WO2012157919A2 - 방사성 화합물 합성장치 - Google Patents

방사성 화합물 합성장치 Download PDF

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    • G21G1/04—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators
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    • G21G1/04—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators
    • G21G1/10—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators by bombardment with electrically charged particles

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for synthesizing radioactive compounds, and more particularly, to an apparatus for synthesizing radiopharmaceuticals that can be used in PET.
  • a proton beam of dozens of MeV from the cyclocron is irradiated to the target H 2 18 0 to produce a radioisotope, 18 F ion.
  • 18 F ion is attached to position 2 of the glucose molecule, it becomes FDG.
  • FDG is a glucose analog (2-deoxy-2- ( 18 F) fluoro-D-glucose).
  • FDG can be used for proton emission tomography (PET).
  • Radioactive compound synthesizing apparatus for solving the above problems, Synthesis unit for synthesizing a radioactive compound for proton emission tomography by reacting the radioisotope and glucose; A frame made of a radiation shielding material having a plurality of concave grooves; And a radiation sensor installed inside the plurality of concave grooves to detect radioactivity emitted from the synthesis unit.
  • Radioactive compound synthesizing apparatus for solving the above problems, Synthesis unit for synthesizing a radioactive compound for proton emission tomography by reacting the radioisotope and glucose; A frame made of a radiation shielding material provided in a lattice form to form a plurality of windows having a predetermined depth; And a radiation sensor installed inside the plurality of windows to sense radioactivity emitted from the synthesis unit.
  • the radiation sensor may further include a display unit for displaying a result of detecting the radiation.
  • the depth of the window may be 0.5 times or more and 100 times or less of the diagonal distance of the window.
  • the frame may be formed of lead.
  • the radiation sensor may be installed in a window corresponding to the flow path of the radioisotope or radioactive compound inside the synthesis unit.
  • the frame is installed in the base unit
  • the synthesis unit may be detachably installed in the base unit to contact the frame.
  • the synthesizing unit may be detachably coupled to a target chamber in which the target is accommodated such that the beam irradiated from the cyclotron is supplied with a radioisotope generated as it collides with the target.
  • According to the present invention has the effect of monitoring the exact position of the radioactive material in real time.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for synthesizing a radioactive compound according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view briefly illustrating a process of importing 18 F generated from a target into an FDG generation module.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a FDG generation module and a base unit of a radioactive compound synthesizing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a radioactive compound synthesizing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 5 is a plan view of a first module of an FDG generation module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view illustrating an enlarged portion A of FIG. 4.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the radiation detection unit for explaining the operation of the radiation detection unit.
  • FIG. 8 is a plan view of the radiation detection unit for explaining the operation of the radiation detection unit.
  • FDG can be used for proton emission tomography.
  • Isotopes for proton emission tomography include 18 F, 11 C, 15 O and 13 N. The following describes an example targeting 18 F.
  • the present invention is not limited thereto, and the present invention may also be applied to a radioactive material synthesis module that applies other isotope for tomography.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for synthesizing a radioactive compound according to an embodiment of the present invention.
  • the proton beam B accelerated by the cyclotron 100 is irradiated to the target (target apparatus) through the guide tube.
  • the target is filled with H 2 18 0, and the proton beam B collides with the target to generate 18 F.
  • H 2 18 0 mixed with 18 F is carried directly into the FDG synthesis module 200 without using a separate intermediate carrier, and FDG is generated through several steps of chemical reactions inside the FDG synthesis module 200.
  • H 2 18 0 in which 18 F is mixed is transported to a synthesis apparatus through a thin long pipe or stored in a separate container to be directly transported by a person.
  • the cyclotron 100 and the FDG synthesis module 200 generating H 2 18 0 mixed with 18 F are integrated.
  • H 2 18 0 may be produced in which 18 F is mixed to have a relatively weak radioactivity of about 100 to 200 mCi, there is an effect of reducing the risk of radiation exposure.
  • the time for irradiating the proton beam can be reduced by that much, productivity is improved.
  • the radioactive compound synthesis time is also reduced to about 15 minutes. Accordingly, there is an effect that can quickly cope with various situations that may occur in the radioactive compound synthesis process.
  • the base unit 300 may be combined with the FDG synthesis module 200, and may heat or cool the FDG synthesis module 200 to a predetermined temperature.
  • the control unit 400 may control the base unit 300.
  • a valve or the like installed in the FDG synthesis module 200 may be controlled.
  • the control unit 400 may be controlled from a wireless terminal (smartphone, tablet PC, laptop PC) remotely via a wireless communication network.
  • a wireless terminal smart phone, tablet PC, laptop PC
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view briefly illustrating a process in which 18 F generated from a target is loaded into an FDG synthesis module.
