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电子烟:痛并奔跑着(上)

零、迷雾中的生机


如果说这些年国内烟草产业有什么大事发生的话,电子烟绝对是绕不过去的话题。我们见证了它从无到有的成长历程,也目睹了它在社会舆论的风口浪尖浮沉,但仍然对它寄予充分的希望。


自从国家烟草专卖局、市场监管局联合发布电子烟网售禁令已经过去了一年多时间,当时笼罩在人们心头的彷徨、失落和无奈已经悄然散去,行业在经历了蓬勃的生长之后继而沉淀下来,变得更加稳重和从容。


现如今,越来越多的人认可电子烟的替烟效果,但质疑声仍然此起彼伏,人们批评它仍旧是一种成瘾制品。电子烟行业在经历了一次次成长的阵痛之后,是否还能继续前进?在这里,就让我带您穿越笼罩在电子烟身上的迷雾,去探寻它诞生的时机、土壤和过程,去感受它那与生俱来的蓬勃生机。


一、约瑟夫的电雾化器


在大约一百年前,在美国纽约,有一个叫做约瑟夫(Joseph V Robinson)的年轻人。约瑟夫当时也跟现在的电子烟烟民们一样,对获取符合心意的气溶胶很有兴趣。和现在的雾化治疗十分相似,约瑟夫琢磨的事儿,就是怎么把药给雾化成气溶胶,通过呼吸道送进人体。


这里要解释一下什么叫气溶胶。正儿八经说,气溶胶指的是悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统。说白了,气溶胶就是类似咱们家水壶烧开了之后白花花的那团蒸汽。制造气溶胶的方法主要有燃烧、加热、振动以及通入压缩空气。


而气溶胶恰恰是电子烟的灵魂。


约瑟夫作为机械工程师,在他职业生涯的大部分的时间里都专注于火车的改进,他最早在1909年向美国专利局递交了一份名叫《空气与蒸汽自动连接器》的专利。


随后他把注意力转移到了雾化器领域。到了1927年,他提交了一份名为《电雾化器》的专利,并由此被一部分圈内人认定为人类历史上最早发明电子烟的人。不妨先抛开这个噱头不论,我们一起看看这份专利的内容。


电子烟:痛并奔跑着(上)

电缆27通过开关26连接到电阻加热器A的两级,把手7跟电阻加热器A之间通过空腔9隔开,从而有利于把手7被人所握持。在电阻加热器A的外部套上隔热管10,以避免装在容器14中的药液直接跟电阻加热器A接触,发生过热的不利情况。在开关26通电后,电阻加热器A把容器14中的药液加热至极易蒸发的状态,甚至沸腾,从而形成气溶胶,当使用者通过喷嘴17吸气时,空气从喷嘴17和圆环16之间的空隙进入容器14的上部,并在导管18的下端将弥漫的药液蒸汽沿着导管18送到喷嘴17的出口处,并最终进入人的呼吸道,完成整个含药液气溶胶的递送过程。


在这里,我想问问大家,您觉得这个装置像不像现在的电子烟?老实说,认为这是最早的电子烟的说法还是相当勉强的。


首先,约瑟夫本人自始至终就没有提过这个发明要用来装尼古丁。在专利陈述中,他自始至终都说,他发明的雾化器是用于治疗上呼吸道感染的,说白了,跟烟草和vaping没有关系。医学期刊Respiratory Care上的一篇论文也说,世界上最早的电雾化器 (Electric Nebulizer)就出现在20世纪30年代,和约瑟夫这份专利的授权时间基本一致。


第二,这份专利以及以后他提出的其他雾化器的专利都不是便携式的,没有安装用电池,插上电才能用。


最后,这个雾化器自始至终都没能商业化,很多人甚至怀疑约瑟夫是不是曾经造出了能用的样机。


但从故事一开始就有意思的地方就在于,雾化器跟电子烟虽然一个治病,一个替烟,但两者还是有不少类似之处。如果电子烟不含有尼古丁的话,其实本质上来说跟雾化器没有区别。那能不能简单认为电子烟就是一种雾化器呢?


咱先别着急得出结论,历史才刚刚迈开脚步,我们跟着往下看。


二、赫伯特的电热器


一眨眼功夫就到了六十年代,在美国宾夕法尼亚州比弗瀑布的一个废料厂里,有一个朝鲜战争退伍老兵,他的名字叫赫伯特(Herbert A Gilbert)。赫伯特是个正经商科毕业生,拥有学士学位。他烟瘾很大,一天得抽两包烟,挣得那点钱都不够他抽的,他一直很想戒烟。


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赫伯特


有一天,他在自家后院烧柴火,烟从火堆里飘出来,呛得他眼泪汪汪。说时迟那时快,一个绝妙的想法涌上他的心头。他想,这树叶子闻起来香气扑鼻。但若是把它们晒干再一把火点着,散发出来的烟味就变得十分呛人。吸烟也是一样道理,问题不在于烟,而在于火。


