KR20120117358A

KR20120117358A - 방사성의약품 제조장치

Info

Publication number: KR20120117358A
Application number: KR1020110035070A
Authority: KR
Inventors: 이철수; 김광수; 허은영; 김종민
Original assignee: 서강대학교산학협력단
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2012-10-24
Also published as: KR101257764B1; WO2012141387A1

Abstract

본 발명은 방사성의약품 제조장치에 관한 것이다. 본 방사성의약품 제조장치는 방사성동위원소와 시약의 혼합에 의한 반응을 통해 합성되는 생성물을 획득하는 제1 모듈부, HPLC와 연동되어 상기 생성물을 정제하고 상기 정제된 생성물을 통해 방사성의약품을 제제하는 제2 모듈부, 그리고 상기 제1 모듈부, 상기 제2 모듈부, 및 상기 HPLC를 상기 방사성의약품의 제조를 위한 구동이 이루어지도록 제어하며, 상기 제1 모듈부, 상기 제2 모듈부, 및 상기 HPLC로부터 획득한 데이터를 외부제어장치로 전송하여 상기 외부제어장치에서 상기 제1 모듈부, 상기 제2 모듈부, 및 상기 HPLC의 상태에 대한 모니터링이 이루어지도록 하고, 상기 외부제어장치로부터 상기 합성을 수행하는 명령을 전송받아 상기 제1 모듈부로 전송하는 PLC를 포함한다. 본 발명에 의하면, 합성, 정제, 제제의 전 단계를 하나의 장치를 통해 자동적으로 처리할 수 있고, 다양한 종류의 방사성의약품에 대한 합성이 하나의 장치를 통해 이루어질 수 있으며, 작업자를 방사능 피폭으로부터 보호할 수 있다.

Description

방사성의약품 제조장치{Apparatus for synthesis of radiopharmaceuticals}

본 발명은 방사성의약품 제조장치에 관한 것이다.

짧은 반감기를 가지는 방사성의약품의 합성의 경우, 방사성동위원소와 시약들이 혼합되어 반응하게 하고 획득된 생성물이 정제되게 하는 장치를 통해 합성이 수행된다. 이러한 합성 장치를 구성하는 요소들 중 특정 요소들은 방사능이나 화학적 부식에 민감할 수 있다.

방사성의약품의 대표적인 예로서, 양전자 방사 단층촬영(PET, Positron Emission Tomography)용 방사성의약품의 합성은 싸이클로트론(cycltron)에서 생산된 방사성동위원소를 전구물질에 표지하여 이루어진다. 이러한 합성을 위해서는 자동합성장치가 필수적이며, 제조과정에서 방사선이 지속적으로 방출되므로 대량 합성의 경우 사람의 손에 의한 합성은 불가능하다.

또한, 방사성의약품을 통해 인체의 특정 수용체(receptor) 또는 세포의 성장(proliferation)과 같은 특정 조직, 기관, 과정을 영상화 하는 경우, 방사성의약품의 순도는 영상의 퀄리티(quality)를 결정하는 매우 중요한 요소이다. 따라서 방사성의약품의 생산과정에서 불순물의 함유를 최소화하기 위해서는 고순도 생산을 위한 별도의 정제 및 제제 장치가 필요하다.

하지만 정제 및 제제과정이 이와 같이 별도로 구비되는 장치를 통해 별도의 과정으로 진행되도록 하면 고수율을 기대하기 어렵고, 작업자의 피폭량을 증대시키는 문제점이 있었다. 아울러, 이와 같이 특수한 목적의 달성을 위해 개발되는 기존의 특정 의약품 합성 전용의 장치로는 다양한 종류의 방사성의약품의 합성을 지원할 수 없어, 다양한 신약 개발에 대한 적용성에 있어서의 한계가 있었다.

예시적으로, PET용 방사성의약품 합성 프로세스에 대한 예로서, [18F]FP-CIT는 18F 분리 및 건조, 18F 불소화 반응, 2차 알킬화 반응, 용매 제거, 반응기로부터 산물회수, HPLC(High Performance Liquid Chromatography, 고성능액체크로마토그래피) 시스템으로 이송, 화학적 정제, FP-CIT 수집, 고체상 추출법(SPE, Solid Phase Extraction)에 의한 HPLC 용매제거, FP-CIT 용리(elution), 최종 제제의 10단계의 과정을 거쳐야 1회 생산이 가능하다.

그런데 이러한 [18F]FP-CIT의 합성을 위해서는 [18F]FP-CIT의 합성을 위한 전용장치가 없어 [18F]FDG 합성 전용의 장치를 개조 또는 내부수정(in-house modification)하여 사용해야 했다. 또한, [18F]FP-CIT의 합성 후 정제를 위해서는 별도의 정제 장치로 옮겨야 하는데, 별도로 구비되어 있는 정제 장치에 대한 이송 방법이 특별히 없으므로 실험자가 손으로 직접 옮겨야 했다. 아울러, 정제 및 정제 이후 과정 역시 하나로 통합된 장치가 없으므로 모두 작업자의 손에 의해 이루어져야 했다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 합성, 정제, 제제의 전 단계를 처리하고, 다양한 종류의 방사성의약품의 합성을 지원할 수 있는 올인원(all-in-one) 방식의 방사성의약품 제조장치를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 방사성의약품 제조장치는 방사성동위원소와 시약의 혼합에 의한 반응을 통해 합성되는 생성물을 획득하는 제1 모듈부, HPLC와 연동되어 상기 생성물을 정제하고 상기 정제된 생성물을 통해 방사성의약품을 제제하는 제2 모듈부, 그리고 상기 제1 모듈부의 합성, 상기 제2 모듈부의 정제 및 제제에 관한 프로세스를 제어하는 PLC를 포함하고, 상기 PLC는 상기 제1 모듈부, 상기 제2 모듈부, 및 상기 HPLC를 상기 방사성의약품의 제조를 위한 구동이 이루어지도록 제어하며, 상기 외부제어장치에서 상기 제1 모듈부, 상기 제2 모듈부, 및 상기 HPLC의 상태에 대한 모니터링이 이루어지도록 상기 제1 모듈부, 상기 제2 모듈부, 및 상기 HPLC로부터 획득한 데이터를 외부제어장치로 전송하고, 상기 외부제어장치로부터 상기 합성에 관한 명령을 전송받아 상기 제1 모듈부로 전송한다.

