈肌收缩而产生的负压环境导致模拟的准确性差的问题。

本发明所采用的技术方案是，模拟人体呼吸系统抽吸电子烟的仿生装置，包括三通管，三通管竖直方向的支路通过软管依次连接阀门b和染毒仓；三通管水平方向的任一支路通过软管依次连接阀门a、接头和电子烟；三通管水平方向的另一支路通过软管依次连接直角弯管和呼吸单元；呼吸单元通过水管依次接通蓄水池和排水桶。

本发明的特征还在于，