电子烟消费者抽吸参数研究进展

赵 阁，李 翔，赵俊伟，王 昇，华辰凤，尚平平，高峄涵，郑赛晶，谢复炜*

1. 中国烟草总公司郑州烟草研究院，郑州高新技术产业开发区枫杨街2 号 450001

2. 上海新型烟草制品研究院有限公司，上海市大连路789 号 201210

烟草制品的健康风险与有害成分暴露量密切相关。采用接近实际消费者抽吸行为的参数进行吸烟机抽吸，是科学、准确评估暴露量的前提。抽吸参数是吸烟者多个抽吸行为参数的综合描述，包括抽吸容量、抽吸间隔和持续时间等，这些参数不仅可以为消费者的烟碱和其他有害成分的暴露评估提供参考，同时也是建立吸烟机测试方法标准必不可少的基础数据，因此抽吸参数的研究一直是烟草制品健康风险评估的重要内容。

1 抽吸参数研究的发展历程

最初，研究者采用观察方法简单描述常规卷烟抽吸者的抽吸行为和参数。Charles 等［1］通过测量吸烟者抽吸后的烟蒂调查了吸烟者抽吸不同卷烟时的抽吸行为，结果表明烟蒂的平均值为（滤嘴长度+8.4）mm。随后，研究者逐步开始采用一些便携式设备记录吸烟者的抽吸参数［2-4］，吸烟者抽吸卷烟时，这些设备记录下吸烟者的抽吸容量、抽吸持续时间、抽吸间隔等参数。对不同因素如抽吸环境、区域、人种、焦油量、烟碱代谢等对抽吸参数的影响也开展了较多研究［5-8］，国内代表性的工作为黄菲等［9］开展的广东地区卷烟消费者自然状态下吸烟行为的调查研究，该研究分析了广东地区卷烟消费者与欧美消费者吸烟行为的差异，提出了适合于广东消费者的吸烟机标准条件。

2 电子烟抽吸参数研究方法

随着新型烟草制品的发展，抽吸参数的研究也逐步从传统卷烟向电子烟、加热不燃烧卷烟扩展。电子烟是一种将电子烟烟液经雾化器雾化向呼吸系统传送烟碱和/或其他物质的产品，与传统卷烟的抽吸方式存在明显差异。相比于传统卷烟，电子烟的抽吸参数研究仅处于初始阶段，国外研究较多，而国内较少，仅有郑州烟草研究院开展了《电子烟消费行为和暴露风险研究》相关研究，课题组构建了电子烟消费者的抽吸容量测试方法，研制了适用于不同口径电子烟的吸烟行为记录仪接口［10］，并进行了中国电子烟消费者抽吸参数的测定［11］。

以Pubmed为检索工具，以e-cigarette和topography或e-cigarette 和puffing 为检索词进行检索。对发表的相关文献进行了检索分析，共获得32 篇涉及电子烟抽吸参数的相关文献。这些文献主要是通过视频观察法、电子烟内置芯片记录法及吸烟行为记录仪等研究了电子烟使用者的抽吸参数。其中视频观察、电子烟内置芯片记录对使用者的侵入性较低，成本低，易于执行，但仅能获取抽吸持续时间、抽吸间隔等数据，并且精密度和准确度不高。而吸烟行为记录仪可以记录消费者的多项抽吸参数，且精密度、准确度明显高于视频观察法，不过该方法成本较高。

2.1 视频观察法

Hua 等［12］使用Youtube 网站中的录像，分析比较了64 名电子烟使用者和9 名卷烟吸烟者自由抽吸状态下的抽吸持续时间，结果表明，电子烟使用者抽吸持续时间差异较大，平均抽吸持续时间为（4.3±1.5）s，高于常规卷烟吸烟者的平均抽吸持续时间（2.4±0.8）s。作者认为电子烟使用者较长的抽吸持续时间是为了补偿较低的烟碱递送量。Farsalinos 等［13］采用录像法研究了45 名电子烟使用者和从未使用过电子烟的35 名吸烟者使用同一电子烟的抽吸参数，结果表明相比于未使用过电子烟的吸烟者（电子烟新手），长期电子烟使用者的抽吸更深，抽吸持续时间更长。Strasser等［14］采用视频方式记录了28 名吸烟者10 min 内抽吸指定电子烟产品时抽吸参数的变化，结果表明：吸烟者抽吸卷烟时，平均抽吸16.3 口，每口抽吸持续时间为1.64 s，抽吸间隔为25.3 s；抽吸电子烟时，不同日期两次分别抽吸16.1、13.2 口，每口抽吸持续时间为1.99、2.06 s，抽吸间隔均为11.2 s。与抽吸卷烟相比，抽吸电子烟时每口抽吸持续时间更长，抽吸间隔更短。Helen 等［15］采用视频方法记录了13 名电子烟使用者90 min 内自由使用自己习惯性品牌电子烟的抽吸参数，结果表明，使用者的平均抽吸持续时间为（3.5±1.4）s，抽吸间隔为（118±141）s。该研究小组［16］还比较了电子烟使用者抽吸习惯性品牌、指定口味电子烟的抽吸参数差异，结果表明，抽吸习惯性品牌电子烟时持续时间最长［（4.3±1.6）s］，其次为指定草莓味［（3.2±1.3）s］、烟草味［（2.8±1.1）s］电子烟，不同组间均存在显著差异。Voos 等［17］考察了18名吸烟者使用不同口味（樱桃、烟草、咖啡、薄荷、香草味）电子烟的抽吸参数，结果表明，电子烟每口抽吸持续时间显著长于传统卷烟，不同口味电子烟抽吸持续时间略有不同，但无显著性差异。

