零、迷霧中的生機
如果說這些年國內煙草產業有什么大事發生的話,電子煙絕對是繞不過去的話題。我們見證了它從無到有的成長歷程,也目睹了它在社會輿論的風口浪尖浮沉,但仍然對它寄予充分的希望。
自從國家煙草專賣局、市場監管局聯合發布電子煙網售禁令已經過去了一年多時間,當時籠罩在人們心頭的彷徨、失落和無奈已經悄然散去,行業在經歷了蓬勃的生長之后繼而沉淀下來,變得更加穩重和從容。
現如今,越來越多的人認可電子煙的替煙效果,但質疑聲仍然此起彼伏,人們批評它仍舊是一種成癮制品。電子煙行業在經歷了一次次成長的陣痛之后,是否還能繼續前進?在這里,就讓我帶您穿越籠罩在電子煙身上的迷霧,去探尋它誕生的時機、土壤和過程,去感受它那與生俱來的蓬勃生機。
一、約瑟夫的電霧化器
在大約一百年前,在美國紐約,有一個叫做約瑟夫(Joseph V Robinson)的年輕人。約瑟夫當時也跟現在的電子煙煙民們一樣,對獲取符合心意的氣溶膠很有興趣。和現在的霧化治療十分相似,約瑟夫琢磨的事兒,就是怎么把藥給霧化成氣溶膠,通過呼吸道送進人體。
這里要解釋一下什么叫氣溶膠。正兒八經說,氣溶膠指的是懸浮在氣體介質中的固態或液態顆粒所組成的氣態分散系統。說白了,氣溶膠就是類似咱們家水壺燒開了之后白花花的那團蒸汽。制造氣溶膠的方法主要有燃燒、加熱、振動以及通入壓縮空氣。
而氣溶膠恰恰是電子煙的靈魂。
約瑟夫作為機械工程師,在他職業生涯的大部分的時間里都專注于火車的改進,他最早在1909年向美國專利局遞交了一份名叫《空氣與蒸汽自動連接器》的專利。
隨后他把注意力轉移到了霧化器領域。到了1927年,他提交了一份名為《電霧化器》的專利,并由此被一部分圈內人認定為人類歷史上最早發明電子煙的人。不妨先拋開這個噱頭不論,我們一起看看這份專利的內容。
電纜27通過開關26連接到電阻加熱器A的兩級,把手7跟電阻加熱器A之間通過空腔9隔開,從而有利于把手7被人所握持。在電阻加熱器A的外部套上隔熱管10,以避免裝在容器14中的藥液直接跟電阻加熱器A接觸,發生過熱的不利情況。在開關26通電后,電阻加熱器A把容器14中的藥液加熱至極易蒸發的狀態,甚至沸騰,從而形成氣溶膠,當使用者通過噴嘴17吸氣時,空氣從噴嘴17和圓環16之間的空隙進入容器14的上部,并在導管18的下端將彌漫的藥液蒸汽沿著導管18送到噴嘴17的出口處,并最終進入人的呼吸道,完成整個含藥液氣溶膠的遞送過程。
在這里,我想問問大家,您覺得這個裝置像不像現在的電子煙?老實說,認為這是最早的電子煙的說法還是相當勉強的。
首先,約瑟夫本人自始至終就沒有提過這個發明要用來裝尼古丁。在專利陳述中,他自始至終都說,他發明的霧化器是用于治療上呼吸道感染的,說白了,跟煙草和vaping沒有關系。醫學期刊Respiratory Care上的一篇論文也說,世界上最早的電霧化器 (Electric Nebulizer)就出現在20世紀30年代,和約瑟夫這份專利的授權時間基本一致。
第二,這份專利以及以后他提出的其他霧化器的專利都不是便攜式的,沒有安裝用電池,插上電才能用。
最后,這個霧化器自始至終都沒能商業化,很多人甚至懷疑約瑟夫是不是曾經造出了能用的樣機。
但從故事一開始就有意思的地方就在于,霧化器跟電子煙雖然一個治病,一個替煙,但兩者還是有不少類似之處。如果電子煙不含有尼古丁的話,其實本質上來說跟霧化器沒有區別。那能不能簡單認為電子煙就是一種霧化器呢?
