CN100419917C - 用于制造放射性同位素的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用加速带电粒子对目标材料进行辐射而制成放射性同位素的装置和方法，所述装置在回路(17)中包括：一个辐射室(1)，该辐射室包括一个能够形成腔体(8)的金属插件(2)，该腔体被设计成能够容纳目标流体并可被一个辐射窗口(7)封闭起来的结构形式，所述腔体(8)包括至少一个入口(4)和至少一个出口(5)；一个用于使目标流体在循环回路(17)中循环流动的泵(16)；一个外部热交换器(15)；所述的泵(16)和所述外部热交换器(15)构成了所述目标流体的外部冷却部件；所述装置的特征在于：它还包括所述循环回路(17)的加压部件(14)，所述目标流体的外部冷却部件被构造成能够使存留在腔体(8)内的目标流体在辐射过程中基本处于液态下的结构形式。

Description

用于制造放射性同位素的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种通过利用带电粒子束对目标材料进行照射来制造放射性同位素(例如18F)的装置和方法，其中目标材料包括所述放射性同位素的前体.
本发明的其中一种应用涉及到核医学，尤其涉及到正电子X射线层析术.
技术背景
正电子X射线层析术(PET)是一种精确的非侵害性医学成像技术.在实践中，将被放射正电子的放射性同位素所标记的放射性药物注射到病人体内，其中放射性同位素的分解能够放射出伽马射线.这些伽马射线可由成像装置检测到并对其进行分析，目的是以三维方式重新构造出已注入放射性同位素的在体内的分解情况并得到其组织浓度.
在四种放射正电子的轻质放射性同位素(13N、11C、15O、18F)中，氟18(T1/2＝109.6分钟)是唯一一种具有足够长的半衰期并能够在其产地之外加以使用的放射性同位素。
在多种由相关放射性同位素(即18F)合成的放射性药物中，2-[18F]氟-2-脱氧-D-葡萄糖(FDG氟去氧葡萄糖)是正电子X射线层析术中最常用的放射性示踪物.在心脏学和脑病理学中，它能够使葡萄糖在肿瘤中进行代谢，这样就可以对其进行分析.
放射性同位素18F可通过利用带电粒子尤其是正电子对目标材料(在本案中目标材料由富含18O的水(H2 18O)构成)进行轰击而制成.为加工出所述放射性同位素，通常要采用一种在金属部件内包括有一“挖空”腔体的装置，其中该腔体用于容纳被用作前体的目标材料.
放有目标材料的腔体被一个窗口所密封，该窗口也被称为“辐射窗口”，而且可被辐射束的带电粒子穿过.通过所述带电粒子与所述目标材料的相互作用，就产生了核反应，这样就可以产生放射性同位素.
带电粒子束可通过一个加速器例如回旋加速器来进行加速.
目前，由于对放射性同位素的需求不断变大，尤其是对放射性同位素18F的需要不断变大，因此就需要提高核反应的产量，目的是制造出更多的放射性同位素.产量的提高可采取下述方法：提高带电粒子(正电子)束的能量，在这种情况下，就需要利用目标产量与粒子能量之间的依存关系；或者提高所述带电粒子束的强度，在这种情况下，就需要提高对目标材料进行撞击的加速粒子的数量.
但是，由受到加速粒子辐射的目标材料消耗的功率限制了所用粒子束的强度和/或能量.
这是因为根据下述等式(1)，由目标材料消耗的功率决定于粒子束的能量和强度：
P(瓦)＝E(MeV)×I(μA)    (1)
其中：
P＝以瓦特表示的功率；
E＝以兆电子伏特表示的粒子束能量；
I ＝以微安表示的粒子束强度.
换言之，粒子束的强度和/或能量越高，那么被目标材料消耗掉的功率也就越大.
因此，可以知道：如果不在制造装置的腔体内尤其是辐射窗口处迅速产生易于使所述窗口损坏的过压或高温，那么就不能提高加速带电粒子束的能量和强度.
此外，在制造放射性同位素18F的情况下，由于富含18O的水其成本极高，因此，仅将体积很小的目标材料(通常为几毫升)放置在腔体内.因此，由于在该小空间内对目标材料进行辐射会产生热量，因此散热就成为一个需要解决的问题.一般情况下，对于体积为0.2至5毫升的富18O水而言，强度为50至100微安、能量为18兆电子伏特的正电子束在辐射时间为从几分钟到几小时的时间段内需要消耗掉的功率介于900至1800瓦之间.
概括地说，由于目标材料存在散热问题，因此，对于体积为2毫升的受辐射目标材料而言，用于制造放射性同位素的辐射强度目前被局限于40微安.但是，现在用于核医疗学的回旋加速器理论上能够使强度介于80至100微安、甚至更高的正电子束加速.因此，目前的回旋加速器仍然处于开发不足的状态下.
在现有技术中，已经有人提出了一些技术方案，用于解决目标材料在放射性同位素制造装置的空腔内的散热问题.具体而言，已经有人提出设置用于对目标材料进行冷却的部件.
文件BE-A-1011263公开了一种辐射室，该辐射室包括一个被一窗口封闭起来的腔体，目标材料就被放置在该腔体内，所述腔体被一个具有双壁套管所包围，以使用于对所述目标材料进行冷却的制冷剂循环流动.此外，还可以考虑利用氦对辐射窗口进行冷却.