2.2 电子烟内置芯片记录法

部分电子烟产品内置结构可以记录抽吸口数、抽吸持续时间和间隔时间。Farsalinos 等［18］比较了电子烟使用者和未使用过电子烟的吸烟者同时抽吸第二代eVIC 烟弹式电子烟（18 mg/mL 烟碱）的抽吸参数差异。Dawkins 等［19］采用该电子烟比较了11 名使用者60 min 内自由抽吸不同烟碱量（6、18 mg/mL）时的抽吸参数差异，结果表明，抽吸18 mg/mL 烟碱电子烟时，共抽吸48 口，每口抽吸持续时间为3.84 s，消耗烟液0.64 mL；抽吸6 mg/mL 电子烟时，共抽吸70 口，每口抽吸持续时间为5.20 s，消耗烟液1.23 mL。使用者抽吸电子烟烟碱量较低的电子烟时，抽吸口数增多，抽吸持续时间更长，烟液消耗量增加。Dautzenberg 等［20］分析了185 名Smokio®电子烟使用者116 d 内记录的1×106口抽吸参数，结果表明：总体上，平均每天抽吸（163±138）口，平均抽吸持续时间为（3.79±1.89）s，但不同使用者、同一使用者不同日期的抽吸参数也存在一定差异。

2.3 吸烟行为记录仪法

文献报道的使用的吸烟行为记录仪主要包括伯格瓦特公司的CReSS［11，21-25］、英美烟草公司研制 的SA7［26］、索 定 公 司 的SPA/M［27］及 自 制 仪器［28-32］等。

2015 年，Behar 等［21］采用便携式CReSS 吸烟行为记录仪研究了20 名电子烟使用者使用2 种烟弹式电子烟的抽吸参数，结果表明，电子烟的平均抽吸容量、抽吸持续时间、抽吸间隔分别为（51±21）mL，（2.65±0.98）s 和（17.9±7.5）s，但两种电子烟的抽吸参数存在较大差异。作者结合前期文献［12］及Farsalinos 等［13］的数据，建议电子烟吸烟机抽吸参数设置为：抽吸容量51 mL、每口抽吸持续时间4.3 s、抽吸 间 隔18 s。Norton 等［22］采 用CReSS 吸烟行为记录仪对16 名吸烟者转抽电子烟的抽吸参数进行了记录，结果表明，吸烟者抽吸电子烟后，平均抽吸容量为118.2 mL，抽吸持续时间为3.0 s，抽吸间隔为29.6 s，烟气平均流速为52 mL/s，烟气峰值流速为73.4 mL/s。Lee 等［23］采用CReSS 记录了20 名吸烟者转抽烟弹式电子烟后的抽吸参数，结果表明，最初使用时、转抽一周及两周后，每个烟弹抽吸口数分别为（19.3±2.5）、（23.7±2.4）和（21.3±2.4）口，抽吸容量为（64.0±4.8）、（66.5±3.7）和（63.3±5.2）mL，抽吸持续时间分别为（2.2±0.1）、（3.1±0.3）和（2.9±0.2）s，抽吸间隔为（19.2±2.7）、（15.2±2.2）和（22.1±4.9）s，证实吸烟者只需要几天就可以适应新产品；此外吸烟者改抽电子烟后，每口持续时间显著增加，烟气流速显著降低，作者认为吸烟者改变抽吸行为是为了补偿电子烟不太有效的烟碱传递。Goniewicz 等［24］采用CReSS 对招募的10 名电子烟使用者的抽吸参数进行了记录，结果表明使用者的抽吸容量为（70±68）mL，抽吸持续时间为（1.8±0.9）s，抽吸间隔为（10±13）s。徐冰霞［11］采用CReSS 对中国北京、上海、广州、深圳4 个典型电子烟消费城市的511 名电子烟使用者的吸烟行为和抽吸参数进行了分析研究，单口抽吸容量、持续时间和抽吸间隔均值分别为87.2 mL、2.0 s 和22.0 s。

