JP2006509202A - 放射性同位体を製造する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、加速帯電粒子のビームを照射されたターゲット流体から放射性同位体を製造する装置及び方法に係わり、この装置が循環回路（１７）中に
‐ターゲット流体を収容し、照射窓によって閉じられるように形成され、少なくとも１つの入口（４）及び少なくとも１つの出口（５）を有する空洞（８）を形成することができる金属製挿入体（２）を含む照射セル（１）；
‐循環回路（１７）内でターゲット流体を循環させるためのポンプ（１６）；
‐外部熱交換器（１５）；及び
‐ポンプ（１６）及び外部熱交換器（１５）によって構成されるターゲット流体のための外部冷却手段
を含み、
前記装置が、さらに、循環回路（１７）のための加圧手段（１４）を含み、ターゲット流体が照射中空洞（８）内においてほぼ液体状態に維持されるようにターゲット流体のための外部冷却手段が構成されていることを特徴とする。

Description

発明の分野

本発明は、放射性同位体の前駆物質を含むターゲット物質に帯電粒子ビームを照射することによって、例えば^１８Ｆのような放射性同位体を製造する装置及び方法に係わる。

本発明の用途の１つは、核医学、特にポジトロン放出断層撮影に係わる。

技術的背景及び公知技術

ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）は、正確且つ非侵襲性の医療用造影技術である。実用に際しては、生体内崩壊の結果としてγ線を放出するポジトロン放出放射性同位体で標識された放射性製剤が患者の器官に注入される。注入された放射性同位体の体内分布を３次元で再構成し、その組織濃度を得るために、このγ線は、造影装置によって検出・分析される。

フッ素１８（Ｔ_１/２＝１０９．６ｍｉｎ）は問題として取上げられる４つの軽いポジトロン放出放射性同位体（^１３Ｎ、^１１Ｃ、^１５Ｏ、^１８Ｆ）のうち、製造現場外での利用を可能にするに充分な長い半減期を有する唯一の放射性同位体である。

問題の放射性同位体、即ち、フッ素１８から合成される種々の放射性製剤のうち、２−［^１８Ｆ］フルオロ−２−デオキシ−Ｄ−グルコース（ＦＤＧ）はポジトロン放出断層撮影に最も頻繁に使用される放射性トレーサである。それは、解析されるべき腫瘍、心臓疾患、各種脳疾患におけるグルコース代謝の分析を可能にする。

^１８Ｆ放射性同位体は、ここでは、^１８Ｏ−濃縮水（Ｈ_２ ^１８Ｏ）であるターゲット物質に帯電粒子、具体的には陽子のビームを照射することによって製造される。放射性同位体の製造に際しては、前駆物質として使用されるターゲット物質を収容するように金属部品に“堀リ空けられた”空洞を有する装置を使用するのが一般的である。

ターゲット物質が収容される空洞は、照射ビームの帯電粒子を透過させる“照射窓”によって密封される。帯電粒子とターゲット物質との相互作用から所要（ｉｎｔｅｒｅｓｔ）の放射性同位体の生成につながる核反応が起こる。

帯電粒子ビームは、有利には、サイクロトロンのような加速器によって加速される。

放射性同位体、特に^１８Ｆ放射性同位体に対する需要が益々増大しつつある現状では、常に、より多くの放射性同位体を生産するために核反応による収量を増大させることが要望されている。増産の手段として、帯電粒子（陽子）のエネルギーを加減し、この場合には大きなターゲットの収量が粒子エネルギーに依存することを利用するか、又は、ビームの強度を加減し、この場合にはターゲット物質に衝突する加速粒子の数が加減される。

しかし、加速された粒子ビームを照射されたターゲット物質によって放散される出力（ｐｏｗｅｒ）が、使用される粒子ビームの強度及び/またはエネルギーを制限する。

これは、ターゲット物質によって放散される出力（ｐｏｗｅｒ）が下記式（１）から粒子ビームのエネルギーと強度によって決定されるからである：

Ｐ（ワット）＝Ｅ（ＭｅＶ）×Ｉ（μＡ) （１）
但し、
‐Ｐ ＝ ワットで表される出力；
‐Ｅ ＝ ＭｅＶで表されるビームのエネルギー；
‐Ｉ ＝ μＡで表されるビームの強度。

