一种用于人体抽吸卷烟过程中烟气残留率检测装置制造方法及图纸

一种用于人体抽吸卷烟过程中烟气残留率检测装置，其特征在于：该检测装置包括烟气吸入单元、烟气呼出单元、烟气传输组件和质谱仪，烟气吸入单元、烟气呼出单元均通过烟气传输组件与质谱仪相连接。其方法是通过吸烟者利用烟气吸入单元、烟气呼出单元对卷烟进行直接抽吸和呼出，吸入和呼出的烟气均经限流孔板和压力传感器数据计算烟气实时流量；吸入烟气和呼出烟气均经传输管路和电磁三通阀被引入至质谱电离源，经质谱分析获得烟气成分的实时浓度，结合烟气实时流量数据，分别计算吸入和呼出烟气成分的总量，进而获得人体抽吸卷烟过程中烟气成分的人体残留率。气成分的人体残留率。气成分的人体残留率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于人体抽吸卷烟过程中烟气残留率检测装置


[0001]本技术属于吸烟与健康领域，特别涉及一种用于人体抽吸卷烟过程中烟气残留率检测装置，可采用质谱仪对人体吸入卷烟烟气和呼出卷烟烟气进行在线分析，并结合吸入和呼出卷烟烟气的流量数据，计算人体抽吸卷烟过程中的烟气残留率。

