電子煙消費者抽吸參數研究進展

趙 閣，李 翔，趙俊偉，王 昇，華辰鳳，尚平平，高嶧涵，鄭賽晶，謝復煒*

1. 中國煙草總公司鄭州煙草研究院，鄭州高新技術產業開發區楓楊街2 號 450001

2. 上海新型煙草制品研究院有限公司，上海市大連路789 號 201210

煙草制品的健康風險與有害成分暴露量密切相關。采用接近實際消費者抽吸行為的參數進行吸煙機抽吸，是科學、準確評估暴露量的前提。抽吸參數是吸煙者多個抽吸行為參數的綜合描述，包括抽吸容量、抽吸間隔和持續時間等，這些參數不僅可以為消費者的煙堿和其他有害成分的暴露評估提供參考，同時也是建立吸煙機測試方法標準必不可少的基礎數據，因此抽吸參數的研究一直是煙草制品健康風險評估的重要內容。

1 抽吸參數研究的發展歷程

最初，研究者采用觀察方法簡單描述常規卷煙抽吸者的抽吸行為和參數。Charles 等［1］通過測量吸煙者抽吸后的煙蒂調查了吸煙者抽吸不同卷煙時的抽吸行為，結果表明煙蒂的平均值為（濾嘴長度+8.4）mm。隨后，研究者逐步開始采用一些便攜式設備記錄吸煙者的抽吸參數［2-4］，吸煙者抽吸卷煙時，這些設備記錄下吸煙者的抽吸容量、抽吸持續時間、抽吸間隔等參數。對不同因素如抽吸環境、區域、人種、焦油量、煙堿代謝等對抽吸參數的影響也開展了較多研究［5-8］，國內代表性的工作為黃菲等［9］開展的廣東地區卷煙消費者自然狀態下吸煙行為的調查研究，該研究分析了廣東地區卷煙消費者與歐美消費者吸煙行為的差異，提出了適合于廣東消費者的吸煙機標準條件。

2 電子煙抽吸參數研究方法

隨著新型煙草制品的發展，抽吸參數的研究也逐步從傳統卷煙向電子煙、加熱不燃燒卷煙擴展。電子煙是一種將電子煙煙液經霧化器霧化向呼吸系統傳送煙堿和/或其他物質的產品，與傳統卷煙的抽吸方式存在明顯差異。相比于傳統卷煙，電子煙的抽吸參數研究僅處于初始階段，國外研究較多，而國內較少，僅有鄭州煙草研究院開展了《電子煙消費行為和暴露風險研究》相關研究，課題組構建了電子煙消費者的抽吸容量測試方法，研制了適用于不同口徑電子煙的吸煙行為記錄儀接口［10］，并進行了中國電子煙消費者抽吸參數的測定［11］。

以Pubmed為檢索工具，以e-cigarette和topography或e-cigarette 和puffing 為檢索詞進行檢索。對發表的相關文獻進行了檢索分析，共獲得32 篇涉及電子煙抽吸參數的相關文獻。這些文獻主要是通過視頻觀察法、電子煙內置芯片記錄法及吸煙行為記錄儀等研究了電子煙使用者的抽吸參數。其中視頻觀察、電子煙內置芯片記錄對使用者的侵入性較低，成本低，易于執行，但僅能獲取抽吸持續時間、抽吸間隔等數據，并且精密度和準確度不高。而吸煙行為記錄儀可以記錄消費者的多項抽吸參數，且精密度、準確度明顯高于視頻觀察法，不過該方法成本較高。

