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電子タバコのエアロゾルの化学組成は、メーカー間およびメーカー内でも異なります。[注1 ] [ 1 ]その化学組成に関するデータは限られています。[ 1 ]しかし、ジョンズ・ホプキンス大学の研究者は、JuulやVuseなどの人気ブランドのベイプクラウドを分析し、「約2,000種類の化学物質が見つかり、その大部分は未確認である」ことを発見しました。[ 2 ]
電子タバコのエアロゾルは、チャンバー内で約100～250 °C (212～482 °F)に加熱されたコイルに電子リキッドが接触したときに発生し、これにより電子リキッドの熱分解が起こり、他の液体成分の分解も引き起こされると考えられています。 [注 2 ] [ 4 ]電子タバコによって生成されるエアロゾル (ミスト[ 5 ] ) は、一般的には蒸気と呼ばれていますが、これは不正確です。[注 3 ] [ 1 ]電子タバコは喫煙の動作をシミュレートしますが、タバコの燃焼はありません。[ 7 ]電子タバコのエアロゾルは、ある程度タバコの煙に似ています。[ 9 ]電子タバコは、パフの間にエアロゾルを生成しません。[ 10 ]電子タバコのエアロゾルには通常、プロピレングリコール、グリセリン、ニコチン、香料、アロマトランスポーター、その他の物質が含まれています。[注4 ] [ 12 ]電子タバコのエアロゾル中のニコチン、タバコ特異的ニトロソアミン（TSNA）、アルデヒド、金属、揮発性有機化合物（VOC）、香料、タバコアルカロイドの濃度は大きく異なります。 [ 1 ]電子タバコのエアロゾル中に含まれる化学物質の収量は、電子リキッドの含有量、吸引速度、バッテリー電圧など、いくつかの要因によって異なります。[注5 ] [ 14 ]
電子タバコの金属部品が電子リキッドに接触すると、金属で汚染される可能性があります。[ 15 ]電子タバコのエアロゾルには、重金属や金属ナノ粒子が微量ながら検出されています。[注6 ] [ 15 ]エアロゾル化された電子リキッドの成分は、以前は液体中に存在しなかった新しい化合物を形成する化学反応を起こします。[ 17 ]電子リキッドに接触するニクロム線（発熱体）が加熱され、液体と化学反応を起こすと、ホルムアルデヒドなどのカルボニル化合物を含む多くの化学物質が意図せず生成される可能性があります。 [ 18 ]プロピレングリコールを含む液体は、電子タバコの蒸気中に最も多くのカルボニルを生成しましたが、[ 18 ] 2014年にはほとんどの電子タバコ会社が蒸気生成にプロピレングリコールの代わりに水とグリセリンを使用し始めました。[ 19 ]
電子タバコの液体を3Vを超える電圧で加熱してエアロゾル化すると、プロピレングリコールとグリセリンが酸化されて、タバコの煙にも含まれるアルデヒドが生成されます。 [ 1 ]加熱温度によっては、電子タバコのエアロゾル中の発がん性物質がタバコの煙のレベルを超える場合があります。 [ 17 ]電圧を下げた電子タバコは、ホルムアルデヒドを非常に低いレベルで生成します。[ 18 ]英国公衆衛生庁（PHE）の報告書では、「通常の設定では、ホルムアルデヒドの放出はないか、ごくわずかでした」と結論付けられています。[ 20 ]しかし、この記述は2018年の研究で他の研究者によって否定されました。電子タバコは、適度な温度で、使用者にとって有害ではないと報告されている条件下で、高レベルのホルムアルデヒド（タバコの煙で報告されている量の5～15倍）を放出する可能性があります。[ 21 ]電子タバコの技術が進化するにつれて、後世代の「高温」デバイスは、使用者をより多くの発がん性物質にさらす可能性がある。[ 6 ]
タバコの煙と電子タバコの蒸気の成分、そしてそれに伴う健康への負担については議論がある。[ 19 ]タバコの煙は、約5,000種類の化学物質を含む複雑で動的かつ反応性の高い混合物である。[ 23 ] 2021年、ジョンズ・ホプキンス大学の研究者らは、JuulやVuseなどの人気ブランドのベイプエアロゾルを分析し、「約2,000種類の化学物質が見つかり、その大部分は未確認である」と結論付けた。[ 24 ]電子タバコの蒸気には、ホルムアルデヒド、カドミウム、鉛など、従来のタバコの煙 に含まれる既知の有害物質の多くが含まれているが、通常はその割合は低い。[ 25 ]
電子タバコの蒸気には、タバコの煙には含まれていない物質があります。[ 26 ]研究者もこの論争に関わっており、電子タバコの使用に反対する者もいれば、賛成する者もいます。[ 27 ]公衆衛生コミュニティは、これらのデバイスの使用がタバコの蔓延にどのような影響を与えるかについて、意見が分かれ、二極化しています。[ 28 ]電子タバコの支持者の中には、これらのデバイスの電子タバコエアロゾルには単に「水蒸気」しか含まれていないと考えている人もいますが、この見解は証拠によって否定されています。[ 29 ]
電子タバコに使用される電子リキッドには、真菌や細菌が混入していることが判明している。[ 31 ]ニコチンを含む電子リキッドは、不純物を含む可能性のあるタバコから抽出される。[ 12 ]コチニン、ニコチンN'-オキシド（シスおよびトランス異性体）、ベータノルニコチリンなどのタバコ特有の不純物は、タバコからニコチンを抽出する際の細菌の作用または酸化の結果であると考えられている。[ 32 ]
電子タバコの構成要素には、マウスピース、カートリッジ（液体貯蔵部）、発熱体またはアトマイザー、マイクロプロセッサ、バッテリーがあり、先端にLEDライトが付いているものもあります。 [ 40 ]使い捨てタイプと再利用可能なタイプがあります。[ 41 ]使い捨てタイプは充電できず、通常は液体を補充できません。[ 41 ]使い捨てタイプと再利用可能なタイプには多様な種類があり、構造や性能に大きな違いがあります。[ 41 ]多くのデバイスには交換可能な部品が含まれているため、ユーザーは吸入する蒸気の性質を変えることができます。[ 41 ]
