99m
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОДУКТА РЕАКЦИИ Tc
99m
METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING Tc REACTION PRODUCT

99m
99m
Изобретение относится к способу и устройству для получения продукта реакции Tc. Tc используется, в частности, при получении медицинских изображений, например при получении изображений SPECT (однофотонная эмиссионная компьютерная томография).
99m
99m
99
Обычный коммерчески доступный генератор Tc является прибором для экстракции метастабильного изотопа Tc из источника, который содержит распадающийся Мо, например, с помощью экстракции растворителем или хроматографии.
99
235
99
В свою очередь, Мо получают в большинстве случаев в способе, в котором в качестве мишени применяется высокообогащенный U. За счет облучения мишени нейтронами возникает Мо в качестве продукта распада. Однако на основании международного соглашения в будущем будет все труднее работать с реакторами с высокообогащенным ураном, что может привести к трудностям при поставке радионуклидов для получения изображений SPECT.
99m
В US 5802438 раскрыт способ получения Tc посредством облучения мишени из металлического Мо в окружении реактора.
99m
В HU 53668 (А2) и HU 37359 (А2) описаны способы, в которых Tc получают с помощью процессов сублимации.
99m
Задачей изобретения является создание способа и устройства, с помощью которых можно получать содержащий Tc продукт реакции.
Задача изобретения решена с помощью признаков независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные модификации изобретения состоят в признаках зависимых пунктов формулы изобретения.
99m
Способ согласно изобретению получения содержащего Tc продукта реакции содержит следующие стадии:
100
- обеспечение подлежащей облучению мишени из металла Мо,
100
100
99m
100
99m
- облучение мишени из металла Мо пучком протонов, который имеет энергию, которая пригодна для индуцирования ядерной реакции Мо(р,2n)Tc, при этом за счет облучения индуцируют ядерную реакцию Мо(р,2n)Tc,
100
- нагревание мишени из металла Мо до температуры свыше 300єС, в частности свыше 400єС,
99m
100
100
99m
- извлечение возникающего Tc в мишени из металла Мо в процессе экстракции сублимацией с помощью газа кислорода, который направляют над нагретой мишенью из металла Мо с образованием оксида технеция Tc.
99m
100
Оксид технеция Tc можно отводить с помощью газового потока газа кислорода и тем самым удалять от мишени из металла Мо.
100
99m
100
99m
100
99m
Изобретение основывается на понимании того, что в мишени из металла Мо можно непосредственно получать Tc, когда мишень из металла Мо облучают пучком протонов с подходящей энергией, например в диапазоне 20-25 МэВ. Таким образом, Tc получают непосредственно на основе ядерной реакции, которая происходит за счет взаимодействия пучка протонов с атомами молибдена в соответствии с ядерной реакцией Мо(р,2n)Tc.
99m
100
99m
100
99m
99m
100
2
2
7
3
Полученный таким образом Tc экстрагируют с помощью процесса сублимации. Для этого мишень из металла Мо с Tc нагревают до температуры свыше 300єС. Когда газ кислород направляют на мишень из металла Мо, то Tc реагирует с кислородом с образованием оксида технеция Tc, например, в соответствии с уравнением 2Tc+3,5О->TcO. Молибден мишени также реагирует с кислородом с образованием оксида молибдена, например с образованием МоО. Однако поскольку оксид молибдена является существенно менее летучим, чем оксид технеция, то оксид технеция увлекается направляемым над мишенью из металла Мо газом кислородом и может быть отведен.
99m
100
При этом облучение протонами и отделение Tc с помощью газа кислорода может происходить одновременно с нагреванием мишени из металла Мо или последовательно.
99m
Для ускорения протонов до указанной энергии необходим обычно лишь один единственный ускорительный блок средней величины, который можно также использовать и устанавливать на месте. Tc можно создавать с помощью описанного способа локально вблизи или, соответственно, в окружении желаемого места использования, например в условиях больницы. В противоположность обычным, не локальным способам получения, которые требуют использования больших установок, таких как ядерные реакторы, и сопровождаются связанной с этим проблемой распределения, локальное получение решает многие проблемы. Ядерно-медицинские отделы могут планировать свою работу независимо друг от друга и не зависят от сложной логистики и инфраструктуры.