咱先別著急得出結論,歷史才剛剛邁開腳步,我們跟著往下看。
二、赫伯特的電熱器
一眨眼功夫就到了六十年代,在美國賓夕法尼亞州比弗瀑布的一個廢料廠里,有一個朝鮮戰爭退伍老兵,他的名字叫赫伯特(Herbert A Gilbert)。赫伯特是個正經商科畢業生,擁有學士學位。他煙癮很大,一天得抽兩包煙,掙得那點錢都不夠他抽的,他一直很想戒煙。
有一天,他在自家后院燒柴火,煙從火堆里飄出來,嗆得他眼淚汪汪。說時遲那時快,一個絕妙的想法涌上他的心頭。他想,這樹葉子聞起來香氣撲鼻。但若是把它們曬干再一把火點著,散發出來的煙味就變得十分嗆人。吸煙也是一樣道理,問題不在于煙,而在于火。
他想,如果吸煙時也有辦法做到不起明火也能出來味道,那就能讓吸煙變成一種享受。就像烤面包,火只是用來加熱面粉,而不是用來焚燒,所以不僅沒有嗆鼻的味道,反倒芳香撲鼻。于是,赫伯特說干就干,著手設計一種新的吸煙裝置,用溫潤、芬芳的空氣代替嗆人的煙。
1963年4月,赫伯特向專利局遞交了一份名叫《無煙非煙草香煙》的專利,并在兩年后獲得了專利授權。
我們來看看這份專利。套管15具有兩個端口,上端端口17和下端端口16。吸嘴24通過螺紋跟上端端口17連接,氣道40在吸嘴24內部形成貫穿的鏤空結構,跟套管15的內部空間相連。在吸嘴24的內部同時設置一個電池腔31,用于安裝電池32。加熱燈泡36可通過螺紋插頭37安裝到電池腔31內,并跟電池32形成通路,并隨吸嘴24一起安裝到套管15上。隔熱層22安裝在介于加熱燈泡36和套管15之間,防止加熱燈泡36工作時,套管15的外部溫度過高,影響人的握持體驗。隔熱層22內部表面具有紋理23,可使氣流通過套管15和加熱燈泡36的間隙時形成渦流以有利于充分加熱。料筒20一般由吸收能力強的物質加工而成,內部有均勻分布的細小氣道21,在充分浸泡了香料之后,通過過盈配合和下端端口16安裝在一起。在使用時,用戶將吸嘴24擰緊在套管15上,讓加熱燈泡36通電,并銜住吸嘴24往外吸氣,外部空氣便會從料筒20進入,并在經過氣道21的時候帶著香料一起進入到加熱燈泡36和絕緣層22之間的空隙中得到加熱,并最終沿著氣道40被使用者所獲得。
赫伯特在專利里說,他發明了一種無煙非煙草的香煙,無煙說的是沒有明火燒著的煙霧,非煙草指的是原材料中沒有用到煙葉;他的發明用溫潤而芬芳的空氣取代煙氣,從而給廣大吸煙者開辟出一條新的出路。有意思的是,赫伯特也說了,如果有誰患有呼吸道疾病,也可以在醫生的指導下用我的發明服藥。
咱接著往下說。雖然赫伯特的出發點非常好,但是他的這個發明最后根本沒賣出去,他僅有的原型機也在一次火災中燒掉了,發明的實際效果現在已經無從考證。赫伯特在一次采訪中解釋道,那時候正處于大煙草公司蒸蒸日上的黃金時期,沒人在意吸煙的危害。他曾帶著發明四處拜訪化學公司、醫藥公司和煙草公司,但是這些大公司寧肯等這份專利過期,也不想投資。最終,赫伯特最終只能無奈地放棄了將他的發明進行商業化的想法,回歸了平靜的生活。
但說實在的,認為赫伯特發明了電子煙的觀點也十分牽強。至少從他這份專利來看,他所發明的無煙非煙草香煙在產品層面存在很多明顯的缺陷。