  • Proton beam (B) is a 18 F is generated and irradiated to the target contained in the target chamber 124 through the inner introducer sheath (110).
  • the target may be H 2 18 0.
  • Both sides of the foil block 123 are provided with a first foil 121 and a second foil 122.
  • One side of the target chamber 124 is provided with a cooling chamber 125 for cooling.
  • He which is an inert gas
  • H 2 18 0 mixed with 18 F is loaded into the FDG synthesis module 200 directly connected to the carrying out passage 127.
  • the distance from the end of the discharge passage 127 to the FDG synthesis module 200 is only a few millimeters or a few centimeters. In some cases, even if a connection pipe is installed between the end of the discharge passage 127 and the FDG synthesis module 200 may be less than 1 meter apart.
  • a separate compressed air pump or the like is required for the radioactive compound synthesizing apparatus.
  • only one helium supply (not shown) connected to the gas inlet 126 is sufficient for the synthesis and transport of the compound. That is, the flow rate of the compound may be controlled by adjusting the gas pressure using a micro gas flow controller of the synthesis apparatus connected to the compressed helium gas cylinder. Accordingly, there is no need to attach a large-capacity syringe pump, which makes it possible to miniaturize the synthesis apparatus.
  • the high energy neutron beam may be shielded by installing a plastic body including boron around the target chamber 124. Accordingly, to minimize the neutrons react with H 2 0 and 18 is possible to increase the probability of nuclear reaction between H 2 0 and 18 protons.
  • the first hole 221a (see FIG. 5) of the FDG synthesis module 200 is detachably installed at the end of the carrying out passage 127, and when coupled, various coupling structures for maintaining watertightness may be applied. .
  • the FDG synthesis module 200 has a width, height, and height of 20 centimeters or less, and in this embodiment, 13 centimeters in width and 11 centimeters in length are manufactured.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a FDG synthesis module and a base unit of a radioactive compound synthesizing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the FDG synthesis module 200 may be detachably coupled to the base 310 of the base unit 300.
  • the temperature control unit 320 may heat or cool the reaction chambers 229 and 239 of the FDG synthesis module 200 from the outside.
  • the portions of the reaction chambers 229 and 239 of the FDG synthesis module 200 are formed to be thinner than other portions so that the effect of heating or cooling by the temperature control unit 320 may be directly inside the reaction chambers 229.239.
  • the bottom of the FDG synthesis module 200 is formed with a recess in contact with the temperature control unit 320, the temperature control unit 320 may be configured to be inserted into the recess.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a radioactive compound synthesizing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a radiation detection unit 330 may be installed on an upper surface of the base 310.
  • the through hole 331 may be formed in the radiation detection unit 330 so that the temperature control unit 320 may be exposed upward.
  • the FDG synthesis module 200 may be detachably installed on the upper surface of the radiation detection unit 330.
  • the FDG synthesis module 200 includes a lower cover 210, a first module 220, a second module 230, an upper cover 240, a first filter 251, and first to seventh valves 261 to 267. It includes.
  • the lower cover 210 may have a through hole 211 to allow the temperature control unit 320 to directly contact the bottom surfaces of the reaction chambers 229 and 239 of the first module 220.
  • the first module 220 is formed with a flow path through which H 2 18 0 mixed with 18 F and other samples required for FDG generation can flow, and an insertion groove through which a valve can be installed.
  • the flow path is the movement path of the material required for the synthesis of the radioactive compound.
  • the lower surface of the second module 230 may be formed in a horizontal plane without concave grooves, or concave grooves may be formed in a shape corresponding to the flow path formed in the first module 220.
  • the first to seventh valve installation grooves 231 to 237 may be formed in the second module 230 such that the first to seventh valves 261 to 267 (thermal melting valves) are installed.
  • the first module 220 and the second module 230 may be formed of a Teflon material or by coating Teflon on an aluminum frame.
  • the first to seventh valves 261 to 267 may be electronic valves controlled electronically by the control unit 400.
  • the first to seventh valves may be provided to include a filling part made of a resin weak in heat, and a heater coil surrounding the filling part or inserted into the filling part. Accordingly, in the case of forming a shut-off valve, when the current flows in the heater coil, the filling part may melt and may function as a shut-off valve blocking the flow path. On the other hand, in the case of forming an open valve, the filling part is closed before the current is applied, and when the current is applied to the heater coil, the filling part may be melted to open the flow path.
  • FIG 5 is a plan view of a first module of an FDG generation module according to an embodiment of the present invention.
  • a first hole 221a is formed at one side such that H 2 18 0 mixed with 18 F is introduced.
  • H 2 18 0 mixed with 18 F may be introduced into the first hole 221a for about 1 milliliter for about 10 to 15 seconds.
