EA005715B1 - Система и способ автоматизированного разделения радионуклидов - Google Patents

Abstract

Не содержащая газа система для отделения раствора, по существу, свободных от примесей дочерних продуктов от взаимодействующего с системой родительского загружаемого раствора включает насос (16), несколько многоходовых вентилей (18, 20, 22), разделяющую среду (24) и процессор. Несвернутая трубка (38) протянута между третьим входом второго многоходового вентиля (20) и первым многоходовым вентилем (18). Процессор функционально сопряжен с насосом (16) и несколькими многоходовыми вентилями (18, 20, 22). Раскрывается также способ отделения раствора дочернего продукта, по существу, свободного от примесей, от взаимодействующего с системой родительского загружаемого раствора.

Description

Область техники

Настоящее изобретение относится к системе и способу разделения по существу свободных от примесей радионуклидов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к системе и способу отделения по существу свободного от примесей раствора, содержащего дочерний радионуклид, от раствора, содержащего дочерний и родительский (исходный) радионуклиды.

Предшествующий уровень техники

Радиоактивные материалы находят применение в многочисленных областях, включая, например, медицинские применения в радиодиагностике и радиотерапии. Например, было обнаружено, что альфаи бета-испускающие радионуклиды эффективны в лечении и искоренении микроскопических заболеваний. Примеры таких радионуклидов включают, например, иттрий-90, висмут-212, висмут-213 и рений188. Есть уверенность, что эффективность таких методов лечения является результатом плотной ионизирующей радиации, испускаемой при распаде радионуклидов.

Было установлено, что свинец-212 (РЬ-212), астатин-211 (Л1-211), висмут-212 (Βί-212), висмут-213 (Βί-213) и иттрий-90 (Υ-90) эффективны в лечении и искоренении микроскопической карциномы. В некоторых случаях известные способы получения таких испускающих альфа- или бета-частицы нуклидов ограничены тем, что для их получения необходимо, как правило, применение ускорителей частиц или ядерных реакторов. Кроме того, радионуклиды часто загрязнены примесями как химическими, так и радиохимическими, которые трудно отфильтровать или иным способом удалить из требуемого радионуклида.

Было также установлено, что такие нуклиды, загрязненные примесями, не обладают необходимым свойством равномерно распределяться в обрабатываемой области после введения. Кроме того, необходимый радионуклидный материал и исходные (родительские) материалы испускают опасное излучение, создавая большую опасность для пользователя. Ранее были запатентованы удобные способы выделения Βί-212 и Βί-213 из исходных пучков. См., например, ΗοπνίΙζ и др. Патент США № 5854968 и Ко1теп8сй и др. Патент США № 6126909, содержание которых включено в настоящее описание посредством ссылки.

Более того, многие изотопы, испускающие альфа- и бета-частицы, имеют короткие периоды полураспада. Например, Βί-213 имеет период полураспада около 45,6 мин и с неизбежностью распадается до стабильного Βί-209. Поэтому наиболее желательно получать необходимый изотоп в месте, удаленном от ускорителя частиц или другого источника, и насколько возможно физически приближенно к месту клинического применения.

Радионуклиды могут также применяться для визуализации органов тела или радиодиагностических целей, чтобы определить наличие опасного заболевания (такого, как карцинома) на ранней стадии. В итоге лечение заболевания может быть проведено на ранней стадии, что увеличивает шанс успешного исхода лечения. Для радиодиагностических целей могут применяться, например, технеций-99м, таллий201, фтор-18 или индий-111.

Некоторые из этих необходимых радионуклидов могут быть получены («выращены», накоплены) из родительских радионуклидов. Это означает, что родительский радионуклид хранится в течение предварительно определенного периода времени для того, чтобы произвести дочерний радионуклид путем радиоактивного распада. Затем дочерний продукт должен быть отделен от родителя, а также от любых других примесей, которые могут в нем находиться. Обычно эти процессы проводят в растворе.

В приготовлении этих, а также других радионуклидов важна попытка снизить воздействие радиации на оператора, а также на других лиц, которые постоянно находятся вблизи от процессов накопления и разделения. Хотя дочерние продукты могут быть альфа-излучателями и поэтому создают меньше проблем с экранированием, родительский радионуклид, а также «внучатые» (вторичные) продукты и другие радионуклиды, которые могут здесь присутствовать, могут быть гамма- и бета-излучателями. Вследствие этого эти системы накопления и разделения следует хорошо экранировать и надежно сохранять.

Принцип минимизации воздействия радиации на всех субъектов хорошо известен и принят как принцип «настолько низко, как это разумно приемлемо» (Лк Боте Ак КеакопаЬ1у АсЫеуаЫе - ЛЕ-АРА). Принципы и цели АБАКА приняты в обращении со всеми радиоактивными материалами и в их применении.

Патент США № 6153154 (далее для краткости обозначаемый как «патент-154») раскрывает способ отделения Βί-213 от родительского раствора Ас-225 (актиния-225). Однако описанный способ имеет много недостатков, в том числе, кроме прочих недостатков, использование газа в ходе разделения, возможные потери дорогостоящего родительского раствора и недостаточную очистку дочернего продукта.

Поэтому существует потребность в способе и системе для производства по существу свободных от примесей радионуклидов в оформленном конструктивно виде и с размещением в определенном месте, а также в способе и системе, которые не имеют некоторых или всех недостатков способа по патенту-154. Желательно, чтобы такое устройство было достаточно компактным, чтобы его можно было доставить к пациенту для введения препарата и лечения без дополнительных специальных технических приспособлений. Кроме того, такие система и способ сводят к минимуму воздействие на оператора опасной радиации.

-1005715

Химическая чистота особенно необходима для эффективной медицинской процедуры, так как радионуклид перед использованием обычно присоединяется к агенту биологической локализации. Эта реакция присоединения основывается на принципах координационной химии, где радионуклид соединяется клешневидной (хелатной) связью с лигандом, ковалентно связанным с агентом биологической локализации. В образце, недостаточно химически чистом, присутствие ионных примесей может препятствовать этой реакции присоединения. Если, например, достаточное количество ^99мТс не присоединено к данному агенту биологической локализации, получаются недостаточно отчетливые изображения из-за недостаточной плотности потока фотонов в месте воздействия и/или из-за повышенного ίη νίνο фона вследствие неспецифического распределения в крови или окружающих тканях.

Регулирование радиохимической чистоты защищает от опасностей, связанных с внедрением пациенту долгоживущих или обладающих излучением с высокой энергией примесей, особенно если для радиоактивных примесей неизвестны характеристики биологической локализации и выведения из организма. Радионуклидные примеси создают наибольшую угрозу здоровью пациента, и такие примеси являются первым объектом мер контроля клинического качества, направленных на предотвращение воздействия на пациента опасных и потенциально гибельных доз радиации.

Использование радиации для лечения заболеваний практиковалось издавна, с преобладанием радиационной терапии направленными извне пучками излучения. Теперь открывается путь для механизмов с более адресованным воздействием, таких как радиоиммунотерапия (РИТ), в которой используется присоединение радионуклидов к пептидам, белкам или антителам, концентрирующимся избирательно в месте заболевания, где радиоактивный распад дает цитотоксический эффект. Радиоиммунотерапия представляет собой наиболее избирательный способ доставки цитотоксической дозы радиации к больным клеткам, щадящий здоровую ткань. (См. работы Айй1оск//1пб. Епд. Сйет. Век. 2000. Т. 39. С. 3135-3139; НаккГ)е11 и др.//Сйет. Вет. 2001. Т. 101. С. 2019-2036; 1тат//Г ВаФайоп Опсо1оду Βίο1. Рйук. 2001. Т. 51. С. 271-278; и МсЭемП и др.//8с1епсе. 2001. Т. 294. С. 1537-1540).

Подходящие для РИТ радионуклиды, как правило, имеют периоды полураспада в пределах от 30 мин до нескольких дней, свойства химической координации, обеспечивающие присоединение к агентам биологической локализации, и высокий линейный перенос энергии (ЛПЭ). ЛПЭ определяется как энергия, поглощенная в веществе на единицу длины пути пробега заряженной частицы (см. Сйоррш и др. 1. Мис1еаг СйетЩгу: Тйеогу апб Аррйсайопк. (Ядерная химия: теория и применения.) Регдатоп Ргекк: ОхГогб, 1980). Для альфа-частиц ЛПЭ значительно выше, чем для бета-частиц. Например, альфа-частицы со средней энергией в интервале 5-9 МэВ обычно тратят свою энергию в ткани на пути приблизительно в 50-90 мкм, что соответствует нескольким клеточным диаметрам. Бета-частицы с более низким ЛПЭ, имеющие энергию около 0,5-2,5 МэВ, могут продвинуться в ткани на расстояние до 10000 мкм, и из-за низкого ЛПЭ этих бета-излучений необходимо иметь на поверхности клетки не менее 100000 распадов, чтобы достигнуть гибели клетки с вероятностью 99,99%. Однако для одиночной альфа-частицы, испускаемой с поверхности клетки, значительно более высокий ЛПЭ обеспечивает вероятность 20-40% индукции клеточной гибели, когда одиночная альфа-частица проходит через ядро. (См. НаккГ|е11 и др. // Сйет. Вет. 2001. Т. 101. С. 2019-2036).

К сожалению, ЛПЭ, делающий альфа- и бета-испускающие нуклиды перспективными цитотоксичными агентами для противораковой терапии, вносит также и много уникальных проблем в производство и очистку этих радионуклидов, предназначенных для медицинского применения. На первом месте среди этих проблем находится радиолитическое разрушение несущего материала, происходящее в том случае, когда для радионуклидов с высоким ЛПЭ применяется методология с общепринятым генератором (см. НаккГ)е11 и др. // Сйет. Вет. 2001. Т. 101. С. 2019-2036; Сапко\\' и др. В ВабюписНбе Оепета1отк: №\ν 8ук1етк Гог Ыис1еаг МебЮпе Аррйсайопк (Генераторы радиоактивных изотопов: Новые системы для применений в ядерной медицине). Под ред. Кпарр и др., Атепсап Сйетка1 8ос1е1у: АакЫпд1оп, ЭС. 1984. С. 215-225; Под ред. Кпарр и др. ВабюписШе Оепета1огк: №\ν 8ук1етк Гог Ыис1еаг МебЮпе Аррйсайопк (Генераторы радиоактивных изотопов: Новые системы для применений в ядерной медицине). Атепсап Сйет1са1 8ос1е1у: АакЫпдГоп, ЭС, 1984. Т. 241; Э|е1х и др.//Арр1. Ваб1а1. ГкоГ. 1992. Т. 43. С. 1093-1101; Млгабей и др.//Е Вабюапа1. ШсГ Сйет. 1996. Т. 203. С. 471-488; ЬатЬгесй! и др.//КабюсЫт. Ас1а. 1997. Т. 77. С. 103-123; и Аи и др.//ВабюсЫт. Ас1а. 1997. Т. 79. С. 141-144).

Радиолитическое разрушение материала носителя в генераторе может в результате давать (a) сниженную химическую чистоту (например, продукты радиолиза поддерживающего матрикса могут загрязнять дочерний раствор);

(b) ухудшенную радионуклидную чистоту (например, поддерживающий материал может высвобождать в элюат родительские радионуклиды: это называется «прорыв»);

(c) сниженные выходы дочерних радионуклидов (например, отдача при альфа-распаде может переместить родительские радионуклиды в застойные области носителя, что делает продукты их распада менее доступными для десорбирующего элюента);

(б) снижение скорости протекания колонки (например, разрушение матрикса носителя создает мелкие частички, увеличивающие перепад давлений вдоль колонки); и

-2005715 (е) искаженные эксплуатационные характеристики (например, нестабильность чистоты продукта, плохая воспроизводимость выходов, флуктуирующая скорость протока и т.д.).

Чтобы свести к минимуму нежелательное действие радиолитического разрушения на химическую и радионуклидную чистоту продукта, разделяющие колонки можно использовать однократно, так что продукты радиолитического разрушения не накапливаются и не мешают последующим процедурам очистки. Однако для некоторых применений может потребоваться многократное использование. Поэтому желательно иметь удобные приспособления для помещения разделяющих колонок в устройство и удаления их после использования.

Краткое описание графических материалов

Польза и преимущества настоящего изобретения станут для имеющих обычный опыт в имеющей отношение к делу области более очевидными после ознакомления с нижеследующим детальным описанием и сопровождающими его чертежами, где фиг. 1 иллюстрирует часть одного примера осуществления автоматизированной системы разделения радионуклидов, согласно принципам настоящего изобретения, причем система включает сепаратор, первый, второй и третий многоходовые вентили и насос;

фиг. 2 дает схематическую иллюстрацию примера осуществления системы из фиг. 1, конфигурация которой такова, чтобы осуществить способ отделения требуемого дочернего продукта от загружаемого родительского раствора по принципу «обратной коровы» (геуегае οο\ν). т.е. по обратному типу действия (называемому также многоколоночным генератором с обращенной селективностью), и показывает также с помощью стрелок направление движения поршня насоса;

фиг. 3 - схематическая иллюстрация варианта осуществления системы, изображенной на фиг. 1, конфигурация которой такова, чтобы осуществить способ отделения требуемого дочернего продукта от загружаемого родительского раствора по принципу «обычной коровы», т.е. по прямому типу действия;

фиг. 4 иллюстрирует один монтаж системы, включающий процессор (управляющее устройство), функционально сопряженный с насосом, первым, вторым и третьим вентилями через сопрягающий (интерфейсный) модуль и источник питания, а также иллюстрирует размещение насоса, первого, второго и третьего вентилей внутри защищающего от радиации экрана;

фиг. 5 - иллюстрация, подобная фиг. 3, в которой использованы стрелки для указания направления движения поршня насоса;

фиг. 6 - частичная схематическая иллюстрация другого примера осуществления автоматизированной системы разделения радионуклидов, которая содержит три насоса и пять многоходовых вентилей, с дополнительной иллюстрацией направления движения поршней насосов с помощью указующих стрелок;

фиг. 7 - частичное схематическое представление еще одного примера осуществления автоматизированной системы разделения радионуклидов, содержащей три насоса и шесть многоходовых вентилей;

фиг. 8 иллюстрирует вариант осуществления системы, изображенной на фиг. 6, в котором процессор функционально сопряжен с насосами и вентилями через сопрягающий модуль и источник питания, и в котором первый насос, а также первый, четвертый и пятый вентили размещены внутри защищающего от радиации экрана;

фиг. 9 - перспективное изображение с разрезом модульного блока, содержащего сепаратор и защитную колонку, для использования с настоящей системой;

фиг. 10 - фронтальный вид корпуса для системы с помещенным внутрь него модульным блоком с сепаратором и защитной колонкой;

фиг. 11 - перспективное изображение размещения системы в кожухе, показывающее съемные контейнеры для различных растворов, используемых в системе;

фиг. 12 - перспективное изображение альтернативного примера осуществления системы;

фиг. 13 - диаграмма протока, показывающая способ отделения первого раствора в основном первого компонента от взаимодействующего с системой загружаемого раствора, содержащего в основном первый и второй компоненты; и фиг. 14 - диаграмма протока, показывающая способ отделения ионной разновидности от загружаемого раствора, содержащего ионную разновидность и, по меньшей мере, один компонент, с получением конечного раствора по существу свободной от примесей ионной разновидности.