他想,如果吸烟时也有办法做到不起明火也能出来味道,那就能让吸烟变成一种享受。就像烤面包,火只是用来加热面粉,而不是用来焚烧,所以不仅没有呛鼻的味道,反倒芳香扑鼻。于是,赫伯特说干就干,着手设计一种新的吸烟装置,用温润、芬芳的空气代替呛人的烟。


1963年4月,赫伯特向专利局递交了一份名叫《无烟非烟草香烟》的专利,并在两年后获得了专利授权。

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我们来看看这份专利。套管15具有两个端口,上端端口17和下端端口16。吸嘴24通过螺纹跟上端端口17连接,气道40在吸嘴24内部形成贯穿的镂空结构,跟套管15的内部空间相连。在吸嘴24的内部同时设置一个电池腔31,用于安装电池32。加热灯泡36可通过螺纹插头37安装到电池腔31内,并跟电池32形成通路,并随吸嘴24一起安装到套管15上。隔热层22安装在介于加热灯泡36和套管15之间,防止加热灯泡36工作时,套管15的外部温度过高,影响人的握持体验。隔热层22内部表面具有纹理23,可使气流通过套管15和加热灯泡36的间隙时形成涡流以有利于充分加热。料筒20一般由吸收能力强的物质加工而成,内部有均匀分布的细小气道21,在充分浸泡了香料之后,通过过盈配合和下端端口16安装在一起。在使用时,用户将吸嘴24拧紧在套管15上,让加热灯泡36通电,并衔住吸嘴24往外吸气,外部空气便会从料筒20进入,并在经过气道21的时候带着香料一起进入到加热灯泡36和绝缘层22之间的空隙中得到加热,并最终沿着气道40被使用者所获得。


赫伯特在专利里说,他发明了一种无烟非烟草的香烟,无烟说的是没有明火烧着的烟雾,非烟草指的是原材料中没有用到烟叶;他的发明用温润而芬芳的空气取代烟气,从而给广大吸烟者开辟出一条新的出路。有意思的是,赫伯特也说了,如果有谁患有呼吸道疾病,也可以在医生的指导下用我的发明服药。


咱接着往下说。虽然赫伯特的出发点非常好,但是他的这个发明最后根本没卖出去,他仅有的原型机也在一次火灾中烧掉了,发明的实际效果现在已经无从考证。赫伯特在一次采访中解释道,那时候正处于大烟草公司蒸蒸日上的黄金时期,没人在意吸烟的危害。他曾带着发明四处拜访化学公司、医药公司和烟草公司,但是这些大公司宁肯等这份专利过期,也不想投资。最终,赫伯特最终只能无奈地放弃了将他的发明进行商业化的想法,回归了平静的生活。


但说实在的,认为赫伯特发明了电子烟的观点也十分牵强。至少从他这份专利来看,他所发明的无烟非烟草香烟在产品层面存在很多明显的缺陷。


首先,用来制作料筒的材料以及料筒的结构设计需要保证,溶液既能被气流轻易带到加热腔,又不会从料筒底部泄露。就这份专利所披露的内容来看,他的发明是无法满足这样的要求的。


其次,狭窄的电池腔决定了电池容量很小,而同时灯管加热的效率又不会高,这就使得这个产品在使用的时候加热效果十分有限,极有可能没有办法产生明显的气溶胶。


第三,这份发明的吸嘴一体化结构非常复杂,这即便是放到技术先进的今天都是加工起来难度极高的设计,更不同说在半个多时间以前。而如果吸嘴做不好的话,使用体验就没有办法得到保证。


最后,也是最要紧的是,这份发明从一开始就抛弃了烟草,而且发明内容里没有提到对尼古丁的使用。因此赫伯特的这份专利和约瑟夫的专利在本质上都是雾化器。


不过,从历史唯物主义的观点来看,虽然赫伯特的发明跟约瑟夫的一样都没能完成量产,也都不用尼古丁,但赫伯特还是有进步的。首先,他的无烟香烟是便携式的。第二,他第一次明确了他的发明可以用来替烟。


平心而论,就总体而言,赫伯特作为一个商科生,他在工程设计方面的造诣可圈可点。他当年一定在这个事情上下了不少功夫,并对他的发明满怀信心。但现实还是给他泼了一盆冷水,电子烟还没有真正迈出脚步,就已经感受到阵阵疼痛。面对这种情况,我想换作任何一个年轻人都有可能默默流下眼泪。


三.约翰的无烟香烟


但历史不相信眼泪。


又过了十来年,到了1979年,那是一个春天,在美国德克萨斯州圣安东尼奥市一所医院的办公室里,医生雅各布森博士(Dr. Norman L Jacobson)和计算机工程师约翰(John Philip Ray)就像两个真正的科技朋克那样,想商量试试直接吸尼古丁而不是吸烟。约翰是计算机领域的大牛,但也是一个每天不抽上三包就没法过日子的重度烟民。理智告诉他,吸烟有害自己和他人的健康。他俩很快就开工了。