  • H 2 18 0 mixed with 18 F flows to the end of the first flow path 222a formed in the first module 220 and then opens the first hole 238a (see FIG. 4) formed in the second module 230. Through the first filter 251 through.
  • the first filter 251 fixes 18 F, while passing the H 2 18 0.
  • AG1-X8 or an anion exchange resin cartridge may be used as the first filter 251, AG1-X8 or an anion exchange resin cartridge.
  • the first filter may be integrally inserted into the second module.
  • H 2 18 0 filtered by 18 F is carried into the second hole 238b of the second module 230 and flows into the third channel 222c formed in the first module 220.
  • H 2 18 0 flowing into the third flow path 222c passes through the first valve 261 inserted into the first valve installation groove 223a and flows into the fourth flow path 222d and opens the third hole 221c. Can be discharged to the outside.
  • control unit 400 controls the first valve 261 to be switched to the closed state, the third passage 222c and the fourth passage 222d are blocked from each other. Subsequently, the control unit 400 controls the second valve 262 to be switched to the open state so that the third passage 222c and the fifth passage 222e are connected to each other.
  • 18 F flows through the fifth flow path 222e together with TBAHCO 3 and MeOH to reach the reaction chambers 229 and 239.
  • the control unit 400 controls the third valve 263 to be switched to the closed state, the fifth passage 222e and the reaction chambers 229 and 239 are blocked from each other.
  • control unit 400 controls the temperature control unit 320 to evaporate the remaining amount of H 2 18 0 by allowing the reaction chambers 229 and 239 to reach 90 degrees Celsius.
  • mannosetriflate and acetonitril (700 microliters) are introduced into the seventh channel 222g through the fourth hole 221d for about 5 to 10 seconds.
  • the control unit 400 controls the temperature control unit 320 to heat the reaction chambers 229 and 239 to 70 to 80 degrees Celsius. Furthermore, as the control unit 400 controls the fifth valve 265 to be switched to the closed state, the seventh flow path 222g and the reaction chambers 229 and 239 are blocked from each other.
  • control unit 400 controls the temperature control unit 320 to cool the reaction chambers 229 and 239 to reach room temperature.
  • HCl 700 microliters
  • the control unit 400 controls the temperature control unit 320 to heat the reaction chambers 229 and 239 to reach 70 to 80 degrees, and then cools them again.
  • control unit 400 controls the fourth valve 264 to be switched to the closed state, the sixth flow path 222f and the reaction chambers 229 and 239 are blocked from each other.
  • control unit 400 controls the seventh valve 267 to be switched to the open state, so that the ninth flow path 222i and the reaction chambers 229 and 239 are opened to each other.
  • nitrogen gas is introduced into the eighth flow path 222h through the sixth hole 221f to pass through the seventh valve 267 in which the reactants located in the reaction chambers 229 and 239 are converted to the open state. It is carried out to 7 holes (221g).
  • the reactants carried out in the seventh hole (221 g) are transferred to a vial containing KHCO 3 + H 2 O and subjected to neutralization.
  • the remaining 18 F filtered FDG is passed through alumina cartridge to a vial containing saline.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view illustrating an enlarged portion A of FIG. 4.
  • a plurality of sensor installation grooves 331 are formed in the radiation detection unit 330 (frame).
  • the radiation sensor 332 may be installed in the sensor installation groove 331.
  • the radiation detection unit 330 may be formed of lead Pb having radiation shielding performance.
  • the display unit may display a result of detecting the radiation by the radiation sensor.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the radiation detection unit for explaining the operation of the radiation detection unit.
  • the radiation sensor 332 is installed at the bottom of the sensor installation groove 331.
  • the radiation spreading laterally by the shielding wall 333 between the sensor installation groove 331 and the sensor installation groove 331 is shielded. Accordingly, the radiation from the radioactive material located in a direction substantially perpendicular to the sensor installation groove 331 is detected by the radiation sensor 332.
  • the depth of the sensor installation groove 331 may be about 0.5 to 100 times the diagonal distance of the sensor installation groove 331, more preferably may be between 0.5 and 10 times.
  • FIG. 8 is a plan view of the radiation detection unit for explaining the operation of the radiation detection unit.
  • the area in which the radiation sensor 332 is installed is indicated by hatching. Is more effective for the measurement of radioactive 18 F flowing claim 1-9 radiation sensor 332 in a region corresponding to the flow path (222a ⁇ 222i) of the first module 220 may be installed.
  • the radiation sensor 332 may be installed in all of the sensor installation grooves 331.

