JP2016035478A - アイソトープ生成システム用の自己シールドターゲット - Google Patents
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Abstract
【課題】アイソトープ生成システム用の自己シールドターゲットを提供すること。【解決手段】アイソトープ生成システム用の自己シールドターゲットが提供される。ターゲットは、ターゲット材料を包むように構成され且つ荷電粒子ビームの通路を有する本体と、本体内にある構成要素とを含み、荷電粒子ビームが構成要素内に放射能を誘導する。加えて、本体の少なくとも一部が、構成要素をシールドするためにアルミニウムの密度値よりも大きな密度値を有する材料から形成される。【選択図】 図４
Description
本明細書で開示される主題は、全体的に、アイソトープ生成システムに関し、より詳細には、アイソトープ生成システムのターゲットのシールド（遮蔽）に関する。
ラジオアイソトープ（放射性同位体、放射性核種とも呼ぶ）は、医学的治療、イメージング及び研究における幾つかの用途、並びに医療関連以外の他の用途を有する。放射性同位体を生成するシステムは、典型的には、サイクロトロンのような粒子加速器を含み、この粒子加速器は、加速室を囲む磁石ヨークを有する。加速室は、互いに離間して配置された対向する磁極頂部を含むことができる。磁極間で螺旋状の軌道に沿って荷電粒子を加速し誘導するために、加速室内に電場及び磁場を発生させることができる。ラジオアイソトープを生成するために、サイクロトロンは、荷電粒子のビームを形成して該粒子ビームを加速室から外部に放出し、ターゲット材料（出発材料とも呼ぶ）を有するターゲットシステムに向けて配向する。粒子ビームは、ターゲット材料上に入射し、これによりラジオアイソトープが生成される。
アイソトープ生成システムの作動中、典型的には大量の放射線（すなわち、近隣の人々にとって健康に害のあるレベルの放射線）がターゲットシステム内、及びこれとは別にサイクロトロン内で生成される。例えば、ターゲットシステムにおいて、ビームがターゲット材料に入射したときに中性子及びガンマ線からの放射線が発生する可能性がある。サイクロトロンでは、加速室内のイオンが内部のガス粒子と衝突し、加速室内の電場及び磁場の影響をもはや受けない中性粒子になることができる。次いで、これらの中性粒子は、加速室の壁にも衝突し、２次ガンマ線を生成する可能性がある。
従って、陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）応用などのラジオアイソトープの生成中、出発材料（ターゲットシステム内に閉じ込められている）は通常、高エネルギー粒子で照射される。従って、ターゲットシステム並びに該ターゲットシステムを構築するのに使用される材料もまた、高エネルギー粒子に曝されて高放射能のものとなる。ターゲットシステムの高放射化は、許容可能な放射線レベルに低下するまで待機する必要があり、少なくとも２４時間を要する可能性があるので、機器の保守整備及び取り扱いに多大な時間及びコストがかかる。この時間期間を経た後でも、法律によって放射線被曝レベルが厳密に規定されているので、システムの適用時に予防措置が必要となる。すなわち、保守要員がすぐに年間最大限度に達する可能性があるので、この種の機器の保守整備は困難である。従って、一人当たりの放射線量負荷を低減するために、比較的多数の人々にこの放射線量を適切なレベルまで分担させることが必要となる可能性がある。
近隣の人々（例えば、病院の職員又は患者）を放射線から保護するために、アイソトープ生成システムは、シールド材を用いて放射線を減衰又は遮断することができる。従来のアイソトープ生成システムにおいて、放射線（例えば、放射線漏れ）のシールドは、サイクロトロン及びターゲットシステムの両方を囲む大量のシールドを追加することによって対処されていた。しかしながら、大量のシールド材は、コストがかかり、アイソトープ生成システムが設置されることになる部屋には過度の重量となる場合がある。大量のシールド材に対する代替として、又はこれに加えて、アイソトープ生成システムは、特別に設計された１又は複数の部屋に設置することができる。例えば、サイクロトロン及びターゲットシステムは、別個の部屋にあるか、両方を隔てる大きな壁を有することができる。
