Изобретение относится к способу и устройству для получения продукта реакции 99mTc. 99mTc используется, в частности, при получении медицинских изображений, например при получении изображений SPECT (однофотонная эмиссионная компьютерная томография).
Обычный коммерчески доступный генератор 99mTc является прибором для экстракции метастабильного изотопа 99mTc из источника, который содержит распадающийся 99Мо, например, с помощью экстракции растворителем или хроматографии.
В свою очередь, 99Мо получают в большинстве случаев в способе, в котором в качестве мишени применяется высокообогащенный 235U. За счет облучения мишени нейтронами возникает 99Мо в качестве продукта распада. Однако на основании международного соглашения в будущем будет все труднее работать с реакторами с высокообогащенным ураном, что может привести к трудностям при поставке радионуклидов для получения изображений SPECT.
В US 5802438 раскрыт способ получения 99mTc посредством облучения мишени из металлического Мо в окружении реактора.
В HU 53668 (А2) и HU 37359 (А2) описаны способы, в которых 99mTc получают с помощью процессов сублимации.
Задачей изобретения является создание способа и устройства, с помощью которых можно получать содержащий 99mTc продукт реакции.
Задача изобретения решена с помощью признаков независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные модификации изобретения состоят в признаках зависимых пунктов формулы изобретения.
Способ согласно изобретению получения содержащего 99mTc продукта реакции содержит следующие стадии:
- обеспечение подлежащей облучению мишени из металла 100Мо,
- облучение мишени из металла 100Мо пучком протонов, который имеет энергию, которая пригодна для индуцирования ядерной реакции 100Мо(р,2n)99mTc, при этом за счет облучения индуцируют ядерную реакцию 100Мо(р,2n)99mTc,
- нагревание мишени из металла 100Мо до температуры свыше 300єС, в частности свыше 400єС,
- извлечение возникающего 99mTc в мишени из металла 100Мо в процессе экстракции сублимацией с помощью газа кислорода, который направляют над нагретой мишенью из металла 100Мо с образованием оксида технеция 99mTc.
Оксид технеция 99mTc можно отводить с помощью газового потока газа кислорода и тем самым удалять от мишени из металла 100Мо.
Изобретение основывается на понимании того, что в мишени из металла 100Мо можно непосредственно получать 99mTc, когда мишень из металла 100Мо облучают пучком протонов с подходящей энергией, например в диапазоне 20-25 МэВ. Таким образом, 99mTc получают непосредственно на основе ядерной реакции, которая происходит за счет взаимодействия пучка протонов с атомами молибдена в соответствии с ядерной реакцией 100Мо(р,2n)99mTc.
Полученный таким образом 99mTc экстрагируют с помощью процесса сублимации. Для этого мишень из металла 100Мо с 99mTc нагревают до температуры свыше 300єС. Когда газ кислород направляют на мишень из металла 100Мо, то 99mTc реагирует с кислородом с образованием оксида технеция 99mTc, например, в соответствии с уравнением 2Tc+3,5О2->Tc2O7. Молибден мишени также реагирует с кислородом с образованием оксида молибдена, например с образованием МоО3. Однако поскольку оксид молибдена является существенно менее летучим, чем оксид технеция, то оксид технеция увлекается направляемым над мишенью из металла 100Мо газом кислородом и может быть отведен.
При этом облучение протонами и отделение 99mTc с помощью газа кислорода может происходить одновременно с нагреванием мишени из металла 100Мо или последовательно.
Для ускорения протонов до указанной энергии необходим обычно лишь один единственный ускорительный блок средней величины, который можно также использовать и устанавливать на месте. 99mTc можно создавать с помощью описанного способа локально вблизи или, соответственно, в окружении желаемого места использования, например в условиях больницы. В противоположность обычным, не локальным способам получения, которые требуют использования больших установок, таких как ядерные реакторы, и сопровождаются связанной с этим проблемой распределения, локальное получение решает многие проблемы. Ядерно-медицинские отделы могут планировать свою работу независимо друг от друга и не зависят от сложной логистики и инфраструктуры.
Предпочтительно, пучок протонов ускоряют до энергии от 20 МэВ до 25 МэВ. За счет ограничения максимальной энергии максимально 35 МэВ, в частности до 30 МэВ и, в частности, до 25 МэВ, предотвращается инициирование за счет слишком высокой энергии пучка частиц ядерных реакций, которые приводят к нежелательным продуктам реакции, например другим изотопам Тс, отличным от 99mTc, которые затем необходимо снова удалять с большими затратами труда.