換言すると、ターゲット物質によって放散される出力（ｐｏｗｅｒ）は、粒子ビームのエネルギー及び／または強度が高いほど高くなる。

従って、加速された帯電粒子ビームのエネルギー及び／または強度は、製造装置の空洞内、特に照射窓において、その窓の破損につながりかねない過剰な圧力または温度を急速に発生させることなく増大することはありえない。

しかも、^１８Ｆ放射性同位体を製造する場合、^１８Ｏ−濃縮水のコストが極めて高いから、空洞には極く少量の、せいぜい数ミリリットルのターゲット物質しか収容されない。従って、そのような少量を越えたターゲット物質の照射に伴って発生した熱の放散という問題が克服すべき重大な課題となる。典型例として０．２乃至５ｍｌの^１８Ｏ−濃縮水の場合、強度５０乃至１００μＡで１８ＭｅＶの陽子ビームを数分間ないし数時間に亙って照射すると、放散される出力（ｐｏｗｅｒ）は９００乃至１８００ワットである。

より一般的には、このようなターゲット物質による熱放散の問題があるため、放射性同位体の生成のための照射強度は、現状、照射されたターゲット物質２ｍｌに対して４０μＡに制限されている。しかし、核医学用として現在使用されているサイクロトロンは、理論的には８０乃至１００μＡまたはそれ以上の強度で陽子ビームを加速することができる。従って、現在のサイクロトロンによって生じた可能性が充分に活用されてはいないことは明白である。

放射性同位体製造装置内の空洞におけるターゲット物質による熱放散の問題を克服するための解決策が先行技術として既に提案されている。特に、ターゲット物質を冷却する手段を設けることが提案されている。

文献ＢＥ−Ａ−１０１１２６３は、窓によって密閉され、ターゲット物質を収容する空洞を含む照射セルを開示しており、その空洞は、ターゲット物質を冷却するための冷却材の循環を可能にする二重壁ジャケットで囲まれている。さらに、ヘリウムによって照射窓を冷却することも考えられている。

しかし、この装置ではターゲット物質が静的であり、液体と容器との間の熱交換係数のためにこの構造での熱放散が物理的に制限される以上、このように構成された装置には種々の欠点がある。しかも、密閉された空洞内で高温に達するから、必然的に装置全体に圧力がかかる。つまり、そのような装置内で製造された^１８Ｆの量を“モニター”することは実際的には不可能であり、従って、放射能濃度及び収量に関して結果は帰納的に知られるのみである。

ターゲット物質を収容する空洞及びそのＨ_２ ^１８Ｏターゲット物質が冷却されるように再循環させられる外部熱交換器を備えた照射セルを含む回路形態の装置を使用することも提案されている（１９８９年６月、バンクーバーにおける国際シンポジウムにおけるＪｏｎｇｅｎ 及び Ｍｏｒｅｌｌｅによる刊行物“Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｉｒｄ ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ ｔａｒｇｅｔｒｙ ａｎｄ ｔａｒｇｅｔ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ”， ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｒｉｕｍｆ．ｃａ／ｗｔｔｃ／ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．ｈｔｍｌ）。従って、この装置は先に述べた先行技術の装置と比較して、ターゲット物質が再循環させられるから、“動的な”ターゲット物質を使用するという利点を有する。しかし、この装置及び方法は加圧手段を使用していないから、そのような装置においては、圧力制御が実質的な問題となる。さらに、この装置及び方法は、その詳細が説明されておらず、実際には実施するうえで大きな技術的困難に直面する可能性がある。

発明の目的

本発明の目的は、先行技術の装置及び方法の欠点を有しない、加速粒子ビームを照射されたターゲット物質から例えば^１８Ｆのような所要（ｉｎｔｅｒｅｓｔ）の放射性同位体を製造するための装置及び方法を提供することにある。