Cunningham 等［26］采 用 改 进 后 的SA7 对60 名电子烟使用者抽吸烟弹式（28 人）以及按钮式大功率电子烟（32 人）的抽吸参数进行了记录，结果表明，烟弹式和按钮式续液电子烟抽吸容量，抽吸持续时间存在较大差异。

Robinson 等［28］采用自制的无线行为监控器（wPUM）研究了22 名电子烟吸烟者自然环境下1 d 内的抽吸参数，结果表明，抽吸容量、抽吸持续时间分别为（133±90）mL，（3.5±0.2）s。Lopez 等［30］采用自制的吸烟行为记录仪研究了不同烟碱量电子烟使用者的抽吸参数，结果表明：不同烟碱量电子烟使用者的抽吸参数存在一定差异，0、8、18、36 mg/mL 电子烟的平均抽吸容量分别为83.2、80.3、70.2、66.7 mL，抽吸持续时间分别为3.00、2.80、2.85、2.27 s。Spindle 等［32］采用自制吸烟行为记录仪记录了29 名电子烟使用者在抽吸10 口以及90 min 内自由抽吸两种条件下的抽吸参数，结果表明，使用者抽吸10 口时，抽吸容量为（124.56±89.13）mL，持续时间为（4.51±1.55）s，抽吸间隔为（25.19±1.55）s；90 min 内自由抽吸时，抽吸容量为（148.52±119.6）mL，持续时间为（5.29±2.08）s，抽吸间隔为（102.77±63.07）s。

Vansickel 等［27］采用SPA/M 吸烟行为记录仪考察了吸烟者（13 人）和电子烟使用者（10 人）7 h 内自由使用电子烟（烟碱质量分数2%）时的抽吸参数，研究结果表明，吸烟者抽吸自己习惯的卷烟时，抽吸容量为（44.1±10.5）mL，持续时间为（1.7±0.4）s，烟气流速为（28.6±6.1）mL/s；抽吸电子烟时，抽吸容量为（47.9±18.2）mL，持续时间为（2.3±0.8）s，烟气流速为（21.5±4.6）mL/s，烟液消耗量为（292±214）mg，与抽吸卷烟相比，持续时间增加，烟气流速和峰值流速显著降低。电子烟使用者抽吸电子烟的抽吸容量为（53.4±19.2）mL，持续时间为（3.0±1.3）s，流速为（19.6±5.0）mL/s，7 h 内烟液消耗量为（415±305）mg。

表1 中总结了现有的涉及电子烟抽吸参数的文献，包括研究方法、抽吸条件、使用的电子烟、烟碱浓度、参与人数、抽吸容量、持续时间和抽吸间隔等。由于上述各研究涉及的志愿者人数、电子烟类型、测量方法和环境等均存在一定差异，得到的抽吸参数结果也差异较大。总体上，采用视频记录法的志愿者人数在13～80 之间，测定的平均抽吸持续时间在2.0～5.2 s 之间，抽吸间隔在11.2～319.0 s 之间；采用电子烟内置芯片方法的志愿者人数在11～185 之间，测定的平均抽吸持续时间在2.3～5.2 s 之间；采用吸烟行为记录仪方法的志愿者人数在10～100 之间，测定的平均抽吸容量在45～181 mL 之间，抽吸持续时间在1.4～5.9 s 之间，抽吸间隔在10.0～102.8 s 之间。由此可以看出，不同的研究结果之间存在较大差异，这可能是由于不同研究涉及的抽吸参数测定方法、志愿者类型、志愿者人数、电子烟类型和烟液烟碱浓度的差异造成的。

