KR20180020241A - 안전한 방사성 동위 원소 준비 및 주입 시스템 - Google Patents

안전한 방사성 동위 원소 준비 및 주입 시스템 Download PDF

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피터 라르센
마틴 스텐펠트
룬 위크 크리스텐센
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메드트레이스 에이/에스
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Abstract

양전자 방출 단층 촬영(PET)에 사용하기 위한 H2 15O의 안전한 방사성 동위 원소 준비 및 주입 시스템. 본 발명은, PET에 사용하기 위한 H2 15O의 유동을 제어하는 안전 밸브, 상기 안전밸브의 하용, 및 H2 15O의 준비 및 주입 방법에도 관련된다.

Description

안전한 방사성 동위 원소 준비 및 주입 시스템
본 발명의 제1 양태는 양전자 방출 단층 촬영(PET)에 사용하기 위한 H2 15O를 준비 및 주입하는 시스템의 조절 수단에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 제2 양태는 H2 15O의 준비 및 주입을 위한 시스템, 제3 양태에는 PET에 사용하기 위한 H2 15O의 유동을 제어하기 위한 안전밸브, 제4 양태에는 상기 안전밸브의 사용, 그리고 제5 양태에는 H2 15O의 준비 및 주입하는 방법에 관한 것이다.
방사성 동위 원소(방사성 핵종이라고도 함)는 의학 요법, 이미징 및 연구 분야에서 여러 가지로 적용된다. PET는 방사성 동위 원소의 양전자 방출을 통해 인체 내 생리 과정들을 이미징 및 측정할 수 있도록 한다.
일반적으로, 예컨대 18F, 11C, 15O, 14O, 82Rb 및 13N과 같은 방사성 동위 원소가 PET에 사용하되는 방사성 의약품을 표지하는 데 사용된다. 이 방사성 동위 원소들의 반감기는 일반적으로 분 단위로 매우 짧다(반감기가 거의 2시간인 18F는 제외). 산소-15(15O)는 반감기가 122.24초이며, 국소 뇌혈류량(rCBF)을 측정하고 국소 심근 혈류량(rMBF)을 측정하기 위해 PET에 사용되기에 가장 적합한 방사성 동위원소들 중 하나이다.
방사성 물을 생산하는 대부분의 시스템은 타겟 가스를 생산하는 사이클로트론을 포함한다. 사이클로트론 타겟 가스는 정식 실험실 환경에 존재하는 핫셀(HotCell)로 이동되어, 촉매 공정 또는 H2 투입과 관련하여 약 800℃로 가열함으로써 15O-O2로부터 H2 15O로 변환된다. 변환된 H2 15O는 일반적으로 저장조 내에 있는 염수 용액 내에 기체상태로 주입(bubble into)되어, 상기 용액에 H2 15O가 포획된다. 그 다음, H2 15O 용액은 저장조로부터 퍼올리는 공간 또는 이와 유사한 곳으로 수동으로 옮겨지고, 환자에게 필요한 용량이 수동으로 주사기에 빨아들여져, 수동으로 PET 스캐닝 실로 이동된다.
15O는 반감기가 짧기 때문에, 방사성 동위 원소를 생산하여 환자에게 직접 주입하는 시스템에서만 15O가 사용될 수 있다. 그러므로 15O는, 예를 들어 연구 목적 또는 안전 문제 때문에 환자가 시스템에 직접적으로 연결되는 것과 관련하여 특별한 조건(waiver)에서 제한적인 범위에만 사용된다.
방사성 동위 원소를 생산하여 환자에게 주입하는 시스템에서 안전 고려사항의 주요 관점은 압축가스의 유동이다. 이러한 시스템의 한쪽 끝에는 사이클로트론이 연결되어, 10atm 이상으로 가압된 압축 방사성 가스가 전달된다. 시스템의 다른 끝은 종종 말초 정맥 카테터를 통해 환자와 연결되어, 환자와 압축 방사성 가스 사이에 직접적인 연결이 형성된다.
표준 안전 기능은 일반적으로, 반투막의 한쪽 면을 통과하는 가스와 반투막의 다른 쪽 면을 통과하는 염수(saline)로 구성된다. 환자의 바로 앞에는, 제1 반투막과 유사한 재료로 제조된 멸균 필터가 배치될 것이다. 어떤 가스가 제1 막을 통과할 때, 가스를 내보내도록 유도하는 가스 폐기물 튜브가 막힐 경우, 막이 견딜 수 있는 압력보다 압력이 상승되어, 가스가 필터들을 통과하여 환자에게 진입할 수 있는데, 이런 경우에 멸균 필터는 가스-잠금할 것이다. 위 상황은 분당 수백 ml 내지 1-2리터의 방사성 가스가 환자에게 주입되어, 치명적인 정맥 공기 색전증을 일으킬 수 있다.
이러한 시스템에 사용되는 공지된 밸브에서, 밸브는 배출 개구를 갖도록 구성될 수 있으며, 시스템으로부터 잉여(excess) 유체를 방출하기 위해, 밸브는 유입되는 유체와 배출 개구 사이에 밸브를 관통하는 유동 경로가 형성되는 구조로 회전되어야 한다. 이를 위해서는 수동 또는 자동으로 밸브를 상기 구조로 회전해야 하므로, 이는 시스템에 오작동이 발생할 경우 안전밸브로서의 기능을 하지 않을 것이다.
또한, 압축가스로 작동하는 시스템은 압축가스가 시스템의 다른 부분으로 들어가 다른 시스템에 영향을 주거나 손상 입히지 못하도록 하는 안전장치 기능을 요구하는 근본적인 문제점을 다룬다.
환자의 위험 수준을 최소화하기 위해, 주사기를 사용하여 저장조로부터 환자로 수동으로 방사성 동위 원소를 이송하는 작업은 의료진이 수행한다. 이렇게 하면, 환자는 직접 또는 간접적으로 사이클로트론에 연결되지 않으므로, 우발적으로 방사성 가스가 주입되는 위험을 줄일 수 있다.
방사성 동위 원소의 수동 취급은 환자에 대해서는 안전하지만, 의료진이 반복적으로 방사능에 노출되기 때문에, 의료진이 모든 추출 및 배출 수행 시에 원치 않는 위험한 방사선에 노출되므로, 일상적인 환자 검사에는 적합하지 않다.
전형적으로, 수동 투약 방법에서는 도스 캘리브레이터(dose calibrator)에 의해 희망하는 방사능의 이중량이 측정되어 추출된다. 타이머가 시작되고, 관련 방사성 동위 원소의 붕괴로 인해 방사능이 감소하여 원하는 수준에 도달하면, 추출된 양이 환자에게 전달된다. 방사성 동위 원소의 반감기가 짧기 때문에 환자에게 전달되는 방사능의 실제 양을 결정하기 위해서는 추출 및 주사 시기가 매우 정확해야 한다.
따라서, 높은 정확성을 가지며 환자와 의료진 모두에게 위험성이 없는 H2 15O의 특정 양을 생산 및 주입할 수 있는 시스템에 대한 필요성이 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은 염수 용액 내 H2 15O를 준비 및 주입하기 위한 향상된 안전성 특징을 갖는 조절 수단, 시스템, 안전밸브 및 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 본 발명의 제3 양태로, 양전자 방출 단층 촬영에 사용하기 위한 H2 15O의 유동을 제어하는 안전밸브를 제공함으로써 달성되는데, 상기 밸브는: 밸브 요소로, 상기 밸브 요소를 관통하여 연장하는 유동 채널을 갖는 밸브 요소; 적어도 3개의 밸브 개구를 갖는 밸브 하우징으로, 각각의 밸브 오프닝은 상기 밸브 내로 또는 상기 밸브 밖으로 유체가 유동할 수 있도록 하며; 각각이 적어도 하나의 출구 개구부를 갖는 적어도 2개의 오버플로우 리세스를 포함하며; 밸브 요소와 밸브 하우징은 조립된 밸브를 형성하기 위해 연결될 수 있고, 밸브 요소와 밸브 하우징은 접촉 영역에서 서로 접촉하며; 조립된 밸브는 적어도 2개의 상이한 개방 구조로 배열될 수 있는데, 상기 개방 구조들 중 하나는 유동 채널과 상기 밸브 개구들의 한 세트를 지나는 유동 경로를 정의하고, 상기 개방 구조들 중 또 다른 구조는 유동 채널과 상기 밸브 개구들의 또 다른 상이한 세트를 지나는 유동 경로를 정의하며; 상기 적어도 2개의 개방 구조들 각각에서: 각각의 오버플로우 리세스는 밸브 요소와 밸브 하우징 사이에 배치되고; 적어도 2개의 밸브 개구들은 유동 채널에 의해 연결되고, 적어도 하나의 밸브 개구는 유동 채널에 연결되지 않으며; 상기 접촉 영역은 상기 유동 채널에 연결되지 않는 적어도 하나의 밸브 개구로의 유체 유동을 방지하는 유체 차단부를 형성하고; 오버플로우 리세스들은 유동 채널과 유체 연통하지 않으며; 각각의 오버플로우 리세스는 상기 접촉 영역의 단절부(interruption)를 확립하도록 배치되어, 오버플로우 리세스들이, 압력이 과한 경우에 상기 유체 차단부를 지나는 오버플로우 유체를 배출시키는 안전 릴리프 배출구(safety relief vents)를 형성함으로써, 상기 적어도 2개의 개방 구조에서 상기 오버플로우 유체가 상기 유동 채널에 연결되지 않는 적어도 하나의 밸브 개구로 진입하는 것을 방지한다.
상기 적어도 2개의 오버플로우 리세스를 포함하는 밸브를 제공함으로써, 조립된 밸브가 적어도 2개의 상이한 개방 구조로 배열될 때, 유체가 오버플로우 리세스들을 통해 밸브로부터 배출될 것이기 때문에, 오버플로우 리세스는 상기 유동 채널에 의해 연결되는 적어도 2개의 밸브 개구로부터 상기 유동 채널에 연결되지 않은 적어도 하나의 밸브 개구로 유체가 이동하지 않음을 보장한다.
조립된 밸브는 유동 채널이 어떤 밸브 개구에도 연결되지 않아 유동 채널과 밸브 개구들을 지나는 유동 경로가 형성되지 않도록 하는 폐쇄 구조로 배열될 수 있다. 이 폐쇄 구조에서도 밸브 개구들 내에 있는 유동에 과도한 압력이 발생할 수 있다. 유체가 유체 차단부를 통과하면, 오버플로우 리세스들이 상기 각각의 출구 개구부를 통해 오버플로우 유체를 배출시킨다.
오버플로우 리세스들 내의 압력은 인접한 밸브 개구들의 완전 압력(pressure integrity) 보다 낮기 때문에, 압력 차에 의해 오버플로우 유체가 밸브로부터 배출될 것이다.
이로 인해, 밸브는 (밸브 개구로 진입하도록 의도되지 않은) 원치 않은 가압 유체가 밸브 개구(들)로 진입하는 것을 방지하는 안전밸브로서 기능한다.
이러한 적용의 관점에서, 가압 유체는 대기압(약 1.01325바)에 있는 유체일 수도 있다는 것으로 이해되어야 한다. 바람직하게는, 상기 시스템이 정상 조건에서 기능할 때, 유체는 약 1 내지 3바, 바람직하게는 1.5 내지 2.5바, 더욱 바람직하게는 약 2바에 있다.
또한, "원치 않은" 유체란, 유체의 압력에 관계 없이 밸브가 폐쇄 구조에 있을 때 하나의 밸브 개구로부터 다른 밸브 개구로 이동하도록 의도되지 않은 유체, 그리고 예를 들어 밸브 이전에 시스템의 오동작으로 인해 의도된 것보다 더 높은 원치 않은 압력으로 가압된 유체를 의미하지만, 이에 국한된 것은 아니다. 그리고 그 반대의 경우, "요구되는" 유체라는 용어는 정상 작동 조건에서 개방 구조에 있는 밸브를 통과하도록 의도되는 유체를 의미한다.
이러한 시스템 정상 작동 조건에서, 그리고 유동 채널이 밸브 개구들에 연결되는 개방 구조에 배열되어 있을 때, 밸브를 통과하는 유체의 양은 약 500-1000ml/분의 범위에 있다.
희망하는 유체가 유동 채널 및 밸브 개구들을 통과할 때, 유체는 약 대기압에 있을 수 있다. 유체가 유동 채널 및 밸브 개구들을 정상적으로 통과할 때, 압력은 현저하게 떨어지지 않는다.
H2 15O 염수 용액 준비 및 주입 시스템에 밸브가 배열되면, 밸브는 안전밸브로서 작용할 것이고, 따라서 원치 않은 가압 유체가 시스템에 유체 연결된 환자에게 도달하여 환자에게 해를 가하는 것을 방지할 것이다.
시스템의 기능적 측면에서, 밸브 이전에 오작동이 발생하여, 예를 들어 오작동으로 원치 않는 고압 유체가 밸브 개구에 도달하고, 밸브의 유동 채널이 밸브의 개구들에 연결되지 않은 경우, 안전밸브는 유체가 오버플로우 리세스들을 통해 밸브로부터 배출되어 다른 밸브 개구들로 진입하지 않도록 한다.
밸브가 개방 위치에 있고, 환자가 밸브의 연결 요소에 연결되며, 상기 연결 요소의 밸브 개구가 유동 경로와 유체 연결되지 않는 상황에 대해서도 동일하게 적용된다. 이때, 유체는 밸브 개구들과 유동 경로로 사이에서 유동할 것이고, 오작동이 발생하여 원치 않는 가압 유체가 밸브 개구들과 유동 경로로 유입되면, 밸브 요소와 밸브 하우징 사이의 접촉 영역으로 들어갈 오버플로우 유체가, 환자에 연결된 연결 요소의 밸브 개구와 유동 경로에 연결된 밸브 개구들 사이의 위치인 리세스들을 통해 배출될 수 있다.
따라서 리세스들은 밸브의 구조에 관계없이, 그리고 시스템에 연결되는 환자의 안전성을 향상시키는 구조들 사이에서 시프트할 필요 없이, 안전 대책으로서 작용한다.
따라서, 일 실시예에서, 조립된 밸브는 유동 채널이 밸브 개구들에 연결되지 않아서 유동 채널과 밸브 개구들을 지나는 유동 경로가 형성되지 않는 제3의 폐쇄 구조로 배열될 수 있다.