特に、本発明の目的は、この場合は^１８Ｏ−濃縮水（Ｈ_２ ^１８Ｏ）から成るターゲット物質に、高電流強度、好ましくは４０μＡを超える電流強度の陽子ビームを照射することによって^１８Ｆのような所要（ｉｎｔｅｒｅｓｔ）の放射性同位体を製造する装置及び方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、作動状態において、即ち、照射中、つまり所要の放射性同位体の製造中に最大限の熱交換効率を確保する装置及び方法を提供することにある。

発明の概要

本発明は、加速帯電粒子のビームを照射されたターゲット流体から所要（ｉｎｔｅｒｅｓｔ）の放射性同位体を製造する装置に関し、その装置は、循環回路中に
‐ターゲット流体を収容し、照射窓によって閉じられるように形成され、少なくとも１つの入口及び少なくとも１つの出口を有する空洞を形成することができる金属製挿入体を含む照射セル；
‐循環回路内でターゲット流体を循環させるためのポンプ；
‐外部熱交換器；及び
‐ポンプ及び外部熱交換器によって構成されたターゲット流体のための外部冷却手段
を含み、前記装置が、さらに
前記循環回路のための加圧手段を含み、ターゲット流体が照射中空洞内においてほぼ液体状態に維持されるように前記ターゲット流体の外部冷却手段が構成されていることを特徴とする。

好ましくは、ポンプが、ターゲット流体を１３０℃未満の平均温度に維持するに充分な流量を発生させる。

好ましくは、ポンプが２００ｍｌ／ｍｉｎを超える流量を発生させる。

好ましくは、ポンプが５００ｍｌ／ｍｉｎを超える、好ましくは１０００ｍｌ／ｍｉｎを超える、より好ましくは１５００ｍｌ／ｍｉｎを超える流量を発生させる。

好ましくは、本発明の装置において、空洞が０．２乃至５．０ｍｌのターゲット流体を収容できる。

好ましくは、装置が、循環回路内に総量が２０ｍｌ未満のターゲット流体を収容するように構成されている。

有利には、空洞内のターゲット流体の流れにおいて渦流を形成するように入口及び出口が配置される。

好ましくは、入り口及び出口の一方が空洞に対してほぼ接線関係に配置される。

本発明の第１実施態様では、入り口及び出口が同じ子午線上の空洞の側面に配置される。

本発明の他の実施態様では、加速帯電粒子ビームが空洞窓と衝突点で衝突し、ターゲット流体の流入がビームと正面衝突するような形に前記衝突点で方向付けられる。

特に、“第２実施形態”として後述する実施態様によれば、空洞が中心軸を有し、それを中心に空洞側面が構築され、出口が側面に接続され、入口が中心軸に沿って配置される。

さらに、本発明の装置において、照射セルは内部冷却手段を含むことができる。

好ましくは、内部冷却手段が前記空洞を囲む二重壁ジャケットである。

内部冷却手段が空洞のための間接冷却手段であってもよい。

好ましくは、本発明の装置が照射セルの照射窓を冷却するためのヘリウム使用冷却手段を含む。

本発明の他の目的は、照射セル内で照射される所要（ｉｎｔｅｒｅｓｔ）放射性同位体の前駆物質としてのターゲット流体から加速帯電粒子のビームを用いて放射性同位体を製造する方法に係わり、照射セルが、ターゲット流体を収容し、照射窓によって閉じられた空洞を形成することができる金属製挿入体を含み、空洞が少なくとも１つの入口及び少なくとも１つの出口を有し、
前記方法は、ターゲット流体が、照射セルのほかに少なくとも物質を循環させるための１つのポンプ及び外部熱交換器を含む循環回路において、ターゲット流体が内部で循環することを特徴とし；
前記方法は、さらに、回路内の圧力が、循環回路のための加圧手段によって制御され；
照射中、ターゲット流体が空洞内でほぼ液体状態を維持するように前記ポンプ及び前記外部熱交換器が配置される
ことを特徴とする。

