CN114502238A - 放射疗法源的湿法制备 - Google Patents

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Abstract

一种积累镭放射性核素的方法，该方法包括提供包含钍放射性核素和钍结合提取剂的第一溶液，其中第一溶液不与镭结合；允许第一溶液中的钍放射性核素的一部分衰变为镭原子；以及收集由衰变产生的镭原子。收集的镭原子可以被包含在溶液中，以将镭原子收集到近距离放射疗法源上的方式将该近距离放射疗法源浸入到该溶液中。

Description

放射疗法源的湿法制备
发明领域
本发明总体上涉及放射疗法，并且特别是涉及制备α放射疗法源(alpharadiotherapy source)的方法。
发明背景
α颗粒是对某些类型的肿瘤(包括恶性肿瘤)的放射疗法的有力手段。一种类型的α放射疗法源是负载有镭-223原子或镭-224原子的扩散α发射器放射疗法(DART)源，其具有适合(例如，不过长也不过短)用于治疗目的的半衰期。
授予Kelson的美国专利8,834,837描述了一种通过将源定位在来自钍-228的表面源的镭-224的流(flux)中来制备αDART源的方法。
美国专利公开2015/0292061描述了从质子辐照的钍靶中分离放射性核素裂变产物。
发明概述
根据本发明的实施方案，提供了一种积累镭放射性核素的方法，该方法包括提供包含钍放射性核素和钍结合提取剂的第一溶液，其中第一溶液不与镭结合；允许第一溶液中的钍放射性核素的一部分衰变为镭原子；以及收集由衰变产生的镭原子。
任选地，钍结合提取剂包括TOPO(三辛基氧化膦)。任选地，收集镭原子包括将镭原子收集到第二溶液中。可选择地或另外地，收集镭原子包括将镭原子收集到近距离放射疗法(brachytherapy)源上。任选地，收集镭原子包括将镭原子收集到第二溶液中，并且将近距离放射疗法源浸入到第二溶液中。任选地，提供第一溶液包括将第一溶液引入到具有第二溶液的室中，使得衰变镭原子扩散到第二溶液中。任选地，提供第一溶液包括提供包含在第二溶液中具有低溶解度水平的稀释剂的溶液。
任选地，稀释剂具有低于水的比重的比重。任选地，稀释剂包括环己烷。任选地，第二溶液包括盐溶液。任选地，允许钍放射性核素的一部分衰变为镭原子包括将分离溶液留在室中，该室具有由在衰变期内吸引镭的材料制成的壁，并且收集镭原子包括使用盐溶液将镭原子从壁上洗掉。任选地，允许分离溶液中的钍放射性核素的一部分衰变为镭原子包括将第一溶液放置在室中，在不使用低于4的pH的酸的情况下，镭原子从该室中是可分离的。
在一些实施方案中，提供第一溶液包括提供钍结合提取剂和具有低溶解度水平的稀释剂的分离溶液，将制备的分离溶液与包含钍放射性核素的初始溶液组合，使得来自初始溶液的钍放射性核素结合至钍结合提取剂，并且将分离溶液与初始溶液分离，以形成第一溶液。
根据本发明的实施方案，还提供了一种产生近距离放射疗法源的方法，该方法包括产生包含镭原子的溶液；以及以将镭原子收集到近距离放射疗法源上的方式将该近距离放射疗法源浸入到溶液中。任选地，该方法还包括用保护涂层包覆源，该保护涂层防止镭原子从源分离，但允许镭原子的子核在镭原子衰变时离开源。
任选地，用保护涂层包覆源包括通过聚砜或聚二甲基硅氧烷包覆。任选地，用保护涂层包覆源包括通过氧化铝包覆。任选地，该方法还包括在将源浸入到溶液中之前用锰氧化物包覆源。任选地，该方法还包括在用锰氧化物包覆源之后，加热源并且允许源缓慢冷却。任选地，源包括锰氧化物源。任选地，溶液包括盐溶液或蒸馏水。
根据本发明的实施方案，还提供了一种用于积累镭放射性核素的设备，该设备包括：第一容器，其容纳包含钍放射性核素和钍结合提取剂的第一溶液；第二容器，其容纳包含镭原子的第二溶液；泵；以及处理器，其被配置成控制泵以将第三溶液引入到第一容器中，并且在收集镭原子的足够的时间段之后，从第一容器移除第三溶液并且将第三溶液转移至第二容器。
根据本发明的实施方案，还提供了一种近距离放射疗法源，该近距离放射疗法源包括基底(base)，其尺寸和形状被设定成用于插入到人体器官中以用于近距离放射疗法；基底上的锰氧化物涂层；和附接至锰氧化物涂层的镭原子。任选地，基底包括金属基底。