但是，在该装置中，目标材料为静止不动的，因此，就使按照这种方式制成的所述装置存在许多缺陷，例如，由于液体与其容器的热交换系数不同，而使该结构的散热性能受到自然局限.此外，由于密封腔体内要达到很高的温度，因此必须对整个装置加压.实际上，根本不可能对在该装置内制造出来的18F的量进行“监控”，因此，活性和产量也仅仅是通过经验得出的.
已经有人提出采用一种电路形式的装置(由Jongen和Morelle在1989年6月召开的温哥华国际研讨会上在题为“Proceedings of thethird workshop on targetry and target chemistry”的文章中提出，http://www.triumf.ca/wttc/proceedings.html)，这种电路形式的装置包括一个辐射室，该辐射室具有一个容纳有目标材料的腔体和一个外部热交换器，所述H2 18O目标材料在该外部热交换器内循环流动，以使其得以冷却.与上述现有技术中的装置相比，该装置具有下述优点：可以采用“动态”目标材料，因为目标材料是循环流动的.但是，该装置和方法没有采用加压部件，因此，对压力进行控制仍然是该装置中的一个实际问题.此外，所述装置和方法也没有进行详细说明，而且在实践中，易于出现技术问题.
发明内容
本发明旨在提供一种利用加速粒子束对目标材料进行照射的方式来制造放射性同位素(例如18F)的装置和方法，而且该装置和方法还能够克服现有技术的装置和方法中存在的缺陷.
具体而言，本发明旨在提供一种利用电流强度大、而且电流强度最好大于40微安的质子束对目标材料(在本案中该目标材料由富含18O的水(H2 18O)构成)制造出放射性同位素(例如18F)的装置和方法.
本发明的另一目的在于提供一种能够在操作状态下确保达到最大热交换量的装置和方法，其中操作状态是指在辐射过程中和所述放射性同位素的制造过程中.
本发明涉及一种通过利用加速带电粒子束对目标流体进行辐射而制造出放射性同位素的装置，所述装置在循环回路中包括：
辐射室，该辐射室包括能够形成腔体的金属插件，该腔体被设计成能够容纳目标流体并可被辐射窗口封闭起来，所述腔体包括至少一个入口和至少一个出口；
用于使目标流体在循环回路中循环流动的泵；
外部热交换器；
所述泵和所述外部热交换器构成了所述目标流体的外部冷却部件；
所述装置的特征在于：它还包括所述循环回路的加压部件，所述目标流体的外部冷却部件被设置成使目标流体在辐射过程中基本以液态存留在腔体内.
优选地，所述泵产生足以使目标流体的平均温度保持低于130℃的流量.
优选地，所述泵产生一个大于200毫升/分钟的流量.
有利的是，所述泵产生一个大于500毫升/分钟、优选大于1000毫升/分钟、更优选地大于1500毫升/分钟的流量.
优选地，在本发明的装置中，所述腔体能够容纳体积介于0.2至5.0毫升范围内的目标流体.
优选地，所述装置被构造成将体积小于20毫升的所有目标流体都容纳在循环回路中.
有利的是，入口和出口按照能够使目标流体在所述腔体内产生涡流的方式进行设置.
优选地，入口或出口基本沿所述腔体的切向定位.
根据本发明的第一实施例，入口和出口沿同一子午线设置在腔体的侧面上.
根据本发明的另一实施例，已经加速的带电粒子束在冲击点处对腔体窗口进行撞击，而且在所述冲击点处目标流体的内流按照下述方式进行导向：所述内流通过所述粒子束对所述窗口进行迎面撞击.
具体而言，根据如下文所述的“第二实施例”，腔体具有一个中心轴线，在该轴线周围形成有一个侧面，出口与所述侧面相连接，而入口则沿所述中心轴线定位.
此外，在本发明的装置中，辐射室可包括内部冷却部件.
优选地，所述内部冷却部件可以是包围所述腔体的双壁套管.
所述内部冷却部件还可以是腔体的间接冷却部件.
优选地，该装置包括用于对辐射室的辐射窗口进行冷却的氦基冷却部件.
本发明的另一目的涉及一种用于利用加速带电粒子束从目标流体加工出放射性同位素的方法，其中目标流体被用作所述放射性同位素的前体，而且将在辐射室内受到辐射，所述辐射室包括金属插件，该插件能够形成腔体，该腔体能够容纳目标流体并被辐射窗口封闭起来，所述腔体设置有至少一个入口和至少一个出口；
所述方法的特征在于：使所述目标流体在循环回路内循环流动，而且除了辐射室外，该循环回路还包括至少一个用于使材料循环的泵和一个外部热交换器；
所述方法的特征还在于：回路的压力利用所述循环回路的加压部件来控制，而且所述泵和所述外部热交换器按照下述方式进行设置：使目标流体在辐射过程中基本以液态存留在腔体内.
优选地，在所述方法中，使目标流体流在所述腔体内产生涡流.
优选地，所述泵产生一个足以使目标流体的平均温度低于130℃的流量.
使所述泵优选产生一个大于200毫升/分钟、优选地，大于500毫升/分钟的流量.有利的是，使所述泵产生一个大于1000毫升/分钟、更优选地大于1500毫升/分钟的流量.