ほとんどの電子タバコは、ニコチンをユーザーに与えるなど、多くの点で従来のタバコと似ています。[ 42 ]電子タバコの使用は喫煙の動作をシミュレートし、[ 7 ]タバコの煙にいくらか似た蒸気を発生させます。[ 9 ]電子タバコはタバコの燃焼を伴わず、[ 8 ]パフの間に蒸気を発生させません。[ 10 ]副流煙や副流蒸気も発生しません。[ 14 ]
蒸気生成は基本的に前処理、蒸気生成、後処理から成ります。[ 41 ]まず、電子タバコはボタンを押すか、エアフローセンサーまたは他のタイプのトリガーセンサーによってスイッチがオンになるデバイスによって作動します。[ 41 ]次に、LED、他のセンサー、デバイスの他の部分、および加熱エレメントまたは他のタイプの蒸気発生器に電力が供給されます。[ 41 ]その後、電子リキッドは毛細管現象によって加熱エレメントまたは他のデバイスを介して電子タバコの蒸気発生器に流れます。[ 41 ]次に、電子タバコの蒸気処理には蒸気生成が含まれます。[ 41 ]
電子タバコの蒸気は、加熱エレメントまたはその他の機械的方法によって電子リキッドが気化されるときに発生します。[ 41 ]蒸気処理の最終段階は、電子タバコの蒸気がメインの空気通路を通ってユーザーに届くときに起こります。[ 41 ]一部の高度なデバイスでは、吸入する前に、ユーザーは加熱エレメントの温度、空気流量、またはその他の機能を調整できます。[ 41 ]電子タバコのチャンバー内の液体は、エアロゾル化した蒸気 を生成するために、およそ100～250℃に加熱されます。[ 4 ]これは、電子リキッドの熱分解を引き起こし、他の液体成分の分解にもつながる可能性があると考えられています。[ 4 ]電子タバコによって生成されるエアロゾル（ミスト[5]）は、一般的に蒸気と呼ばれていますが、これは正確ではありません。[ 1 ]物理学では、蒸気は気相の物質であり、エアロゾルは気体中に液体、固体、またはその両方の微粒子が懸濁したものです。[ 1 ]
電子タバコの出力は電圧と抵抗に相関しており（P = V 2 /R、ワット単位）、これは電子タバコの蒸気の生成と有毒物質の量に影響を与える側面の1つです。[ 43 ]加熱コイルによって生成される電力は電圧のみに基づくものではなく、電流にも依存し、結果として電子リキッドの温度は加熱要素の出力に依存します。[ 4 ]蒸気の生成は溶媒の沸点にも依存します。[ 43 ]プロピレングリコールは188 ℃で沸騰し、グリセリンは290 ℃で沸騰します。[ 43 ]グリセリンが到達するより高い温度は、電子タバコから放出される有毒物質に影響を与える可能性があります。[ 43 ]ニコチンの沸点は247 ℃です。[ 44 ]電子タバコ会社の設計はそれぞれ異なる量の加熱電力を生成します。[ 45 ]
証拠によれば、大容量タンク、コイル温度の上昇、およびドリップ構成は、電子タバコ会社が採用したエンドユーザーによる改造設計であるようです。[ 41 ]可変電圧電子タバコは、デバイス内の温度を上昇させて、ユーザーが電子タバコの蒸気を調整できるようにします。[ 5 ]可変電圧デバイスの温度差に関する確かな情報はありません。[ 5 ]電子タバコの蒸気がデバイス内で加熱される時間の長さも、電子タバコの蒸気の特性に影響を与えます。[ 41 ]加熱要素の温度が上昇すると、空気中の電子タバコの蒸気の温度が上昇します。[ 41 ] より高温の空気は、より多くの電子リキッドの空気密度を支えることができます。[ 41 ]
電子タバコには、さまざまな設計があります。[ 41 ]電子タバコの製造材料の違いは大きく、多くの場合不明です。[ 46 ]品質管理の欠如に対する懸念があります。[ 47 ]電子タバコ会社は、製造基準を欠いているか、存在しないことがよくあります。[ 31 ] [ 48 ]一部の電子タバコは、高い基準で設計および製造されています。[ 49 ]電子タバコの製造基準は、医薬品と同等ではありません。[ 50 ]製造基準を改善することで、電子タバコの蒸気に含まれる金属やその他の化学物質のレベルを下げることができます。[ 51 ]品質管理は市場の力に影響されます。[ 52 ]
設計上、生成される粒子の性質、数、サイズが影響を受けるのが一般的です。[ 53 ]電子タバコの蒸気中の粒子サイズは呼吸器の範囲内にあるため、一回の吸引で大量の蒸気粒子が肺に入ると考えられています。[ 54 ]吸引後、吸入された蒸気は肺内の粒子のサイズ分布を変化させます。[ 1 ]その結果、呼出される粒子は小さくなります。[ 1 ]電子タバコの蒸気は、微粒子および超微粒子の粒子状物質で構成されています。[ 55 ]ベイピング[注7 ]は直径2.5μm以下の粒子状物質（PM2.5）を生成しますが、タバコの煙と比較すると濃度は著しく低くなります。[ 55 ]ベイピングによる粒子濃度は6.6～85.0μg/m3の範囲でした。[ 53 ]
電子タバコの蒸気の粒子サイズ分布は研究によって異なります。[ 1 ]パフの持続時間が長いほど、生成される粒子の量が多くなります。[ 53 ]電子リキッド中のニコチンの量が多いほど、生成される粒子の量が多くなります。[ 53 ]フレーバーは粒子の放出に影響を与えません。[ 53 ]シガライク、中型ヴェポライザー、タンク、モッドなどのさまざまな種類のデバイスは、異なる電圧と温度で機能する可能性があります。[ 55 ]したがって、電子タバコの蒸気の粒子サイズは、使用するデバイスによって異なる場合があります。[ 56 ]タバコの煙と比較すると、電子タバコの蒸気の粒子サイズ分布モード[注8 ]は120～165 nmの範囲であり、一部のベイピングデバイスはタバコの煙よりも多くの粒子を生成します。[ 53 ]
電子タバコの蒸気の正確な成分は、製造業者によって組成や濃度が異なります。[ 1 ]化学組成に関するデータは限られています。[ 1 ]電子タバコの蒸気には通常、プロピレングリコール、グリセリン、ニコチン、香料、アロマトランスポーター、その他の物質が含まれています。[ 12 ]多くの研究によると、溶剤や香料の濃度は電子リキッドのラベルには記載されていません。[ 3 ]