可选择地，基底包括非金属基底。任选地，该近距离放射疗法源还包括保护涂层，该保护涂层防止镭原子从源分离，但允许镭原子的子核离开源。任选地，保护涂层允许镭原子的子核由于由镭原子的衰变产生的能量而离开源。可选择地或另外地，保护涂层允许镭的子核由于扩散而离开源。任选地，保护涂层包括聚砜和/或氧化铝。任选地，近距离放射疗法源包含的钍原子不超过源上镭原子的0.1％。任选地，镭原子以由退火产生的方式被附接至锰氧化物涂层。
附图简述
图1是根据本发明的实施方案的在产生αDART近距离放射疗法源时进行的动作的流程图；
图2是根据本发明的实施方案的用于产生镭近距离放射疗法源的工艺的示意图；
图3A-图3B示出了根据本发明的实施方案的镭衰变期之前和之后的室系统；
图4A-图4B示出了根据本发明的其他实施方案的衰变期之前和之后的室系统；以及
图5是根据本发明的实施方案的用于产生αDART近距离放射疗法源的系统的示意图。
实施方案的详细描述
本发明的一些实施方案的方面涉及一种产生包含放射性镭原子的溶液的方法。该方法包括提供容器，所述容器包含在溶液中的钍原子，所述溶液吸引钍但不吸引镭；以及允许钍衰变为镭。在一些实施方案中，容器还包含不与钍溶液混合的第二溶液。当收集到足够量的镭时，允许镭原子扩散到第二溶液中，将第二溶液与镭原子一起从容器中移除。在其他实施方案中，镭原子被允许积累在容器的壁上，并且在钍溶液从容器中移除之后从壁上收集。钍任选地包括钍-228。然而，应当注意，本发明的原理也可以以钍-227使用，例如由锕-227产生的钍-227。
本发明的一些实施方案的方面涉及一种产生镭近距离放射疗法源的方法。该方法包括以将镭原子收集到近距离放射疗法源上的方式将该近距离放射疗法源浸入到包含镭原子的溶液中。
镭溶液任选地使用上文描述的方法产生。可选择地，镭溶液使用本领域已知的任何其他合适的方法产生，诸如通过使用分馏塔从钍中分离镭。
概述
图1是根据本发明的实施方案的在产生镭近距离放射疗法源时进行的动作的流程图。图2是图1的工艺的示意图。
图1的工艺任选地从接收(102)包含钍-228放射性核素22的初始溶液20开始。制备(104)由钍结合提取剂形成的分离溶液30，该钍结合提取剂与钍结合但不与镭结合，溶解在稀释剂中，该稀释剂在水中具有低溶解度水平(即，小于0.1％)，并且任选地具有不同于水的比重的比重，诸如环己烷。分离溶液30被装载(106)到包含接收的(102)初始溶液20的容器40中。在操作持续时间(108)之后，来自初始溶液20的钍放射性核素22附接至分离溶液30中的钍结合提取剂。应当注意，稀释剂防止分离溶液30与初始溶液20混合。
现在包含钍放射性核素22的分离溶液30从初始溶液20中分离，并且被放置(110)在镭收集室60中，在该镭收集室中，分离溶液30被保持持续一段衰变期(112)，该衰变期的时间长度足以使一定百分比的钍放射性核素经历放射性衰变为镭。在衰变期(112)之后，分离溶液30从镭收集室60中移除(114)，留下镭原子62，该镭原子62不结合至在镭收集室60中的分离溶液30。液体提取溶液50用于将镭原子62从镭收集室60中洗出。然后，将近距离放射疗法源80浸入(116)提取溶液50中，并且在其表面上收集镭原子62。任选地，在被浸入(116)提取溶液50中之前，近距离放射疗法源80通过锰氧化物包覆(130)，该锰氧化物适合于将镭原子62吸引和/或结合至源80。
在一些实施方案中，在近距离放射疗法源80从提取溶液50中移除之后，该源通过合适的涂层包覆(118)，该涂层防止镭原子62离开源，同时允许子氡核素离开源80。特别地，涂层任选地足以防止在加热灭菌期间镭原子的释放。可选择地，可以使用其他灭菌方法，诸如γ射线灭菌，并且在这样的情况下，涂层可以较薄或者根本不使用涂层。
在一些实施方案中，涂层包括聚砜，例如由Solvay生产的MED2-4213。可选择地或另外地，涂层包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)，例如由Specialty Polymers提供的Eviva EV-500，或Parylene N。涂层任选地具有允许氡扩散通过涂层的厚度。涂层任选地具有小于10微米、小于5微米、小于1微米、小于0.5微米或甚至小于0.3微米的厚度。在一些实施方案中，涂层具有至少0.05微米或甚至至少0.1微米的厚度。在其他实施方案中，例如当涂层包括PDMS涂层时，涂层相对厚，并且具有至少1微米、至少3微米或甚至至少5微米或至少8微米的厚度。
