一种在线监测吸烟者吸入和呼出卷烟主流烟气气相化学成分口腔残留效率的实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种在线监测吸烟者吸入和呼出卷烟主流烟气气相化学成分口腔残留效率的实验装置，其特征是：设置四端口烟气入嘴器、卷烟夹持器、气动三通阀、电动三通阀、在线分析质谱仪、烟气传输石英毛细管、压力传感器、真空隔膜泵、电脑和抽吸控制器。本发明专利技术结构简单、操作方便、不涉及任何前处理过程，适合于同时检测单口卷烟主流烟气气相中多种化学组分在吸烟者吸入和呼出口腔过程时的残留，从而实时获得不同吸烟者抽吸卷烟时主流烟气气相化学成分在口腔中的残留效率。

An experimental device for on-line monitoring the oral residual efficiency of the gas phase chemical components in the mainstream smoke of cigarette smokers and exhaled cigarettes

The invention discloses an experimental device for on-line monitoring of smokers inhaled and exhaled mainstream cigarette smoke gas phase chemical composition of oral residual efficiency, which is characterized in that the set of four port flue gas into the mouth, cigarette holder, pneumatic valve, electric valve and online analysis of mass spectrometry, gas transmission, quartz capillary pressure sensor, vacuum diaphragm pump, suction and computer controller. The invention has the advantages of simple structure, convenient operation, does not involve any pretreatment process, suitable for simultaneous detection of a mainstream cigarette smoke gas phase variety of chemical composition residues in smokers inhale and exhale oral process, thus obtain different cigarette smokers residual efficiency of phase components in mainstream smoke when the gas in the oral cavity.

【技术实现步骤摘要】
一种在线监测吸烟者吸入和呼出卷烟主流烟气气相化学成分口腔残留效率的实验装置
本专利技术涉及一种在线监测吸烟者吸入和呼出卷烟主流烟气气相化学成分口腔残留效率的实验装置，属于烟草化学技术研究领域。
技术介绍
吸烟者在抽吸卷烟时，一部分烟气被呼出到环境中，另一部分会残留在口腔内。这些残留烟气会刺激吸烟者口腔内壁，形成干燥、收敛、余味等一系列味觉特征，在给吸烟者带来生理享受的同时，也对吸烟者自身健康造成危害。其中，烟气中气相物质占烟气总量的92％,且其化学性质十分活泼，并含有多种有害成分，越来越受到人们的关注和重视。而卷烟烟气是一种十分复杂的混合物，通常，为了研究方便，人们采用剑桥滤片将烟气分为粒相物质和气相物质两部分进行单独研究。在过去几十年里，人们对卷烟烟气中的气相成分进行了大量研究。但是，采用的基本都是离线的研究方法，大都是间接先将吸烟者吸入和呼出口腔的烟气收集，或是直接用稀的酸溶液洗清口腔收集烟气残留物，然后再进行检测分析。