Сущность изобретения

Хотя настоящее изобретение доступно для осуществления в различных формах, на чертежах показан и будет далее описан конкретный пример осуществления с пониманием того, что настоящее описание следует рассматривать как вариант осуществления изобретения, не предназначенное для того, чтобы ограничить настоящее изобретение проиллюстрированным конкретным примером осуществления.

Настоящие система и способ относятся к отделению по существу свободного от примесей раствора, содержащего дочерний радионуклид, от раствора, содержащего дочерний и родительский (исходный) радионуклиды. С помощью рассматриваемых системы и способа могут быть достигнуты коэффициенты освобождения от примесей от примерно 1000 до примерно 1000000 или более.

Таким образом, один из аспектов системы и способа подразумевает не содержащую газа систему для отделения раствора, содержащего по существу свободный от примесей дочерний продукт, такой как

-3005715 нуклид из взаимодействующего с системой загружаемого родительского раствора. Система содержит насос; первый многоходовой вентиль, имеющий не менее двух входов, из которых первый вход сообщается с насосом; и второй многоходовой вентиль, имеющий по меньшей мере четыре входа. Первый вход второго многоходового вентиля сообщается с взаимодействующим с системой загружаемым родительским раствором, второй вход второго многоходового вентиля сообщается с взаимодействующим с системой десорбирующим раствором, третий вход второго многоходового вентиля сообщается с первым многоходовым вентилем, а четвертый вход второго многоходового вентиля сообщается с сепаратором. Сепаратор сообщается с четвертым входом второго многоходового вентиля. Имеется также третий многоходовой вентиль, имеющий не менее двух входов. Этот третий многоходовой вентиль имеет первый вход, сообщающийся с сепаратором с противоположной стороны от подсоединения четвертого входа второго многоходового вентиля, и второй вход, сообщающийся со связанным с системой сосудом для продукта. Между третьим входом второго многоходового вентиля и первым многоходовым вентилем протянута несвернутая трубка. Процессор, функционально сопряженный с насосом, первым многоходовым вентилем, вторым многоходовым вентилем и третьим многоходовым вентилем, используется для управления этими компонентами и предпочтительно представляет собой мини-процессор, способный исполнять инструкции.

Рассматривается также не использующий газ и воздух способ отделения дочернего радионуклида от раствора, содержащего родительский радионуклид, с целью получить по существу свободный от примесей дочерний радионуклид. В соответствии с этим способом, содержащий родительский радионуклид раствор переносят в сосуд для накопления. Родительский радионуклид выдерживается в течение заранее определенного времени для распада родительского радионуклида с образованием родительско-дочернего раствора, содержащего требуемый дочерний радионуклид. Родительско-дочерний раствор приводится в контакт с разделяющей средой, имеющей высокое сродство к дочернему радионуклиду и низкое сродство к родительскому радионуклиду, чтобы получить нагруженную дочерним компонентом разделяющую среду и обедненный дочерним компонентом родительско-дочерний раствор. Обедненный дочерним компонентом родительско-дочерний раствор отделяется от разделяющей среды; требуемый дочерний радионуклид десорбируется с нагруженной дочерним компонентом разделяющей среды с получением раствора, по существу свободного от примесей дочернего радионуклида.

Одна из форм осуществления относится к автоматизированной системе 10, 200, 300 и способу отделения требуемого дочернего радионуклидного продукта 12 от родительского материала 14. Конкретно, настоящее изобретение ориентировано на не содержащую воздуха или не содержащего другого газа систему 10, 200, 300 и способ для отделения раствора, содержащего по существу свободный от примесей дочерний продукт 12, от раствора, содержащего родительский радионуклид 14 и любые промежуточные радионуклиды. Приведенная в качестве примера система включает, как будет описано подробно ниже, насос 16, несколько многоходовых вентилей 18, 20, 22, сепаратор 24, 61 и предпочтительно процессор 26 для управления действием системы 10.

Система 10, 200, 300 и способ могут быть применены для отделения нескольких радионуклидных дочерних продуктов от их родительских радионуклидов. Например, настоящее изобретение может быть применено для отделения иттрия-90 от стронция-90, висмута-212 - от свинца-212, висмута-213 - от актиния-225 или рения-188 - от вольфрама-188, с получением дочерних продуктов, которые могут быть использованы в радиотерапии. Настоящее изобретение может быть также применено для очистки технеция-99м, таллия-201, фтора-18 или индия-111, являющихся дочерними продуктами, которые могут быть использованы для диагностической визуализации. Система и способ автоматизированы, и система может быть помещена внутри экрана для уменьшения облучения пользователя в соответствии с принципами АЬАКА.

Функционирование может осуществляться одним из двух способов: обычный радионуклидный генератор (или способ «обычной коровы», способ действия по прямому типу) и многоколоночный генератор с обращенной селективностью (или способ «обратной коровы», способ действия по обратному типу). В способе действия по прямому типу родительский материал 14 загружается в сепаратор 61, родительский продукт 14 захватывается сепаратором 61, а требуемый дочерний продукт 12 проходит через сепаратор 61. В способе действия по обратному типу родительский продукт 14 не захватывается сепаратором 24, тогда как требуемый дочерний продукт захватывается сепаратором 24. Родительский раствор 14 проходит сквозь сепаратор 24. После этого требуемый дочерний продукт десорбируется с сепаратора 24.

На фиг. 1 показана первая форма осуществления автоматизированной системы разделения радионуклидов 10 на основе принципов настоящего изобретения. Система включает движитель 16, такой как насос 16, который может быть шприцевым насосом 16, который сообщается с первым многоходовым вентилем 18. Насос 16 может приводиться в действие мотором (не показан) и обеспечивает движущую силу для перемещения растворов через систему 10. Предпочтительно насос 16 представляет собой высокоскоростной шприцевый насос 16, такой как насос модели МВР2000 фирмы Абуаисеб Ыс.|шб НаибЕид, МФгаикее, VI (США). Могут быть использованы шприцы объемом 5 или 10 мл. В других вариантах осуществления может использоваться перистальтический насос.

-4005715

Первый многоходовой вентиль 18 используется для направления раствора из насоса 16. Первый вентиль 18 имеет по меньшей мере три входа 34, 30, 32. Хотя могут быть использованы другие типы вентилей, первый многоходовой вентиль, показанный на фиг. 1, представляет собой избирательный вентиль, имеющий четыре входа 28, 30, 32, 34. Соседние входы могут быть соединены друг с другом с помощью внутреннего У-образного соединения (не показано). Например, третий вход 32 может сообщаться со вторым входом 30 или четвертым входом 34, но не с первым входом 28.

В иллюстрируемом примере осуществления третий вход 32 сообщается с насосом 16, а второй вход 30 сообщается с промывочным раствором 36 (обсуждается далее). Четвертый вход 34 сообщается с несвернутым трубопроводом 38 или трубкой 38, сообщающейся со вторым многоходовым вентилем 20.

Второй многоходовой вентиль 20 имеет по меньшей мере семь входов 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52. Хотя могут быть использованы другие типы вентилей, второй многоходовой вентиль 20, показанный на фиг. 1, представляет собой шестиходовой распределительный вентиль 20, имеющий шесть боковых входов 42, 44, 46, 48, 50, 52 и один общий вход 40 (всего семь входов). Во втором вентиле 20, показанном на фиг. 1, общий вход 40 может избирательно сообщаться с любым из боковых входов 42, 44, 46, 48, 50, 52, но боковые входы 42, 44, 46, 48, 50, 52 не сообщаются друг с другом. Несвернутая трубка 38 сообщается с общим входом 40.

Боковые входы 42, 44, 46, 48, 50, 52 могут сообщаться с различными растворами и сосудами - такими, как контейнеры, в зависимости от того, какой определенный процесс должен быть проведен. Например, как показано на фиг. 2, в способе по обратному типу действия первый вход 42 сообщается с сосудом для отходов 54, второй вход 44 сообщается с десорбирующим раствором 56 (обсуждается ниже), третий вход 46 сообщается с сосудом для временного хранения 58, четвертый вход 48 сообщается с сепаратором 24 (обсуждается ниже), пятый вход 50 сообщается с сосудом для накопления 60, и шестой вход 52 сообщается с загружаемым родительским раствором 14 (обсуждается ниже).

Как будет более детально описано далее, дочерняя активность образуется из родительской активности в сосуде для накопления 60. После отделения раствор, содержащий в основном родительский радионуклид (дочерний радионуклид удален сепаратором), хранится в сосуде для временного хранения 58. В процессе работы раствор, содержащий остатки родительского радионуклида и промывочного раствора, также хранят в сосуде для временного хранения 58. Использованный промывочный раствор, как правило, направляется в сосуд для отходов 54.

В работе по прямому типу действия, как проиллюстрировано на фиг. 3, первый вход 42 (показанный в положении пятого входа 50 на фиг. 1-2) сообщается с сосудом для отходов 54, второй вход 44 сообщается с десорбирующим раствором 56 (описано ниже), четвертый вход 48 сообщается с сепаратором (обсуждается ниже), а шестой вход 52 сообщается с загружаемым родительским раствором 14 (обсуждается ниже). Как более детально описано ниже, из-за того, что при работе первого варианта осуществления системы 10 по прямому типу действия используются только четыре боковых входа 42, 44, 48, 52, необходимо, чтобы второй многоходовой вентиль был просто распределительным вентилем, имеющим четыре боковых входа и общий вход. Однако система предпочтительно устроена так, чтобы в одной и той же системе можно было обеспечить проведение операций как по прямому типу действия, так и по обратному типу действия. Поэтому желательно, чтобы второй многоходовой вентиль был шестиходовым распределительным вентилем, как описано выше.

Как показано на фиг. 1, сепаратор 24, 61 сообщается со вторым многоходовым вентилем 20 и третьим многоходовым вентилем 22. Сепаратор 24 содержит разделяющую среду, которая используется для отделения требуемой дочерней радионуклидной активности от родительского радионуклида.

Третий многоходовой вентиль 22 имеет по меньшей мере четыре входа 62, 64, 66, 68. Хотя могут быть использованы другие типы вентилей, третий многоходовой вентиль 22, показанный на фиг. 1, представляет собой четырехходовой распределительный вентиль, имеющий четыре боковых входа 64, 66, 68, 70 и один общий вход 62 (всего пять входов). Общий вход 62 избирательно сообщается с любым из боковых входов 64, 66, 68, 70, но боковые входы 64, 66, 68, 70 не сообщаются друг с другом. Предпочтительно, чтобы сепаратор 24, 61 не сообщался с общим входом 62.

Боковые входы 64, 66, 68, 70 сообщаются с различными растворами и контейнерами, в зависимости от того, какой определенный процесс должен быть проведен - например, по прямому типу действия или по обратному типу действия. Например, как показано на фиг. 2, в проведении процесса по обратному типу действия первый вход 64 сообщается с сосудом для временного хранения 58, второй вход 66 сообщается с защитным сепаратором 72 (обсуждается ниже), который сообщается с сосудом для продукта 74, а третий вход 70 сообщается с сосудом для отходов 54. Как описано ниже, защитный сепаратор 72 используется для улучшения отделения требуемого родительского радионуклида от дочернего раствора. Защитный сепаратор 72 можно также называть защитной колонкой.

В примере осуществления по обычному (прямому) типу действия, как показано на фиг. 3, второй вход 66 многоходового вентиля 22 сообщается с защитным сепаратором 72 (описано ниже), который сообщается с сосудом для продукта 74, а третий вход 70 сообщается с сосудом для отходов 54. Как показано на фиг. 3, поскольку при работе по прямому типу действия используются только два боковых входа 66, 70, необходимо, чтобы третий многоходовой вентиль 22 был просто распределительным вентилем,

-5005715 имеющим два боковых входа и общий вход. Однако предпочтительно, чтобы первый пример осуществления был устроен так, чтобы система могла работать как по прямому типу, так и по обратному типу действия. Поэтому третий многоходовой вентиль предпочтительно должен быть четырехходовым распределительным вентилем.

Защитный сепаратор 72 дополнительно отделяет требуемый родительский радионуклид от дочернего раствора путем захвата родительского радионуклида. Следует отметить, что защитный сепаратор 72 может содержать несколько сорбентов, таких как ионообменные смолы или незаряженные углистые материалы.

Использование сепаратора 24, 61 и защитного сепаратора 72 обеспечивает повышенную чистоту (т.е. свободу от примесей) требуемого дочернего продукта. Использование как сепаратора 24, 61, так и защитного сепаратора 72 дает также более компактную систему, так как достигнуть требуемой чистоты можно с помощью сепараторов, имеющих меньший физический размер.

Предпочтительно, как показано на фиг. 4, чтобы первичный блок 76, включающий насос 16, первый многоходовой вентиль 18, второй многоходовой вентиль 20 и третий многоходовой вентиль 22, был соединен с процессором 78. Процессор 78 используется для управления компонентами первичного блока 76 (насос 16, первый многоходовой вентиль 18, второй многоходовой вентиль 20 и третий многоходовой вентиль 22). Предпочтительно, чтобы процессор 78 был мини-процессором 78, способным исполнять инструкции. Процессор 78 может быть также соединен с блоком памяти 80 - таким, как чип памяти, способным сохранять данные, или жесткий диск. Процессор 78 может быть также соединен с устройством для ввода 82, таким как клавиатура или интерактивный экран, способным вводить данные, и устройством для вывода 84, таким как дисплей, графический дисплей или монитор, предназначенным для отображения выхода данных с процессора. Конфигурация процессор-память-(входное устройство)-(выходное устройство) может быть представлена, например, портативным компьютером 86.

Предпочтительно, чтобы компоненты первичного блока 76 (насос 16, первый многоходовой вентиль 18, второй многоходовой вентиль 20 и третий многоходовой вентиль 22) были сопряжены с блоком 88, 96 «интерфейс/питание» с помощью, например, многопроводникового ленточного кабеля 90. Блок «интерфейс/питание» предпочтительно сопряжен с процессором 78 с помощью кабелей 92, 94, таких как кабель 92 для серийных коммуникаций КБ-232 или кабель 94 ТТЬ Ωίβίΐαΐ 1ири1/Ои1ри1. Необходимо, чтобы блок питания 96 обеспечивал максимальное напряжение электропитания 24 В. Специалисты в данной области легко различат различные конфигурации систем контроля, которые могут быть использованы с данными разделяющими системами 10, при этом эти системы контроля находятся в пределах охвата и духа настоящего изобретения.

Предпочтительно, как показано на фиг. 4, чтобы компоненты первичного блока 16, 18, 20, 22 (фиг. 1), сосуд для накопления (не показан) и сосуд для временного хранения (не показан) были помещены внутрь защищающего от радиации экрана 98 для снижения уровня облучения оператора и других лиц (например, пациента), в соответствии с принципами ЛЬЛКЛ. Такая конфигурация обеспечивает также то, что компоненты первичного блока 16, 18, 20, 22, сосуд для накопления 60 и сосуд для временного хранения 58 не контактируют ни с какими источниками высокого напряжения. Правильнее, чтобы для энергопитания первичного блока питание подавалось от источника питания с максимальным постоянным напряжением на выходе 24 В.