電子タバコの蒸気中に含まれる化学物質の収量は、電子リキッドの含有量、吸引速度、バッテリー電圧など、いくつかの要因によって変化します。[ 14 ] 2017年のレビューでは、「バッテリーのワット数や吸入する空気の流れを調整することで、1回の吸引で発生する蒸気の量と化学物質の密度が変化する」ことがわかりました。[ 58 ]電子リキッドには、プロピレングリコールやグリセリンが多量に含まれています。[ 1 ]
限られたデータではあるが、香料が米国国立労働安全衛生研究所の安全基準値を超えるレベルにあることが示されている。[ 45 ]電子タバコの蒸気には高濃度の香料が含まれていることが確認されている。[ 59 ]
電子タバコの蒸気に含まれる主な化学物質はプロピレングリコールでした。[ 44 ] 2013年の研究では、実生活に近い条件下で、電子タバコを6回強く吸った被験者を用いて排出試験室で実験を行ったところ、高濃度のプロピレングリコールが空気中に放出されました。[ 55 ]電子タバコの蒸気に含まれる次に多かったのはニコチンでした。[ 44 ]
シガライクは通常、第1世代の電子タバコであり、タンクは一般的に第2世代の電子タバコであり、ベイパーが電圧設定を調整できるタンクは第3世代の電子タバコであり、サブオーム（Ω ）ベイピングが可能で温度制御制限を設定できるタンクは第4世代のデバイスです。[ 60 ]電子タバコを使用してニコチンをベイピングすることは、多くの点で従来のタバコを吸うこととは異なります。[ 61 ]第1世代の電子タバコは、多くの場合、従来のタバコを吸うことをシミュレートするように設計されており、設定の数が限られているローテクの気化器です。[ 61 ]第1世代のデバイスは通常、より少ない量のニコチンを供給します。[ 13 ]第2世代および第3世代の電子タバコは、より高度な技術を使用しており、ニコチンの分散を改善するアトマイザー（つまり、電子リキッドを蒸気に変換する加熱コイル）を備え、大容量のバッテリーを内蔵しています。[ 61 ]
第3世代および第4世代のデバイスは多様な製品群を構成し、外観上は従来のタバコの形状から最も大きく逸脱しており、多くは正方形または長方形で、カスタマイズ可能で再構築可能なアトマイザーとバッテリーを備えています。[ 62 ]カートマイザーはアトマイザーとデザインが似ていますが、主な違いは加熱コイルの周りに合成充填材が巻かれている点です。[ 61 ]クリアロマイザーは現在一般的に入手可能で、カートマイザーに似ていますが、容量の大きい透明なタンクを備え、充填材はありません。さらに、コイルとウィックを含む使い捨てのヘッドを備えています。[ 61 ]ベイピング愛好家は、多くの場合、タバコのような第1世代のデバイスから始め、より大きなバッテリーを備えた後世代のデバイスを使用する傾向があります。[ 63 ]
シガライクとタンクは最も人気のあるデバイスです。しかし、タンクはニコチンをより効果的に気化させ、フレーバーとニコチンレベルの選択肢が多く、通常は経験豊富なユーザーが使用します。シガライクのベイピングを5分未満で行うと、血中ニコチン濃度は約5 ng/mlまで上昇する可能性がありますが、2 mgのニコチンガムを30分未満使用すると、血中ニコチン濃度は3～5 ng/mlの範囲になります。[ 64 ]経験豊富なベイパーがタンクシステムを5分未満使用すると、血中ニコチン濃度の上昇は3～4倍になる可能性があります。[ 64 ]
多くのデバイスでは、ユーザーが交換可能なコンポーネントを使用できるため、電子タバコの気化ニコチンに変化が生じます。[ 41 ]より新しい世代のデバイスの主な特徴の1つは、より大きなバッテリーを搭載し、液体をより高い温度に加熱できるため、より多くのニコチンを放出し、追加の毒性物質を生成し、より大きな粒子状物質の雲を生成する可能性があることです。[ 62 ] 2017年のレビューでは、「多くの電子タバコユーザーは、1回の吸引でより多くのエアロゾルが生成されるため、高温でベイプすることを好む。しかし、低抵抗の加熱コイルに高電圧を印加すると、電子リキッドを300 ℃を超える温度に簡単に加熱することができ、電子リキッドの成分を熱分解するのに十分な温度になる。」と結論付けられています。 [ 59 ]
電子タバコの蒸気中のニコチン濃度は、メーカーによって大きく異なります。[ 66 ]電子タバコの蒸気中のニコチン濃度は、一回の吸引ごと、または同じメーカーのデバイス間でも大きく異なります。[ 1 ]同じデバイスまたはリキッドを使用しているユーザー間でも、ニコチン摂取量は大きく異なります。[ 67 ]喫煙とベイピングでは、吸引特性が異なります。[ 68 ]ベイピングは通常、紙巻きタバコの喫煙よりも強く吸い込む必要があります。[ 69 ]血中ニコチン濃度に影響を与える要因には、デバイス内のニコチン含有量、リキッドリザーバーからのニコチンの気化効率、ニコチン摂取量に寄与する可能性のある添加物などがあります。[ 70 ]ベイピングによるニコチン摂取量は、ユーザーの習慣にも左右されます。[ 71 ]
ニコチン摂取量に影響を与えるその他の要因には、設計、バッテリー出力、蒸気のpHなどがあります。[ 70 ]例えば、一部の電子タバコには、他社と同等の量のニコチンを含む電子リキッドがありますが、電子タバコの蒸気にははるかに少ない量のニコチンしか含まれていません。[ 70 ]吸い込み行動は大きく異なります。[ 72 ]電子タバコの新規ユーザーは、経験豊富なユーザーよりも短いパフを行う傾向があり、その結果、ニコチン摂取量が少なくなる可能性があります。[ 67 ]経験豊富なユーザーの間では、パフ時間に幅広い範囲があります。[ 17 ]経験豊富なユーザーの中には、パフ時間を長くすることに適応しない人もいます。[ 67 ]経験の浅いユーザーは、経験豊富なユーザーよりも弱い力でベイプします。[ 73 ]