在一些实施方案中，涂层包括氧化铝(aluminum-oxide)，也被称为氧化铝(alumina)。氧化铝涂层任选地足够薄，以允许氡由于放射性反冲(radioactive recoil)而排出。氧化铝涂层任选地使用原子层沉积(ALD)产生，并且具有小于50纳米、小于10纳米或甚至小于6纳米的厚度。
在一些实施方案中，在包覆(118)近距离放射疗法源80之前，近距离放射疗法源80通过加热并且允许其缓慢冷却来退火。任选地，在退火中，近距离放射疗法源80被加热到至少275摄氏度、至少350摄氏度或甚至至少400摄氏度。在一些实施方案中，退火在低氧环境中进行，诸如在真空中或在惰性气体环境中进行。
分离溶液细节
包含钍-228的酸性溶液20从多种供应商处商业可得，包括例如德国的Eckert-Ziegler和美国的橡树岭国家实验室(ORNL)。
分离溶液30的制备(104)使用本领域中已知的任何合适的方法进行，诸如在Afifi等人“Extraction and Determination of Thorium and its application on GeologicSamples using Trioctyl Phosphine Oxide”,Arab Journal of Nuclear Science andApplications,45(3),2012中描述的任何方法，该文献的公开内容通过引用并入本文。
在一些实施方案中，钍结合提取剂包括有机提取剂，诸如TOPO(三辛基氧化膦)、磷酸三丁酯、N,N,N’,N’-四己基琥珀酰基酰胺、N-烷基酰胺、硝酸三烷基甲基铵、双十二烷基磷酸、2-乙基己基苯基磷酸、二异丁基酮或六乙酸杯芳烃(hexa acetate calixarene)。
可选择地或另外地，钍结合提取剂包括一种或更多种亚砜，诸如二正丁基亚砜(dibutyl-n-sulfoxide)(DBSO)，例如如在Khan等人“Solvent Extraction of ThoriumFrom Nitric Acid Solutions Using Di-N-Butyl Sulfoxide(Dbso)in Xylene”,Journalof Radioanalytical and Nuclear Chemistry,1995年12月，第198栏，第2期，第409-421页中描述的，该文献的公开内容通过引用并入本文。
在一些实施方案中，钍结合提取剂包括除了结合至钍之外还结合至铅的提取剂，以便减少进入提取溶液50并且最终到达源80的铅的量。可选择地或另外地，将单独的铅结合材料添加到分离溶液30中。
作为使用环己烷作为稀释剂的替代方案，使用其他稀释剂，诸如苯、四氯化碳、氯仿、煤油、甲苯、十二烷或邻二甲苯。
在一些实施方案中，在操作持续时间(108)期间，振摇容器40以诱导钍与钍结合提取剂的结合。在这些实施方案中，操作持续时间(108)是至少30秒、至少1分钟、至少3分钟或甚至至少5分钟。操作持续时间(108)任选地小于15分钟、小于10分钟或甚至小于5分钟。
可选择地，容器40在操作持续时间(108)期间不被振摇。根据该替代方案，操作持续时间足够长以允许钍扩散到钍结合提取剂，并且任选地是至少6小时、至少12小时或甚至至少24小时。
容器40被示出为封闭的，这在其被振摇以诱导结合时特别有用。然而，应当注意，可以使用其他形式的容器，包括敞口容器。
镭收集细节