밸브 요소와 밸브 하우징 사이의 접촉 영역은 밸브 요소의 표면이 밸브 하우징의 표면에 직접 인접하는 영역으로 이해되어야 한다. 접촉 영역의 유체 차단부는 밸브 하우징과 밸브 요소 사이의 실용적인 기밀(tightneess)을 보장한다.
본 명세서에서, "연결되는"이라는 용어는 유체 연결 및/또는 유체 연통으로도 이해될 수 있다.
본 명세서에서, "유체"라는 용어는 가스 및 액체를 모두 포함한다.
적어도 3개의 밸브 개구는 개구들 중 한 개구로부터 다른 개구로 유체가 유동할 수 있도록 하는 임의의 형상을 가질 수 있다. 밸브 개구들은 원형인 것이 바람직하다.
밸브 하우징 및/또는 밸브 요소는, 예컨대 원통형, 원형, 직사각형 또는 구형과 같이, 임의의 바람직한 형상일 수 있다.
밸브 요소의 치수는 밸브 하우징의 치수에 따라 달라질 수 있다.
안전밸브는 불활성 재료, 폴리머 재료, 금속 및 금속 합금, 그리고 세라믹으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 형성되거나 이러한 재료의 조합으로 제조될 수 있다. 유체와 양립 가능하고, 기밀성 유체 차단부를 제공하기에 충분한 강도 및 재료 특성을 가지며, 원칙적으로 멸균을 견딜 수 있는 임의의 재료가 사용될 수 있다.
안전밸브의 재료에 따라, 밸브는 예컨대 사출 성형, 선반 가공, 밀링, 주조 및/또는 3D 인쇄와 같은 방법으로 생산될 수 있다.
밸브 요소 및 밸브 하우징은 상이한 재료 조성으로 제조될 수 있다. 상이한 재료 조성으로 밸브 요소 및 밸브 하우징을 구성함으로써, 보다 견고한 맞춤이 얻어질 수 있다. 밸브 요소는 우발적인 압력 상승 동안, 밸브 하우징보다는 밸브 요소의 선택된 파열을 달성하기 위해 밸브 하우징의 재료보다 낮은 재료 강도를 갖는 재료로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 밸브 하우징은 제1 단부와 제2 단부, 그리고 내부 유체 공간을 갖는 연결 요소를 더 포함하고, 연결 요소는 제2 단부에서 밸브 하우징에 연결되어, 상기 유체 공간이 상기 적어도 3개의 밸브 개구 중 하나와 유체 접촉하도록 한다.
연결 요소를 제공함으로써, 가압된 유체가 환자의 정맥 또는 동맥에 진입하는 것을 방지하기 위해 밸브가 사용되고, 이로 인해 오버플로우 유체가 원치 않은 밸브 개구들로 이동하지 않도록 하기 위해, 그리고 시스템의 안전성을 향상하기 위해 밸브가 필요한 다양한 의료 시스템들에 안전밸브를 직접적으로 연결하기가 쉬워진다. 이러한 의료 시스템은, 안전밸브가 환자 라인으로 오버플로우 유체가 전달되지 않도록 하고, 잠재적으로 생명을 위협하는 상황에 놓이게 하는 환자 순환 시스템으로의 원치 않은 유체 주입을 방지하는, H2 15O 준비 및 주입 시스템일 수 있다.
일 실시예에서, 연결 요소는 원통형이다. 적어도 3개의 연결 요소는 셸로부터 반경 방향으로 연장할 수 있다. 적어도 3개의 연결 요소는 대략적으로 동일한 길이일 수 있다.
일 실시예에서, 밸브 하우징은 3개의 연결 요소를 포함한다.
일 실시예에서, 적어도 2개의 오버플로우 리세스는 밸브 하우징에 배치된다.
일 실시예에서, 적어도 2개의 오버플로우 리세스는 밸브 요소에 배치된다.
오버플로우 리세스들은 예컨대 구부러지거나 꼬인 것과 같이 임의의 형상일 수 있다. 오버플로우 리세스들은 바람직하게는 선형이다.
밸브 하우징 및/또는 밸브 요소에 적어도 2개의 오버플로우 리세스를 제공함으로써, 최소 개수의 구성 요소를 갖는 용이하게 조립되는 밸브가 제공되며, 이는 밸브를 비용 효과적이게 하고, 쉽게 제조 및 조립할 수 있도록 한다.
일 실시예에서, 밸브 요소는 제1 종축을 정의하는 제1 단부 및 제2 단부를 추가적으로 포함하고, 밸브 하우징은: 제1 단부 및 제2 단부, 그리고 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장하는, 제1 종축과 동축인 제2 종축을 포함하는 셸; 밸브 요소를 수용하기 위한 내부 공간으로 셸에 의해 둘러싸이는, 내부 공간; 및 셸 내에 배치되는 적어도 3개의 밸브 개구로, 각각의 개구는 내부 공간으로 또는 내부 공간으로부터 유체가 유동할 수 있도록 하는, 적어도 3개의 밸브 개구를 추가적으로 포함하고; 적어도 2개의 오버플로우 리세스들은 상기 셸의 제1 단부 및 제2 단부 사이에서 종 방향으로 연장하고, 밸브 요소는 제2 종축을 따라 축 방향으로 이동할 수 있어, 조립된 밸브를 형성하기 위해 밸브 요소의 일부가 밸브 하우징의 내부 공간에 삽입 가능하며, 밸브 요소는 제2 종축을 중심으로 내부 공간 내에서 회전 가능하여, 밸브 요소와 밸브 하우징은 상기 적어도 2개의 상이한 개방 구조들 사이에서 변환할 수 있으며; 밸브 요소는 내부 공간 내에 배치되고, 상기 2개의 상이한 개방 구조들에서 각 오버플로우 리세스는 밸브 요소와 셸 사이에 배치된다.
밸브 하우징 내에 삽입될 수 있는 밸브 요소를 갖는 안전밸브를 제공함으로써, 밸브 요소를 밸브 하우징 내부에 고정하여, 밸브 요소가 제1 종축 방향에 대해 반경 방향으로 이동하는 것을 방지하고, 이로 인해 접촉 영역에서 매우 고 기능의 기밀을 형성하여 유체가 접촉 영역을 통과하는 것을 방지하는 양호한 유체 차단부를 형성할 수 있다.
밸브 요소의 일부가 내부 공간에 삽입되면, 밸브 하우징은 밸브 요소의 제1 종축(124)을 중심으로 밸브 요소 둘레로 회전할 수 있다.
밸브 요소 및/또는 밸브 하우징의 회전은 자동화되거나 및/또는 수동적일 수 있다.
일 실시예에서, 밸브 하우징은 3개의 밸브 개구를 포함한다.
일 실시예에서, 안전밸브는 3개의 오버 플로우 리세스를 포함한다.
일 실시예에서, 밸브 요소는 하나의 유동 채널을 포함한다.
일 실시예에서, 밸브 개구의 수는 오버플로우 리세스의 수와 동일하다.
일부 실시예에서, 밸브 하우징은 6개의 밸브 개구 및/또는 6개의 오버플로우 리세스를 포함한다. 바람직하게는, 6개의 밸브 개구 및/또는 6개의 오버플로우 리세스는 밸브 하우징 및/또는 밸브 요소의 원주에 균등하게 분포된다.
일 실시예에서, 적어도 3개의 밸브 개구는 셸 내에 균등하게 분포된다. 인접한 밸브 개구에 대한 각 밸브 개구 사이의 각도는 120도인 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 유동 채널은 제1 유동 채널 및 제2 유동 채널을 포함하며, 제1 유동 채널 및 제2 유동 채널은 서로에 대해 소정 각도로 연장한다. 이 각도는 120도인 것이 바람직하다.
밸브 개구와 제1 유동 채널 및 제2 유동 채널을 대략 동일한 각도로 제공함으로써, 밸브 요소가 내부 공간 내에 배치될 때, 밸브 요소를 통과하는 제1 유동 채널 및 제2 유동 채널은 밸브 하우징의 적어도 3개의 밸브 개구 중 2개와 일치하게 되어, 적어도 3개의 밸브 개구 중 2개의 밸브 개구는 유동 채널에 의해 연결된다.
일 실시예에서, 적어도 2개의 오버플로우 리세스는 셸 내에 배치된다.
일 실시예에서, 적어도 2개의 오버플로우 리세스는 셸의 제1 단부 및 제2 단부 사이에서 연장하고, 셸의 제1 단부 및 제2 단부로 개방된다.
일 실시예에서, 적어도 2개의 오버플로우 리세스는 셸의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에서 연장하고, 셸의 제1 단부 및/또는 제2 단부로 개방된다.
오버플로우 리세스들은 셸에서 반경 방향으로 연장할 수 있고, 오버플로우 리세스는 셸의 두께까지의 깊이를 갖는다.
일 실시예에서, 적어도 2개의 오버플로우 리세스는 밸브 요소에 배치된다.
일 실시예에서, 적어도 2개의 오버플로우 리세스는 밸브 요소의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에서 연장하고, 밸브 요소의 제1 단부 및/또는 제2 단부로 개방된다.
셸 또는 밸브 요소의 전체 길이에 걸쳐 연장하는 오버플로우 리세스들을 제공함으로써, 오버플로우 리세스는 밸브 요소와 밸브 하우징 사이 유체 차단부를 따라 이동하는 임의의 유체가 오버플로우 리세스들을 통해 밸브 밖으로 배출되도록 한다.
일 실시예에서, 연결 요소는 내부 공간으로 연장한다.
일부 실시예에서, 오버플로우 리세스들은 셸의 재료와 상이한 재료 특성을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 이는, 고압을 취급하거나 및/또는 예컨대 금속 또는 금속 합금 또는 세라믹과 같은 고강도 재료로 구성되는 시스템에서 밸브가 사용될 때 유리하다.
일 실시예에서, 셸은 원통형이다.
일 실시예에서, 밸브 요소는 원통형이다.
원통형 셸 및/또는 밸브 요소를 제공함으로써, 사용되는 재료의 양과 전체 밸브의 강도 및 강성 사이의 양호한 균형이 보장된다.
일 실시예에서, 유동 채널 및 적어도 3개의 밸브 개구는 조립된 밸브의 적어도 2개의 구조에서 동일한 평면에 배치되고 동일한 평면에서 연장한다.
따라서, 안전밸브는 많은 공간을 필요로 하지 않고 배치될 수 있는데, 이는 유동 채널/밸브 개구에 수직인 입구를 갖는 대신에, 입구 및 출구가 모두 동일한 평면에 배치되기 때문이다.
일 실시예에서, 상기 평면은 밸브가 조립된 구조에 있을 때, 제1 축 및 제2 축에 대략 수직이다.
평면은 무한대로 멀리 연장하는 평평한 2차원 표면이고, 유동 채널 및 밸브 개구들은 동일한 평면 상에 위치되고 그 동일한 평면에서 상이한 방향으로 연장한다는 것을 이해해야 한다.
일 실시예에서, 오버플로우 유체는 약 1 내지 10바, 바람직하게는 약 1 내지 5바, 보다 바람직하게는 약 1 내지 3바에 있다.
일 실시예에서, 밸브 개구들은 셸의 원주 둘레에 균등하게 분포되고, 바람직하게는 밸브 개구들은 약 120도의 각도로 분포된다.
셸의 내측 원주는 밸브 요소의 외측 원주와 대략적으로 동일할 수 있다.
밸브 요소는 제1 종축을 정의하는 제1 단부 및 제2 단부를 포함한다. 밸브 하우징은 제1 단부, 제2 단부 및 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장하는 제2 종축을 포함한다. 제2 종축은 밸브가 조립된 구성일 때 밸브 요소의 제1 종축과 동축이다.
일 실시예에서, 밸브 요소는 밸브 하우징 내부에서 밸브 요소를 회전시키기 위한 핸들을 포함한다.
안전밸브가 조립되면, 밸브 요소는 밸브 하우징 내부에서 회전될 수 있으며, 회전은 제2 종축을 중심으로 한다.
밸브 요소의 일부가 내부 공간에 삽입되면, 핸들은 셸의 바깥에 있는 밸브 요소로부터 돌출할 수 있다. 핸들은 밸브 요소로부터 반경 방향으로 연장하는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 핸들은 밸브 요소로부터 반경 방향으로 연장하는 제1 돌출부, 제2 돌출부 및 제3 돌출부를 포함한다. 제1 돌출부 및 제2 돌출부는 서로에 대해 90도의 각도로 밸브 요소의 원주에 배치되는 것이 바람직하다. 제2 돌출부 및 제3 돌출부는 서로에 대해 90도의 각도로 밸브 요소의 원주에 배열되는 것이 바람직하다.
핸들은 밸브 요소에 대한 함몰부일 수 있다. 상기 함몰부는 예컨대 정사각형, 삼각형, 원형, 타원형, 직사각형, 별 또는 이들의 임의의 조합의 형상을 갖는 것과 같이 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 밸브 하우징은 살균 필터 요소를 추가적으로 포함하며, 필터는 오버 플로우 리세스로부터 배출된 오버플로우 유체가 필터 요소를 통과하도록 배치된다. 필터 요소는 셸의 제1 단부 및/또는 제2 단부에 배치될 수 있다.
추가적인 실시예에서, 필터는 적어도 2개의 오버플로우 리세스 각각의 적어도 하나의 출구 개구부 전체를 덮는다.
추가적인 실시예에서, 적어도 2개의 오버플로우 리세스는 셸 내에 배치되고, 셸의 제1 단부 및 제2 단부 사이에서 연장한다. 적어도 하나의 출구 개구부는 셸의 제2 단부에 배치되어, 오버플로우 리세스가 셸의 제2 단부 내로 개방되고, 필터 요소는 셸의 제2 단부에서 내부 공간 내측에 배치된다. 따라서 배출되는 유체는 셸의 제2 단부에 있는 안전밸브로만 배출될 것이고, 이로 인해 배출되는 유체는 모두 안전밸브로부터 배출되기 전에 멸균 필터를 통과하게 된다.
필터는 추가적으로, 밸브 주위의 오염된 공기가 안전밸브로 유입되는 것을 방지한다.
