СИГАРЕТНЫЙ ФИЛЬТР, СПОСОБНЫЙ УДАЛЯТЬ ВРЕДНОЕ ВЕЩЕСТВО
CIGARETTE FILTER WITH POSSIBILITY TO REMOVE HARMFUL SUBSTANCE

Настоящее изобретение относится к сигаретному фильтру, и более конкретно, к сигаретному фильтру, способному более эффективно удалять вредные вещества из дыма сигареты, такие как пирен, при незначительном влиянии на ее собственный аромат и воздухопроницаемость фильтра во время курения.
Фильтр в сигарете, обернутой в бумагу, был разработан для удаления смолистого вещества или смолы сигареты с учетом влияния курения сигареты на здоровье человека. В последнее время на проблемы здоровья, вызванные курением, обратили пристальное внимание в большей степени, и спрос на фильтры, обеспечивающие удаление вредных веществ в дыме сигареты, таких как пирен, возрос. Патентный Документ 1 предлагает сигаретный фильтр, непосредственно к которому присоединяют ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), действующую в качестве активной составляющей, чтобы улавливать канцерогенные и токсичные компоненты в дыме сигарет. Патентный Документ 2 предлагает способ, в котором используют УФ-излучение для закрепления ДНК на основе, такой как сигаретный фильтр.
Патентный Документ 1: FR 2798302
Патентный Документ 2: JP-A 2001-81098
Задачи изобретения
Сигаретный фильтр, способный удалять вредное вещество, необходим не только для того, чтобы максимально удалить вредное вещество в сигаретном дыме, но также и не ухудшить особый аромат сигареты, то есть сделать возможным беспрепятственное прохождение химического вещества, которое действует в качестве источника аромата, и дополнительно сохранить хорошие воздухопроницаемые характеристики. Если химическое вещество как источник аромата удаляют, то курильщик может ощущать это как отсутствие вкуса. Если воздухопроницаемость фильтра оказывается ухудшенной, курильщик может испытывать неудобства при затягивании сигаретного дыма, что может нанести ущерб коммерческой ценности сигареты.
Сигаретный фильтр, раскрытый в Патентном Документе 1, был разработан без учета сохранения аромата сигареты и воздухопроницаемости во время курения. Между тем, Патентный Документ 2 раскрывает способ, в котором в качестве сигаретного фильтра используют фильтр с ДНК, но не объясняет уровень удаления вредного вещества, влияние на аромат сигареты и на воздухопроницаемость фильтра. Таким образом, этот фильтр еще не использовался на практике в качестве сигаретного фильтра.
Решение поставленной задачи
Авторы изобретения создали сигаретный фильтр, способный более эффективно удалять вредные вещества из сигаретного дыма, такие как пирены, а также предотвращающий ухудшение отличительного характерного аромата сигареты и воздухопроницаемости фильтра во время курения. При создании этого сигаретного фильтра авторы изобретения установили, что двухнитевая ДНК пригодна для поглощения большего количества вредных веществ, таких как пирены, поглощая при этом меньше таких веществ, как никотин и вкусовые компоненты, которые являются источником аромата сигареты. Предполагая, что воздухопроницаемость фильтра может уменьшиться, когда молекулы двухнитевой ДНК распределены по всему пучку волокон фильтра, так что они к нему прикреплены, особенно когда в нем распределено большое количество молекул двухнитевой ДНК, авторы изобретения изучили различные пути распределения двухнитевой ДНК в пучке волокон скорее частично, чем полностью. Кроме того, двухнитевую ДНК прикрепляли к тонкому порошку из гранулированной целлюлозы, а затем тонкий порошок гранулированной целлюлозы, к которому была прикреплена двухнитевая ДНК, распределяли в пучке волокон. В результате, вредное вещество эффективно удалялось, а вещества, являющиеся источником характерного аромата сигареты, беспрепятственно проходили через фильтр без ухудшения его воздухопроницаемости. Подтверждено, что большая часть двухнитевой ДНК была прикреплена к внешней поверхности тонкого порошка гранулированной целлюлозы.