99m
Предпочтительно, пучок протонов ускоряют до энергии от 20 МэВ до 25 МэВ. За счет ограничения максимальной энергии максимально 35 МэВ, в частности до 30 МэВ и, в частности, до 25 МэВ, предотвращается инициирование за счет слишком высокой энергии пучка частиц ядерных реакций, которые приводят к нежелательным продуктам реакции, например другим изотопам Тс, отличным от Tc, которые затем необходимо снова удалять с большими затратами труда.
100
Мишень из металла Мо может быть выполнена так, что выходящий пучок частиц имеет энергию по меньшей мере 5 МэВ, в частности по меньшей мере 10 МэВ. Таким образом, энергию пучка протонов можно поддерживать в диапазоне, в котором возникающие ядерные реакции остаются контролируемыми и в котором минимизируются нежелательные продукты реакции.
В одном варианте выполнения дополнительно выполняют стадию:
99m
99m
- подачи возникшего и отведенного оксида технеция Tc в щелочь, в частности в едкий натр, или в раствор соли, в частности раствор соли натрия, для образования пертехнетата Tc.
99m
99m
Он является предпочтительным, содержащим Tc продуктом реакции, поскольку пертехнетат Tc можно легко распределять и подвергать дальнейшей обработке, и он может служить исходной базой для изготовления радиофармпрепаратов, например меток SPECT.
2
7
4
2
В случае едкого натра реакция происходит в соответствии с уравнением: TcO+2NaOH->2NaTcO+HO.
2
Избыточный O, который остается от газа кислорода и проходит через жидкость, можно очищать и снова подавать в поток газа, например, в замкнутом циркуляционном контуре.
100
99m
100
100
В одном предпочтительном варианте выполнения мишень из металла Мо находится в виде фольги, в частности штабеля из нескольких расположенных друг за другом в направлении облучения слоев фольги. Таким образом, можно особенно эффективно получать Tc, и дополнительно к этому легче нагревать мишень из металла Мо до требуемой для сублимации температуры. Возможны альтернативные виды, например, мишень из металла Мо может находиться в виде пудры, в виде трубок, в виде решетчатой структуры, в виде шариков или в виде металлической пены.
100
Для этого мишень из металла Мо может удерживаться с помощью термически изолирующей подвески, например, из усиленной с помощью G20 эпоксидной смолы.
100
100
100
За счет облучения пучком протонов можно уже достигать нагревания до желаемой температуры, поскольку пучок протонов сам передает энергию в мишень из металла Мо. При необходимости можно устанавливать температуру мишени из металла Мо посредством согласования друг с другом энергии и/или интенсивности пучка протонов и/или силы газового потока, который можно регулировать, например, с помощью клапана, или посредством управления одной или несколькими этими величинами. Таким образом, можно согласовывать друг с другом подвод тепла с помощью пучка протонов и отвод тепла через подвеску и посредством конвективного охлаждения. Тем самым можно устанавливать равновесную температуру мишени из металла Мо.
100
В частности, нагревание мишени из металла Мо можно осуществлять лишь за счет облучения пучком протонов. Дополнительные нагревательные приспособления не требуются обязательно.
100
100
В одном альтернативном и/или дополнительном варианте выполнения мишень из металла Мо можно нагревать с помощью тока, который пропускают через мишень из металла Мо, т.е. с помощью контура тока, например, посредством возникающего при этом резистивного нагрева. Посредством управления контуром электрического тока можно простым образом устанавливать подлежащую достижению температуру.
100
100
В одном альтернативном и/или дополнительном варианте выполнения мишень из металла Мо может быть расположена в камере, например в керамической камере, которую нагревают с целью нагревания мишени из металла Мо. За счет этого можно также достигать и устанавливать необходимую для сублимации температуру.