電子タバコは共通の設計を採用しているが、構造の違いやユーザーによる変更によってニコチンの供給量が変化する。[ 41 ]ヒーター抵抗を下げるとニコチン濃度が上昇する可能性がある。[ 43 ] 36 mg/mLの液体ニコチンを含む1.5オームなどの低抵抗加熱エレメントを使用する一部の3.3 Vベイピングデバイスは 、10パフ後に従来のタバコよりも高い血中ニコチン濃度に達する可能性がある。[ 43 ] 2015年の研究では、「ニコチン収量に影響を与える可能性のあるさまざまな要因を評価し、電圧を3.3 Vから5.2 Vに上げることで出力を3 Wから7.5 Wに上げる（約2.5倍の増加）と、 ニコチン収量が約4～5倍に増加することがわかった」。[ 43 ] 2015年の研究では、屋内の職場におけるニコチン曝露を近似するモデルを使用して、電子タバコからのニコチン曝露は従来のタバコよりも大幅に減少すると予測している。[ 74 ]
2016年の世界保健機関（WHO）の報告書では、「SHA（受動喫煙エアロゾル）中のニコチン濃度は、背景空気中の濃度よりも10～115倍高いことが判明した」と報告されている。[75] 2015年の英国公衆衛生庁（ PHE ）の報告書では、電子タバコは「周囲の空気中にごくわずかなニコチンしか放出しない」と結論付けている。[ 74 ] 2016年の米国公衆衛生局長官の報告書では、電子タバコのベイピングによるニコチンへの曝露は無視できないものであり、非喫煙環境よりも高いと述べている。[ 62 ]ベイピングは、背景空気中の濃度よりも、室内の空気中の粒子状物質とニコチンの濃度を高くする。[ 76 ]換気が不十分な部屋で長時間電子タバコを使用すると、吸入金属の職業曝露限度を超える可能性がある。 [ 77 ]
電子タバコの蒸気には、微量の毒性物質、発がん性物質、重金属も含まれている可能性があります。[ 53 ]電子タバコの蒸気に含まれる有毒化学物質の大部分は、職場の曝露基準で許容される対応するレベルの1%未満ですが、[ 78 ]職場の曝露基準の閾値制限値は、一般的に屋外の空気の質に満足できるレベルよりもはるかに高くなっています。[ 53 ]電子タバコの蒸気への曝露による一部の化学物質は、職場の曝露基準を超える可能性があります。[ 59 ] 2018年のPHEの報告書では、電子タバコの蒸気に含まれる毒性物質は従来のタバコと比較して5%未満であり、大部分は1%未満であると述べられています。[ 79 ]
いくつかの研究では、電子タバコのエアロゾル中の発がん性物質のレベルは従来のタバコの煙よりも低いことがわかっていますが、主流および副流の電子タバコのエアロゾルには、アセトアルデヒド、ベンゼン、カドミウム、ホルムアルデヒド、イソプレン、鉛、ニッケル、ニコチン、N-ニトロソノルニコチン、トルエンなど、カリフォルニア州のプロポジション65に記載されている、がん、先天性欠損、またはその他の生殖障害を引き起こすことが知られている化学物質が少なくとも10種類含まれていることがわかりました。[ 80 ]電子タバコの頻繁な使用によって生成されるフリーラジカルは、大気汚染と比較して多いと推定されています。[ 81 ]電子タバコの蒸気にはさまざまな毒性物質が含まれている可能性があり、製造者が意図していない方法で、例えば液体を垂らしたり混ぜたりするなどして使用されているため、毒性物質のレベルが高くなる可能性があります。[ 82 ]
液体をアトマイザーに直接滴下する「滴下」は、液体にニコチンが含まれている場合、ニコチン濃度が高くなる可能性があり、また、液体の他の成分を加熱することによって、ホルムアルデヒドなどの化学物質の濃度が高くなる可能性もあります。[82] 滴下によってアルデヒド濃度が高くなる場合があります。[ 83 ]滴下中にかなりの熱分解が起こる可能性があります。[ 84 ]コイル周辺の重合副生成物の残留物の増加の結果として、使用中に特定の化合物の放出が時間とともに増加します。[ 85 ]デバイスが古くなり汚れると、生成される成分が変わる可能性があります。[ 41 ]適切なクリーニングまたはより定期的なコイルの交換により、残留ポリマーの蓄積を防ぐことで放出を低減できます。[ 85 ]
液体タイプの電子タバコには、グリセリンやプロピレングリコール、あるいはその両方が使用されます。クラウドチェイシング（爆煙を楽しむための電子タバコ）用の製品には、通常、その他の成分は含まれていません。
グリセリン（植物性グリセリン、またはVGと呼ばれることが多い）は、長い間安全な選択肢と考えられてきた。しかし、プロピレングリコールとグリセロール蒸気の分解で発見される不純物として発がん性物質であるホルムアルデヒドが知られている。[ 86 ]
プロピレングリコール（PGと略されることが多い）。
フレーバーは、電子タバコ用リキッドやドライスモークブレンドによく添加されます。現在、7,700種類以上の電子タバコ用リキッドフレーバーが販売されていますが、そのほとんどは毒性について実験室で試験されていません。[ 88 ]
電子タバコ用リキッドには、フルーツ、バニラ、キャラメル、コーヒー[ 5 ]など、数多くのフレーバーがあります。[ 7 ]また、タバコの味に似たフレーバーもあります。[ 7 ]
CBDはベイプ製品によく含まれています。CBDが250～300℃の温度に加熱されると、CBDからTHCへの変換が起こり、部分的にTHCに変化する可能性があります。 [ 89 ] CBDはVAPIに関与している最も疑わしい成分の1つです。[ 90 ]
2013年の研究では、電子タバコ用リキッドは小売店やオンラインで購入されました。[ 92 ]英国一般開業医協会は2016年に、「現在までにENDSエアロゾルから42種類の化学物質が検出されているが、ENDS市場は規制されていないため、デバイスやブランドによって大きなばらつきがある」と述べています。[ 93 ]
電子タバコ用リキッドのニコチン濃度は様々です。[ 94 ]電子タバコ用リキッドのラベルに記載されているニコチンの量は、分析されたサンプルとは大きく異なる場合があります。[ 1 ]ニコチンフリーとして販売されている電子タバコ用リキッドの中にはニコチンが含まれているものがあり、その中にはかなりの量のニコチンが含まれているものもありました。[ 47 ]分析されたリキッドのニコチン濃度は14.8～87.2 mg/mLで、実際の量は記載されている量から最大50%も異なっていました。[ 92 ]