在一些实施方案中，在衰变期(112)期间，提取溶液50与分离溶液30和其中的钍放射性核素22一起被包含在镭收集室60中，使得由钍放射性核素22的衰变形成的镭原子62扩散到提取溶液50中。任选地，提取溶液50包含蒸馏水。蒸馏水任选地形成提取溶液50的至少80％、至少90％、至少95％或甚至至少99％。发现使用蒸馏水比其他溶液诸如盐溶液更容易将镭原子转移至近距离放射疗法源80。任选地，在提取溶液50包含蒸馏水的实施方案中，镭收集室60由镭不易于与其结合的材料(诸如特氟隆)形成。可选择地，提取溶液50包括盐溶液，诸如氯化钾(KCl)。盐溶液通常减少镭在镭收集室60的壁上的沉淀，并且因此可以用于镭收集室60包括玻璃容器的实施方案。然而，应当注意，即使在镭收集室60不是由玻璃制成而是由其他材料诸如特氟隆制成的实施方案中，提取溶液50也可以包括盐溶液。任选地，镭收集室60不包括以需要pH为4或更低的酸来从室中提取镭原子62的方式与镭原子62强结合的内壁或其他元件。因此，镭原子62可以被收集在非酸性溶液中，这对于将镭原子62转移至近距离放射疗法源80可能更方便。
盐溶液50中的盐任选地具有至少0.001摩尔或甚至至少0.01摩尔的浓度。在一些实施方案中，盐溶液中的盐的浓度小于0.1摩尔。任选地，盐溶液具有约5(±10％)的pH。作为盐溶液的替代方案，提取溶液50包括具有2-3之间的pH的弱酸。根据该替代方案，在移除(114)分离溶液30之后并且在将近距离放射疗法源80浸入(116)提取溶液50之前，提取溶液50任选地被调整，以便更好地适于将镭原子62传递至近距离放射疗法源80。
在一些实施方案中，不是从镭收集室60中移除(114)分离溶液30，而是将提取溶液50移出至不同的容器，同时将分离溶液30留在镭收集室60中。
在其他实施方案中，在衰变期(112)期间，分离溶液30和其中的钍放射性核素22本身位于镭收集室60中，并且由衰变形成的镭原子62沉淀在镭收集室60的壁上。在衰变期(112)之后，将分离溶液30从镭收集室60中移除，并且使提取溶液50穿过镭收集室60，以从室的壁收集镭原子62。在这些实施方案中，提取溶液50任选地包括适合用于从镭收集室60的壁清洗镭原子62的盐溶液，诸如氯化钾(KCl)，或弱酸。任选地，在这些实施方案中，镭收集室60被配置成具有大表面积的形状，例如长且窄的柱的形状。例如，镭收集室60可以具有长且窄的管的形状，该管具有小于15毫米、小于10毫米或甚至小于5毫米的直径。用作镭收集室60的管的长度任选地根据所使用的分离溶液30的量来选择。在一些实施方案中，管具有至少10厘米或甚至至少15厘米的长度。任选地，在这些实施方案中，管具有两个开口，其允许提取溶液50以将沉淀的镭原子62从用作镭收集室60的管的壁上洗掉的方式从一端的第一开口通过管流到另一端的第二开口。
作为使用提取溶液50的替代方案，分离溶液30本身被放置持续足够的时间(112)以用于使一定百分比的放射性核素经历放射性衰变成镭。然后将源80浸入到分离溶液30中，以在其表面上收集镭原子62。该替代方案尤其可以用于在源80上收集一些钍放射性核素22是可接受的，并且不存在对从源80浸入的容器中移除钍放射性核素22的需求。任选地，在这些实施方案中，容纳分离溶液30的容器包括不结合镭原子62的材料，诸如特氟隆。
源细节
近距离放射疗法源80可以具有大体上任何适合用于近距离放射疗法的形状。近距离放射疗法源80可以具有例如圆柱体形状、平坦表面形状或球形状。在一些实施方案中，近距离放射疗法源80包括从提取溶液50吸引镭原子62的材料。例如，近距离放射疗法源80可以包括金属源或可以通过金属包覆。当提取溶液50包含允许镭原子62扩散到金属源的蒸馏水时，这些实施方案特别有用。应当注意，根据这些实施方案中的一些，通过锰氧化物包覆(130)近距离放射疗法源80不是必需的，并且可以跳过。
在一些实施方案中，近距离放射疗法源80包括不干扰在植入近距离放射疗法源80时待使用的一种或更多种医学成像模式(诸如超声或MRI)的材料。
可选择地或另外地，近距离放射疗法源80包括用于与锰氧化物结合的材料，锰氧化物又与镭原子62结合。任选地，近距离放射疗法源80包括适合用于接收锰氧化物涂层的金属基底。可选择地，近距离放射疗法源80包括非金属基底，该非金属基底是由充分结合至锰氧化物涂层的金属包覆的金属。可选择地，近距离放射疗法源80包括可以结合至锰氧化物涂层的任何其他材料。
锰氧化物任选地包括二氧化锰(MnO2)。可选择地，锰氧化物包括结合镭的任何其他锰氧化物，诸如二氧化锰(IV)、锰(II)氧化物(MnO)、锰(II,III)氧化物(Mn3O4)、锰(III)氧化物(Mn2O3)和锰(VII)氧化物(Mn2O7)或多种锰氧化物的混合物。