2.1 視頻觀察法

Hua 等［12］使用Youtube 網站中的錄像，分析比較了64 名電子煙使用者和9 名卷煙吸煙者自由抽吸狀態下的抽吸持續時間，結果表明，電子煙使用者抽吸持續時間差異較大，平均抽吸持續時間為（4.3±1.5）s，高于常規卷煙吸煙者的平均抽吸持續時間（2.4±0.8）s。作者認為電子煙使用者較長的抽吸持續時間是為了補償較低的煙堿遞送量。Farsalinos 等［13］采用錄像法研究了45 名電子煙使用者和從未使用過電子煙的35 名吸煙者使用同一電子煙的抽吸參數，結果表明相比于未使用過電子煙的吸煙者（電子煙新手），長期電子煙使用者的抽吸更深，抽吸持續時間更長。Strasser等［14］采用視頻方式記錄了28 名吸煙者10 min 內抽吸指定電子煙產品時抽吸參數的變化，結果表明：吸煙者抽吸卷煙時，平均抽吸16.3 口，每口抽吸持續時間為1.64 s，抽吸間隔為25.3 s；抽吸電子煙時，不同日期兩次分別抽吸16.1、13.2 口，每口抽吸持續時間為1.99、2.06 s，抽吸間隔均為11.2 s。與抽吸卷煙相比，抽吸電子煙時每口抽吸持續時間更長，抽吸間隔更短。Helen 等［15］采用視頻方法記錄了13 名電子煙使用者90 min 內自由使用自己習慣性品牌電子煙的抽吸參數，結果表明，使用者的平均抽吸持續時間為（3.5±1.4）s，抽吸間隔為（118±141）s。該研究小組［16］還比較了電子煙使用者抽吸習慣性品牌、指定口味電子煙的抽吸參數差異，結果表明，抽吸習慣性品牌電子煙時持續時間最長［（4.3±1.6）s］，其次為指定草莓味［（3.2±1.3）s］、煙草味［（2.8±1.1）s］電子煙，不同組間均存在顯著差異。Voos 等［17］考察了18名吸煙者使用不同口味（櫻桃、煙草、咖啡、薄荷、香草味）電子煙的抽吸參數，結果表明，電子煙每口抽吸持續時間顯著長于傳統卷煙，不同口味電子煙抽吸持續時間略有不同，但無顯著性差異。

2.2 電子煙內置芯片記錄法

部分電子煙產品內置結構可以記錄抽吸口數、抽吸持續時間和間隔時間。Farsalinos 等［18］比較了電子煙使用者和未使用過電子煙的吸煙者同時抽吸第二代eVIC 煙彈式電子煙（18 mg/mL 煙堿）的抽吸參數差異。Dawkins 等［19］采用該電子煙比較了11 名使用者60 min 內自由抽吸不同煙堿量（6、18 mg/mL）時的抽吸參數差異，結果表明，抽吸18 mg/mL 煙堿電子煙時，共抽吸48 口，每口抽吸持續時間為3.84 s，消耗煙液0.64 mL；抽吸6 mg/mL 電子煙時，共抽吸70 口，每口抽吸持續時間為5.20 s，消耗煙液1.23 mL。使用者抽吸電子煙煙堿量較低的電子煙時，抽吸口數增多，抽吸持續時間更長，煙液消耗量增加。Dautzenberg 等［20］分析了185 名Smokio?電子煙使用者116 d 內記錄的1×106口抽吸參數，結果表明：總體上，平均每天抽吸（163±138）口，平均抽吸持續時間為（3.79±1.89）s，但不同使用者、同一使用者不同日期的抽吸參數也存在一定差異。

2.3 吸煙行為記錄儀法

文獻報道的使用的吸煙行為記錄儀主要包括伯格瓦特公司的CReSS［11，21-25］、英美煙草公司研制 的SA7［26］、索 定 公 司 的SPA/M［27］及 自 制 儀器［28-32］等。

