RU2813760C1 - Wet method of obtaining sources for radiation therapy - Google Patents
Wet method of obtaining sources for radiation therapy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813760C1 RU2813760C1 RU2022103816A RU2022103816A RU2813760C1 RU 2813760 C1 RU2813760 C1 RU 2813760C1 RU 2022103816 A RU2022103816 A RU 2022103816A RU 2022103816 A RU2022103816 A RU 2022103816A RU 2813760 C1 RU2813760 C1 RU 2813760C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- radium
- source
- atoms
- thorium
- Prior art date
Links
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИTECHNICAL FIELD
Настоящее изобретение в основном относится к лучевой терапии и в частности к способам получения альфа источников для лучевой терапии.The present invention relates generally to radiation therapy and in particular to methods for producing alpha sources for radiation therapy.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND ART
Альфа-частицы являются мощными средствами в лучевой терапии определенных видов опухолей, включая злокачественные опухоли. Одним из видов альфа источников для лучевой терапии являются источники для диффузионной лучевой терапии альфа-излучающими радионуклидами (DART), наполненные атомами радия-223 или радия-224, которые имеют подходящий (например, не слишком длинный и не слишком короткий) для терапевтических целей период полураспада.Alpha particles are powerful agents in radiation therapy for certain types of tumors, including malignant tumors. One type of alpha source for radiation therapy is an alpha-emitting radionuclide diffusion radiotherapy (DART) source filled with radium-223 or radium-224 atoms that has a period suitable (e.g., not too long or too short) for therapeutic purposes. half-life
В выданном Келсону патенте US 8,834,837 раскрыт способ получения альфа источников DART путем расположения источника в потоке радия-224, исходящем от поверхности источника тория-228.Kelson's US Patent No. 8,834,837 discloses a method for producing DART alpha sources by placing the source in a radium-224 stream emanating from the surface of a thorium-228 source.
В патенте US 2015/0292061 раскрыто отделение продуктов деления радионуклидов от облученной протонами ториевой мишени.US Patent 2015/0292061 discloses the separation of radionuclide fission products from a proton-irradiated thorium target.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения предложен способ накопления радионуклидов радия, включающий получение первого раствора, содержащего радионуклиды тория и торий-связывающий экстрагент, причем первый раствор не связывает радий, обеспечение возможности распада на атомы радия части радионуклидов тория в первом растворе; и сбор атомов радия, полученных в результате распада.In accordance with embodiments of the present invention, there is provided a method for accumulating radium radionuclides, including providing a first solution containing thorium radionuclides and a thorium-binding extractant, wherein the first solution does not bind radium, allowing a portion of the thorium radionuclides in the first solution to decay into radium atoms; and collection of radium atoms resulting from decay.
Необязательно торий-связывающий экстрагент содержит TOPO (триоктилфосфина оксид). Необязательно сбор атомов радия включает сбор атомов радия во второй раствор. Альтернативно или дополнительно сбор атомов радия включает сбор атомов радия на источник для брахитерапии. Необязательно сбор атомов радия включает сбор атомов радия во второй раствор и погружение источника для брахитерапии во второй раствор. Необязательно получение первого раствора включает введение первого раствора в камеру со вторым раствором таким образом, что распадающиеся атомы радия диффундируют во второй раствор. Необязательно получение первого раствора включает получение раствора, содержащего растворитель, имеющий низкую степень растворимости во втором растворе.Optionally, the thorium binding extractant contains TOPO (trioctylphosphine oxide). Optionally, collecting radium atoms includes collecting radium atoms into a second solution. Alternatively or additionally, collecting radium atoms includes collecting radium atoms at a source for brachytherapy. Optionally, collecting the radium atoms includes collecting the radium atoms in a second solution and immersing the brachytherapy source in the second solution. Optionally, preparing the first solution includes introducing the first solution into a chamber containing the second solution such that decaying radium atoms diffuse into the second solution. Optionally, obtaining the first solution includes obtaining a solution containing a solvent having a low degree of solubility in the second solution.
Необязательно растворитель имеет удельный вес ниже, чем удельный вес воды. Необязательно растворитель содержит циклогексан. Необязательно второй раствор содержит солевой раствор. Необязательно обеспечение возможности распада на атомы радия части радионуклидов тория включает оставление раствора для разделения на период распада в камере со стенками из материала, который притягивает радий, и сбор атомов радия включает смыв атомов радия со стенок с помощью солевого раствора. Необязательно обеспечение возможности распада на атомы радия части радионуклидов тория в растворе для разделения включает внесенение первого раствора в камеру, из которой атомы радия отделяют без применения кислоты с рН ниже 4.Optionally, the solvent has a specific gravity lower than that of water. Optionally, the solvent contains cyclohexane. Optionally, the second solution contains a saline solution. Optionally allowing a portion of the thorium radionuclides to decay into radium atoms involves leaving the solution to separate during the decay period in a chamber with walls of a material that attracts radium, and collecting the radium atoms involves washing radium atoms from the walls with a saline solution. Optionally, allowing a portion of the thorium radionuclides in the separation solution to decay into radium atoms involves introducing a first solution into a chamber from which the radium atoms are separated without the use of an acid with a pH below 4.