对于烟气气相物在口腔中的残留效率测定，常用的方法有集气袋捕集/色谱分析、溶剂捕集/光谱分析以及冷阱捕集/色谱分析等分析手段，而这些离线的分析方式在捕集或前处理过程中都会存在一定实验误差，影响分析结果的准确性。近些年来，对单口卷烟烟气气相成分进行实时、在线的分析研究受到了人们的关注，这种方式无需前处理，可直接对烟气成分进行取样分析。专利CN104614464A提出将吸烟机作为标准抽吸源，保证每次进入吸烟者口腔中烟气的量一致，并利用光电离飞行时间质谱仪对在吸烟者口腔内残留的主流烟气气相成分进行快速在线分析，实时获得了多种化学组分在人体口腔中的残留效率，提供了一种良好的分析手段。然而，不同吸烟者具有不同的抽吸方式和抽吸习惯，到目前为止，尚没有针对不同吸烟者在整个自然抽吸过程残留在口腔中烟气成分的实时在线研究报道。
技术实现思路
本专利技术为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种结构简单、快速方便、测定结果准确可靠、可以实现对不同吸烟者正常抽吸卷烟时吸入和呼出口腔的烟气气相成分直接进行取样分析的在线烟气分析实验装置，从而为烟草科技人员测量卷烟主流烟气气相化学成分在吸烟者口腔中的残留效率提供一种良好的技术手段。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：一种在线监测吸烟者吸入和呼出卷烟主流烟气气相化学成分口腔残留效率的实验装置，其结构特点是：设置四端口烟气入嘴器、卷烟夹持器、气动三通阀、电动三通阀、在线分析质谱仪、烟气传输石英毛细管、压力传感器、真空隔膜泵、电脑和抽吸控制器；所述四端口烟气入嘴器的第一端口与压力传感器相连，第二端口为口含端口，第三端口通过烟气传输石英毛细管与在线分析质谱仪相连，第四端口与气动三通阀的第三端口相连；气动三通阀的第一端口与卷烟夹持器相连，气动三通阀的第二端口与电动三通阀的第三端口相连；电动三通阀的第一端口与真空隔膜泵相连，电动三通阀的第二端口通过一抽气口连通大气。本专利技术一种在线监测吸烟者吸入和呼出卷烟主流烟气气相化学成分口腔残留效率的实验装置，其结构特点也在于：所述电脑利用设定程序，将压力传感器和在线分析质谱仪通过信号传输线相连接，且质谱仪采谱时的启动、结束信号控制与压力传感器的压力变化相关联。所述抽吸控制器利用设定程序，将气动三通阀、电动三通阀通过信号传输导线与压力传感器相连接，且三通阀门的开启、关闭与压力传感器的压力变化相关联。所述抽吸控制器用于精确记录抽吸者的抽吸时间至0.1s，可根据抽吸情况设定抽吸间隔时间，并能向真空隔膜泵反馈当气流经过压力传感器时压力变化对应的流速大小。与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：1、本专利技术通过四端口烟气入嘴器将气动三通阀、压力传感器和质谱仪相连接，运用电脑设定程序，通过压力传感器的压力变化反馈信号控制光电离飞行时间质谱仪采谱的启动、停止信号，有效地实现了吸烟者在吸烟过程中与光电离飞行时间质谱仪之间的联动。2、本专利技术在测定吸烟者呼出的卷烟烟气时，压力传感器通过吸烟者抽吸卷烟时压力的变化将信号反馈给抽吸控制器，由抽吸控制器调节真空隔膜泵的抽速来控制吸烟者呼出的烟气，实现了吸烟者在抽吸和呼出烟气时烟气流速的一致性。3、本专利技术结构简单、操作方便，能够实现对吸烟者抽吸卷烟时进入口腔以及随后从口腔中呼出的烟气气相成分直接进行快速取样和在线分析，测量时无需任何溶剂和前处理过程，适合于不同抽吸方式的吸烟者，且一次检测能够获得卷烟烟气气相物中多种组分口腔残留效率的测定结果。附图说明图1为本专利技术结构示意图，图中标号：1卷烟烟支、2卷烟夹持器、3气动三通阀、4气动三通阀的第一端口、5气动三通阀的第三端口、6气动三通阀的第二端口、7电动三通阀、8电动三通阀的第一端口、9电动三通阀的第三端口、10电动三通阀的第二端口、11抽气口、12真空隔膜泵、13压力传感器、14四端口烟气入嘴器、15口含端口、16弧形密封片、17烟气传输石英毛细管、18加热套、19在线分析质谱仪、20电脑、21抽吸控制器。图2为实施例1中某吸烟者吸入(a)和呼出(b)卷烟烟气的在线分析质谱图。图3为实施例1中某吸烟者抽吸某品牌卷烟10次的时间记录及几种化学成分残留结果。图4为实施例1中7名吸烟者各自抽吸同一品牌卷烟10次测试的平均残留结果对比。