首先,用來制作料筒的材料以及料筒的結構設計需要保證,溶液既能被氣流輕易帶到加熱腔,又不會從料筒底部泄露。就這份專利所披露的內容來看,他的發明是無法滿足這樣的要求的。
其次,狹窄的電池腔決定了電池容量很小,而同時燈管加熱的效率又不會高,這就使得這個產品在使用的時候加熱效果十分有限,極有可能沒有辦法產生明顯的氣溶膠。
第三,這份發明的吸嘴一體化結構非常復雜,這即便是放到技術先進的今天都是加工起來難度極高的設計,更不同說在半個多時間以前。而如果吸嘴做不好的話,使用體驗就沒有辦法得到保證。
最后,也是最要緊的是,這份發明從一開始就拋棄了煙草,而且發明內容里沒有提到對尼古丁的使用。因此赫伯特的這份專利和約瑟夫的專利在本質上都是霧化器。
不過,從歷史唯物主義的觀點來看,雖然赫伯特的發明跟約瑟夫的一樣都沒能完成量產,也都不用尼古丁,但赫伯特還是有進步的。首先,他的無煙香煙是便攜式的。第二,他第一次明確了他的發明可以用來替煙。
平心而論,就總體而言,赫伯特作為一個商科生,他在工程設計方面的造詣可圈可點。他當年一定在這個事情上下了不少功夫,并對他的發明滿懷信心。但現實還是給他潑了一盆冷水,電子煙還沒有真正邁出腳步,就已經感受到陣陣疼痛。面對這種情況,我想換作任何一個年輕人都有可能默默流下眼淚。
三.約翰的無煙香煙
但歷史不相信眼淚。
又過了十來年,到了1979年,那是一個春天,在美國德克薩斯州圣安東尼奧市一所醫院的辦公室里,醫生雅各布森博士(Dr. Norman L Jacobson)和計算機工程師約翰(John Philip Ray)就像兩個真正的科技朋克那樣,想商量試試直接吸尼古丁而不是吸煙。約翰是計算機領域的大牛,但也是一個每天不抽上三包就沒法過日子的重度煙民。理智告訴他,吸煙有害自己和他人的健康。他倆很快就開工了。
到了那年的11月份,雅各布森醫生在美國胸腔內科醫生學會的一次會議上宣布,“吸入尼古丁看來是可以讓人獲得滿足的……我們已經證實尼古丁蒸氣可以被使用者吸入,通過這種吸入可以獲得顯著水平的血清尼古丁和尿液可鐵寧(尼古丁的代謝物)……如果非燃燒香煙被廣泛接受,它將證實一種正在為更多人所接受的指責,即尼古丁正是抽煙時讓人上癮的物質。但也有必要確認通過直接吸入尼古丁是否可以減少由吸煙導致的疾病。因為尼古丁本身可能會導致長期的不良影響,非燃燒煙也并不意味著是安全的煙,但它可能是有價值的作為替代常規卷煙的選項。”
然而諷刺的是,雅各布森醫生被后人所銘記,卻不是因為他這番頗具醫學見地的發言,而是因為在發言中,他首次公開使用了“Vaper(電子煙使用者)”和“Vaping(使用電子蒸氣煙)”這兩個詞,電子煙使用者第一次有了姓名。但其實,雅各布森醫生后來自己也說,這兩個詞是他和工程師約翰共同發明的,他也不記得到底誰第一個說起。而且他們最初賦予vaping的含義只是吸入純的尼古丁,只是在后來傳開以后,才成了使用電子煙的專有名稱。