필터 요소는 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 필터 요소는 내부 공간과 동일한 형상을 가질 수 있으며, 필터 요소는 원형인 것이 바람직하다.
필터 요소는 다공성 중합체 멤브레인, 소결된 입자, 또는 중합체, 금속 또는 세라믹으로 제조되거나 또는 이러한 재료의 조합으로 제조된 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로부터 형성될 수 있다.
필터 요소는 0.10 내지 100㎛, 바람직하게는 0.2 내지 0.45㎛의 크기의 포어(pore)를 가질 수 있다.
필터 요소는 HEPA 필터 일 수 있다.
제4 양태에서, 본 발명은 염수 용액 내 H2 15O를 준비 및 주입하기 위한 시스템에서의 제3 양태와 관련하여 전술된 바와 같은 안전밸브의 사용에 관한 것이다.
시스템은 이하에 설명되는 시스템의 제2 양태에 따른 것일 수 있다.
이러한 시스템에 안전밸브를 제공함으로써, 시스템 오작동이 발생하여 환자가 연결되는 튜브들에 원치 않은 높은 수준의 유체가 유도될 수 있는 경우, 안전밸브가 원치 않은 유체에 의해 환자가 다치는 것을 방지할 것이다.
제2 양태에서, 본 발명은 양전자 방출 단층 촬영(PET)에 사용하기 위한 H2 15O를 준비 및 주입하는 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은: H2 15O 염수 용액을 생산하기 위한 생산 수단; 주입을 위해 상기 H2 15O 염수 용액을 포함하고 사전정해진 부피 및 방사능 농도 (mBq/ml)를 가지는 상기 제1 볼루스를 확립하는 볼루스 수단으로, 밸브를 포함하는 볼루스 수단; 및 제1 볼루스의 주입 프로파일을 조절하기 위한 조절 수단을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "산소-15 표지된 물"은 예컨대 O15-H2O, O15-H2O, H2[15O], H2O[15O] 및 15OH2O와 같이 유사한 의미를 포함하는 H2 15O로 표시된다.
PET 스캐너 옆에 배치될 수 있는, H2 15O를 준비 및 주입하는 본 발명에 따른 시스템을 제공함으로써, 방사성 동위 원소의 수동 조작에 대한 필요성이 제거되고, 이로 인해 환자 및 의료진 모두를 위한 안전성이 개선된다.
한, 시스템이 연속적으로 작동하기 때문에, 일정 시간(time of interest)에 정밀하게 투여량을 주입할 수 있다. 이는, 예컨대 뇌 활성 및 심장 부하(cardiac stress) 연구와 같이 시간임계적인 연구를 가능하게 한다. 이 시스템은 다양한 주입 볼루스를 제공함으로써 다양한 연구 프로토콜을 지원한다.
발명의 제2 양태에 따르면, H2 15O가 사전정의진 볼루스로 준비되기 때문에, 준비되는 방사능의 양을 정밀하게 결정할 수 있고, 주입 기간 동안에 주입되는 방사능의 양을 정의하는 주입 프로파일, 즉 시간-의존적인 주입 속도를 정의 및 조절할 수 있다. 일부 실시예에서, 주입 속도는 주입 기간 전체에 걸쳐 일정하다. 이런 방식으로, 방사능과 볼루스 부피가 명확해질 것이다.
일부 실시예에서, 주입 속도는 주입 기간 전체에 걸쳐 변한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "볼루스"라는 용어는 특정 부피 양을 의미한다.
명세서에서 사용된 바와 같이, "주입 프로파일"이라는 용어는 Y축이 시간에 따른 방사능 농도[Bq/초]를 나타내고 X축이 시간[초]을 나타내는 XY다이어그램에서의 그래프를 의미한다.
일 실시예에서, 제2 양태에 따른 시스템은 처리 유닛을 포함한다.
명세서 및 이하에서, '처리 유닛'이라는 용어는 본 명세서에서 설명되는 기능들을 수행하도록 적절하게 적응되는 임의의 회로 및/또는 장치를 포함하도록 의도된다. 특히, 이 용어는 범용 또는 특허 프로그램 가능한 마이크로프로세서, 디지털 신호 처리기(DSP), 주문형 반도체(ASIC), 프로그램 가능한 논리 어레이(PLA), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA) 등 또는 이들의 조합을 포함 할 수 있다.
처리 유닛은 제2 양태에 따른 및/또는 그 특정 부분에 따른, 생산 수단 및/또는 볼러스 수단 및/또는 조절 수단 및/또는 전체 시스템에 연결될 수 있다.
일 실시예에서 상기 밸브는 본 발명의 제3 양태에 따른 안전밸브이다.
시스템은 환자에게 연결되어, 볼루스가 시스템에서 환자에게 직접 주입될 수 있다. 볼루스는 정맥, 근육, 척수강 투여 또는 피하에 투여될 수 있다.
시스템의 일부는 방사선 차폐막 내부 또는 후면에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 제2 양태에 따른 시스템을 위한 생산 수단을 포함하며, 상기 생산 수단은: 상승된 온도에서 15O와 H2를 포함하는 가스 혼합물을 H2 15O로 변환시키기 변환하기 위한 변환 요소, 상기 가스 혼합물의 유동을 조절하기 위한 밸브 제어 요소, H2 150을 제1 염수 공급기로부터의 염수과 조합시켜 H2 150 염수 용액을 생산하는 조합 수단, 상기 H2 150 염수 용액 내 방사능을 측정하는 제1 방사선 검출기를 포함하며, 상기 밸브 제어 요소는 제1 방사선 검출기에 의해 조절된다.
이 실시예에 따른 생산 수단에는 15O 및 H2를 포함하는 가스 혼합물이 일정한 유속 및 압력으로 공급된다. 제공된 밸브 제어 요소는 H2 15O로 변환되는 가스 혼합물의 양을 조절하여 H2 15O 염수 용액 내 H2 15O의 농도를 조절할 수 있도록 한다.
가스 혼합물은 압축되거나 가압된 가스 혼합물을 포함할 수 있다.
가스 혼합물은 증기 형태의 H2 15O로 변환되는 것이 바람직하다.
방사선 검출기는 방사선의 측정된 방사선 양을 사전정의된 방사선 구간(interval)과 비교하는 제어 파트를 포함할 수 있으며, 상기 구간은 염수 용액 내 희망하는 H2 15O 양에 따라 달라진다. 이 구간은 환자마다 다를 수 있는 희망하는 H2 15O의 양에 따라 수동 및/또는 자동으로 입력될 수 있다. 제어 파트는 처리 유닛에 의해 제어 될 수 있다.
일 실시예에서, 변환 요소는 상승된 온도에서 가스 혼합물을 H2 15O로 변환시키는 오븐을 포함한다.
상승된 온도는 200 내지 1000℃, 바람직하게는 비촉매 반응의 경우 약 800℃ 그리고 Pd-촉매 반응의 경우 약 300℃ 일 수 있다.
일 실시예에서, 밸브 제어 요소는, 변환 요소를 통과하도록 가스 혼합물 유동을 유도하여 가스 혼합물을 H2 15O로 변환시키거나, 더 이상의 H2 15O를 생산하기를 원치 않을 때 가스 혼합물 유동이 변환 요소를 우회하도록 유도하여 가스 혼합물이 H2 15O로 변환되지 않도록 하는, 적어도 하나의 밸브를 포함한다.
추가적인 실시예에서, 적어도 하나의 밸브는 양방향 밸브이다.
추가적인 실시예에서, 하나 이상의 밸브는 본 발명의 제3 양태에 따른 안전밸브이다.
추가적인 실시예에서, 밸브 제어 요소는 또한 제3 가스 폐기물을 포함한다. 적어도 하나의 밸브는, 가스 혼합물을 오븐으로 유도하거나 오븐을 우회하여 제3 가스 폐기물로 유도한다.
제3 가스 폐기물은 천천히 흘러 나오는(slow seeping) 가스 폐기물일 수 있다. 대안적으로, 제3 가스 폐기물은 특별히 가스 혼합물의 배출을 위한 외부 환기 파이프일 수 있다.
일 실시예에서, 조합 수단은; H2 15O 및 제1 염수 용액을 수용하기 위한 저장조, 상기 저장소로부터 잉여 기체를 배출하기 위한 제2 가스 폐기물, 일 단부에서는 저장조에 연결되고 타 단부에서는 붕괴 라인에 연결되는 제3 펌프를 포함하며, 붕괴 라인은 액체 폐기물에 연결되고, 제3 펌프는 잉여 액체 폐기물을 저장조로부터 붕괴 라인을 통해 액체 폐기물로 펌핑한다.
가압되지 않고/정상 압력에서 작동하는 조합 수단을 제공함으로써, 방사성 물에 가스가 용해되지 않도록 하는 추가적인 안전 기능이 제공된다.
본 명세서의 맥락에서 "저장조"라는 용어는 특정 저장조인 것에 국한되지 않고, 예컨대 탱크, 수조(basin), 저장/침전물 요소, 통(vessel) 또는 용기(receptacle)와 같은 사전정의된 부피를 갖는 다른 용기일 수도 있음에 유의해야 한다.
본 명세서의 맥락에서, "천천히-흘러 나오는 가스 폐기물"이라는 용어는, 예를 들어 15O과 같은 방사성 동위 원소를 소량 함유하는 잉여 가스가 개구로 배출되기 전에 적절한 반감기만큼, 바람직하게는 적어도 반감기의 5배(five half-time)만큼 지연되도록 하여 남아있는 방사능이 허용 가능한 수준으로 감소하도록 하는 시스템을 의미한다.
제2 가스 폐기물은 천천히-스며 나오는 가스 폐기물일 수 있다. 대안적으로, 제2 가스 폐기물은 잉여 방사성 가스 배출에 특수한 외부 환기 파이프일 수 있다. 15O의 반감기가 짧고 관련된 가스의 부피가 작기 때문에, 가스가 배출될 때 방사능은 거의 0이다.
변환 요소에 공급되는 15O 및 H2를 포함하는 가스 혼합물은, 수소와의 반응을 통해 암모니아(NH3)로 환원되는 소량의 질소산화물(NOx)을 함유할 수 있다. 따라서, 암모니아의 축적이 있으면, 저장조 내 H2 15O 염수 용액의 pH는 증가할 것이다.
일 실시예에서, 조합 수단은 저장조에 염수 용액을 제공하기 위해 제1 염수 공급기에 연결되는 제1 펌프를 추가적으로 포함하고, pH-측정 장치가 붕괴 라인에 연결되어, 제1 펌프는 ph-측정 장치에 의해 조절된다.
제1 염수 공급기로부터의 제1 염수 용액의 양은 조절 가능한 양일 수 있다. 제1 염수 용액의 양은 처리 유닛에 의해 수동으로 및/또는 자동으로 조절될 수 있다.
제1 염수 용액은 연속적으로 저장조로 펌핑될 수 있다.
pH-측정 장치를 제공함으로써, 측정 장치는 H2 15O 염수 용액의 pH-값 변화를 검출할 수 있다. 이러한 변화는 H2 15O 염수 용액에 다량의 암모니아가 존재할 경우에 발생할 수 있다.
저장조에서 암모니아 축적이 일어나지 않도록, 염수 용액의 유입과 H2 15O 염수 용액의 유출이 조절되어 암모니아가 저장소에서 씻겨 나갈 수 있다.
저장조 내의 암모니아 함량은 15ppm 미만, 바람직하게는 10ppm 미만이어야 한다. 저장조의 pH-수준은 4 내지 10, 바람직하게는 5 내지 9, 보다 바람직하게는 5.5 내지 8.5이어야 한다.
비교적 긴 붕괴 라인을 제공함으로써, 방사성 H2 15O가 폐기물 병에 도달하기 전에 붕괴되도록 할 수 있다. 방사성 H2 15O는 폐기물 병에 도달하기 전에 적어도 5 반감기 동안 지연되는 것이 바람직하다.
폐기물 병은 시스템 주변에 배치되는 방사선 차폐막의 바깥에 놓일 수 있다. 또한, 방사선 검출기가 붕괴 라인 또는 폐기물 병에 인접하여 배치될 수 있다.
P3의 펌핑 속도는 P1의 펌프 속도보다 크거나 같아서, H2 15O 염수 용액 저장조가 넘치지 않도록 한다.
저장조에 있는 잉여 가스가 제2 가스 폐기물을 통해 배출된다. 제2 가스 폐기물은 천천히-스며 나오는 가스 폐기물일 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 제2 양태에 따른 시스템을 위한 볼루스 수단을 포함하며, 볼루스 수단은; H2 15O 염수 용액을 포함하는 저장조, H2 15O 염수 용액을 저장조로부터 루프 요소와 조절 장치를 지나 다시 상기 저장조로 순환시키는 이송 튜브, 상기 유동을 조절하는 제2 펌프를 포함하며, 조절 장치는 밸브를 포함하고, 조절 장치는 제1 구조 및 제2 구조를 가질 수 있는데, 조절 장치의 제2 구조는 사전정의된 부피와 방사능 농도를 갖는 상기 H2 15O 염수 용액의 제1 볼루스를 확립한다.
연속적으로 순환하고 용이하게 사용 가능한 H2 15O 염수 용액을 제공함으로써, 시스템은 어느 시점에서도 환자에게 주입하기 위한 제1 볼루스를 확립할 준비가 되어 있기 때문에 불필요한 대기 시간을 피할 수 있다.
저장조는 본 발명의 일 실시예에 따라 생산되는 H2 15O 염수 용액을 포함할 수 있다.
또한, H2 15O 염수 용액은 이송 튜브 내에서 제2 펌프에 의해 고속으로 저장조로부터 그리고 저장조로 계속해서 순환되고, 이때 새롭게 형성된 H2 15O는 일정하게 염수과 혼합되기 때문에, 루프 요소 내에 있는 H2 15O 염수 용액은 대략적으로 일정한 방사능 농도를 유지할 것이다.
제2 펌프의 속도는 0.1 내지 100 ml/분인 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 볼루스 수단은 처리 유닛을 포함한다.
조절 장치는 처리 유닛에 의해 수동으로 제어되거나 및/또는 자동으로 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 조절 장치는 적어도 2개의 밸브를 포함한다.
일 실시예에서, 조절 장치는 본 발명의 제3 양태에 따른 안전밸브를 포함한다.