2015 年，Behar 等［21］采用便攜式CReSS 吸煙行為記錄儀研究了20 名電子煙使用者使用2 種煙彈式電子煙的抽吸參數，結果表明，電子煙的平均抽吸容量、抽吸持續時間、抽吸間隔分別為（51±21）mL，（2.65±0.98）s 和（17.9±7.5）s，但兩種電子煙的抽吸參數存在較大差異。作者結合前期文獻［12］及Farsalinos 等［13］的數據，建議電子煙吸煙機抽吸參數設置為：抽吸容量51 mL、每口抽吸持續時間4.3 s、抽吸 間 隔18 s。Norton 等［22］采 用CReSS 吸煙行為記錄儀對16 名吸煙者轉抽電子煙的抽吸參數進行了記錄，結果表明，吸煙者抽吸電子煙后，平均抽吸容量為118.2 mL，抽吸持續時間為3.0 s，抽吸間隔為29.6 s，煙氣平均流速為52 mL/s，煙氣峰值流速為73.4 mL/s。Lee 等［23］采用CReSS 記錄了20 名吸煙者轉抽煙彈式電子煙后的抽吸參數，結果表明，最初使用時、轉抽一周及兩周后，每個煙彈抽吸口數分別為（19.3±2.5）、（23.7±2.4）和（21.3±2.4）口，抽吸容量為（64.0±4.8）、（66.5±3.7）和（63.3±5.2）mL，抽吸持續時間分別為（2.2±0.1）、（3.1±0.3）和（2.9±0.2）s，抽吸間隔為（19.2±2.7）、（15.2±2.2）和（22.1±4.9）s，證實吸煙者只需要幾天就可以適應新產品；此外吸煙者改抽電子煙后，每口持續時間顯著增加，煙氣流速顯著降低，作者認為吸煙者改變抽吸行為是為了補償電子煙不太有效的煙堿傳遞。Goniewicz 等［24］采用CReSS 對招募的10 名電子煙使用者的抽吸參數進行了記錄，結果表明使用者的抽吸容量為（70±68）mL，抽吸持續時間為（1.8±0.9）s，抽吸間隔為（10±13）s。徐冰霞［11］采用CReSS 對中國北京、上海、廣州、深圳4 個典型電子煙消費城市的511 名電子煙使用者的吸煙行為和抽吸參數進行了分析研究，單口抽吸容量、持續時間和抽吸間隔均值分別為87.2 mL、2.0 s 和22.0 s。

Cunningham 等［26］采 用 改 進 后 的SA7 對60 名電子煙使用者抽吸煙彈式（28 人）以及按鈕式大功率電子煙（32 人）的抽吸參數進行了記錄，結果表明，煙彈式和按鈕式續液電子煙抽吸容量，抽吸持續時間存在較大差異。

Robinson 等［28］采用自制的無線行為監控器（wPUM）研究了22 名電子煙吸煙者自然環境下1 d 內的抽吸參數，結果表明，抽吸容量、抽吸持續時間分別為（133±90）mL，（3.5±0.2）s。Lopez 等［30］采用自制的吸煙行為記錄儀研究了不同煙堿量電子煙使用者的抽吸參數，結果表明：不同煙堿量電子煙使用者的抽吸參數存在一定差異，0、8、18、36 mg/mL 電子煙的平均抽吸容量分別為83.2、80.3、70.2、66.7 mL，抽吸持續時間分別為3.00、2.80、2.85、2.27 s。Spindle 等［32］采用自制吸煙行為記錄儀記錄了29 名電子煙使用者在抽吸10 口以及90 min 內自由抽吸兩種條件下的抽吸參數，結果表明，使用者抽吸10 口時，抽吸容量為（124.56±89.13）mL，持續時間為（4.51±1.55）s，抽吸間隔為（25.19±1.55）s；90 min 內自由抽吸時，抽吸容量為（148.52±119.6）mL，持續時間為（5.29±2.08）s，抽吸間隔為（102.77±63.07）s。