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Abstract

방사성 화합물 합성장치에서 방사능 물질의 정확한 위치 또는 누설여부를 파악할 수 있는 장치가 필요하다. 이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 방사성 화합물 합성장치는, 방사성 동이원소와 글루코스를 반응시킴으로써 양성자 방출 단층촬영용 방사성 화합물을 합성하는 합성유닛과, 복수개의 오목홈이 형성된 방사능 차폐 재질의 프레임 및 상기 복수개의 오목홈 내부에 설치되어 상기 합성유닛으로부터 방출되는 방사능을 감지하는 방사선 센서를 포함한다.

Description

방사성 화합물 합성장치
본 발명은 방사성 화합물 합성장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 PET에 사용될 수 있는 방사성 의약품의 합성장치에 관한 것이다.
사이클로크론으로부터 십 수 MeV의 양성자 빔이 타겟(표적장치)인 H2 180에 조사되면 방사성 동위원소인 18F 이온이 생성된다. 생성된 18F 이온이 글루코스 분자의 2번 위치에 부착이 되면 FDG가 된다. FDG는 글루코스 유사체(glucose analog)(2- deoxy- 2-(18F) fluoro-D-glucose)이다. FDG는 양성자 방출 단층촬영(PET)에 사용될 수 있다.
종래 기술(한국등록특허 10-1001300)에에 의하면 사이클로트론의 타겟으로부터 나오는 방사선을 차폐할 수 있도록 원거리에 설치된 장소 또는 핫셀 내부에서 FDG를 생산하고 있다. 일반적으로 사이클로트론의 타겟으로부터 핫셀까지의 거리는 수십 미터에 이른다. 또한, 직경 1 밀리미터 이내의 관로를 따라 18F이 혼합된 H2 180을 이송하게 되며, 이송되는 H2 180는 1~2cc에 불과하다. 그리고, 관로의 연결부 또는 꺾이는 부분에서 18F이 혼합된 H2 180이 유실되는 경우가 많이 발생하고 있다.
1~2cc의 H2 180에는 약 2 Ci 이상의 높은 방사선이 검출되기 때문에 핫셀까지의 이송과정에서 방사능 물질 유출 및 환경 오염 문제가 제기되고 있다. 18F은 1.2 MeV의 높은 에너지를 방사하는 핵종이므로 매우 주의가 요구된다. 18F이 혼합된 H2 180을 먼 거리까지 이송해야 하고 유실의 위험이 컸기 때문에 높은 방사능을 가진 18F을 생산해야만 한다. 그래서, 높은 방사능을 가진 18F을 생산하기 위해서 1 ~ 2 시간 동안 양성자빔을 계속 조사해야만 하는 문제가 있다. 그러나, 종래 기술에 의하면 FDG생산과정에서 방사능 물질의 정확한 위치 또는 누설여부를 파악할 수가 없다는 문제가 있다.
방사성 화합물 합성장치에서 방사능 물질의 정확한 위치 또는 누설여부를 파악할 수 있는 장치가 필요하다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 방사성 화합물 합성장치는, 방사성 동이원소와 글루코스를 반응시킴으로써 양성자 방출 단층촬영용 방사성 화합물을 합성하는 합성유닛; 복수개의 오목홈이 형성된 방사능 차폐 재질의 프레임; 및 상기 복수개의 오목홈 내부에 설치되어 상기 합성유닛으로부터 방출되는 방사능을 감지하는 방사선 센서;를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 방사성 화합물 합성장치는, 방사성 동이원소와 글루코스를 반응시킴으로써 양성자 방출 단층촬영용 방사성 화합물을 합성하는 합성유닛; 소정의 깊이를 가지는 복수개의 윈도우가 형성되도록 격자형태로 마련된 방사능 차폐 재질의 프레임; 및 상기 복수개의 윈도우 내부에 설치되어 상기 합성유닛으로부터 방출되는 방사능을 감지하는 방사선 센서;를 포함한다.
또한, 상기 방사선 센서가 방사선을 감지한 결과를 디스플레이하는 디스플레이 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 윈도우의 깊이는 상기 윈도우의 대각선 거리의 0.5배 이상 및 100배 이하일 수 있다.
또한, 상기 프레임은 납으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 방사선 센서는 상기 합성유닛 내부의 방사성 동이원소 또는 방사성 화합물의 유로에 대응되는 윈도우에 설치될 수 있다.
또한, 상기 프레임은 베이스 유닛에 설치되며, 상기 합성유닛은 상기 프레임과 접하도록 상기 베이스 유닛에 착탈 가능하게 설치될 수 있다.
또한, 상기 합성유닛은 사이클로트론으로부터 조사되는 빔이 타겟에 충돌함에 따라 생성되는 방사성 동이원소를 공급받을 수 있도록 상기 타겟이 수용된 타겟챔버에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
본 발명에 의하면 방사능 물질의 정확한 위치를 실시간으로 모니터링할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방사성 화합물 합성장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 타겟으로부터 생성된 18F이 FDG생성모듈에 반입되는 과정을 간략하게 나타낸 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방사성 화합물 합성장치의 FDG생성모듈과 베이스 유닛을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방사성 화합물 합성장치의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 FDG생성모듈의 제1모듈의 평면도이다.