好ましくは、前記方法において、ターゲット流体の流れにおいて渦流が空洞内に生じる。

好ましくは、ポンプがターゲット流体を１３０℃未満の平均温度に維持するのに充分な流量を発生させる。

好ましくは、前記ポンプが２００ｍｌ／ｍｉｎを超える、より好ましくは５００ｍｌ／ｍｉｎを超える流量を発生させる。有利には、前記ポンプは、１００ｍｌ／ｍｉｎを超える流量、及びより有利には、１５００ｍｌ／ｍｉｎを超える流量を発生させる。

本発明はまた、ターゲット流体を収容するように形成された空洞を形成することができる金属製挿入体を含み、少なくとも１つの入口及び少なくとも１つの出口を有する照射セルに係わり、前記空洞が側面を囲んでいる中心軸を有し、空洞が照射窓によって閉じられるとともに、中心軸とほぼ直交し、且つ照射窓と対向する第２面によって閉じられ、前記照射セルが、入口が中心軸とほぼ直交する第２面に接続され、出口が側面に接続されていることを特徴とする。

本発明の他の目的は、特に、ポジトロン放出断層撮影のような医療の用途に供される放射性製剤の製造のための上記発明の装置、方法または照射セルの利用である。

図１は、本発明の方法及び装置による所要の（ｉｎｔｅｒｅｓｔ）放射性同位体を製造する装置の概略図を示す。

図２は、第１実施形態による本発明の方法及び装置に使用される照射セルの背面図を示す。

図３は、Ａ−Ａ平面における図２に示した照射セルの縦断面図である。

図４は、Ｂ−Ｂ平面における図２に示した照射セルの縦断面図である。

図５は、第２実施形態による本発明の方法及び装置に使用される照射セルの背面図を示す。

図６は、Ａ−Ａ平面における図５に示した照射セルの縦断面図である。

図７は、Ｂ−Ｂ平面における図５に示した照射セルの縦断面図である。

図８Ａ，８Ｂ，８Ｃは、それぞれ、照射セルへの充填方法、照射中におけるセルの操作方法及び照射後のセル外への排液方法を示す。

発明の好ましい実施例の詳細な説明

図１は、本発明の装置及び方法の作用原理の概略図を示す。特に、図１に詳述された装置は、ターゲット物質の循環回路１７を含む。この循環回路は、図２乃至図４及び図５乃至図8におけるいくつかの実施形態によって詳述されて全般的に参照符号１を有する照射セルを含む。

本発明が基づく原理は、ターゲット物質が循環回路内を循環し、照射セル１内で照射されるというものである。このターゲット物質は、入り口４から前記セル１に入り、出口５から前記セル外へ出る。このような循環を可能にするため、ポンプ１６、好ましくは高出力のポンプが循環回路１７内に設けられる。

本発明では、回路の加圧手段もまた設けられる。

加圧手段は、図１に示された実施形態において、回路１７全体が加圧されることを可能にする膨張タンク１４として作用する“ガスクッション”を通って形成される。

本発明では、外部熱交換器１５がターゲット物質の循環回路１７内にも設けられる。

これらの素子、即ち、外部熱交換器１５及びポンプ１６に相当する集合体は、回路内を循環し、特にセル１内で循環する流体であるターゲット物質が照射中実質的に液体の状態に維持されるように配置されている。この集合体はターゲット物質のための外部冷却手段と定義される。

換言すれば、本発明によれば、ターゲット物質のための外部冷却手段の構成は、装置を構成する他の素子と比べて、装置の作動中、即ち、照射中、熱交換器１５内での充分な熱交換を可能にするような高速度でターゲット物質が循環回路１７内を流動できるようにされている。

具体的には、速度だけでなく圧力も、循環回路１７内で循環する物質の温度が限界温度よりも低くなるように決められなければならない。この温度は通常１３０℃未満である。

好ましくは、第２の出口６がまたターゲット物質のオーバーフローを防止するために設けられる。この出口６は、膨張タンク１４に接続される。

この装置は、さらに、ターゲット物質タンク１２、オーバーフロー収容タンク１０及び注入装置１１を含む。化学合成モジュールに通ずる出口１３がまた設けられる。異なる素子は、装置内でのターゲット物質の循環を許したり阻止したりする弁によって互いに接続されている。

