電子タバコの気化特性とエアロゾル光学特性

電子タバコから生成されたエアロゾルは、人間の呼吸器系に大きな影響を与えます。電子タバコの蒸発特性とエアロゾル光学特性を理解することは、エアロゾルへの人間の曝露を評価するために重要です。実験プラットフォームは、電子タバコの霧化プロセスをシミュレートし、エアロゾルのレーザー透過率を検出するために設計および構築されました。400〜780 nmの可視波長範囲のエアロゾル用の単一粒子とポリディスペル粒子システムの光学特性を、MIE理論に基づいて分析しました。結果は、コイルによって供給されるより高い加熱力が、e液体の平均蒸発率が大きくなることを示しています。一方、エアロゾル用のレーザービームの定常状態の透過率は、加熱力が増加するにつれて低下します。同じ加熱能力と膨らむ地形の下では、より高い植物性グリセリン（VG）含有量で構成されるE液体によって生成されるエアロゾルの総粒子質量（TPM）が減少します。電子タバコのエアロゾル粒子の散乱効率係数は、粒子サイズの増加とともに増加します。エアロゾルのポリディスペル粒子系の体積散乱係数は、入射可視波長が増加すると減少します。e-liquidのVG含有量が多いと、エアロゾルのTPMが減少し、粒子数濃度が減少し、可視波長範囲の体積散乱係数が増加しました。より低いTPMと、より高いVG含有量でE-liquidによって生成されたエアロゾルによってもたらされるより低いTPMとより良い視覚効果が同時に観察できるという興味深い現象を説明できます。質量指数（TPM、平均蒸発率、平均質量濃度）および光学指数（例：体積散乱係数、レーザー伝達率）は、エアロゾルの相対量の包括的な評価に使用されることが示唆されています。結果は、電子タバコから生成されたエアロゾルの客観的および定量的評価に潜在的な重要性を持っています。

The aerosols generated from electronic cigarettes have a significant impact on the human respiratory system. Understanding the vaporization characteristics and aerosol optical properties of electronic cigarettes is important for assessing human exposure to aerosols. An experimental platform was designed and built to simulate the atomization process of electronic cigarette and detect the laser transmissivity of aerosols. The optical properties of single particles and polydispersed particle system for aerosols in the visible wavelength ranges of 400-780 nm were analyzed based on Mie theory. The results show that a higher heating power supplied by coil results in a larger average vaporization rate of e-liquid. Meanwhile, the steady-state transmissivity of the laser beam for aerosols reduces as the heating power increases. Under the same heating power and puffing topography, the total particulate mass (TPM) of aerosols generated by the e-liquid composed of higher vegetable glycerin (VG) content decreases. The scattering efficiency factor of aerosol particle of electronic cigarette increases with an increase in particle size. The volume scattering coefficients of a polydispersed particle system of aerosols decrease as the incident visible wavelengths increase. A higher VG content in e-liquid results in decreased TPM and particle number concentration of aerosols and increased the volume scattering coefficient in the visible wavelength range. It can explain an interesting phenomenon that a lower TPM and a better visual effect brought by the aerosols generated by the e-liquid with a higher VG content could be observed concurrently. The mass indexes (e.g., TPM, average vaporization rate, average mass concentration) and optical indexes (e.g., volume scattering coefficient, laser transmissivity) are suggested to be used for the comprehensive evaluation of relative amounts of aerosols. The results have potential significances for the objective and quantitative assessments of aerosols generated from electronic cigarettes.