本发明还涉及一种包括金属插件的辐射室，该插件能够形成一个能够容纳目标流体的腔体，而且该腔体还包括至少一个入口和至少一个出口，所述腔体由一个中心轴线来限定，在该中心轴线周围形成有一个侧面，所述腔体被一个辐射窗口封闭起来并被一个第二表面封闭起来，所述第二表面基本垂直于中心轴线并与辐射窗口相对，所述辐射室的特征在于，所述入口与基本垂直于所述中心轴线的所述第二表面相连接，而出口则与所述侧面相连接.
本发明的另一目的在于：用于制造放射性药物成分、尤其是专用于医疗领域内，例如正电子发射X射线层析照相术的放射性药物成分的装置、方法或辐射室的应用.
附图说明
图1为根据本发明的装置和方法用于制造放射性同位素的装置的整体示意图；
图2为根据本发明第一实施例的辐射室的后视图，其中该辐射室可用于根据本发明的装置和方法中；
图3和4分别为沿图2所示的辐射室的剖面A-A和B-B的纵向剖视图；
图5示出了根据本发明第二实施例的辐射室的后视图，其中该辐射室可用于根据本发明的装置和方法中；
图6和7为沿图5所示的辐射室的剖面A-A和B-B的纵向剖视图；
图8A、8B和8C分别为用于对辐射室进行充填、在辐射过程中使所述辐射室操作和辐射后将辐射室排空的程序.
具体实施方式
图1从整体上示出了根据本发明之装置的操作原理.具体而言，如图1所示的装置示出了一个目标材料的循环回路17.该循环回路包括一个整体上由附图标记1表示的辐射室，图2至4及图5至8分别示出了该辐射室的几个实施例.
本发明的原理在于：目标材料在循环回路内循环流动并在辐射室1内受到辐射.该目标材料通过入口4进入到所述辐射室1内并通过出口5从所述辐射室内流出.为能够产生循环流动，可将一个泵16，最好是一个大容量泵安装在循环回路17内.
根据本发明，还设置有回路加压部件.
加压部件在如图1所示的实施例中通过“气垫”产生作用，该气垫以膨胀箱14的形式存在，其能够对整个回路17加压.
最后，根据本发明，还在目标材料的循环回路17内设置有一个外部热交换器15.
与这些元件相对应的组件，即外部热交换器15和泵16按照下述方式进行设置：在辐射过程中，使在回路中循环流动、尤其是在所述辐射室1内循环流动的流体目标材料基本保持在液态条件下.该组件被定义为目标材料的外部冷却部件.
换言之，根据本发明，用于对目标材料进行冷却的外部部件的结构与该装置的其它元件相比：当该装置处于操作状态下时，即在辐射过程中，其能够使目标材料以一个足以在热交换器15内产生足够热交换的速度在循环回路17内流动.
具体而言，速度和压力必须按照下述方式进行限定：使得在循环回路17中循环流动的材料的平均温度低于一个极限温度.该温度通常低于130℃.
最好，还设置有一个第二出口6，目的是防止目标材料溢出.该出口6与膨胀箱14相连接.
该装置还包括一个目标材料箱12，该材料箱用于接收溢流10和注射器部件11.此外，还设置有一个通向化学合成模块的出口13.不同的元件可由多个能够允许或防止目标材料在该装置内循环流动的阀连接在一起.
在该实施例中，已经对利用由富18O的水构成并受到质子束辐射的目标材料制成放射性同位素18F的过程作出了说明.在这种情况下，出口是一个用于合成放射性药物的模块，例如FDG模块.
辐射室1的第一实施例已经在图2至4中示出，而且对应于在所述装置的操作过程中受到加速粒子束对目标材料进行的辐射、从而制造出相关放射性同位素的机械组件.
如图2至4所示的辐射室1包括一个插件2，该插件2是一个或多个金属部件(元件)，这些部件被设置成能够形成一个与辐射腔8相对应的体积.
因此，插件2包括腔体8，该腔体具有一种能够容纳受到加速粒子束轰击的目标材料的结构.为此，所述腔体被一个允许加速粒子束穿过的辐射窗口7所封闭(密封).
该辐射室还包括一个入口4和一个出口5，该入口和出口允许目标材料进入到辐射室内和从辐射室内流出.该入口和出口使目标材料能够根据在回路中的循环流动方向而流入和流出，反之亦然.
对于本发明而言，重要的一点就是要在所述腔体内产生一个基本为紊流的涡旋流动.换言之，在本发明中，“涡旋流动”意味着处于流动状态下的流体在一定条件下产生一个中空的旋涡.
为此，根据图2至4所示的实施例，基本在所述腔体的切向方向上设置有一个第一导管，该导管可以是入口管或出口管.“基本沿切向”是指作为入口管的第一导管在与腔体的接合点处相对于所述物理切线形成一个小于25度、最好小于15度的角度.
加速粒子束的方向由所述附图中的箭头X表示.
根据该实施例，入口管4和出口管5、6均设置在辐射室的周边上，更准确地说，是沿辐射室的“子午线”进行设置.这意味着至少导管4和5沿假想的子午线并排设置，因此它们没有位于同一横向剖面内.类似地，第一导管在与腔体的接合点处的倾角和第二导管在与所述腔体的接合点处的倾角存在差别.这种结构能够产生涡旋流动，从而可防止在所述腔体内产生滞流区域.