Vansickel 等［27］采用SPA/M 吸煙行為記錄儀考察了吸煙者（13 人）和電子煙使用者（10 人）7 h 內自由使用電子煙（煙堿質量分數2%）時的抽吸參數，研究結果表明，吸煙者抽吸自己習慣的卷煙時，抽吸容量為（44.1±10.5）mL，持續時間為（1.7±0.4）s，煙氣流速為（28.6±6.1）mL/s；抽吸電子煙時，抽吸容量為（47.9±18.2）mL，持續時間為（2.3±0.8）s，煙氣流速為（21.5±4.6）mL/s，煙液消耗量為（292±214）mg，與抽吸卷煙相比，持續時間增加，煙氣流速和峰值流速顯著降低。電子煙使用者抽吸電子煙的抽吸容量為（53.4±19.2）mL，持續時間為（3.0±1.3）s，流速為（19.6±5.0）mL/s，7 h 內煙液消耗量為（415±305）mg。

表1 中總結了現有的涉及電子煙抽吸參數的文獻，包括研究方法、抽吸條件、使用的電子煙、煙堿濃度、參與人數、抽吸容量、持續時間和抽吸間隔等。由于上述各研究涉及的志愿者人數、電子煙類型、測量方法和環境等均存在一定差異，得到的抽吸參數結果也差異較大?？傮w上，采用視頻記錄法的志愿者人數在13～80 之間，測定的平均抽吸持續時間在2.0～5.2 s 之間，抽吸間隔在11.2～319.0 s 之間；采用電子煙內置芯片方法的志愿者人數在11～185 之間，測定的平均抽吸持續時間在2.3～5.2 s 之間；采用吸煙行為記錄儀方法的志愿者人數在10～100 之間，測定的平均抽吸容量在45～181 mL 之間，抽吸持續時間在1.4～5.9 s 之間，抽吸間隔在10.0～102.8 s 之間。由此可以看出，不同的研究結果之間存在較大差異，這可能是由于不同研究涉及的抽吸參數測定方法、志愿者類型、志愿者人數、電子煙類型和煙液煙堿濃度的差異造成的。

表1 文獻報道的電子煙抽吸參數數據Tab.1 Summary of published e-cigarette puffing topography

表1（續）

3 電子煙抽吸參數影響因素

對文獻中涉及的抽吸參數的可能影響因素進行了歸納總結。

3.1 熟練使用和初始使用電子煙的使用者比較

目前比較明確的結論是電子煙熟練使用者和初始使用者的抽吸參數存在顯著差異。Farsalinos等［13］采用視頻記錄法比較了45 名熟練電子煙使用者和35 名吸煙者抽吸電子煙時的抽吸參數，發現電子煙使用者的抽吸持續時間（4.2±0.7）s 顯著高于吸煙者抽吸卷煙的［（2.1±0.4）s］和抽吸電子煙的［（2.3±0.5）s］持續時間。作者認為電子煙使用者之所以抽吸持續時間較長是由于電子煙激發和產生足夠氣溶膠存在延遲的緣故。該研究小組同時評估了24 名熟練電子煙使用者和23 名未使用過電子煙的吸煙者使用eVIC 電子煙的抽吸參數［18］，兩組人群在65 min 的實驗室條件下，抽吸口數接近，但抽吸持續時間差異較大，電子煙熟練使用者的平均抽吸持續時間［3.5 s（1.8～6.2 s）］，顯著高于之前未使用過電子煙的吸煙者［2.3 s（0.9～4.3 s）］。Hiler 等［34］也比較了電子煙熟練使用者和未使用過電子煙的吸煙者的抽吸參數，實驗結果再次證實熟練使用者的抽吸持續時間、抽吸容量顯著高于初始使用者。