Настоящее изобретение создано, с учетом вышеприведенных проблем уровня техники, для снабжения сигаретного фильтра, который может эффективно удалять вредные вещества из сигаретного дыма, такие как пирены, и при этом предотвращает ухудшение как характерного аромата сигареты, так и воздухопроницаемости фильтра во время курения, путем прикрепления двухнитевой ДНК к тонкому порошку с большой площадью поверхности, такому как гранулированная целлюлоза, так чтобы примешивать двухнитевую ДНК, прикрепленную к тонкому порошку, к пучку волокон фильтра.
В соответствии с одним объектом изобретения сигаретный фильтр включает пучок волокон, через который проходит сигаретный дым, тонкие порошки с высокой площадью поверхности, примешанные к пучку волокон фильтра так, что порошки в нем распределены, и молекулу двухнитевой ДНК, прикрепленную ко внешней поверхности тонкого порошка с высокой площадью поверхости. В сигаретном фильтре вредные вещества, такие как бензо[а]пирен, улавливаются интеркалированием (внедрением) в частицу двухнитевой ДНК для их удаления.
В соответствии с предпочтительным признаком настоящего изобретения тонкий порошок с высокой площадью поверхности образован из гранулированной целлюлозы.
Предпочтительно, средний размер частиц тонкого порошка с высокой площадью поверхности составляет от 50 до 2000 мкм и более предпочтительно - от 300 до 800 мкм.
В настоящем изобретении сигаретный фильтр содержит тонкий порошок с высокой площадью поверхности в диапазоне от 1 до 50 вес.% и частицу двухнитевой ДНК в диапазоне от 0,01 до 10 вес.% от веса фильтрующего пучка волокон.
Еще один объект настоящего изобретения относится к сигарете, обернутой в бумагу, снабженной посредством вышеупомянутого сигаретного фильтра.
Технический результат изобретения
Сигаретный фильтр по изобретению включает пучок волокон, через который проходит сигаретный дым, тонкий порошок с высокой площадью поверхности, размешанный в пучке волокон, который допускает налипание двухнитевой ДНК на внешнюю поверхность, и молекулу двухнитевой ДНК, прикрепленную ко внешней поверхности тонкого порошка, с высокой площадью поверхности. В структуре, описанной выше, можно гарантированно обеспечивать достаточную воздухопроницаемость сигаретного дыма, а также подавлять/предотвращать поглощение и удаление вкусовых компонентов дыма, таких как смолы, чтобы сохранять привычное ощущение от курения. Вредные вещества, такие как бензо[а]пирен, могут быть эффективно задержаны посредством интеркаляции между молекулами двухнитевой ДНК, чтобы быть удаленнными. Поскольку молекула двухнитевой ДНК является прикрепленной к тонкому порошку с высокой площадью поверхности, становится маловероятной ее десорбция по сравнению с ситуацией непосредственной адгезии на сигаретный фильтр. В результате, эффект удаления вредного вещества может сохраняться в течение длительного периода времени.
На иллюстрациях:
Фиг.1 - электронный микрофотоснимок тонкого порошка с высокой площадью поверхности, используемого в настоящем изобретении;
Фиг.2 - электронный микрофотоснимок тонкого порошка с высокой площадью поверхности, к которому была прикреплена двухнитевая ДНК в настоящем изобретении;
Фиг.3 - еще один электронный микрофотоснимок тонкого порошка с высокой площадью поверхности, к которому была прикреплена двухнитевая ДНК по изобретению;
Фиг.4А - пояснительный вид, в продольном сечении, сигаретного фильтра по изобретению; и
Фиг.4В - пояснительный вид, в продольном сечении, сигаретного фильтра, имеющего двухнитевую ДНК, прикрепленную непосредственно к пучку волокон фильтра.