Следует отметить, что защищающий от радиации экран 98 может быть выполнен из различных материалов, в зависимости от типа испускаемого излучения (альфа-частицы, бета-частицы, гамма-лучи) и, следовательно, в зависимости от того, для какого конкретного применения будет использован первый вариант осуществления системы 10. Например, для применений, в которых продуцируются далеко проникающие гамма-лучи, необходим экран из свинца, тогда как для применений, в которых продуцируются альфа- или бета-частицы, может потребоваться экран из оргстекла (Р1ех1д1а8™), а для других применений может не понадобиться никакого экранирования.

Насос 16 имеет поршень возвратного действия, который для перемещения различных материалов через систему может двигаться в направлениях вверх или вниз, как показано стрелками сбоку от насоса 16 на фиг. 2. Многоходовые вентили приводятся в действие так, чтобы направлять через систему 10 различные растворы, такие как родительский загружаемый раствор 14, дочерний раствор 12, десорбирующий раствор 56 и промывочный раствор 36.

В табл. 1 суммированы положения вентилей и направление движения поршня насоса для каждого этапа способа, который действует по первому обратному типу. Первый обратный тип действия включает 13 этапов, 10 из которых повторяются. Система функционирует так, чтобы выполнить этапы согласно командам процессора 78.

-6005715

Таблица 1

Этап	Положения вентиля 1 (18)	Положения вентиля 2 (20)	Положения вентиля 3 (22)	Направления движения насоса
1	3-4 (32,34)	6(52)	-	вниз
2	3—4 (32,34)	5(50)	-	вверх
4	3-4 (32,34)	5(50)	-	вниз
5	3-4 (32,34)	4(48)	1(64)	вверх
6	2-3 (30,32)	-	-	вниз
7	3-4 (32,34)	4(48)	1(64)	вверх
8	3—4 (32,34)	2(44)	-	вниз
9	3-4 (32,34)	4(48)	2(66)	вверх
10	3-4 (32,34)	3(46)	-	вниз
11	3-4 (32,34)	5(50)	-	вверх
12	2-3 (30,32)	-	-	вниз
13	3-4 (32,34)	4(48)	3(70)	вверх

Осуществляются следующие этапы:

Этап 1. Родительский загружаемый раствор 14 загружается в насос 16 (например, шприц). Первый многоходовой вентиль 18 обеспечивает сообщение между входами 3 и 4 (32, 34), второй многоходовой вентиль 20 находится в положении 6 (52), поршень шприца движется вниз.

Этап 2. Родительский загружаемый раствор 14 переносится из насоса 16 в сосуд для накопления дочернего продукта 60. В этот момент первый многоходовой вентиль 18 соединяет входы 3 и 4 (32, 34), второй многоходовой вентиль 20 находится в положении 5 (50), поршень насоса 16 движется вверх, чтобы переместить родительский загружаемый раствор 14 в сосуд для накопления 60.

Этап 3. Родительский загружаемый раствор 14 выдерживается в сосуде для накопления 60 в течение предварительно определенного времени, в течение которого родительский радионуклид распадается, накапливая требуемый дочерний радионуклид. В результате получается смешанный раствор родительского и дочернего радионуклидов.

Этап 4. Смешанный родительско-дочерний раствор переносится в шприц 16. В ходе переноса первый многоходовой вентиль 18 соединяет входы 3 и 4 (32, 34), второй многоходовой вентиль 20 находится в положении 5 (50), поршень насоса 16 перемещается вниз.

Этап 5. Родительско-дочерний раствор перемещается в сепаратор 24. Дочерний радионуклид задерживается разделяющей средой (не показана), и родительско-дочерний раствор (от которого отделен дочерний радионуклид) проходит через сепаратор 24 в сосуд для временного хранения 58. Чтобы обеспечить этот перенос, первый многоходовой вентиль 18 соединяет входы 3 и 4 (32, 34), второй многоходовой вентиль 20 находится в положении 4 (48), третий многоходовой вентиль 22 находится в положении 1 (64), поршень насоса 16 перемещается вверх.

Этап 6. Насос 16 заполняется промывающим раствором 36. Чтобы осуществить этот этап, первый многоходовой вентиль 18 соединяет входы 2 и 3 (30, 32), а поршень насоса 16 перемещается вниз.

Этап 7. Сепаратор 24 промывается промывающим раствором 36. Все остатки родительскодочернего раствора, а также весь задержанный родительский радионуклид смываются с разделяющей среды и направляются в сосуд для временного хранения 58. Сосуд для временного хранения 58 теперь содержит разбавленный родительский загружаемый раствор, который состоит из родительско-дочернего раствора (от которого отделен дочерний радионуклид) из этапа 5, остатка родительско-дочернего раствора и небольшого количества промывочного раствора. Чтобы осуществить этот этап, первый многоходовой вентиль 18 соединяет входы 3 и 4 (32, 34), второй многоходовой вентиль 20 находится в положении 4 (48), третий многоходовой вентиль 22 находится в положении 1 (64), а поршень насоса 16 перемещается вверх.

Следует заметить, что в альтернативных способах остаток родительско-дочернего раствора может быть отмыт и перенесен в сосуд для отходов, когда третий многоходовой вентиль 22 находится в положении 3 (70). Однако в работе по первому обратному типу остаток родительско-дочернего раствора не переносится в сосуд для отходов, чтобы свести к минимуму потери остатков родительского радионуклида.

Этап 8. Насос 16 заполняется десорбирующим раствором 56. В этом этапе первый многоходовой вентиль 18 соединяет входы 3 и 4 (32, 34), второй многоходовой вентиль 20 находится в положении 2 (44), а поршень насоса 16 перемещается вниз.

Этап 9. Десорбирующий раствор пропускается через сепаратор 24. При десорбции дочерний радионуклид (задержанный разделяющей средой) десорбируется с разделяющей среды и направляется через защитный сепаратор 72. Защитный сепаратор 72 захватывает весь родительский радионуклид, содержа

-7005715 щийся в нагруженном дочерним нуклидом десорбирующем растворе. Раствор, содержащий вследствие этого по существу свободный от примесей дочерний радионуклид, сливается из защитного сепаратора 72 в сосуд для продукта 74. В этом этапе первый многоходовой вентиль 18 соединяет входы 3 и 4 (32, 34), второй многоходовой вентиль 20 находится в положении 4 (48), третий многоходовой вентиль 22 находится в положении 2 (66), а поршень насоса 16 перемещается вверх.

Этап 10. Насос 16 заполняется разбавленным родительским загружаемым раствором из сосуда для временного хранения 58. Чтобы произвести этот перенос, первый многоходовой вентиль 18 соединяет входы 3 и 4 (32, 34), второй многоходовой вентиль 20 находится в положении 3 (46), поршень насоса 16 перемещается вниз.

Этап 11. Раствор переносится в сосуд для накопления 60 на предварительно определенный период времени, в течение которого родительский радионуклид распадается, накапливая требуемый дочерний радионуклид (как в этапе 3). Снова получается объединенный родительско-дочерний раствор. Для этого этапа первый многоходовой вентиль 18 соединяет входы 3 и 4 (32, 34), второй многоходовой вентиль 20 находится в положении 5 (50), поршень насоса 16 перемещается вверх.

Этап 12. Насос 16 заполняется промывочным раствором 36. В этом этапе первый многоходовой вентиль 18 соединяет входы 2 и 3 (30, 32), второй многоходовой вентиль 20 находится в положении 3 (46), поршень насоса 16 перемещается вниз.

Этап 13. Промывочный раствор 36 пропускается через сепаратор 24 и направляется в отходы. Таким образом, все оставшиеся в сепараторе 24 отходные растворы вымываются и направляются в сосуд для отходов 54. Чтобы произвести этот перенос, первый многоходовой вентиль 18 соединяет входы 3 и 4 (32, 34), второй многоходовой вентиль 20 находится в положении 4 (48), третий многоходовой вентиль 22 находится в положении 3 (70), а поршень насоса 16 перемещается вверх.

Этап 14. Этапы с 3-го по 13-й повторяют до тех пор, пока не будет очищено и приготовлено для использования необходимое количество дочернего радионуклида.

Для описанного выше первого обратного типа действия существуют несколько подразумеваемых видоизменений. Например, в этом первом типе используется ручное приведение сепаратора 24 в рабочее состояние (соиййюшид) перед использованием автоматической системы 10. Видоизменение первого осуществления системы может также предусматривать автоматическое приведение в рабочее состояние сепаратора 24. Например, первый многоходовой вентиль 18 может быть трехходовым распределительным вентилем, где (на фиг. 2) первый вход 28 сообщается с раствором подготавливающего реагента, второй вход 30 сообщается с промывочным раствором, четвертый вход 34 сообщается с несвернутым трубопроводом (трубкой) 38, который, в свою очередь, сообщается со вторым многоходовым вентилем 20, и третий вход 32 сообщается с насосом 16.

В приведении устройства в рабочее состояние предварительные этапы 1 и 2 включают (1) заполнение насоса 16 реагентом (дополнительный первый многоходовой вентиль находится в положении 1 (28), а поршень насоса 16 движется вниз); и (2) перенос реагента в сепаратор 24 для приведения его в рабочее состояние и направление реагента в отходы (дополнительный первый многоходовой вентиль находится в положении 4, второй многоходовой вентиль 20 находится в положении 4 (48), третий многоходовой вентиль 22 находится в положении 3 (68), а поршень насоса 16 движется вверх).

Иллюстрируемая система 10 содержит несколько компонентов, и первый обратный и обычный (прямой) типы действия включают несколько этапов для снижения облучения персонала и уменьшения присутствия радиоактивных материалов вне защищающего от радиоактивности экрана. Например, контейнер 100 для хранения загружаемого родительского раствора 14, показанный на фиг. 4, расположен вне защитного экрана 98. Поскольку загружаемый родительский раствор высоко радиоактивен, полезно загрузить раствор 14 в первичный блок 76 (который имеет экранирующую защиту от радиоактивности 98) как можно скорее. Поэтому первый этап включает перенос всего загружаемого родительского раствора 14, находящегося вне защитного экрана 98, в сосуд для накопления 60, который помещен внутрь защитного экрана 98. В такой конструкции дочерний радионуклид «выращивается» (накапливается) (то есть, родительский радионуклид распадается) в то время, пока раствор 14 находится в сосуде для накопления, внутри защитного экрана 98.

Загружаемый родительский раствор 14, 100, показанный на фиг. 4, находится снаружи защитного экрана 98, так как загружаемый родительский раствор 14 может поступать от поставщика в меньшем отдельном экранированном контейнере (не показан). В качестве альтернативы, загружаемый родительский раствор 14, 100 находится внутри защитного экрана 98. Как обсуждалось выше, находится ли загружаемый родительский раствор 14, 100 в отдельном экранированном контейнере (не показан) или он будет находиться внутри защитного экрана 98, обычно зависит от применения (то есть от типа радиации, который будет порожден).

Сосуд для продукта 12, 74 также может находиться внутри или снаружи защитного экрана 98. Если сосуд для продукта 12, 74 находится внутри защитного экрана 98, защиту 272 может оказаться необходимым открывать каждый раз, когда используется продукт, что в принципе может приводить к облучению пользователя радиацией как от продукта, так и от родителя. Если сосуд для продукта 74 находится

-8005715 снаружи защитного экрана 98 (как показано на фиг. 4), он может находиться за своей отдельной защитой (не показана), и пользователь не должен будет открывать защитный экран 98.

Как обсуждалось выше, экранирование может не потребоваться. Часто для экранирования от альфаи бета-излучателей достаточно поместить оргстекло (плексиглас) или стекло спереди и сверху устройства.

Еще в качестве одной альтернативы сосуд для накопления 60 может быть помещен внутри отдельного защитного экрана (не показан). В таком варианте осуществления отдельный сосуд для временного хранения не требуется, и можно использовать пятиходовой распределительный вентиль. В способе действий по этому альтернативному варианту осуществления исключаются первые три этапа первого обратного типа действий (возврат к этапу накопления дочернего радионуклида), и действия начинаются с четвертого этапа описанного выше способа.

Как должно быть понятно специалистам в данной области при изучении настоящего описания, сосуд для накопления 60 и сосуд для временного хранения 58 обеспечивают эффективное использование загружаемого родительского раствора 14. Сосуд для временного хранения 58 обеспечивает хранение разбавленного загружаемого родительского раствора, который содержит загружаемый родительский раствор после отделения от него дочернего радионуклида, смешанный с промывочным раствором и всеми остатками загружаемого родительского раствора, отмытыми из сепаратора 24 промывочным раствором.

И сосуд для временного хранения 58, и сосуд для накопления 60 необходимы тогда, когда объем загружаемого родительского раствора (родительский раствор, остатки загружаемого родительского раствора и промывочный раствор) превышает рабочий объем насоса 16. Объем разбавленного загружаемого родительского раствора может превышать рабочий объем насоса, если с остатками загружаемого родительского раствора объединен промывочный объем. Это обычно имеет место после нескольких повторений первого обратного типа работы.

Например, в первом обратном типе работы, если объем разбавленного загружаемого родительского раствора (например, 6 мл) превышает рабочий объем насоса (например, 5 мл), только 5 мл разбавленного загружаемого родительского раствора переносится в сепаратор, и поэтому из него отбирается 5 мл разбавленного загружаемого родительского раствора без отделенной от него дочерней активности и переносится в сосуд для временного хранения. Один миллилитр разбавленного загружаемого родительского раствора остается в сосуде для накопления. Без сосуда для временного хранения 5 мл разбавленного загружаемого родительского раствора (без отделенной от него дочерней активности) будет вновь смешано с 1 мл родительско-дочернего раствора, оставшегося в сосуде для накопления, и не сможет быть очищено для последующего использования.

В первом прямом типе работы поршень насоса 16 движется либо вверх, либо вниз для перемещения через систему различных материалов и растворов, как показано стрелками на фиг. 5. В табл. 2 суммированы положения вентилей и направления движения поршня насоса для каждого этапа работы по первому прямому типу. Первый прямой тип работы включает 8 этапов, пять из которых повторяются. Система 10 выполняет этапы в соответствии с командами процессора 78.

Таблица 2

Этап	Положения вентиля 1	Положения вентиля 2	Положения вентиля 3	Направления движения насоса
1	3-4 (32,34)	6(52)	-	вниз
2	3-4 (32,34)	4(48)	3(70)	вверх
За	2-3 (30,32)	-	-	вниз
36	3-4 (32,34)	4(48)	3(70)	вверх
5	2-3 (30,32)	-	-	вниз
6	3-4 (32,34)	1 (42)	-	вверх
7	2-3 (30,32)	-	-	вниз
8	3-4 (32,34)	4(48)	2(66)	вверх

Осуществляются следующие этапы.

Этап 1. Шприц 16 заполняется родительским загружаемым раствором 14. Для выполнения этого переноса первый многоходовой вентиль 18 соединяет входы 3 и 4 (32, 34), второй многоходовой вентиль 20 находится в положении 6 (52), поршень насоса 16 движется вниз.