В некоторых вариантах осуществления получение первого раствора включает получение раствора растворителя для разделения, имеющего низкую степень растворимости, и торий-связывающего экстрагента, объединение полученного раствора для разделения с исходным раствором, содержащим радионуклиды тория, таким образом, что радионуклиды тория из исходного раствора связываются с торий-связывающим экстрагентом, и отделение раствора для разделения от исходного раствора с образованием первого раствора.In some embodiments, producing the first solution includes preparing a solution of a separation solvent having a low degree of solubility and a thorium-binding extractant, combining the resulting separation solution with a feed solution containing thorium radionuclides such that thorium radionuclides from the feed solution are bound to thorium -binding extractant, and separating the separation solution from the original solution to form the first solution.
В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения дополнительно предложен способ производства источника для брахитерапии, включающий получение раствора, содержащего атомы радия; и погружение источника для брахитерапии в указанный раствор таким образом, что атомы радия собираются на источник. Необязательно способ дополнительно включает покрытие источника защитным покрытием, которое предотвращает отделение атомов радия от источника, но позволяет дочерним ядрам атомов радия выходить из источника при распаде атомов радия.In accordance with embodiments of the present invention, there is further provided a method for producing a brachytherapy source, comprising: producing a solution containing radium atoms; and immersing the brachytherapy source in said solution such that radium atoms are collected onto the source. Optionally, the method further includes coating the source with a protective coating that prevents radium atoms from separating from the source but allows daughter nuclei of radium atoms to exit the source as the radium atoms decay.
Необязательно покрытие источника защитным покрытием включает покрытие полисульфоном или полидиметилсилоксаном. Необязательно покрытие источника защитным покрытием включает покрытие оксидом алюминия. Необязательно способ дополнительно включает покрытие источника оксидом марганца перед погружением источника в раствор. Необязательно способ после покрытия источника оксидом марганца дополнительно включает нагревание источника и его медленное остывание. Необязательно источник включает источник оксида марганца. Необязательно раствор содержит солевой раствор или дистиллированную воду.Optionally, coating the source with a protective coating includes coating with polysulfone or polydimethylsiloxane. Optionally, coating the source with a protective coating includes an aluminum oxide coating. Optionally, the method further includes coating the source with manganese oxide before immersing the source in the solution. Optionally, the method, after coating the source with manganese oxide, further includes heating the source and slowly cooling it. Optionally, the source includes a source of manganese oxide. Optionally, the solution contains saline or distilled water.
В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения дополнительно предложено устройство для накопления радионуклидов радия, включающее первый сосуд с первым раствором, содержащим радионуклиды тория и торий-связывающий экстрагент, второй сосуд со вторым раствором, содержащим атомы радия, насос; и процессор, выполненный так, чтобы контролировать подачу насосом третьего раствора в первый сосуд, и спустя период времени, достаточный для сбора атомов радия, удаление третьего раствора из первого сосуда и перенос его во второй сосуд.In accordance with embodiments of the present invention, a device for accumulating radium radionuclides is further provided, including a first vessel with a first solution containing thorium radionuclides and a thorium-binding extractant, a second vessel with a second solution containing radium atoms, a pump; and a processor configured to control the pumping of the third solution into the first vessel, and after a period of time sufficient to collect the radium atoms, removing the third solution from the first vessel and transferring it to the second vessel.
В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения дополнительно предложен источник для брахитерапии, включающий основание по размеру и форме подходящее для введения в орган человека для брахитерапии, покрытие из оксида марганца поверх основания; и атомы радия, прикрепленные к покрытию из оксида марганца. Необязательно основание включает металлическое основание.In accordance with embodiments of the present invention, there is further provided a brachytherapy source, comprising a base of a size and shape suitable for insertion into a human organ for brachytherapy, a manganese oxide coating over the base; and radium atoms attached to a manganese oxide coating. Optionally, the base includes a metal base.
Альтернативно основание включает неметаллическое основание. Необязательно источник для брахитерапии дополнительно содержит защитное покрытие, которое предотвращает отделение атомов радия от источника, но позволяет дочерним ядрам атомов радия выходить из источника. Необязательно защитное покрытие позволяет дочерним ядрам атомов радия выходить из источника за счет энергии, полученной в результате распада атомов радия. Альтернативно или дополнительно защитное покрытие позволяет дочерним ядрам радия выходить из источника за счет диффузии. Необязательно защитное покрытие содержит полисульфон и/или оксид алюминия. Необязательно источник для брахитерапии не содержит атомов тория больше чем 0,1% от атомов радия на источнике. Необязательно атомы радия прикрепляют к покрытию из оксида марганца в результате отжига.Alternatively, the base includes a non-metallic base. Optionally, the brachytherapy source further comprises a protective coating that prevents radium atoms from separating from the source but allows daughter nuclei of radium atoms to escape from the source. Optionally, the protective coating allows the daughter nuclei of the radium atoms to escape from the source using the energy obtained from the decay of the radium atoms. Alternatively or additionally, the protective coating allows radium daughter nuclei to escape from the source by diffusion. Optionally, the protective coating contains polysulfone and/or alumina. Optionally, the brachytherapy source does not contain thorium atoms greater than 0.1% of the radium atoms on the source. Optionally, radium atoms are attached to the manganese oxide coating by annealing.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУРBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Фиг. 1 представляет собой блок-схему действий, выполняемых для производства альфа DART источника для брахитерапии в соответствии с вариантом осуществления изобретения;Fig. 1 is a flow chart of steps performed to produce an alpha DART source for brachytherapy in accordance with an embodiment of the invention;
Фиг. 2 представляет собой схематическую иллюстрацию способа производства радиевого источника для брахитерапии в соответствии с вариантом осуществления изобретения;Fig. 2 is a schematic illustration of a method for producing a radium source for brachytherapy in accordance with an embodiment of the invention;
На Фиг. 3А-3В показана система камеры перед и после периода распада радия в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;In FIG. 3A-3B show a chamber system before and after a radium decay period in accordance with embodiments of the present invention;
На Фиг. 4А-4В показана система камеры перед и после периода распада в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения; иIn FIG. 4A-4B show a chamber system before and after a decay period in accordance with other embodiments of the present invention; And
Фиг. 5 представляет собой схематическую иллюстрацию системы для производства альфа DART источников для брахитерапии в соответствии с вариантом осуществления изобретения.Fig. 5 is a schematic illustration of a system for producing alpha DART sources for brachytherapy in accordance with an embodiment of the invention.