此外，为避免目标材料在腔体内受到过度加热，可以有利地在腔体内设置内部冷却部件.这些部件由导管9表示，制冷剂流体可通过该导管从入口3流过.
根据如图5至7所示的第二实施例，入口4大体设置在加速粒子束X的冲击点方向上，即，所述入口4基本与辐射室1的中心对称轴线(X-X)相对应，而出口管5和6则设置在所述辐射室的边缘(周边)处.
该实施例能够在所述腔体内产生涡旋，而且基本上没有滞流区域.此外，由于入口管基本设置在面向粒子束之冲击点的位置上，因此允许所述粒子束存在一个约为1毫米的位移公差.
此外，以更加优选的方式，该第二实施例能够使目标材料在所述腔体8内对称地循环流动.类似地，由于入口管4沿着辐射束X的反方向面向辐射窗口，这样就能够对所述窗口进行冷却，从而防止加速粒子束对窗口过度加热.
根据该结构，入口管需要与轴向管4相对应，而出口管则与周向管5或6相对应，而不能颠倒设置.
根据在图2至7中示出的两个实施例，目标材料的内部冷却部件大体设置在辐射室内.一般情况下，如BE-A-1011263所述，内部冷却部件9可以双壁套管的方式进行设置，该套管包围着辐射室并能够使制冷剂流体按照图3和4所示的方式循环流动.
根据图5至7所示的第二实施例，优选设置一个间接式的内部冷却部件9.这意味着它可以是插件2或其它能够得到冷却的部件.因此，在腔体8和所述内部冷却部件9之间不存在直接或紧密的接触.
根据图5至7所示的实施例，可以对流量和压力进行优化，以使其与内部冷却部件9的存在完全无关.
类似地，采用气态氦气的冷却部件可用于对辐射窗口7进行冷却.在这种情况下，建议将一种由总厚度介于50至200微米之间的Havar制成的双层窗用作辐射窗口.
根据该第二实施例，也可以不采用这种窗口冷却部件.在这种情况下，建议将一种厚度介于约25微米至约50微米之间的简单窗口用作辐射窗口.
应该知道，在根据本发明之装置的另一实施例中，加速带电粒子束可在冲击点处对腔体窗口7进行轰击，而入口4按照下述方式进行设置：使目标流体的流入流在所述冲击点指向使该流入流能够利用所述粒子束对所述窗口进行迎面轰击。这意味着：与上述第二实施例不同，在该实施例中，加速粒子束的冲击点的方向无需基本与腔体8的中心轴线(x-x)重合.换言之，必须将上述的第二实施例认定为更加常规的所述另一实施例的一种特殊情况.
用于制造本发明之装置的材料必须慎重选择.优选的是，可以按照耐辐射和耐压的方式进行选取.类似地，它们必须从化学角度对氟化物离子成惰性.例如，外部热交换器15可以由多个管子构成，而这些管子又由银或其它化学性质成惰性并且耐辐射、耐压的材料制成.对于这种用途而言，不能采用铜，而且铌也似乎很难进行机械加工.因此，银和/或钛就是最佳的材料；可以利用钛和/或钯来制造该装置的某些部件.
类似地，插件材料的选择也非常重要.在辐射过程中，的确还需要避免生成不良的副产品.例如，需要避免制造出可通过高能伽马粒子发射而分解并且生成了一些对放射性示踪剂的随后合成产生影响的副产品的放射性同位素，其中放射性示踪剂可被放射性同位素标记出来.例如，Ti生成了对合成过程没有任何负面二次影响的48V，相反，Ag没有产生伽马射线，但却具有化学干扰性.
此外，在选取根据本发明的装置之插件的材料时，另一个重要参数就是它的导热率.因此，银是一种良导体，但却具有下述缺陷：在经过几次辐射操作后，它将形成可能成为污染物的银化合物.
钛在化学上成惰性，但生成了半衰期为16天的48V.因此，在采用钛的情况下，如果目标窗口损坏，那么对它的更换将会对维修人员造成很严重的问题，因为维修人员将暴露在致电离辐射下.
最后，还可以采用铌来制造插件，该材料的传导性比钛高2.5倍，但低于银的传导性.Nb生成了几种半衰期很长的同位素.
在辐射后进行测量并将所述插件2排空后，插件2的整体活性必须尽可能地低.
在根据上述两个实施例所述的实例中，放射性同位素的制造装置可利用富含18O的水并受到能量介于5和30兆电子伏特之间、强度介于1至150微安之间、辐射时间为1分钟到10小时的质子束的辐射来制造18F.
在这些实例中，对于第一实施例而言，富氧水的最小流量为每分钟200毫升，但流量可以很容易地达到每分钟500毫升，甚至更高；而对于第二实施例而言，该流量可以很容易地达到每分钟1000毫升，优选为每分钟1500毫升，甚至更高.例如，这些流量可通过采用泵来实现，该泵例如可以是由Micropump公司(http://www.micropump.com)提供的120系列泵.安装有齿轮组N21的齿轮泵能够在压力为5至6巴的条件下每分钟输送900毫升.另一种可用的泵就是与Tuthill公司提供的Ts057G.APPT.G02.3230型泵相对应的泵，该泵能够在压差为6巴的条件下以约1100毫升/分钟的流量进行输送.