일 실시예에서, 적어도 2개의 밸브가 루프의 각 측면에 배치된다. 두 밸브 중 하나가 환자 라인에 연결될 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 따른 안전밸브를 사용함으로써, 오버플로우 액체가 환자 라인으로 들어가지 않게 되어, 더 안전한 시스템을 보장한다.
일 실시예에서, 루프 요소는 조절 가능한 부피를 갖는다. 루프 요소의 부피는 처리 유닛에 의해 수동 및/또는 자동으로 조절될 수 있다. 또한, 루프 요소의 부피는, 루프 요소의 일부 또는 복수의 부분을 변경하여 루프 요소가 어떤 부피를 갖고, 다른 부분 또는 복수의 부분들이 또 다른 부피를 갖는 루프 요소가 되도록 함으로써, 조절될 수도 있다.
따라서, 다양한 볼루스 부피 및 방사능 농도가 다른 환자 및/또는 측정에 사용하기 위해 쉽게 제공될 수 있으므로, 의료진이 볼루스를 수동으로 추출할 필요가 없어진다.
일 실시예에서, 루프 요소에 인접하게 제1 방사선 검출기가 배치되고, 제1 방사선 검출기는 제1 검출기 유닛 및 제2 검출기 유닛을 포함하며, 상기 제1 검출기 유닛 및 제2 검출기 유닛은 루프 요소에 있는 H2 15O 염수 용액의 제1 방사능 값 및 제2 방사능 값을 측정한다.
제1 검출기 유닛 및 제2 검출기 유닛은 루프 요소에 인접한 서로 다른 위치에 배치되는 것이 바람직하며, 따라서 검출기들은 루프 요소 내 상이한 위치에서 상기 H2 15O 염수 용액의 제1 방사능 값 및 제2 방사능 값을 측정한다. 제1 방사선 검출기는 정확한 방사선 측정을 산출하기 위해 개별적으로 차폐될 수 있다.
제1 양태에서, 본 발명은 제2 양태에 따른 시스템을 위한 조절 수단을 포함하며, 조절 수단은: 제2 염수 공급기, 상기 H2 15O 염수 용액의 제1 볼루스를 포함하는 루프 요소, 상기 제2 염수 공급기로부터 사전정의된 염수의 제2 볼루스를 수집하여 제2 볼루스가 제1 볼루스를 환자 라인으로 밀어내도록 하는 사전정의된 속도로 루프 요소에 상기 제2 볼루스를 주입하는 주입 수단, 환자 라인에 인접한 제2 방사선 검출기를 포함하며, 상기 방사선 검출기는 상기 제1 볼루스의 주입 프로파일을 측정하며, 상기 제2 볼루스의 주입 속도 및 부피는 제1 볼루스의 주입 프로파일을 조절한다.
주입 수단을 제공함으로써, 다양한 측정에 대한 개별적인 필요사항에 따라, 환자 라인에 주입하기 위한 제1 볼루스의 주입 프로파일을 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 양태에 따른 조절 수단은 처리 유닛을 포함한다.
사전 정의된 주입 속도는 주입 중에 변경될 수 있다. 속도는 주입하는 동안 낮춰지는 것이 바람직하다. 상기 속도의 변경은 수동으로 또는 처리 유닛에 의해 제어될 수 있다.
사전 정의된 제2 염수 볼루스는 다양한 환자 및 측정에 따라 가변적인 용량을 가질 수 있다. 사전 정의된 제2 볼루스는 주입 수단에 의해 수동으로 수집되거나 및/또는 자동으로 수집될 수 있다. 자동 수집은 처리 유닛에 의해 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 주입 수단은 제4 밸브를 포함한다. 제4 밸브는 본 발명의 제3 양태에 따른 안전밸브일 수 있다.
제2 염수 공급기는 제4 밸브에 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 주입 수단은 수집 요소를 포함한다. 수집 요소는 제4 밸브에 연결될 수 있다. 수집 요소는 의료용 주사기일 수 있다.
제2 검출기는 환자 라인의 특정 부분의 방사능 값을 측정한다. 이 부분은, 공지된 길이, 크기 및 부피를 갖는다. 환자 라인의 이 부분의 부피가 일정하고, 짧은 기간 간격으로 방사능이 측정되며 (1초당 1 내지 10회 측정), 주입 속도가 공지되어 있기 때문에, XY 좌표계에서 곡선을 얻을 수 있으며, 이는 본 명세서에서 주입 프로파일로 지칭되고, 주입된 양의 방사능을 시간의 함수로서 나타낸다.
제2 방사선 검출기는 환자에게 주입되기 직전에 제1 볼루스의 주입 프로파일을 측정한다.
제5 양태에서, 본 발명은 양전자 방출 단층 촬영에 사용하기 위한 H2 15O을 준비하는 방법을 포함하며, 상기 방법은: 상승된 온도에서 15O 및 H2을 포함하는 가스 혼합물 유동을 H2 15O로 변환하는 단계; 상기 가스 혼합물의 유동을 조절하기 위해 밸브 제어 요소를 제공하는 단계; H2 15O을 제1 염수 공급기로부터의 염수과 조합시켜 H2 15O 염수 용액을 생산하는 단계; 상기 H2 15O 염수 용액의 방사능을 측정하는 제1 방사선 검출기를 제공하는 단계; 제1 방사선 검출기로 상기 가스 혼합물 유동을 조절하는 단계; H2 15O 염수 용액을 수용하는 저장조를 제공하는 단계; 상기 저장조로부터 잉여 가스를 배출하기 위한 제2 가스 폐기물을 제공하는 단계; 일 단부에서 저장조에 연결되고, 타 단부에서는, 액체 폐기물에 연결되는 붕괴 라인에 연결되는 제3 펌프를 제공하는 단계; 제3 펌프를 사용하여, 저장조로부터 붕괴 라인을 지나 액체 폐기물로 잉여 액체 폐기물을 펌핑하는 단계; 조절 장치를 제공하는 단계; 루프 요소에 미리 정해진 부피와 방사능 농도를 갖는, 상기 H2 15O 염수 용액의 제1 볼루스를 확립하는 단계; 제2 염수 공급기를 제공하는 단계; 상기 제2 염수 공급기로부터 사전 정의된 제2 염수 볼루스를 수집하는 단계; 제2 볼루스가 환자 라인으로 제1 볼루스를 밀어내도록 하는 사전 정의된 속도로 상기 제2 볼루스를 루프 요소에 주입하는 단계; 환자 라인에 인접한 제2 방사선 검출기로 상기 제1 볼루스의 주입 프로파일 값을 측정하는 단계; 상기 제1 볼루스의 주입 속도 및 부피로 제1 볼루스의 주입 프로파일을 조절하는 단계를 포함한다.
제5 양태의 일 실시예에서, 조절 장치는 본 발명의 제3 양태에 따른 안전밸브를 포함한다.
방사성 동위 원소를 준비 및 주입하는 생산-환자 시스템은 많은 과제를 제시한다. 환자에 연결될 수 있는, 환자와 의료진 모두의 안전을 보장하는 이러한 시스템의 안전에 대한 필요성이 매우 높다. 제2 양태에 따른 시스템을 제공함으로써, 시스템의 다양한 부분이 이전에 가능했던 것보다 더 높은 안전 표준을 보장하는 데 도움이 된다.
제3 양태에 따른 안전밸브는 제2 양태에 따른 시스템에서 특히 유용한데, 이는 안전밸브가 오버플로우 유체가 시스템 내에서 앞으로, 그리고 최종적으로 환자에게로 이동하는 것을 방지하기 때문이다. 특히 잉여 가스는 매우 위험성이 높은 요소인데, 이는 제3 양태에 따른 안전밸브를 구현함으로써 쉽게 제거될 수 있다.
본 발명의 다양한 양태들은 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 각 방식은 전술된 양태들 중 적어도 하나와 관련하여 기재된 하나 이상의 혜택 및 이점들을 발생시키고, 또 각 방식은 전술된 양태들 중 적어도 하나와 관련하여 기재된 실시예 및/또는 종속항들에 기재된 실시예들을 포함하여 하나 이상의 바람직한 실시예들을 갖는다.
본 발명의 전술된 목적, 특징 및 이점 및/또는 추가의 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대한 다음의 예시적이고 비-제한적인 상세한 설명에 의해 더욱 개략적으로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 두 번째 양태에 따른 양전자 방출 단층 촬영에 사용하기 위한 H2 15O를 제조하고 주입하는 시스템의 개략도이다.
도 2는 볼루스 수단과 주입 수단 사이의 상호 작용을 도시하는 흐름도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 실시예 및 제1 양태를 도시한다.
도 4a 및 4b는 제1 볼루스의 다양한 주입 프로파일을 도시한다.
도 5는 본 발명의 제2 양태에 따른 안전밸브의 일 실시예에 대한 사시도이다.
도 6은 조립된 형태의 도 5에 도시된 안전밸브의 사시도이다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 제1 조립 형태, 제2 조립 형태, 및 제3 조립 형태로 조립된 안전밸브의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 양태에 따른 밸브의 일 실시예에 대한 사시도이다.
도 9는 조립 위치에 있는 도 8에 도시된 안전밸브의 단면도이다.
이하의 설명에서는, 본 발명이 어떻게 실행될 수 있는지 예시적으로 도시하는 첨부된 도면들을 참조한다. 설명을 위해, 특히 도시된 다양한 요소들 사이의 거리의 치수는 축척에 맞춘 것이 아니다.
본 발명의 내용에서, "안전밸브" 및 "밸브"라는 용어는 모두 본 발명의 제3 양태에 따른 안전밸브를 기술하는 데 사용되는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 PET 스캔을 수행하는 데 사용되는 H2 15O를 무균 주입 가능한 형태로 제조하기 위한 본 발명을 구현하는 시스템(1)의 개략도이다.
시스템(1)은 시스템의 다양한 부분들을 제어하기 위한 처리 유닛을 포함한다. 희망하는 경우, 처리 유닛은 수동적으로 중단될 수 있다.
본 명세서 및 이하에서, '처리 유닛'이라는 용어는 본 명세서에서 기술되는 기능들을 수행하도록 적절하게 구성된 임의의 회로 및/또는 장치를 포함하도록 의도된다. 특히, '처리 유닛'이라는 용어는 범용으로 또는 특허 프로그램 가능한 마이크로 프로세서, 디지털 신호 처리기(DSP), 주문형 반도체(ASIC), 프로그램 가능 논리 어레이(PLA), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA) 등 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
방사성 15O-가스는 통상적으로, 싸이클로트론 볼트(cyclotron vault)(500) 내의 사이클로트론에서 질소 가스 및 산소 가스의 유동 가스 타겟을 방사능 처리함으로써 생성된다. 사이클로트론 타겟 체임버(501)로부터 방출되는 15O-가스의 양은 타겟 체임버(501)와 연결되도록 위치되는 질량 유량 제어기(MFC)(도시되지 않음)에 의해 제어된다. MFC는 특정 유속 범위에서 가스를 제어하도록 사전 설정되어 있다.
MFC에는 폐쇄 루프 제어 시스템이 장착되어, 유닛이 질량 유량 센서의 값과 비교하여 필요한 유량을 얻기 위해 비례 밸브를 적절히 조정하는 시스템 운영자 또는 처리 장치에 의해 입력 신호가 제공된다.
이어서, 15O-가스는 질소와 산소 사이의 반응에 의해 타겟 체임버(501)에서 형성되는 NO, N2O 및/또는 NO2와 같은 질소산화물의 대부분이 포집되는 NOx 트랩(502)을 통과한다. 이 시점에서 이미 질소산화물을 제거하는 것이 바람직한데, 이는 질소산화물이 이후에 수소와의 반응에 의해 원치 않는 암모니아(NH3)로 변환될 수 있기 때문이다.
이어서, 가스는 수소 저장조(503)로부터의 수소(H2) 가스와 혼합되어 H2와 15O-가스의 가스 혼합물(221)을 형성한다. 15O-가스와 혼합되는 H2-가스의 양은 수소 저장조(503) 다음에 위치된 또 다른 MFC(도시되지 않음)에 의해 제어된다.
그 다음, 가스 혼합물(221)은 사이클로트론 볼트(500)로부터 PET 스캐닝 실(505)로 연장되는 튜브(504)를 통과하도록 유도되고, PET 스캐닝 실에는 PET 스캐너(도시되지 않음), 환자(521) 및 제2 양태에 따른 본 발명이 배치된다. 불규칙한(erratic) 유속을 야기할 수 있는 고압을 피하기 위해, 튜브(504)는 압력 해제밸브(도시되지 않음)와 결합된다.
그 다음, 가스 혼합물(221)은 원치 않는 미립자 및 미생물 불순물을 제거하기 위해 제1 살균 필터(506)를 통과하여 시스템이 무균 상태로 유지되도록 한다.
제1 살균 필터(506) 다음에는, 압력 센서(507) 및 압력 해제밸브(508)가 가스 이송 튜브(504)에 연결된다. 압력 센서(507)는 튜브(504) 내 압력을 연속적으로 측정한다. 압력이 소정의 안전 레벨을 초과하면, 밸브(508)는 가스 혼합물(221)이 제1 가스 폐기물(509)을 향하도록 한다.
그 다음, 가스 혼합물(221)은 튜브 접합부(510)로 향한다. 밸브 제어 요소(250)가 가스 혼합물(221)이 튜브 접합부(510)로부터 어느 방향으로 향하는지를 제어한다. 밸브 제어 요소(250)는 제2 밸브(251) 및 제3 밸브(252)를 포함한다.
제2 밸브(251)가 개방될 때, 가스(221)는 변환 요소(220)를 통과하여 진행한다. 변환 요소(220)는 가스 혼합물(221)이 H2 15O로 변환되는 오븐(220)이다. 제2 밸브(251)가 폐쇄되고 제3 밸브(252)가 개방되면, 가스 혼합물(221)은 오븐(220)을 우회하게 되어, 가스 혼합물(221)이 H2 15O로 변환되지 않을 것이다. 이는, 더 이상의 H2 15O 생산을 희망하지 않는 경우에 수행된다.
그 다음, 제3 밸브(252)로부터의 가스 혼합물(221) 및/또는 제2 밸브(251)로부터의 H2 15O는 저장조(281)로 유도된다. 제1 염수 공급기(290)에 연결되는 제1 펌프(292)는 염수의 제1 유동(291)을 저장조(281)로 연속적으로 펌핑한다. 따라서, H2 15O와 염수은 저장조(281)에서 H2 15O의 염수 용액으로 조합된다.