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF IMPLEMENTATION OPTIONS
Аспект некоторых вариантов осуществления изобретения относится к способу получения раствора, содержащего радиоактивные атомы радия. Способ включает обеспечение емкости, содержащей атомы тория в растворе, который притягивает торий, но не притягивает радий, и обеспечение возможности распада тория до радия. В некоторых вариантах осуществления емкость дополнительно содержит второй раствор, который не смешивается с раствором тория. Атомам радия позволяют диффундировать во второй раствор, который удаляют из емкости с атомами радия, когда собрано достаточное количество радия. В других вариантах осуществления атомам радия позволяют накапливаться на стенках емкости и собирают их со стенок после удаления раствора тория из емкости. Торий необязательно содержит торий-228. Однако отмечают, что принципы настоящего изобретения могут использовать также с торием-227, например, полученным из актиния-227.An aspect of some embodiments of the invention relates to a method for producing a solution containing radioactive radium atoms. The method includes providing a container containing thorium atoms in a solution that attracts thorium but not radium, and allowing the thorium to decay into radium. In some embodiments, the container further contains a second solution that is immiscible with the thorium solution. The radium atoms are allowed to diffuse into a second solution, which is removed from the container of radium atoms when sufficient radium has been collected. In other embodiments, radium atoms are allowed to accumulate on the walls of the container and are collected from the walls after the thorium solution is removed from the container. Thorium optionally contains thorium-228. However, it is noted that the principles of the present invention can also be used with thorium-227, for example, obtained from actinium-227.
К аспекту некоторых вариантов осуществления изобретения относится способ получения радиевого источника для брахитерапии. Способ включает погружение источника для брахитерапии в раствор, содержащий атомы радия, таким образом, что атомы радия собираются на источник.An aspect of some embodiments of the invention relates to a method for producing a radium source for brachytherapy. The method includes immersing a brachytherapy source in a solution containing radium atoms such that the radium atoms are collected on the source.
Раствор радия получают необязательно путем применения описанного выше способа. Альтернативно раствор радия получают, применяя любой другой подходящий способ, известный в области техники, такой как отделение радия от тория с помощью ректификационной колонны.The radium solution is optionally prepared by applying the method described above. Alternatively, the radium solution is prepared using any other suitable method known in the art, such as separating radium from thorium using a distillation column.
ОбзорReview
Фиг. 1 представляет собой блок-схему действий, выполняемых для производства радиевого источника для брахитерапии в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Фиг. 2 представляет собой схематическую иллюстрацию способа согласно Фиг. 1.Fig. 1 is a flow chart of steps performed to produce a radium source for brachytherapy in accordance with an embodiment of the invention. Fig. 2 is a schematic illustration of the method according to FIG. 1.
Способ согласно Фиг. 1 необязательно начинается с получения (102) исходного раствора 20, содержащего радионуклиды тория-228 22. Готовят (104) раствор для разделения 30, образованный торий-связывающим экстрагентом, который связывается с торием, но не связывается с радием, растворенным в растворителе, имеющем низкую степень растворимости (т. е. меньше 0,1%) в воде и необязательно удельным весом, отличным от воды, таким как циклогексан. В емкость 40, содержащую полученный (102) исходный раствор 20, загружают (106) раствор для разделения 30. По истечении времени выполнения способа (108) радионуклиды тория 22 из исходного раствора 20 прикрепляются к торий-связывающему экстрагенту в растворе для разделения 30. Следует отметить, что растворитель препятствует смешиванию раствора для разделения 30 с исходным раствором 20.The method according to Fig. 1 optionally begins with the preparation (102) of a source solution 20 containing thorium-228 radionuclides 22. A separation solution 30 is prepared (104) formed by a thorium-binding extractant that binds to thorium but does not bind to radium dissolved in a solvent having low degree of solubility (i.e. less than 0.1%) in water and optionally a specific gravity other than water, such as cyclohexane. The container 40 containing the resulting (102) initial solution 20 is loaded (106) with the separation solution 30. After the process time (108) has elapsed, thorium radionuclides 22 from the initial solution 20 are attached to the thorium-binding extractant in the separation solution 30. It should Note that the solvent prevents separation solution 30 from mixing with feed solution 20.