상기 제1 및 제2 모듈부는 카세트, 카세트 밸브를 구비하는 카세트와 상기 카세트 밸브의 유로를 전환하는 카세트 밸브 구동부를 포함하는 카세트부, 상기 시약을 수용하고 상기 카세트 밸브와 선택적으로 연결되는 시린지 및 상기 시린지를 구동시키는 시린지 구동부를 포함하는 시린지부, 상기 반응을 통해 상기 생성물을 획득하고 상기 생성물을 상기 카세트부로 전달하는 반응기, 그리고 상기 생성물의 획득을 위해 미리 설정된 온도를 미리 설정된 시간 동안 유지하며 상기 반응기를 가열할 수 있는 가열로를 각각 포함하고, 상기 제1 모듈부는 상기 방사성동위원소를 공급받아 이송하는 방사성동위원소 이송장치를 더 포함할 수 있다.

상기 카세트는 1회용 카세트일 수 있다.

상기 제1 및 제2 모듈부는 상기 방사성동위원소와 상기 시약 중 하나 이상이 원하는 위치로 이송되도록 연결하는 튜브, 상기 방사성동위원소와 상기 시약 중 하나 이상의 이송을 선택적으로 차단하도록 상기 튜브에 설치되는 밸브, 그리고 상기 튜브를 통해 상기 방사성동위원소와 상기 시약 중 하나 이상을 원하는 위치로 이송시키는 동력을 제공하는 진공펌프를 더 포함하고, 상기 시린지부는 상기 시린지의 구동을 통해 상기 진공펌프와 함께 상기 시약을 원하는 위치로 이송시키는 동력을 제공할 수 있다.

상기 제1 및 제2 모듈부는 상기 방사성동위원소와 상기 시약 중 하나 이상으로부터 미리 설정된 물질을 여과하는 카트리지를 더 포함할 수 있다.

상기 방사성동위원소 이송장치는 상기 이송되는 방사성동위원소의 양을 제어하는 핀치밸브를 포함할 수 있다.

상기 반응기는 상기 가열로를 통해 가열될 때 내부를 개방 또는 밀폐하여 상기 내부의 압력을 조절하는 반응기 핀치밸브를 포함할 수 있다.

상기 PLC는 상기 가열로에 의한 상기 반응기의 가열 상태를 모니터링 하여 화상으로 상기 외부제어장치에 전송하고, 상기 외부제어장치는 상기 전송된 화상을 통해 건조 상태를 인식하고 상기 반응기에 대한 가열 또는 냉각 명령을 상기 PLC에 전송하여 상기 가열로를 제어할 수 있다.

상기 제1 모듈부, 상기 제2 모듈부, 및 상기 PLC는 이더넷(ethernet) 통신을 통한 제어 및 데이터 송수신이 가능할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 방사성의약품 제조장치는 상기 제1 및 제2 모듈부에 개별적으로 가스를 공급할 수 있는 가스공급장치를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 모듈부는 상기 HPLC의 시료분석기의 전기적 신호를 상기 PLC로 전송하여 상기 시료분석기를 통한 데이터가 상기 외부제어장치에 출력되도록 할 수 있다.

상기 제2 모듈부는 상기 HPLC의 컬럼(column) 및 탐지기(detector)의 전기적 신호를 상기 PLC로 전송하여 상기 컬럼 및 탐지기를 통해 획득된 데이터가 상기 외부제어장치에 그래프로 출력되도록 하고, 상기 외부제어장치는 상기 출력된 그래프의 형상을 통해 상기 HPLC의 컬럼 상의 시료를 인식하고 상기 인식된 시료를 분리하는 명령을 상기 PLC에 전송하여 상기 HPLC에 의한 정제를 제어할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 방사성의약품 제조장치는 상기 PLC가 상기 제1 모듈부, 상기 제2 모듈부, 및 상기 HPLC의 상태를 파악하여 상기 방사성의약품의 제조를 위한 구동의 제어 및 상기 외부제어장치에 대한 데이터의 전송을 할 수 있도록, 상기 제1 모듈부와 상기 제2 모듈부에 배치되는 센서부를 더 포함할 수 있다.

상기 센서부는 상기 HPLC의 시료주입기와 연결되는 튜브 내부의 기포에 대한 감지가 이루어졌을 때 상기 PLC에 의해 상기 시료주입기가 제어되도록 상기 기포를 감지하는 버블센서를 포함하고, 상기 버블센서는 상기 제2 모듈부에 배치될 수 있다.

상기 센서부는 상기 제1 모듈부의 상기 합성이 시작되는 위치와 상기 합성이 종료되는 위치에 제1 방사능센서를 구비하고, 상기 제2 모듈부의 상기 정제가 시작되는 위치와 상기 정제가 종료되는 위치에 제2 방사능센서를 구비하며, 상기 제1 및 제2 방사능센서는 측정한 방사능량에 관한 데이터를 상기 PLC를 통해 상기 외부제어장치로 전송하며, 상기 외부제어장치는 상기 방사능량에 관한 데이터를 통하여 상기 합성의 단계에서의 수율과 상기 정제의 단계에서의 수율을 산정하고 관리할 수 있다.