表1 文献报道的电子烟抽吸参数数据Tab.1 Summary of published e-cigarette puffing topography

表1（续）

3 电子烟抽吸参数影响因素

对文献中涉及的抽吸参数的可能影响因素进行了归纳总结。

3.1 熟练使用和初始使用电子烟的使用者比较

目前比较明确的结论是电子烟熟练使用者和初始使用者的抽吸参数存在显著差异。Farsalinos等［13］采用视频记录法比较了45 名熟练电子烟使用者和35 名吸烟者抽吸电子烟时的抽吸参数，发现电子烟使用者的抽吸持续时间（4.2±0.7）s 显著高于吸烟者抽吸卷烟的［（2.1±0.4）s］和抽吸电子烟的［（2.3±0.5）s］持续时间。作者认为电子烟使用者之所以抽吸持续时间较长是由于电子烟激发和产生足够气溶胶存在延迟的缘故。该研究小组同时评估了24 名熟练电子烟使用者和23 名未使用过电子烟的吸烟者使用eVIC 电子烟的抽吸参数［18］，两组人群在65 min 的实验室条件下，抽吸口数接近，但抽吸持续时间差异较大，电子烟熟练使用者的平均抽吸持续时间［3.5 s（1.8～6.2 s）］，显著高于之前未使用过电子烟的吸烟者［2.3 s（0.9～4.3 s）］。Hiler 等［34］也比较了电子烟熟练使用者和未使用过电子烟的吸烟者的抽吸参数，实验结果再次证实熟练使用者的抽吸持续时间、抽吸容量显著高于初始使用者。

3.2 电子烟类型和品牌的差异

Behar 等［21］研究了20 名电子烟使用者自由使用两种烟弹式电子烟的抽吸参数，除总的抽吸口数外（33、31 口），两组人群抽吸容量［（56±22）、（45±22）mL］，抽吸持续时间［（2.75±0.96）、（2.54±1.04）s］，抽吸间隔［（16.9±8.2）、（18.9±7.3）s］，流速［（21±6）、（18±6）mL/s］等均存在差异，作者认为这可能是由于两种电子烟产品烟碱传输速率差异造成的。Helen 等［15］采用录像法开展的电子烟使用者抽吸参数研究中，使用的产品包括烟弹式和一次性电子烟（2 人）、续液式电子烟（8 人）以及个人组装的雾化装置（3 人）。尽管他们对使用者的抽吸参数未进行比较，但从数据中可看出不同类型电子烟使用者的抽吸持续时间存在显著差异，尤其是烟弹式和一次性（5.2 s）与续液式（3.2 s）的差异很大。Cunningham 等［26］的研究结果表明，抽吸烟弹式电子烟的抽吸容量、抽吸持续时间、抽吸间隔分别为（52.2±21.6）mL、（2.0±0.7）s、（23.2±10.6）s，而抽吸按钮式续液电子烟的抽吸容量、抽吸持续时间、抽吸间隔分别为（83.0±44.3）mL、（2.2±0.9）s、（29.3±19.2）s，证实电子烟类型对抽吸参数有较大影响。徐冰霞［11］的研究结果表明，烟弹式、一次性电子烟的抽吸容量显著小于续液式。从目前发表的文献看，电子烟的类型和品牌对抽吸参数有较大影响。然而，这些研究的人群数量、实验方案等均存在一定差异，电子烟类型和品牌如何影响抽吸参数需进一步深入研究。

3.3 电子烟烟液中烟碱浓度的影响

Ramôa 等［33］研究了烟碱浓度对电子烟使用者抽吸参数的影响，结果表明，烟液中烟碱浓度分别为0、8、18 和36 mg/mL 时，使用者的抽吸持续时间分别为5.50、5.50、4.97 和3.98 s，烟碱浓度为0 和36 mg/mL 的抽吸持续时间差异显著。Dawkins等［19］开展的不同烟碱浓度电子烟的抽吸参数研究结果表明，抽吸低烟碱电子烟时，使用者烟液消耗量、抽吸口数、抽吸持续时间高于抽吸高烟碱的。作者认为抽吸参数的改变是由于烟碱浓度变化引起的。Hiler 等［34］的研究同样表明，不论长期电子烟使用者还是吸烟者转抽电子烟，其抽吸容量和抽吸持续时间均会随着烟液中烟碱浓度的升高显著下降。从以上文献可以看出，抽吸参数随烟液烟碱浓度的不同会发生变化，但变化的原因尚不明确。

3.4 不同抽吸条件的影响

Spindle 等［32］研究表明，在研究过程中如果固定抽吸口数和抽吸间隔，会改变使用者的其他抽吸参数，如自由抽吸时，抽吸容量、抽吸持续时间和抽吸间隔分别为148.5 mL，3.0 s 和102.8 s；如果固定抽吸口数时则分别为124.6 mL、4.5 s和25.2 s。