Раствор для разделения 30, в котором теперь содержатся радионуклиды тория 22, отделяют от исходного раствора 20 и вносят (110) в камеру для сбора радия 60, в которой его оставляют на период распада (112) с продолжительностью, достаточной, чтобы процент радионуклидов тория подвергся радиоактивному распаду до радия. После периода распада (112) раствор для разделения 30 удаляют (114) из камеры для сбора радия 60, оставляя атомы радия 62, не связанные с раствором для разделения 30, внутри камеры для сбора радия 60. Жидкий экстракционный раствор 50 применяют для вымывания атомов радия 62 из камеры для сбора радия 60. Затем источник для брахитерапии 80 погружают (116) в экстракционный раствор 50 и собирают атомы радия 62 на его поверхности. Необязательно перед погружением (116) в экстракционный раствор 50 источник для брахитерапии 80 покрывают (130) оксидом марганца, подходящим для притяжения и/или связывания атомов радия 62 с источником 80.Separation solution 30, which now contains thorium radionuclides 22, is separated from the original solution 20 and introduced (110) into a radium collection chamber 60, in which it is left to decay (112) for a duration sufficient to allow a percentage of the thorium radionuclides to undergo radioactive decay to radium. After the decay period (112), the separation solution 30 is removed (114) from the radium 60 collection chamber, leaving radium 62 atoms not associated with the separation solution 30 inside the radium 60 collection chamber. Liquid extraction solution 50 is used to wash out the radium atoms 62 from the radium 60 collection chamber. The brachytherapy source 80 is then immersed (116) in the extraction solution 50 and radium 62 atoms are collected on its surface. Optionally, prior to immersion (116) in the extraction solution 50, the brachytherapy source 80 is coated (130) with manganese oxide suitable for attracting and/or bonding radium 62 atoms to the source 80.
В некоторых вариантах осуществления после удаления источника для брахитерапии 80 из экстракционного раствора 50, источник покрывают (118) подходящим покрытием, которое препятствует выходу атомов радия 62 из источника, позволяя при этом дочерним нуклидам радона выходить из источника 80. В частности покрытие необязательно является достаточным для предотвращения высвобождения атомов радия при тепловой стерилизации. Альтернативно могут применять другие способы стерилизации, такие как гамма-лучевая стерилизация, и в таких случаях покрытие может быть тоньше или может совсем не применяться.In some embodiments, after removing the brachytherapy source 80 from the extraction solution 50, the source is coated (118) with a suitable coating that prevents radium 62 atoms from escaping the source while allowing radon daughter nuclides to escape from the source 80. In particular, the coating is not necessarily sufficient to preventing the release of radium atoms during heat sterilization. Alternatively, other sterilization methods may be used, such as gamma ray sterilization, and in such cases the coating may be thinner or may not be used at all.
В некоторых вариантах осуществления покрытие содержит полисульфон, например MED2-4213, производимый Solvay. Альтернативно или дополнительно покрытие содержит полидиметилсилоксан (ПДМС), например Eviva EV-500, поставляемый Specialty Polymers, или парилен N. Покрытие необязательно имеет толщину, обеспечивающую диффузию радона через покрытие. Покрытие необязательно имеет толщину меньше 10 мкм, меньше 5 мкм, меньше 1 мкм, менее 0,5 мкм или даже меньше 0,3 мкм. В некоторых вариантах осуществления покрытие имеет толщину по меньшей мере 0,05 мкм или даже по меньшей мере 0,1 мкм. В других вариантах осуществления, например, когда покрытие содержит ПДМС покрытие, покрытие является относительно тонким и имеет толщину по меньшей мере 1 мкм, по меньшей мере 3 мкм или даже по меньшей мере 5 мкм или по меньшей мере 8 мкм.In some embodiments, the coating contains a polysulfone, such as MED2-4213, manufactured by Solvay. Alternatively or additionally, the coating contains polydimethylsiloxane (PDMS), such as Eviva EV-500, available from Specialty Polymers, or Parylene N. The coating does not necessarily have a thickness such that radon diffuses through the coating. The coating optionally has a thickness of less than 10 µm, less than 5 µm, less than 1 µm, less than 0.5 µm, or even less than 0.3 µm. In some embodiments, the coating has a thickness of at least 0.05 microns or even at least 0.1 microns. In other embodiments, for example, when the coating comprises a PDMS coating, the coating is relatively thin and has a thickness of at least 1 μm, at least 3 μm, or even at least 5 μm or at least 8 μm.
В некоторых вариантах осуществления покрытие содержит оксид алюминия, так же известный как окись алюминия. Покрытие окисью алюминия необязательно является достаточно тонким, чтобы позволить выход радона за счет отдачи при радиоактивном распаде. Покрытие окисью алюминия необязательно получают, применяя атомно-слоевое осаждение (АСО), и оно имеет толщину меньше 50 нм, меньше 10 нм или даже меньше 6 нм.In some embodiments, the coating comprises aluminum oxide, also known as alumina. The aluminum oxide coating is not necessarily thin enough to allow release of radon by recoil from radioactive decay. The alumina coating is optionally obtained using atomic layer deposition (ALD) and has a thickness of less than 50 nm, less than 10 nm, or even less than 6 nm.
В некоторых вариантах осуществления перед нанесением покрытия (118) на источник для брахитерапии 80 источник для брахитерапии 80 отжигают путем нагревания и его медленного остывания. Необязательно при отжиге источник для брахитерапии 80 нагревают до по меньшей мере 275 °С, до по меньшей мере 350 °С или даже до по меньшей мере 400 °С. В некоторых вариантах осуществления отжиг проводят в среде с низким содержанием кислорода, например, в вакууме или в среде инертного газа.In some embodiments, before coating (118) is applied to the brachytherapy source 80, the brachytherapy source 80 is annealed by heating it and slowly cooling it. Optionally, during annealing, the brachytherapy source 80 is heated to at least 275°C, to at least 350°C, or even to at least 400°C. In some embodiments, annealing is performed in a low oxygen environment, such as a vacuum or an inert gas environment.