Мишень из металла 100Мо может быть выполнена так, что выходящий пучок частиц имеет энергию по меньшей мере 5 МэВ, в частности по меньшей мере 10 МэВ. Таким образом, энергию пучка протонов можно поддерживать в диапазоне, в котором возникающие ядерные реакции остаются контролируемыми и в котором минимизируются нежелательные продукты реакции.
В одном варианте выполнения дополнительно выполняют стадию:
- подачи возникшего и отведенного оксида технеция 99mTc в щелочь, в частности в едкий натр, или в раствор соли, в частности раствор соли натрия, для образования пертехнетата 99mTc.
Он является предпочтительным, содержащим 99mTc продуктом реакции, поскольку пертехнетат 99mTc можно легко распределять и подвергать дальнейшей обработке, и он может служить исходной базой для изготовления радиофармпрепаратов, например меток SPECT.
В случае едкого натра реакция происходит в соответствии с уравнением: Tc2O7+2NaOH->2NaTcO4+H2O.
Избыточный O2, который остается от газа кислорода и проходит через жидкость, можно очищать и снова подавать в поток газа, например, в замкнутом циркуляционном контуре.
В одном предпочтительном варианте выполнения мишень из металла 100Мо находится в виде фольги, в частности штабеля из нескольких расположенных друг за другом в направлении облучения слоев фольги. Таким образом, можно особенно эффективно получать 99mTc, и дополнительно к этому легче нагревать мишень из металла 100Мо до требуемой для сублимации температуры. Возможны альтернативные виды, например, мишень из металла 100Мо может находиться в виде пудры, в виде трубок, в виде решетчатой структуры, в виде шариков или в виде металлической пены.
Для этого мишень из металла 100Мо может удерживаться с помощью термически изолирующей подвески, например, из усиленной с помощью G20 эпоксидной смолы.
За счет облучения пучком протонов можно уже достигать нагревания до желаемой температуры, поскольку пучок протонов сам передает энергию в мишень из металла 100Мо. При необходимости можно устанавливать температуру мишени из металла 100Мо посредством согласования друг с другом энергии и/или интенсивности пучка протонов и/или силы газового потока, который можно регулировать, например, с помощью клапана, или посредством управления одной или несколькими этими величинами. Таким образом, можно согласовывать друг с другом подвод тепла с помощью пучка протонов и отвод тепла через подвеску и посредством конвективного охлаждения. Тем самым можно устанавливать равновесную температуру мишени из металла 100Мо.
В частности, нагревание мишени из металла 100Мо можно осуществлять лишь за счет облучения пучком протонов. Дополнительные нагревательные приспособления не требуются обязательно.
В одном альтернативном и/или дополнительном варианте выполнения мишень из металла 100Мо можно нагревать с помощью тока, который пропускают через мишень из металла 100Мо, т.е. с помощью контура тока, например, посредством возникающего при этом резистивного нагрева. Посредством управления контуром электрического тока можно простым образом устанавливать подлежащую достижению температуру.
В одном альтернативном и/или дополнительном варианте выполнения мишень из металла 100Мо может быть расположена в камере, например в керамической камере, которую нагревают с целью нагревания мишени из металла 100Мо. За счет этого можно также достигать и устанавливать необходимую для сублимации температуру.
Устройство согласно изобретению для получения содержащего 99mTc продукта реакции содержит:
- мишень из металла 100Мо,
- ускорительный блок для создания пучка протонов, предназначенного для направления на мишень из металла 100Мо, при этом пучок протонов имеет энергию, которая способна при облучении мишени (15) из металла 100Мо пучком (13) протонов индуцировать ядерную реакцию 100Мо(р,2n)99mTc,
- подвод газа для направления газа кислорода на облучаемую мишень из металла 100Мо для образования оксида технеция 99mTc,
- отвод газа для отведения сублимированного оксида технеция 99mTc.
Кроме того, в одном варианте выполнения устройство может содержать:
- жидкостную камеру со щелочью, в частности с едким натром, или раствором соли, предназначенную для направления в нее оксида технеция 99mTc для образования пертехнетата 99mTc.