Этап 2. Загружаемый родительский раствор 14 вводится в сепаратор 61, и раствор дочернего радионуклида (с накопившимися за время хранения и транспортировки примесями) направляется сквозь сепаратор в отходы. Таким образом, родительский радионуклид захватывается разделяющей средой (не показана), и остаток раствора (который может содержать примесь дочернего радионуклида) направляется в сосуд для отходов 54. Этот перенос осуществляется с первым многоходовым вентилем 18, соединяющим входы 3 и 4 (32, 34), вторым многоходовым вентилем 20 в положении 4 (48), третьим многоходовым вентилем 22 в положении 3 (70) и при движении поршня насоса 16 вверх.

-9005715

Этап 3. Сепаратор 61 промывается несколько раз для удаления примесей из разделяющей среды. Этот этап имеет два субэтапа, которые могут быть повторены несколько раз, пока оператор не убедится, что разделяющая среда свободна от загрязнений. Эти два субэтапа состоят в следующем.

Этап 3 а. Шприц 16 заполняется промывочным раствором. Первый многоходовой вентиль 18 соединяет входы 2 и 3 (30, 32), поршень насоса 16 движется вниз.

Этап 3б. Промывочный раствор 36 направляется сквозь сепаратор 61 для удаления или отмывания всех примесей. Промывочный раствор 36 направляется в отходы. Чтобы обеспечить этот перенос, первый многоходовой вентиль 18 соединяет входы 3 и 4 (32, 34), второй многоходовой вентиль 20 находится в положении 4 (48), третий многоходовой вентиль 22 находится в положении 3 (70), поршень насоса 16 движется вверх.

Этап 4. Родительский радионуклид 14 удерживается в сепараторе 61 в течение предварительно определенного времени, в течение которого родительский радионуклид распадается с накоплением требуемого дочернего радионуклида. В результате получается объединенный родительско-дочерний раствор.

Этап 5. Насос 16 заполняется промывочным раствором для очистки насоса 16. Для этого этапа первый многоходовой вентиль 18 соединяет входы 2 и 3 (30, 32), поршень насоса 16 движется вниз.

Этап 6. Промывочный раствор 36, использованный для очистки насоса 16, сливается в отходы. Для этого этапа первый многоходовой вентиль 18 соединяет входы 3 и 4 (32, 34), второй многоходовой вентиль 20 находится в положении 1 (42), поршень насоса 16 движется вверх.

Этап 7. Насос 16 заполняется промывочным раствором, который используется для вымывания требуемого дочернего радионуклида из сепаратора 61. Для обеспечения этого переноса первый многоходовой вентиль 18 соединяет входы 2 и 3 (30, 32), поршень насоса 16 перемещается вниз.

Этап 8. Промывочный раствор сливается через сепаратор 61 и защитный сепаратор 72 в сосуд для продукта 74. Раствор дочернего радионуклида отмывается из разделяющей среды сквозь защитный сепаратор 72. Все остатки родительского радионуклида захватываются защитным сепаратором 72, а раствор по существу свободного от примесей дочернего радионуклида переносится из защитного сепаратора 72 в сосуд для продукта 74. Чтобы выполнить этот перенос, первый многоходовой вентиль 18 соединяет входы 3 и 4 (32, 34), второй многоходовой вентиль 20 находится в положении 4 (48), третий многоходовой вентиль 22 находится в положении 2 (66), поршень насоса 16 перемещается вверх.

Этап 9. Этапы 7 и 8 могут быть повторены после паузы для накопления дочернего радионуклида до пригодного уровня. Необходимо отметить, что в прямом типе действия не требуются десорбирующий раствор 56, сосуд для накопления 60 и сосуд для временного хранения 58. Таким образом, в качестве второго многоходового вентиля можно использовать трехходовой распределительный вентиль. Общий вход 40 будет сообщаться с несвернутой трубкой 38 (и таким способом с первым многоходовым вентилем), а три боковых входа 42, 48, 52 будут сообщаться с сепаратором 61, загружаемым родительским раствором 14 и сосудом для отходов 54. Однако, поскольку необходимо, чтобы система 10 могла действовать как по прямому, так и по обратному типам, описанная выше конфигурация системы предпочтительна.

Необходимо также отметить, что система может включать разнообразные сепараторы 24, 61, защитные сепараторы 72, промывочные растворы 36 и десорбирующие растворы 56, в зависимости от различных факторов, таких как требуемый дочерний радионуклид, родительский радионуклид и тип действия (например, прямой или обратный).

В рассматриваемых способе и системе могут быть использованы одна или несколько разделяющих сред. Используемые для заданного разделения разделяющая среда или разделяющие среды определяются, как хорошо известно, подлежащими разделению материалами. Предпочтительные разделяющие среды обычно представляют собой гранулированные твердофазные смолы.

Одной из предпочтительных ионообменных смол на твердофазной основе является смола Вю-Кай® 50\У-Х8 в Н⁺ форме, продукция фирмы Вю-Каб ЬаЬогаЮпек, 1пс., Шсйтопб, СА. Другие пригодные сильно кислые катионообменные среды включают серию ионообменных смол Эо^ех® 50\ν и серию ионообменных смол АшЬегШе® 1К, поставляемые фирмой 81дта Сйеш1са1 Со., 81. Ьоцщ, МО.

Анионообменные смолы, такие как серия анионообменных смол Эо^ех® 1, также могут служить разделяющими средами.

Другая смола, которая может быть также использована в данном процессе, представляет собой стирол-дивинилбензольный полимерный матрикс с химически присоединенными к нему кислыми функциональными группами - сульфогруппами, фосфиновыми группами и сдвоенными дифосфиновыми группами. Такая смола со сдвоенными кислыми дифосфиновыми группами выпускается фирмой Еюйгош Тес11по1од1е8, 1пс., расположенной по адресу: 8205 8. Са§8 Ауепие, Оапеп, 111тощ, И8А под торговой маркой П1рйошх® Ьгапб гемп. В данном процессе смола П1рйошх® используется в Н⁺ форме. Характеристики и свойства смолы П1рйошх® более полно описаны в патенте США № 5539003, патенте США № 5449462 и патенте США № 5281631, содержание которых включено в настоящее описание посредством ссылки.

Кронэфиры, которые, как было установлено, особенно полезны в повышении связывания в фазовой системе жидкость-твердая фаза радия и бария по сравнению с кальцием, включают 18-крон-6 (18С6) и

-10005715

21-крон-7 (21С7). Кронэфирами являются такие кронэфиры, которые имеют только систему макроциклического кольца.

Удобно, что такие кронэфиры, и в особенности меньшие кронэфиры (например, 18С6) являются относительно дешевыми реагентами, что обеспечивает дешевый и процедурно эффективный способ выделения катионов радия из водных образцов, которые содержат катионы кальция и могут также содержать один или оба из катионов стронция и бария.

Другой рассматриваемый способ использует две разделяющих среды, которыми являются экстракционно-хроматографическая и/или ионообменная смолы. Такая комбинация двух разделяющих сред особенно полезна для отделения актиния от тория и других нуклидов. Первая обменная среда - это смола с четырехвалентным актинидом (ТЕУА®), содержащая четвертичную аммонийную соль, конкретнее, смесь триоктил- и тридецилметиламмоний-хлоридов, сорбированных на водонерастворимом носителе, инертном по отношению к компонентам обмениваемой смеси, как обсуждается в работе Е.Р. ΗοπνίΙζ и др.//Аиа1уИса СЫт1са Ле1а. 1995. Т. 310. С. 63-78, включенной в настоящее описание посредством ссылки.

Смола ТЕУА® обладает высокой селективностью для ионов, имеющих четырехвалентное окисленное состояние - в данном процессе для Т11-228 и Т11-229 (чья валентность равна +4) по сравнению с продуктами их распада (чья валентность равна +3 и ниже, как у актиния и радия). Например, имеющие валентность +4 ионы тория связываются со смолой ТЕУА® в растворе азотной кислоты, тогда как при тех же условиях контакт со смолой по существу не действует на ионы актиния (Ас) и радия (Ка) (чья валентность равна соответственно +3 и +2). Смола ТЕУА® является коммерческим продуктом фирмы Еюйгот Тсс11по1ощс5. 1пс., расположенной по адресу: 8205 8. Сакк Ауеиие, Эапсп. ΙΙΙίηοίδ. И8А.

Затем объединенный раствор Ка/Ас приводят в контакт со второй разделяющей средой, которая является второй ионообменной средой, имеющей множество центров связывания, адаптированных для связывания ионов, имеющих валентность, следующую в сторону понижения. Здесь это могут быть катионы Ас-225, и образуется нагруженная Ас-225 вторичная ионообменная среда. Ионообменная среда (вторичная обменная среда) служит для удержания связывающихся с ней катионов Ас-225 (валентность +3) и пропускания сквозь себя изотопов радия (валентность +2) и любых катионов с валентностью +1, таких как ионы натрия, калия или протоны, а также анионов и любых неактиниевых продуктов распада радия, а также продуктов, получающихся при распаде изотопов актиния, таких как франций-221 (валентность +1) и астатин-217 (валентность -1). Материал, остающийся при этом связанным со второй ионообменной средой, представляет собой практически только Ас-225, так как центры связывания на ней предпочтительно связывают катионы Ас-225 с валентностью +3 по сравнению с катионами более низкой валентности и анионами.

Нагруженная Ас-225 ионообменная среда может быть затем для удаления из хроматографической среды всех остатков катионов изотопов радия и катионов продуктов распада Ас-225 промыта кислотным раствором, таким как водным раствором азотной или соляной кислоты с концентрацией от приблизительно 0,5М до приблизительно 10М, предпочтительно азотной кислотой с концентрацией от приблизительно 2,0М до приблизительно 3,0М.

В рассматриваемом способе вторая обменная среда (ионообменная среда) содержит лиганды или группы дифосфиновой кислоты (ДФК). В данной области известны и могут быть здесь использованы несколько типов замещенных дифосфиновых кислот, содержащих ДФК. Приводимый для примера лиганд дифосфиновой кислоты имеет формулу

СК¹К²(РО3К2)2 где К выбран из группы, состоящей из водорода (гидридо-), С1-С8алкильной группы, катиона и их смесей; К¹ - водород или С1-С2алкильная группа; и К² -водород или связь с полимерной смолой.

Если К² - связь с полимерной смолой, фосфоросодержащие группы присутствуют в количестве от 1,0 до приблизительно 10 ммоль на 1 г сухого веса сополимера, и выраженные в ммоль/г величины рассчитаны по отношению к полимеру, где К¹ - водород. Примеры обменных сред, содержащих лиганды дифосфиновой кислоты, обсуждены здесь далее.

Одна из таких ионообменных сред называется смола О1рех® - экстракционный хроматографический материал, содержащий жидкий экстрагент дифосфиновой кислоты, принадлежащий к классу диэтерифицированных метандифосфиновых кислот, таких как ди-2-этилгексилметандифосфиновая кислота. Экстрагент сорбирован на субстрате, инертном по отношению к подвижной фазе, - таком, как АтЬегсйготе® СО-71 (поставляемый фирмой ТокоНаак, МоШдотегууШе, РА) или гидрофобная двуокись кремния. В этом экстрагенте К¹ и К² - это Н, один из радикалов К - это 2-этилгексил, а другой - Н.

Было установлено, что смола О1рех® имеет высокое сродство к различным три-, тетра- и гексавалентным актинидам и лантанидам, таким как катионы Ас-225, и меньшее сродство к катионам радия и продуктов распада Ас-225. Это обнаруживалось даже в присутствии комплексообразующих анионов, таких как фторид, оксалат и фосфат.

Активный компонент предпочтительной смолы Э|рех® - это жидкая дифосфиновая кислота общей формулы

-11005715

НОЩ? θ/ОК

Р Р ко^ ^ок где К - С₆-С1₈алкильная или арильная группа, и предпочтительно - сложный эфир, полученный из 2-этил1-гексанола. Предпочтительное соединение - это бис-2-этилгексилметандифосфиновая кислота.

Активный компонент ДФК может быть смешан с более низкокипящим органическим растворителем, таким как метанол, этанол, ацетон, диэтиловый эфир, метилэтилкетон, гексаны или толуол и наслоен на инертный носитель, использование которого в хроматографических колонках известно в данной области, такой как стеклянные шарики, полипропиленовые шарики, полиэфирные шарики или силикагель. Могут быть также использованы акриловые и полиароматические смолы, такие как АМВЕКБ1ТЕ®, поставляемый фирмой Койт апб Нааз Сотрапу оГ РЫ1абе1рЫа, РА.

Свойства и характеристики смолы И1рех® более полно описаны в заявке на патент США - серийный № 08/467402, зарегистрирована 6 июня 1995 г., по которой получено решение о выдаче патента, и в Ног\νιΙζ и др. Патент США №5651883, содержание которых включено в настоящее описание посредством ссылки. Смола И1рех® поставляется фирмой Е1сйгот Тесйпо1о§1е8, 1пс.

Другая полезная ионообменная смола - это смола П1рйоЛ1®. Подобно другим ДФК-смолам смола П1рйо811® содержит разнообразные лиганды со сдвоенным замещением дифосфиновой кислоты, такие как лиганды, предоставляемые винилидендифосфоновой кислотой. Лиганды химически присоединены к органическому матриксу, который привит к частицам двуокиси кремния. Смолу ИхрИозП® поставляет фирма Еюйгот Тесйпо1о§1е8, 1пс.

Еще одна пригодная смола имеет «свисающие» группы -СК¹(РО3К2)2, введенные как привитые группы в предварительно приготовленный водонерастворимый сополимер; иными словами, «свисающие» фосфонатные группы вводятся после того, как закончено формирование частиц сополимера. Для этих полимеров К - это водород (гидридогруппа), С1-С8алкильная группа, катион или их смеси, а К¹ - это водород или С1-С₈алкильная группа. Рассматриваемая свисающая группа -СК¹(РО₃К₂)₂ для этой группы смол имеет указанную ниже формулу. Частицы также содержат свисающие ароматические сульфонатные группы в количестве от 0 до приблизительно 5 ммоль на 1 г сухого веса.

Рассматриваемый свисающий метилендифосфонат, первый из полученных, обычно содержит две С₁-С₈диалкилфосфонатэфирные группы. Приводимые для примера С₁-С₈ алкильные группы этих эфиров и другие упоминаемые здесь С₁-С₈алкильные группы включают метил, этил, пропил, изопропил, бутил, трет-бутил, пентил, циклопентил, гексил, циклогексил, 4-метилциклопентил, гептил, октил, циклооктил, 3-этилциклогексил и подобные им, хорошо известные. Изопропильная группа является предпочтительной К группой. К¹ С₁-С₂алкильная группа - это метильная или этильная группа, а К¹ - это предпочтительнее всего водород.

После формирования алкилэфирные группы гидролизуются, так что полезно, чтобы К в приведенной выше формуле был водород (протон), ион Са²⁺ или ион щелочного металла, такой как ионы лития, натрия или калия.