通过锰氧化物包覆(130)近距离放射疗法源80任选地通过将近距离放射疗法源80浸入高锰酸钾(KMnO4)中来进行。包覆(130)任选地在至少60摄氏度，或甚至至少80摄氏度，例如约90摄氏度的温度进行。在包覆近距离放射疗法源80之后，源和锰氧化物涂层任选地在至少1小时，或甚至至少6小时内被缓慢冷却。申请人已经发现缓慢冷却获得了更稳定的涂层。可选择地，使用任何其他合适的用于通过锰氧化物的包覆的方法。在其他实施方案中，代替锰氧化物或除了锰氧化物之外，使用任何其他适于结合镭原子62的材料。
在一些实施方案中，在将近距离放射疗法源80浸入提取溶液50中之前，提取溶液50被稀释、被浓缩或经历化学改变。例如，如上文提及的，提取溶液50可以被调整至期望的pH水平，例如约5。任选地进行稀释和/或浓缩，以使提取溶液50中的镭浓度在期望的限值内。任选地，镭浓度是每毫升至少3微居里、每毫升至少5微居里或甚至每毫升至少10微居里。在一些实施方案中，镭浓度低于每毫升60微居里、低于每毫升50微居里或甚至低于每毫升40微居里。
将近距离放射疗法源80浸入(116)提取溶液50中任选地进行持续至少1小时、至少5小时或甚至至少10小时。可选择地，使用本领域已知的用于加速镭在近距离放射疗法源80上的收集的方法，诸如振摇和/或混合。在一些实施方案中，加热提取溶液50以便加速镭在近距离放射疗法源80上的收集。提取溶液50任选地被加热至在溶液中产生电流的温度，诸如至少50摄氏度、至少60摄氏度、至少75摄氏度或甚至至少80摄氏度。任选地，将溶液加热至不高于90摄氏度或甚至不高于80摄氏度的温度。根据该替代方案，浸渍任选地进行持续少于3小时、少于1小时或甚至少于30分钟。近距离放射疗法源80浸入(116)提取溶液50中的时间任选地根据源的期望活性和提取溶液50中镭的浓度来选择。
在用于近距离放射疗法源80的大规模生产的实施方案中，镭原子62在镭收集室60中的产生的速率被监测，并且当该速率低于期望的水平时，分离溶液30被具有更高钍密度的不同批次的分离溶液30替换。可选择地，具有高钍密度的浓缩的分离溶液30被添加到目前在镭收集室60中的分离溶液30中。任选地，在添加具有高钍密度的浓缩的分离溶液30之前，从镭收集室60中移除一部分具有低钍密度的分离溶液30，以便为浓缩的分离溶液30腾出空间。应当注意，不是监测钍衰变为镭的实际速率，而是基于钍的半衰期和分离溶液30中钍的原始浓度来估计速率，并且因此预先选择添加和/或替换分离溶液30的时间。
当在镭收集室60中时，分离溶液30中钍的浓度任选地是在每毫升中至少0.08毫居里、至少0.1毫居里、或甚至至少0.2毫居里。申请人已经发现，使用较高浓度的钍可能通过引起氢原子的释放而损害环己烷，并且因此分离溶液30中钍的浓度任选地不大于每毫升2毫居里或甚至不大于每毫升1毫居里。在一些实施方案中，针对分离溶液30中钍的浓度，定义上限和下限。当浓度达到下限时，替换分离溶液30，或将高度浓缩的钍溶液添加到镭收集室60中，以使钍浓度达到上限。
图1的方法不取决于初始溶液20的品质(例如，纯度)，因为在镭被引导至近距离放射疗法源之前，被引导至近距离放射疗法源上的镭与初始溶液20分离。因此，所得到的近距离放射疗法源可以在没有与镭混合的钍的情况下产生，或者至少在少量的钍原子的情况下产生，诸如近距离放射疗法源上镭原子的数目的少于1％，近距离放射疗法源上镭原子的少于0.1％或甚至近距离放射疗法源上镭原子的少于0.01％。然而，应当注意，在一些情况下，需要包括镭和钍两者的近距离放射疗法源。在这样的情况下，可以通过将具有期望浓度的钍的溶液混合到提取溶液50中来获得期望百分比的钍。
图1的方法也允许钍的高利用率。
任选地，图1的方法不需要高温，并且在一些实施方案中，图1的整个过程在低于180摄氏度或甚至低于140摄氏度的温度进行。然而，在其他实施方案中，该方法的一个或更多个阶段可能需要高于250摄氏度，或甚至高于300摄氏度或350摄氏度的高温。
室