この実施例では、^１８Ｏ−濃縮水から成り、陽子ビームを照射されるターゲット物質から得られる^１８Ｆ放射性同位体の製造が記載されている。この場合、出口は、例えばＦＤＧモジュールのような放射性製剤の合成のためのモジュールである。

照射セル１の第１実施形態は、図２乃至４に示されており、装置の作動中、所要の（ｉｎｔｅｒｅｓｔ）放射性同位体を生成させるためにターゲット物質に対して加速粒子ビームが照射される機械的集合体に相当する。

図２乃至４に示すように、照射セル１は、照射空洞８に相当する容積を創り出するように構成された１個または複数個の金属部品（素子）から成る挿入体２を含む。

そのため、挿入体２は空洞８を含み、この空洞は、加速粒子ビームを照射されるターゲット物質を収容できるように構成される。このため、空洞は、加速粒子ビームを透過する照射窓７によって閉じられる。

照射セルはまた、ターゲット物質の照射セルへの入出を可能にする入口４及び出口５をも含む。入口及び出口は、回路内での循環方向に応じてターゲット物質の流入及び流出またはその逆をもたらす。

本発明の要点は、空洞内でほぼ乱流状態の渦流を発生させることにある。換言すると、本発明において“渦流”とは、ある条件下で形成流動する流体に生じる凹んだ渦を意味する。

このため、図２乃至４に示された実施例では、流入ダクトとも流出ダクトともなる第１ダクトが空洞に対してほぼ接線方向に配置される。“ほぼ接線方向に”とは、流入ダクトである第１ダクトが空洞との接続点における物理学上の接線との間に２５°未満、好ましくは１５°未満の角度を形成することを意味する。

前記図では、加速粒子ビームの方向が矢印Ｘで示されている。

この実施例によれば、流入ダクト４及び流出ダクト５、６は、いずれも照射セルの周縁に、より正確には“子午線”に沿って配置される。即ち、少なくともダクト４及び５が仮想の子午線に沿って横に並べられ、それゆえ、同じ横断面上には存在しない。同様に、空洞との接続点における第１ダクトの傾斜角度と、空洞との接続点における第２ダクトの傾斜角度との間には差がある。この構成が、空洞内に滞留が生ずるのを防止する渦流を発生させることを可能にする。

また、有利な態様では、空洞内でのターゲット物質の過熱を防ぐため、空洞内に内部冷却手段が設けられる。この手段がダクト９であり、ダクト９を通って入口３を冷却流体が流れる。

図５乃至７に示す第２実施形態によれば、入り口４は、ほぼ加速粒子ビームＸの衝突点の方向に位置する。即ち、入り口４は照射セル１の中心回転軸（ｘ−ｘ）とほぼ一致し、流出ダクト５、６はセルの（周）縁に位置する。

この実施形態は、殆ど滞留域を伴うことなく空洞内に渦流を発生させることを可能にする。また、流入ダクトがビームの衝突点とほぼ対向するように位置するから、ビームに対して約１ｍｍのずれを許容することができる。

さらに、この第２実施形態の特に有益な点として、空洞８内でターゲット物質を対称的に循環させることができる。同様に、流入ダクト４が照射ビームＸとは反対方向に照射窓と対向しているから、窓の冷却を促し、加速粒子ビームによる窓の過熱を防止することができる。

この構成によれば、流入ダクトが軸ダクト４に相当し、流出ダクトが周縁ダクト５または６に相当し、逆ではないことが必須条件である。

図２乃至７図に示された両実施形態によれば、ターゲット物質のための内部冷却手段は、通常、照射セル内に設けられる。典型的には、文献ＢＥ−Ａ−１０１１２６３に開示されているように、内部冷却手段９は、照射セルを囲み、図３及び４に示されるような冷却流体の循環を可能にする二重壁ジャケットの形で設けられる。

図５乃至７に示された第２実施形態によれば、有利には、間接式の内部冷却手段９が設けられる。即ち、それは、挿入体２または冷却される素子の一部である。従って、空洞８と内部冷却手段９とが直接接触したり、近接したりすることはない。