도 6은 도 4의 A부분을 확대한 확대 사시도이다.
도 7은 방사선 검출 유닛의 동작을 설명하기 위한 방사선 검출 유닛의 부분 단면도이다.
도 8은 방사선 검출 유닛의 동작을 설명하기 위한 방사선 검출 유닛의 평면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예는 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.
FDG는 양성자 방출 단층촬영에 이용될 수 있다. 양성자 방출 단층촬영용 동위원소로는 18F, 11C, 15O 그리고 13N 등이 있다. 이하에서는 18F를 대상으로 하는 실시예를 기술하였다. 그러나, 반드시 이에 한정되지는 않으며 다른 양성자 방출 단층촬영용 동위원소를 적용하는 방사능 물질 합성모듈의 경우에도 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방사성 화합물 합성장치의 개략적인 구성도이다.
사이클로트론(100)에 의하여 가속된 양성자 빔(B)이 유도관을 통과하여 타겟(표적장치)에 조사된다. 타겟에는 H2 180이 채워져 있고, 양성자 빔(B)이 타겟에 충돌하여 18F이 생성된다.
18F이 혼합된 H2 180이 별도의 중간 운반체에 의하지 않고 직접적으로 FDG합성모듈(200)로 반입되며, FDG합성모듈(200) 내부에서 여러 단계의 화학반응을 거쳐서 FDG가 생성된다. 이와 관련하여, 종래에는 18F이 혼합된 H2 180을 가늘고도 긴 관로를 거쳐서 합성장치로 운반하거나 별도의 용기에 저장하여 사람이 직접 운반할 수 밖에 없는 구성이었다. 그러나, 본 발명에 따르면 18F이 혼합된 H2 180을 생성하는 사이클로트론(100)과 FDG합성모듈(200)이 일체로 된다.
이에 따라, 약 100~ 200mCi의 비교적 약한 방사능을 가지도록 18F이 혼합된 H2 180을 생산해도 되기 때문에 방사선 피폭의 위험성이 감소되는 효과가 있다. 또한, 그 만큼 양성자빔을 조사(irradiation)하는 시간을 줄일 수 있으므로 생산성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 화합물의 운반시간이 절약되기 때문에 방사성 화합물 합성시간도 약 15 분 이내로 줄일 수 있는 효과가 있다. 이에 따라, 방사성 화합물 합성 과정에서 발생할 수 있는 다양한 상황에 대하여 신속한 대처가 가능하게 되는 효과가 있다.
베이스 유닛(300)은 FDG합성모듈(200)과 결합될 수 있으며, FDG합성모듈(200)을 소정의 온도로 가열하거나 냉각할 수 있다.
제어 유닛(400)은 베이스 유닛(300)을 제어할 수 있다. 또한, FDG합성모듈(200)에 설치된 밸브 등을 제어할 수도 있다.
제어 유닛(400)은 무선통신망을 통하여 원격으로 무선단말기(스마트폰, 태블릿 PC, 랩탑 PC)로부터 제어될 수 있다.
도 2는 타겟으로부터 생성된 18F이 FDG합성모듈에 반입되는 과정을 간략하게 나타낸 부분 단면도이다.
양성자 빔(B)은 유도관(110) 내부를 통하여 타겟챔버(124)에 수용된 타겟에 조사되어 18F이 생성된다. 본 실시예에서 타겟은 H2 180일 수 있다. 호일블럭(123)의 양면에는 제1호일(121)과 제2호일(122)이 설치된다. 타겟챔버(124)의 일측에는 냉각을 위한 냉각챔버(125)가 설치된다.
가스유입유로(126)를 통하여 불활성 가스인 헬륨(He)이 투입되어 18F이 혼합된 H2 180을 반출유로(127)를 통하여 밀어낸다. 그리고, 반출유로(127)에 직접 연결된 FDG합성모듈(200) 내부로 18F이 혼합된 H2 180이 반입된다. 반출유로(127)의 단부로부터 FDG합성모듈(200)까지의 거리는 불과 수 밀리미터 또는 수 센티미터에 불과하다. 경우에 따라, 반출유로(127)의 단부와 FDG합성모듈(200) 사이에 연결관로를 설치하더라도 이격 거리는 1미터 미만일 수 있다.