種々の実施形態によれば、アイソトープ生成システム用の自己シールドターゲットが提供される。ターゲットは、ターゲット材料を包むように構成され且つ荷電粒子ビームの通路を有する本体と、本体内にある構成要素とを含み、荷電粒子ビームが構成要素内に放射能を誘導する。加えて、本体の少なくとも一部が、構成要素をシールドするためにアルミニウムの密度値よりも大きな密度値を有する材料から形成される。
別の種々の実施形態によれば、加速器を含むアイソトープ生成システムが提供される。加速器は、磁石ヨークを含み、また、加速室を有する。アイソトープ生成システムは更に、加速室に隣接し又は加速室からある距離で配置されたターゲットシステムを含む。サイクロトロンは、粒子ビームを加速室からターゲットシステムに配向するよう構成される。ターゲットシステムは、ターゲット材料を保持するよう構成され且つターゲットシステム内で１つ又はそれ以上の放射化部品からの放射線を減衰するよう自己シールドされており、ターゲットシステムは更に、ターゲット材料を包む１つ又はそれ以上のハウジング部分を含み、ハウジング部分の少なくとも１つが、放射化部品と整列され且つアルミニウムよりも大きな密度を有する材料から形成されている。
更に別の種々の実施形態によれば、アイソトープ生成システムのためのシールドされたターゲットを生成する方法は、ターゲットハウジングの１つ又はそれ以上の部分を５ｇ／ｃｍ3よりも大きな密度値を有する材料から形成するステップを含む。本方法は更に、ターゲットハウジングの部分の少なくとも１つで放射性活性構成要素を包むステップを含む。
上述の概要並びに特定の実施形態に関する以下の詳細な説明は、添付図面を参照しながら読むとより理解されるであろう。各図が種々の実施形態のブロック図を例示している範囲では、これらのブロックは、必ずしもハードウェア間の分割を示す訳ではない。従って、例えば、これらのブロックの１つ又はそれ以上は、単一部品のハードウェア又は複数部品のハードウェアで実施することができる。種々の実施形態は、図面に示された構成及び手段に限定されるものではない。
本明細書で使用する場合に、前に数詞のない要素又はステップの表現は、そうではないことを明確に述べていない限り複数のそのような要素又はステップの存在を排除するものではないものと理解されたい。更に、本発明の「１つの実施形態」という表現は、記載された特徴要素を組み込む追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図するものではない。その上、そうではないことを明記しない限り、特定の特性を有する１つ又は複数の要素を「備える」、「含む」又は「有する」実施形態は、その特性を有しないそのような追加的な要素を含むことができる。
種々の実施形態は、ターゲットシステムの一部、詳細には、高放射化の影響を受けやすい構成要素が入った部分を形成するためより高密度の材料を用いて、アイソトープ生成システムに自己シールドターゲットシステムを提供する。高密度材料は、高いガンマ放射線減衰をもたらし、職員などに対するガンマ放射線被曝のレベルを低減する。種々の実施形態において、放射化部品（例えば、高度に放射化された部品）の周りの支持構造体（例えば、ハウジングの一部）は、ターゲットシステムの外部の放射線レベル／線量率が低減されるように高密度／高減衰材料から構成される。従って、アイソトープ生成システムにおけるターゲットシステム用のアクティブシールドが提供される。ターゲットシステムの放射化部品は、作動中だけでなく、ターゲットシステムの輸送時、整備時、及び保管時もシールドされる。
種々の実施形態に従って形成された自己シールドターゲットシステムは、アイソトープ生成システムの異なるタイプ及び構成で使用することができる。例えば、図１は、自己シールドターゲットシステムを提供できる種々の実施形態に従って形成されたアイソトープ生成システム１００のブロック図である。システム１００は、イオン源システム１０４、電界システム１０６、磁界システム１０８、及び真空システム１１０を含む、幾つかのサブシステムを有するサイクロトロン１０２を備える。サイクロトロン１０２の使用中、荷電粒子は、サイクロトロン１０２内に配置されるか、或いは、イオン源システム１０４を通じてサイクロトロン１０２に注入される。磁界システム１０８及び電界システム１０６は、それぞれの場を生成し、これらは、荷電粒子の粒子ビーム１１２を生成する際に互いに協働する。