99m
Устройство согласно изобретению для получения содержащего Tc продукта реакции содержит:
100
- мишень из металла Мо,
100
100
100
99m
- ускорительный блок для создания пучка протонов, предназначенного для направления на мишень из металла Мо, при этом пучок протонов имеет энергию, которая способна при облучении мишени (15) из металла Мо пучком (13) протонов индуцировать ядерную реакцию Мо(р,2n)Tc,
100
99m
- подвод газа для направления газа кислорода на облучаемую мишень из металла Мо для образования оксида технеция Tc,
99m
- отвод газа для отведения сублимированного оксида технеция Tc.
Кроме того, в одном варианте выполнения устройство может содержать:
99m
99m
- жидкостную камеру со щелочью, в частности с едким натром, или раствором соли, предназначенную для направления в нее оксида технеция Tc для образования пертехнетата Tc.
100
Кроме того, устройство может содержать нагревательное приспособление для нагревания мишени из металла Мо до температуры свыше 400єС.
Предшествующее и последующее описание отдельных признаков, их преимуществ и их действия относится как к устройству, так и к способу, без явного упоминания этого; в каждом отдельном случае при этом раскрываемые признаки могут быть существенными для изобретения также в других комбинациях.
Ниже приводится более подробное пояснение вариантов выполнения изобретения с предпочтительными модификациями согласно признакам зависимых пунктов формулы изобретения, которые, однако, не имеют ограничительного характера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
99m
фиг.1 - вариант выполнения устройства согласно изобретению для получения пертехнетата Tc;
99m
фиг.2 - другой вариант выполнения устройства согласно изобретению для получения пертехнетата Tc;
99m
фиг.3 - другой вариант выполнения устройства согласно изобретению для получения пертехнетата Tc;
100
фиг.4 - вид фольги из металла Мо;
100
фиг.5-9 - схематичные изображения мишени из металла Мо в различных вариантах выполнения; и
фиг.10 - блок-схема с обзором стадий способа согласно одному варианту выполнения способа.
99m
На фиг.1 показан вариант выполнения устройства согласно изобретению для получения пертехнетата Tc.
100
100
Ускорительный блок 11, например циклотрон, ускоряет протоны до энергии примерно 20-25 МэВ. Затем протоны в виде пучка 13 протонов направляются на мишень 15 из металла Мо, которая облучается пучком протонов. Мишень 15 из металла Мо выполнена так, что выходящий пучок частиц имеет энергию по меньшей мере примерно 10 МэВ.
100
В данном случае показана мишень 15 из металла Мо в виде множества расположенных друг за другом в направлении облучения слоев металлической фольги 17, которые расположены перпендикулярно направлению прохождения пучка. Как показано на фиг.4, поверхность фольги 17 больше профиля поперечного сечения пучка 13 протонов.
Слои металлической фольги 17 удерживаются с помощью термически изолирующей подвески 19, которая может быть изготовлена, например, из усиленной G20 эпоксидной смолы.
100
100
99m
99m
Пучок 13 протонов взаимодействует с мишенью 15 из металла Мо в соответствии с ядерной реакцией Мо(р,2n)Tc, в результате которой затем получают непосредственно Tc.
При этом интенсивностью пучка 13 протонов управляют так, что в слои металлической фольги 17 передается при облучении настолько много термической энергии, что слои металлической фольги 17 дополнительно нагреваются до температуры свыше 400єС.
99m
Из источника кислорода направляют газ кислород через клапан 21, который управляет газовым потоком, над Tc.
99m
99m
100
100
100
2
2
7
3
3
При таких температурах создаваемый в слоях металлической фольги 17 технеций Tc реагирует с кислородом с образованием оксида технеция Tc, например, в соответствии с уравнением 2Tc+3,5О->TcO. Мо также реагирует с кислородом с образованием оксида молибдена, например с образованием МоО. Поскольку МоО является существенно менее летучим, чем оксид технеция, то оксид технеция увлекается направляемым над мишенью 15 из металла Мо газом кислородом и может быть отведен.