Кроме того, устройство может содержать нагревательное приспособление для нагревания мишени из металла 100Мо до температуры свыше 400єС.
Предшествующее и последующее описание отдельных признаков, их преимуществ и их действия относится как к устройству, так и к способу, без явного упоминания этого; в каждом отдельном случае при этом раскрываемые признаки могут быть существенными для изобретения также в других комбинациях.
Ниже приводится более подробное пояснение вариантов выполнения изобретения с предпочтительными модификациями согласно признакам зависимых пунктов формулы изобретения, которые, однако, не имеют ограничительного характера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг.1 - вариант выполнения устройства согласно изобретению для получения пертехнетата 99mTc;
фиг.2 - другой вариант выполнения устройства согласно изобретению для получения пертехнетата 99mTc;
фиг.3 - другой вариант выполнения устройства согласно изобретению для получения пертехнетата 99mTc;
фиг.4 - вид фольги из металла 100Мо;
фиг.5-9 - схематичные изображения мишени из металла 100Мо в различных вариантах выполнения; и
фиг.10 - блок-схема с обзором стадий способа согласно одному варианту выполнения способа.
На фиг.1 показан вариант выполнения устройства согласно изобретению для получения пертехнетата 99mTc.
Ускорительный блок 11, например циклотрон, ускоряет протоны до энергии примерно 20-25 МэВ. Затем протоны в виде пучка 13 протонов направляются на мишень 15 из металла 100Мо, которая облучается пучком протонов. Мишень 15 из металла 100Мо выполнена так, что выходящий пучок частиц имеет энергию по меньшей мере примерно 10 МэВ.
В данном случае показана мишень 15 из металла 100Мо в виде множества расположенных друг за другом в направлении облучения слоев металлической фольги 17, которые расположены перпендикулярно направлению прохождения пучка. Как показано на фиг.4, поверхность фольги 17 больше профиля поперечного сечения пучка 13 протонов.
Слои металлической фольги 17 удерживаются с помощью термически изолирующей подвески 19, которая может быть изготовлена, например, из усиленной G20 эпоксидной смолы.
Пучок 13 протонов взаимодействует с мишенью 15 из металла 100Мо в соответствии с ядерной реакцией 100Мо(р,2n)99mTc, в результате которой затем получают непосредственно 99mTc.
При этом интенсивностью пучка 13 протонов управляют так, что в слои металлической фольги 17 передается при облучении настолько много термической энергии, что слои металлической фольги 17 дополнительно нагреваются до температуры свыше 400єС.
Из источника кислорода направляют газ кислород через клапан 21, который управляет газовым потоком, над 99mTc.
При таких температурах создаваемый в слоях металлической фольги 17 технеций 99mTc реагирует с кислородом с образованием оксида технеция 99mTc, например, в соответствии с уравнением 2Tc+3,5О2->Tc2O7. 100Мо также реагирует с кислородом с образованием оксида молибдена, например с образованием 100МоО3. Поскольку МоО3 является существенно менее летучим, чем оксид технеция, то оксид технеция увлекается направляемым над мишенью 15 из металла 100Мо газом кислородом и может быть отведен.
Газовый поток, передаваемая пучком 13 протонов энергия и потери тепла через подвеску мишени 15 из металла 100Мо согласованы друг с другом так, что достигается и поддерживается необходимая для процесса экстракции сублимацией температура.
Содержащий оксид технеция газ затем направляется в жидкостную колонну 23, в которой содержится раствор соли или щелочь, и завихряется там, так что за счет реакции оксида технеция с раствором образуется пертехнетат 99mTc, например пертехнетат натрия в случае едкого натра или раствора соли натрия. В случае едкого натра реакция может проходить в соответствии с уравнением Tc2O7+2NaOH->2NaTcO4+H2O.
Затем возникающий пертехнетат 99mTc можно применять в качестве исходной базы для изготовления радиофармацевтиков, например, меток SPECT.
Поднимающийся в жидкостной колонне 23 кислород О2 можно снова подавать к подающему газ впуску, например в замкнутом циркуляционном контуре 25.
На фиг.2 показан вариант выполнения, который, по существу, соответствует показанному на фиг.1 варианту выполнения.
