本发明涉及烟草领域，特别涉及一种气溶胶仿生发生装置及方法。
背景技术：
1、传统卷烟、加热卷烟、电子烟等烟草制品是通过产生烟雾供人类消费使用的产品，多年以来，出于对吸烟者吸烟行为学、吸烟的健康安全风险评估、产品质量监测、烟雾形成机制、烟雾化学成分等的研究，通常需要采用机械抽吸来模拟人体的抽吸行为，如模拟人体真实抽吸时的抽吸容量、抽吸间隔时间、抽吸的压力变化等参数，来获得研究分析所需要的烟雾。而在实际中，往往采用国际标准规定的专用吸烟机(iso 3308、iso 20778)以机械吸烟的方式进行抽吸而产生研究所需烟雾，当烟雾由烟支端部溢出后，通过连接有两位三通阀的活塞式针筒以一定的体积进行抽吸和排出烟雾或气体，截留或采集烟雾的全部或部分进行研究。为防止焦油会冷凝在针筒内壁造成污染及导致吸烟机核心部件的损坏，烟雾不可直接进入抽吸针筒，必须先通过剑桥滤片进行过滤，将粒径大于0.3μm含有焦油的粒相部分滤除。一般吸烟机模拟每口抽吸的采集量的体积控制在几十毫升，例如：35ml/puff、55ml/puff。
2、目前烟雾的采集方式主要存在以下问题：气溶胶的生成过程是随着烟雾中各种气、粒相物质在气流中凝结、碰撞、分散而产生的，在标准方法和吸烟机针筒体积的限制下，采集的35ml、55ml小体积烟雾中，烟雾的颗粒浓度会非常高。而实际消费者吸烟产生气溶胶的过程是，先通过口腔的抽吸动作产生负压，从烟支嘴端抽吸将烟雾吸入口腔，然后在烟支脱离嘴唇的情形下，通过口腔吸入大量的空气将烟雾带入肺部，再通过口、鼻呼出。在此过程中，烟雾的浓度和粒径分布等发生了较大程度的改变。同时由于设备内的滤片将烟雾中大于0.3μm的粒项部分滤除，也会导致采集的烟雾与人体实际抽吸的烟雾状态不一致。故目前由吸烟机采集的烟雾所产生气溶胶的粒径分布和烟雾浓度与真实情形相差较大，会对后续烟雾性质的研究结果带来很大影响。
技术实现思路
1、本发明的目的在于解决目前烟雾采集所产生气溶胶的粒径分布和烟雾浓度与真实情形相差较大的问题。本发明提供了一种气溶胶仿生发生装置，可模拟人体真实吸烟过程，生成接近人体真实抽吸状态的气溶胶。
2、为解决上述技术问题，本发明的实施例公开了一种气溶胶仿生发生装置，包括：
3、缸体；
4、活塞组件，活塞组件包括滑动设置于缸体内的活塞；活塞组件的一侧端面与气缸的一端内表面及内侧壁围成第一腔体，第一腔体的体积能够随着活塞的运动而变化；
5、第一气道，能够与第一腔体相连通，用于向第一腔体内通入气溶胶；
6、第二气道，能够与第一腔体相连通，用于向第一腔体内通入稀释气体；
7、第三气道，能够与第一腔体相连通，用于将第一腔体内的气体排出。
8、采用上述技术方案，可以通过活塞移动控制输入第一腔体中的气体的体积，由于第一腔体能够与输送气溶胶的第一气道以及输送稀释气体的起到相通，可使第一腔体在收集设定量的由气溶胶生成制品直接生成的气溶胶后，再通入一定量的稀释气体，得到不同稀释比例的仿生实际抽吸状态产生的气溶胶，满足后续检测及相关研究的需求。
9、作为本实施例一具体实施方式，还包括，
10、柔性收集部，可拆卸设置于第一腔体内，柔性收集部的入口分别能够与第一气道、第二气道以及第三气道相连通；
11、阀门，设置于缸体上，用于控制第一腔体与外界空气的通断。