ニコチンの60～70%が気化される可能性がある。[ 95 ]ニコチンを含まない電子タバコも入手可能である。[ 78 ]ニコチンを含む電子タバコでは、ニコチンは上気道と下気道から吸収される。[ 96 ]口腔粘膜と上気道からより多くのニコチンが吸収される可能性がある。[ 97 ]電子リキッドの組成はニコチンの送達に影響を与える可能性がある。[ 97 ]グリセリンとプロピレングリコールを含む電子リキッドは、同じ量のニコチンを含むグリセリンベースのリキッドよりも効率的にニコチンを送達する。[ 97 ]プロピレングリコールはグリセリンよりも早く気化し、その結果、より多くのニコチンがユーザーに運ばれると考えられている。[ 97 ]
電子タバコは、紙巻きタバコよりも一回の吸引あたりのニコチン摂取量が少ないようです。[ 98 ]初期のデバイスは通常、従来の紙巻きタバコよりもニコチンの摂取量が少ないですが、液体に高濃度のニコチンを含む新しいデバイスは、従来の紙巻きタバコと同程度のニコチンを摂取する可能性があります。[ 70 ]従来の紙巻きタバコと同様に、電子タバコはニコチンを脳に急速に届けます。[ 99 ]電子タバコによって供給されるニコチンのピーク濃度は、従来の紙巻きタバコと同程度です。[ 100 ]電子タバコは、従来の紙巻きタバコよりもピーク濃度に達するのに時間がかかりますが、[ 100 ]ニコチン吸入器よりも早く血液中にニコチンを供給します。[ 101 ]ニコチン使用者が得るニコチンの収量は、ニコチン吸入器の収量と同程度です。[ 102 ]
新しい電子タバコモデルは、古いデバイスよりも早くニコチンを血液中に届けます。[ 103 ]より強力なバッテリーを搭載した電子タバコは、電子タバコの蒸気中に高濃度のニコチンを供給できます。[ 52 ]いくつかの研究によると、経験豊富な電子タバコユーザーは喫煙と同程度のニコチン濃度を得ることができます。[ 64 ]一部のベイパー[注9 ]は喫煙に匹敵するニコチン濃度を得ることができ、この能力は一般的に経験とともに向上します。電子タバコユーザーは、特に経験豊富な喫煙者の場合、従来のタバコと比較して同程度の血中ニコチン濃度を得ることができる可能性がありますが、そのような濃度を得るにはより時間がかかります。[ 104 ]
2020年の系統的レビューでは、コイルとの接触が原因で、アルミニウム、アンチモン、ヒ素、カドミウム、コバルト、クロム、銅、鉄、鉛、マンガン、ニッケル、セレン、スズ、亜鉛が検出された。 [ 105 ]
電子タバコの金属部品が電子リキッドに接触すると、電子リキッドが汚染される可能性があります。[ 15 ]アトマイザーの温度は500°Fに達することがあります 。[ 106 ]アトマイザーには、液体を保持する金属やその他の部品が含まれており、アトマイザーヘッドは、液体を加熱する芯と金属コイルで構成されています。 [ 107 ]この設計のため、電子タバコの蒸気中に金属が含まれている可能性があります。[ 107 ]電子タバコのデバイスによって、電子タバコの蒸気中の金属の量に違いがあります。[ 108 ]これは、さまざまなカートリッジの経過時間、およびアトマイザーとコイルに含まれるものに関連している可能性があります。[ 108 ]
使用行動は、電子タバコの蒸気中に含まれる特定の金属の種類や量にばらつきをもたらす可能性がある。[ 109 ]プラスチック製のアトマイザーは、電子リキッドと反応して可塑剤を溶出する可能性がある。[ 107 ]電子タバコの蒸気中に含まれる金属やその他の物質の種類と量は、発熱体の材質やその他の製造設計に基づいている。[ 110 ]電子タバコのデバイスは、セラミック、プラスチック、ゴム、フィラメント繊維、フォームなどで作られており、その一部は電子タバコの蒸気中に含まれている可能性がある。[ 110 ]
露出したワイヤー、ワイヤーコーティング、はんだ接合部、電気コネクタ、発熱体材料、ガラス繊維ウィック材料などの電子タバコ部品は、ユーザーが曝露される可能性のある物質の2番目に重要な発生源です。[ 13 ]金属およびケイ酸塩粒子は、従来のタバコよりも高濃度で、溶液を加熱するために使用される金属コイルの劣化により、電子タバコのエアロゾル中に検出されています。[ 111 ]その他に使用されている材料は、プラスチックではなくパイレックスガラス、金属合金ではなくステンレス鋼です。[ 112 ]
電子タバコの蒸気中には、微量の金属および金属ナノ粒子が検出されている。 [ 15 ]アルミニウム、[ 53 ]アンチモン、[ 113 ]バリウム、[ 107 ]ホウ素、[ 113 ]カドミウム、[ 114 ]クロム、[ 1 ]銅、[ 15 ]鉄、[ 15 ]ランタン、[ 113 ]鉛、[ 114 ]マグネシウム、[ 115 ]マンガン、[ 107 ]水銀、[ 116 ]ニッケル、[ 114 ]カリウム、[ 113 ]ケイ酸塩、 [ 15 ]銀、[ 15 ]ナトリウム、[ 115 ]ストロンチウム、[ 107 ]スズ、[ 15 ]チタン、[ 107 ]亜鉛、[ 107 ]およびジルコニウムが電子タバコの蒸気から検出されています。[ 107 ]ヒ素はデバイス自体から溶出し、液体に混入し、電子タバコの蒸気になる可能性がある。[ 117 ]ヒ素は一部の電子リキッドや電子タバコの蒸気から検出されている。[ 113 ]
検査された電子タバコから金属への曝露にかなりの差が見られ、特にカドミウム、鉛、ニッケルなどの金属が挙げられます。[ 107 ]低品質の第一世代電子タバコは蒸気中にいくつかの金属を生成し、場合によってはタバコの煙よりも多い量でした。[ 15 ] 2013年の研究では、電子タバコの蒸気中の金属粒子の濃度は吸入薬で許可されている濃度の10～50分の1であることがわかりました。[ 12 ]
