[发明专利]一种用于香烟吸入颗粒物的稀释装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种用于香烟吸入颗粒物的稀释装置，包括如下部件：雾化管道(1)、稀释气体管道(2)和稀释腔体(3)。本发明还公开了所述用于香烟吸入颗粒物的稀释装置的使用方法。本发明用于香烟吸入颗粒物的稀释装置可以使得单颗粒质谱仪能够对高浓度气溶胶样品高效、可靠地进行质谱检测分析。

技术领域

本发明属于烟草技术领域，特别是涉及一种用于香烟吸入颗粒物的改良引入装置及使用方法。该装置能提供一种快速稀释烟气气溶胶浓度的改良引入装置，使单颗粒质谱仪在高浓度烟气下，能够高效稳定地进行质谱检测分析。

背景技术

近年来，国内外的研究发现吸烟暴露出越来越多危害健康的证据，特别是与呼吸系统疾病、恶性肿瘤、心脑血管疾病、糖尿病“四大慢病”的联系。为了解香烟中所含的有害物质组分及其含量，已有大量论文对香烟的烟草、烟油等成分及香烟烟气成分、扩散规律等方面进行了深入的探讨；其中大部分采用的分析仪器为单颗粒质谱仪或色谱-质谱联用仪。

通常对香烟成分的检测过程，是将香烟直接制成样品，抑或在香烟周围设置采样设备对现实中人体所处的环境进行模拟，这种采样模式下所得样品的浓度较为符合质谱仪器分析的样品浓度条件，且容易稀释。近期暨南大学的胡斌团队研制出一种香烟吸入样品模拟装置，该装置通过小型机械泵将烟气吸入样品管以模拟吸烟者吸入烟气的情况，据实验测得该装置产生的气溶胶浓度可以达到每毫升约10^7至10^8个，而质谱仪器检测浓度上限仅为每毫升10^4至10^3个。高浓度气溶胶颗粒物在传输过程中，由于颗粒间距极小，容易产生两者间的凝并，单颗粒质谱仪通过两个射频极板检测颗粒物通过极板的时间，结合极板间的距离得到颗粒物运动速度反推出颗粒物质量，由于小粒径粒子速度较快，大粒径粒子速度较慢，从而出现粒子赶超现象，此时检测器会将这段信号识别为无效信号，这将导致测定误差的出现。原香烟吸入颗粒物引入装置产生的气溶胶浓度过高，更容易产生此类赶超现象，大大降低检测的准确度；

另外，由于烟气成分中除气溶胶外，还有一定量的有机挥发物(VOCs)存在，而烟气气溶胶本身化学活性高，易于同VOCs在表面结合发生反应，从而导致成分的改变，所以更应控制好气溶胶颗粒物的浓度，过高浓度的样品引入质谱仪器后，由于高浓度的气溶胶与有机挥发物(VOC)接触面积更大，VOC会更易吸附于气溶胶表面，使气溶胶组分发生变化；与此同时，由于颗粒间距过小，气溶胶之间还会互相凝并，对检测结果产生较大影响；且超限浓度的气溶胶会令仪器报错，甚至对仪器造成损坏。

因此，有必要设计一种具有稀释作用的香烟吸入颗粒物的改良引入装置以减少过高颗粒物浓度对仪器检测稳定性的影响。为此提出本发明。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明提供一种能够快速稀释气溶胶浓度的改良引入装置，使单颗粒质谱仪在高浓度烟气下，能够高效稳定地进行质谱检测分析。

本发明的技术方案如下：

本发明第一方面公开了一种用于香烟吸入颗粒物的稀释装置，包括如下部件：雾化管道1、稀释气体管道2和稀释腔体3；

所述稀释腔体3为长方体状或圆筒状，也可以为其他形状；

所述雾化管道1为管状，其一端口穿过所述稀释腔体3的侧壁深入到所述稀释腔体3的腔体内；深入到所述稀释腔体3的腔体内的所述雾化管道1的管口内径逐渐变小形成喇叭嘴12状孔径收窄；留在所述稀释腔体3的管口用于容纳烟支7，该管口侧壁上有雾化气进气管11；在所述雾化管道1的外周设置有加热装置；

在所述雾化管道1两侧的所述稀释腔体3的侧壁上设置有稀释气体管道2；所述稀释气体管道2进入到所述稀释腔体3中的进气口靠近所述喇叭嘴12口。稀释气体管道2也可以设置在其他部位，只要能起到稀释和降温烟气的作用即可。

优选地，在所述稀释腔体3的相对所述雾化管道1的另一侧壁上有一毛细管4与所述稀释腔体3连通连接；所述毛细管4另一端连通连接离子透镜5；所述离子透镜5连通连接单颗粒质谱检测仪6。