Предпочтительно нерастворимый сополимер содержит не менее 2 молярных процентов прореагировавшего винилбензилгалида, причем это содержание более предпочтительно составляет от приблизительно 10 до приблизительно 95 молярных процентов. Один или более прореагировавших моноэтиленненасыщенных мономеров, как обсуждается выше, присутствуют в количестве от приблизительно 2 до приблизительно 85 молярных процентов, при этом такой мономер предпочтительно имеет не менее 5 молярных процентов указанного выше моноэтиленненасыщенного ароматического мономера, такого как стирол, этилстирол, винилтолуол (метилстирол) и винилксилен.

Полезный нерастворимый сополимер также содержит прореагировавший сшивающий агент (сшиватель). Прореагировавшие сшивающие агенты, применимые здесь, также в значительной степени варьируют. Являющиеся примерами полезные сшивающие агенты выбираются из группы, состоящей из дивинилбензола, триметилолпропантриакрилата или триметакрилата, эритритолтетраакрилата или тетраметакрилата, 3,4-дигидрокси-1,5-гексадиена и 2,4-диметил-1,5-гексадиена. Особенно предпочтителен здесь дивинилбензол.

Количество прореагировавшего сшивателя - это количество, достаточное для достижения необходимой нерастворимости. Обычно присутствует не менее 0,3 молярных процентов прореагировавшего сшивателя. Прореагировавший сшивающий агент предпочтительно присутствует в количестве от приблизительно 2 до приблизительно 20 мол.%.

Эти рассматриваемые частицы являются продуктом многоступенчатой реакции с субстратом нуклеофильного агента, такого как СК¹(РО3К2)2^-, который может быть получен известными способами. Так, СНСК¹(РО3К₂)₂, где К - это предпочтительно алкильная группа, сначала реагирует с металлическим на

-12005715 трием или калием, гидридом натрия или органолитиевыми соединениями, например, бутиллитием, или любым агентом, способным образовывать дифосфонатный карбанион. Получающийся карбанион затем реагирует с субстратом, которым является описанный выше нерастворимый сшитый сополимер одного или более винилалифатических, акриловых или ароматических соединений и поливинилалифатического, акрилового или ароматического соединения, например дивинилбензола. Этот сополимер содержит не менее 2 молярных процентов прореагировавшего галогенированного производного винилароматического углеводорода, такого как винилбензилхлоридная группа (предпочтительно от 10 до 95 молярных процентов), от приблизительно 2 до приблизительно 85 молярных процентов моновинилароматического углеводорода, такого как стирол, и не менее 0,3 молярных процентов поливинилалифатического и/или ароматического сшивателя, такого как дивинилбензол (предпочтительно 2-20 молярных процентов).

Сополимер, содержащий привитые метилендифосфонат-тетраалкилэфирные группы в количестве, соответствующем приблизительно 1,0 ммоль на 1 г сухого веса, предпочтительно от 2 до 7 ммоль на 1 г сухого веса, предпочтительно реагирует с сульфирующим агентом, таким как хлорсульфокислота, концентрированная серная кислота или триоксид серы, чтобы ввести в его структуру сильнокислотные свисающие ароматические сульфогруппы. Наличие свисающих сульфогрупп придает частицам дополнительное преимущество гидрофильности и приводит к неожиданному, не предсказанному усилению скорости комплексообразования катиона без вредного влияния на наблюдавшуюся селективность.

Реакцию сульфирующего агента с привитым сополимером, содержащим метилендифосфонатные группы, обычно проводят, когда полученный продукт модификации смолы в эфирной форме приводят к набухшему виду в галоидоуглеводороде, таком как дихлорметан, этилендихлорид, хлороформ или 1,1,1трихлорэтан. Реакция сульфирования может быть проведена с использованием от 0,5 до 20,0 мас.% хлорсульфоновой кислоты в одном из упомянутых галоидоуглеводородных растворителей при температурах в интервале от приблизительно -25 до приблизительно 50°С, предпочтительно от приблизительно 10 до приблизительно 30°С. Реакцию проводят, осуществляя контакт смолы, предварительно набухавшей в течение от 0 (ненабухшая смола) до приблизительно 2 ч, с указанным выше сульфирующим раствором в течение от 0,25 до 20 ч, предпочтительно от 0,5 до 2 ч.

После завершения реакции сульфирования частицы отделяют от жидкой реакционной смеси фильтрованием, центрифугированием, декантацией или другой подобной операцией. Этот конечный продукт, вторичную смолу, тщательно промывают диоксаном, водой, 1М ΝαΟΗ, водой, 1М НС1 и водой, после чего высушивают.

Реакция сульфирования и завершающие операции в воде также гидролизуют фосфонатные С₁С₈алкилэфирные группы. Если сульфирование не проводится, гидролиз фосфонатных эфиров может быть осуществлен реакцией с кислотой, такой как концентрированная соляная кислота, при нагревании с обратным холодильником.

Эти описываемые частицы содержат в качестве свисающих функциональных групп как метилендифосфонатные группы, так и сульфогруппы, непосредственно присоединенные к атомам углерода или к ароматическим, акрилатным или метакрилатным участкам в полимерном матриксе. Рассматриваемая смола проявляет высокое сродство к широкому кругу двухвалентных, трехвалентных и многовалентных катионов в широком интервале значений рН. При рН меньше 1 смолы способны переключаться с ионообменного механизма удаления катионов на механизм бифункционального ионного обмена/координации, благодаря координационной способности фосфорильных кислородов. Кроме того, группы сульфокислоты делают матрикс более гидрофильным, что обеспечивает быстрый доступ к нему ионов металлов; а метилендифосфонатные группы поэтому придают высокую селективность. Дополнительные детали приготовления такой смолы можно найти у ТгосЫтсхпк и др. Патент США № 5618851, содержание которого включено в настоящее описание посредством ссылки.

В рассматриваемом осуществлении сепаратор 24, 61 или защитный сепаратор 72 заполняется 8т Кемп - аналитической смолой, поставляемой фирмой Екйгот Тсс1то1ощс5, 1пс., описанной в патенте США № 5110474, содержание которого включено в настоящее описание посредством ссылки. Вкратце, 8г Кемп представляет собой субстрат из инертной смолы, по которому распределен раствор экстрагента, а именно кронэфира, растворенного в жидком разбавителе.

Разбавитель представляет собой органическое соединение, которое имеет (1) высокую точку кипения, приблизительно от 170 до 200°С;

(2) ограниченную растворимость или отсутствие растворимости в воде;

(3) способность растворить от приблизительно 0,5 до 6,0М воды и (4) представляет собой материал, в котором растворим кронэфир.

Эти разбавители включают спирты, кетоны, карбоновые кислоты и сложные эфиры. Подходящие спирты включают 1-октанол, который наиболее предпочтителен, хотя годятся также 1-гептанол и 1деканол. Карбоновые кислоты включают октановую кислоту, которая предпочтительна, а также гептановую и гексановую кислоты. Примеры кетонов включают 2-гексанон и 4-метил-2-пентаноны, а сложные эфиры включают бутилацетат и амилацетат.

-13005715

Макроциклическим полиэфиром может быть любой из дициклогексанокронэфиров, таких как дициклогексано-18-крон-6, дициклогексано-21-крон-7 или дициклогексано-24-крон-8. Предпочтительные кронэфиры имеют следующую формулу: 4,4'(5')[(В,В')дициклогексано]-18-крон-6, где В и В' - один или более из представителей, выбранных из группы, состоящей из Н и прямой цепи или разветвленных алкилов, содержащих от 1 до 12 атомов углерода. Примеры включают метил, пропил, изобутил, трет-бутил, гексил и гептил. Предпочтительные эфиры включают дициклогексано-18-крон-6 (ЭСН18С6) и бисметилциклогексано-18-крон-6 (ЭМеСН18С6). Наиболее предпочтительным эфиром является бис-4,4'(5')[(трет-бутил)циклогексано]- 18-крон-6 (Όΐ-ВиСН 18С6).

Количество кронэфира в разбавителе может быть различным в зависимости от конкретной формы эфира. Например, удовлетворительной является концентрация в разбавителе от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,5М наиболее предпочтительной трет-бутил формы (Όΐ-ВиСН 18С6) указанного выше предпочтительного кронэфира, причем наиболее предпочтительна концентрация около 0,2М. Если используется водородная форма, концентрация может варьировать от приблизительно 0,25 до приблизительно 0,5М. Концентрация кронэфира в разбавителе выше, чем приблизительно 0,5М, не улучшает выделение свинца, если В и В' - это Н.

В предпочтительной смоле 8т Веып использован инертный субстрат смолы, то есть гранулированная смола из полимера неионного акрилового сложного эфира, такая как АтЬетШе® ХАО-7 (по массе от 60 до 70%), имеющая покрывающий ее слой кронэфира, такого как 4,4'(5')ди-трет-бутилциклогексано-18крон-6 (бис-трет-бутил-цис-дициклогексано-18-крон-6) (от 20 до 25 мас.%), растворенного в н-октаноле (от 5 до 20 мас.%), имеющая покрытие из 40 мас.% экстрагента. ΗοπνίΙζ Е.Р. и др.//8о1уеп1 Ехйасбоп апб 1оп Ехсйапде. 1992. Т. 10. № 2. С. 313-316.

Было также обнаружено, что родственная смола, РЬ Везш, также поставляемая фирмой Еюйтот Тес1то1още5. 1пс., тоже полезна для очистки и накопления РЬ-212 при продукции В1-212. РЬ Веып имеет похожие характеристики со смолой 8г Веып, за исключением того, что в производстве смолы РЬ Веып используется спирт более высокого молекулярного веса - изодеканол. Ηοτνίΐζ Е.Р. и др. // Апа1убса СЫтюа Ас1а. 1994. Т. 292. С. 263-273. Было обнаружено, что РЬ Вещп позволяет затем удалить РЬ-212 из смолы, тогда как РЬ-212 со смолой 8г Веып связывается по существу необратимо.

Улучшенная смола 8г Везш, также поставляемая фирмой Екйтот Тесйпо1од1е8, 1пс., даже более селективна. Эта разделяющая среда называется 8ирег РЬ(8г) селективная смола и представляет собой частицы с хорошей протекаемостью, имеющие от приблизительно 5 до приблизительно 50 мас.% ди4,4'(5')[С3-С8-алкилциклогексано]-18-крон-6, такого как ди-трет-бутилциклогексано-18-крон-6, который дает коэффициент распределения между н-октанолом и 1М азотной кислотой (П_крон=[крон_орг]/[крон_водн]) выше, чем приблизительно 10³, и обычно от приблизительно 10³ до приблизительно 10⁶, и диспергирован на инертном, пористом носителе, таком, как полимерная смола (например, АтЬетсйтот® СС-71) или частицы двуокиси кремния. Разделяющая среда свободна от разбавителя и, в особенности, свободна от разбавителя, который (1) нерастворим или имеет ограниченную (незначительную) растворимость в воде и (2) способен растворять значительное количество воды, присутствующей в 8г Веып.

Кроме того, родительский и требуемый дочерний радионуклиды определяют также тип действий. Конкретно, если используется обычный прямой тип действия, следует использовать разделяющую среду, имеющую сродство к родительскому радионуклиду. С другой стороны, если используется обратный способ, следует использовать разделяющую среду, имеющую сродство к дочернему радионуклиду. Следует принимать во внимание также другие соображения, такие как цена и доступность разделяющей среды.

Применение и тип защитного сепаратора также диктуются родительским и дочерним радионуклидами. При обратном типе действий защитный сепаратор обычно используется для улавливания родительского радионуклида и пропускания дочернего радионуклида в сосуд для продукта. В обычном генераторе или прямом способе действий защитный сепаратор снова улавливает родительский радионуклид, чтобы обеспечить дополнительную степень очистки требуемого дочернего радионуклида.

Предпочтительные используемые промывочный и десорбирующий растворы также выбирают, исходя из родительского и дочернего радионуклидов и требуемого применения продукта. Для иллюстративного обсуждения типа разделяющей среды и растворов авторы отсылают читателя к источникам: Ног\\з1х и др., патент США № 5854968 и Э1е1х и др., патент США № 5863439.

Еще одна разделяющая среда особенно полезна для разделения хаотропных анионов в водном растворе. Эта разделяющая среда поставляется фирмой Еюйтот Тесйпо1од1е8, 1пс. под обозначением АВЕС® и представляет собой частицы, имеющие множество ковалентно связанных групп -Х-(СН₂СН₂О)_пСН₂СН₂В, где Х - это О, 8, ПН или П-(СН₂СН₂О)_т-В³, где т - число, имеющее среднее значение от 0 до приблизительно 225, п - число, имеющее среднее значение от приблизительно 15 до приблизительно 225, В³- водород, С1-С2алкил, 2-оксиэтил или СН2СН2В, и В выбрано из группы, состоящей из -ОН, С1С10гидрокарбилового эфира, имеющего молекулярный вес до приблизительно 1/10 молекулярного веса части -(СН2СН2О)п-, карбоксилатной, сульфонатной, фосфонатной и -Ν^'Ρ² групп, где каждый из В¹ и В² независимо представляет собой водород, С2-С₃оксиалкил или С1-С₆алкил, или же -ПВ^!В² вместе образуют 5- или 6-членные циклические амины, имеющие в кольце 0 или 1 атом кислорода или 0 или 1 допол

-14005715 нительный атом азота. Разделяющие частицы имеют содержание групп СН₂О на 1 мм² площади поверхности частиц больше, чем приблизительно 8000, и меньше, чем приблизительно 1000000. Примеры хаотропных анионов включают простые анионы, такие как Вг^-1 и I^-1, и радикалы, такие как ТсО4^-1, К.еО4^-1 или 1О3^-1. Хаотропный анион может быть также комплексом катиона металла и анионов галида (аниона галоидоводородной кислоты) или псевдогалида. Смеси анионных красителей также могут быть разделены с помощью разделяющей среды АВЕС®. Особенно полезное разделение, которое может быть достигнуто с помощью этой разделяющей среды, это выделение ^99мТсО4^-1 (пертехнетат-99м) из водного раствора, содержащего также родительские ионы ⁹⁹МоО₄ ^-2 (молибдат-99). Дополнительные детали, касающиеся разделяющей среды АВЕС® и ее применения, можно найти в патентах США № 5603834, № 5707525 и № 5888397.

Настоящая система и способ разработаны так, чтобы действовать в условиях, по существу свободных от воздуха или газа, обеспечивая таким образом более высокую гибкость в применении разделяющих сред на основе гранул.

Специфическим эффектом может быть то, что проходящие через такую разделяющую среду воздух или газ могут создавать каналы, в которых будет снижен контакт между раствором и разделяющей средой. Как таковая, настоящая система имеет конфигурацию системы транспорта жидкости и операций с ней. Одним из преимуществ такой свободной от воздуха или газа системы является то, что отсутствует воздух или газ, которые нужно обрабатывать или фильтровать (из-за наличия возможных радиоактивных примесей). По существу настоящая система может иметь более простую конструкцию, чем системы, использующие комбинацию воздуха и жидкости.