また、図１に示すように、システム１００は、抽出システム１１５と、ターゲット材料１１６を含むターゲットシステム１１４とを有する。ターゲットシステム１１４は、サイクロトロン１０２に隣接して位置付けることができ、本明細書でより詳細に説明される自己シールドである。アイソトープを生成するために、粒子ビーム１１２は、サイクロトロン１０２により抽出システム１１５を介してビーム輸送経路又はビーム通路１１７に沿ってターゲットシステム１１４内に配向され、粒子ビーム１１２は、対応するターゲット位置１２０に配置されたターゲット材料１１６上に入射するようになる。ターゲット材料１１６に粒子ビーム１１２を照射すると、中性子及びガンマ線からの放射線が発生することができ、これらは、ターゲットシステム１１４の箔部分などのターゲットシステム１１４の一部を放射化することができる。
一部の実施形態において、サイクロトロン１０２及びターゲットシステム１１４は、スペース又はギャップによって離隔されて（例えば、ある距離だけ離隔されて）おらず、及び／又は別部品ではない点に留意されたい。従って、これらの実施形態において、サイクロトロン１０２及びターゲットシステム１１４は、構成要素又は部品間にビーム通路１１７が提供されないように、単一の構成要素又は部品を形成することができる。
システム１００は、別個のターゲット材料１１６Ａ−Ｃが配置される複数のターゲット位置１２０Ａ−Ｃを有することができる。シフト装置又はシステム（図示せず）を用いて、粒子ビーム１１２に対してターゲット位置１２０Ａ−Ｃをシフトさせ、粒子ビーム１１２が異なるターゲット材料１１６上に入射するようにすることができる。シフトプロセス中にも真空を維持することができる。代替として、サイクロトロン１０２及び抽出システム１１５は、１つの経路のみに沿って粒子ビーム１１２を配向することはできないが、異なるターゲット位置１２０Ａ−Ｃ各々に対して固有の経路に沿って粒子ビーム１１２を配向することができる。更に、ビーム通路１１７は、サイクロトロン１０２からターゲット位置１２０まで実質的に線形とすることができ、又は代替的に、ビーム通路１１７は、１つ又はそれ以上の点において湾曲又は転回することができる。例えば、ビーム通路１１７と平行して位置付けられる磁石は、粒子ビーム１１２を異なる経路に沿って方向転換するよう構成することができる。
サブシステムの１つ又はそれ以上を有するアイソトープ生成システム及び／又はサイクロトロンの実施例は、米国特許第６，３９２，２４６号、第６，４１７，６３４号、第６，４３３，４９５号、及び第７，１２２，９６６号、及び／又は米国特許出願公開第２００５／０２８３１９９号において記載されている。また、追加の実施例は、米国特許第５，５２１，４６９号、第６，０５７，６５５号、第７，４６６，０８５号、及び７，４７６，８８３号において提供されている。更に、本明細書で説明される実施形態と共に用いることができるアイソトープ生成システム及び／又はサイクロトロンはまた、同時係属の米国特許出願第１２／４９２，２００号、第１２／４３５，９０３号、第１２／４３５，９４９号、及び１２／４３５，９３１号に記載されている。
システム１００は、医用イメージング、研究、及び治療だけでなく、科学的研究又は解析などの医療以外に関連する他の用途で用いることができるラジオアイソトープを生成するよう構成される。核医学（ＮＭ）イメージング又は陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）イメージングなどの医療目的で使用される場合には、ラジオアイソトープは、トレーサとも呼ぶことができる。例証として、システム１００は、陽子を生成し、異なるアイソトープを作ることもできる。加えて、システム１００はまた、陽子又は重陽子を生成し、例えば、異なる気体又は標識水を生成するようにしてもよい。
一部の実施形態において、システム１００は、1Ｈ-技術を用いて、荷電粒子を約１０〜３０μＡのビーム電流を有する低エネルギー（例えば、約８ｅＶ）にする。このような実施形態において、水素負イオンは、サイクロトロン１０２を通って加速されて抽出システム１１５に誘導される。次いで、水素負イオンは、抽出システム１１５のストリッピング箔（図１には図示せず）に衝突し、これにより電子対を除去し、粒子を正イオン1H+にすることができる。しかしながら、代替の実施形態において、荷電粒子は、１Ｈ＋、２Ｈ＋及び３Ｈｅ＋などの正イオンであってもよい。このような代替の実施形態において、抽出システム１１５は、粒子ビームをターゲット材料１１６に向けて誘導する電場を生成する静電偏向器を含むことができる。種々の実施形態は、低エネルギーシステムで使用することに限定されず、例えば、２５ＭｅＶまで及びそれよりも高いビーム電流の高エネルギーシステムで使用してもよい点に留意されたい。