종래기술에 의하면, 방사성 화합물 합성장치에 별도의 압축공기 펌프 등이 필요하다. 그러나, 본 발명에 따르면, 가스유입유로(126)에 연결되는 헬륨 공급장치(미도시) 하나만으로도 화합물의 합성 및 운반에 있어서 충분하다. 즉, 압축 헬륨가스 봄베와 연결된 합성장치의 마이크로 가스 유량 조절기를 이용하여 가스압력을 조절함으로써 화합물의 유량을 조절할 수 있다. 이에 따라, 대용량의 시린지 펌프를 부착할 필요가 없어 합성장치의 소형화가 가능하게 되는 효과가 있다.
타겟챔버(124)의 주위에 붕소를 포함한 플라스틱체를 설치하여 고에너지 중성자빔을 차폐할 수 있다. 이에 따라, H2 180과 반응하게 되는 중성자를 최소화하고 H2 180과 양성자 사이의 핵반응 확률을 높일 수 있다.
FDG합성모듈(200)의 제1홀(221a)(도 5 참조)은 반출유로(127)의 단부에 탈착이 가능하게 설치되며, 결합되는 경우에는 수밀성을 유지할 수 있는 다양한 결합구조가 적용될 수 있다. FDG합성모듈(200)은 가로, 세로, 높이가 각각 20 센티미터 이하이며, 본 실시예에서는 가로 13 센티미터, 세로 11 센티미터로 제작되었다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방사성 화합물 합성장치의 FDG합성모듈과 베이스 유닛을 도시한 사시도이다.
도 3에서 보듯이, FDG합성모듈(200)은 베이스 유닛(300)의 베이스(310)에 탈착가능하게 결합될 수 있다. 온도조절유닛(320)은 FDG합성모듈(200)의 반응챔버(229,239)를 외부에서 가열하거나 냉각할 수 있다. FDG합성모듈(200)의 반응챔버(229,239) 부분은 다른 부분보다 두께가 얇게 형성되어서 온도조절유닛(320)에 의한 가열 또는 냉각의 효과가 직접적으로 반응챔버(229.239) 내부로 미칠 수 있다. 또는 FDG합성모듈(200)의 하면에는 온도조절유닛(320)과 접하는 위치에 오목부가 형성되고, 온도조절유닛(320)는 상기 오목부에 삽입되도록 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방사성 화합물 합성장치의 분해 사시도이다.
도 4에서 보듯이, 베이스(310)의 상면에는 방사선 검출 유닛(330)이 설치될 수 있다. 방사선 검출 유닛(330)에는 온도조절유닛(320)이 상부로 노출될 수 있도록 관통홀(331)이 형성될 수 있다.
방사선 검출 유닛(330) 상면에는 FDG합성모듈(200)이 탈착 가능하게 설치될 수 있다.
FDG합성모듈(200)은 하부커버(210), 제1모듈(220), 제2모듈(230), 상부커버(240), 제1필터(251), 제1~7밸브(261~267)를 포함한다.
하부커버(210)에는 온도조절유닛(320)이 제1모듈(220)의 반응챔버(229,239) 하면에 직접 접촉할 수 있도록 관통홀(211)이 형성될 수 있다.
제1모듈(220)에는 18F이 혼합된 H2 180 및 기타 FDG생성에 필요한 시료가 흐를 수 있는 유로가 형성되어 있으며, 밸브가 설치될 수 있는 삽입홈이 형성되어 있다. 즉, 유로는 방사성 화합물 합성에 필요한 물질의 이동통로이다.
제2모듈(230)의 하면은 오목홈이 없는 수평면으로 형성될 수도 있고, 제1모듈(220)에 형성된 유로에 대응되는 형태로 오목홈이 형성될 수도 있다. 제2모듈(230)에는 제1~7밸브(261~267)(열 용융 밸브)가 설치되도록 제1~7밸브 설치홈(231~237)이 형성될 수 있다. 제1모듈(220)과 제2모듈(230)은 테플론 소재로 형성되거나, 또는 알루미늄 프레임에 테플론을 코팅함으로써 형성될 수 있다.
상부커버(240)에는 제1필터(251)가 설치되도록 제1필터설치홈(248a,248b), 제1~7밸브(261~267)가 설치되도록 제1~7밸브 설치홈(241~247)이 형성될 수 있다.
제1~7밸브(261~267)(열 용융 밸브)는 제어유닛(400)에 의하여 전자적으로 제어되는 전자식 밸브일 수 있다.
다른 실시예로서, 제1~7밸브는 내부에 열에 약한 수지 재질의 충진부와, 충진부를 둘러싸거나 충진부 내부에 삽입된 히터코일을 포함하도록 마련될 수 있다. 이에 따라, 차단형 밸브로 형성하고자 하는 경우에는 히터코일에 전류가 흐르면 충진부가 녹아내리면서 유로를 차단하는 차단밸브로 기능을 수행할 수 있다. 반면, 개방형 밸브로 형성하고자 하는 경우에는 전류가 인가되기 전에는 충진부가 유로를 폐쇄하고 있으며, 전류가 히터코일에 인가되면 충진부가 녹아내리면서 유로를 개방시키도록 마련될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 FDG생성모듈의 제1모듈의 평면도이다.