В настоящем изобретении тонкий порошок 2 с высокой площадью поверхности, имеющий уникальную структуру со множеством щелей 1, образованных на внешней поверхности, который показан на Фиг.1, используют с целью прикрепления большего количества двухнитевой ДНК концентрированным образом. Двухнитевую ДНК 3 прикрепляют ко внешней поверхности тонкого порошка 2 с высокой площадью поверхности (смотри Фиг.2 и 3). Любой тип тонкого порошка 2 с высокой площадью поверхности может быть применен при условии, что он позволяет молекулам двухнитевой ДНК быть прикрепленными к нему. Вместо щели могут быть сформированы складка, морщинка или перегиб. Тонкий порошок с высокой площадью поверхности по изобретению может быть образован с вышеупомянутыми щелью, складкой, морщинкой или перегибом не только на внешней поверхности, но также внутри. Тонкий порошок с высокой площадью поверхности может быть произвольно сформирован, например, с пористой структурой.
Сигаретный фильтр по изобретению, в котором тонкий порошок с высокой площадью поверхности, содержащий большее количество молекул двухнитевой ДНК, примешан и распределен, является намного более преимущественным по сравнению с обычно применяемым сигаретным фильтром, имеющим ДНК, содержащуюся непосредственно в фильтре, с точки зрения выполнения эффективного сохранения воздухопроницаемости фильтра. Вышеупомянутое преимущество будет описано ниже, в сравнении с обычно принятым сигаретным фильтром, в котором молекулы двухнитевой ДНК являются прикрепленными непосредственно к пучку волокон фильтра.
Ссылаясь на Фиг.4А, двухнитевая ДНК 3 является прикрепленной ко внешней поверхности тонкого порошка с высокой площадью поверхности с вышеупомянутой структурой. Сигаретный фильтр 5 образуют путем примешивания и рассредотачивания в пучке волокон 4 тонкого порошка 2 с высокой площадью поверхности, к которому прикреплена двухнитевая ДНК 3. Для того чтобы распределить заранее заданное количество двухнитевой ДНК 3 в пучке волокон 4, необходимо, чтобы тонкий порошок 2 с высокой площадью поверхности, содержащий двухнитевую ДНК 3, примешивали к пучку волокон фильтра 4 для распределения в пучке. В результате, частицы тонкого порошка 2 с высокой площадью поверхности, к которым двухнитевая ДНК 3 является прикрепленной, находятся на расстоянии друг от друга, что гарантированно обеспечивает формирование достаточного прохода для сигаретного дыма 6.
Между тем, ссылаясь на Фиг.4В, в сигаретном фильтре 7, в котором двухнитевая ДНК 3 является прикрепленной непосредственно к пучку волокон 4 фильтра (например, пучок волокон фильтра пропитывают в водном растворе ДНК, и затем сушат для удерживания ДНК), двухнитевая ДНК 3 оказывается по существу равномерно распределенной по всему пучку волокон фильтра 4 с целью распределения идентичного количества двухнитевой ДНК в нем. В результате, соответственные молекулы двухнитевой ДНК 3 оказываются расположенными рядом друг с другом. Получающийся, в результате, узкий проход сигаретного дыма 6 ухудшает воздухопроницаемость фильтра.
Сигаретный фильтр по изобретению также эффективно поддерживает воздухопроницаемость фильтра.
Предпочтительно, средний размер частиц тонкого порошка с высокой площадью поверхности по изобретению составляет от 50 до 2000 мкм с целью предотвращения закупоривания фильтрующего пучка волокон. Более предпочтительно, средний размер частиц составляет от 300 до 800 мкм. Тонкий порошок с высокой площадью поверхности специально не ограничивают, исходя из материала и формы, при условии, что он является проницаемым в отношении сигаретного дыма и структурированным для увеличения площади поверхности, чтобы обеспечить прикрепление (адгезию) молекул двухнитевой ДНК ко внешней поверхности. Например, тонкий порошок с высокой площадью поверхности может быть образован из синтетического или природного полимера, такого как полистирол, поливиниловый спирт, поливинилхлорид, полиэтилен, целлюлоза, крахмал, натуральный каучук, желатин, хитин, хитозан и ацетат, из неорганического вещества, такого как диоксид кремния, оксид алюминия, активированный уголь и диатома, и их смесей. Предпочтительно, тонкий порошок с высокой площадью поверхности изготавливают из целлюлозного полимера, особенно, например, из ацетата целлюлозы. Предпочтительно, тонкий порошок с высокой площадью поверхности имеет гранулированную форму, и наиболее предпочтительно, является гранулированной целлюлозой. Достаточно, чтобы тонкий порошок с высокой площадью поверхности был просто размешан в пучке волокон. Молекулы двухнитевой ДНК могут быть прикреплены к тонкому порошку с высокой площадью поверхности под воздействием физической силы, такой как внутримолекулярная сила и электростатическая сила, посредством химической связи, такой как ковалентная связь, ионная связь и координационная связь или комбинации физических сил и химических связей. В настоящем изобретении структура, где молекулы двухнитевой ДНК существуют на тонком порошке с высокой площадью поверхности, так что не десорбируются оттуда, может быть принята во внимание как являющаяся прикрепленной к тонкому порошку с высокой площадью поверхности.