图3A-图3B示出了根据本发明的实施方案的衰变期(112)之前和之后的室系统300。室系统300是上文讨论的室60的可能的实施方式。系统300的室310包括上部软木塞302，用于将其中含有钍放射性核素22的分离溶液30装载到室310中。在底侧，室310包括窄的开口304，其连接至窄的特氟隆管306，特氟隆管306具有远端隔膜308，提取溶液50通过远端隔膜308被引入到室310中。隔膜308，其任选地由有机硅或橡胶制成，允许通过针引入和移除液体，而没有泄漏。
通过室310的上部开口进行将分离溶液30放置(110)在室310中，该上部开口由上部软木塞302密封。在放置分离溶液30之前、之后和/或同时，通过隔膜308将合适量的提取溶液50引入到室310中。提取溶液50填充窄的特氟隆管306和室310的一部分。因为分离溶液30比提取溶液50轻，所以分离溶液30漂浮在提取溶液50上，如图3A所示。在衰变期(112)之后，提取溶液50通过隔膜308从室310中移除，使得只有分离溶液30保留在室310中，如图3B所示。应当注意，一小部分的提取溶液50任选地保留在窄的特氟隆管306中，使得并非所有提取溶液50都从室系统300中提取。这是有利的，以便确保分离溶液30的可能污染提取溶液50的有意义部分不与提取溶液50一起离开室系统300。窄的特氟隆管306的尺寸被任选地选择成一方面使保留在室系统300中的提取溶液50的量最小化，同时另一方面防止分离溶液30的残余物与提取溶液50一起离开室系统300。应当注意，代替特氟隆管306，可以使用任何其他合适材料诸如硅或橡胶的管。该选项在分离溶液30不进入管的情况下特别有用，并且因此在分离溶液30和形成管的材料之间不存在不相容性的问题。
此后，可以通过隔膜308将另外的提取溶液50引入到室310中，以从相同的分离溶液30中收集镭原子。当分离溶液30中钍的浓度低于阈值时，将另外量的具有高浓度的钍的分离溶液30通过软木塞302引入到室310中。因此，系统300可以用于连续产生携带镭的提取溶液50。
根据一些实施方案，将分离溶液30放置(110)在室310中以比将提取溶液50引入到室310中低得多的速率进行。例如，将分离溶液30放置(110)在室310中可以在将提取溶液50引入到室310中的每10个、每100个或甚至每1000个阶段进行一次。因此，在这些实施方案中，将分离溶液30放置(110)在室310中可以被视为初始化阶段。
图4A-图4B示出了根据本发明的其他实施方案的衰变期(112)之前和之后的室系统400。在系统400中，室310具有窄的延伸部分402，延伸部分402适合用于在其内壁上收集镭原子。
在系统初始化阶段，其中含有钍放射性核素的分离溶液30通常通过由上部软木塞302密封的开口被装载到窄的延伸部分402中，如图4A所示。在第一衰变期(112)之后，提取溶液50通过隔膜308和管306被装载到窄的延伸部分402中，将分离溶液30推入室310中，如图4B所示。提取溶液50从窄的延伸部分402的壁收集镭原子，并且与镭原子一起通过隔膜308移除。分离溶液30然后返回到窄的延伸部分402中，如图4A所示，并且另一轮镭原子产生开始。
图5是根据本发明的实施方案的用于产生αDART近距离放射疗法源的系统500的示意图。系统500包括歧管502，歧管502通过阀508和液体管504连接至多种容器。容器包括提取溶液50容器510、镭收集室560，在镭收集室560中由钍放射性核素22的衰变形成的镭原子62(图2)扩散到提取溶液50中。容器任选地还包括评估室518、镭储存容器530和水室540。在一些实施方案中，歧管502被连接至一个或更多个多隔室浸渍容器550，该多隔室浸渍容器550包括多个浸渍隔室552，该浸渍隔室552被布置成通过积累镭原子来接收将被转化成近距离放射疗法源80的元素。机械臂580任选地用于将近距离放射疗法源80插入到浸渍隔室552中，并且将它们从其中移除。泵536任选地连接至歧管502，并且用于在系统500的容器之间转移液体。倾倒装置(dump)570任选地连接至歧管502的阀508中的一个，以接收不再需要的废液。
在一些实施方案中，容器中的一个或更多个，诸如提取溶液容器510、镭收集室560、评估室518和/或水室540被放置在相应的磅秤572上，磅秤572用于监测容器中液体的量。可选择地或另外地，可以使用用于监测容器的内容物的任何其他传感器。