상기 제1 및 제2 모듈부는 카세트 밸브를 구비하는 카세트와 상기 카세트 밸브의 유로를 전환하는 카세트 밸브 구동부를 포함하는 카세트부, 상기 시약을 수용하고 상기 카세트 밸브와 선택적으로 연결되는 시린지 및 상기 시린지를 구동시키는 시린지 구동부를 포함하는 시린지부, 상기 반응을 통해 상기 생성물을 획득하고 상기 생성물을 상기 카세트부로 전달하는 반응기, 그리고 상기 생성물의 획득을 위해 미리 설정된 온도를 미리 설정된 시간 동안 유지하며 상기 반응기를 가열할 수 있는 가열로를 각각 포함하고, 상기 제1 모듈부는 상기 방사성동위원소를 공급받아 이송하는 방사성동위원소 이송장치를 더 포함하며, 상기 센서부는 상기 PLC 및 상기 외부제어장치를 통해 상기 시린지의 동작이 제어될 수 있도록 상기 시린지의 위치를 피드백 하는 위치검출기, 상기 PLC 및 상기 외부제어장치를 통해 상기 카세트 밸브의 유로 전환이 제어될 수 있도록 상기 카세트 밸브의 동작을 감지하는 광센서, 그리고 상기 PLC 및 상기 외부제어장치를 통해 상기 반응기의 온도가 제어될 수 있도록 상기 반응기의 온도를 피드백 하는 온도센서를 포함할 수 있다.

상기 외부제어장치는 상기 PLC를 통해 상기 제1 모듈부, 상기 제2 모듈부, 및 상기 HPLC로부터 획득한 데이터를 저장하며 상기 방사성의약품의 이력을 관리하고 출력할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 방사성의약품 제조장치는 상기 외부제어장치 및 상기 HPLC를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, PLC, 외부제어부, 그리고 이러한 PLC 및 외부제어부를 통해 제어되고 모니터링 되는 구동부를 구비함으로써, 합성, 정제, 제제의 전 단계를 하나의 장치를 통해 자동적으로 처리하고, 이러한 처리 이력을 관리할 수 있다.

또한, 이러한 이력의 관리는 신규한 방사성의약품의 개발 시 특히 유용하게 활용될 수 있다.

또한, 카트리지, 카세트, 튜브 등을 제조하려는 방사성의약품의 종류에 맞게 적절히 교체함으로써, 다양한 종류의 방사성의약품에 대한 합성이 하나의 장치를 통해 용이하게 이루어질 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 합성, 정제, 제제의 전 단계가 하나의 장치에서 이루어지고, 이더넷 통신 등을 통한 원격 제어, 모니터링, 및 구동이 이루어짐으로써, 작업자를 방사능 피폭으로부터 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 방사성의약품 제조장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 방사성의약품 제조장치의 개략적인 정면도이다.
도 3은 HPLC(High Performance Liquid Chromatography, 고성능액체크로마토그래피)의 구성을 나타낸 개념도이다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 방사성의약품 제조장치(이하 '본 방사성의약품 제조장치'라 함)(100)는 합성, 정제, 제제의 전 단계를 처리할 수 있고, 다양한 종류의 방사성의약품의 합성을 지원할 수 있으며, 올인원(all-in-one) 방식으로 구비되어 작업자를 방사능 피폭으로부터 보호할 수 있는 방사성의약품 제조장치에 관한 것이다.

예시적으로 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 방사성의약품 제조장치(100)는 상단 및 하단의 2단으로 구성될 수 있다. 이를테면 하단에서는 제1 모듈부(1)를 통해 방사성의약품의 합성이 이루어질 수 있고, 상단에서는 제2 모듈부(2)를 통해 방사성의약품의 정제 및 제제가 이루어질 수 있다. 예를 들어 HPLC(400)를 이용하는 정제가 필요 없는 방사성의약품 [18F]FDG의 경우에는 하단에서 처리가 가능할 수 있다. 또한, 방사성의약품 [18F]FC119s나 [18F]FLT의 합성처럼 HPLC(400)를 이용하여 정제해야 하는 경우에는 HPLC(400)와 연동될 수 있는 상단의 제2 모듈(2)을 활용하여 하단의 제1 모듈(1)을 통해 합성된 물질을 정제 및 제제할 수 있다.

본 방사성의약품 제조장치(100)에 있어서, 합성에 필요한 방사화학적 반응을 위해서는, 용액(solvent) 및 시약(reagent)의 이송(혼합)과 치환반응, 용매추출, 이온교환 등의 화학적 반응 및 활성화를 위한 가열(냉각)이 필요할 수 있다. 여기에, 고수율 및 고순도의 방사성의약품의 합성을 위해서는 각종 센서들에 의한 프로세스 제어가 필요할 수 있다.

이송(혼합)을 위한 장치로는 시린지부(52)에 포함될 수 있는 시린지(syringe) 구동부, 카세트부(51)에 포함될 수 있는 카세트 밸브(cassette valve) 구동부, 방사성동위원소 이송장치(55)(delivery unit), 가스공급장치(gas supply unit) 등이 있을 수 있다. 용액 및 시약은 이러한 장치들을 통해 원하는 위치로 이동(이를테면 저장용기 사이의 이동)되고, 유기물 여과 등의 특수 목적을 갖는 카트리지(cartridge)를 통과하게 될 수 있다. 이때, 이동되는 유체(용액 및 시약)의 흐름의 제어를 위하여 다수의 밸브(이를테면 2-way밸브)가 사용될 수 있다.

이러한 이송(혼합)을 위한 장치, 가열(냉각)을 위한 장치, 그리고 프로세스 제어를 위한 각종 센서들은 후술하는 바와 같이 제1 모듈부(1)와 제2 모듈부(2)에 필요에 따라 적절히 배치될 수 있다.

본 방사성의약품 제조장치(100)의 제1 모듈부(1)는 방사성동위원소와 시약의 혼합에 의한 반응을 통해 합성되는 생성물을 획득할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 모듈부(1)는 방사성동위원소를 전달받아 이송하는 방사성동위원소 이송장치(55)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 방사성동위원소 이송장치(55)는 싸이클로트론(cyclotron)에서 생산된 방사성동위원소 원료를 이송할 수 있다. 또한, 이러한 방사성동위원소 이송장치(55)는 방사성동위원소를 이송할 때 기밀이 유지되고, 기벽에 묻지 않도록 조용히 이송하도록 구비되는 것이 바람직하다. 그리고 방사성동위원소 이송장치(55)는 이송되는 방사성동위원소의 양을 제어하는 핀치밸브를 포함할 수 있다.