В такой системе с нанесенной на гранулы разделяющей средой несущие гранулы, содержащие разделяющую среду, упакованы в колонку. Когда раствор проходит сквозь колонку, раствор может протекать по поверхности гранул, сквозь и вокруг них, приходя в тесный контакт с разделяющей средой. Если воздух или газ попадают в колонку, воздух или газ продавливаются сквозь гранулы, приводя к образованию в гранулах сквозных «каналов». Это приводит к тому, что раствор проходит сквозь канал, но не протекает по поверхности или вокруг гранул; раствор преимущественно проходит через канал, не контактируя с разделяющей средой. Это может приводить к ухудшению эффективности очистки требуемого радионуклида.

Поэтому настоящая система, которая не требует использования воздуха или газа для разделения одних растворов от других, предоставляет дополнительные преимущества перед теми системами, которые используют способ разделения с таким нежидкостным потоком (то есть воздушным или газовым). Таким образом, настоящая система выгодно обеспечивает гибкость в том смысле, что могут применяться различные типы разделяющих сред.

Размеры и объем трубок и типы используемых вентилей могут варьировать в зависимости от требуемых скоростей протока. В одном из исследований было обнаружено, что для переноса жидкостей через трубки (не сквозь сепаратор) достаточны скорости протока 10-50 мл/мин, а оптимальной скоростью протока является скорость 20-25 мл/мин. При прокачивании жидкостей через сепаратор (в исследовании был использован сепаратор с колонкой с гранулированной набивкой) достаточны скорости протока 100500 мл/мин, и было показано, что оптимальная скорость составляет 500 мл/мин. Вообще максимальная скорость протока соответствует протеканию полного объема шприца за 1 с. Минимальная скорость протока соответствует прокачиванию 0,0005 объема насоса (шприца) за один импульс линейного привода, причем импульс осуществляется за время менее 1 мс.

В одном из примеров осуществления был использован Мо6и1ат Уа1уе РоШюпет фирмы НатШоп с дистанционно управляемыми вентилями. Были использованы, например, поршневые вентили: модель 4-5 МУР Р1ид уа1уе с 4-канальным распределением и модель 6-5 МУР Р1ид уа1уе с 6-канальным распределением.

Трубчатые соединения могут быть сделаны из различных материалов. Один из таких материалов поставляется фирмой 3М Сотрапу под товарным знаком КЕЬ-Е®. Другим материалом, из которого могут быть выполнены соединения, - это хлортрифторэтилен (ХТФЭ - СТЕЕ). Соединения квалификации для высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ - НРЬС) поставляются фирмой НатШоп Сотрапу.

Один из подходящих материалов для трубок - это политетрафторэтилен (ПТЭФ), коммерческая продукция под товарным знаком ТЕЕЕОЫ®. Используемые трубки имеют стандартную коммерческую квалификацию и размеры. Например, могут быть использованы имеющиеся в продаже трубки с внутренним диаметром 0,042 или 0,028 дюйма. Как должно быть понятно специалистам в данной области, размер трубок должен соответствовать размерам используемых соединений, оборудования и сосудов. В настоящем исследовании использовали соединения, поставляемые указанной выше фирмой НатШоп Сотрапу. Эти соединения имеют внешний диаметр 0,074 дюйма. Эти соединения предпочтительны, так как они позволяют использовать трубки с большим внутренним диаметром, который предпочтителен, поскольку такие трубки снижают противодавление в системе, и это позволяет получить более высокие скорости протока. Однако при сниженных скоростях протока могут быть использованы трубки с меньшим внутренним диаметром.

-15005715

Другие примеры осуществления системы проиллюстрированы на фиг. 7-9. Конечно, этим примерам осуществления соответствуют и другие способы работы. Однако все эти примеры осуществления и способы работы имеют общее качество: они не содержат газа и воздуха и могут работать как по прямому, так и по обратному типам действия.

Пример осуществления системы 200, который включает три шприца 210, 212, 214, показан на фиг. 6. В этом примере осуществления использованы три насоса 210, 212, 214, чтобы снизить загрязнение промывочного и десорбирующего растворов родительским загружаемым раствором.

Этот пример осуществления 200 включает первый многоходовой вентиль 216, имеющий не менее трех входов 218, 220, 222, сообщающихся с четвертым многоходовым вентилем 224, родительским загружаемым раствором 226 (который может храниться в сосуде) и первым насосом 210. Вариант системы включает также второй и третий насосы 212, 214, сообщающиеся с десорбирующим 228 и промывочным 230 растворами с помощью второго и третьего многоходовых вентилей 232, 234. Второй и третий насосы 212, 214 сообщаются также с четвертым многоходовым вентилем 224. Второй и третий вентили 232, 234 могут быть, например, трехходовыми или четырехходовыми избирательными вентилями.

Четвертый многоходовой вентиль 224 может иметь четыре боковых входа 236, 238, 240, 242 и один общий вход 244. Боковые входы 236, 238, 240, 242 сообщаются с сосудом для отходов 246 и с первым, вторым и третьим насосами 210, 212, 214 через первый, второй и третий вентили 216, 232, 234. Общий вход 244 сообщается с сепаратором 248.

Сепаратор 248 сообщается с четвертым многоходовым вентилем 224 на первом выходе 250 и сообщается с пятым многоходовым вентилем 252 на втором выходе 254. Пятый многоходовой вентиль 252 имеет четыре боковых входа 256, 258, 260, 262 и один общий вход 264. Боковые входы 256, 258, 260, 262 сообщаются с сосудом 266 для сбора промывок родительского нуклида, сосудом для отходов 246, родительским загружаемым раствором 226 и защитным сепаратором 268. Как и в ранее описанном примере осуществления, защитный сепаратор 268 сообщается с сосудом для продукта 270.

Следует отметить, что в этом примере осуществления пользователь вручную переносит содержание сосуда 266 для сбора промывок родительского нуклида в сосуд для родительского загружаемого раствора 226. Это сделано для того, чтобы возвратить в цикл остатки родительского радионуклида, которые в ходе процесса разделения направляются в сосуд 266 для сбора промывок родительского нуклида. Пользователь может также сконцентрировать раствор остатков родительского радионуклида, удаляя промывочный раствор из сосуда для сбора промывок родительского нуклида перед переносом его содержимого в сосуд для родительского загружаемого раствора.

Еще один пример осуществления 300, похожий на пример осуществления, представленный на фиг. 6, проиллюстрирован на фиг. 7. Этот пример осуществления 300 включает первый, второй и третий насосы 310, 312, 314, сообщающиеся с родительским загружаемым раствором 316, промывочным раствором 318 и десорбирующим раствором 320 через, соответственно, первый, второй и третий вентили 322, 324, 326. Первый, второй и третий вентили 322, 324, 326 предпочтительно имеют три входа и могут быть, например, двухканальными распределительными вентилями с общим входом и двумя боковыми входами. В качестве альтернативы, могут быть использованы трех- или четырехходовые избирающие вентили.

Первый насос 310 сообщается с четвертым многоходовым вентилем 328, имеющим четыре боковых входа 330, 332, 334, 336 и общий вход 338. Боковые входы 330, 332, 334, 336 сообщаются с сосудом для накопления 340, сосудом для временного хранения 342, сосудом для отходов 344 и пятым многоходовым вентилем 346. Общий вход 338 сообщается с первым насосом 310.

Пятый многоходовой вентиль 346 имеет три боковых входа 348, 350, 352 и один общий вход 354. Три боковых входа 348, 350, 352 сообщаются со вторым и третьим насосами 312, 314 и четвертым многоходовым вентилем 328. Общий вход 354 сообщается с первым выходом 358 сепаратора 356.

Второй выход 360 сепаратора 356 сообщается с шестым многоходовым вентилем 362, имеющим три боковых входа 364, 366, 368 и общий вход 370. Три боковых входа 364, 366, 368 сообщаются с сосудом для отходов 344, сосудом для временного хранения 342 и защитным сепаратором 372, который сообщается с сосудом для продукта 374.

Пример осуществления 300, изображенный на фиг. 7, позволяет автоматически возвращать в цикл остатки раствора родительского радионуклида, смешанного с промывочным раствором, с помощью сосуда для накопления 340 и сосуда для временного хранения 342. Этапы возвращения в цикл остатков родительского радионуклида подобны этапам, описанным выше для первого обратного типа действия.

Фиг. 8 иллюстрирует видоизменение примера осуществления 200 из фиг. 6, включающее защитный экран от радиации 272. Первый насос 210, сепаратор 248, и первый, четвертый и пятый вентили 216, 224, 252 могут быть окружены защитным экраном 272.

Родительский загружаемый раствор 226, показанный на фиг. 8, помещается вне защитного экрана 272, так как родительский загружаемый раствор 226 может размещаться в небольшой отдельной защите (не показана). В качестве альтернативы, родительский загружаемый раствор 226 может размещаться внутри защиты 272. Как обсуждается выше, будет ли родительский загружаемый раствор 226 размещаться в отдельной защите (не показана) или он будет размещаться внутри защиты 272, обычно зависит от применения (то есть от типа излучения, которое будет производиться).

-16005715

Сосуд для продукта 270 может также размещаться внутри или вне защиты 272. Если сосуд для продукта 270 размещается внутри защиты 272, может оказаться необходимым открывать защиту 272 каждый раз, как используется продукт, что в принципе может подвергать пользователя облучению как от продукта, так и от родительского раствора. Если сосуд для продукта 270 размещается вне защитного экрана 272 (как показано на фиг. 8), он может помещаться в своей собственной защите (не показана), и пользователю не нужно открывать защиту 272.

Как обсуждалось выше, защитный экран может не требоваться. Часто для экранирования от альфаи бета-излучателей достаточно поместить оргстекло (плексиглас) или стекло спереди и сверху устройства.

Вентили 216, 224, 232, 234, 252 и насосы 210, 212, 214 (фиг. 6) этого примера осуществления также управляются процессором 274 через сопрягающий модуль 276 и источник питания 278, как показано на фиг. 8. Конфигурация подобна показанной на фиг. 4. Сопрягающий модуль 276 и источник питания 278, в свою очередь, соединены с процессором 274. Система управления может включать процессор 274, блок памяти 280, устройство для ввода информации 282 и устройство для вывода информации, такое как графический дисплей.

Как понятно специалистам в данной области, в пределах охвата и духа настоящего изобретения возможны различные видоизменения данной системы, в том числе в вариантах осуществления как с одним насосом, так и с тремя насосами 10, 200, 300. Способы применения различных вариантов осуществления подобны описанным выше, как действия по первому обратному типу и по прямому типу.

Например, один способ эксплуатации варианта осуществления, представленного на фиг. 6, по обратному типу, раскрыт в этапах, приведенных ниже. Вновь стрелками на фиг. 6 показано направление движения поршня в каждом насосе.

Этап 1. Первый насос 210 заполняется загружаемым родительским раствором 226. Чтобы осуществить этот перенос, первый насос 216 соединяет входы 2 и 3 (220, 222), поршень первого насоса движется вниз.

Этап 2. Загружаемый родительский раствор 246 переносится в сепаратор 248. Требуемый дочерний радионуклид удерживается разделяющей средой, а раствор, содержащий родительский радионуклид и загрязнения (примеси), проходит сквозь сепаратор 248. Раствор, содержащий родительский радионуклид и загрязнения, направляется в сосуд для загружаемого родительского раствора 226. Чтобы осуществить этот перенос, первый вентиль 216 соединяет входы 1 и 3 (218, 222), четвертый вентиль 224 находится во втором положении (238), пятый вентиль 252 находится во втором положении (258), поршень первого насоса 210 движется вверх.

Этап 3. Третий насос 214 заполняется промывочным раствором 230. В этом этапе третий вентиль 234 соединяет входы 1 и 3 (288, 292) третьего вентиля, поршень третьего насоса движется вниз.

Этап 4. Промывочный раствор разгружается через сепаратор 248, чтобы смыть с разделяющей среды все остатки родительского радионуклида. Остатки родительского радионуклида и промывочный раствор направляются в сосуд для сбора промывок родительского радионуклида 266. Чтобы осуществить этот перенос, в третьем вентиле 234 соединены входы 2 и 3 (290, 292), четвертый вентиль 224 находится в четвертом положении 242, пятый вентиль 252 находится в первом положении 256, поршень третьего насоса 214 движется вверх.

Этап 5. Второй насос 212 заполняется десорбирующим раствором 228. В этом этапе во втором вентиле соединены входы 1 и 3 (294, 298), поршень второго насоса 212 движется вниз.

Этап 6. Десорбирующий раствор разгружается через сепаратор 248 для десорбирования захваченного дочернего радионуклида и направляет дочерний радионуклид в защитный сепаратор 268. Дочерний радионуклид проходит через защитный сепаратор 268, где защитный сепаратор улавливает все остатки родительского радионуклида. Затем раствор по существу свободного от загрязнений дочернего радионуклида направляется в сосуд для продукта 270. Для осуществления этого переноса во втором вентиле соединены входы 2 и 3 (296, 298), четвертый вентиль 224 находится в первом положении 236, пятый вентиль 252 находится в четвертом положении 262, поршень второго насоса 212 движется вверх.

Этап 7. Третий насос 214 заполняется промывочным раствором 230. В этом этапе в третьем вентиле соединены входы 1 и 3 (288, 292), поршень третьего насоса 214 движется вниз.

Этап 8. Промывочный раствор разгружается в сепаратор 248, чтобы смыть с сепаратора и из трубок все остатки десорбирующего раствора. В этом этапе все остатки родительского радионуклида и промывочный раствор направляются в сосуд для отходов 246. При осуществлении этого этапа в третьем вентиле соединены входы 2 и 3 (290, 292), четвертый вентиль находится в четвертом положении 242, пятый вентиль 252 находится в третьем положении 260, поршень третьего насоса 214 движется вверх.

Этап 9. Загружаемый родительский раствор, находящийся в сосуде для загружаемого родительского раствора 226, выдерживают в течение предварительно определенного времени, чтобы родительский радионуклид распался с образованием требуемого дочернего радионуклида.

Этап 10. Повторение этапов с 1-го по 9-й.

Химическая чистота является существенной для безопасного и эффективного медицинского применения, так как радионуклид перед применением обычно соединяется с агентом биологической локализа

-17005715 ции. Чтобы свести к минимуму нежелательное влияние радиолитического разрушения на химическую и радионуклидную чистоту продукта, разделяющие колонки можно использовать однократно, так что продукты радиолитического разрушения не накапливаются и не мешают последующим процедурам очистки. В одном из примеров осуществления, показанном на фиг. 9, разделяющая и защитная колонки 902, 904 помещены в модульный блок 900. Модульный блок имеет сочленения на каждом из концов разделительной и защитной колонок.

На фиг. 10 показан корпус 1000 для настоящей системы, в котором помещен с возможностью удаления и замены модульный блок 1002, содержащий разделительную и защитную колонки. Это позволяет легко заменять модульный блок 1002 для однократного использования разделительной и защитной колонок. Отсек 1008 в данном примере осуществления использован для размещения соединенного обратимо с возможностью удаления сосуда для продукта, а в отсеках 1004 и 1006 могут быть помещены, например, загружаемый родительский раствор, десорбирующий раствор, сосуд для накопления и/или хранения и отходы.