100
Газовый поток, передаваемая пучком 13 протонов энергия и потери тепла через подвеску мишени 15 из металла Мо согласованы друг с другом так, что достигается и поддерживается необходимая для процесса экстракции сублимацией температура.
99m
2
7
4
2
Содержащий оксид технеция газ затем направляется в жидкостную колонну 23, в которой содержится раствор соли или щелочь, и завихряется там, так что за счет реакции оксида технеция с раствором образуется пертехнетат Tc, например пертехнетат натрия в случае едкого натра или раствора соли натрия. В случае едкого натра реакция может проходить в соответствии с уравнением TcO+2NaOH->2NaTcO+HO.
99m
Затем возникающий пертехнетат Tc можно применять в качестве исходной базы для изготовления радиофармацевтиков, например, меток SPECT.
2
Поднимающийся в жидкостной колонне 23 кислород Оможно снова подавать к подающему газ впуску, например в замкнутом циркуляционном контуре 25.
На фиг.2 показан вариант выполнения, который, по существу, соответствует показанному на фиг.1 варианту выполнения.
Этот вариант выполнения имеет приспособление 27, с помощью которого можно пропускать электрический ток через слои металлической фольги 17, т.е. слои металлической фольги 17 являются частью контура тока. Ток, который проходит через слои металлической фольги 17, резистивно нагревает металлическую фольгу 17. Таким образом, можно просто управлять температурой, до которой нагревается металлическая фольга 17, так что слои металлической фольги 17 достигают необходимой для процесса экстракции сублимацией температуры.
На фиг.3 показан другой вариант выполнения, который по сравнению с показанным на фиг.1 вариантом выполнения имеет нагревательное приспособление 29 в камере облучения, которая может быть, например, из керамики, с помощью которого создается необходимая для процесса экстракции сублимацией температура.
Показанные на фиг.1-3 варианты выполнения для нагревания металлической фольги 17 можно также комбинировать друг с другом.
100
На фиг.1-3 мишень из металла Мо выполнена в виде металлической фольги. Возможны другие варианты выполнения, схематично показанные на фиг.5-9.
100
На фиг.5 мишень из металла Мо выполнена в виде множества трубок.
100
На фиг.6 мишень из металла Мо выполнена в виде пудры.
100
На фиг.7 показана мишень из металла Мо в виде множества шариков.
100
На фиг.8 показана мишень из металла Мо в виде блока металлической пены.
100
На фиг.9 показаны мишени из металла Мо в виде решетки.
100
99m
Все эти варианты выполнения имеют общим то, что мишень 15 из металла Мо имеет большую поверхность, которая может реагировать с подаваемым газом кислородом. Это приводит к эффективной экстракции оксида технеция Tc.
На фиг.10 показана блок-схема с обзором стадий способа, которые выполняют в одном варианте выполнения способа.
100
Сначала обеспечивают мишень из металла Мо (стадия 41).
Затем мишень облучают пучком протонов, который ускорен до энергии от 10 МэВ до примерно 25 МэВ (стадия 43).
99m
После облучения мишени мишень нагревают до температуры свыше 400єС (стадия 45), для того чтобы с помощью процесса экстракции сублимацией экстрагировать образованный в мишени Tc.
99m
Для этого над мишенью направляют газ кислород (стадия 47), при этом сублимируют и отводят образовавшийся оксид технеция Tc (стадия 49).
99m
99m
Из оксида технеция Tc можно с помощью едкого натра или раствора соли натрия получать пертехнетат Tc.
Перечень позиций
11 Ускорительный блок
13 Пучок протонов
100
15 Мишень из металла Мо
17 Металлическая фольга
19 Подвеска
21 Клапан
23 Жидкостная колонна
25 Циркуляционный контур
27 Контур тока
29 Нагревательное приспособление
41 Стадия 41
43 Стадия 43
45 Стадия 45
47 Стадия 47
49 Стадия 49
51 Стадия 51