Подробное описание раствора для разделенияDetailed description of the separation solution
Кислотный раствор 20, содержащий торий-228, коммерчески доступен у различных поставщиков, включая, например, Eckert-Ziegler в Германии и Окриджскую национальную лабораторию (ORNL) в США. Acid solution 20 containing thorium-228 is commercially available from various suppliers, including, for example, Eckert-Ziegler in Germany and Oak Ridge National Laboratory (ORNL) in the USA.
Получение (104) раствора для разделения 30 осуществляют, применяя любой подходящий способ, известный в данной области техники, такой как любой из способов, описанных в статье Afifi et al, “Extraction and Determination of Thorium and its application on Geologic Samples using Trioctyl Phosphine Oxide”, Arab Journal of Nuclear Science and Applications, 45(3), 2012, описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.Preparation (104) of separation solution 30 is carried out using any suitable method known in the art, such as any of the methods described in Afifi et al, “Extraction and Determination of Thorium and its application on Geologic Samples using Trioctyl Phosphine Oxide ”, Arab Journal of Nuclear Science and Applications, 45(3), 2012, the description of which is incorporated herein by reference.
В некоторых вариантах осуществления торий-связывающий экстрагент содержит органический экстрагент, такой как TOPO, трибутилфосфат, N,N,N’,N’-терагексилсукциниламид, N-алкиламиды, нитрат триалкилметиламмония, дидодецилфосфорная кислота, 2-этил-гексил-фенил-фосфорная кислота, диизобутилкетон или гексаацетат каликсарена.In some embodiments, the thorium-binding extractant contains an organic extractant such as TOPO, tributyl phosphate, N,N,N',N'-terahexylsuccinylamide, N-alkylamides, trialkylmethylammonium nitrate, didodecylphosphoric acid, 2-ethylhexylphenylphosphoric acid , diisobutyl ketone or calixarene hexaacetate.
Альтернативно или дополнительно торий-связывающий экстрагент содержит один или несколько сульфоксидов, таких как дибутил-н-сульфоксид (ДБСО), как описано, например, в статье Khan et al., “Solvent Extraction of Thorium From Nitric Acid Solutions Using Di-N-Butyl Sulfoxide (Dbso) in Xylene”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, December 1995, col. 198, issue 2, pp. 409-421, описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.Alternatively or additionally, the thorium-binding extractant contains one or more sulfoxides, such as dibutyl-n-sulfoxide (DBSO), as described, for example, in Khan et al., “Solvent Extraction of Thorium From Nitric Acid Solutions Using Di-N- Butyl Sulfoxide (Dbso) in Xylene”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, December 1995, col. 198, issue 2, pp. 409-421, the description of which is incorporated herein by reference.
В некоторых вариантах осуществления торий-связывающий экстрагент содержит экстрагент, который связывается со свинцом, в дополнение к связыванию c торием, для уменьшения количество свинца, который входит в экстракционный раствор 50 и в конечном итоге достигает источника 80. Альтернативно или дополнительно в раствор для разделения 30 добавляют отдельный свинец-связывающий материал.In some embodiments, the thorium binding extractant contains an extractant that binds to lead, in addition to binding to thorium, to reduce the amount of lead that enters the extraction solution 50 and ultimately reaches the source 80. Alternatively or additionally to the separation solution 30 add a separate lead-binding material.
Альтернативно применению циклогексана в качестве растворителя применяют другие растворители, такие как бензол, четыреххлористый углерод, хлороформ, керосин, толуол, додекан или о-ксилол.As an alternative to the use of cyclohexane as a solvent, other solvents are used, such as benzene, carbon tetrachloride, chloroform, kerosene, toluene, dodecane or o-xylene.
В некоторых вариантах осуществления во время выполнения способа (108) емкость 40 встряхивают, чтобы вызвать связывание тория с торий-связывающим экстрагентом. В таких вариантах время выполнения способа (108) составляет по меньшей мере 30 сек, по меньшей мере 1 мин, по меньшей мере 3 мин или даже по меньшей мере 5 мин. Время выполнения способа (108) необязательно составляет меньше 15 мин, меньше 10 мин или даже меньше 5 мин.In some embodiments, during method (108), the container 40 is shaken to cause thorium to bind to the thorium-binding extractant. In such embodiments, the execution time of the method (108) is at least 30 seconds, at least 1 minute, at least 3 minutes, or even at least 5 minutes. The execution time of the method (108) is not necessarily less than 15 minutes, less than 10 minutes, or even less than 5 minutes.
Альтернативно емкость 40 не встряхивают во время выполнения способа (108). В соответствии с такой альтернативой время выполнения способа является достаточно долгим, чтобы обеспечить диффузию тория в торий-связывающий экстрагент, и необязательно составляет по меньшей мере 6 ч, по меньшей мере 12 ч или даже по меньшей мере 24 ч.Alternatively, the container 40 is not shaken during the method (108). According to such an alternative, the process time is long enough to allow diffusion of thorium into the thorium binding extractant, and is optionally at least 6 hours, at least 12 hours, or even at least 24 hours.
Емкость 40 показана закрытой, что особенно полезно, когда ее встряхивают, чтобы вызвать связывание. Однако, необходимо отметить, что можно использовать емкости других форм, включая открытые емкости.Container 40 is shown closed, which is particularly useful when shaken to cause binding. However, it should be noted that other shapes of containers can be used, including open containers.