На фиг. 11 показан корпус 1100 с находящимися в нем сосудом 1104, содержащим раствор радиоактивного родительского источника, сосудом 1106, содержащим промывочный раствор, и сосудом 1108, содержащим десорбирующий раствор. Показаны также сосуд для продукта 1110 и разделяющий модуль 1102. Каждый из них может быть отсоединен и легко удален из корпуса 1100. Это главным образом обеспечивает однократное использование разделяющего модуля 1102, хотя при необходимости разделяющий модуль может быть оставлен в корпусе 1100 для его многократного использования.

Альтернативный пример осуществления системы представлен на фиг. 12. В этом примере осуществления главный блок 1200 имеет заменяемые сосуды 1202, которые могут содержать промывочный раствор, родительский раствор, десорбирующий раствор и т.д. Как показывает кадр 1204, модульный блок 1208 соединяется с системой через сочленения (наконечники) 1206. Для присоединения модульного блока 1208 могут использоваться различные типы сочленений. В этом примере осуществления модульный блок 1208 вдвигается в главный блок 1200 и соединяется с ним с помощью направляющего устройства 1210 и фиксирующих гнезд 1212. Модульный блок 1208 имеет также отгибаемое ушко 1214 для удаления требуемого дочернего радионуклида. Имеется также выдвигаемый поддон-ловушка 1216, как показано на фиг. 12.

Один из примеров осуществления способа отделения первого компонента от смешанного загружаемого раствора, содержащего в основном первый и второй компоненты, показан на фиг. 13. В первом этапе 1300 приготовляется загружаемый раствор, содержащий в основном первый и второй компоненты. Затем загружаемый раствор переносится в первый сосуд в этапе 1302. Загружаемый раствор приводится в контакт с разделяющей средой, имеющей высокое сродство к первому компоненту, чтобы получить в этапе 1304 нагруженную первым компонентом разделяющую среду и обедненный первым компонентом загружаемый раствор. Обедненная первым компонентом разделяющая среда и обедненный первым компонентом загружаемый раствор удаляется из разделяющей среды в этапе 1306. Затем требуемый первый компонент десорбируется с нагруженной первым компонентом разделяющей среды с образованием первого раствора в основном первого компонента в этапе 1308.

Способ может также осуществляться с использованием программного обеспечения или же комбинации аппаратного и программного обеспечения. Например, способ, показанный на фиг. 13, может осуществляться с помощью читаемого компьютером носителя, содержащего вставленные кодовые сегменты компьютерной программы для отделения первого компонента от смешанного загружаемого раствора, содержащего в основном первый и второй компоненты. Кодовыми сегментами компьютерной программы могут быть первый кодовый сегмент компьютерной программы, переносящий загружаемый раствор в первый сосуд;

второй кодовый сегмент компьютерной программы, приводящий загружаемый раствор в контакт с разделяющей средой, имеющей высокое сродство к первому компоненту, чтобы получить нагруженную первым компонентом разделяющую среду и обедненный первым компонентом загружаемый раствор;

третий кодовый сегмент компьютерной программы, удаляющий нагруженную первым компонентом разделяющую среду и обедненный первым компонентом загружаемый раствор из разделяющей среды; и четвертый кодовый сегмент компьютерной программы, десорбирующий требуемый первый компонент с нагруженной первым компонентом разделяющей среды с образованием первого раствора в основном первого компонента.

Другой пример осуществления способа отделения ионной разновидности от загружаемого раствора, содержащего ионную разновидность и по меньшей мере один компонент, с получением конечного раствора по существу свободной от примесей ионной разновидности, показан на фиг. 14. В первом этапе 1400 приготовляется загружаемый раствор, содержащий ионную разновидность и по меньшей мере один компонент. Затем загружаемый раствор переносится в первый сосуд в этапе 1402. Раствор приводится в контакт в этапе 1404 с первой разделяющей средой, имеющей высокое сродство к ионной разновидности, чтобы получить нагруженную ионной разновидностью разделяющую среду и обедненный ионной разно

-18005715 видностью раствор. Обедненный ионной разновидностью раствор приводится в контакт со второй разделяющей средой, имеющей высокое сродство к остальным компонентам, первоначально присутствовавшим в смеси с ионной разновидностью, чтобы получить в этапе 1406 раствор по существу свободной от примесей ионной разновидности.

Способ может также осуществляться с использованием программного обеспечения или же комбинации аппаратного и программного обеспечения. Например, способ, показанный на фиг. 14, может осуществляться с помощью читаемого компьютером носителя, содержащего вставленные кодовые сегменты компьютерной программы для отделения вида (разновидности) иона от загружаемого раствора, содержащего вид (разновидность) иона и, по меньшей мере, один компонент с получением конечного раствора по существу свободного от примесей вида (разновидности) иона. Кодовыми сегментами компьютерной программы могут быть:

первый кодовый сегмент компьютерной программы, переносящий раствор, содержащий, по меньшей мере, один компонент, в сосуд для накопления радиоактивного компонента;

второй кодовый сегмент компьютерной программы, приводящий раствор в контакт с первой разделяющей средой, имеющей высокое сродство к виду иона, чтобы получить нагруженную видом иона разделяющую среду и содержащий дочерний радионуклид раствор;

третий кодовый сегмент компьютерной программы, приводящий содержащий дочерний радионуклид раствор в контакт со второй разделяющей средой, имеющей высокое сродство к родительскому радионуклиду, чтобы получить раствор по существу свободного от примесей дочернего радионуклида.

Без дальнейших уточнений, можно иметь уверенность в том, что специалист, имеющий опыт в данной области, может, используя предшествующее описание, в полной степени применить настоящее изобретение. Поэтому нижеследующие предпочтительные конкретные примеры осуществления следует толковать так, что они в основном являются иллюстрациями и ни в коей мере и никоим образом не ограничивают остальное описание.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Пример 1. Отделение бария (Ва) от смеси со свинцом (РЬ), торием (Тй) и ураном (и).

Производство висмута-212 (²¹²Βΐ) для радиотерапевтических целей может быть осуществлено «выдаиванием», или элюированием ²¹²Βΐ с РЬ-селективной хроматографической колонки, содержащей очи212 212 щенный РЬ (период полураспада 10,6 ч). Из-за короткого периода полураспада РЬ он должен быть получаем в течение дня из его более долгоживущих родителей, обычно ²²⁴Ка с периодом полураспада 3,6 дня. Целью последующего исследования было проиллюстрировать возможность избирательного отделения ²¹²РЬ от смеси ²³²и, ²²⁸Тй и ²²⁴Ка. В качестве аналогов («дублеров») родителей ²¹²РЬ использовали природные и, Тй, Ва и РЬ. Сверхселективная для РЬ(8г) смола (Бирег РЬ(8г) ге§т), поставляемая фирмой Е1сйгош Тесйпо1още8, 1пс., была использована в описанном выше автоматизированном сепараторе радионуклидов для демонстрации разделения.

В разделительный блок была помещена колонка, содержащая Бирег РЬ(8г) гели, с объемом 0,29 мл. Условия и результаты разделения приведены в нижеследующей таблице:

Объем набивки колонки 0,29 мл (площадь поперечного сечения 0,125 см²)

Скорость протока 0,2 мл/мин или 1,6 мл/см²/мин.

Смола Размер частиц 20-50 мкм

Собранная фракция	Объем	Ва	РЬ	ТЬ	и
(мл)	(мкг)
Элюат загрузки в 3 Μ ΗΝΟ3	10	60	0	185	191
Промывка 0,5 Μ ΗΝΟ3	10	41	0	7	11
Десорбция Н2О	2,0	0,8	0	0	0
Десорбция 0,05 М МН4-цитратом	1,0	0	156	0	0
Десорбция 0,05 М ΝΗ4-цитр атом	1,0	0	6	0	0
Десорбция 0,05 М ΝΗ4-цитр атом	1,0	0	0	0	0
Всего собрано		102	162	192	202
	Объём	Ва	РЬ	ТЬ	и
(мкг)
Загрузочный раствор	10 мл	101	162	191	202

Данные показывают, что Ва, Тй и и не задерживаются до какой-либо значительной степени РЬселективной смолой. С другой стороны, РЬ сильно удерживается в 0,5М НNО₃, но легко десорбируется разбавленным цитратом аммония. Во фракции РЬ не было обнаружено никаких заметных количеств Ва, Тй или и, что указывает на коэффициент освобождения от примесей, больший чем 10³. Баланс масс, то

-19005715 есть внесенное количество в сравнении с выделенным количеством каждого составляющего, выдерживается количественно в пределах экспериментальной ошибки.

Пример 2. Отделение тория от урана с помощью смолы ТЕУА.

Отделение тория (Тй) от урана (и) важно для получения генераторов висмута-212 (²¹²Βΐ). Долгоживущими родительскими изотопами для получения Βΐ являются Тй (период полураспада 1,9 года) и 232 212 и (период полураспада 70 лет). Для системы, генерирующей 50 миллиКюри Βΐ, необходимо 2,34 мг 232 228 и, но только 6,09 мкг Тй. Отделив Тй от и, можно получить меньшую, более эффективную систему 212 228 генерации Βΐ, так для удержания Тй требуется намного меньшая хроматографическая колонка, чем для удержания ²³²и.

Очень эффективное отделение Тй от и можно осуществить с помощью смолы ТЕУА, поставляемой фирмой Е1сйгот Тескпо1о§1е8, 1пс. Торий эффективно захватывается из растворов в ΗΝΟ₃ (1-6 М), тогда как и слабо задерживается и в значительной степени элюируется с колонки со смолой ТЕУА при загрузке и промывании.

228 232 232 238

Отделение Тй от и было смоделировано с помощью Тй и и, наиболее устойчивых природных изотопов этих элементов. Разделение осуществляли с помощью разделяющей системы, по существу такой же, как представлена на фиг. 2. Была использована колонка с объемом набивки 150 мкл. Условия и результат разделения представлены в следующей таблице:

Объем набивки колонки 0,158 мкл (размеры 2 см длина х 0,518 см внутр. диаметр)

Скорость протока 0,2 мл/мин или 1,6 мл/см²/мин

Смола ТЕУА Размер зерен 50-100 мкм

Собранная фракция	Собранный объем	Тб	и
(мл)	(мкг)
Элюат загрузки в 2 Μ ΗΝΟ3	2	0	2137
Промывка 2,0 Μ ΗΝΟ3	0,5	0	655
Промывка 2,0 Μ ΗΝΟ3	0,5	0	226
Промывка 2,0 Μ ΗΝΟ3	0,5	0	58
Промывка 2,0 Μ ΗΝΟ3	0,5	0	16
Промывка 2,0 Μ ΗΝΟ3	2,0	0	0
Десорбция 1,0 М НС!	2,0	202	0
Всего собрано	202	3092
	Объём	Тб	и
	(мл)	(мкг)
Загрузочный раствор	2,0	200	3000

Во фракции Тй не обнаруживается и, а во фракциях и не обнаруживается Тй. Коэффициенты отделения и от Тй и Тй от и равны соответственно 10⁴ и 10³. Баланс масс, то есть отношение добавленного количества к полученному количеству для каждого ингредиента, выдерживается количественно в пределах экспериментальной ошибки.

Пример 3. Отделение Βΐ от Ва и Се с помощью смолы Э1рех.

Производство висмута-213 (²¹³Βΐ) для радиотерапевтических целей может быть осуществлено «выдаиванием», или элюированием ²¹³Βΐ с хроматографической колонки, которая эффективно задерживает актиний-225 (²²⁵Ас, период полураспада 10 дней). В ²²⁵Ас может содержаться радий-225 (²²⁵Ка), поэтому при загрузке хроматографической колонки важно отторжение Ка. Извлечение ²¹³Βΐ с колонки достигается элюированием кислотой со слабым анионом-донором, такой как НС1.

207 213

Целью излагаемого ниже исследования было продемонстрировать отделение Βΐ (дублера Βΐ) от бария-133 ( Ва -дублер Ка) и церия-139 ( Се - дублер Ас) с помощью разделяющей системы, по существу такой же, какая показана на фиг. 2. Экстракционная хроматографическая смола Э1рех® была выбрана в качестве хроматографической смолы, чтобы обеспечить необходимую селективность (см. патент США № 5854968). Экстракционная хроматографическая смола Э1рех® поставляется фирмой Е1сйгот Тесйпо1о§1е8, 1пс.

Колонку заполняли плотной взвесью (шлам, 81шт\ ) частиц смолы Э1рех®, получая объем набивки 0,16 мл. На колонку загружали смесь 7х10⁴ имп/мин ¹³³Ва, 2х10⁵ имп/мин ¹³⁹Се и 3х10⁴ имп/мин ²⁰⁷Βΐ в 2,0 мл 1,0М Н^О3. Как и ожидалось, ¹³³Ва немедленно проскакивал через колонку без всякого заметного удержания. После загрузки колонку промывали 1,0М IΙΝΟ3. чтобы дополнительно удалить всю активность ¹³³Ва. Более 95% ¹³⁹Се задерживалось колонкой Э1рех®. Остальные 5% ¹³⁹Се вымывались следом за 133

Ва и удалялись промывкой.

-20005715

Висмут-207 также сильно удерживался колонкой Όίρβχ® при загрузке в 1,0М НЫО₃, но легко удалялся с колонки в 2,0М НС1. С другой стороны, церий-139 прочно удерживался смолой Όίρβχ® в соляной кислоте и не элюировался при этих условиях. При использовании автоматизированной системы выход ²⁰⁷Βί составлял более 93% с коэффициентом уменьшения концентрации ¹³³Ва и ¹³⁹Се от 10³ до 10⁴.

Все цитированные здесь патенты, заявки и статьи включены в настоящее описание посредством ссылок. Использование артикля а или ап (в англоязычном тексте) подразумевает, что используется один объект или более объектов (т. е. по меньшей мере один объект). Далее, подразумевается, что термины «сообщается с» (ίη Πο\ν соттишсайоп \νί11Γ), «соединен с» (ίη соттишсайоп \νί11Γ), «сопряжен» (соир1ей) и «функционально сопряжен» (орегайуеК соир1ей) включают не только два компонента, непосредственно соединенные друг с другом, но также и два компонента, соединенные друг с другом опосредованно с помощью, например, других промежуточных компонентов, кабеля и/или трубки, расположенных между компонентами.

Из предшествующего изложения видно, что могут быть осуществлены многочисленные модификации и видоизменения без выхода за рамки точного духа и охвата новых концепций настоящего изобретения. Следует понимать, что проиллюстрированный конкретный пример осуществления не подразумевает и не означает ограничений изобретения. Подразумевается, что содержание изобретения с помощью формулы охватывает все такие модификации как попадающие в объем формулы.