図５乃至７に示された実施形態では、内部冷却手段９の存在と全く無関係であるように流量及び圧力が最適化される。

同様に、照射窓７を冷却するために、ヘリウムガス利用の冷却手段が設けられてもよい。この場合、例えば、全厚さが５０乃至２００μｍのＨａｖａｒの二重窓を照射窓として使用することが提案される。

第２実施形態によれば、そのような窓冷却手段を使用しないことも可能である。この場合、厚さが約２５μｍ乃至約５０μｍの１枚窓を照射窓として使用することが提案される。

尚、加速粒子ビームが衝突点において空洞窓７に衝突し、入り口４が、ターゲット物質の流れがビームと共に真正面から窓と衝突するようなものであるという、本発明の装置の他の形態もまた予想される。その形態では、上記第２実施形態とは異なり、加速粒子ビームの衝突点が空洞８の中心軸（ｘ−ｘ）とほぼ一致する方向を有する必要はない。換言すると、上記第２実施形態は、より一般的な他の実施形態の１つの具体例と解釈されるべきである。

本発明の装置を製造するための材料は、注意深く選択されるべきである。有利には、放射線と圧力に耐えるように選択される。同様に、それは、フッ化物イオンに対して化学的に不活性でなければならない。例えば、外部熱交換器１５は、銀、或いは化学的に不活性で、且つ放射線及び圧力に耐える他の材料製のパイプで形成されてよい。この用途には、銅は使用され得ず、ニオブは機械加工され難いと考えられる。従って、銀及び／またはチタンが最良の妥協であり、装置のある部分にはタンタル及び／またはパラジウムを使用することができる。

同様に、挿入体の材料の選択が特に重要である。照射中の好ましくない副生成物の生成を防止することが正に必要である。例えば、高エネルギーガンマ粒子放出によって分解し、それに続く放射性同位体によって標識されるべき放射性トレーサの合成に影響を及ぼすような副生成物をもたらす放射性同位体の生成を避ける必要がある。例えば、Ｔｉは、合成にマイナスの２次効果を持たない^４８Ｖをもたらすが、一方、Ａｇはガンマ線こそ発生させないが、化学的障害をもたらす。

また、本発明による装置の挿入体の材料のタイプを選択する際、もう一つの重要なパラメーターとなるのは、その熱伝導率である。したがって、銀は優れた伝導体ではあるが、数回の照射作業の後、汚染物質と成り得る銀化合物を形成するという欠点を有する。

チタンは、化学的に不活性ではあるが、半減期が１６日の^４８Ｖを生じさせる。その結果、チタンの場合、標的窓が破損した場合、それの交換は、電離放射線に被曝するというメンテナンスエンジニアにとって深刻な問題を提起するだろう。

最後に、ニオブを挿入体の材料として使用することも可能である。この材料は、熱伝導率がチタンの２．５倍以上であるが、銀よりも熱伝導率が小さい。Ｎｂは半減期の長い同位体を殆ど生成しない。

照射し、挿入体を完全に空にした後に測定される挿入体２の総放射能はできる限り低くなければならない。

上記２つの実施形態に従って記載された例では、放射性同位体製造装置は、^１８Ｏ−濃縮水から^１８Ｆを生成するために使用され、５乃至３０ＭｅＶのエネルギーで、１乃至１５０μＡのビーム強度及び１分間ないし１０時間の照射時間で、陽子ビームの照射を受ける。

これらの例において、濃縮水の流量は少なくとも２００ｍｌ／ｍｉｎでなければならないが、第１実施形態の場合、この流量が約５００ｍｌ／ｍｉｎまたはそれ以上の高い値に容易に達し、他方、第２実施形態の場合には、この流量が約１５００ｍｌ／ｍｉｎまたはそれ以上の高い値に容易に達する。このような流量は、例えばＭｉｃｒｏｐｕｍｐ Ｉｎｃ．（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｉｃｒｏｐｕｍｐ．ｃｏｍ）製のシリーズ１２０ポンプのようなポンプを使用することによって得られる。ギアセットＮ２１を装備したこのギアポンプは、５乃至６バールの圧力下で９００ｍｌ／ｍｉｎを供給することができる。有用なポンプの他の例は、６バールの差圧下で約１１００ｍｌの流量を供給できるＴｕｔｈｉｌｌ社（ｈｔｔｐ：／／ｐｕｍｐ．ｔｕｔｈｉｌｌ．ｃｏｍ／）製のＴＳ０５７Ｇ．ＡＰＰＴ．Ｇ０２．３２３０モデルポンプに相当するポンプである。