CPU 548任选地通过向阀508、泵536和/或机械臂580发送控制命令来控制系统500的操作。来自CPU 548的命令使用本领域已知的任何合适的方法有线或无线地发送。阀508通常保持关闭，当需要使液体通过特定阀时打开，并且在液体被转移之后再次关闭。
在操作中，泵536将一定量的提取溶液50从容器510转移至镭收集室560。在之前、并行地和/或之后，分离溶液30通过上部阀514被引入到镭收集室560。在预定的时间之后，和/或在确定收集到足够的镭之后，泵536将提取溶液50从收集室560取回至评估室518，在评估室518中评估提取溶液50和/或其镭含量。如果提取溶液50的品质足够，则泵536将提取溶液50转移至镭储存容器530。然而，如果提取溶液50的浓度需要调节，则泵536将所需量的水从水室540转移至评估室518。可选择地或另外地，提取溶液50被返回到收集室560以接收更多的镭。与镭提取溶液50的产生并行，镭提取溶液50被转移至一个或更多个多隔室浸渍容器550，在多隔室浸渍容器550处，近距离放射疗法源80被浸入到镭提取溶液50中。系统500可以包括连接至单个歧管502的任何数目的收集室560，用于并行产生镭溶液。
如示出的，阀508沿着歧管502线性地布置。然而，在其他实施方案中，管504和/或阀508被放射状地布置在歧管502上。任选地，歧管502具有半球形状或完全球形状。为了在两个容器之间转移液体，连接至源容器的阀508被打开，并且泵536从中抽取一定量的液体进入到泵的内室中。然后，连接至源容器的阀508被关闭，连接至目的容器的阀被打开，并且泵被操作以将其内室中的液体推至目的容器。
结论
应当理解，上文描述的方法和设备将被解释为包括用于进行该方法的设备和使用该设备的方法。应当理解，关于一种实施方案描述的特征和/或步骤有时可以与其他实施方案一起使用，并且并非本发明的所有实施方案都具有特定附图中示出的或关于特定实施方案之一描述的所有特征和/或步骤。应当特别注意，尽管一些从属权利要求仅引用一个母权利要求，但这是由于一些司法管辖区的形式要求，并且除非不可行或特别说明，否则本发明被认为包括从属权利要求的所有组合。任务不一定按描述的确切顺序进行。
应当注意，上文描述的实施方案中的一些可以包括结构、动作或结构和动作的细节，这些对于本发明可能不是必需的，并且被描述为实例。如本文描述的结构和动作可以由进执行相同功能的等同物替换，即使结构或动作不同，如本领域中已知的。通过实例的方式引用上文描述的实施方案，并且本发明不限于在上文中已经特别地示出和描述的内容。而是，本发明的范围包括上文描述的多种特征的组合和子组合两者，以及现有技术中未公开的其变型和修改，本领域技术人员在阅读前述描述后将想到这些变型和修改。因此，本发明的范围仅由如权利要求中使用的要素和限制来限定，其中术语“包括/包含(comprise)”、“包括(include)”、“具有”及其词形变化当在权利要求中使用时应意味着“包括但不一定限于”。

Claims (33)

1.一种积累镭放射性核素的方法，所述方法包括：
提供包含钍放射性核素和钍结合提取剂的第一溶液，其中所述第一溶液不与镭结合；
允许所述第一溶液中的所述钍放射性核素的一部分衰变为镭原子；以及
收集由衰变产生的镭原子。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述钍结合提取剂包括TOPO(三辛基氧化膦)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中收集所述镭原子包括将所述镭原子收集到第二溶液中。
4.根据权利要求1所述的方法，其中收集所述镭原子包括将所述镭原子收集到近距离放射疗法源上。
5.根据权利要求4所述的方法，其中收集所述镭原子包括将所述镭原子收集到第二溶液中，并且将所述近距离放射疗法源浸入到所述第二溶液中。
6.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述第一溶液包括将所述第一溶液引入到具有第二溶液的室中，使得衰变镭原子扩散到所述第二溶液中。