Claims (37)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Система для отделения радиоактивного дочернего продукта, по существу, свободного от примесей, от взаимодействующего с системой загружаемого родительского раствора, содержащая насос;

   первый многоходовой вентиль, имеющий по меньшей мере два входа, причем первый вход первого многоходового вентиля сообщается с насосом;

   второй многоходовой вентиль, содержащий по меньшей мере четыре входа, причем первый вход второго многоходового вентиля сообщается с взаимодействующим с системой загружаемым родительским раствором, второй вход второго многоходового вентиля сообщается с взаимодействующим с системой десорбирующим раствором, третий вход второго многоходового вентиля сообщается с первым многоходовым вентилем, и четвертый вход;

   сепаратор, сообщающийся с четвертым входом второго многоходового вентиля;

   третий многоходовой вентиль, имеющий по меньшей мере два входа, причем первый вход третьего многоходового вентиля сообщается с сепаратором с противоположной стороны от подсоединения четвертого входа второго многоходового вентиля, а второй вход третьего многоходового вентиля сообщается со связанным с системой сосудом для продукта;

   трубку, пролегающую между третьим входом второго многоходового вентиля и первым многоходовым вентилем; и управляющее устройство, функционально сопряженное с насосом, первым многоходовым вентилем, вторым многоходовым вентилем и третьим многоходовым вентилем.
2. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что сепаратор и сосуд для продукта образуют модульные блоки, которые соединены со вторым и третьим многоходовыми вентилями с возможностью отсоединения.
3. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что первый, второй и третий проточные вентили образуют вентильную систему, причем каждый из сосуда для загружаемого родительского раствора, сосуда для десорбирующего раствора, сепаратора и сосуда для продукта соединен с вентильной системой с возможностью отсоединения.
4. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно включает защитную колонку для улавливания родительского радионуклида, причем третий многоходовой вентиль сообщается со связанным с системой сосудом для продукта через защитную колонку, а сепаратор, защитная колонка и сосуд для продукта образуют модульные блоки, которые соединены со вторым и третьим многоходовыми вентилями с возможностью отсоединения.
5. 5. Система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит связанный с системой сосуд для накопления радиоактивного компонента, сообщающийся со вторым многоходовым вентилем, и связанный с системой сосуд для временного хранения, сообщающийся со вторым многоходовым вентилем, причем второй многоходовой вентиль имеет шесть входов.
6. 6. Система по п.5, отличающаяся тем, что первый, второй и третий проточные вентили образуют вентильную систему, причем каждый из сосуда для загружаемого родительского раствора, сосуда для десорбирующего раствора, сепаратора, сосуда для продукта, сосуда для накопления и сосуда для хранения соединен с вентильной системой с возможностью отсоединения.
7. 7. Система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно включает защитный экран от радиации, который окружает насос, сепаратор, защитную колонку и первый, второй и третий вентили.
8. 8. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит промывочный раствор, сообщающийся с первым или вторым многоходовым вентилем, причем первый многоходовой вентиль имеет три входа.

   -21005715
9. 9. Система для отделения требуемых дочерних радионуклидов от взаимодействующего с системой загружаемого родительского раствора, содержащая первый насос;

   первый многоходовой вентиль, имеющий по меньшей мере три входа, причем первый вентиль сообщается с первым насосом и с взаимодействующим с системой загружаемым родительским раствором;

   второй насос;

   второй многоходовой вентиль, имеющий по меньшей мере три входа, причем второй вентиль сообщается со вторым насосом и с взаимодействующим с системой десорбирующим раствором;

   третий насос;

   третий многоходовой вентиль, имеющий по меньшей мере три входа, причем третий насос сообщается с третьим вентилем и с взаимодействующим с системой промывочным раствором;

   четвертый многоходовой вентиль, имеющий по меньшей мере четыре входа, причем четвертый вентиль сообщается с первым, вторым и третьим вентилями;

   сепаратор, сообщающийся с четвертым вентилем;

   пятый многоходовой вентиль, имеющий по меньшей мере три входа, причем пятый многоходовой вентиль сообщается с сепаратором и со связанным с системой сосудом для продукта;

   управляющее устройство, функционально сопряженное с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым вентилями и с первым, вторым и третьим насосами.
10. 10. Система по п.9, отличающаяся тем, что она дополнительно включает защитную колонку для улавливания родительского радионуклида, причем пятый вентиль сообщается с сосудом для продукта через защитную колонку.
11. 11. Система по п.10, отличающаяся тем, что первый, второй, третий, четвертый и пятый проточные вентили образуют вентильную систему, причем каждый из сосуда для загружаемого родительского раствора, сосуда для десорбирующего раствора, сепаратора, защитной колонки, сосуда для продукта, сосуда для накопления и сосуда для хранения соединен с вентильной системой с возможностью отсоединения.
12. 12. Система по п.9, отличающаяся тем, что система, по существу, не содержит газа.
13. 13. Система по п.10, отличающаяся тем, что она дополнительно включает защитный экран от радиации, причем первый, четвертый и пятый вентили, первый насос, сепаратор и защитная колонка окружены защитным экраном.
14. 14. Способ отделения дочернего радионуклида от раствора, содержащего родительский радионуклид, в отсутствие газа и воздуха, с получением раствора дочернего радионуклида, по существу, свободного от примесей, содержащий следующие этапы:

    перенос раствора, содержащего родительский радионуклид, в сосуд для накопления;

    выдерживание в течение предварительно определенного времени для распада родительского радионуклида с образованием родительско-дочернего раствора, содержащего требуемый дочерний радионуклид;

    приведение родительско-дочернего раствора в контакт с разделяющей средой, имеющей высокое сродство к дочернему радионуклиду, с образованием нагруженной дочерним радионуклидом разделяющей среды и обедненного дочерним радионуклидом родительско-дочернего раствора;

    удаление обедненного дочерним радионуклидом родительско-дочернего раствора из разделяющей среды и десорбция требуемого дочернего радионуклида из нагруженной дочерним радионуклидом разделяющей среды с образованием раствора дочернего радионуклида, по существу, свободного от примесей.
15. 15. Способ отделения дочернего радионуклида от раствора, содержащего родительский радионуклид, в отсутствие газа и воздуха, с получением раствора дочернего радионуклида, по существу, свободного от примесей, содержащий следующие этапы:

    перенос раствора, содержащего родительский радионуклид, в сосуд для накопления;

    выдерживание в течение предварительно определенного времени для распада родительского радионуклида с образованием родительско-дочернего раствора, содержащего требуемый дочерний радионуклид;

    приведение родительско-дочернего раствора в контакт с первой разделяющей средой, имеющей высокое сродство к родительскому радионуклиду, с образованием нагруженной родительским радионуклидом разделяющей среды и нагруженного дочерним радионуклидом раствора;

    приведение нагруженного дочерним радионуклидом раствора в контакт со второй разделяющей средой, имеющей высокое сродство к родительскому радионуклиду, с образованием раствора дочернего радионуклида, по существу, свободного от примесей.
16. 16. Система для отделения первого раствора в основном первого компонента от взаимодействующего с системой загружаемого раствора в основном первого и второго компонентов, характеризующаяся тем, что указанная система содержит насос;

    первый многоходовой вентиль, имеющий по меньшей мере два входа, причем первый вход первого многоходового вентиля сообщается с насосом;

    -22005715 второй многоходовой вентиль, имеющий по меньшей мере четыре входа, причем первый вход второго многоходового вентиля сообщается с взаимодействующим с системой загружаемым раствором, второй вход второго многоходового вентиля сообщается с взаимодействующим с системой десорбирующим раствором, третий вход второго многоходового вентиля сообщается с первым многоходовым вентилем, и четвертый вход;

    сепаратор, сообщающийся с четвертым входом второго многоходового вентиля и третий многоходовой вентиль, имеющий по меньшей мере два входа, причем первый вход третьего многоходового вентиля сообщается с сепаратором с противоположной стороны от подсоединения четвертого входа второго многоходового вентиля, а второй вход третьего многоходового вентиля сообщается со связанным с системой сосудом для продукта, содержащим отделенный первый раствор первого компонента.
17. 17. Система по п.16, отличающаяся тем, что она дополнительно включает защитную колонку для улавливания родительского радионуклида, причем третий многоходовой вентиль сообщается со связанным с системой сосудом для продукта через защитную колонку.
18. 18. Система по п.17, отличающаяся тем, что сепаратор, защитная колонка и сосуд для продукта образуют модульные блоки, которые соединены со вторым и третьим многоходовыми вентилями с возможностью отсоединения.
19. 19. Система по п.17, отличающаяся тем, что первый, второй и третий проточные вентили образуют вентильную систему, причем каждый из сосуда для загружаемого раствора, сосуда для десорбирующего раствора, сепаратора, защитной колонки и сосуда для продукта соединен с вентильной системой с возможностью отсоединения.
20. 20. Система по п.16, отличающаяся тем, что она включает компьютерное управляющее устройство, функционально сопряженное с насосом, первым многоходовым вентилем, вторым многоходовым вентилем и третьим многоходовым вентилем.
21. 21. Система по п.16, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит связанный с системой сосуд с радиоактивностью для накопления, сообщающийся со вторым многоходовым вентилем, и связанный с системой сосуд для временного хранения, сообщающийся со вторым многоходовым вентилем, причем второй многоходовой вентиль имеет шесть входов.
22. 22. Система по п.21, отличающаяся тем, что первый, второй и третий проточные вентили образуют вентильную систему, причем каждый из сосуда для загружаемого родительского раствора, сосуда для десорбирующего раствора, сепаратора, сосуда для продукта, сосуда для накопления и сосуда для хранения соединен с возможностью отсоединения с вентильной системой.
23. 23. Система по п.16, отличающаяся тем, что она содержит промывочный раствор, сообщающийся с первым многоходовым вентилем, причем первый многоходовой вентиль имеет три входа.
24. 24. Система по п.23, отличающаяся тем, что первый, второй и третий проточные вентили образуют вентильную систему, причем каждый из сосуда для загружаемого родительского раствора, сосуда для десорбирующего раствора, сепаратора, сосуда для продукта и промывочного раствора соединен с возможностью отсоединения с вентильной системой.
25. 25. Система по п.16, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из первого и второго компонентов радиоактивен.
26. 26. Система по п.16, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из первого и второго компонентов представляет собой ионные частицы.
27. 27. Система по п.16, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из первого и второго компонентов представляет собой подлежащий анализу ион.
28. 28. Система по п.16, отличающаяся тем, что она, по существу, не содержит газа.
29. 29. Система для отделения ионных частиц от загружаемого раствора, содержащего ионные частицы и по меньшей мере один компонент, содержащая первый насос;

    первый многоходовой вентиль, имеющий по меньшей мере три входа, причем первый вентиль сообщается с первым насосом и с загружаемым раствором;

    второй насос;

    второй многоходовой вентиль, имеющий по меньшей мере три входа, причем второй вентиль сообщается со вторым насосом и с взаимодействующим с системой десорбирующим раствором;

    третий насос;

    третий многоходовой вентиль, имеющий по меньшей мере три входа, причем третий вентиль сообщается с третьим насосом и с взаимодействующим с системой промывочным раствором;

    четвертый многоходовой вентиль, имеющий по меньшей мере четыре входа, причем четвертый вентиль сообщается с первым, вторым и третьим вентилями;

    сепаратор, сообщающийся с четвертым вентилем;

    пятый многоходовой вентиль, имеющий по меньшей мере три входа, причем пятый многоходовой вентиль сообщается с сепаратором, с взаимодействующим с системой раствором и со связанным с системой сосудом для продукта, содержащим ионные частицы; и

    -23005715 управляющее устройство, функционально сопряженное с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым вентилями и с первым, вторым и третьим насосами.
30. 30. Система по п.29, отличающаяся тем, что дополнительно включает защитную колонку для улавливания родительского нуклида, причем пятый вентиль сообщается с сосудом для продукта через защитную колонку.
31. 31. Система по п.30, отличающаяся тем, что первый, второй, третий, четвертый и пятый проточные вентили образуют вентильную систему, причем каждый из сосуда для загружаемого родительского раствора, сосуда для десорбирующего раствора, сепаратора, защитной колонки, сосуда для продукта, сосуда для накопления и сосуда для хранения соединен с вентильной системой с возможностью отсоединения.
32. 32. Система по п.29, отличающаяся тем, что она, по существу, не содержит газа.
33. 33. Система по п.29, отличающаяся тем, что ионные частицы и/или компонент радиоактивны.
34. 34. Читаемый компьютером носитель, содержащий вставленные кодовые сегменты компьютерной программы для отделения первого компонента от взаимодействующего с разделяющей системой загружаемого раствора, содержащего в основном первый и второй компоненты, включающий первый кодовый сегмент компьютерной программы, переносящий загружаемый раствор в первый сосуд;

    второй кодовый сегмент компьютерной программы, приводящий загружаемый раствор в контакт с разделяющей средой, имеющей высокое сродство к первому компоненту, чтобы получить нагруженную первым компонентом разделяющую среду и обедненный первым компонентом загружаемый раствор;

    третий кодовый сегмент компьютерной программы, удаляющий нагруженную первым компонентом разделяющую среду и обедненный первым компонентом загружаемый раствор с разделяющей среды, и четвертый кодовый сегмент компьютерной программы, десорбирующий требуемый первый компонент с нагруженной первым компонентом разделяющей среды с получением первого раствора в основном первого компонента.
35. 35. Способ отделения первого компонента от взаимодействующего с системой загружаемого раствора в основном первого и второго компонентов, включающий следующие этапы:

    перенесение загружаемого раствора в первый сосуд;

    приведение загружаемого раствора в контакт с разделяющей средой, имеющей высокое сродство к первому компоненту с образованием нагруженной первым компонентом разделяющей среды и обедненного первым компонентом загружаемого раствора;

    удаление нагруженной первым компонентом разделяющей среды и обедненного первым компонентом загружаемого раствора из разделяющей среды и десорбция требуемого первого компонента из нагруженной первым компонентом разделяющей среды с получением первого раствора в основном первого компонента.
36. 36. Читаемый компьютером носитель, содержащий вставленные кодовые сегменты компьютерной программы для отделения ионной разновидности от загружаемого раствора, содержащего ионную разновидность и по меньшей мере один компонент, для получения конечного раствора, по существу, свободной от примесей ионной разновидности, включающий первый кодовый сегмент компьютерной программы, переносящий раствор, содержащий по меньшей мере один компонент, в сосуд для накопления;

    второй кодовый сегмент компьютерной программы, приводящий раствор в контакт с первой разделяющей средой, имеющей высокое сродство к ионной разновидности, чтобы получить нагруженную ионной разновидностью разделяющую среду и обедненный ионной разновидностью раствор; и третий кодовый сегмент компьютерной программы, приводящий обедненный ионной разновидностью раствор в контакт со второй разделяющей средой, имеющей высокое сродство к другим компонентам, первоначально присутствовавшим в смеси с ионной разновидностью, чтобы получить раствор, по существу, свободной от примесей ионной разновидности.
37. 37. Способ отделения ионных частиц от загружаемого раствора, содержащего ионные частицы и по меньшей мере один компонент с получением конечного раствора, по существу, свободной от примесей ионной разновидности, включающий следующие этапы:

    перенесение раствора, содержащего по меньшей мере один компонент, в сосуд для накопления;

    приведение раствора в контакт с первой разделяющей средой, имеющей высокое сродство к ионным частицам, чтобы получить нагруженную ионной разновидностью разделяющую среду и обедненный ионной разновидностью раствор; и приведение обедненного ионной разновидностью раствора в контакт со второй разделяющей средой, имеющей высокое сродство к другим компонентам, первоначально присутствовавшим в смеси с ионными частицами, чтобы получить раствор, по существу, свободных от примесей ионных частиц.