本発明の装置全体に収容されるターゲットの総ボリュームは、２０ｍｌを超えてはならない。即ち、ポンプのデッドボリュームをできる限り小さくしなければならない。

これもまた極少量の、通常は１０ｍｌ未満、好ましくは５ｍｌ未満のターゲット物質を収容する外部熱交換器１５は、一般的に、照射セル１におけるターゲット物質の照射によって生ずる熱を消散させるための２次冷却回路（図示しない）に接続される。

照射セル１は、当然のことながら入射ビームの軸心に沿って配置される。従って、それを形成する材料は、電離放射線に耐え得るものでなければならない。しかし、ポンプ１６、外部熱交換器１５及び弁Ｖ_５を、この放射線から保護されるために、それらがオフセットされるように配置することができる。出願人は、これらの構成素子が、サイクロトロンマグネットのフラックスリターンによって電離放射線から保護されるという解決法を見出すことができた。但し、その結果、磁束線の長さが２０ｃｍを超えないようにする。

当業者には公知の種々の形態の交換器を使用することができる。制限することなく、我々は、コイル形交換器、二重壁パイプまたはチューブ形交換器または平板形交換器などについて述べる。使用可能な熱交換器として条件があるとすれば、デッドボリュームが数ｍｌと極めて小さく、ヘッドロスが極めて低く、当然のことながら熱交換能力が最大限（１乃至２．５ｋＷ）である一方、酸性ｐＨ値（２乃至７）、^１８Ｏ−濃縮水及び照射の結果生ずる他の生成物に対して耐性である。

要約すると、本発明の装置は、放射性同位体が、サイクロトロンによって発生させられた帯電粒子ビームによって放射線照射されたターゲット物質から製造されることを可能にする。その設計によって、本発明の装置は、今日のサイクロトロンの照射能力の利用を最適化するという有利性を有する。公知の照射窓７は、４５μＡ以上の照射電流から生ずる圧力には耐えられないが、好ましい実施形態による装置は、現在核医学に利用されているサイクロトロンで利用可能な最大電流、即ち、約１００μＡの利用を可能にするからである。

概して、その装置は、温度上昇を抑制しながら、１００μＡを超える照射電流を発生させることができる今日のサイクロトロンの最大能力を利用することを可能にする。それゆえ、ターゲット材料はほぼ液状を維持し、ポンプの能率を低下させることなく高速で再循環することができる。

４０μＡでなく８０μＡでターゲット物質を照射できるから、より多くの^１８Ｆを製造することができ、経済的に極めて有益である。

図８Ａ、Ｂ、Ｃは、照射セルへのターゲット物質の送入手段、製造手段及びセルからの放出手段を示す。弁Ｖ_６は、ヘリウム、アルゴンまたは窒素の背圧が膨張タンクとして作用する“ガスクッション”を形成することを可能にする。一般に、ヘリウム、アルゴンまたは窒素は、ほぼ回路全体を、特に弁Ｖ_１及びＶ_３を介して加圧することを可能にする。弁Ｖ_２及び弁Ｖ_４は装置への充填に利用される。

Claims (21)