Подробное описание сбора радияDetailed description of radium collection
В некоторых вариантах осуществления во время периода распада (112), в камере для сбора радия 60 с раствором для разделения 30 и радионуклидами тория 22 находится экстракционный раствор 50 так, что атомы радия 62, образовавшиеся в результате распада радионуклидов тория 22, диффундируют в экстракционный раствор 50. Необязательно экстракционный раствор 50 содержит дистиллированную воду. Дистиллированная вода необязательно составляет по меньшей мере 80%, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 95% или даже по меньшей мере 99% экстракционного раствора 50. Установлено, что применение дистиллированной воды способствует более легкому переносу атомов радия к источнику для брахитерапии 80, чем другие растворы, такие как солевые растворы. Необязательно в вариантах осуществления, в которых экстракционный раствор 50 содержит дистиллированную воду, камеру для сбора радия 60 выполняют из материла, с которым радий не склонен объединяться, таким как тефлон. Альтернативно экстракционный раствор 50 содержит солевой раствор, такой как хлорид калия (KCl). Солевые растворы обычно уменьшают оседание радия на стенках камеры для сбора радия 60, и поэтому их могут применять в вариантах осуществления, в которых камера для сбора радия 60 включает стеклянную емкость. Однако отмечают, что экстракционный раствор 50 может содержать солевой раствор даже в тех вариантах осуществления, в которых камера для сбора радия 60 изготовлена не из стекла, а скорее изготовлена из других материалов, таких как тефлон. Необязательно камера для сбора радия 60 не включает внутренние стенки или другие элементы, которые прочно связывают атомы радия 62 таким образом, что для экстрагирования атомов радия 62 из камеры требуется кислота с рН, равным 4 или ниже. Таким образом, атомы радия 62 могут собирать в некислотный раствор, что может быть более удобно для переноса атомов радия 62 к источнику для брахитерапии 80.In some embodiments, during the decay period (112), an extraction solution 50 is located in the radium 60 collection chamber with separation solution 30 and thorium radionuclides 22 such that radium 62 atoms resulting from the decay of thorium radionuclides 22 diffuse into the extraction solution 50. Optionally, extraction solution 50 contains distilled water. Distilled water optionally makes up at least 80%, at least 90%, at least 95%, or even at least 99% of the extraction solution 50. The use of distilled water has been found to facilitate easier transfer of radium atoms to the brachytherapy source 80. than other solutions such as saline solutions. Optionally, in embodiments in which the extraction solution 50 contains distilled water, the radium collection chamber 60 is made of a material with which radium does not tend to combine, such as Teflon. Alternatively, extraction solution 50 contains a saline solution such as potassium chloride (KCl). Saline solutions generally reduce the deposition of radium on the walls of the radium 60 collection chamber and may therefore be used in embodiments in which the radium 60 collection chamber includes a glass container. However, it is noted that the extraction solution 50 may contain a saline solution even in embodiments in which the radium collection chamber 60 is not made of glass, but rather is made of other materials, such as Teflon. Optionally, the radium 60 collection chamber does not include internal walls or other elements that tightly bind the radium 62 atoms such that an acid with a pH of 4 or lower is required to extract the radium 62 atoms from the chamber. In this way, radium 62 atoms can be collected into a non-acidic solution, which may be more convenient for transferring radium 62 atoms to the brachytherapy 80 source.
Концентрация соли в солевом растворе 50 необязательно составляет по меньшей мере 0,001 моль или даже по меньшей мере 0,01 моль. В некоторых вариантах осуществления концентрация соли в солевом растворе составляет меньше 0,1 моль. Необязательно солевой раствор имеет рН около 5 (±10%). Альтернативно солевому раствору экстракционный раствор 50 содержит слабую кислоту с рН между 2-3. В соответствии с этой альтернативой после удаления (114) раствора для разделения 30 и перед погружением (116) источника для брахитерапии 80 в экстракционный раствор 50, экстракционный раствор 50 необязательно титруют, чтобы он лучше подходил для пропускания атомов 62 к источнику для брахитерапии 80.The salt concentration in brine solution 50 is optionally at least 0.001 mol or even at least 0.01 mol. In some embodiments, the salt concentration in the brine solution is less than 0.1 mole. Optionally, the saline solution has a pH of about 5 (±10%). As an alternative to saline solution, extraction solution 50 contains a weak acid with a pH between 2-3. According to this alternative, after removal (114) of the separation solution 30 and before immersing (116) the brachytherapy source 80 in the extraction solution 50, the extraction solution 50 is optionally titrated to be better suited for passing atoms 62 to the brachytherapy source 80.
В некоторых вариантах осуществления вместо удаления (114) раствора для разделения 30 из камеры для сбора радия 60 экстракционный раствор 50 удаляют в другую емкость, а раствор для разделения 30 оставляют в камере для сбора радия 60.In some embodiments, instead of removing (114) the separation solution 30 from the radium collection chamber 60, the extraction solution 50 is removed to another container and the separation solution 30 is retained in the radium collection chamber 60.