技术介绍

[0002]国内外研究者已对卷烟烟气研究开展了大量的工作，尤其在卷烟烟气的危害性评价方面，从烟气单种化学成分释放和烟气整体体外毒理学测试两个方面进行了较详细深入的评价。这些研究主要是以吸烟机抽吸卷烟所产生的主流烟气为研究对象，考察吸烟与健康的关系。发现卷烟烟气是7000多种化学物质组成的气溶胶，其中有害成分有一百余种，且大量研究证实了吸烟的健康风险，是导致肺癌，心血管疾病和中风等疾病的主要原因。然而，人体在实际卷烟抽吸过程中涉及吸入和呼出两个步骤，烟气呼出过程中会有一定量的烟气经口腔排出。因此，以主流烟气为考察对象的吸烟风险评估研究存在一定的偏差。分别检测吸烟者抽吸卷烟过程中吸入烟气的成分含量和呼出烟气的成分含量，并据此计算卷烟抽吸过程中烟气成分人体残留率，将对人体抽吸卷烟的实际风险评估具有重要意义。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是提供一种用于人体抽吸卷烟过程中烟气残留率检测装置，通过质谱仪对人体吸入卷烟烟气和呼出卷烟烟气进行在线分析，并结合烟气流量数据，计算获得烟气成分在人体的残留率。
[0004]本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0005]一种用于人体抽吸卷烟过程中烟气残留率检测装置，包括烟气吸入单元、烟气呼出单元、烟气传输组件和质谱仪，烟气吸入单元、烟气呼出单元均通过烟气传输组件与质谱仪相连接；
[0006]所述烟气传输组件包括进样毛细管、包裹在进样毛细管外面的加热套管、热电偶、温控器和三通阀；
[0007]所述烟气吸入单元包括烟气吸入基体、烟支夹持密封环、限流孔板、硅胶软管、压力传感器和吸嘴，烟气吸入基体中开设有抽吸气流通道，烟支夹持密封环和吸嘴分别设置在抽吸气流通道两端，在抽吸气流通道中设有限流孔板，在限流孔板两侧的通道中分别设有一硅胶软管，硅胶软管的另一端与设在基体外面的一个压力传感器相连，在限流孔板靠近吸嘴一侧的通道中还穿装有进样毛细管，进样毛细管的另一端通过三通阀与质谱仪相连接；
[0008]所述烟气呼出单元包括烟气呼出基体、喇叭呼气口、限流孔板、硅胶软管、压力传感器、排气管和抽气泵，烟气呼出基体开设有呼出气流通道，喇叭呼气口和排气管分别设置在呼出气流通道两端，在呼出气流通道中设有限流孔板，在限流孔板两侧的通道中分别设有一硅胶软管，硅胶软管的另一端与设在基体外面的一个压力传感器相连，在限流孔板靠
近喇叭呼气口一侧的通道中还穿装有进样毛细管，进样毛细管的另一端通过三通阀与质谱仪相连接。
[0009]在本技术中，所述限流孔板上的通孔直径为0.2
‑
1.5mm；所述硅胶软管的内径为2mm。
[0010]两个进样毛细管均通过中空的密封螺钉及压紧胶垫相应固定在烟气吸入基体和烟气呼出基体的气流通道侧壁上。所述进样毛细管的内径为50
‑
150μm。
[0011]所述三通阀为电磁三通阀，在卷烟烟气吸入和呼出时实现切换，使吸入烟气和呼出烟气经进样毛细管交替进入质谱电离源。
[0012]所述加热套管的温度为150
‑
250℃，由温控器控制。
[0013]质谱仪的质谱电离源为光电离源，质谱的信号采集频率应与压力传感器的压力采集频率相一致，通常设置为50Hz。
[0014]本技术利用上述装置检测人体抽吸卷烟过程中烟气残留率的方法，是通过吸烟者利用烟气吸入单元、烟气呼出单元对卷烟进行直接抽吸和呼出，吸入和呼出的烟气均经限流孔板和压力传感器数据计算烟气实时流量；吸入烟气和呼出烟气均经传输管路和电磁三通阀被引入至质谱仪，经质谱分析获得烟气成分的实时浓度，结合烟气实时流量数据，分别计算吸入和呼出烟气成分的总量，进而获得烟气成分的人体残留率。具体方法如下：
[0015](1)根据所测得的吸入气流通道、呼出气流通道中的相应两硅胶软管的端口压力，结合限流孔板的尺寸，分别计算烟气的实时流量；
[0016](2)卷烟抽吸时，吸烟者通过烟气吸入单元的吸嘴对插入的卷烟进行抽吸，烟气经过限流孔板后进入人体，部分烟气经进样毛细管和电磁三通阀被引入质谱仪，进行质谱分析；
[0017](3)烟气呼出时，吸烟者通过烟气呼出单元的喇叭呼气口将烟气呼出，烟气经限流孔板后，在抽气泵的作用下被快速引出，部分烟气经进样毛细管和电磁三通阀被引入质谱仪，进行质谱分析；
[0018](4)质谱检测获得连续的质谱图，提取每张质谱图中目标成分峰响应面积 A，提取每张质谱图对应时间点的烟气流量F，计算吸入或呼出烟气中目标成分的质谱峰响应Q，公式如下：
[0019][0020](5)通过吸入和呼出烟气中目标成分的质谱峰响应，计算该目标成分在人体内的残留率f，公式如下：
[0021][0022]本技术的最大特点是：提供了一种用于人体抽吸卷烟过程中烟气残留率检测装置。吸烟者通过烟气吸入单元对卷烟进行抽吸，通过烟气呼出单元对烟气进行排出，吸入和呼出的烟气均经限流孔板和压力传感器数据来计算烟气的实时流量；吸入烟气和呼出烟气均经传输管路和电磁三通阀被引入至质谱电离源，经质谱分析获得烟气成分的实时浓度，结合实时烟气流量数据，分别计算吸入和呼出烟气成分的总量，以获得烟气成分的人体
残留率，所获的相关数据将用于吸烟的危害评价及毒理学研究。
附图说明
[0023]图1为卷烟抽吸过程中烟气成分的质谱采样装置结构示意图，
[0024]其中：1烟气吸入基体，1
‑
1抽吸气流通道，2烟支夹持密封环，3限流孔板， 4硅胶软管，5压力传感器(也叫压差传感器)，6吸嘴，7密封螺钉，8硅胶垫， 9烟气呼出基体，9
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1呼出气流通道，10喇叭呼气口，11排气管，12卷烟，13 抽气泵，14进样毛细管，15加热套管，16热电偶，17温控器，18电磁三通阀， 19质谱仪。
[0025]图2为吸烟者吸入烟气的流速变化图。
[0026]图3为吸烟者呼出烟气的流速变化图。
[0027]图4为吸入烟气某时刻的烟气质谱检测图。
[0028]图5为呼出烟气某时刻的烟气质谱检测图。
具体实施方式
[0029]本技术以下结合附图实施例做进一步说明：
[0030]如图1所示：本技术的用于人体抽吸卷烟过程中烟气残留率检测装置，包括烟气吸入单元、烟气呼出单元、烟气传输组件和质谱仪等几部分。烟气吸入单元包括烟气吸入基体1、抽吸气流通道1
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1、烟支夹持密封环2、限流孔板3、硅胶软管4、压力传感器5、吸嘴6、密封螺钉7、硅胶垫8、卷烟12等组件；烟气呼出单元包括烟气呼出基体9、呼出气流通道9...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于人体抽吸卷烟过程中烟气残留率检测装置，其特征在于：包括烟气吸入单元、烟气呼出单元、烟气传输组件和质谱仪，烟气吸入单元、烟气呼出单元均通过烟气传输组件与质谱仪相连接，所述烟气传输组件包括进样毛细管、包裹在进样毛细管外面的加热套管、热电偶、温控器和三通阀；所述烟气吸入单元包括烟气吸入基体、烟支夹持密封环、限流孔板、硅胶软管、压力传感器和吸嘴，烟气吸入基体中开设有抽吸气流通道，烟支夹持密封环和吸嘴分别设置在抽吸气流通道两端，在抽吸气流通道中设有限流孔板，在限流孔板两侧的通道中分别设有一硅胶软管，硅胶软管的另一端与设在基体外面的一个压力传感器相连，在限流孔板靠近吸嘴一侧的通道中还穿装有进样毛细管，进样毛细管的另一端通过三通阀与质谱仪相连接；所述烟气呼出单元包括烟气呼出基体、喇叭呼气口、限流孔板、硅胶软管、压力传感器、排气管和抽气泵，烟气呼出基体开设有呼出气流通道，喇叭呼气口和排气管分别设置在呼出气流通道两端，在呼出气流通道中设有限流孔板，在限流孔板两侧的通道中分别设有一硅胶软管，硅胶软管的另一端与设在基体外面的一个压力传感器相连，在限流孔板靠近喇叭呼气口一侧的通道中还穿装有进样毛细管，进样毛细管的另一端通过三通阀与质谱仪相连接。2.根据权利要求1所述的用于人...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔华鹏，陈黎，樊美娟，秦亚琼，王冰，陈满堂，潘立宁，王晓瑜，蔡君兰，刘绍锋，
申请(专利权)人：中国烟草总公司郑州烟草研究院，
类型：新型
国别省市：