システム１００は、冷却又は作動流体を異なるシステムの種々の構成要素に輸送し、それぞれの構成要素によって発生する熱を吸収するようにする冷却システム１２２を含むことができる。システム１００はまた、種々のシステム及び構成要素の動作を制御するために検査技師が用いることができる制御システム１１８を含むことができる。制御システム１１８は、サイクロトロン１０２及びターゲットシステム１１４に近接又は遠隔に位置する１つ又はそれ以上のユーザインタフェースを含むことができる。図１に示していないが、システム１００はまた、以下でより詳細に記載されるように、サイクロトロン１０２及びターゲットシステム１１４用の１つ又はそれ以上の放射線及び／又は磁気シールドを含むことができる。
システム１００は、医療イメージング又は治療で使用するための個人線量のような、所定の量又はバッチでアイソトープを生成することができる。従って、異なるレベルの放射能を有するアイソトープを提供することができる。
システム１００は、荷電粒子を所定エネルギーレベルまで加速するよう構成することができる。例えば、本明細書で記載される一部の実施形態は、荷電粒子を約１８ＭｅＶ又はそれ未満のエネルギーまで加速する。他の実施形態では、システム１００は、荷電粒子を約１６．５ＭｅＶ又はそれ未満のエネルギーまで加速する。特定の実施形態において、システム１００は、荷電粒子を約９．６ＭｅＶ又はそれ未満のエネルギーまで加速する。更に特定の実施形態において、システム１００は、荷電粒子を約８ＭｅＶ又はそれ未満のエネルギーまで加速する。他の実施形態では、荷電粒子を約１８ＭｅＶ又はそれ以上、例えば、２０ＭｅＶ又は２５ＭｅＶのエネルギーまで加速する。
ターゲットシステム１１４は、図２〜５に例示するような自己シールドターゲット本体３００を有する自己シールドターゲットを含む。図２及び３で組み立てられて（図４及び５では分解されて）示された自己シールドターゲット本体３００は、自己シールドターゲット本体３００の外側構造を定める３つの構成要素から形成される。詳細には、
自己シールドターゲット本体３００の外側構造は、ハウジング部分３０２（例えば、フロントハウジング部分又はフランジ）、ハウジング部分３０４（例えば、冷却ハウジング部分又はフランジ）及びハウジング部分３０６（例えば、リアハウジング部分又はフランジ組立体）から形成される。ハウジング部分３０２、３０４及び３０６は、例えば、各々が対応するワッシャ３１０を有する複数のスクリュー３０８として例示された何らかの好適なファスナーを用いて共に固定されるサブ組立体とすることができる。ハウジング部分３０２及び３０６は、末端ハウジング部分とすることができ、ハウジング部分３０４が中間ハウジング部分である。ハウジング部分３０２、３０４及び３０６は、ハウジング部分３０６の前面上に複数のポート３１２を有するシールターゲット本体３００を形成し、図示の実施形態では、複数のポートは、ヘリウム及び水供給源（図示せず）に接続することができるヘリウム及び水入口及び出口として動作する。加えて、ターゲット本体３００の上部及び底部に追加のポート又は開口３１４を設けることができる。開口３１４は、取付具又はポートの他の部分を内部に受けるために設けることができる。
自己シールドターゲット本体３００の外側構造は、ハウジング部分３０２（例えば、フロントハウジング部分又はフランジ）、ハウジング部分３０４（例えば、冷却ハウジング部分又はフランジ）及びハウジング部分３０６（例えば、リアハウジング部分又はフランジ組立体）から形成される。ハウジング部分３０２、３０４及び３０６は、例えば、各々が対応するワッシャ３１０を有する複数のスクリュー３０８として例示された何らかの好適なファスナーを用いて共に固定されるサブ組立体とすることができる。ハウジング部分３０２及び３０６は、末端ハウジング部分とすることができ、ハウジング部分３０４が中間ハウジング部分である。ハウジング部分３０２、３０４及び３０６は、ハウジング部分３０６の前面上に複数のポート３１２を有するシールターゲット本体３００を形成し、図示の実施形態では、複数のポートは、ヘリウム及び水供給源（図示せず）に接続することができるヘリウム及び水入口及び出口として動作する。加えて、ターゲット本体３００の上部及び底部に追加のポート又は開口３１４を設けることができる。開口３１４は、取付具又はポートの他の部分を内部に受けるために設けることができる。