또한 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 모듈부(1)는 카세트부(51)를 포함할 수 있다. 이러한 카세트부(51)는 카세트 밸브(512)를 구비하는 카세트(511), 그리고 카세트 밸브(512)의 유로를 전환하는 카세트 밸브 구동부를 포함할 수 있다.

이때, 이러한 카세트(511)는 1회용 카세트일 수 있다. 예시적으로, 카세트(511)는 방사성의약품의 제조 시 안정성 및 편리성을 높이기 위하여 플라스틱으로 제조된 1회용 제품을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

예시적으로 도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 카세트(511)는 복수의 카세트 밸브(512)를 구비할 수 있다. 이러한 복수의 카세트 밸브(512)는 3방향(3-way) 밸브로 구성되어 서로 연결됨으로써 카세트(511)를 형성할 수 있다. 즉 3방향 중 한 방향은 시린지(521), 튜브 등과 연결되고, 나머지 두 방향은 복수의 카세트 밸브(512)끼리 연결될 수 있다. 이와 같이 복수의 카세트 밸브(512)끼리 연결되어 카세트(511)가 형성되고, 여기에 시린지(521), 튜브 등이 방사성의약품 제조 공정에 따라 다양하게 연결되면서 카세트(130)는 유로 전환 장치의 역할을 하게 된다. 유로 전환 장치란 시린지(521), 복수의 카세트 밸브(512), 그리고 반응기 중 필요한 곳으로 방사성동위원소, 시약, 용액 등의 흐름을 전환해 줄 수 있는 장치를 의미할 수 있다.

그리고 카세트 밸브 구동부는 카세트 밸브(512)에 대해 시계방향과 반시계방향 모두 회전 가능한 것이 바람직하며, 카세트 밸브(512)를 통한 유로 전환 시 정확한 위치 제어가 가능하고 카세트 밸브(512) 각각에 대해 독립적 구동이 가능한 것이 바람직하다.

또한 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 모듈부(1)는 시린지부(52)를 포함할 수 있다. 이러한 시린지부(52)는 시약을 수용하고 카세트 밸브(512)와 선택적으로 연결되는 시린지(521)(syringe), 및 시린지(521)를 구동시키는 시린지 구동부를 포함할 수 있다. 시린지 구동부는 시린지(521)에 수용된 시약의 정확한 이송을 위하여 시린지(521)의 구동에 있어서 정밀하게 제어되는 것이 바람직하다. 예시적으로, 시린지 구동부는 시린지(521)의 위치를 제어하기 위해 서보모터 및 드라이버를 포함할 수 있다. 또한, 시린지부(52)는 시린지(521)를 고정시키는 시린지 홀더를 포함할 수 있다. 이러한 시린지 홀더는 다양한 크기의 시린지를 고정할 수 있도록 홀더 변경이 가능할 수 있다. 그리고 시린지부(52)는 시린지 구동부를 통한 시린지(521)의 구동을 통해 후술할 진공펌프와 함께 시약을 원하는 위치로 이송시키는 동력을 제공할 수 있다.

여기서, 시린지(521)가 카세트 밸브(512)와 선택적으로 연결된다는 것은 카세트(511)에 구비되는 복수의 카세트 밸브(512) 중 방사성의약품 제조 공정상 시린지(521)와 연결될 필요가 있는 카세트 밸브(512)와 연결이 필요한 시기에 연결될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 도면에는 도시되지 않았으나, 제1 모듈부(1)는 반응기(reactor)를 포함할 수 있다. 반응기는 방사성동위원소 이송장치(55)로부터 이송 받은 방사성동위원소와 카세트부(51)를 통해 이송 받은 시약의 혼합에 의한 반응을 통해 생성물을 획득하고 생성물을 카세트부(51)로 전달할 수 있다.

그리고 반응기는 후술할 가열로(53)를 통해 가열될 때 내부를 개방 또는 밀폐하여 내부의 압력을 조절하는 반응기 핀치밸브를 포함할 수 있다. 이에 대해서는 가열로(53)의 구성을 살피면서 다시 설명한다.

또한 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 모듈부(1)는 생성물의 획득을 위해 미리 설정된 온도를 미리 설정된 시간 동안 유지하며 반응기를 가열할 수 있는 가열로(53)를 포함할 수 있다.

가열로(53)는 반응기에서의 화학적 반응의 활성화를 위해서 사용될 수 있으며, 반응기에 담겨 있는 용액을 직접 또는 간접적으로 가열할 수 있다. 예시적으로, 용매(시약)를 가열하기 위한 열원으로는 전기로 또는 마이크로웨이브(micro-wave) 오븐이 이용될 수 있다. 또한, 가열로(53)는 압축공기(compressed air), 질소, 헬륨 등을 이용하여 반응기를 신속하게 냉각할 수 있는 냉각 장치의 역할도 할 수 있다.

이러한 가열 및 냉각 장치의 역할을 하는 가열로(53)는 방사성의약품의 합성을 위해 상술한 바와 같이 미리 설정된 온도를 미리 설정된 시간 동안 유지할 수 있다. 이를테면 가열로(53)는 300℃이하에서 일정한 온도를 일정시간 유지할 수 있다. 또한, 가열로(53)는 상술한 반응기 핀치밸브를 사용하여 반응기를 밀폐시키고 간헐적으로 개방함으로써, 반응기 안의 압력을 조절할 수 있다.

그리고 도면에는 도시되지 않았으나, 제1 모듈부(1)는 방사성동위원소와 시약 중 하나 이상이 원하는 위치로 이송되도록 연결하는 튜브를 포함할 수 있고, 방사성동위원소와 시약 중 하나 이상의 이송을 선택적으로 차단하도록 튜브에 설치되는 밸브(이를테면 2방향(2-way) 밸브)를 포함할 수 있으며, 튜브를 통해 방사성동위원소와 시약 중 하나 이상을 원하는 위치로 이송시키는 동력을 제공하는 진공펌프를 포함할 수 있다.