Между тем, двухнитевую ДНК, применяемую в настоящем изобретении, образуют из двух полинуклеотидных цепей (двойная спираль) со спиральной формой. Предпочтительно использовать ДНК, полученную из молоки (семенников) рыбы, такой как лосось/семга, сельдь и треска, или двухнитевую ДНК получают из вилочковой железы млекопитающих или птиц, таких как крупный рогатый скот, свиньи и куры. В двухнитевой ДНК планарные основания, каждое из которых имеет структурную комплементацию, простираются от сахарофосфатных решеток двух полинуклеотидных цепей к центру (внутрь) спирали перпендикулярно его оси, и основания являются связанными водородными связями. В случае структуры типа В между парами оснований дуплекса образуется щель шириной приблизительно 1,1 нм и высотой 0,34 нм, и, таким образом, такая щель может вмещать в себя небольшие молекулы с планарной структурой. Вышеописанное явление называют интеркалированием, которое может быть ускорено посредством заряда и гидрофобности небольших молекул. Поскольку большинство вредных для здоровья веществ, таких как диоксины, является образованным из множества бензольных колец и имеет планарную структуру, применение двухнитевой ДНК является намного эффективнее для удаления вредных веществ из сигаретного дыма. Структура двухнитевой ДНК в настоящем изобретении особо не ограничена при условии, что она способна к адгезии к внешней поверхности тонкого порошка с высокой площадью поверхности. Возможные формы двухнитевой ДНК могут включать порошок, волокно и пленку, и форма в виде тонкого порошка является особенно предпочтительной. Применение тонкого порошка двухнитевой ДНК позволяет увеличить площадь ее поверхности с идентичным количеством, посредством этого дополнительно улучшить эффект поглощения/удаления вредного вещества.
Принимая во внимание эффективность удаления вредного вещества, соответственные содержания тонкого порошка с высокой площадью поверхности и частиц двухнитевой ДНК могут колебаться в диапазоне, соответственно, от 1 до 50 вес.% и от 0,01 до 10 вес.% от веса пучка волокон фильтра.
Сигаретный фильтр по изобретению может дополнительно включать активированный уголь, вещество, отличное от двухнитевой ДНК, обеспечивающее удаление вредного вещества, химическое вещество, придающее аромат, или т.п.
Примеры
Ниже подробно описываются примеры выполнения изобретения, которые, однако, не предназначены для его ограничения.
Пример 1
Сигаретный фильтр 5, имеющий структуру, показанную на Фиг.4А, по изобретению, и сигарету А, снабженную сигаретным фильтром 5, изготавливают так, как описано ниже.
Сначала 750 мг двухнитевой ДНК в виде тонкого порошка наносят для прикрепления к приблизительно 100 г гранулированной целлюлозы (средний размер частиц: 300-800 мкм) в виде тонкого порошка с высокой площадью поверхности. Затем 0,1 г гранулированной целлюлозы, к которой была прикреплена двухнитевая ДНК (содержание двухнитевой ДНК: 0,75 мг), примешивают в пучок волокон фильтра, образованный из ацетата целлюлозы (весом около 1,0 г), при использовании машины для образования сигаретного фильтра. После этого посредством использования машины для образования сигаретного фильтра смесь обертывают рисовой бумагой для того, чтобы придать форму, подобную круглому стержню, и таким образом получают сигаретный фильтр по изобретению. Фильтр: Research Cigarette 2R4F (торговое наименование, Университет Кентукки, Соединенные Штаты) удаляют, чтобы заменить на вышеполученный сигаретный фильтр по изобретению с образованием сигареты А.