도 5에서 보듯이, 18F이 혼합된 H2 180이 투입되도록 일측면에 제1홀(221a)이 형성된다. 18F이 혼합된 H2 180는 대략 1 밀리리터가 대략 10~15초 동안 제1홀(221a) 내부로 유입될 수 있다. 18F이 혼합된 H2 180은 제1모듈(220)에 형성된 제1 유로(222a)의 끝단까지 흐른 다음에 제2모듈(230)에 형성된 제1홀(238a)(도 4 참조)을 통하여 제1필터(251)로 진입하게 된다.
제1필터(251)는 18F는 고정하는 반면, H2 180는 통과시킨다. 제1필터(251)로서 AG1-X8 또는 음이온 교환수지 카트리지가 사용될 수 있다.
다른 실시예로서, 제1필터는 제2모듈에 일체로 삽입설치될 수도 있다.
18F이 필터링된 H2 180는 제2모듈(230)의 제2홀(238b) 내부로 반입되고, 제1모듈(220)에 형성된 제3유로(222c)로 흐르게 된다. 제3유로(222c)로 흘러들어간 H2 180는 제1밸브설치홈(223a)에 삽입된 제1밸브(261)를 관통하여 제4유로(222d)로 흐르게 되며 제3홀(221c)을 통하여 외부로 배출될 수 있다.
나아가, 제어유닛(400)은 제1밸브(261)를 제어하여 닫힘상태(close)로 전환되도록 함에 따라 제3유로(222c)와 제4유로(222d)는 서로 차단된다. 이어서, 제어유닛(400)은 제2밸브(262)를 제어하여 열림상태(open)로 전환되도록 함에 따라 제3유로(222c)와 제5유로(222e)가 서로 연결되도록 한다.
18F이 필터링된 H2 180이 배출되고 나면, 제2홀(221b)을 통하여 제2유로(222b)로 TBAHCO3(50~100 마이크로 리터)와 MeOH(약 700 마이크로 리터)가 유입되도록 한다. 이에 따라, 제1필터(251)에 고정되었던 18F은 TBAHCO3 및 MeOH와 함께 제3유로(222c)로 흘러나가게 된다.
제1밸브(261)는 차단된 상태이며, 제2밸브(262)는 개방상태이므로 18F은 TBAHCO3 및 MeOH와 함께 제5유로(222e)를 흘러서 반응챔버(229,239)에 도달하게 된다. 그리고, 제어유닛(400)은 제3밸브(263)를 제어하여 닫힘상태(close)로 전환되도록 함에 따라 제5유로(222e)와 반응챔버(229,239)는 서로 차단된다.
나아가, 제어유닛(400)은 온도조절유닛(320)을 제어하여 반응챔버(229,239)가 섭씨 90도에 이르도록 함으로써 잔존하는 미량의 H2 180를 증발시킨다.
다음으로, mannosetriflate와 acetonitril(700 마이크로 리터)를 약 5~10초간 제4홀(221d)을 통하여 제7유로(222g)로 유입시킨다. mannosetriflate와 acetonitril가 반응챔버(229,239)에 도달하게 되면, 제어유닛(400)은 온도조절유닛(320)을 제어하여 반응챔버(229,239)가 섭씨 70~80도에 이르도록 가열한다. 나아가, 제어유닛(400)은 제5밸브(265)를 제어하여 닫힘상태(close)로 전환되도록 함에 따라 제7유로(222g)와 반응챔버(229,239)는 서로 차단된다.
다음으로, 제어유닛(400)은 온도조절유닛(320)을 제어하여 반응챔버(229,239)가 상온에 도달하도록 냉각한다.
다음으로 HCl(700 마이크로리터)를 제5홀(221e)을 통하여 제6유로(222f)로 유입시킨다. HCl이 반응챔버(229,239)에 도달하면 제어유닛(400)은 온도조절유닛(320)을 제어하여 반응챔버(229,239)가 70~80도에 도달하도록 가열한 다음에 다시 냉각한다.
나아가, 제어유닛(400)은 제4밸브(264)를 제어하여 닫힘상태(close)로 전환되도록 함에 따라 제6유로(222f)와 반응챔버(229,239)는 서로 차단된다.
다음으로, 제어유닛(400)은 제7밸브(267)를 제어하여 개방상태로 전환되도록 함에 따라 제9유로(222i)와 반응챔버(229,239)가 서로 개방된다.