예시적으로, 밸브는 반응기와 카세트 밸브(512)를 연결하는 튜브에 설치되어 양 구성 간의 연결을 차단하여 반응기 내부의 용액이 카세트(511)로 이동되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 반응기에서의 반응을 통한 합성이 종료된 후 획득된 생성물이 반응기에서 카세트(511) 방향으로 이동하여야 할 경우에는 이러한 튜브에 대한 밸브의 차단을 해제하여 용액이 원활하게 이동하도록 할 수 있다. 또한, 이러한 튜브는 실리콘 튜브일 수 있다.

또한, 제1 모듈부(1)는 방사성동위원소와 시약 중 하나 이상으로부터 미리 설정된 물질을 여과하는 카트리지를 포함할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 물질이라 함은 해당 방사성의약품의 제조를 위해 여과되어야 하는 물질일 수 있다. 예시적으로, 제1 모듈부(1)는 용액 및 시약에 있어서의 유기물 여과 등의 특수 목적을 갖는 카트리지를 포함할 수 있다. 상술한 카세트(511), 튜브, 및 이러한 여과 목적의 카트리지 등을 활용함으로써, 본 방사성의약품 제조장치(100)는 다양한 방사성의약품에 대해 적용될 수 있다.

한편, 본 방사성의약품 제조장치(100)의 제2 모듈부(2)는 HPLC(500)와 연동되어 생성물을 정제하고 정제된 생성물을 통해 방사성의약품을 제제할 수 있다.

여기서, 정제에 사용되도록 제2 모듈부(2)와 연동되는 HPLC(500)는 기성품으로 판매되고 있는 공지된 구성이다. 예시적으로 도 3에 나타난 바와 같이, 이러한 HPLC(500)는 펌프(440)(pump), 시료주입기(410)(injector), 시료를 분리하는 컬럼(420)(column), 그리고 시료의 존재와 양을 일정한 규칙에 의해 인식하여 전기적 신호로 바꾸어 주는 탐지기(430)(검출기, detector)를 포함할 수 있다. 이러한 HPLC(500)의 동작 및 검출된 전기적 신호를 자동으로 처리하기 위해서는 HPLC(500)는 상술한 바와 같이 제2 모듈부(2)와 연동됨이 바람직하다.

또한 도 1 및 도 2를 참조하면, 제2 모듈부(2)는 카세트부(51)를 포함할 수 있다. 이러한 카세트부(51)는 카세트 밸브(512)를 구비하는 카세트(511), 그리고 카세트 밸브(512)의 유로를 전환하는 카세트 밸브 구동부를 포함할 수 있다. 이때, 이러한 카세트(511)는 1회용 카세트일 수 있다. 이러한 카세트부(51)에 대한 설명은 제1 모듈부(1)에서의 설명을 참조한다.

또한 도 1 및 도 2를 참조하면, 제2 모듈부(2)는 시린지부(52)를 포함할 수 있다. 이러한 시린지부(52)는 시약을 수용하고 카세트 밸브(512)와 선택적으로 연결되는 시린지(521)(syringe), 및 시린지(521)를 구동시키는 시린지 구동부를 포함할 수 있다. 또한, 시린지부(52)는 시린지(521)를 고정시키는 시린지 홀더를 포함할 수 있다. 이러한 시린지 홀더는 다양한 크기의 시린지를 고정할 수 있도록 홀더 변경이 가능할 수 있다. 그리고 시린지부(52)는 시린지 구동부를 통한 시린지(521)의 구동을 통해 후술할 진공펌프와 함께 시약을 원하는 위치로 이송시키는 동력을 제공할 수 있다. 이러한 시린지부(52)에 대한 설명은 제1 모듈부(1)에서의 설명을 참조한다.

또한 도면에는 도시되지 않았으나, 제2 모듈부(2)는 반응기(reactor)를 포함할 수 있다. 그리고 반응기는 후술할 가열로(53)를 통해 가열될 때 내부를 개방 또는 밀폐하여 내부의 압력을 조절하는 반응기 핀치밸브를 포함할 수 있다. 이러한 반응기에 대한 설명은 제1 모듈부(1)에서의 설명을 참조한다.

또한 도 1 및 도 2를 참조하면, 제2 모듈부(2)는 생성물의 획득을 위해 미리 설정된 온도를 미리 설정된 시간 동안 유지하며 반응기를 가열할 수 있는 가열로(53)를 포함할 수 있다. 이러한 가열로에 대한 설명은 제1 모듈부(1)에서의 설명을 참조한다.

그리고 도면에는 도시되지 않았으나, 제2 모듈부(2)는 방사성동위원소와 시약 중 하나 이상이 원하는 위치로 이송되도록 연결하는 튜브를 포함할 수 있고, 방사성동위원소와 시약 중 하나 이상의 이송을 선택적으로 차단하도록 튜브에 설치되는 밸브(이를테면 2방향(2-way) 밸브)를 포함할 수 있으며, 튜브를 통해 방사성동위원소와 시약 중 하나 이상을 원하는 위치로 이송시키는 동력을 제공하는 진공펌프를 포함할 수 있다. 이러한 튜브 및 밸브에 대한 예시적인 설명은 제1 모듈부(1)에서의 설명을 참조한다.

또한, 제2 모듈부(2)는 방사성동위원소와 시약 중 하나 이상으로부터 미리 설정된 물질을 여과하는 카트리지를 포함할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 물질이라 함은 해당 방사성의약품의 제조를 위해 여과되어야 하는 물질일 수 있다. 예시적으로, 제2 모듈부(2)는 용액 및 시약에 있어서의 유기물 여과 등의 특수 목적을 갖는 카트리지를 포함할 수 있다. 상술한 카세트(511), 튜브, 및 이러한 여과 목적의 카트리지 등을 활용함으로써, 본 방사성의약품 제조장치(100)는 다양한 방사성의약품에 대해 적용될 수 있다.