제1 방사선 검출기(240)가 시스템 내에서 다른 곳에 배치된다. 제1 방사선 검출기(240)는 상기 H2 15O의 염수 용액 내 방사능을 측정한다. 제1 방사선 검출기(240)로부터의 신호는 예컨대 PID 또는 퍼지 로직(Fuzzy Logic)과 같이 처리 유닛에서 실행되는 폐 루프 조절 알고리즘에서의 입력으로서 사용된다. 처리 유닛으로부터의 출력은 상기 밸브 제어 요소(250)를 조절하여, 얼마나 많은 H2 15O가 생성되는지를 결정한다.
제2 가스 폐기물(282)이 저장조(281)에 연결된다. 제2 가스 폐기물(282)은 상기 저장조(281)로부터 가스를 배출하여 H2 15O의 염수 용액 내에 가스가 용해되어 있지 않도록 한다.
저장조(281)의 일 단부에는 제3 펌프(283)가 연결되고, 타 단부에는 붕괴 라인(decay line)(284)에 연결된다. 붕괴 라인(284)은 액체 폐기물(285)에 추가적으로 연결된다. 제3 펌프(283)는 액체 폐기물 초과량을 저장조(281)로부터 붕괴 라인(284)을 통해 액체 폐기물(285)로 연속적으로 펌핑한다.
저장조(281)는 또한, 저장조(281)로부터 그리고 다시 저장조(281)로 H2 15O의 염수 용액을 순환시키기 위한 이송 튜브(301)에 연결된다. H2 15O의 염수 용액은 제2 펌프(302)에 의해 저장조(281)로부터 이송 튜브(301) 내로 펌핑되어 조절 장치(340)와 루프 요소(320)로 보내진다.
조절 장치(320)는 제5 밸브(422) 및 제6 밸브(423)를 포함하고, 밸브들(422, 423)은 도 5 내지 도 7에 도시된 것과 같은 밸브이다. 밸브들(422, 423)은 루프 요소(320)의 각 측면에 배치된다. 제5 밸브(424)는 주입 수단(420)에 추가적으로 연결되고, 제6 밸브(425)는 환자 라인(520)에 추가적으로 연결된다
적어도 두 가지 서로 다른 구조들 중 제1 구조에서 제5 밸브(424)는, H2 15O의 염수 용액의 유동이 제5 밸브(424)를 통과하여 루프 내로 안내되고, 주입 수단(420)은 시스템의 나머지 부분으로부터 차단되도록 배치된다. 제5 밸브(424)가 제2 구조로 배열되면, H2 15O의 염수 용액은 제5 밸브(424)를 통과할 수 없으며, 제5 밸브(424)는 루프(320)와 주입 수단(420) 사이의 연결부를 개방할 것이다.
적어도 두 가지 서로 다른 구조들 중 제1 구조에서 제6 밸브(425)는, H2 15O의 염수 용액이 제6 밸브(425)를 통과하고 이송 튜브(301) 내로 더 안내되어 저장조(281) 내로 다시 돌아오도록 배치된다. 제6 밸브(425)가 제2 구조로 배치되면, H2 15O의 염수 용액은 환자 라인(520)으로 안내되고, H2 15O의 염수 용액을 저장조(281)로 다시 운반하는 이송 튜브(301)의 일부는 제6 밸브(425)에 의해 차단될 것이다.
제1 방사선 검출기(240)가 루프 요소(320)에 인접하게 배치된다. 제1 방사선 검출기(240)는 제1 검출기 유닛과 제2 검출기 유닛(도시되지 않음)을 포함하며, 상기 제1 검출기 유닛과 제2 검출기 유닛은 상기 루프 요소(320)에 존재하는 상기 H2 15O의 염수 용액의 제1 방사능 값 및 제2 방사능 값을 측정한다.
제1 방사능 값 및 제2 방사능 값이 사용자가 미리 설정한 임계 수준으로부터의 차가 20%, 바람직하게는 15%, 보다 바람직하게는 10%보다 크면, 처리 유닛은 주입이 발생하지 않도록 한다.
제5 밸브(424) 및 제6 밸브(425)가 제2 구조에 배치될 때, 제5 밸브(424), 제6 밸브(425) 및 루프 요소(320)는 상기 H2 15O의 염수 용액의 제1 볼루스를 형성한다. 제1 볼루스는 사전 정의된 부피와 방사능 농도를 갖는다.
주입 수단(420)은 제4 밸브(422)와 수집 요소(423)를 포함한다. 수집 요소(420)는 의료용 주사기(420)이다. 제4 밸브(422)는 도 5 내지 도 8에 도시된 것과 같은 밸브이다. 의료용 주사기(420)는 처리 유닛에 의해 수동 제어 및/또는 자동 제어될 수 있다. 제2 염수 공급기(401)가 제4 밸브(423)에 연결된다.
적어도 두 가지 서로 다른 구조들 중 제1 구조에서 제4 밸브(423)는, 의료용 주사기(422)와 제5 밸브(424) 사이의 연결부가 개방되도록 배치된다. 제4 밸브(423)가 제2 구조에 배열되면, 의료용 주사기(422)와 제2 염수 공급기(401) 사이의 연결부가 개방될 것이다.
제4 밸브(423)가 제2 구조에 있을 때, 의료용 주사기(422)는 상기 제2 염수 공급기(401)로부터의 염수의 사전정의된 제2 볼루스를 수집할 수 있다.
제6 밸브(425)에 연결되는 환자 라인(520)은 기포 검출기(522), 체크 밸브(523), 제2 살균 필터(524) 및 환자(521)에도 연결된다.
기포 검출기(522)는 제1 볼루스및/또는 제2 볼루스에 바람직하지 않은 기포가 존재하는지 여부를 검출한다. 예기치 못하게 기포가 검출되는 경우, 기포 검출기(522)에 연결되는 처리 유닛이 환자로의 주입을 정지시킨다.
체크 밸브(523)는 일방향 밸브이다. 이 밸브(523)는 밸브(523)를 통과한 제1 볼루스및/또는 제2 볼루스가 다시 시스템 내로 들어갈 수 없도록 한다. 마찬가지로, 환자(521)로부터 오는 임의의 유체는 체크 밸브(523)를 지나 시스템으로 다시 들어갈 수 없다.
제2 살균 필터(524)는 남아 있을 수 있는 어떤 원치 않는 미립자 및 미생물 불순물을 제거하여, 제1 볼루스및/또는 제2 볼루스가 환자(521)에게 진입하기 전에 무균 상태임을 보장한다.
환자 라인에 인접하게 배치된 제2 방사선 검출기(440)는 상기 제1 볼루스의 주입 프로파일을 측정한다.
환자(521)는 예컨대 양전자 방출 단층 촬영(PET) 스캐너(도시되지 않음)와 같은 스캐너 내에 위치되어, 환자(521) 몸 내에서의 방사성 동위 원소의 분포가 제1 볼루스의 주입 전, 주입 중 및 주입 후에 모니터링될 수 있다.
도 2는 사전 정의된 부피 및 방사능 농도를 갖는 주사 가능한 H2 15O 염수 용액을 제공하기 위한 볼루스 수단과 주입 수단의 상호 작용을 도시한 흐름도이다.
파트 A에서, 이송 튜브(301)에 연결되는 제2 펌프(302)는, H2 15O 염수 용액이 저장조(281)로부터 연속적으로 펌핑되어 이송 튜브(301), 루프 요소(320) 및 조절 장치(340)를 통과하여, 용이하게 이용 가능한 H2 15O 염수 용액을 어떤 주어진 시점에 루프 요소(320)에 제공하도록 H2 15O의 유동을 조절한다.
조절 장치(340)는 루프 요소(320)의 양 측면에 제1 구조로 배열되는 제5 밸브(424) 및 제6 밸브(425)를 포함한다.
제1 방사선 검출기(240)는 루프 요소(320)에 인접하게 배치된다. 제1 방사선 검출기(240)는 상기 루프 요소(320)에 있는 H2 15O 염수 용액의 제1 방사능 및 제2 방사능을 측정하는 제1 검출기 유닛 및 제2 검출기 유닛을 포함한다.
루프 요소(320) 내 방사능이 희망하는 수준에 도달할 때, 파트 B가 자동 또는 수동적으로 개시된다. 이때, 희망하는 수준은 측정마다, 그리고 환자마다 다를 수 있다.
파트 B에서, 제5 밸브(424) 및 제6 밸브(425)는 제1 구조에서 제2 구조로 전환되므로, 루프 요소(320)는 이송 튜브(301) 및 시스템의 H2 15O 염수 용액을 생산하는 부분에 연결되지 않는다. 또한, 환자(521)도 시스템의 나머지 부분으로부터 격리된다.
제5 밸브(424) 및 제6 밸브(425)는 동시에 또는 개별적으로 구조를 변경할 수 있다. 제5 밸브(424) 및 제6 밸브(425)의 제2 구조는 상기 H2 15O 염수 용액의 제1 볼루스를 확립하며, 제1 볼루스의 양은 상기 루프 요소(320) 내에 있는 H2 15O 염수 용액의 양이다. 따라서, 제1 볼루스는 사전 정의된 부피 및 방사능 농도를 가지며, 이 농도는 제1 검출기 유닛 및 제2 검출기 유닛에 의해 측정된다.
루프 요소(320)는 환자마다, 그리고 측정마다 변경될 수 있는 조절 가능한 부피를 갖는다.
제6 밸브(425)는 제2 구조에서 환자 라인(520)에 연결되고, 제5 밸브(424)는 제2 구조에서 제4 밸브(422)에 연결된다.
파트 C에서, 제4 밸브(422)는 제2 염수 공급기(401) 및 수집 요소(423)에 연결된다. 제4 밸브(422)가 제1 구조에 있을 때, 수집 요소(423)와 제5 밸브(424) 사이의 연결부가 개방된다.
제4 밸브(422)는 제2 구조로 전환되어, 수집 요소(423)와 제2 염수 공급기(401) 사이의 연결부가 개방된다.
파트 D에서, 수집 요소(423)는 제2 염수 공급기(401)로부터 희망하는 양의 염수을 끌어내서, 염수의 제2 볼루스를 확립한다. 염수의 제2 볼루스는 바람직하게는 5 내지 150ml, 보다 바람직하게는 10 내지 100ml이다.
파트 E에서, 제4 밸브(422)는 제1 구조로 전환되어, 염수의 제2 볼루스를 포함하는 수집 요소(423)와 제5 밸브(424) 사이의 연결을 확립한다.
파트 F에서, 제4 밸브(422), 제5 밸브(424) 및 제6 밸브(425)는 제1 구조로 배열된다. 수집 요소(423)는 루프 요소(320) 내로 염수의 제2 볼루스를 주입한다.
파트 G에서, 제2 볼루스의 속도는, 루프 요소(320)에 존재하는 H2 15O 염수 용액의 제1 볼루스와 제2 볼루스 자신을 환자 라인(520)으로, 그리고 궁극적으로는 환자(521) 내로 밀어낸다. 주입 속도와 염수량은 환자(521)에게 들어가는 제2 볼루스의 주입 프로파일을 조절한다.
환자 라인(520)에 인접한 제2 방사선 검출기(440)는 상기 제1 볼루스의 주입 프로파일을 측정한다.
도 2에 대한 위의 설명에서, A부터 G까지의 모든 파트는 처리 유닛에 의해 수동 및/또는 자동으로 개시 및 수행될 수 있다. 또한, 한 파트의 개시는 다른 파트의 종료에 따라 달라질 수 있다.
도 2는 다양한 파트들의 한 배열을 일 예시로서 도시한다. 염수의 제2 볼러스가 확립되는 파트 C 및 파트 D는, H2 15O 염수 용액의 제1 볼러스가 확립되는 파트 B 이전에 수행될 수도 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 제1 양태의 또 다른 실시예를 도시한다.
저장조(281)는 H2 15O 염수 용액을 포함한다. 제2 펌프(302)는 H2 15O 염수 용액을 저장조(281)로부터 조절 장치(340) 및 루프 요소(320)를 지나 이송 튜브(301)로, 그리고 다시 저장조(281)로 계속해서 펌핑한다.
조절 장치(340)는 본 발명의 제3 태양에 따른 복수의 안전밸브를 포함한다. 도 3a 및 3b에서, 복수의 밸브는 7개의 밸브로 표현된다.
도 3a에서, 조절 장치(340)는 제1 구조에 있어, H2 15O 염수 용액이 루프 요소(320)를 지나 펌핑된다. 주입 수단(420)도 제1 구조에 있어, 염수의 제2 볼루스가 확립된다.
도 3b에서, 조절 장치(340)는 제2 구조에 있고, 여기서 제2 볼루스가 확립되고 루프 요소(320)로부터 환자 라인(520)으로의 연결이 개방된다. 주입 수단(420)도 제2 구조에 있어, 염수의 제2 볼루스가 루프 요소(320) 내로 주입되고, 제1 볼루스 및 제2 볼루스가 환자 라인(520)에 진입할 수 있다.
도 4a 및 도 4a는 제1 볼루스의 다양한 주입 프로파일을 도시한다.
제1 볼루스의 주입 프로파일을 조절할 때(볼루스 조정이라고도 함), 주입 프로파일에 영향을 줄 수 있는 두 가지 외부 파라미터는 주입 속도와 볼루스 부피이다.
본 발명에 따르면, 제1 볼루스의 부피는 루프 요소(320)의 부피에 의해 결정된다. 루프 요소(320)의 부피는 특정 환자 또는 측정에 대해 요구되는 볼루스 부피에 따라 변경될 수 있다.
본 발명에 따르면, 주입 속도는 주입 수단(420)에 의해 결정된다. 주입 속도는 특정 환자 또는 측정에 대해 요구되는 속도에 따라 변경될 수 있다.
이 파라미터들은 수동적으로 및 자동적으로 변경될 수 있다.
또한, 제2 방사선 검출기(도시되지 않음)에 의해 방사능이 측정된다. 방사능 수준이 특정 범위 내에 있는 특정한 측정 윈도우(measurement window)에서만 정확한 측정이 이루어질 수 있다. 이 범위, 그리고 이로 인한 측정 윈도우는 수행된 측정 유형에 따라 달라질 수 있다.