В других вариантах осуществления во время периода распада (112) раствор для разделения 30 и содержащиеся в нем радионуклиды тория 22 находятся в камере для сбора радия 60 сами по себе, а атомы радия 62, образовавшиеся в результате распада, оседают на стенках камеры для сбора радия 60. После периода распада (112) раствор для разделения 30 удаляют из камеры для сбора радия 60, а экстракционный раствор 50 пропускают через камеру для сбора радия 60 для сбора атомов радия 62 со стенок камеры. В этих вариантах осуществления экстракционный раствор 50 необязательно содержит солевой раствор, такой как хлорид калия (KCl), или слабую кислоту, подходящую для смывания атомов радия 62 со стенок камеры для сбора радия 60. Необязательно в этих вариантах осуществления камере для сбора радия 60 придают форму, имеющую большую площадь поверхности, например, форму длинной и узкой колонны. Например, камера для сбора радия 60 может иметь форму длинной и узкой трубки с диаметром меньше 15 мм, меньше 10 мм или даже меньше 5 мм. Длину трубки, служащей камерой для сбора радия 60, необязательно выбирают согласно количеству применяемого раствора для разделения 30. В некоторых вариантах осуществления трубка имеет длину по меньшей мере 10 см или даже по меньшей мере 15 см. Необязательно в этих вариантах осуществления трубка имеет два отверстия, которые позволяют протекать экстракционному раствору 50 через трубку от первого отверстия на одном конце до второго отверстия на другом конце, таким образом смывая осевшие атомы радия 62 со стенок трубки, служащей камерой для сбора радия 60.In other embodiments, during the decay period (112), the separation solution 30 and thorium radionuclides 22 contained therein are in the radium collection chamber 60 by themselves, and the radium 62 atoms resulting from the decay are deposited on the walls of the radium collection chamber 60. After the decay period (112), the separation solution 30 is removed from the radium collection chamber 60, and the extraction solution 50 is passed through the radium collection chamber 60 to collect radium 62 atoms from the walls of the chamber. In these embodiments, the extraction solution 50 optionally contains a saline solution, such as potassium chloride (KCl), or a weak acid suitable for washing radium 62 atoms from the walls of the radium 60 collection chamber. Optionally, in these embodiments, the radium 60 collection chamber is shaped , having a large surface area, for example, the shape of a long and narrow column. For example, the radium 60 collection chamber may take the form of a long and narrow tube with a diameter of less than 15 mm, less than 10 mm, or even less than 5 mm. The length of the tube serving as the radium collection chamber 60 is optionally selected according to the amount of separation solution 30 used. In some embodiments, the tube has a length of at least 10 cm, or even at least 15 cm. Optionally, in these embodiments, the tube has two holes, which allow the extraction solution 50 to flow through the tube from the first hole at one end to the second hole at the other end, thereby washing the deposited radium 62 atoms from the walls of the tube serving as a collection chamber for radium 60.
Альтернативно применению экстракционного раствора 50, раствор для разделения 30 оставляют сам по себе на достаточное время (112), чтобы процент радионуклидов подвергся радиоактивному распаду до радия. Затем источник 80 погружают в раствор для разделения 30 для сбора атомов радия (62) на его поверхность. Такой альтернативный вариант могут применять особенно в случаях, когда приемлем сбор некоторых радионуклидов тория 22 на источник 80, и нет необходимости удалять радионуклиды тория 22 из емкости, в которую погружен источник 80. Необязательно в этих вариантах осуществления емкость с раствором для разделения 30 содержит материал, такой как тефлон, который не связывает атомы радия 62.An alternative to using extraction solution 50, separation solution 30 is left on its own for sufficient time (112) for a percentage of the radionuclides to undergo radioactive decay to radium. The source 80 is then immersed in a separation solution 30 to collect radium atoms (62) onto its surface. Such an alternative may be used especially in cases where it is acceptable to collect some of the thorium radionuclides 22 at the source 80 and there is no need to remove the thorium radionuclides 22 from the container in which the source 80 is immersed. Optionally, in these embodiments, the separation solution container 30 contains material such as Teflon, which does not bind radium 62 atoms.
Подробное описание источникаDetailed description of the source
Источник для брахитерапии 80 может иметь по существу любую форму, подходящую для лечения брахитерапией. Источник для брахитерапии 80 может иметь, например, форму цилиндра, форму плоской поверхности или форму шара. В некоторых вариантах осуществления источник для брахитерапии 80 содержит материал, который притягивает атомы радия 62 из экстракционного раствора 50. Например, источник для брахитерапии 80 может содержать металлический источник или может быть покрыт металлом. Эти варианты осуществления в частности пригодны, когда экстракционный раствор 50 содержит дистиллированную воду, которая позволяет атомам радия 62 диффундировать к металлическому источнику. Отмечают, что в соответствии с некоторыми из этих вариантов осуществления, покрытие (130) источника для брахитерапии 80 оксидом марганца не обязательно и может быть пропущено.The brachytherapy source 80 can be in essentially any form suitable for brachytherapy treatment. The brachytherapy source 80 may have, for example, a cylindrical shape, a flat surface shape, or a spherical shape. In some embodiments, the brachytherapy source 80 contains a material that attracts radium 62 atoms from the extraction solution 50. For example, the brachytherapy source 80 may contain a metal source or may be coated with a metal. These embodiments are particularly useful when the extraction solution 50 contains distilled water, which allows the radium 62 atoms to diffuse to the metal source. It is noted that in accordance with some of these embodiments, coating (130) of the brachytherapy source 80 with manganese oxide is not necessary and may be omitted.
В некоторых вариантах осуществления источник для брахитерапии 80 содержит материал, который не мешает одному или нескольким методам медицинской визуализации, таким как ультразвук или МРТ, которые будут использоваться при имплантации источника 80 для брахитерапии.In some embodiments, the brachytherapy source 80 contains a material that does not interfere with one or more medical imaging techniques, such as ultrasound or MRI, that will be used when the brachytherapy source 80 is implanted.