2018年の研究では、日常的に電子タバコを使用する人が提供したカスタマイズされた電子タバコに接触する前の電子リキッドと比較して、電子タバコの蒸気サンプル中の金属の量が著しく高いことがわかりました。[ 118 ]鉛と亜鉛は2,000%高く、クロム、ニッケル、スズは600%高くなりました。[ 118 ]電子タバコの蒸気中のニッケル、クロム、鉛、マンガンの濃度は、サンプルの少なくとも50%で職業基準または環境基準を超えました。[ 118 ]同じ研究では、検査された電子リキッドの10%にヒ素が含まれており、その量は電子タバコの蒸気とほぼ同じであることがわかりました。[ 118 ]
電子タバコを1,200回吸った際のカドミウムの平均曝露量は、米国薬局方で規定されている吸入薬の慢性許容一日曝露量より2.6倍低いことがわかった。[ 107 ]検査したサンプルのうち1つは、吸入薬の慢性PDEより10%高い一日曝露量を示したが、4つのサンプルでは屋外の空気レベルと同程度であった。[ 107 ]電子タバコの蒸気には、ニコチン吸入器よりも2～3倍高いカドミウムと鉛が含まれていることがわかった。[ 15 ] 2015年の研究では、銅の量がタバコの煙の6倍であることがわかったと述べている。[ 51 ] 2013年の研究では、ニッケルのレベルがタバコの煙の100倍であることがわかったと述べている。[ 119 ]
2014年の研究では、銀の濃度がタバコの煙よりも高いことが判明したと報告されている。[ 51 ]一部の電子タバコで発生する蒸気中の銅と亜鉛の増加は、電子リキッド中の銅と亜鉛の微粒子で示されるように、真鍮製の電気コネクタの腐食の結果である可能性がある。[ 13 ]さらに、錫のはんだ接合部が腐食を受ける可能性があり、その結果、一部の電子リキッド中の錫の濃度が増加する可能性がある。[ 13 ]
一般的に低レベルの汚染物質には、加熱コイル、はんだ、芯からの金属が含まれる可能性があります。[ 81 ]ニッケル、クロム、銅に銀をコーティングした金属は、通常細いワイヤーの電子タバコの加熱エレメントを作るために使用されています。[ 70 ]アトマイザーと加熱コイルにはアルミニウムが含まれている可能性があります。[ 107 ]これらは電子タバコの蒸気中のアルミニウムの大部分を占めていると考えられます。[ 107 ]アトマイザーと加熱コイルを作るのに使用されているクロムは、おそらくクロムの起源です。[ 107 ]銅は一般的にアトマイザーを作るのに使用されます。[ 107 ]アトマイザーと加熱コイルには一般的に鉄が含まれています。[ 107 ]
カドミウム、鉛、ニッケル、銀は発熱体から発生しました。[ 120 ]ケイ酸塩粒子はグラスファイバー芯から発生する可能性があります。[ 121 ]ケイ酸塩ナノ粒子はグラスファイバー芯から発生した蒸気中に見つかっています。[ 16 ]スズは電子タバコのはんだ接合部から発生する可能性があります。[ 53 ]電子タバコの蒸気中に存在する可能性のあるニッケルは、アトマイザーと加熱コイルから発生する可能性があります。[ 107 ]ナノ粒子は、発熱体またはワイヤー表面に直接接触する化学物質の熱分解によって生成される可能性があります。[ 81 ]
電子タバコの蒸気中に存在する可能性のあるクロム、鉄、スズ、ニッケルのナノ粒子は、電子タバコの加熱コイルに由来する可能性がある。[ 110 ]カンタルとニクロムは、電子タバコの蒸気中のクロムとニッケルの原因となる可能性のある、よく使用される加熱コイルである。[ 107 ]金属は、アトマイザーとカートリッジが一体化されている最新世代のデバイスの「カートマイザー」に由来する可能性がある。[ 32 ]金属とガラスの粒子は、ガラス繊維で液体を加熱することにより生成され、気化する可能性がある。[ 14 ]
略語: EC、電子タバコ。NM、未測定。[ 122 ] ∗この結果は、電子タバコの1日の使用と、米国薬局方で規定されているカドミウム、クロム、銅、鉛、ニッケルの吸入薬からの慢性許容1日曝露の規制限度、毒性物質疾病登録局で規定されているマンガンの最小リスクレベル、国立労働安全衛生研究所で規定されているアルミニウム、バリウム、鉄、スズ、チタン、亜鉛、ジルコニウムの推奨曝露限度との比較です。[ 107 ] 1日の吸入量は20 m 3の空気、10時間あたりの吸入量は8.3 m 3です。値はμg単位です。[ 123 ]
電子タバコメーカーは、使用中に放出または合成される可能性のある化学物質に関する情報を完全に開示していません。[ 1 ]電子タバコの蒸気中の化学物質は、液体中の化学物質とは異なる場合があります。[ 32 ]気化すると、電子リキッドの成分は化学反応を起こし、液体には以前は存在しなかった新しい化合物を形成します。[注10 ] [ 17 ]電子リキッドに接触するニクロム線（発熱体）が加熱され、液体と化学反応を起こすと、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクロレイン、グリオキサールなどのカルボニル化合物を含む多くの化学物質が意図せず生成される可能性があります。 [ 18 ]アクロレインやその他のカルボニルは、未改造の電子タバコによって生成された電子タバコの蒸気から検出されており、これらの化合物の生成は以前考えられていたよりも一般的である可能性があることを示唆しています。[ 4 ]
2017年のレビューでは、「バッテリー電圧を3.3Vから4.8Vに上げると、気化する電子リキッドの量が2倍になり、アルデヒドの総生成量が3倍以上になり、アクロレインの放出量が10倍に増加する」ことがわかった。[ 81 ] 2014年の研究では、「電圧を3.2Vから4.8Vに上げると、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセトンのレベルが4倍から200倍以上に増加する」と述べられている。[ 18 ]電子タバコのエアロゾル中のカルボニル化合物の量は、異なるブランド間だけでなく、同じ製品の異なるサンプル間でも、タバコの100分の1からほぼ同等の値まで大きく異なる。[ 62 ]