3.5 个体差异

Robinson 等［28-29］采用自制无线行为监控器研究了电子烟使用者自由抽吸环境下的抽吸参数，其中一项研究中，记录了21 名使用者24 h 内自由使用烟弹式电子烟的抽吸行为，共295 次4 723 口的抽吸参数，结果表明，使用者每天平均抽吸口数为225 口，平均抽吸间隔、抽吸容量分别为3.5 s（0.7～6.9 s），133 mL（29～388 mL），抽吸参数在个体间均存在较大差异。随后，该研究小组研究了20 名电子烟使用者使用自己习惯的烟弹式电子烟自由抽吸时的参数，证实不同使用者抽吸持续时间、抽吸容量的变化程度也存在较大差异，部分使用者抽吸参数一周内变化不大，部分则变化较大。依据该研究结果，认为使用者之前抽吸卷烟的习惯或烟碱依赖可能影响电子烟的抽吸行为。

3.6 其他影响因素

文献报道的影响抽吸参数的因素还包括电子烟雾化器功率［35］、烟液口味［16-17，36］、溶剂［37］、使用卷烟情况［38-39］和记录仪类型［40］等。

Farsalinos 等［35］评估了电子烟使用者自由使用续液式电子烟时，不同雾化器功率（6、10 W）对抽吸参数的影响，结果表明，雾化器功率较高时，志愿者抽吸口数下降19%，持续时间降低17%。

Robinson 等［36］考察了烟液口味对34 名电子烟使用者抽吸参数的影响，结果表明，口味影响抽吸流速和抽吸容量，对持续时间和抽吸间隔影响不明显；Helen 等［16］研究表明，不同口味电子烟抽吸容量、持续时间有显著差异；Voos 等［17］的研究则表明不同口味的电子烟抽吸持续时间略有不同，但无显著性差异。

Spindle 等［37］比较了30 名电子烟使用者使用不同溶剂电子烟［m（丙二醇）∶m（甘油）=2∶98，20∶80，55∶45，100∶0］的抽吸参数，证实不同溶剂配比对抽吸容量和持续时间均有一定的影响。

Jones 等［38］比较了电子烟使用者（包括只抽吸电子烟、电子烟和卷烟双重使用者两种类型）与常规卷烟吸烟者使用电子烟的抽吸参数差异，发现两组人群无明显差异；Lee 等［39］的研究结果则表明，已形成卷烟抽吸习惯的使用者（从首次抽吸卷烟始共计100 支以上）抽吸电子烟的抽吸容量（110.3 mL）远高于未形成卷烟抽吸习惯的使用者（54.7 mL）。

Mikheev 等［40］比较了CReSS 和SPA-M 吸烟行为记录仪抽吸容量、持续时间的准确度，结果表明不同仪器在一定的抽吸容量范围内才具有较好的精密度和准确度。

Theodore 等［41］的研究表明，常规卷烟吸烟者转抽电子烟，卷烟抽吸支数减少得越多，抽吸电子烟时抽吸持续的时间就越长。

4 总结

尽管近些年电子烟在国内外发展迅速，但其健康风险和相关管控还不明朗。作为风险评估的重要组成部分，电子烟的抽吸参数研究还仅处于初始阶段。尽管目前的研究为电子烟吸烟机抽吸参数的制定提供了一定的参考，但现有的研究结果表明电子烟使用者的抽吸参数受多种复杂因素的影响，包括电子烟使用经验、电子烟类型、烟液烟碱浓度、抽吸环境、雾化器功率、烟液口味和溶剂等。而目前现有的抽吸参数研究由于涉及的产品类型、产品参数、环境设置和志愿者等相关因素有限，研究结果还存在较大差异，如报道的平均抽吸容量在45 ～181 mL 之间，抽吸持续时间在1.4～5.9 s 之间，抽吸间隔在10.0 ～319.0 s 之间。是否需要依据电子烟产品信息设置不同抽吸参数，以及抽吸参数设置什么数值更能反映使用者的实际抽吸情况还很难确定。

CORESTA 为便于对电子烟气溶胶中化学成分进行分析比对，推荐了电子烟的抽吸参数：抽吸容量55 mL，每口抽吸持续时间3 s，抽吸间隔30 s。与文献研究结果进行比对后可以看出，该参数平均抽吸容量基本处于报道值的下端，与使用者的实际抽吸情况存在较大差异。

考虑到将来对电子烟产品的监管，更贴近使用者实际抽吸参数的吸烟机测试方法的构建，以及对消费者可能有害的暴露风险的科学评估，抽吸参数的研究包括大量人群的自然抽吸行为，抽吸参数影响因素（特别是产品设计，包括电池、通风设置和烟液组成等）的影响程度以及其他未涉及的因素如电子烟使用时间等仍需进一步深入进行。