1. 加速帯電粒子のビームを照射されたターゲット流体から放射性同位体を製造する装置であって、前記装置が循環回路（１７）中に
   ‐ターゲット流体を収容し、照射窓によって閉じられるように形成され、少なくとも１つの入口（４）及び少なくとも１つの出口（５）を有する空洞（８）を形成することができる金属製挿入体（２）を含む照射セル（１）；
   ‐循環回路（１７）内でターゲット流体を循環させるためのポンプ（１６）；
   ‐外部熱交換器（１５）；及び
   ‐前記ポンプ（１６）及び前記外部熱交換器（１５）により構成される前記ターゲット流体の外部冷却手段
   を含み、
   前記装置が、さらに前記循環回路（１７）のための加圧手段（１４）を含み、前記ターゲット流体の外部冷却手段が、ターゲット流体が、照射中、空洞（８）内においてほぼ液体状態に維持されるように構成されていることを特徴とする前記装置。
2. 前記ポンプ（１６）が、ターゲット流体を１３０℃未満の平均温度に維持するに充分な流量を発生させることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記ポンプ（１６）が２００ｍｌ／ｍｉｎを超える流量を発生させることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記ポンプが５００ｍｌ／ｍｉｎを超える、好ましくは１０００ｍｌ／ｍｉｎを超える、より好ましくは１５００ｍｌ／ｍｉｎを超える流量を発生させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記空洞（８）が０．２乃至５．０ｍｌのターゲット流体を収容できることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
6. 装置が、循環回路（１７）内に総量が２０ｍｌ未満のターゲット流体を収容するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記空洞（８）内のターゲット流体の流れにおいて渦流を形成するように入口（４）及び出口（５）が配置されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか1項に記載の装置。
8. 入り口（４）及び出口（５）の一方が前記空洞（８）に対してほぼ接線関係に配置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置。
9. 入り口及び出口が、同じ子午線上の空洞（８）の側面に配置されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置。
10. ターゲット流体の流入が、空洞窓（７）における加速帯電粒子ビームの衝突点で、その流入が前記ビームと正面衝突するような形に方向付けられるように入り口（４）が配置されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の装置。
11. 空洞（８）が中心軸（ｘ−ｘ）を有し、それを中心に空洞側面が構築され、出口（５）が前記側面に接続され、入口（４）が前記中心軸に沿って配置されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記照射セル（１）が内部冷却手段を含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 前記内部冷却手段が前記空洞（８）を囲む二重壁ジャケットの形であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 前記内部冷却手段が空洞（８）のための間接冷却手段であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の装置。
15. 照射セル（１）の照射窓（７）を冷却するためのヘリウム使用冷却手段を含むことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の装置。
16. 照射セル内で照射される放射性同位体の前駆物質として使用されるターゲット流体から加速帯電粒子のビームを用いて放射性同位体を製造する方法であって、前記照射セル（１）が、ターゲット流体を収容し、照射窓（７）によって閉じられる空洞（８）を形成することができる金属製挿入体（２）を含み、前記空洞（８）が少なくとも１つの入口（４）及び少なくとも１つの出口（５）を有し、
    前記方法は、前記ターゲット流体が、照射セル（１）のほかに物質を循環させるための少なくとも１つのポンプ（１６）及び外部熱交換器（１５）を含む循環回路（１７）においてターゲット流体が内部で循環することを特徴とし；
    前記方法は、さらに回路内の圧力が前記循環回路のための加圧手段（１４）によって制御され；
    照射中、ターゲット流体が空洞（８）内でほぼ液体状態を維持するように前記ポンプ（１６）及び前記外部熱交換器（１５）が配置される
    ことを特徴とする前記方法。
17. ターゲット流体の流れにおける渦流が前記空洞（８）内に生じることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. ポンプ（１６）がターゲット流体を１３０℃未満の平均温度に維持するのに充分な流量を発生させることを特徴とする請求項１６または１７に記載の方法。
19. ポンプ（１６）が２００ｍｌ／ｍｉｎを超える流量を発生させることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 照射セル（１）が、ターゲット流体を収容するように形成された空洞（８）を形成することができる金属製挿入体（２）を含み、少なくとも１つの入口（４）及び少なくとも１つの出口（５）を含み、
    前記空洞（８）が、側面が周囲を囲んでいる中心軸を有し、前記空洞（８）が、照射窓（７）によって閉じられるとともに、中心軸とほぼ直交し、且つ照射窓（７）と対向する第２面によって閉じられ、
    入口が前記中心軸とほぼ直交する前記第２面に接続され、出口が前記側面に接続されていることを特徴とする前記照射セル（１）。
21. 放射性製剤の製造のための、特に、ポジトロン放出断層撮影のような医療の用途に供される請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の装置または請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載の方法または請求項２０に記載の照射セルの利用。

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