가장 일반적으로, 균일한 주입 속도로 주입이 수행되며, 결과적으로 도 4a에 도시된 주입 프로파일을 나타낸다.
균일한 주입 속도로 인해 날카로운 피크를 갖는 주입 프로파일이 생성된다. 날카로운 피크는, 방사능 수준이 측정 윈도우 내에 있는 시간과, 제2 방사선 검출기가 제1 주입 프로파일로부터 방사능을 측정할 수 있는 기간을 제한한다.
반면, 주입이 약간 더 높은 주입 속도로 개시되고 분사 중에 속도가 낮아지면, 주입 프로파일은 도 4b에 도시된 바와 같이 관심 영역에서 보다 균일하게 분포되어, 도 4a에 도시된 것과 같은 균일한 속도로 주입한 주입 프로파일에 비해 더 긴 시간 동안 방사능 수준이 측정 윈도우 내에 있는 주입 프로파일을 제공한다.
더 긴 시간 동안 희망하는 측정 윈도우에 방사능 수준이 있게 함으로써, 예를 들어PET-스캐너가 데이터를 축적할 수 있는 시간이 더 길어지게 할 수 있다.
또한, 주입 프로파일을 조정하는 능력은, 환자의 맥박에 대해 주입 볼루스가 너무 좁지도 넓지도 않은 심장 연구(cardiac study)와 관련된 검사 시에 매우 유용하다. 너무 날카로운(sharp) 프로파일은 사용 가능한 윈도우 내에 너무 작은 수의 사용 가능한 데이터 포인트가 있도록 한다. 너무 넓은 프로파일은 예컨대 분명한 중간 시간과 같이 심장 연구에 중요한 파라미터를 결정할 수 없도록 한다.
도 5에는 조립형 밸브(100)로 조립되기 전의 밸브(100)가 도시되어 있다. 밸브는 밸브 요소(120), 밸브 하우징(150) 및 3개의 오버플로우 리세스(180A, 180B, 180C)를 포함한다.
밸브 요소(120)는 제1 단부(122) 및 제2 단부(123)를 포함한다. 제1 단부(122) 및 제2 단부(123)는 제1 종축(124)을 정의한다. 밸브 요소(120)는 원통형이다. 유동 채널(121)이 밸브 요소(120)를 관통하여 제1 종축(124)에 대략 수직으로 연장한다.
밸브 하우징(150)은 원통형이며, 밸브 하우징(150)은 원통형 셸(156)을 포함한다. 셸(156)은 제1 단부(157), 제2 단부(158), 그리고 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장하는 제2 종축(159)을 포함한다. 밸브가 조립된 형태일 때, 제2 종축(159)은 밸브 요소(120)의 제1 종축(124)과 동축이다.
밸브 하우징(150)은 셸(156)과 제1 밸브 개구(151A), 제2 밸브 개구(151B) 및 제3 밸브 개구(151C)에 의해 둘러싸인 내부 공간(165)을 추가적으로 포함한다. 각 밸브 개구(151A, 151B, 151C)는 셸 내부로의 유체 유동 또는 셸로부터의 유체 유동을 가능하게 한다. 밸브 개구(151A, 151B, 151C)들은 셸의 원주 방향(160)으로 약 120도의 상호 각도로 균등하게 분포된다.
밸브 요소(120)는 제2 종축(159)을 따라 축 방향으로 이동 가능하여, 제2 단부와 밸브 요소(120)의 일부가 밸브 하우징(150)의 내부 공간(165) 내로 삽입되어 조립된 밸브(100)를 형성한다.
밸브 요소(120)는 밸브 하우징(150) 내부에서 밸브 요소(120)를 회전시키기 위한 핸들을 제1 단부에 포함한다. 핸들은 밸브 요소(120)의 원주(126)에 배치되는 제1 돌출부(125A), 제2 돌출부(125B) 및 제3 돌출부(125C)를 포함하며, 돌출부들(125A, 125B, 125C)은 밸브 요소(120)로부터 반경 방향으로 연장한다. 제1 돌출부(125A) 및 제2 돌출부(125B)는 서로에 대해 90도 각도로 배치된다. 제2 돌출부(125B) 및 제3 돌출부(125C)는 서로에 대해 90도 각도로 배치된다. 제1 돌출부(125A) 및 제3 돌출부(125C)는 서로에 대해 180도 각도로 배치된다. 돌출부들(125A, 125B, 125C)은 직사각형 형상을 갖는다.
밸브 하우징(150)은 제1 중공 연결 요소(152A), 제2 중공 연결 요소(152B) 및 제3 중공 연결 요소(152C)를 포함한다. 연결 요소들(152A, 152B, 152C) 각각은 제1 단부(153A, 153B, 153C), 제2 단부(154A, 154B, 154C) 및 내부 유체 공간(155A, 155B, 155C)을 구비한다. 연결 요소(152A, 152B, 152C)는 제2 단부(154A, 154B, 154C)에서 밸브 하우징(150)에 연결되어, 상기 유체 공간들(155A, 155B, 155C)이 3개의 밸브 개구(151A, 151B, 151C)와 유체 접촉한다.
3개의 오버플로우 리세스(180A, 180B, 180C)가 밸브 하우징(150)에 배치된다. 보다 구체적으로는, 오버플로우 리세스들(180A, 180B, 180C)이 쉘(156)에 배치된다. 각 오버플로우 리세스(180A, 180B, 180C)는 상기 셸(156)의 제1 단부(157) 및 제2 단부(158) 사이에서 축 방향으로 연장한다. 각각의 오버플로우 리세스(180A, 180B, 180C)는 제1 출구 개구부(181A) 및 제2 출구 개구부(181B)를 구비한다. 오버플로우 리세스들(180A, 180B, 180C)은 셸의 원주 방향(160)으로 약 120도의 상호 각도로 균등하게 분포된다.
도 6은 조립된 밸브(100)의 사시도를 나타낸다.
밸브 요소(120)는 내부 공간(165) 안에 배치된다. 밸브 요소(120)는 내부 공간(165) 내에서 제2 종축(159)을 중심으로 회전할 수 있어, 밸브 요소(120) 및 밸브 하우징(150)이 적어도 3개의 상이한 개방 구조(100A, 100B, 100C) 사이에서 구조를 바꿀 수 있다. 제1 개방 구조, 제2 개방 구조 및 제3 개방 구조가 도 7A, 도 7B 및 도 7C에 도시된다.
밸브 하우징(150)은 원형 바닥 플레이트(162)를 포함한다. 바닥 플레이트(162)는 셸(156)의 제2 단부(158)에 연결되어 제2 단부(158)의 전체에 걸쳐 연장하기 때문에, 바닥 플레이트(162)는 상기 제2 단부(158)에서 내부 공간(165)을 폐쇄한다.
오버플로우 리세스(180A, 180B, 180C)의 3개의 출구 개구부(180B)는 바닥 플레이트(162)에 배치되어, 잉여 유체가 바닥 플레이트(162)를 지나 오버플로우 리세스들(180A, 180B, 180C)로 배출될 수 있다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 제1 조립 구조, 제2 조립 구조 및 제3 조립 구조로 조립된 밸브의 단면도를 도시한다.
도 7a 내지 도 7c에서, 제1 연결 요소(152A), 제2 연결 요소(152B) 및 제3 연결 요소(152C)는 제1 밸브 개구(151A), 제2 밸브 개구(151B) 및 제3 밸브 개구(151C)에 연결된다.
밸브 요소(120)와 밸브 하우징은 3개의 접촉 영역(101A, 101B, 101C)에서 서로 접촉한다. 보다 구체적으로, 밸브 요소(120)의 외주(126)는 3개의 접촉 영역(101A, 101B, 101C)에서 밸브 하우징(156)의 셸(156)의 내주(161)에 인접한다. 각각의 접촉 영역(101A, 101B, 101C)은 유체 차단부(103)를 형성한다.
각 오버플로우 리세스(180A, 180B, 180C)는 밸브 요소(120)와 밸브 하우징(150) 사이에 배치된다. 오버플로우 리세스들(180A, 180B, 180C)은 유동 채널(121)과 유체 연통하지 않는다.
제1 오버플로우 리세스(180A)는 제1 접촉 영역(101A)의 단절부를 형성하도록 위치된다. 제2 오버플로우 리세스(180B)는 제2 접촉 영역(101B)의 단절부를 형성하도록 위치된다. 제3 오버플로우 리세스(180C)는 제3 접촉 영역(101C)의 단절부를 형성하도록 위치된다.
각각의 오버플로우 리세스(180A, 180B, 180C)는 상기 접촉 영역들(101A, 101B, 101C)의 단절부를 확립하여, 압력이 과한 경우에 오버플로우 유체를 상기 유체 차단부(103)를 지나 상기 각각의 출구 개구부(181A, B)(도시되지 않음)로 배출하는 안전 릴리프 배출구를 형성한다.
도 7a에는 조립된 밸브(100)가 제1 조립 개방 구조로 도시되어 있다. 제1 밸브 개구(151A) 및 제2 밸브 개구(151B)는 유동 채널(121)에 의해 연결된다. 제3 밸브 개구(151C)는 유동 채널(121)에 연결되지 않는다.
제1 조립 개방 구조(100A)는 제1 연결 요소(152A), 제2 연결 요소(152B), 유동 채널(121), 제1 밸브 개구(151) 및 제2 밸브 개구(151B)를 지나는 유동 경로(102)를 갖는다.
제2 접촉 영역(101B) 및 제3 접촉 영역(101C) 각각은, 유동 채널(121)에 연결되어있지 않은 제3 밸브 개구(151C)로의 유체 유동을 방지하는 유체 차단부(103)를 형성한다. 만약 유체가 제2 접촉 영역(101B)에서 유체 차단부(103)를 통과하면, 유체는 제2 오버플로우 리세스(180B)를 통해 배출될 것이다. 만약 유체가 제3 접촉 영역(101C) 에서 유체 차단부(103)를 통과하면, 유체는 제3 오버플로우 리세스(180C)를 통해 배출될 것이다.
도 7b에는 조립된 밸브(100)가 제2 조립 개방 구조로 도시되어 있다. 제2 밸브 개구(151B) 및 제3 밸브 개구(151C)는 유동 채널(121)에 의해 연결된다. 제1 밸브 개구(151A)는 유동 채널(121)에 연결되지 않는다.
제2 조립 개방 구조(100B)는 제2 연결 요소(152B), 제3 연결 요소(152C), 유동 채널(121), 제2 밸브 개구(151B) 및 제3 밸브 개구(151C)를 지나는 유동 경로(102)를 갖는다.
제1 접촉 영역(101A) 및 제3 접촉 영역(101B) 각각은 유동 채널(121)에 연결되어 있지 않은 제1 밸브 개구(151A)로의 유체 유동을 방지하는 유체 차단부(103)를 형성한다. 만약 유체가 제1 접촉 영역(101C)에서 제1 블록(103)을 통과한다면, 유체는 제1 오버플로우 오목부(180C)를 통해 배출될 것이다. 만약 유체가 제2 접촉 영역(101B)에서 유체 차단부(103)를 통과한다면, 유체는 제2 오버플로우 리세스(180B)를 통해 배출될 것이다.
도 7C에는 조립된 밸브(100)가 제3 조립 개방 구조로 도시되어 있다. 제1 밸브 개구(151A) 및 제3 밸브 개구(151C)는 유동 채널(121)에 의해 연결된다. 제2 밸브 개구(151B)는 유동 채널(121)에 연결되지 않는다.
제3 조립 개방 구조(100C)는 제1 연결 요소(152A), 제3 연결 요소(152C), 유동 채널(121), 제1 밸브 개구(151A) 및 제3 밸브 개구(151C)를 지나는 유동 경로(102)를 갖는다.
제1 접촉 영역(101A) 및 제2 접촉 영역(101B)은 유동 채널(121)에 연결되어 있지 않은 제1 밸브 개구(151A)로의 유체 유동을 방지하는 유체 차단부(103)를 형성한다. 만약 유체가 제1 접촉 영역(101C)에서 제1 블록(103)을 통과한다면, 유체는 제1 오버플로우 리세스(180C)를 통해 배출될 것이다. 만약 유체가 제2 접촉 영역(101B)에서 유체 차단부(103)를 통과한다면, 유체는 제2 오버플로우 리세스(180B)를 통해 배출될 것이다.
도 7a 및 도 7c에는 평면 P가 도시되어 있다. 밸브 개구들(151A, 151B, 151C) 및 유동 경로(121)는 동일한 평면(P) 상에 배치되고 상기 평면(P)에서 연장한다.
상기 평면(P)은 밸브가 조립 형태로 있을 때,(도 5에 도시된) 제1 축 및 제2 축(124, 159)에 대략 수직이다.
도 8 및 도 9에는, 본 발명의 제3 양태에 따른 안전밸브의 일 실시예가 조립되지 않은 위치 및 조립된 위치로 각각 도시되어 있다. 이 실시예는 도 5 내지 도 7에 도시된 실시예에 대응하여 다음과 같은 차이점을 가지고 구성된다.
밸브 요소(120)는 3개의 유동 채널(121A, 121B, 121C)을 구비하며, 각각의 유동 채널은 밸브 요소(120)를 관통하여 연장한다.
밸브 하우징(150)은 6개의 밸브 개구(151A, 151B, 151C, 151D, 151E, 151F)를 구비한다. 각각의 밸브 개구(151A, 151B, 151C, 151D, 151E, 151F)는 셸 내로 또는 셸 바깥으로 유체가 유동할 수 있도록 한다. 밸브 개구들(151A, 151B, 151C, 151D, 151E, 151F)은 셸의 원주 방향(160)으로 약 60도의 상호 각도로 균등하게 분포된다. 밸브 하우징(150)은 6개의 중공 연결 요소(152A, 152B, 152C, 152D, 152E, 152F)를 구비한다.
밸브는 6개의 오버플로우 리세스(180A, 180B, 180C, 180D, 180E, 180F)를 포함한다. 오버플로우 리세스들은 셸의 원주 방향(160)으로 약 60도의 상호 각도로 균등하게 분포된다.