具体实施方式以下通过具体实施方式，并结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，装置的各构成部分包括：卷烟夹持器2、气动三通阀3、电动三通阀7、真空隔膜泵12、压力传感器13、四端口烟气入嘴器14、烟气传输石英毛细管17、在线分析质谱仪19、电脑20和抽吸控制器21；四端口烟气入嘴器14的第一端口与压力传感器13相连，第二端口为口含端口15，第三端口通过烟气传输石英毛细管17与在线分析质谱仪19相连，第四端口与气动三通阀的第三端口5相连；气动三通阀的第一端口4与卷烟夹持器2相连，气动三通阀的第二端口6与电动三通阀的第三端口9相连；电动三通阀的第一端口8与真空隔膜泵12相连，电动三通阀的第二端口10通过一抽气口11连通大气。在烟气传输石英毛细管17外设置有加热套18。在口含端口15处设置有弧形密封片16。电脑20利用设定程序，通过信号传输线将压力传感器13和在线分析质谱仪19相连接，且质谱仪采谱时的启动、结束信号控制与压力传感器13的压力变化相关联。抽吸控制器21利用设定程序，将气动三通阀3和电动三通阀7通过信号传输导线与压力传感器13相连接，且三通阀门的开启、关闭与压力传感器13的压力变化相关联。抽吸控制器21可精确记录抽吸者的抽吸时间至0.1s，可根据抽吸情况设定抽吸间隔时间，并能向真空隔膜泵12反馈当气流经过压力传感器13时压力变化对应的流速大小。具体实施中，电脑20装有专用的压力传感器13信号接收和在线分析质谱仪19联锁控制的程序软件；抽吸控制器21将气动三通阀3和电动三通阀7通过信号传输导线与压力传感器13相连接，并由程序通过压力和时间变化联锁控制三通阀的开关；位于四端口烟气入嘴器14的第三端口和在线分析质谱仪19之间经烟气传输石英毛细管17相连，且石英毛细管外部由一个带专用温度控制器的加热套18加热；且整个烟气传输管道内径为2mm，总长不超过8cm，管道残留的烟气量相对抽吸时的烟气量可忽略。实验前，打开抽吸控制器21、在线分析质谱仪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在线监测吸烟者吸入和呼出卷烟主流烟气气相化学成分口腔残留效率的实验装置，其特征在于：设置四端口烟气入嘴器(14)、卷烟夹持器(2)、气动三通阀(3)、电动三通阀(7)、在线分析质谱仪(19)、烟气传输石英毛细管(17)、压力传感器(13)、真空隔膜泵(12)、电脑(20)和抽吸控制器(21)；所述四端口烟气入嘴器(14)的第一端口与压力传感器(13)相连，第二端口为口含端口(15)，第三端口通过烟气传输石英毛细管(17)与在线分析质谱仪(19)相连，第四端口与气动三通阀的第三端口(5)相连；气动三通阀的第一端口(4)与卷烟夹持器(2)相连，气动三通阀的第二端口(6)与电动三通阀的第三端口(9)相连；电动三通阀的第一端口(8)与真空隔膜泵(12)相连，电动三通阀的第二端口(10)通过一抽气口(11)连通大气。

【技术特征摘要】
1.一种在线监测吸烟者吸入和呼出卷烟主流烟气气相化学成分口腔残留效率的实验装置，其特征在于：设置四端口烟气入嘴器(14)、卷烟夹持器(2)、气动三通阀(3)、电动三通阀(7)、在线分析质谱仪(19)、烟气传输石英毛细管(17)、压力传感器(13)、真空隔膜泵(12)、电脑(20)和抽吸控制器(21)；所述四端口烟气入嘴器(14)的第一端口与压力传感器(13)相连，第二端口为口含端口(15)，第三端口通过烟气传输石英毛细管(17)与在线分析质谱仪(19)相连，第四端口与气动三通阀的第三端口(5)相连；气动三通阀的第一端口(4)与卷烟夹持器(2)相连，气动三通阀的第二端口(6)与电动三通阀的第三端口(9)相连；电动三通阀的第一端口(8)与真空隔膜泵(12)相连，电动三通阀的第二端口(10)通过一抽气口(11)连通大气。2.根据权利要求1所述的一种在线监测吸烟者吸入和呼出卷烟主流烟气气...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，胡永华，田振峰，陈开波，徐迎波，朱栋梁，彭晓萌，汪华，
申请(专利权)人：安徽中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34