容纳在本发明之整个装置内的目标材料的整体体积必须不能超过20毫升，这意味着泵的静体积(dead volume)必须尽可能地小.
外部热交换器15内容纳有体积非常小体积的目标材料，一般容纳少于10毫升，最好低于5毫升；而且，该外部热交换器一般与次级冷却回路(未示出)相连接，该次级冷却回路用于将因目标流体在辐射室1内受到辐射而产生的热量散发出去.
辐射室1需要沿入射粒子束的轴线定位.制造辐射室所用的材料必须能够承受致电离辐射.但是，泵16、外部热交换器15和阀V5也可以按照使其偏移的方式被安装到位，目的是防止受到辐射.本申请的申请人已经设计出一种解决方案，在该方案中，可通过使回旋加速器磁体的磁通量返回而使这些部件免受致电离辐射，但直线的长度不能超过20厘米.
本领域技术人员公知的多种热交换器都可以被采用.我们曾经提到过盘管热交换器或双壁管的热交换器或管状热交换器或板状热交换器，但这并非是对本发明的限制.对这些热交换器的唯一限制就是静体积必须非常小，而且不要超过几个毫升，压头损失必须极低，当然，还要具有最大的热交换能力(介于1至2.5千瓦)，同时还要对酸(PH值介于2至7之间)、富18O水及其它通过辐射产生的物质具有耐受性.
总之，根据本发明的装置能够通过由回旋加速器产生的带电粒子束对目标材料进行辐射而产生出放射性同位素.由于具有这种结构，根据本发明的装置具有对现有回旋加速器的辐射能力进行优化的优点.这是因为：尽管本领域公知的辐射窗口7不能承受大于45微安的电流产生的压力作用，但是根据优选实施例的装置能够采用目前核医疗学所用回旋加速器可以达到的最大电流，即约100微安.
总之，该装置能够将可产生100微安以上辐射电流的现有回旋加速器的最大能力应用起来，同时仍然能够对温度升高进行控制.因此，目标材料能够基本保持在液体状态下，这样就能够使目标材料以高速循环流动，而且不会对泵造成损伤.
能够以80微安而不是40微安的强度对目标材料进行辐射就能够制造出更多的18F，从经济角度考虑，这一点非常有利.
图8A、8B、8C示出了对辐射室内的目标材料进行输送、制造和排空的部件.阀V6能够产生氦气、氩气或氮气背压，目的是形成按照膨胀箱的方式进行操作的“气垫”.氦气、氩气或氮气大体上可以对整个回路进行加压，尤其是通过阀V1和V3.阀V2和V4用于填充该系统.

Claims (21)

1. 一种用于通过加速带电粒子束对目标流体进行辐射而制造出放射性同位素的装置，所述装置在循环回路(17)中包括：
辐射室(1)，该辐射室包括能够形成腔体(8)的金属插件(2)，该腔体被设计成能够容纳目标流体并可被辐射窗口(7)封闭起来，所述腔体(8)包括至少一个入口(4)和至少一个出口(5)；
用于使目标流体在循环回路(17)中循环流动的泵(16)；
外部热交换器(15)；
所述泵(16)和所述外部热交换器(15)构成了所述目标流体的外部冷却部件；
所述装置的特征在于：它还包括所述循环回路(17)的加压部件(14)，所述目标流体的外部冷却部件被设置成能够产生足以使目标流体的平均温度保持低于130℃的流量，这样，能够使目标流体在辐射过程中基本以液态存留在腔体(8)内。
2. 根据权利要求1的装置，其特征在于：所述泵(16)产生一个大于200毫升/分钟的流量。
3. 根据权利要求2的装置，其特征在于：所述的泵产生一个大于500毫升/分钟的流量。
4. 根据权利要求3的装置，其特征在于：所述的泵产生一个大于1000毫升/分钟的流量。
5. 根据权利要求1的装置，其特征在于：所述腔体(8)能够容纳体积介于0.2至5.0毫升之间的目标流体。
6. 根据权利要求1的装置，其特征在于：其被构造成能够在其循环回路(17)中容纳总体积小于20毫升的目标流体。
7. 根据权利要求1的装置，其特征在于：所述入口(4)和出口(5)按照能够使位于所述空腔(8)内的目标流体流产生涡旋的方式进行设置。
8. 根据权利要求1的装置，其特征在于：其包括用于对辐射室(1)的辐射窗口(7)进行冷却的氦基冷却部件。
9. 根据权利要求1的装置，其特征在于：所述入口和出口沿同一子午线方向设置在腔体(8)的侧面上。
10. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述入口(4)被设置成使目标流体的内流指向位于腔体窗口(7)内的加速带电粒子束的冲击点，从而使该内流在所述粒子束的作用下迎面轰击所述窗口。
11. 根据权利要求1的装置，其特征在于：所述腔体(8)具有一个中心轴线(X-X)，在该轴线周围形成有一个侧面，出口(5)与所述侧面相连接，而入口(4)则沿所述中心轴线设置。
12. 根据权利要求1的装置，其特征在于：所述辐射室(1)包括内部冷却部件。
13. 根据权利要求12的装置，其特征在于：所述内部冷却部件是一个包围所述腔体(8)的双壁套管。
14. 根据权利要求12的装置，其特征在于：所述内部冷却部件是腔体(8)的间接冷却部件。
15. 一种用目标流体制造出放射性同位素的方法，其中目标流体被用作所述放射性同位素的前体并在辐射室内受到加速带电粒子束的辐射，所述辐射室(1)包括一个能够形成一腔体(8)的金属插件(2)，该腔体(8)被设计成能够容纳目标流体并能够被一个辐射窗口(7)封闭，所述腔体(8)设置有至少一个入口(4)和至少一个出口(5)；
所述方法的特征在于：所述目标流体在循环回路(17)内循环流动，除了辐射室(1)外，该循环回路还包括至少一个用于使材料循环的泵(16)和一个外部热交换器(15)；
所述方法的特征还在于：回路的压力由所述循环回路的加压部件(14)来控制，而且所述泵(16)和所述外部热交换器(15)按照下述方式进行设置：产生一个足以使目标流体的平均温度保持在130℃以下的流量，使目标流体在辐射过程中基本以液体状态保留在腔体(8)内。
16. 根据权利要求15的方法，其特征在于：使目标流体流在所述腔体(8)内产生涡旋。
17. 根据权利要求15的方法，其特征在于：使所述泵(16)产生一个大于200毫升/分钟的流量。
18. 一种辐射室(1)，其包括一个能够形成一腔体(8)的金属插件(2)，该腔体(8)被设计成能够容纳目标流体并包括至少一个入口(4)和至少一个出口(5)，所述腔体(8)由一个中心轴线限定而成，在该轴线周围形成有一个侧面，所述腔体(8)被一个辐射窗口(7)所封闭，而且被一个基本垂直于中心轴线并与辐射窗口(7)相对的第二表面所封闭，
所述辐射室的特征在于：入口与基本垂直于所述中心轴线的所述第二表面相连接，而出口则与所述侧面相连接。
19. 一种采用根据权利要求1至14之一的装置来制造放射性药物成分的方法。
20. 一种采用根据权利要求15至17之一的方法来制造放射性药物成分的方法。
21. 一种采用根据权利要求18的辐射室来制造放射性药物成分的方法。
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Families Citing this family (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7410458B2 (en) 2003-11-12 2008-08-12 Isoray Medical, Inc. Brachytherapy implant seeds
EP1569243A1 (en) * 2004-02-20 2005-08-31 Ion Beam Applications S.A. Target device for producing a radioisotope