한편 도면에는 도시되지 않았으나, 본 방사성의약품 제조장치(100)는 제1 모듈부(1) 및 제2 모듈부(2)에 개별적으로 가스를 공급할 수 있는 가스공급장치를 포함할 수 있다. 이러한 가스공급장치는 질소, 압축공기, 진공 등을 이용하여 유체를 이송하거나 이송을 위한 장치의 세척에 사용될 수 있다. 이에 따라 가스공급장치는 충분한 압력을 제공할 수 있고 적정한 압력의 조절이 가능할 수 있도록 구비됨이 바람직하다.

예시적으로, 가스공급장치는 질소, 압축공기(compressed air), 진공, 헬륨 등의 가스를 제1 모듈(1)과 제2 모듈(2)에서 동시에 사용할 수 있으며, 이송(혼합)을 위한 구동부의 동작과 관계없이 개별적인 가스공급 및 압력조절이 가능할 수 있다. 또한, 가스공급장치는 가스공급을 위해 카세트부(51)에 연결될 수 있으며, 이를테면 실리콘 튜브와 나사산을 갖는 커넥터를 이용하여 카세트부(51)에 연결될 수 있다.

이하에서는 고수율 및 고순도의 방사성의약품의 합성을 위한 프로세스 제어와 관련한 구성을 살핀다.

도 4를 참조하면, 본 방사성의약품 제조장치(100)에 있어서 프로세스 제어는 외부제어장치(300)(이를테면 도 3에 나타난 바와 같은 PC부)의 프로세스 명령에 따라 후술할 PLC를 통해 합성에 필요한 구동부(actuator)를 제어하는 것일 수 있다. 이를테면 외부제어장치(300)는 PLC를 통해 각 구동부를 정해진 위치로 이동시키거나 온/오프(on/off) 시킬 수 있다. 여기서, 구동부라 함은 앞서 살핀 시린지 구동부, 카세트 밸브 구동부, 방사성동위원소 이송장치(55), 가스공급장치 등의 이송(혼합)을 위한 장치나 가열로(53), 반응기 핀치밸브 등의 가열(냉각)을 위한 장치일 수 있다.

도 4를 참조하면, 이러한 구동부의 제어를 위해 외부제어장치(300)가 프로세스를 IO 맵(IO map)에 일괄 전송하면 PLC가 순차적으로 진행할 수 있다. PLC는 방사성의약품의 합성을 위해 후술할 다양한 센서들로부터 획득한 정보를 이용하여 구동부 및 HPLC를 제어할 수 있고, 외부제어장치(300)에서의 모니터링을 위해 구동부 및 HPLC의 상태 및 위치에 관한 데이터를 외부제어장치(300)로 전송할 수 있다. 또한 도 4에 나타난 바와 같이, 외부제어장치(300)는 PLC를 통해 제1 모듈부(1), 제2 모듈부(2), 및 HPLC(400)로부터 획득한 데이터를 저장하며 방사성의약품의 이력을 관리하고 출력할 수 있다.

본 방사성의약품 제조장치(100)는 이러한 외부제어장치(300) 및 PLC에 의한 제어를 통해 한 번의 데이터 송신으로 합성, 정제, 제제가 수행될 수도 있다. 본 방사성의약품 제조장치(100)는 이러한 외부제어장치(300)를 더 포함할 수 있다.

또한, PLC와 구동부 사이, 또는 PLC와 외부제어장치(300) 사이의 데이터 송수신을 위해서는 실시간의 데이터 흐름이 이루어질 수 있도록 이더넷(ethernet) 통신, 부수적으로는 serial통신이 이용될 수 있다. 즉, 앞서 살핀 제1 모듈부(1), 제2 모듈부(2), 및 PLC는 이더넷(ethernet) 통신을 통한 제어 및 데이터 송수신이 가능할 수 있다.

즉 도 1 내지 도 4를 참조하면, PLC(Programmable Logic Controller, 논리연산제어장치)는 제1 모듈부(1)의 합성, 제2 모듈부(2)의 정제 및 제제에 관한 프로세스를 제어한다. 보다 구체적으로, PLC는 제1 모듈부(1), 제2 모듈부(2), 및 HPLC(400)(High Performance Liquid Chromatography, 고성능액체크로마토그래피)를 방사성의약품의 제조를 위한 구동이 이루어지도록 제어할 수 있고, 외부제어장치(300)에서 제1 모듈부(1), 제2 모듈부(2), 및 HPLC(400)의 상태에 대한 모니터링이 이루어지도록 제1 모듈부(1), 제2 모듈부(2), 및 HPLC(400)로부터 획득한 데이터를 외부제어장치(300)로 전송할 수 있으며, 외부제어장치(300)로부터 합성에 관한 명령을 전송받아 제1 모듈부(1)로 전송할 수 있다.

예시적으로, PLC는 가열로(53)에 의한 반응기의 가열 상태를 모니터링 하여 화상으로 외부제어장치(300)에 전송하고, 외부제어장치(300)는 전송된 화상을 통해 건조 상태를 인식하고 반응기에 대한 가열 또는 냉각 명령을 PLC에 전송하여 가열로(53)를 제어할 수 있다.

또한, 제2 모듈부(2)는 HPLC(400)의 시료분석기의 전기적 신호를 PLC로 전송하여 시료분석기를 통한 데이터가 외부제어장치(300)에 출력되도록 할 수 있다.

그리고 제2 모듈부(2)는 HPLC(400)의 컬럼(420)(column)의 전기적 신호 및 HPLC(400)의 탐지기(430)(detector)의 전기적 신호를 PLC로 전송하여 컬럼(420) 및 탐지기(430)를 통해 획득된 데이터가 외부제어장치(300)에 그래프로 출력되도록 할 수 있다.

또한, 제2 모듈부(2)는 외부제어장치(300)는 출력된 그래프의 형상을 통해 HPLC(400)의 컬럼(420) 상의 시료를 인식하고 인식된 시료를 분리하는 명령을 PLC에 전송하여 HPLC(400)에 의한 정제를 제어할 수 있다.