プロピレングリコールを含む液体は、電子タバコのエアロゾル中に最も多くのカルボニルを生成した。[ 18 ]プロピレングリコールは加熱されエアロゾル化されると酸化プロピレンに変化する可能性がある。 [注11 ] [ 53 ] [ 104 ]グリセリンは高温で加熱されるとアクロレインを生成する可能性がある。[注12 ] [ 12 ]一部の電子タバコ製品では、電子タバコの蒸気中にアクロレインが検出されたが、タバコの煙よりもはるかに少ない量であった。[ 12 ]いくつかの電子タバコ会社は、グリセリンとプロピレングリコールをエチレングリコールに置き換えた。[ 3 ] 2014年には、ほとんどの電子タバコ会社がプロピレングリコールの代替として水とグリセリンを使用し始めた。[ 19 ]
2015年、メーカー各社は、電子タバコの蒸気中のホルムアルデヒドや金属物質の生成を抑制するため、プロピレングリコールをグリセリンに置き換えた電子リキッドを開発しようと試みた。[ 125 ]アセトール、[ 126 ] β-ニコチリン、[ 101 ]ブタナール、[ 18 ]クロトンアルデヒド、[ 127 ]グリセルアルデヒド、[ 13 ]グリシドール、[ 29 ]グリオキサール、[ 128 ]ジヒドロキシアセトン、[ 29 ]ジオキソラン、[ 13 ]乳酸、[ 13 ]メチルグリオキサール、[ 129 ]ミオスミン、[ 101 ]シュウ酸、[ 13 ]プロパナール、[ 130 ]ピルビン酸、[ 13 ]およびビニルアルコール異性体が電子タバコの蒸気中に見つかっています。[ 29 ]ヒドロキシメチルフルフラールとフルフラールが電子タバコの蒸気中に見つかっています。[ 131 ]電子タバコの蒸気中のフラン類の量は、電子タバコの出力と甘味料の量に強く関連していた。[ 131 ]
カルボニルの量は、異なる企業間および同じ電子タバコのさまざまなサンプル間で大きく異なります。[ 18 ] 電子タバコの蒸気には、酸化剤と活性酸素種（OX/ROS）が検出されています。 [ 4 ] OX/ROSは反応性が高いため、電子タバコの蒸気中の他の化学物質と反応し、その化学組成を変化させる可能性があります。[ 4 ]電子タバコの蒸気には、タバコの煙の約100分の1のOX/ROSが含まれていることがわかりました。[ 4 ] 2018年のレビューでは、活性酸素ラジカルを含む電子タバコの蒸気は、従来のタバコのレベルと似ていることがわかりました。[ 132 ]電子タバコの蒸気に含まれるグリオキサールとメチルグリオキサールは、タバコの煙には含まれていません。[ 133 ]
様々な化学物質による汚染が確認されている。[ 5 ]一部の製品には、タダラフィルとリモナバントという薬物が微量含まれていた。[ 5 ]これらの物質のいずれも、液体から気相に移行できる量は少ない。[ 135 ]
電子タバコの液体に含まれるニコチン不純物は、企業によって大きく異なります。[ 66 ]電子タバコの蒸気に含まれる有害化学物質のレベルは、場合によってはニコチン代替製品のレベルと似ています。[ 136 ]ニコチン由来ニトロソアミンケトン（NNK）やN-ニトロソノルニコチン（NNN）などのタバコ特異的ニトロソアミン（TSNA）やタバコ特異的不純物は、電子タバコの蒸気中に非常に低いレベルで検出されており、[ 114 ]ニコチン代替製品に含まれる量と同程度です。[ 15 ] 2014年の研究では、12種類の電子タバコ機器をテストしたところ、そのほとんどが電子タバコの蒸気中にタバコ特異的ニトロソアミンを含んでいることがわかりました。[ 137 ]対照的に、テストされた1つのニコチン吸入器にはタバコ特異的ニトロソアミンは含まれていませんでした。[ 137 ]
N-ニトロソアナバシンとN'-ニトロソアナタビンは、紙巻きたばこの煙よりも低い濃度で電子たばこの蒸気中に検出されています。[ 138 ]タバコ特異的ニトロソアミン（TSNA）、ニコチン由来ニトロソアミンケトン（NNK）、N-ニトロソノルニコチン（NNN）、およびN'-ニトロソアナタビンは、デバイスによって異なる濃度で電子たばこの蒸気中に検出されています。[ 139 ]電子たばこの液体の製造は厳密に規制されていないため、一部の電子たばこの液体には、医薬品グレードのニコチン製品の制限値よりも高い量の不純物が含まれている可能性があります。[ 32 ]
電子タバコの蒸気には、 m-キシレン、 p-キシレン、 o-キシレン、酢酸エチル、エタノール、メタノール、ピリジン、アセチルピラジン、2,3,5-トリメチルピラジン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、 [ 140 ]カテコール、 m-クレゾール、 o-クレゾールが見つかっている。 [ 140 ] 2017年の研究では、「サンプル中のベンゼン、メタノール、エタノールの最大検出濃度は、医薬品の残留溶媒として認可された最大限度を超えていた」ことが判明した。 [ 140 ]電子タバコの蒸気には、微量のトルエン[ 114 ]とキシレンが見つかっている。 [ 15 ]
電子タバコの蒸気には、多環芳香族炭化水素（PAH）[ 15 ] 、アルデヒド、揮発性有機化合物（VOC）、フェノール化合物、香料、タバコアルカロイド、o-メチルベンズアルデヒド、1-メチルフェナントレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン、クレゾールなどが含まれていることがわかっています。 [ 1 ]これらの微量タバコアルカロイドの濃度が異なる原因は不明ですが、Lisko らは (2015)、タバコからニコチンを得るために使用される電子リキッド抽出プロセス (すなわち、精製および製造) や、電子リキッド製品の品質管理の不備が原因であると推測しています。[ 62 ]いくつかの研究では、スチレンを含む少量の VOC が電子タバコの蒸気に含まれていることがわかっています。[ 32 ] 2014 年の研究では、PAH の量が規定の安全曝露限度を超えていることがわかりました。[ 141 ]