US7734331B2 (en) * 2004-03-02 2010-06-08 General Electric Company Systems, methods and apparatus for preparation, delivery and monitoring of radioisotopes in positron emission tomography
WO2006012153A1 (en) 2004-06-28 2006-02-02 Isoray Medical, Inc. Method of separating and purifying cesium-131 from barium nitrate
KR20070042922A (ko) * 2004-06-29 2007-04-24 트라이엄프,오퍼레이팅애즈어조인트벤쳐바이더거버너스 오브더유니버시티오브알버타더유니버시티오브브리티시콜롬비아 칼레톤유니버시티시몬프레이저유니버시티더유니버시티 오브토론토앤드더유니버시티오브빅토리아 강제 대류 타겟 어셈블리
JP5046928B2 (ja) 2004-07-21 2012-10-10 メヴィオン・メディカル・システムズ・インコーポレーテッド シンクロサイクロトロン及び粒子ビームを生成する方法
WO2006025975A1 (en) 2004-07-26 2006-03-09 Isoray Medical, Inc. Method of separating and purifying yttrium-90 from strontium-90
WO2006038958A1 (en) 2004-07-28 2006-04-13 Isoray Medical, Inc. Method of separating and purifying cesium-131 from barium carbonate
WO2006096206A2 (en) 2004-08-18 2006-09-14 Isoray Medical, Inc. Method for preparing particles of radioactive powder containing cesium-131 for use in brachytherapy sources
ES2730108T3 (es) 2005-11-18 2019-11-08 Mevion Medical Systems Inc Radioterapia de partículas cargadas
WO2007100847A2 (en) 2006-02-28 2007-09-07 Isoray Medical, Inc. Method for improving the recovery and purity of cesium-131 from irradiated barium carbonate
JP4541445B2 (ja) * 2007-06-08 2010-09-08 住友重機械工業株式会社 放射性同位元素製造装置及び放射性同位元素の製造方法
JP5179142B2 (ja) * 2007-10-24 2013-04-10 行政院原子能委員会核能研究所 ターゲット物質コンベヤシステム
US8581523B2 (en) 2007-11-30 2013-11-12 Mevion Medical Systems, Inc. Interrupted particle source
US8933650B2 (en) 2007-11-30 2015-01-13 Mevion Medical Systems, Inc. Matching a resonant frequency of a resonant cavity to a frequency of an input voltage
WO2009100063A2 (en) * 2008-02-05 2009-08-13 The Curators Of The University Of Missouri Radioisotope production and treatment of solution of target material
CN102084434B (zh) 2008-05-02 2016-01-20 阳光医疗技术公司 用于产生医用同位素的装置和方法
US8896239B2 (en) 2008-05-22 2014-11-25 Vladimir Yegorovich Balakin Charged particle beam injection method and apparatus used in conjunction with a charged particle cancer therapy system
US8257681B2 (en) * 2008-12-26 2012-09-04 Clear Vascular Inc. Compositions of high specific activity SN-117M and methods of preparing the same
US8106570B2 (en) * 2009-05-05 2012-01-31 General Electric Company Isotope production system and cyclotron having reduced magnetic stray fields
US8153997B2 (en) * 2009-05-05 2012-04-10 General Electric Company Isotope production system and cyclotron
US8106370B2 (en) * 2009-05-05 2012-01-31 General Electric Company Isotope production system and cyclotron having a magnet yoke with a pump acceptance cavity
US8374306B2 (en) 2009-06-26 2013-02-12 General Electric Company Isotope production system with separated shielding
US10978214B2 (en) 2010-01-28 2021-04-13 SHINE Medical Technologies, LLC Segmented reaction chamber for radioisotope production
DE102010006435B3 (de) * 2010-02-01 2011-07-21 Siemens Aktiengesellschaft, 80333 Verfahren und Vorrichtung zur Produktion von 99mTc
US9336916B2 (en) * 2010-05-14 2016-05-10 Tcnet, Llc Tc-99m produced by proton irradiation of a fluid target system
BE1019556A3 (fr) * 2010-10-27 2012-08-07 Ion Beam Applic Sa Dispositif destine a la production de radioisotopes.