又過了半年,時間來到1980年的4月份。約翰向專利局遞交一份名為《模擬吸煙裝置》的發明,他是唯一發明人,并在第二年獲得授權。約翰在專利的開頭說,我的發明與一種非燃燒香煙有關,這種香煙能減少或消除傳統吸煙者使用燃燒卷煙所帶來的不利因素。赫伯特倒是也說過類似的話。
但工程師約翰比商科生赫伯特更為高明的一點在于,他在否定燃燒這種吸煙方式的同時,也意識到尼古丁的不可或缺。我們一起來看看發明內容。
非燃燒香煙10主要包括容器12和儲液單元14,儲液單元14可以是過濾紙,并充分浸透尼古丁混合液。當使用者如同抽普通香煙一樣將嘴放在嘴端16上并且吸氣的時候,空氣就會從吸氣端18進入香煙,進而攜帶尼古丁混合液的蒸氣進到使用者的嘴里,并最終由人體吸收。整個容器12呈圓柱形,由不跟尼古丁產生反應的惰性材料,如鋁、玻璃和特氟龍制成,并在靠近嘴端16的位置裹上一條紙帶20,使得整體在尺寸和外觀上能盡量擬合普通香煙。儲液單元14具有向內收縮的圓錐形結構,并在兩個端口22和24處跟容器的兩端隔開,以防止用戶直接接觸到儲液單元14中的尼古丁。儲液單元14的內壁16形成一個管狀通道,能對從吸氣端18進入香煙的氣流施加限制。根據文丘里效應,當氣流進入收縮管道的時候,速度增大,同時氣壓降低,從而使得原本需要靠燃燒或者加熱才能蒸發的尼古丁溶液在低壓的狀態下就能完成蒸發,跟空氣混合在一起,形成氣溶膠。密封蓋30和32是用來防止尼古丁在不使用的時候揮發用的,當吸氣的時候,這兩個蓋子會自動打開。
那么試問,約翰的這樣一份發明,能不能說是電子煙呢?答案當然是否定的。它都不用電,怎么能是電子煙呢?但是,值得我們注意的是,約翰在這里第一次使用了,98%純度的尼古丁,并在其中添加了一些薄荷醇。而且,他突出一個擬合香煙的設計理念,就是看起來要跟普通煙一樣,像煙,但不是煙。使用尼古丁溶液,設計上擬合真煙,這絕對是約翰無心插柳為電子煙發展做出的重大貢獻。
回到故事。現在一切看起來都非常完美,約翰開始著手將自己的發明商業化。1983年,他在圣安東尼奧市成立Advanced Tobacco Products先進煙草產品公司,并在同年注冊了FAVOR牌無煙香煙;1984年,公司在紐交所上市,約翰邀請雅各布森醫生加入公司;1985年搬到新的總部大樓,投放了一批電視廣告;1987年2月,約翰收到來自美國食品藥品監督局FDA的禁令。
禁令上說,FAVOR牌無煙香煙作為一種尼古丁遞送系統,試圖滿足人們對尼古丁的依賴,并干預這種依賴關系,對人體一項乃至多項功能造成影響。根據FDA的有關規定,FAVOR被認定為一種新型毒品,所有有關FAVOR牌無煙香煙的商業行為必須立刻停止。
面對當時FDA這樣的一份禁令,現在的我們當然是難以接受的。約翰的發明明明可以給廣大煙民創造一個既能解癮,又能避免吸煙危害的新辦法,怎么成了新型毒品了呢?然而當時的歷史條件就是這樣的,新型煙草發展的社會土壤十分貧瘠,而且FDA的話有者不容置疑的權威。即便約翰的發明在基本原理上已經非常接近于現在的電子煙,但它在當時所遭受的非議和批評遠遠不是我們現在可以想象的。
到這里,故事向著電子煙的真正誕生又邁進了一步,但約翰本人卻在經受了不可承受之痛以后停下了他的腳步。
篤行致遠 2024中國煙草行業發展觀察