7.根据权利要求6所述的方法，其中提供所述第一溶液包括提供包含在所述第二溶液中具有低溶解度水平的稀释剂的溶液。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述稀释剂具有低于水的比重的比重。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述稀释剂包括环己烷。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二溶液包括盐溶液。
11.根据权利要求1所述的方法，其中允许所述钍放射性核素的一部分衰变为镭原子包括将分离溶液留在室中，所述室具有由在衰变期内吸引镭的材料制成的壁，并且其中收集所述镭原子包括使用盐溶液将所述镭原子从所述壁上洗掉。
12.根据权利要求1所述的方法，其中允许分离溶液中的所述钍放射性核素的一部分衰变为镭原子包括将所述第一溶液放置在室中，在不使用低于4的pH的酸的情况下，镭原子从所述室中是可分离的。
13.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述第一溶液包括：
提供钍结合提取剂和具有低溶解度水平的稀释剂的分离溶液；
将制备的分离溶液与包含钍放射性核素的初始溶液组合，使得来自所述初始溶液的钍放射性核素结合至所述钍结合提取剂；以及
将所述分离溶液与所述初始溶液分离，以形成所述第一溶液。
14.一种产生近距离放射疗法源的方法，包括：
产生包含镭原子的溶液；以及
以将所述镭原子收集到近距离放射疗法源上的方式将所述近距离放射疗法源浸入到所述溶液中。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括用保护涂层包覆所述源，所述保护涂层防止所述镭原子从所述源分离，但允许所述镭原子的子核在所述镭原子衰变时离开所述源。
16.根据权利要求15所述的方法，其中用保护涂层包覆所述源包括通过聚砜或聚二甲基硅氧烷包覆。
17.根据权利要求15所述的方法，其中用保护涂层包覆所述源包括通过氧化铝包覆。
18.根据权利要求14所述的方法，还包括在将所述源浸入到所述溶液中之前用锰氧化物包覆所述源。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括在用锰氧化物包覆所述源之后，加热所述源并且允许所述源缓慢冷却。
20.根据权利要求14所述的方法，其中所述源包括锰氧化物源。
21.根据权利要求14所述的方法，其中所述溶液包括盐溶液。
22.根据权利要求14所述的方法，其中所述溶液包括蒸馏水。
23.一种用于积累镭放射性核素的设备，包括：
第一容器，其容纳包含钍放射性核素和钍结合提取剂的第一溶液；
第二容器，其容纳包含镭原子的第二溶液；
泵；以及
处理器，其被配置成控制所述泵以将第三溶液引入到所述第一容器中，并且在收集镭原子的足够的时间段之后，从所述第一容器中移除所述第三溶液并且将所述第三溶液转移至所述第二容器。
24.一种近距离放射疗法源，包括：
基底，其尺寸和形状被设定成用于插入到人体器官中以用于近距离放射疗法；
在所述基底上的锰氧化物涂层；以及
附接至所述锰氧化物涂层的镭原子。
25.根据权利要求24所述的近距离放射疗法源，其中所述基底包括金属基底。
26.根据权利要求24所述的近距离放射疗法源，其中所述基底包括非金属基底。
27.根据权利要求24所述的近距离放射疗法源，还包括保护涂层，所述保护涂层防止所述镭原子从所述源分离，但允许所述镭原子的子核离开所述源。
28.根据权利要求27所述的近距离放射疗法源，其中所述保护涂层允许所述镭原子的子核由于由所述镭原子的衰变产生的能量而离开所述源。
29.根据权利要求27所述的近距离放射疗法源，其中所述保护涂层允许镭的子核由于扩散而离开所述源。
30.根据权利要求27所述的近距离放射疗法源，其中所述保护涂层包括聚砜。
31.根据权利要求27所述的近距离放射疗法源，其中所述保护涂层包括氧化铝。
32.根据权利要求24所述的近距离放射疗法源，其中所述近距离放射疗法源包含的钍原子不超过所述源上的所述镭原子的0.1％。
33.根据权利要求24所述的近距离放射疗法源，其中所述镭原子以由退火产生的方式被附接至所述锰氧化物涂层。
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