電子タバコの蒸気には、イソプレン、酢酸、2-ブタノジオン、アセトン、プロパノール、ジアセチンが低濃度で含まれており、リンゴ油（3-メチルブチル-3-メチルブタノエート）の痕跡も検出されています。[ 53 ]焙煎したコーヒー豆由来の香料が電子タバコの蒸気から検出されています。[ 12 ]芳香化学物質であるアセトアミドとクマリンが電子タバコの蒸気から検出されています。[ 142 ]アクリロニトリルとエチルベンゼンが電子タバコの蒸気から検出されています。[ 143 ]ベンゼンと1,3-ブタジエンは、紙巻きタバコの煙よりもはるかに低い濃度で電子タバコの蒸気から検出されています。[ 110 ]
電子タバコの中には、電子タバコの蒸気中にジアセチルとアセトアルデヒドを含むものがあります。 [ 144 ]ジアセチルとアセチルプロピオニルは、国立労働安全衛生研究所が認めるレベルよりも電子タバコの蒸気中に高濃度で検出されていますが、[ 145 ]通常、ジアセチルとアセチルプロピオニルは従来のタバコよりも電子タバコでは低濃度で検出されます。[ 145 ] 2018年のPHEの報告書では、ジアセチルはタバコの煙に含まれる量の数百分の1の量で検出されたと述べています。[ 146 ] 2016年のWHOの報告書では、副流煙からのアセトアルデヒドは、背景空気レベルと比較して2～8倍高いことがわかりました。[ 75 ]
2016年のWHOの報告によると、副流煙に含まれるホルムアルデヒドは、大気中の濃度に比べて約20%高いことがわかった。[ 75 ]電子タバコの通常の使用では、ホルムアルデヒドの発生量は非常に少ない。[ 147 ]異なる出力設定では、電子タバコの蒸気中のホルムアルデヒドの量に大きな差が見られた。[ 148 ]後期の電子タバコ機器では、発がん性物質の発生量が多くなる可能性がある。[ 6 ]後期の電子タバコの中には、バッテリーの出力電圧を調整することで蒸気量を増やすことができるものもある。[ 18 ]
加熱温度によっては、電子タバコの蒸気中の発がん性物質がタバコの煙のレベルを超えることがあります。[ 17 ]高電圧バッテリーを使用する電子タバコ機器は、タバコの煙と同程度のレベルのホルムアルデヒドを含む発がん性物質を生成する可能性があります。[ 149 ] より高電圧（ 5.0V [ 17 ] ）の後期世代および「タンク型」機器は、タバコの煙と同等またはそれ以上のレベルのホルムアルデヒドを生成する可能性があります。[ 6 ]
2015年の研究では、高電圧（5.0 V）の場合、ユーザーが「1日あたり3 mLの速度でベイピングすると、ホルムアルデヒド放出剤で1日あたり14.4 ± 3.3 mgのホルムアルデヒドを吸入する」という仮説がデータから立てられました。[ 17 ] 2015年の研究では、パフマシンを使用して、第3世代の電子タバコを最大設定でオンにすると、紙巻きタバコの煙よりも5～15倍高いレベルのホルムアルデヒドが発生することが示されました。[ 20 ] 2015年のPHEの報告書では、高レベルのホルムアルデヒドは過熱した「ドライパフ」でのみ発生し、「ドライパフは不快で、吸入するよりも避けられる」こと、そして「通常の設定では、ホルムアルデヒドの放出はないか、ごくわずかである」ことがわかりました。[ 20 ]
2018年の研究では、電子タバコは中程度の温度で、使用者にとって不快ではないと報告されている条件下で、タバコの煙で報告されているよりも5倍以上高いレベルのホルムアルデヒドを放出することが確認されました。[ 21 ]しかし、ニコチンへの渇望が十分に高い場合、電子タバコの使用者は、アルデヒド生成の増加による不快な味を克服することを「学習」する可能性があります。[ 4 ]高電圧の電子タバコは、大量のカルボニルを生成することができます。[ 18 ]電圧を下げた（3.0 V [ 1 ]）電子タバコの電子タバコエアロゾル中のホルムアルデヒドとアセトアルデヒドのレベルは、タバコの煙よりも約13倍と807倍低くなっています。[ 18 ]
略語: TSNA、タバコ特異的ニトロソアミン; LC-MS、液体クロマトグラフィー質量分析法; MAO-AおよびB、モノアミンオキシダーゼAおよびB; PAH、多環芳香族炭化水素; GS-MS、ガスクロマトグラフィー質量分析法; ICP-MS、誘導結合プラズマ質量分析法; CO、一酸化炭素、VOC、揮発性有機化合物; UPLC-MS、超高速液体クロマトグラフィー質量分析法; HPLC-DAD-MMI-MS、高速液体クロマトグラフィーダイオードアレイ検出器マルチモードイオン化質量分析法。[ 150 ]
∗略語: <LOQ、定量限界以下だが検出限界以上。ND、検出されず。NT、試験なし。[ 151 ]
∗ng/g、ただしガムとパッチには適用されない。[ 8 ] ng/gum pieceはガム用、ng/patchはパッチ用である。[ 8 ]
略語: μg、マイクログラム; ng、ナノグラム; ND、検出されず。[ 17 ] ∗従来のタバコ1本あたりのニコチン供給量を推定するために、15回の吸引が選択されました。[ 17 ]
電子タバコのカートリッジはメーカーによって異なり、1つのカートリッジで10～250パフの蒸気を発生させます。[ 152 ]これは従来のタバコ5～30本に相当します。[ 152 ] 1パフは通常3～4秒間続きます。[ 81 ] 2014年の研究では、経験豊富なベイパーの1日のパフ数には大きなばらつきがあり、通常は1日あたり120～225パフであることがわかりました。[ 81 ]パフごとに、電子タバコは従来のタバコほど多くのニコチンを提供しません。[ 153 ] 2016年のレビューでは、「液体のニコチン濃度が1ミリリットルあたり18mgの電子タバコを13パフ吸ったときに発生するエアロゾルに含まれるニコチンは、 約0.5mgのニコチンを含む一般的なタバコの煙に含まれる量とほぼ同じであると推定されている」ことがわかりました。[ 154 ]
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