ホットワイヤーとフィルムの沸騰。電子タバコのカルボニル形成の別の見方

Hot wires and film boiling: Another look at carbonyl formation in electronic cigarettes.

• Soha Talih
• Rola Salman
• Ebrahim Karam
• Mario El-Hourani
• Rachel El-Hage
• Nareg Karaoghlanian
• Ahmad El-Hellani
• Najat Aoun Saliba
• Alan Shihadeh

抄録

電子タバコ（ECIGS）は、液体を加熱し、気化させることによってニコチンを含むエアロゾルを放出するタバコ製品のクラスです。非喫煙者にニコチン中毒を引き起こすこととは別に、これらの製品についての永続的な懸念は、その排出物がしばしば高レベルのカルボニル種、喫煙者のほとんどの非癌性肺疾患を引き起こすと考えられている毒性物質を含むことです。本研究では、フィルム沸騰現象が特定の運転条件下での高濃度カルボニル排出の観測を説明できるかどうか、また、もしそうであれば、フィルム沸騰理論が高濃度カルボニル排出の可能性が高い条件を予測するために利用できるかどうかを検討した。いくつかの一般的な加熱材料と液体の臨界熱流束と、出力を変えながらいくつかのECIGタイプのカルボニル排出量を測定した。その結果、電力が臨界熱流束に対応する値を超えると、排出量が急激に増加することがわかった。熱流束をこの閾値以下に制限することで、カルボニルへの暴露を大幅に減らすことができますが、ECIGメーカーの取扱説明書では、多くの場合、この閾値を超えています。熱流束を制限する製品規制は、電子タバコの使用による公衆衛生上の負担を軽減する可能性があります。

Electronic cigarettes (ECIGS) are a class of tobacco products that emit a nicotine-containing aerosol by heating and vaporizing a liquid. Apart from initiating nicotine addiction in nonsmokers, a persistent concern about these products is that their emissions often include high levels of carbonyl species, toxicants thought to cause most non-cancer pulmonary disease in smokers. This study examined whether the phenomenon of film boiling can account for observations of high carbonyl emissions under certain operating conditions, and if so, whether film boiling theory can be invoked to predict conditions where high carbonyl emissions are likely. We measured the critical heat flux for several common heating materials and liquids, and carbonyl emissions for several ECIG types while varying power. We found that emissions rise drastically whenever power exceeds the value corresponding to the critical heat flux. While limiting the heat flux to below this threshold can greatly reduce carbonyl exposure, ECIG manufacturer operating instructions often exceed it. Product regulations that limit heat flux may reduce the public health burden of electronic cigarette use.