以下で説明するように、例えば、図４において矢印Ｐで示されるように、ターゲット本体内に入ることができる陽子ビーム用の経路など、ターゲット本体３００内に荷電粒子用の通路が設けられる。荷電粒子は、粒子経路入口として機能する管状開口３１９からターゲット本体３００を通り、変化した粒子の最終点であるキャビティ３１８（図６に示す）まで移動する。
種々の実施形態におけるキャビティ３１８は、水（例えば、約２．５ミリリットルの水）が充填されており、これにより照射水（Ｈ2 18Ｏ）に対する場所を提供する。キャビティ３１８は、例えば、１つの面上に１つの開口を備えたキャビティ３２２を有するニオブ材料から形成された本体３２０により定められる。本体３２０は、例えば、取付具を内部に受けるための上部及び下部開口３１４を含む。
種々の実施形態におけるキャビティ３１８は、水（例えば、約２．５ミリリットルの水）が充填されており、これにより照射水（Ｈ2 18Ｏ）に対する場所を提供する。キャビティ３１８は、例えば、１つの面上に１つの開口を備えたキャビティ３２２を有するニオブ材料から形成された本体３２０により定められる。本体３２０は、例えば、取付具を内部に受けるための上部及び下部開口３１４を含む。
種々の実施形態において、キャビティ３１８は、異なる液体又は気体で充填される点に留意されたい。更に別の実施形態において、キャビティ３１８は、固体ターゲットで充填することができ、ここで照射される材料は、例えば、特定のアイソトープの生成に好適な材料の固体めっき本体である。
本体３２０は、ハウジング部分３０６とハウジング部分３０４の間で、ハウジング部分３０６に隣接するシールリング３２６（例えば、Ｏリング）と、ハウジング部分３０４に隣接する金属箔部材（Ｈａｖａｒのような熱処理コバルト基合金から形成された合金ディスク）のような箔部材３２８との間で整列される。ハウジング部分３０６はまた、シールリング３２６及び本体３２０の一部を内部に受けるような形状及びサイズにされたキャビティ３３０を含む点に留意されたい。加えて、ハウジング部分３０６は、箔部材３２８の一部を内部に受けるようなサイズ及び形状にされたキャビティ３３２を含む。箔部材３２８は、本体３２０のキャビティ３２２内に収まるように構成されたシールボーダ３３６（例えば、Ｈｅｌｉｃｏｆｌｅｘボーダ）を含むことができ、箔部材３２８はまた、ハウジング部分３０４を通る通路に対する開口３３８と整列される。
別の箔部材３４０は、任意選択的に、ハウジング部分３０４とハウジング部分３０２との間に設けることができる。箔部材３４０は、同様に、箔部材３２８に類似した合金ディスクとすることができる。箔部材３４０は、ハウジング部分３０４の開口３３８と整列し、該ハウジング部分３０４は、開口の周りに環状リム３４２を有する。箔部材３４０とハウジング部分３０２との間に、シール３４４、ハウジング部分３０２の開口３４８と整列したシールリング３４６、及びハウジング部分３０２のリム３５２上に取り付けられたシールリング３５０が設けられる。箔部材など、より多くの又はより少ない箔部材を設けてもよい点に留意されたい。例えば、一部の実施形態において、箔部材３２８だけが含められ、箔部材３４０は含まれていない。従って、種々の実施形態によって、単一の箔部材又は複数の箔部材構成が企図される。
箔部材３２８及び３４０は、ディスク又は円形形状に限定されず、異なる形状、構成及び配置で設けることもできる点に留意されたい。例えば、１つ又はそれ以上の箔部材３２８及び３４０、或いは追加の箔部材は、とりわけ、方形、矩形、又は楕円形状であってもよい。また、箔部材３２８及び３４０は、特定の材料から形成されることに限定されず、種々の実施形態において、本明細書でより詳細に説明されるように、放射能を誘導させることができる中程度又は高度の放射化材料のような、放射化材料から形成される点に留意されたい。一部の実施形態において、箔部材３２８及び３４０は金属であり、１つ又はそれ以上の金属から形成される。
図示のように、複数のピン３５４が、ハウジング部分３０２、３０４及び３０６の各々の開口３５６内に受けられ、ターゲット本体３００が組み立てられたときにこれらの構成要素を整列させるようにする。加えて、複数のシールリング３５８が、ハウジング部分３０２のボア３６２（例えば、ネジ付きボア）内に固定されるスクリュー３０８を受けるため、ハウジング部分３０４の開口３６０と整列する。