한편, 프로세스 제어를 위해 이용되는 센서부를 살펴보면 다음과 같다.

센서부는 PLC가 제1 모듈부(1), 제2 모듈부(2) 및 HPLC(400)의 상태를 파악하여 방사성의약품의 제조를 위한 구동의 제어 및 외부제어장치(300)에 대한 데이터의 전송을 할 수 있도록, 제1 모듈부(1)와 제2 모듈부(2)에 다양한 센서들로 배치될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 버블센서(71)는 HPLC(400)의 시료주입기(410)(injector)와 연결되는 튜브 내부의 기포에 대한 감지가 이루어졌을 때 PLC에 의해 시료주입기(410)가 제어되도록 기포를 감지할 수 있다.

또한 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 방사능 센서(721)는 제1 모듈부(1)의 합성이 시작되는 위치와 합성이 종료되는 위치에 구비될 수 있다. 그리고 제2 방사능센서(722)는 제2 모듈부(2)의 정제가 시작되는 위치와 정제가 종료되는 위치에 구비될 수 있다. 이러한 제1 방사능센서(721)와 제2 방사능센서(722)는 측정한 방사능량에 관한 데이터를 PLC를 통해 외부제어장치(300)로 전송할 수 있고, 외부제어장치(300)는 방사능량에 관한 데이터를 통하여 합성의 단계에서의 수율과 정제의 단계에서의 수율을 산정하고 관리할 수 있다.

그리고 위치검출기는 PLC 및 외부제어장치(300)를 통해 시린지(521)의 동작이 제어될 수 있도록 시린지(521)의 위치를 피드백 할 수 있다.

또한, 광센서는 PLC 및 외부제어장치(300)를 통해 카세트 밸브(512)의 유로 전환이 제어될 수 있도록 카세트 밸브(512)의 동작을 감지할 수 있다.

그리고 온도센서는 PLC 및 외부제어장치(300)를 통해 반응기의 온도가 제어될 수 있도록 반응기의 온도를 피드백 할 수 있다. 이러한 반응기의 온도 측정을 위한 온도센서는 열전대(thermocouple) 센서일 수 있고, 적외선 센서일 수도 있다. 정확한 온도 제어를 위하여 온도센서는 실시간 온도 측정이 가능한 센서인 것이 바람직하다.

이러한 본 발명에 의하면, 합성, 정제, 제제의 전 단계를 하나의 장치를 통해 처리할 수 있고, 카세트(511), 튜브, 카트리지 등의 교체를 통해 다양한 종류의 방사성의약품의 합성을 지원할 수 있으며, 이와 같이 하나의 장치로 합성, 정제, 및 제제의 전 단계가 이루어지도록 구비되고 이더넷 통신 등을 통한 원격 제어, 모니터링, 및 구동이 이루어짐으로써, 작업자를 방사능 피폭으로부터 보호할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

100. 방사성의약품 제조장치
1. 제1 모듈부 2. 제2 모듈부
51. 카세트부 511. 카세트
512. 카세트 밸브 52. 시린지부
521. 시린지 53. 가열로
55. 방사성동위원소 이송장치
71. 버블센서 721. 제1 방사능센서
722. 제2 방사능센서
400. HPLC 410. 시료주입기
420. 컬럼 430. 탐지기
440. 펌프