3.2 電子煙類型和品牌的差異

Behar 等［21］研究了20 名電子煙使用者自由使用兩種煙彈式電子煙的抽吸參數，除總的抽吸口數外（33、31 口），兩組人群抽吸容量［（56±22）、（45±22）mL］，抽吸持續時間［（2.75±0.96）、（2.54±1.04）s］，抽吸間隔［（16.9±8.2）、（18.9±7.3）s］，流速［（21±6）、（18±6）mL/s］等均存在差異，作者認為這可能是由于兩種電子煙產品煙堿傳輸速率差異造成的。Helen 等［15］采用錄像法開展的電子煙使用者抽吸參數研究中，使用的產品包括煙彈式和一次性電子煙（2 人）、續液式電子煙（8 人）以及個人組裝的霧化裝置（3 人）。盡管他們對使用者的抽吸參數未進行比較，但從數據中可看出不同類型電子煙使用者的抽吸持續時間存在顯著差異，尤其是煙彈式和一次性（5.2 s）與續液式（3.2 s）的差異很大。Cunningham 等［26］的研究結果表明，抽吸煙彈式電子煙的抽吸容量、抽吸持續時間、抽吸間隔分別為（52.2±21.6）mL、（2.0±0.7）s、（23.2±10.6）s，而抽吸按鈕式續液電子煙的抽吸容量、抽吸持續時間、抽吸間隔分別為（83.0±44.3）mL、（2.2±0.9）s、（29.3±19.2）s，證實電子煙類型對抽吸參數有較大影響。徐冰霞［11］的研究結果表明，煙彈式、一次性電子煙的抽吸容量顯著小于續液式。從目前發表的文獻看，電子煙的類型和品牌對抽吸參數有較大影響。然而，這些研究的人群數量、實驗方案等均存在一定差異，電子煙類型和品牌如何影響抽吸參數需進一步深入研究。

3.3 電子煙煙液中煙堿濃度的影響

Ram?a 等［33］研究了煙堿濃度對電子煙使用者抽吸參數的影響，結果表明，煙液中煙堿濃度分別為0、8、18 和36 mg/mL 時，使用者的抽吸持續時間分別為5.50、5.50、4.97 和3.98 s，煙堿濃度為0 和36 mg/mL 的抽吸持續時間差異顯著。Dawkins等［19］開展的不同煙堿濃度電子煙的抽吸參數研究結果表明，抽吸低煙堿電子煙時，使用者煙液消耗量、抽吸口數、抽吸持續時間高于抽吸高煙堿的。作者認為抽吸參數的改變是由于煙堿濃度變化引起的。Hiler 等［34］的研究同樣表明，不論長期電子煙使用者還是吸煙者轉抽電子煙，其抽吸容量和抽吸持續時間均會隨著煙液中煙堿濃度的升高顯著下降。從以上文獻可以看出，抽吸參數隨煙液煙堿濃度的不同會發生變化，但變化的原因尚不明確。

3.4 不同抽吸條件的影響

Spindle 等［32］研究表明，在研究過程中如果固定抽吸口數和抽吸間隔，會改變使用者的其他抽吸參數，如自由抽吸時，抽吸容量、抽吸持續時間和抽吸間隔分別為148.5 mL，3.0 s 和102.8 s；如果固定抽吸口數時則分別為124.6 mL、4.5 s和25.2 s。

3.5 個體差異

Robinson 等［28-29］采用自制無線行為監控器研究了電子煙使用者自由抽吸環境下的抽吸參數，其中一項研究中，記錄了21 名使用者24 h 內自由使用煙彈式電子煙的抽吸行為，共295 次4 723 口的抽吸參數，結果表明，使用者每天平均抽吸口數為225 口，平均抽吸間隔、抽吸容量分別為3.5 s（0.7～6.9 s），133 mL（29～388 mL），抽吸參數在個體間均存在較大差異。隨后，該研究小組研究了20 名電子煙使用者使用自己習慣的煙彈式電子煙自由抽吸時的參數，證實不同使用者抽吸持續時間、抽吸容量的變化程度也存在較大差異，部分使用者抽吸參數一周內變化不大，部分則變化較大。依據該研究結果，認為使用者之前抽吸卷煙的習慣或煙堿依賴可能影響電子煙的抽吸行為。