作動中、陽子ビームがハウジング部分３０２からターゲット本体３００を通ってキャビティ３１８に入ると、箔部材３２８及び３４０を高度に放射化することができる（例えば、放射能が誘導される）。詳細には、例えば、薄い（例えば、５〜５０マイクロメートル又はミクロン（μｍ））泊ディスクとすることができる箔部材３２８及び３４０は、加速器、詳細には加速室内に真空を隔離し、更にキャビティ３２２内の水から真空を隔離する。また、箔部材３２８及び３４０により、冷却ヘリウムが箔部材３２８及び３４０を貫通して及び／又はこれらの間を通過できるようになる。箔部材３２８及び３４０は、陽子ビームが貫通できる厚みを有し、これにより箔部材３２８及び３４０が高度に放射化されるようになり、放射化された状態のままとなる点に留意されたい。
一部の実施形態では、ターゲット本体３００の自己シールドが設けられ、これは、ターゲット本体３００を能動的にシールドし、放射化された箔部材３２８及び３４０からの放射線がターゲット本体３００から出るのをシールド及び／又は防ぐ。従って、箔部材３２８及び３４０は、能動的放射線シールドにより密閉される。具体的には、ハウジング部分３０２、３０４及び３０６の少なくとも１つ、及び一部の実施形態ではこれらの全てが、ターゲット本体３００内、及び詳細には箔部材３２８及び３４０からの放射線を減衰する材料から形成される。ハウジング部分３０２、３０４及び３０６は、同じ材料、異なる材料、或いは、同じかもしくは異なる材料の異なる量又は化合物から形成することができる点に留意されたい。例えば、ハウジング部分３０２及び３０４は、アルミニウムなどの同じ材料から形成することができ、ハウジング部分３０６は、アルミニウム及びタングステンの化合物から形成することができる。
種々の実施形態において、ハウジング部分３０２、ハウジング部分３０４及び／又はハウジング部分３０６の１つ又はそれ以上、或いはこれらの一部は、アルミニウムよりも高密度の材料から形成される。一部の実施形態において、ハウジング部分３０２、ハウジング部分３０４及び／又はハウジング部分３０６の少なくとも１つを形成する材料は、室温付近で２．７０ｇ／ｃｍ3の密度を有するアルミニウムよりも大きな密度値を有する。例えば、ハウジング部分３０２、ハウジング部分３０４及び／又はハウジング部分３０６の１つ又はそれ以上は、約５ｇ／ｃｍ3の密度値のような、アルミニウムよりも大きな密度を有する金属又は合金などの材料から形成することができる。他の実施形態において、ハウジング部分３０２、ハウジング部分３０４及び／又はハウジング部分３０６の１つ又はそれ以上は、５ｇ／ｃｍ3よりも大きな密度値、例えば、約１０ｇ／ｃｍ3の密度値を有する金属又は合金などの材料から形成することができる。これらの実施形態において、例えば、材料は、一般に、鋼鉄（室温付近で約８ｇ／ｃｍ3の密度を有する）よりも大きな密度値を有する。他の実施形態において、密度値は、例えば、１０ｇ／ｃｍ3よりも大きい。しかしながら、タングステン（室温付近で１９.２５ｇ／ｃｍ3の密度を有する）又はタングステン単独よりも低い密度値を有するタングステン合金など、より大きな又はより小さな密度値を有する他の材料を用いてもよい点に留意されたい。例えば、一部の実施形態において、タングステン合金は、１９.２５ｇ／ｃｍ3よりも小さい密度値を有し、とりわけ、ニッケル、銅、又は鉄などの他の材料を含む。他の実施形態において、例えば、鉛合金を用いることができる。また、本明細書では特定の密度値、又は特定の密度値よりも大きな密度値について言及しているが、一部の実施形態において、密度値は、特定の密度値に等しいか又は僅かに小さくてもよい点に留意されたい。
従って、種々の実施形態において、ハウジング部分３０２、ハウジング部分３０４及び／又はハウジング部分３０６の１つ又はそれ以上、或いはその一部は、アルミニウムを含むことができ、アルミニウムよりも高い密度値を有する１つ又はそれ以上の材料から形成される。例えば、一部の実施形態において、タングステンと、マグネシウム、銅、及び／又は鉄の１つ又はそれ以上からなる組み合わせとを含有する合金を提供することができる。
ハウジング部分３０２、ハウジング部分３０４及び／又はハウジング部分３０６は、各々の厚み、詳細には箔部材３２８及び３４０とターゲット本体３００の外部との間の厚みが、放出される放射線を低減するためのシールドを提供するように形成される。ハウジング部分３０２、ハウジング部分３０４及び／又はハウジング部分３０６は、アルミニウムよりも大きな密度値を有する何らかの材料から形成することができる点に留意されたい。また、ハウジング部分３０２、ハウジング部分３０４及び／又はハウジング部分３０６の各々は、本明細書でより詳細に説明されるように、異なる材料又はこれらの材料の化合物から形成することができる。