Claims

방사성동위원소와 시약의 혼합에 의한 반응을 통해 합성되는 생성물을 획득하는 제1 모듈부,
HPLC와 연동되어 상기 생성물을 정제하고 상기 정제된 생성물을 통해 방사성의약품을 제제하는 제2 모듈부, 그리고
상기 제1 모듈부의 합성, 상기 제2 모듈부의 정제 및 제제에 관한 프로세스를 제어하는 PLC를 포함하고,
상기 PLC는 상기 제1 모듈부, 상기 제2 모듈부, 및 상기 HPLC를 상기 방사성의약품의 제조를 위한 구동이 이루어지도록 제어하며, 상기 외부제어장치에서 상기 제1 모듈부, 상기 제2 모듈부, 및 상기 HPLC의 상태에 대한 모니터링이 이루어지도록 상기 제1 모듈부, 상기 제2 모듈부, 및 상기 HPLC로부터 획득한 데이터를 외부제어장치로 전송하고, 상기 외부제어장치로부터 상기 합성에 관한 명령을 전송받아 상기 제1 모듈부로 전송하는 방사성의약품 제조장치.
제1항에서,
상기 제1 및 제2 모듈부는
카세트 밸브를 구비하는 카세트와 상기 카세트 밸브의 유로를 전환하는 카세트 밸브 구동부를 포함하는 카세트부,
상기 시약을 수용하고 상기 카세트 밸브와 선택적으로 연결되는 시린지 및 상기 시린지를 구동시키는 시린지 구동부를 포함하는 시린지부,
상기 반응을 통해 상기 생성물을 획득하고 상기 생성물을 상기 카세트부로 전달하는 반응기, 그리고
상기 생성물의 획득을 위해 미리 설정된 온도를 미리 설정된 시간 동안 유지하며 상기 반응기를 가열할 수 있는 가열로를 각각 포함하고,
상기 제1 모듈부는 상기 방사성동위원소를 공급받아 이송하는 방사성동위원소 이송장치를 더 포함하는 방사성의약품 제조장치.
제2항에서,
상기 카세트는 1회용 카세트인 방사성의약품 제조장치.
제2항에서,
상기 제1 및 제2 모듈부는
상기 방사성동위원소와 상기 시약 중 하나 이상이 원하는 위치로 이송되도록 연결하는 튜브,
상기 방사성동위원소와 상기 시약 중 하나 이상의 이송을 선택적으로 차단하도록 상기 튜브에 설치되는 밸브, 그리고
상기 튜브를 통해 상기 방사성동위원소와 상기 시약 중 하나 이상을 원하는 위치로 이송시키는 동력을 제공하는 진공펌프를 더 포함하고,
상기 시린지부는 상기 시린지의 구동을 통해 상기 진공펌프와 함께 상기 시약을 원하는 위치로 이송시키는 동력을 제공하는 방사성의약품 제조장치.
제2항에서,
상기 제1 및 제2 모듈부는 상기 방사성동위원소와 상기 시약 중 하나 이상으로부터 미리 설정된 물질을 여과하는 카트리지를 더 포함하는 방사성의약품 제조장치.
제2항에서,
상기 방사성동위원소 이송장치는 상기 이송되는 방사성동위원소의 양을 제어하는 핀치밸브를 포함하는 방사성의약품 제조장치.
제2항에서,
상기 반응기는 상기 가열로를 통해 가열될 때 내부를 개방 또는 밀폐하여 상기 내부의 압력을 조절하는 반응기 핀치밸브를 포함하는 방사성의약품 제조장치.
제2항에서,
상기 PLC는 상기 가열로에 의한 상기 반응기의 가열 상태를 모니터링 하여 화상으로 상기 외부제어장치에 전송하고,
상기 외부제어장치는 상기 전송된 화상을 통해 건조 상태를 인식하고 상기 반응기에 대한 가열 또는 냉각 명령을 상기 PLC에 전송하여 상기 가열로를 제어하는 방사성의약품 제조장치.
제1항에서,
상기 제1 모듈부, 상기 제2 모듈부, 및 상기 PLC는 이더넷(ethernet) 통신을 통한 제어 및 데이터 송수신이 가능한 방사성의약품 제조장치.
제1항에서,
상기 제1 및 제2 모듈부에 개별적으로 가스를 공급할 수 있는 가스공급장치를 더 포함하는 방사성의약품 제조장치.
제1항에서,
상기 제2 모듈부는 상기 HPLC의 시료분석기의 전기적 신호를 상기 PLC로 전송하여 상기 시료분석기를 통한 데이터가 상기 외부제어장치에 출력되도록 하는 방사성의약품 제조장치.
제1항에서,
상기 제2 모듈부는 상기 HPLC의 컬럼(column) 및 탐지기(detector)의 전기적 신호를 상기 PLC로 전송하여 상기 컬럼 및 탐지기를 통해 획득된 데이터가 상기 외부제어장치에 그래프로 출력되도록 하고,
상기 외부제어장치는 상기 출력된 그래프의 형상을 통해 상기 HPLC의 컬럼 상의 시료를 인식하고 상기 인식된 시료를 분리하는 명령을 상기 PLC에 전송하여 상기 HPLC에 의한 정제를 제어하는 방사성의약품 제조장치.
제1항에서,
상기 PLC가 상기 제1 모듈부, 제2 모듈부, 및 상기 HPLC의 상태를 파악하여 상기 방사성의약품의 제조를 위한 구동의 제어 및 상기 외부제어장치에 대한 데이터의 전송을 할 수 있도록, 상기 제1 모듈부와 상기 제2 모듈부에 배치되는 센서부를 더 포함하는 방사성의약품 제조장치.
제13항에서,
상기 센서부는 상기 HPLC의 시료주입기와 연결되는 튜브 내부의 기포에 대한 감지가 이루어졌을 때 상기 PLC에 의해 상기 시료주입기가 제어되도록 상기 기포를 감지하는 버블센서를 포함하고,
상기 버블센서는 상기 제2 모듈부에 배치되는 방사성의약품 제조장치.
제13항에서,
상기 센서부는
상기 제1 모듈부의 상기 합성이 시작되는 위치와 상기 합성이 종료되는 위치에 제1 방사능센서를 구비하고,
상기 제2 모듈부의 상기 정제가 시작되는 위치와 상기 정제가 종료되는 위치에 제2 방사능센서를 구비하며,
상기 제1 및 제2 방사능센서는 측정한 방사능량에 관한 데이터를 상기 PLC를 통해 상기 외부제어장치로 전송하며,
상기 외부제어장치는 상기 방사능량에 관한 데이터를 통하여 상기 합성의 단계에서의 수율과 상기 정제의 단계에서의 수율을 산정하고 관리하는 방사성의약품 제조장치.
제13항에서,
상기 제1 및 제2 모듈부는
카세트 밸브를 구비하는 카세트와 상기 카세트 밸브의 유로를 전환하는 카세트 밸브 구동부를 포함하는 카세트부,
상기 시약을 수용하고 상기 카세트 밸브와 선택적으로 연결되는 시린지 및 상기 시린지를 구동시키는 시린지 구동부를 포함하는 시린지부,
상기 반응을 통해 상기 생성물을 획득하고 상기 생성물을 상기 카세트부로 전달하는 반응기, 그리고
상기 생성물의 획득을 위해 미리 설정된 온도를 미리 설정된 시간 동안 유지하며 상기 반응기를 가열할 수 있는 가열로를 각각 포함하고,
상기 제1 모듈부는 상기 방사성동위원소를 공급받아 이송하는 방사성동위원소 이송장치를 더 포함하며,
상기 센서부는
상기 PLC 및 상기 외부제어장치를 통해 상기 시린지의 동작이 제어될 수 있도록 상기 시린지의 위치를 피드백 하는 위치검출기,
상기 PLC 및 상기 외부제어장치를 통해 상기 카세트 밸브의 유로 전환이 제어될 수 있도록 상기 카세트 밸브의 동작을 감지하는 광센서, 그리고
상기 PLC 및 상기 외부제어장치를 통해 상기 반응기의 온도가 제어될 수 있도록 상기 반응기의 온도를 피드백 하는 온도센서를 포함하는 방사성의약품 제조장치.
제1항에서,
상기 외부제어장치는 상기 PLC를 통해 상기 제1 모듈부, 상기 제2 모듈부, 및 상기 HPLC로부터 획득한 데이터를 저장하며 상기 방사성의약품의 이력을 관리하고 출력하는 방사성의약품 제조장치.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에서,
상기 외부제어장치 및 상기 HPLC를 더 포함하는 방사성의약품 제조장치.