조립된 밸브(100)는 6개의 상이한 개방 구조(100A, 100B, 100C) 사이에서 바뀔 수 있다. 한 개방 구조에서는 3개의 유동 채널(121A, 121B, 121C)과 3 세트의 상기 밸브 개구들을 지나는 3개의 유동 경로(102A, 102B, 102C)가 형성되고, 상기 개방 구조들 중 또 다른 개방 구조에서는 3개의 유동 채널(121A, 121B, 121C)과 상기 밸브 개구들의 또 다른, 상이한 3세트를 지나는 3개의 다른 유동 경로(102D, 102E, 102F)가 형성되며, 상기 개방 구조들 중 세 번째 개방 구조에서는 3개의 유동 채널(121A, 121B, 121C)와 상기 밸브 개구들의 또 다른, 상이한 3 세트를 지나는 3개의 상이한 유동 경로(102G, 102H, 102I)를 형성한다.
이하의 아이템들은 본 발명의 실시예들이다.
1. 양전자 방출 단층 촬영에 사용하기 위한 H2 15O의 유동을 제어하는 밸브(100)로, 상기 밸브(100)는,
밸브 요소(120)로, 상기 밸브 요소(120)를 관통하여 연장하는 유동 채널(121)을 갖는 밸브 요소(120),
적어도 3개의 밸브 개구(151A, 151B, 151C)를 갖는 밸브 하우징(150)으로, 각각의 밸브 개구(151A, 151B, 151C)는 상기 밸브(100) 내로 또는 상기 밸브(100) 밖으로 유체가 유동할 수 있도록 하며,
각각 적어도 하나의 출구 개구부를 갖는 적어도 두개의 오버플로우 리세스를 포함하는 밸브(100)로,
밸브 요소(120)와 밸브 하우징(150)은 조립된 밸브(100)를 형성하기 위해 연결될 수 있고, 밸브 요소(120)와 밸브 하우징(150)은 접촉 영역에서 서로 접촉하며,
조립된 밸브(100)는 적어도 두 개의 상이한 구조로 배열될 수 있는데, 상기 구조들 중 하나의 구조는 유동 채널(121)과 한 세트의 상기 밸브 개구들을 지나는 유동 경로를 정의하고, 상기 구조들 중 또 다른 구조는 유동 채널(121)과 또 다른 상이한 세트의 상기 밸브 개구들을 지나는 유동 경로를 정의하며,
상기 적어도 두 개의 구조 중 각각의 구조에서,
- 각각의 오버플로우 리세스가 밸브 요소(120)와 밸브 하우징(150) 사이에 배치되고,
- 밸브 개구들 중 적어도 두 개가 유동 채널(121)에 연결되고,
- 밸브 개구들 중 적어도 하나가 유동 채널(121)에 연결되지 않고,
- 상기 접촉 영역은 상기 유동 채널(121)에 연결되어 있지 않은 적어도 하나의 밸브 개구로의 유체 유동을 방지하는 유체 차단부를 형성하고,
- 오버플로우 리세스들은 유동 채널(121)과 유체 연통하지 않으며,
- 각각의 오버플로우 리세스는, 오버플로우 리세스들이 압력이 과한 경우에 상기 유체 차단부를 통과하는 오버플로우 유체를 상기 각각의 출구 개구부를 통해 배출시키는 안전 릴리프 배출구들을 형성하도록 상기 접촉 영역의 단절부를 확립하게 배치되어, 상기 적어도 두 개의 구조들에서 상기 오버플로우 유체가 상기 유동 채널(121)에 연결되어 있지 않은 적어도 하나의 밸브 내로 진입할 수 없다.
2. 아이템 1에 따른 밸브(100)로, 밸브 하우징(150)은 제1 단부, 제2 단부 및 내부 유체 공간을 구비하는 연결 요소를 추가적으로 포함하며, 연결 요소는 제2 단부에서 밸브 하우징(150)에 연결되어 상기 유체 공간이 상기 적어도 3개의 밸브 개구(151A, 151B, 151C) 중 하나와 유체 접촉한다.
3. 아이템 1 또는 2에 따른 밸브(100)로, 적어도 2개의 오버플로우 리세스는 밸브 하우징(150) 및/또는 밸브 요소(120)에 배치된다.
4. 선행하는 아이템들 중 어느 하나에 따른 밸브(100)로,
밸브 요소(120)는 제1 종축을 정의하는 제1 단부와 제2 단부를 추가적으로 포함하고,
밸브 하우징(150)은,
- 제1 단부, 제2 단부, 그리고 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장하는 제2 종축을 포함하는 셸로, 제2 종축은 제1 종축과 동축이며,
- 밸브 요소(120)를 수용하기 위한 내부 공간으로, 셸에 의해 둘러싸이는 내부 공간, 및
- 셸에 배치되는 적어도 3개의 밸브 개구(151A, 151B, 151C)로, 각각의 개구는 내부 공간으로 또는 내부 공간으로부터 유체가 유동할 수 있도록 하는, 밸브 개구들을 포함하며,
적어도 2개의 오버플로우 리세스는 상기 셸의 제1 단부 및 제2 단부 사이에서 축 방향으로 연장하고,
밸브 요소(120)는 제2 종축을 따라 이동 가능하여, 밸브 요소(120)의 일부분이 하우징(150)의 내부 공간 내에 삽입되어 조립된 형태를 형성하고, 밸브 요소(120)는 내부 공간 내에서 제2 종축을 중심으로 회전 가능하여, 밸브 요소(120)와 밸브 하우징(150)은 상기 적어도 2개의 상이한 구조들 사이에서 변환될 수 있으며,
밸브 요소(120)가 상기 2개의 상이한 구조로 내부 공간 내에 배치될 때, 각각의 오버플로우 리세스는 밸브 요소(120)와 셸 사이에 배치된다.
5. 선행하는 아이템들 중 어느 하나에 따른 밸브(100)로, 밸브 하우징(150)은 3개의 밸브 개구(151A, 151B, 151C)를 포함하고, 및/또는 밸브는 3개의 오버플로우 리세스를 포함하고, 및/또는 밸브 요소(120)는 하나의 유동 채널(121)을 포함한다.
6. 선행하는 아이템들 중 어느 하나에 따른 밸브(100)로, 적어도 2개의 오버플로우 리세스는 셸에 배치되고, 및/또는 적어도 2개의 오버플로우 리세스는 셸의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에서 연장하고 셸의 제1 단부 및/또는 제2 단부로 개방되며, 및/또는 적어도 2개의 오버플로우 리세스는 밸브 요소(120)의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에서 연장하고 밸브 요소(120)의 제1 단부 및/또는 제2 단부로 개방된다.
7. 선행하는 아이템들 중 어느 하나에 따른 밸브(100)로, 셸은 원형이고, 및/또는 밸브 요소(120)는 원형이며, 및/또는 밸브 개구들은 셸의 원주 주위에 균등하게 분포되고, 밸브 개구들은 원주 방향으로 약 120도의 상호 각도로 분배되는 것이 바람직하다.
8. 양전자 방출 단층 촬영에 사용하기 위한 H2 15O를 준비 및 주입하는 시스템으로, 상기 시스템은,
- H2 15O 염수 용액을 생산하는 생산 수단,
- 주입을 위한 제1 볼루스를 형성하는 볼루스 수단으로, 상기 제1 볼루스는 상기 H2 15O 염수 용액을 포함하고, 상기 제1 볼루스는 사전 정의된 부피와 방사능 농도를 가지며, 밸브(100)를 포함하는 볼루스 수단, 및
- 제1 볼루스의 주입 프로파일을 조절하는 조절 수단을 포함한다.
9. 아이템 8에 따른 시스템의 생산 수단으로, 상기 생산 수단은,
- 상승된 온도에서, 15O와 H2를 포함하는 가스 혼합물(221)을 H2 15O 로 변환하는 변환 요소,
- 상기 가스 혼합물(221)의 유동을 조절하는 밸브 제어 요소(250),
- H2 15O 염수 용액을 생성하기 위해 제1 염수 공급기로부터의 염불과 H2 15O 를 조합시키는 조합 요소,
- 상기 H2 15O 염수 용액 내 방사능을 측정하기 위한 제1 방사선 검출기(240)를 포함하며,
상기 밸브 제어 요소(250)는 제1 방사선 검출기(240)에 의해 조절된다.
10. 아이템 9에 따른 생산 수단으로, 조합 수단은,
- H2 15O와 제1 염수 용액을 수용하는 저장조(281),
- 상기 저장조(281)로부터 잉여 가스를 내보내기 위한 제2 가스 폐기물,
- 일 단부에는 저장조(281)가 연결되고 타 단부에는 액체 폐기물에 연결되는 붕괴 라인이 연결되는 제3 펌프를 포함하고,
제3 펌프는 잉여 액체 폐기물을 저장조(281)로부터 붕괴 라인을 지나 액체 폐기물로 펌핑하며,
및/또는 조합 요소는 추가적으로,
- 저장조(281)에 염수 용액을 제공하는 제1 염수 공급기에 연결되는 제1 펌프,
- 붕괴 라인에 연결되는 pH-측정 장치를 포함하며,
제1 펌프는 pH-측정 장치에 의해 조절된다.
11. 아이템 8에 따른 시스템의 볼루스 수단으로, 상기 볼루스 수단은,
- H2 15O 염수 용액을 포함하는 저장조(281),
- H2 15O 염수 용액을 저장조(281)로부터 루프 요소(320)와 조절 장치(340)를 지나 다시 상기 저장조(281)로 순환시키는 이송 튜브(301),
- 상기 유동을 조절하는 제2 펌프(302)를 포함하며,
조절 장치(340)는 밸브를 포함하고, 조절 장치(340)는 제1 구조와 제2 구조를 가지되, 조절 장치(340)의 제2 구조는 사전 정의된 부피와 방사능 농도를 갖는 상기 H2 15O 염수 용액의 제1 볼루스를 확립한다.
12. 아이템 11에 따른 볼루스 수단으로, 밸브는 아이템 1 내지 아이템 5 중 어느 하나에 따른 밸브이고, 및/또는
루프 요소(320)는 조절 가능한 부피를 가지고, 및/또는
제1 방사선 검출기(240)가 루프 요소(320)에 인접하게 배치되고, 제1 방사선 검출기(240)는 제1 검출기 유닛 및 제2 검출기 유닛을 포함하며, 상기 제1 검출기 유닛 및 제2 검출기 유닛은 루프 요소(320)에 있는 상기 H2 15O 염수 용액의 제1 방사능 값 및 제2 방사능 값을 측정한다.
13. 아이템 8에 따른 시스템의 조절 장치로, 상기 조절 장치는,
- 제2 염수 공급기(401),
- 상기 H2 15O 염수 용액의 제1 볼루스를 포함하는 루프 요소(320),
- 주입 수단(420)으로, 상기 제1 염수 공급기(401)로부터 사전 정의된 염수의 제2 볼루스를 수집하여, 제2 볼루스가 제2 볼루스를 환자 라인(520)으로 밀어내도록 사전 정의된 속도로 상기 제2 볼루스를 루프 요소(320)에 주입하는, 주입 수단(420),
- 환자 라인(520)에 인접한 제2 방사선 검출기(440)로, 상기 제1 볼루스의 주입 프로파일을 측정하는, 제2 방사선 검출기를 포함하며,
제1 볼루스의 상기 주입 속도와 부피는 제1 볼루스의 주입 프로파일을 조절한다.
14. 양전자 방출 단층 촬영에 사용하기 위한 H2 15O 를 준비하는 방법으로, 상기 방법은,
- 15O와 H2를 포함하는 가스 혼합물(221)을 상승된 온도에서 H2 15O로 변환하는 단계,
- 상기 가스 혼합물(221)의 유동을 조절하기 위한 밸브 제어 요소(250)를 제공하는 단계,
- H2 15O 염수 용액을 생산하기 위해 제1 염수 공급기로부터의 염수과 H2 15O를 조합하는 단계,
- 상기 H2 15O 염수 용액 내 방사능을 측정하기 위한 제1 방사선 검출기(240)를 제공하는 단계,
- 제1 방사선 검출기(240)로 상기 가스 혼합물(221)을 조절하는 단계,
- H2 15O 염수 용액을 수용하는 저장조(281)를 제공하는 단계,
- 상기 저장조(281)로부터 잉여 가스를 배출시키기 위한 제2 가스 폐기물을 제공하는 단계,
- 제3 펌프를 제공하는 단계로, 제3 펌프는 일 단부에서 저장조(281)에 연결되고, 타 단부에서는 붕괴 라인에 연결되고, 붕괴 라인은 액체 폐기물에 연결되며,
- 제3 펌프로 저장조(281)로부터 붕괴 라인을 지나 액체 폐기물로 잉여 액체 폐기물을 펌핑하는 단계,
- H2 15O 염수 용액을 저장조(281)로부터 루프 요소(320)를 지나 다시 상기 저장조(281)로 순환시키기 위한 이송 튜브(301) 및 제2 튜브(302)를 제공하는 단계,
- 조절 장치(340)를 제공하는 단계,
- 루프 요소(320)에 상기 H2 15O 염수 용액의 제1 볼루스를 확립하는 단계로, 제1 볼루스는 사전 정의된 부피와 방사능 농도를 가지며,
- 제2 염수 공급기(401)를 제공하는 단계,
- 상기 제2 염수 공급기(401)로부터 사전 정의된 염수의 제2 볼루스를 수집하는 단계,
- 제2 볼루스라 제1 볼루스를 환자 라인(520)으로 밀어내도록, 상기 제2 볼루스를 사전 정의된 속도로 루프 요소(320)에 주입하는 단계,
- 환자 라인(520)에 인접한 제2 방사선 검출기(440)로 상기 제1 볼루스의 주입 프로파일을 측정하는 단계,
- 상기 제2 볼루스의 주입 속도와 부피로 제1 볼루스의 주입 프로파일을 조절하는 단계를 포함한다.