従って、ハウジング部分３０２、ハウジング部分３０４及びハウジング部分３０６の少なくとも１つ、又はこれらの一部は、箔部材３２８及び３４０を包み又は囲み、箔部材３２８及び３４０に放射能が誘導されたときなどにシールドを提供する。例えば、ハウジング部分３０２、ハウジング部分３０４及びハウジング部分３０６の何れか１つ内の凹部は、箔部材３２８及び３４０の一方の一部を内部に受けることができる。
ターゲット本体３００は、様々な構成で設けることができ、図２から図５に示した構成要素及び配置に限定されない点に留意されたい。従って、ハウジング部分又は構成要素の１つ又はそれ以上を高密度材料、詳細にはアルミニウムよりも高密度の材料から形成し、例えば、ターゲット本体内の放射化された構成要素の放射線からターゲットの外部をシールドすることにより、あらゆるタイプ又は構成のターゲットに関して種々の実施形態を実施することができる。従って、図６に示すように、ターゲット４００に関して種々の実施形態を実施することができ、ここで、アイソトープ生成システムの作動中に放射線によって高度に放射化することができる構成要素のような放射性活性構成要素４０２（従って、放射能誘導を受けやすい構成要素）は、例えば、アルミニウムよりも大きな密度値のような高い密度値を有する材料から形成されたケーシング４０４（又はその一部）内でシールドされる。ケーシング４０４は、ターゲットハウジングの一部を形成することができる。
種々の実施形態はまた、図７に示すように、アイソトープ生成システムの自己シールドターゲットを提供する方法５５０を含む。本方法は、５０２において、放射線シールドとして機能するようターゲット本体の１つ又はそれ以上の部分を提供するステップを含む。ターゲット本体の一部は、本明細書でより詳細に説明されるように、アルミニウムよりも大きな密度を有する材料のような、あらゆる好適なタイプの放射線シールド材料から形成することができる。その後、５０４において、アイソトープ生成システムの作動中に放射化される放射性活性構成要素、例えば、泊部材は、シールド部分によって包まれる。例えば、放射性活性構成要素を含むターゲット本体の一部は、シールド部分と整列される。本明細書で使用される放射性活性構成要素は一般に、放射線によって放射化することができる構成要素、又は構成要素内で放射能を誘導することができる構成要素を指す点に留意されたい。
次いで、５０６において、ターゲット本体が組み立てられ、能動的自己シールドターゲットシステムが提供される。能動的シールドは、アイソトープ生成システムの作動中、並びにターゲットの保守整備、輸送、及び保管中にガンマ放射線の減衰を提供する。
本明細書で記載される実施形態は、医療用途のラジオアイソトープの生成に限定されるものではなく、他のアイソトープを生成し、他のターゲット材料を用いることもできる。また、種々の実施形態は、異なる向き（例えば、垂直方向又は水平方向に向けられた）、並びに螺旋加速器ではなく線形加速器又はレーザ誘導加速器のような異なる加速器を有する異なる種類のサイクロトロンに関して実施することができる。更に、本明細書で記載される実施形態は、上述のようなアイソトープ生成システム、ターゲットシステム、及びサイクロトロンを製造する方法を含む。
上記の説明は例証を意図するものであり、限定ではない点を理解されたい。例えば、上述の実施形態（及び／又はその態様）は、互いに組み合わせて用いることができる。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は物的事項を本発明の教示に適合するように多くの修正を行うことができる。本明細書で説明される寸法及び材料のタイプは、本発明の種々の実施形態のパラメータを定義する目的のものであり、これらの実施形態は、限定を意味するものではなく、例示的な実施形態である。上記の説明を精査すると、多くの他の実施形態があることが当業者には明らかであろう。従って、本発明の種々の実施形態の範囲は、添付の請求項並びに請求項が権利を与えられる完全な範囲の均等物を基準として定められるべきである。添付の請求項において、用語“を含む”及び“であって”は、それぞれ用語「備える」及び「において」の平易な相当語として使用されている。その上、添付の請求項において、「第１の」「第２の」「第３の」等の用語は、単なる標識として用いられ、これの対象に数値的条件を課すものではない。更に、添付の請求項の限定は、ミーンズ・プラス・ファンクションの形式で記載されておらず、かかる請求項の限定が語句「〜するための手段」に続けて他の構造を含まない機能の表明を記載したものでない限り、米国特許法第１１２条第６項に基づいて解釈されるべきではない。