Этот вариант выполнения имеет приспособление 27, с помощью которого можно пропускать электрический ток через слои металлической фольги 17, т.е. слои металлической фольги 17 являются частью контура тока. Ток, который проходит через слои металлической фольги 17, резистивно нагревает металлическую фольгу 17. Таким образом, можно просто управлять температурой, до которой нагревается металлическая фольга 17, так что слои металлической фольги 17 достигают необходимой для процесса экстракции сублимацией температуры.
На фиг.3 показан другой вариант выполнения, который по сравнению с показанным на фиг.1 вариантом выполнения имеет нагревательное приспособление 29 в камере облучения, которая может быть, например, из керамики, с помощью которого создается необходимая для процесса экстракции сублимацией температура.
Показанные на фиг.1-3 варианты выполнения для нагревания металлической фольги 17 можно также комбинировать друг с другом.
На фиг.1-3 мишень из металла 100Мо выполнена в виде металлической фольги. Возможны другие варианты выполнения, схематично показанные на фиг.5-9.
На фиг.5 мишень из металла 100Мо выполнена в виде множества трубок.
На фиг.6 мишень из металла 100Мо выполнена в виде пудры.
На фиг.7 показана мишень из металла 100Мо в виде множества шариков.
На фиг.8 показана мишень из металла 100Мо в виде блока металлической пены.
На фиг.9 показаны мишени из металла 100Мо в виде решетки.
Все эти варианты выполнения имеют общим то, что мишень 15 из металла 100Мо имеет большую поверхность, которая может реагировать с подаваемым газом кислородом. Это приводит к эффективной экстракции оксида технеция 99mTc.
На фиг.10 показана блок-схема с обзором стадий способа, которые выполняют в одном варианте выполнения способа.
Сначала обеспечивают мишень из металла 100Мо (стадия 41).
Затем мишень облучают пучком протонов, который ускорен до энергии от 10 МэВ до примерно 25 МэВ (стадия 43).
После облучения мишени мишень нагревают до температуры свыше 400єС (стадия 45), для того чтобы с помощью процесса экстракции сублимацией экстрагировать образованный в мишени 99mTc.
Для этого над мишенью направляют газ кислород (стадия 47), при этом сублимируют и отводят образовавшийся оксид технеция 99mTc (стадия 49).
Из оксида технеция 99mTc можно с помощью едкого натра или раствора соли натрия получать пертехнетат 99mTc.
Перечень позиций
11 Ускорительный блок
13 Пучок протонов
15 Мишень из металла 100Мо
17 Металлическая фольга
19 Подвеска
21 Клапан
23 Жидкостная колонна
25 Циркуляционный контур
27 Контур тока
29 Нагревательное приспособление
41 Стадия 41
43 Стадия 43
45 Стадия 45
47 Стадия 47
49 Стадия 49
51 Стадия 51
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАНОСТРУКТУРИРОВАННОЙ МИШЕНИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МОЛИБДЕН-99 | 2017 |
|
RU2666552C1 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ Тc (РЕЗОСКАНА, ЗОЛЕДРОНОВОЙ КИСЛОТЫ) | 2011 |
|
RU2548168C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ДВУХ РАЗЛИЧНЫХ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ | 2011 |
|
RU2549881C2 |
| СПОСОБЫ, СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИКЛОТРОННОГО ПОЛУЧЕНИЯ ТЕХНЕЦИЯ-99М | 2013 |
|
RU2639752C2 |
| СПОСОБЫ, СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИКЛОТРОННОГО ПОЛУЧЕНИЯ ТЕХНЕЦИЯ-99M | 2013 |
|
RU2692729C2 |
| ПРОИЗВОДСТВО МОЛИБДЕНА-99 С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ | 2014 |
|
RU2667072C2 |
| Способ получения технеция-99m | 2019 |
|
RU2701552C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОИЗОТОПА ИНДИЯ-111 БЕЗ НОСИТЕЛЯ | 2010 |
|
RU2452051C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОИЗОТОПОВ СЕРЕБРА БЕЗ НОСИТЕЛЯ | 2007 |
|
RU2344504C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИНИЯ-225 И ИЗОТОПОВ РАДИЯ И МИШЕНЬ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 2008 |
|
RU2373589C1 |
Изобретение относится к способу получения содержащего 99mTc продукта реакции. В заявленном способе предусмотрено обеспечение подлежащей облучению мишени из металла 100Мо, облучение мишени из металла 100Мо пучком протонов с энергией для индуцирования ядерной реакции 100Мо(р,2n)99mTc, нагревание мишени из металла 100Мо до температуры свыше 300°С, извлечение возникающего 99mTc в мишени (15) из металла 100Мо в процессе экстракции сублимацией с помощью газа кислорода, который направляют над мишенью из металла 100Мо с образованием оксида технеция 99mTc. Устройство для получения содержащего 99mTc продукта реакции содержит мишень из металла 100Мо, ускорительный блок для создания пучка протонов, предназначенного для направления на мишень из металла 100Мо, так что при облучении мишени из металла 100Мо пучком протонов индуцируется ядерная реакция 100Мо(р,2n)99mTc, подвод газа для направления газа кислорода на облучаемую мишень из металла 100Мо для образования оксида технеция 99mTc, отвод газа для отведения сублимированного оксида технеция 99mTc. Техническим результатом является возможность получения технеция непосредственно на основе ядерной реакции, которая происходит за счет взаимодействия пучка протонов с атомами молибдена. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.