Сравнительный Пример 1
Фильтр: Research Cigarette 2R4F (торговое наименование, Университет Кентукки, Соединенные Штаты) удаляют, чтобы заменить на фильтр (без двухнитевой ДНК и без целлюлозных гранул, содержащих двухнитевую ДНК), образованный из фильтрующего пучка волокон, использованного в Примере 1, с образованием сигареты В.
Сравнительный Пример 2
Около 1,0 г пучка волокон фильтра, используемого для сигареты В, пропитывают в водном растворе, содержащем двухнитевую ДНК в количестве 5 вес.%. Затем пучок волокон фильтра вынимают из водного раствора двухнитевой ДНК и полностью высушивают при приблизительно 37°С. Ультрафиолетовый луч с длиной волны 260 нм излучают на пучок волокон для образования сигаретного фильтра. Количество двухнитевой ДНК, прикрепленной к сигаретному фильтру, измеряют и оно составляет приблизительно 1 мг. Таким образом полученный сигаретный фильтр обертывают в рисовую бумагу при использовании машины для образования сигаретного фильтра для придания формы, подобной круглому стержню. Фильтр: Research Cigarette 2R4F (торговое наименование, Университет Кентукки, Соединенные Штаты) удаляют чтобы заменить на сигаретный фильтр, имеющий форму, подобную круглому стержню, с образованием сигареты С.
Сравнительный Пример 3
Водный раствор, содержащий двухнитевую ДНК в количестве 5 вес.%, распыляют в 1,0 г пучка волокон фильтра, используемого для сигареты В, и полностью высушивают при 37°С с получением сигаретного фильтра. Количество двухнитевой ДНК, прикрепленной к сигаретному фильтру, измеряют и оно составляет приблизительно 1 мг. Таким образом полученный сигаретный фильтр обертывают рисовой бумагой при использовании машины для образования сигаретного фильтра для придания формы, подобной круглому стержню. Фильтр: Research Cigarette 2R4F (торговое наименование, Университет Кентукки, Соединенные Штаты) удаляют, чтобы заменить на сигаретный фильтр, имеющий форму, подобную круглому стержню, с образованием сигареты D.
Сравнительный Пример 4
Около 1,0 г пучка волокон фильтра, используемого для сигареты В, пропитывают в водном растворе, который содержит 5 вес.% двухнитевой ДНК и 0,1 вес.% NaF, в течение приблизительно 1 минуты. Затем фильтр вынимают из водного раствора ДНК и полностью высушивают при приблизительно 37°С с получением сигаретного фильтра. Количество двухнитевой ДНК, прикрепленной к сигаретному фильтру, измеряют и оно составляет приблизительно 3 мг. Таким образом, полученный сигаретный фильтр обертывают рисовой бумагой при использовании машины для образования сигаретного фильтра, чтобы придать форму, подобную круглому стержню. Фильтр: Research Cigarette 2R4F (торговое наименование, Университет Кентукки, Соединенные Штаты) удаляют, чтобы заменить на вышеполученный сигаретный фильтр, имеющий форму, подобную круглому стержню, с образованием сигареты D.
Контрольный Пример 1
Обеспечивают выполнение эксперимента в отношении каждого эффекта по удалению бензо[а]пирена, вырабатываемого при курении соответствующих сигарет А, В, С, D и E.
(Методика испытаний)
В автоматической курительной машине Hamburg II создают условия захватывания основного потока дыма (воздух: сигаретный дым = 7: 3) 10 раз при условии, где 1 затяжка/35 мл за две секунды из 20 сигарет в день в отношении вышеполученных сигарет А, В, С, D и E. Измеряют количество бензо[а]пирена, содержащееся в общем воздухе, выпускаемом снаружи после курения. Результаты измерений показаны в Таблице 1.