本明細書は最良の形態を含む実施例を使用して、本発明の様々な実施形態を開示し、また当業者が、あらゆる装置又はシステムを製作し且つ使用しまたあらゆる組込み方法を実行することを含む本発明の実施を行うことを可能にもする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
３００ 自己シールドターゲット本体
３０２ ハウジング部分
３０４ ハウジング部分
３０６ ハウジング部分
３０８ 複数のスクリュー
３１０ ワッシャ
３１２ 複数のポート
３１４ 追加のポート又は開口
３１８ キャビティ
３１９ 管状開口
３２０ 本体
３２２ キャビティ
３２６ シールリング
３２８ 箔部材
３３０ キャビティ
３３２ キャビティ
３３６ シールボーダ
３３８ 開口
３４０ 別の箔部材
３４２ 環状リム
３４４ シール
３４６ シールリング
３４８ 開口
３５０ シールリング
３５２ リム
３５４ 複数のピン
３５６ 開口
３５８ 複数のシールリング
３６０ 開口
３６２ ボア
３０２ ハウジング部分
３０４ ハウジング部分
３０６ ハウジング部分
３０８ 複数のスクリュー
３１０ ワッシャ
３１２ 複数のポート
３１４ 追加のポート又は開口
３１８ キャビティ
３１９ 管状開口
３２０ 本体
３２２ キャビティ
３２６ シールリング
３２８ 箔部材
３３０ キャビティ
３３２ キャビティ
３３６ シールボーダ
３３８ 開口
３４０ 別の箔部材
３４２ 環状リム
３４４ シール
３４６ シールリング
３４８ 開口
３５０ シールリング
３５２ リム
３５４ 複数のピン
３５６ 開口
３５８ 複数のシールリング
３６０ 開口
３６２ ボア
Claims (5)
- アイソトープ生成システムのためのターゲットであって、
アルミニウムの密度値よりも高い密度値を有する材料で形成されたシールド部を含み且つ荷電粒子ビームの通路を有するハウジングであって、該ハウジングが、前記通路の長さに沿って前記シールド部分に密閉して接続した追加部分を有する前記ハウジングと、
前記ターゲットハウジング本体内にあり且つ前記荷電粒子ビームが通過することにより放射線を発生させる構成要素と、
前記ハウジングの前記シールド部分の内部に配置され、その内部を通って前記通路の少なくとも一部が伸びるように配置されたチャンバと、
前記チャンバ内に搭載され、前記シールド部と前記追加部分との間に挟みこまれる本体であって、前記本体がターゲット物質を保持するキャビティを含み、前記通路の長さに沿って前記本体のキャビティ前記荷電粒子ビームから荷電粒子を受けるように、前記本体が前記通路内に位置づけられる、前記本体と、
を備える、ターゲット。 - 前記ハウジングが、
前記通路の一部が形成され、シールド材料から形成されたフロントハウジング部分と、
前記通路の一部が形成され、シールド材料から形成された冷却ハウジング部分と、
シールド材料から形成されたリアハウジング部分と、
を備える、請求項１に記載のターゲット。 - アイソトープ生成システムであって、
磁石ヨークを含み且つ加速室を有する加速器を備えるサイクロトロンと、
前記加速室に隣接し又は前記加速室からある距離で配置された請求項１または２に記載のターゲットと、
を備え、
前記サイクロトロンが、粒子ビームを前記加速室から前記ターゲットシステムに配向するよう構成されている、アイソトープ生成システム。 - 複数の前記ターゲットを備えるターゲットシステムを含む、請求項３に記載のアイソトープ生成システム。
- 前記サイクロトロン及び前記ターゲットシステムの動作を制御する制御システムと、
前記サイクロトロン及び前記ターゲットシステムへ作動流体を輸送し、前記サイクロトロン及び前記ターゲットシステムの熱を吸収する冷却システムとを含む、請求項３または４に記載のアイソトープ生成システム。
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