12、采用上述技术方案，通过在第一腔体中设置可拆卸的柔性收集部，利用柔性收集部进行气体的收集，可实现收集不同样品的气溶胶时，更换不同的柔性收集部，避免直接使用第一腔体来收集气体时，气溶胶在第一腔体的侧壁凝结，造成不同样品的气溶胶的相互污染，进而保证检测结果的准确性。缸体上设置阀门，便于将第一腔体中气体排出，当柔性收集部收集气体时，移动活塞使第一腔体形成负压，能使气溶胶或者稀释空气进入柔性收集部。
13、作为本实施例一具体实施方式，柔性收集部由惰性薄膜材料制成。
14、作为本实施例一具体实施方式，缸体的一端为开合设置的缸体盖板，阀门设置于缸体盖板上。
15、采用上述技术方案，可便于更换柔性收集部。
16、作为本实施例一具体实施方式，活塞的数量设置有多个。
17、作为本实施例一具体实施方式，活塞包括第一活塞和至少一个第二活塞，第一活塞端面的截面积大于第二活塞端面的截面积；第一活塞与缸体的内侧壁滑动配合；第一活塞上设置有分别与所有第二活塞相滑动配合的滑道。
18、采用上述技术方案，可以通过移动不同截面大小的活塞，实现收集不同体积气体时，对体积的变化量进行不同精度的调节。截面积大的第一活塞可以快速实现较大体积变化量的调节，截面积小的第二活塞可以对体积变化量进行更加精细的调节。两种不同截面积的相互配合，可兼顾收集气体的效率与收集气体量的精度。
19、作为本实施例一具体实施方式，活塞组件还包括设置于缸体内设置的固定块，固定块上设置有与活塞数量相等的孔道，各活塞分别滑动设置于各孔道内。
20、采用上述技术方案，通过采用多组小截面的活塞，实现降低装置的制造和装配难度，同时提高气体采集容量的控制精度。
21、作为本实施例一具体实施方式，活塞连接有驱动部。
22、作为本实施例一具体实施方式，还包括第一阀体，第一气道、第二气道和第三气道均设置于第一阀体上。
23、作为本实施例一具体实施方式，还包括控制装置，控制装置分别与第一阀体以及驱动部相连接。
24、作为本实施例一具体实施方式，还包括能够与第三气道相连通的气泵，气泵用于将柔性收集部内存储的气体抽出；气泵与控制装置相连接。
25、采用上述技术方案，可以通过控制装置自动控制装置排空、收集和稀释气溶胶、排气的整个过程，实现连续在线采集仿生气溶胶，便于将气溶胶生成样品的各个抽吸阶段的气溶胶均进行采集，以获得完整检测样本以及提升气溶胶收集效率。
26、本发明一实施例还公开了一种气溶胶仿生发生方法，基于上述气溶胶仿生发生装置，包括以下步骤：
27、移动活塞以使第一腔体中的空气排空；
28、将第一腔体与第一气道相连通，移动活塞使第一腔体增加第一设定量的体积以使第一设定量的气溶胶经由第一气道通入第一腔体中；
29、将第一腔体与第一气道的连接断开，并将第一腔体与第二气道相连通；
30、移动活塞使第一腔体的体积增加第二设定量以使第二设定量的稀释气体经由第二气道通入第一腔体中。
31、本发明一实施例还公开了一种气溶胶仿生发生方法，基于上述气溶胶仿生发生装置，包括以下步骤：
32、将柔性收集部内气体排空，同时打开阀门，移动活塞使第一腔体的气体排出；
33、关闭阀门，将柔性收集部与第一气道相连通；
34、移动活塞使第一腔体增加第三设定量的体积以使第三设定量的气溶胶经由第一气道通入柔性收集部中；
35、将柔性收集部与第一气道的连接断开，并将柔性收集部与第二气道相连通；
36、移动活塞使第一腔体增加第四设定量的体积以使第四设定量的稀释气体经由第二气道通入柔性收集部中。