Таблица 1
Выходящее количествоБензо[а]пирена (нг/<u>UNK</u>)
А
0,15
В
0,45
С
0,25
D
0,31
E
0,41
(Результаты)
UNK
UNK
UNK
UNK
UNK
Из результатов, показанных в Таблице 1, по сравнению с каждым выходящим количеством (на выходе) бензо[а]пирена, выпускаемым снаружи после курения сигарет В, С, D и E, то есть 0,45 нг/, 0,25 нг/, 0,31 нг/, и 0,41 нг/, выходящее количество в случае курения сигареты А, снабженной сигаретным фильтром по изобретению, составляет только 0,15 нг/. Хотя сигарета А содержит только 0,75 мг двухнитевой ДНК, эффект по удалению бензо[а]пирена сильнее, чем эффект по удалению бензо[а]пирена в сигаретах С, D, и Е, содержащих двухнитевую ДНК в количестве, соответственно, 1 мг, 1 мг и 3 мг. Другими словами, сигарета А, образованная путем примешивания гранулированной целлюлозы, содержащей двухнитевую ДНК, в пучок волокон, демонстрирует более сильный эффект по удалению бензо[а]пирена по сравнению с эффектом по удалению в сигаретах С и D, образованных путем непосредственного прикрепления двухнитевой ДНК к пучку волокон посредством пропитывания в водном растворе или распыления. Сигаретный фильтр по изобретению, который содержит большое количество двухнитевой ДНК на целлюлозных гранулах, которые должны быть примешаны в пучок волокон, обеспечивает дополнительный превосходный эффект по поглощению/удалению пиренов, таких как бензо[а]пирен.
Контрольный Пример 2
Контрольную проверку осуществляют в отношении уровня ощущения при курении, получаемого при курении сигарет А, В, С, D и Е, образованных, как в Примере 1 и Сравнительных Примерах 1-4.
Методика испытаний:
В контрольной проверке 30 субъектов курят сигареты А, В, С, D и E для того, чтобы сделать сравнение в отношении аромата и ощущения при затягивании дыма между сигаретами А, С, D, Е, каждая из которых содержит двухнитевую ДНК, и сигаретой В, не содержащей двухнитевую ДНК. Оценивание проводят, исходя из уровня (степени) ухудшения аромата и ощущения при затягивании дыма, получающихся в результате курения сигарет А, С, D, и Е, относительно сигареты В. Если субъекты определяют, что аромат и ощущение при затягивании дыма, получающиеся в результате курения сигареты А, С, D или Е, едва меняются или они вовсе не замечают такого изменения, то присваивают балльную оценку в 3 очка. Если они слегка чувствуют дискомфорт во время курения, то присваивают балльную оценку в 2 очка. Если они явно чувствуют дискомфорт во время курения, то присваивают балльную оценку в 1 очко. Каждую среднюю балльную оценку для сигарет А, В, С, D и Е вычисляют, и результаты отражают в Таблице 2.
Таблица 2
Аромат
Уровень ощущения при затягивании дыма
А
2,7
2,8
В
2,7
2,8
С
2,2
2,3
D
2,1
2,2
E
2,1
2,2
Результаты испытаний сигареты А с сигаретным фильтром по изобретению, содержащим двухнитевую ДНК, в отношении удобства затягивания дыма и аромата являются по существу идентичными результатам испытаний сигареты В, снабженной сигаретным фильтром, не имеющим двухнитевую ДНК. Также становится очевидным тот факт, что сигареты С, D и Е, каждая из которых имеет двухнитевую ДНК, непосредственно прикрепленную к пучку волокон фильтра, могут предотвращать ухудшение ощущения при затягивании дыма в меньшей степени по сравнению с сигаретой А. Предполагается, что вышеупомянутый эффект получен благодаря сигаретному фильтру, в котором двухнитевая ДНК прикреплена к тонкому порошку с высокой площадью поверхности, такому как гранулированная целлюлоза, скорее концентрированным образом, чем непосредственным прикреплением, так что частицы тонкого порошка с высокой площадью поверхности распределены в пучке волокон сигареты с достаточными промежутками друг от друга.