15. 아이템 8에 따른 시스템으로,
밸브는 아이템 1 내지 아이템 7 중 어느 하나에 따른 밸브이고, 및/또는
생산 수단은 아이템 9 또는 아이템 10에 따른 생산 수단이고, 및/또는
볼루스 수단은 아이템 11 또는 아이템 12에 따른 볼루스 수단이고, 및/또는
조절 수단은 아이템 13에 따른 조절 수단이고, 및/또는
밸브는 아이템 1 내지 아이템 7 중 어느 하나에 따른 밸브이고 생산 수단은 아이템 9 또는 아이템 10에 따른 생산 수단이며, 및/또는
밸브는 아이템 1 내지 아이템 7 중 어느 하나에 따른 밸브이고 볼루스 수단은 아이템 11 또는 아이템 12에 따른 볼루스 수단이며, 및/또는
밸브는 아이템 1 내지 아이템 7 중 어느 하나에 따른 밸브이고 조절 수단은 아이템 13에 따른 조절 수단이며, 및/또는
생산 수단은 아이템 9 또는 아이템 10에 따른 생산 수단이고 볼루스 수단은 아이템 11 또는 아이템 12에 따른 볼루스 수단이며, 및/또는
생산 수단은 아이템 9 또는 아이템 10에 따른 생산 수단이고 조절 수단은 아이템 13에 따른 조절 수단이며, 및/또는
볼루스 수단은 아이템 11 또는 아이템 12에 따른 볼루스 수단이고 조절 수단은 아이템 13에 따른 조절 수단이며, 및/또는
밸브는 아이템 1 내지 아이템 7 중 어느 하나에 따른 밸브이고, 생산 수단은 아이템 9 또는 아이템 10에 따른 생산 수단이며, 볼루스 수단은 아이템 11 또는 아이템 12에 따른 볼루스 수단이며, 및/또는
밸브는 아이템 1 내지 아이템 7 중 어느 하나에 따른 밸브이고, 생산 수단은 아이템 9 또는 아이템 10에 따른 생산 수단이며, 조절 수단은 아이템 13에 따른 조절 수단이며, 및/또는
밸브는 아이템 1 내지 아이템 7 중 어느 하나에 따른 밸브이고, 볼루스 수단은 아이템 11 또는 아이템 12에 따른 볼루스 수단이며, 조절 수단은 아이템 13에 따른 조절 수단이며, 및/또는
생산 수단은 아이템 9 또는 아이템 10에 따른 생산 수단이고, 볼루스 수단은 아이템 11 또는 아이템 12에 따른 볼루스 수단이며, 조절 수단은 아이템 13에 따른 조절 수단이며, 및/또는
밸브는 아이템 1 내지 아이템 7 중 어느 하나에 따른 밸브이고, 생산 수단은 아이템 9 또는 아이템 10에 따른 생산 수단이고, 볼루스 수단은 아이템 11 또는 아이템 12에 따른 볼루스 수단이며, 조절 수단은 아이템 13에 따른 조절 수단이다.

Claims (22)

  1. 양전자 방출 단층 촬영에 사용하기 위한 H2 15O를 준비 및 주입하는 시스템의 조절 수단으로, 상기 조절 수단은,
    - 제2 염수 공급기(401),
    - 상기 H2 15O 염수 용액의 제1 볼루스(bolus)를 포함하는 루프 요소(320),
    - 상기 제2 염수 공급기(401)로부터 염수의 사전정의된 제2 볼루스를 수집하여, 제2 볼루스가 제1 볼루스를 환자 라인(520)으로 밀어내도록 하는 사전정의된 속도로 상기 제2 볼루스를 루프 요소(320)로 주입하는 주입 수단(420),
    - 환자 라인(520)에 인접한 제2 방사선 검출기(440)로, 상기 제1 볼루스의 주입 프로파일을 측정하는 제2 방사선 검출기(440)를 포함하고,
    상기 제2 볼루스의 주입 속도 및 부피가 제1 볼루스의 주입 프로파일을 조절하는 것을 특징으로 하는, 조절 수단.
  2. 양전자 방출 단층 촬영에 사용하기 위한 H2 15O를 준비 및 주입하는 시스템으로, 상기 시스템은,
    - H2 15O 염수 용액을 생산하기 위한 생산 수단,
    - 주입하기 위한 제1 볼루스를 확립하는 볼루스 수단으로, 상기 H2 15O 염수 용액을 포함하고, 상기 제1 볼루스는 사전 정의된 부피와 방사능 농도를 가지고, 상기 볼루스 수단은 밸브(100)를 포함하며,
    - 제1 볼루스의 주입 프로파일을 조절하기 위한, 제1항에 따른 조절 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, H2 15O 준비 및 주입 시스템.
  3. 양전자 방출 단층 촬영에 사용하기 위한 H2 15O의 유동을 제어하기 위한 안전밸브(100)로, 상기 밸브(100)는,
    밸브 요소(120)로, 상기 밸브 요소(120)를 관통하여 연장하는 유동 채널(121)을 갖는, 밸브 요소(120),
    각각의 밸브 개구(151A, 151B, 151C)가 상기 밸브(100)로부터 밖으로 또는 상기 밸브(100) 내로 유체가 유동할 수 있도록 하는, 적어도 3개의 밸브 개구(151A, 151B, 151C)를 갖는 밸브 하우징(150),
    각각 적어도 하나의 배출 개구부를 갖는, 적어도 2개의 오버플로우 리세스(180A, 180B, 180C)를 포함하고,
    밸브 요소(120)와 밸브 하우징(150)은 조립된 밸브(100)를 형성하기 위해 연결될 수 있고, 밸브 요소(120)와 밸브 하우징(150)은 접촉 영역(101A, 101B, 101C)에서 서로 접촉하며,
    조립된 밸브(100)는 적어도 2개의 상이한 개방 구조로 배열될 수 있되, 상기 개방 구조들 중 한 구조는 유동 채널(121)과 한 세트의 밸브 개구들(151A, 151B)을 통과하는 유동 경로를 정의하고, 상기 개방 구조들 중 다른 구조는 유동 채널(121)과 또 다른 상이한 세트의 밸브 개구들(151B, 151C)을 통과하는 유동 경로를 정의하며,
    상기 적어도 2개의 개방 구조들 중 각각의 구조에서:
    - 각각의 오버플로우 리세스(180A, 180B, 180C)는 밸브 요소(120)와 밸브 하우징(150) 사이에 배치되고,
    - 밸브 개구들 중 적어도 2개의 개구가 유동 채널(121)에 의해 연결되고,
    - 밸브 개구들 중 적어도 하나의 개구는 유동 채널(121)에 연결되지 않으며,
    - 상기 접촉 영역은 상기 유동 채널(121)에 연결되지 않은 적어도 하나의 개구로의 유채 유동을 차단하는 유체 차단부를 형성하고,
    - 오버플로우 리세스들은 유동 채널(121)과 유체 연통하지 않으며,
    - 각각의 오버플로우 리세스는 상기 접촉 영역의 단절부(interruption)를 형성하도록 위치되어, 압력이 과한 경우에 상기 유체 차단부를 통과하는 오버플로우 유체를 상기 각각의 배출 개구부를 통해 배출시키는 안전 릴리프 배출구(safety relief vent)를 형성함으로써, 상기 적어도 2개의 개방 구조에서 상기 오버플로우 유체가 상기 유동 채널(121)에 연결되지 않은 밸브 개구부로 진입하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는, 안전밸브.
  4. 제3항에 있어서,
    조립된 밸브는, 유동 채널(121)이 밸브 개구들(151A, 151B, 151C) 중 어느 하나와도 연결되지 않아서, 유동 채널(121)과 밸브 개구들을 지나는 유동 경로가 형성되지 않는, 제3의 다른 폐쇄 구조로 배열될 수 있는 것을 특징으로 하는, 안전밸브.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    밸브 하우징(150)은 제1 단부와 제2 단부, 그리고 내부 유체 공간을 구비하는 연결 요소를 추가적으로 포함하고, 연결 요소는 제2 단부에서 밸브 하우징(150)과 연결되어, 상기 유체 공간이 상기 적어도 3개의 밸브 개구(151A, 151B, 151C) 중 하나와 유체 접촉하는 것을 특징으로 하는, 안전밸브.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 2개의 오버플로우 리세스는 밸브 하우징(150)에 배치되는 것을 특징으로 하는, 안전밸브.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 2개의 오버플로우 리세스는 밸브 요소(120)에 배치되는 것을 특징으로 하는, 안전밸브.
  8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    밸브 요소(120)는 제1 종축(124)을 정의하는 제1 단부 및 제2 단부를 추가적으로 포함하고,
    밸브 하우징(150)은,
    - 제1 단부와 제2 단부, 그리고 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장하는, 제1 종축과 동축인 제2 종축을 포함하는 셸(shell),
    - 밸브 요소(120)를 수용하기 위한 내부 공간으로, 셸에 의해 둘러싸이는 내부 공간, 및
    - 셸에 배치되는 적어도 3개의 밸브 개구(151A, 151B, 151C)로, 각각이 내부 공간으로 또는 내부 공간으로부터 유체가 유동할 수 있도록 하는, 적어도 3개의 밸브 개구(151A, 151B, 151C)를 포함하며,
    적어도 2개의 오버플로우 리세스는 상기 셸의 제1 단부 및 제2 단부 사이에서 축 방향으로 연장하고,
    밸브 요소(120)는 제2 종축을 따라 축 방향으로 이동 가능하여, 조립된 구조를 형성하기 위해 밸브 요소(120)의 일부가 밸브 하우징(150)의 내부 공간으로 삽입될 수 있고, 밸브 요소(120)는 내부 공간 내에서 제2 종축(159)을 중심으로 회전 가능하여, 밸브 요소(120) 및 밸브 하우징(150)이 상기 적어도 2개의 다른 구조 사이에서 바뀔 수 있으며,
    상기 2개의 다른 구조에서, 밸브 요소(120)는 내부 공간 내에 배치되고, 각각의 오버플로우 리세스는 밸브 요소(120)와 셸 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 안전밸브.
  9. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 2개의 오버플로우 리세스는 셸(156)에 배치되고, 및/또는 적어도 2개의 오버플로우 리세스는 셸의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에서 연장하고 셸의 제1 단부 및 제2 단부로 개방하며, 및/또는 적어도 2개의 오버플로우 리세스는 밸브 요소(120)의 제1 단부 및/또는 제2 단부 사이에서 연장하고 밸브 요소(120)의 제1 단부 및/또는 제2 단부로 개방하는 것을 특징으로 하는, 안전밸브.
  10. 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    조립된 밸브의 적어도 2개의 구조에서, 유동 채널(121)과 적어도 3개의 밸브 개구(151A, 151B, 151C)는 동일한 평면에 배치되고 동일한 평면에서 연장하는 것을 특징으로 하는, 안전밸브.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 평면은, 밸브가 조립된 구조에 있을 때, 제1 축(124) 및 제2 축(159)에 대략적으로 수직인 것을 특징으로 하는, 안전밸브.
  12. 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    오버플로우 유체는 약 1 내지 10바, 바람직하게는 약 1 내지 5바, 보다 바람직하게는 약 1 내지 3바에 있는 것을 특징으로 하는, 안전밸브.
  13. 제3항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    셸은 원통형인 것을 특징으로 하는, 안전밸브.
  14. 제3항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    밸브 요소(120)는 원통형인 것을 특징으로 하는, 안전밸브.
  15. 제3항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    밸브 개구들은 셸의 원주 둘레에 균등하게 분포되고, 밸브 개구들은 바람직하게는 원주 방향으로 약 120도의 상호 각도로 분포되는 것을 특징으로 하는, 안전밸브.
  16. 제3항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    밸브 하우징(150)은 3개의 밸브 개구(151A, 151B, 151C)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 안전밸브.
  17. 제3항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    밸브 하우징은 3개의 오버플로우 리세스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 안전밸브.
  18. 제3항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    밸브 요소(120)는 하나의 유동 채널(121)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 안전밸브.
  19. 제2항에 있어서,
    밸브는 제3항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 밸브인 것을 특징으로 하는, 안전밸브.
  20. 염수 용액 내 H2 15O을 준비 및 주입하는 시스템에서 사용되는 제3항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 안전밸브의 용도.
  21. 제20항에 있어서,
    시스템은 제2항에 따른 시스템인 것을 특징으로 하는, 안전밸브의 용도.
  22. 양전자 방출 단층 촬영에서 사용하기 위한 H2 15O을 준비하는 방법으로, 상기 방법은,
    - 상승된 온도에서 15O와 H2를 포함하는 가스 혼합물(221)을 H2 15O로 변환하는 단계,
    - 상기 가스 혼합물(221)의 유동을 제어하는 밸브 제어 요소(250)를 제공하는 단계,
    - 제1 염수 공급기로부터의 염수와 H2 15O를 조합하여 H2 15O 염수 용액을 생산하는 단계,
    - 상기 H2 15O 염수 용액 내 방사능을 측정하는 제1 방사선 검출기(240)를 제공하는 단계,
    - 제1 방사선 검출기(240)로 상기 가스 혼합물(221) 유동을 조절하는 단계,
    - H2 15O 염수 용액을 수용하는 저장조(281)를 제공하는 단계,
    - 상기 저장조(281)로부터 모든 잉여 가스(excess gas)를 배출하기 위한 제2 가스 폐기물(gas waste)을 제공하는 단계,
    - 일 단부에서는 저장조(281)에 연결되고, 타 단부에서는, 액체 폐기물에 연결된 붕괴 라인에 연결되는 제3 펌프를 제공하는 단계,
    - 저장조(281)로부터 루프 요소(320)를 지나 다시 상기 저장조(281)로 H2 15O 염수 용액을 순환시키기 위한 이송 튜브(301) 및 제2 펌프(302)를 제공하는 단계,
    - 조절 장치(340)를 포함하는 단계,
    - 루프 요소(320) 내 상기 H2 15O 염수 용액의 제1 볼루스를 확립하는 단계로, 제1 볼루스는 사전정의된 부피와 방사능 농도를 가지며,
    - 제2 염수 공급기(401)를 제공하는 단계,
    - 상기 제2 염수 공급기(401)로부터 염수의 사전정의된 제2 볼루스를 수집하는 단계,
    - 제2 볼루스가 제1 볼루스를 환자 라인(520)으로 밀어내도록 하는 사전정의된 속도로 상기 제2 볼루스를 루프 요소(320)에 주입하는 단계,
    - 환자 라인(520)에 인접한 제2 방사선 검출기(440)로 상기 제1 볼루스의 주입 프로파일을 측정하는 단계,
    - 상기 제2 볼루스의 주입 속도와 부피로 제1 볼루스의 주입 프로파일을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, H2 15O 준비 방법.
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