다음으로, 질소 가스를 제6홀(221f)을 통하여 제8유로(222h)로 유입시킴으로써 반응챔버(229,239) 내부에 위치하는 반응물질이 개방상태로 전환된 제7밸브(267)를 통과하여 제7홀(221g)로 반출된다.
제7홀(221g)로 반출된 반응물질은 KHCO3 + H2O가 담긴 바이알로 이송되어 중성화과정을 거치게 된다. 그리고, alumina cartridge를 통과하도록 하여 잔존하는 18F이 필터링된 FDG는 식염수가 담긴 바이알로 이송된다.
도 6은 도 4의 A부분을 확대한 확대 사시도이다.
도 6에서 보듯이, 방사선 검출 유닛(330)(프레임)에는 다수의 센서설치홈(331)(오목홈,윈도우)이 형성되어 있다. 그리고, 센서설치홈(331) 내부에는 방사선 센서(332)가 설치될 수 있다. 방사선 검출 유닛(330)은 방사선 차폐 성능을 가진 납(Pb)으로 형성될 수 있다. 한편, 방사선 센서가 방사선을 감지한 결과를 디스플레이할 수 있는 디스플레이 유닛이 포함될 수 있다.
도 7은 방사선 검출 유닛의 동작을 설명하기 위한 방사선 검출 유닛의 부분 단면도이다.
도 7에서 보듯이, 방사선 센서(332)는 센서설치홈(331)의 바닥에 설치된다. 측정대상인 방사능 물질로부터 방사상으로 방사선이 조사되는 경우, 센서설치홈(331)과 센서설치홈(331) 사이의 차폐벽(333)에 의하여 측면 방향으로 퍼지는 방사선은 차폐된다. 이에 따라, 센서설치홈(331)에 대략 수직 방향에 위치하는 방사능 물질로부터의 방사선이 방사선 센서(332)에 의하여 검출된다. 센서설치홈(331)의 깊이는 센서설치홈(331)의 대각선 거리의 0.5배에서 100배 정도일 수 있으며, 보다 적절하게는 0.5배에서 10배 사이일 수 있다.
도 8은 방사선 검출 유닛의 동작을 설명하기 위한 방사선 검출 유닛의 평면도이다.
도 8에서 보듯이, 방사선 센서(332)가 설치된 영역이 빗금으로 표시되어 있다. 보다 효율적인 측정을 위해서 방사능 물질인 18F이 흐르는 제1모듈(220)의 제1~9유로(222a~222i)에 대응되는 영역에 방사선 센서(332)가 설치될 수 있다.
이에 따라, 복수개의 방사선 센서(332)의 측정값을 토대로 18F이 어디로 흘러가는지 실시간으로 모니터링이 가능하게 된다.
다른 실시예로서, 방사선 센서(332)는 센서설치홈(331)의 전부에 설치될 수도 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (8)

  1. 방사성 동이원소와 글루코스를 반응시킴으로써 양성자 방출 단층촬영용 방사성 화합물을 합성하는 합성유닛;
    복수개의 오목홈이 형성된 방사능 차폐 재질의 프레임; 및
    상기 복수개의 오목홈 내부에 설치되어 상기 합성유닛으로부터 방출되는 방사능을 감지하는 방사선 센서;를 포함하는 방사성 화합물 합성장치.
  2. 방사성 동이원소와 글루코스를 반응시킴으로써 양성자 방출 단층촬영용 방사성 화합물을 합성하는 합성유닛;
    소정의 깊이를 가지는 복수개의 윈도우가 형성되도록 격자형태로 마련된 방사능 차폐 재질의 프레임; 및
    상기 복수개의 윈도우 내부에 설치되어 상기 합성유닛으로부터 방출되는 방사능을 감지하는 방사선 센서;를 포함하는 방사성 화합물 합성장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방사선 센서가 방사선을 감지한 결과를 디스플레이하는 디스플레이 유닛을 더 포함하는 방사성 화합물 합성장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 윈도우의 깊이는 상기 윈도우의 대각선 거리의 0.5배 이상 및 100배 이하인 방사성 화합물 합성장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 프레임은 납으로 형성된 방사성 화합물 합성장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방사선 센서는 상기 합성유닛 내부의 방사성 동이원소 또는 방사성 화합물의 유로에 대응되는 윈도우에 설치되는 방사성 화합물 합성장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 프레임은 베이스 유닛에 설치되며,
    상기 합성유닛은 상기 프레임과 접하도록 상기 베이스 유닛에 착탈 가능하게 설치되는 방사성 화합물 합성장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 합성유닛은 사이클로트론으로부터 조사되는 빔이 타겟에 충돌함에 따라 생성되는 방사성 동이원소를 공급받을 수 있도록 상기 타겟이 수용된 타겟챔버에 착탈 가능하게 결합되는 방사성 화합물 합성장치.
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