1. Способ получения содержащего 99mTc продукта реакции, содержащий следующие стадии:
- обеспечение подлежащей облучению мишени (15) из металла 100Мо,
- облучение мишени (15) из металла 100Мо пучком (13) протонов с энергией, пригодной для индуцирования ядерной реакции 100Mo(p,2n)99mTc,
- нагревание мишени (15) из металла 100Мо до температуры свыше 300°С,
- извлечение возникающего 99mTc в мишени (15) из металла 100Мо в процессе экстракции сублимацией с помощью газа кислорода, который направляют над мишенью из металла 100Мо с образованием оксида технеция 99mTc.
2. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию:
- подачи возникшего оксида технеция 99mTc в щелочь, в частности в едкий натр, или в раствор соли для образования пертехнетата 99mTc.
3. Способ по п.1 или 2, в котором мишень (15) из металла 100Мо находится в виде фольги, в виде пудры, в виде трубок, в виде решетчатой структуры, в виде шариков или в виде металлической пены.
4. Способ по п.1 или 2, в котором мишень (15) из металла 100Мо удерживают с помощью термически изолирующей подвески (19).
5. Способ по п.1 или 2, в котором нагревание мишени (15) из металла 100Мо достигается за счет облучения пучком (13) протонов.
6. Способ по п.1 или 2, в котором нагревание мишени (15) из металла 100Мо осуществляют с помощью тока, пропускаемого через мишень (15) из металла 100Мо.
7. Способ по п.1 или 2, в котором нагревание осуществляют посредством нагревания камеры, в частности керамической камеры, в которой расположена мишень (15) из металла 100Мо.
8. Устройство для получения содержащего 99mTc продукта реакции, содержащее:
- мишень (15) из металла 100Мо,
- ускорительный блок (11) для создания пучка (13) протонов, предназначенного для направления на мишень (15) из металла 100Мо, при этом пучок протонов имеет энергию, которая способна при облучении мишени (15) из металла 100Мо пучком (13) протонов индуцировать ядерную реакцию 100Мо(р,2n) 99mTc,
- подвод газа для направления газа кислорода на облучаемую мишень (15) из металла 100Мо для образования оксида технеция 99mTc,
- отвод газа для отведения сублимированного оксида технеция 99mTc.
9. Устройство по п.8, дополнительно содержащее:
- жидкостную камеру (23) со щелочью, в частности с едким натром, или раствором соли, предназначенную для направления в нее оксида технеция 99mTc для образования пертехнетата 99mTc.
10. Устройство по п.8 или 9, в котором мишень из металла 100Мо находится в виде фольги, в виде пудры, в виде трубок, в виде решетчатой структуры, в виде шариков или в виде металлической пены.
11. Устройство по п.8 или 9, в котором мишень (15) из металла 100Мо удерживается с помощью термически изолирующей подвески (19).
12. Устройство по п.8 или 9, в котором имеется контур (27) тока для пропускания тока через мишень (15) из металла 100Мо.
13. Устройство по п.8 или 9, в котором мишень (15) из металла 100Мо расположена в нагреваемой камере, в частности керамической камере.
| US 5874811 А,23.02.1999AU 515808 B2, 30.04.1981HU 196913 B, 28.02.1989US 0006011825 A1, 04.01.2000 |