US10734126B2 (en) 2011-04-28 2020-08-04 SHINE Medical Technologies, LLC Methods of separating medical isotopes from uranium solutions
US9336915B2 (en) 2011-06-17 2016-05-10 General Electric Company Target apparatus and isotope production systems and methods using the same
US20130083881A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 Abt Molecular Imaging, Inc. Radioisotope Target Assembly
US9686851B2 (en) 2011-09-29 2017-06-20 Abt Molecular Imaging Inc. Radioisotope target assembly
EP2581914B1 (fr) * 2011-10-10 2014-12-31 Ion Beam Applications S.A. Procédé et installation pour la production d'un radioisotope
RU2649662C2 (ru) 2012-04-05 2018-04-05 Шайн Медикал Текнолоджиз, Инк. Водная сборка и способ управления
WO2014052734A1 (en) 2012-09-28 2014-04-03 Mevion Medical Systems, Inc. Controlling particle therapy
EP2901820B1 (en) 2012-09-28 2021-02-17 Mevion Medical Systems, Inc. Focusing a particle beam using magnetic field flutter
EP2901822B1 (en) 2012-09-28 2020-04-08 Mevion Medical Systems, Inc. Focusing a particle beam
US9723705B2 (en) 2012-09-28 2017-08-01 Mevion Medical Systems, Inc. Controlling intensity of a particle beam
US9622335B2 (en) 2012-09-28 2017-04-11 Mevion Medical Systems, Inc. Magnetic field regenerator
JP6121546B2 (ja) 2012-09-28 2017-04-26 メビオン・メディカル・システムズ・インコーポレーテッド 粒子加速器用の制御システム
TW201433331A (zh) 2012-09-28 2014-09-01 Mevion Medical Systems Inc 線圈位置調整
US10254739B2 (en) 2012-09-28 2019-04-09 Mevion Medical Systems, Inc. Coil positioning system
EP3342462B1 (en) 2012-09-28 2019-05-01 Mevion Medical Systems, Inc. Adjusting energy of a particle beam
US20140270723A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Vertech Ip, Llc Electro-acoustic resonance heater
JP2016519769A (ja) * 2013-04-01 2016-07-07 ハーランド，ピーター 放射性同位元素の準中性のプラズマ発生
US8791656B1 (en) 2013-05-31 2014-07-29 Mevion Medical Systems, Inc. Active return system
US9730308B2 (en) 2013-06-12 2017-08-08 Mevion Medical Systems, Inc. Particle accelerator that produces charged particles having variable energies
US10258810B2 (en) 2013-09-27 2019-04-16 Mevion Medical Systems, Inc. Particle beam scanning
US10675487B2 (en) 2013-12-20 2020-06-09 Mevion Medical Systems, Inc. Energy degrader enabling high-speed energy switching
US9962560B2 (en) 2013-12-20 2018-05-08 Mevion Medical Systems, Inc. Collimator and energy degrader
US9661736B2 (en) 2014-02-20 2017-05-23 Mevion Medical Systems, Inc. Scanning system for a particle therapy system
BE1023217B1 (fr) * 2014-07-10 2016-12-22 Pac Sprl Conteneur, son procede d'obtention, et ensemble de cible pour la production de radio-isotopes utilisant un tel conteneur
US9950194B2 (en) 2014-09-09 2018-04-24 Mevion Medical Systems, Inc. Patient positioning system
US9991013B2 (en) 2015-06-30 2018-06-05 General Electric Company Production assemblies and removable target assemblies for isotope production
US10786689B2 (en) 2015-11-10 2020-09-29 Mevion Medical Systems, Inc. Adaptive aperture
US10925147B2 (en) 2016-07-08 2021-02-16 Mevion Medical Systems, Inc. Treatment planning
US11103730B2 (en) 2017-02-23 2021-08-31 Mevion Medical Systems, Inc. Automated treatment in particle therapy
CN106910547A (zh) * 2017-03-28 2017-06-30 佛山市来保利高能科技有限公司 一种适用于流体辐射改性的装置
EP3645111A1 (en) 2017-06-30 2020-05-06 Mevion Medical Systems, Inc. Configurable collimator controlled using linear motors
US10714225B2 (en) 2018-03-07 2020-07-14 PN Labs, Inc. Scalable continuous-wave ion linac PET radioisotope system
US11291861B2 (en) 2019-03-08 2022-04-05 Mevion Medical Systems, Inc. Delivery of radiation by column and generating a treatment plan therefor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5346598A (en) * 1976-10-07 1978-04-26 Ebara Corp Cooling system and device of particle accelerator irradiation aperture