3.6 其他影響因素

文獻報道的影響抽吸參數的因素還包括電子煙霧化器功率［35］、煙液口味［16-17，36］、溶劑［37］、使用卷煙情況［38-39］和記錄儀類型［40］等。

Farsalinos 等［35］評估了電子煙使用者自由使用續液式電子煙時，不同霧化器功率（6、10 W）對抽吸參數的影響，結果表明，霧化器功率較高時，志愿者抽吸口數下降19%，持續時間降低17%。

Robinson 等［36］考察了煙液口味對34 名電子煙使用者抽吸參數的影響，結果表明，口味影響抽吸流速和抽吸容量，對持續時間和抽吸間隔影響不明顯；Helen 等［16］研究表明，不同口味電子煙抽吸容量、持續時間有顯著差異；Voos 等［17］的研究則表明不同口味的電子煙抽吸持續時間略有不同，但無顯著性差異。

Spindle 等［37］比較了30 名電子煙使用者使用不同溶劑電子煙［m（丙二醇）∶m（甘油）=2∶98，20∶80，55∶45，100∶0］的抽吸參數，證實不同溶劑配比對抽吸容量和持續時間均有一定的影響。

Jones 等［38］比較了電子煙使用者（包括只抽吸電子煙、電子煙和卷煙雙重使用者兩種類型）與常規卷煙吸煙者使用電子煙的抽吸參數差異，發現兩組人群無明顯差異；Lee 等［39］的研究結果則表明，已形成卷煙抽吸習慣的使用者（從首次抽吸卷煙始共計100 支以上）抽吸電子煙的抽吸容量（110.3 mL）遠高于未形成卷煙抽吸習慣的使用者（54.7 mL）。

Mikheev 等［40］比較了CReSS 和SPA-M 吸煙行為記錄儀抽吸容量、持續時間的準確度，結果表明不同儀器在一定的抽吸容量范圍內才具有較好的精密度和準確度。

Theodore 等［41］的研究表明，常規卷煙吸煙者轉抽電子煙，卷煙抽吸支數減少得越多，抽吸電子煙時抽吸持續的時間就越長。

4 總結

盡管近些年電子煙在國內外發展迅速，但其健康風險和相關管控還不明朗。作為風險評估的重要組成部分，電子煙的抽吸參數研究還僅處于初始階段。盡管目前的研究為電子煙吸煙機抽吸參數的制定提供了一定的參考，但現有的研究結果表明電子煙使用者的抽吸參數受多種復雜因素的影響，包括電子煙使用經驗、電子煙類型、煙液煙堿濃度、抽吸環境、霧化器功率、煙液口味和溶劑等。而目前現有的抽吸參數研究由于涉及的產品類型、產品參數、環境設置和志愿者等相關因素有限，研究結果還存在較大差異，如報道的平均抽吸容量在45 ～181 mL 之間，抽吸持續時間在1.4～5.9 s 之間，抽吸間隔在10.0 ～319.0 s 之間。是否需要依據電子煙產品信息設置不同抽吸參數，以及抽吸參數設置什么數值更能反映使用者的實際抽吸情況還很難確定。

CORESTA 為便于對電子煙氣溶膠中化學成分進行分析比對，推薦了電子煙的抽吸參數：抽吸容量55 mL，每口抽吸持續時間3 s，抽吸間隔30 s。與文獻研究結果進行比對后可以看出，該參數平均抽吸容量基本處于報道值的下端，與使用者的實際抽吸情況存在較大差異。

考慮到將來對電子煙產品的監管，更貼近使用者實際抽吸參數的吸煙機測試方法的構建，以及對消費者可能有害的暴露風險的科學評估，抽吸參數的研究包括大量人群的自然抽吸行為，抽吸參數影響因素（特別是產品設計，包括電池、通風設置和煙液組成等）的影響程度以及其他未涉及的因素如電子煙使用時間等仍需進一步深入進行。