到了那年的11月份,雅各布森医生在美国胸腔内科医生学会的一次会议上宣布,“吸入尼古丁看来是可以让人获得满足的……我们已经证实尼古丁蒸气可以被使用者吸入,通过这种吸入可以获得显著水平的血清尼古丁和尿液可铁宁(尼古丁的代谢物)……如果非燃烧香烟被广泛接受,它将证实一种正在为更多人所接受的指责,即尼古丁正是抽烟时让人上瘾的物质。但也有必要确认通过直接吸入尼古丁是否可以减少由吸烟导致的疾病。因为尼古丁本身可能会导致长期的不良影响,非燃烧烟也并不意味着是安全的烟,但它可能是有价值的作为替代常规卷烟的选项。”


然而讽刺的是,雅各布森医生被后人所铭记,却不是因为他这番颇具医学见地的发言,而是因为在发言中,他首次公开使用了“Vaper(电子烟使用者)”和“Vaping(使用电子蒸气烟)”这两个词,电子烟使用者第一次有了姓名。但其实,雅各布森医生后来自己也说,这两个词是他和工程师约翰共同发明的,他也不记得到底谁第一个说起。而且他们最初赋予vaping的含义只是吸入纯的尼古丁,只是在后来传开以后,才成了使用电子烟的专有名称。


又过了半年,时间来到1980年的4月份。约翰向专利局递交一份名为《模拟吸烟装置》的发明,他是唯一发明人,并在第二年获得授权。约翰在专利的开头说,我的发明与一种非燃烧香烟有关,这种香烟能减少或消除传统吸烟者使用燃烧卷烟所带来的不利因素。赫伯特倒是也说过类似的话。


但工程师约翰比商科生赫伯特更为高明的一点在于,他在否定燃烧这种吸烟方式的同时,也意识到尼古丁的不可或缺。我们一起来看看发明内容。

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非燃烧香烟10主要包括容器12和储液单元14,储液单元14可以是过滤纸,并充分浸透尼古丁混合液。当使用者如同抽普通香烟一样将嘴放在嘴端16上并且吸气的时候,空气就会从吸气端18进入香烟,进而携带尼古丁混合液的蒸气进到使用者的嘴里,并最终由人体吸收。整个容器12呈圆柱形,由不跟尼古丁产生反应的惰性材料,如铝、玻璃和特氟龙制成,并在靠近嘴端16的位置裹上一条纸带20,使得整体在尺寸和外观上能尽量拟合普通香烟。储液单元14具有向内收缩的圆锥形结构,并在两个端口22和24处跟容器的两端隔开,以防止用户直接接触到储液单元14中的尼古丁。储液单元14的内壁16形成一个管状通道,能对从吸气端18进入香烟的气流施加限制。根据文丘里效应,当气流进入收缩管道的时候,速度增大,同时气压降低,从而使得原本需要靠燃烧或者加热才能蒸发的尼古丁溶液在低压的状态下就能完成蒸发,跟空气混合在一起,形成气溶胶。密封盖30和32是用来防止尼古丁在不使用的时候挥发用的,当吸气的时候,这两个盖子会自动打开。


那么试问,约翰的这样一份发明,能不能说是电子烟呢?答案当然是否定的。它都不用电,怎么能是电子烟呢?但是,值得我们注意的是,约翰在这里第一次使用了,98%纯度的尼古丁,并在其中添加了一些薄荷醇。而且,他突出一个拟合香烟的设计理念,就是看起来要跟普通烟一样,像烟,但不是烟。使用尼古丁溶液,设计上拟合真烟,这绝对是约翰无心插柳为电子烟发展做出的重大贡献。


回到故事。现在一切看起来都非常完美,约翰开始着手将自己的发明商业化。1983年, 他在圣安东尼奥市成立Advanced Tobacco Products先进烟草产品公司,并在同年注册了FAVOR牌无烟香烟;1984年,公司在纽交所上市,约翰邀请雅各布森医生加入公司;1985年搬到新的总部大楼,投放了一批电视广告;1987年2月,约翰收到来自美国食品药品监督局FDA的禁令。


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约翰


禁令上说,FAVOR牌无烟香烟作为一种尼古丁递送系统,试图满足人们对尼古丁的依赖,并干预这种依赖关系,对人体一项乃至多项功能造成影响。根据FDA的有关规定,FAVOR被认定为一种新型毒品,所有有关FAVOR牌无烟香烟的商业行为必须立刻停止。


面对当时FDA这样的一份禁令,现在的我们当然是难以接受的。约翰的发明明明可以给广大烟民创造一个既能解瘾,又能避免吸烟危害的新办法,怎么成了新型毒品了呢?然而当时的历史条件就是这样的,新型烟草发展的社会土壤十分贫瘠,而且FDA的话有着不容置疑的权威。即便约翰的发明在基本原理上已经非常接近于现在的电子烟,但它在当时所遭受的非议和批评远远不是我们现在可以想象的。


到这里,故事向着电子烟的真正诞生又迈进了一步,但约翰本人却在经受了不可承受之痛以后停下了他的脚步。

来源:造雾时间 作者:阿拉尼古丁

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