US5425063A (en) * 1993-04-05 1995-06-13 Associated Universities, Inc. Method for selective recovery of PET-usable quantities of [18 F] fluoride and [13 N] nitrate/nitrite from a single irradiation of low-enriched [18 O] water
JPH0954196A (ja) * 1995-08-17 1997-02-25 Nihon Medi Physics Co Ltd １８−ｆ製造ターゲット部材及びターゲットシステム

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2868987A (en) * 1952-01-03 1959-01-13 Jr William W Salsig Liquid target
US3349001A (en) * 1966-07-22 1967-10-24 Stanton Richard Myles Molten metal proton target assembly
US4800060A (en) 1982-08-03 1989-01-24 Yeda Research & Development Co., Ltd. Window assembly for positron emitter
US4752432A (en) 1986-06-18 1988-06-21 Computer Technology And Imaging, Inc. Device and process for the production of nitrogen-13 ammonium ion from carbon-13/fluid slurry target
DE3808973A1 (de) 1988-03-17 1989-10-05 Kernforschungsz Karlsruhe Gastargetvorrichtung
US5586153A (en) 1995-08-14 1996-12-17 Cti, Inc. Process for producing radionuclides using porous carbon
US5917874A (en) 1998-01-20 1999-06-29 Brookhaven Science Associates Accelerator target
JP3564599B2 (ja) 1998-09-02 2004-09-15 独立行政法人理化学研究所 陽電子線源及びその製造方法並びに陽電子線源自動供給装置
BE1011263A6 (fr) 1999-02-03 1999-06-01 Ion Beam Applic Sa Dispositif destine a la production de radio-isotopes.
US6359952B1 (en) 2000-02-24 2002-03-19 Cti, Inc. Target grid assembly
US6586747B1 (en) 2000-06-23 2003-07-01 Ebco Industries, Ltd. Particle accelerator assembly with liquid-target holder
US6917044B2 (en) 2000-11-28 2005-07-12 Behrouz Amini High power high yield target for production of all radioisotopes for positron emission tomography
US6567492B2 (en) * 2001-06-11 2003-05-20 Eastern Isotopes, Inc. Process and apparatus for production of F-18 fluoride
JP3989897B2 (ja) 2001-06-13 2007-10-10 ザ ユニバーシティ オブ アルバータ，ザ ユニバーシティ オブ ブリティッシュ コロンビア，カールトン ユニバーシティ，サイモン フレイザー ユニバーシティ アンド ザ ユニバーシティ オブ ビクトリ イオンビームによる１８ｆ−フッ化物の製造のための装置と方法
US20040100214A1 (en) 2002-05-13 2004-05-27 Karl Erdman Particle accelerator assembly with high power gas target
ATE409945T1 (de) * 2002-05-21 2008-10-15 Univ Duke Batch-target und verfahren zur erzeugung eines radionuklids
US7831009B2 (en) 2003-09-25 2010-11-09 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Tantalum water target body for production of radioisotopes

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5346598A (en) * 1976-10-07 1978-04-26 Ebara Corp Cooling system and device of particle accelerator irradiation aperture
US5425063A (en) * 1993-04-05 1995-06-13 Associated Universities, Inc. Method for selective recovery of PET-usable quantities of [18 F] fluoride and [13 N] nitrate/nitrite from a single irradiation of low-enriched [18 O] water
JPH0954196A (ja) * 1995-08-17 1997-02-25 Nihon Medi Physics Co Ltd １８−ｆ製造ターゲット部材及びターゲットシステム

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
An efficient 18-F fluoride production method usingarecirculationg 18-O water target. JEAN-LUC MORELLE 等.PROCEEDING OF THE 3RD WORKSHOP ON TARGETRY AND TARGET CHEMISTRY. 1990
An efficient 18-F fluoride production method usingarecirculationg 18-O water target. JEAN-LUC MORELLE 等.PROCEEDING OF THE 3RD WORKSHOP ON TARGETRY AND TARGET CHEMISTRY. 1990 *

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Publication number Publication date
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WO2004053892A3 (en) 2004-09-02
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DE60336009D1 (de) 2011-03-24
JP4751615B2 (ja) 2011-08-17
CN1726563A (zh) 2006-01-25
EP1570493B1 (en) 2011-02-09
AU2003289768A1 (en) 2004-06-30
ATE498183T1 (de) 2011-02-15
CA2502287C (en) 2011-08-23
JP2006509202A (ja) 2006-03-16
WO2004053892A2 (en) 2004-06-24
EP1570493A2 (en) 2005-09-07
EP1429345A1 (fr) 2004-06-16
US20060104401A1 (en) 2006-05-18

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