Альтернативно или дополнительно источник для брахитерапии 80 содержит материал для связывания с оксидом марганца, который в свою очередь связывается с атомами радия 62. Необязательно источник для брахитерапии 80 включает металлическое основание, которое подходит для получения покрытия из оксида марганца. Альтернативно источник для брахитерапии 80 включает неметаллическое основание, которое представляет собой металл, покрытый металлом, который в достаточной степени связывается с покрытием из оксида марганца. Альтернативно источник для брахитерапии 80 включает любой другой материал, который может связываться с покрытием из оксида марганца.Alternatively or additionally, the brachytherapy source 80 contains a material for binding to manganese oxide, which in turn binds to the radium 62 atoms. Optionally, the brachytherapy source 80 includes a metal base that is suitable for producing a manganese oxide coating. Alternatively, the brachytherapy source 80 includes a non-metallic base that is a metal coated with a metal that sufficiently bonds to the manganese oxide coating. Alternatively, the brachytherapy source 80 includes any other material that can bind to the manganese oxide coating.
Оксид марганца необязательно содержит диоксид марганца (MnO2). Альтернативно оксид марганца содержит любой другой оксид марганца, который связывает радий, такой как диоксид марганца (IV), оксид марганца (II) (MnO), оксид марганца (II, III) (Mn3O4), оксид марганца (III) (Mn2O3) и оксид марганца (VII) (Mn2O7) или смесь различных оксидов марганца.The manganese oxide optionally contains manganese dioxide (MnO 2 ). Alternatively, manganese oxide contains any other manganese oxide that binds radium, such as manganese(IV) dioxide, manganese(II) oxide (MnO), manganese(II, III ) oxide ( Mn3O4 ), manganese(III) oxide ( Mn 2 O 3 ) and manganese (VII) oxide (Mn 2 O 7 ) or a mixture of various manganese oxides.
Покрытие (130) источника для брахитерапии 80 оксидом марганца необязательно проводят путем погружения источника для брахитерапии 80 в перманганат калия (KMnO4). Покрытие (130) необязательно проводят при температуре по меньшей мере 60 °С или даже по меньшей мере 80 °С, например, при около 90 °С. После покрытия источника для брахитерапии 80, источник и покрытие из оксида марганца необязательно медленно остывают в течение по меньшей мере часа или даже по меньшей мере 6 ч. Заявитель обнаружил, что за счет медленного остывания достигают более стабильного покрытия. Альтернативно применяют любой другой подходящий способ покрытия оксидом марганца. В других вариантах осуществления вместо или в дополнение к оксиду марганца применяют любой другой материал, подходящий для связывания атомов радия 62.Coating (130) of the brachytherapy source 80 with manganese oxide is optionally accomplished by immersing the brachytherapy source 80 in potassium permanganate (KMnO 4 ). Coating (130) is optionally carried out at a temperature of at least 60°C or even at least 80°C, for example at about 90°C. After coating the brachytherapy source 80, the source and manganese oxide coating are optionally allowed to cool slowly for at least an hour or even at least 6 hours. Applicant has found that a more stable coating is achieved by slow cooling. Alternatively, any other suitable manganese oxide coating method is used. In other embodiments, any other material suitable for binding radium 62 atoms is used instead of or in addition to manganese oxide.
В некоторых вариантах осуществления перед погружением источника для брахитерапии 80 в экстракционный раствор 50 экстракционный раствор 50 разбавляют, концентрируют или подвергают химическому изменению. Например, как упоминалось выше, экстракционный раствор 50 могут титровать до желаемого уровня рН, например, около 5. Разбавление и/или концентрирование необязательно проводят для приведения концентрации радия в экстракционном растворе 50 в желаемые пределы. Необязательно концентрация радия составляет по меньшей мере 3 мкКи/мл, по меньшей мере 5 мкКи/мл или даже по меньшей мере 10 мкКи/мл. В некоторых вариантах осуществления концентрация радия составляет меньше 60 мкКи/мл, меньше 50 мкКи/мл или даже меньше 40 мкКи/мл.In some embodiments, before the brachytherapy source 80 is immersed in the extraction solution 50, the extraction solution 50 is diluted, concentrated, or chemically altered. For example, as mentioned above, the extraction solution 50 may be titrated to a desired pH level, for example, about 5. Dilution and/or concentration is optionally performed to bring the radium concentration in the extraction solution 50 within the desired range. Optionally, the radium concentration is at least 3 μCi/ml, at least 5 μCi/ml, or even at least 10 μCi/ml. In some embodiments, the radium concentration is less than 60 μCi/ml, less than 50 μCi/ml, or even less than 40 μCi/ml.
Погружение (116) источника для брахитерапии 80 в экстракционный раствор 50 необязательно проводят в течение по меньшей мере часа, по меньшей мере 5 ч или даже по меньшей мере 10 ч. Альтернативно применяют известные в данной области техники способы для ускорения сбора радия на источник для брахитерапии 80, такие как встряхивание и/или перемешивание. В некоторых вариантах осуществления экстракционный раствор 50 нагревают для ускорения сбора радия на источник для брахитерапии 80. Экстракционный раствор 50 необязательно нагревают до температуры, создающей потоки в растворе, например, по меньшей мере 50 °С, по меньшей мере 60 °С, по меньшей мере 75 °С или даже по меньшей мере 80 °С. Необязательно раствор нагревают до температуры не выше 90 °С или даже не выше 80 °С. В соответствии с такой альтернативой погружение необязательно проводят в течение менее 3 ч, менее часа или даже менее 30 мин. Время погружения (116) источника для брахитерапии 80 в экстракционный раствор 50 необязательно выбирают согласно желаемой активности источника и концентрации радия в экстракционном растворе 50.Immersion (116) of the brachytherapy source 80 in the extraction solution 50 is optionally carried out for at least an hour, at least 5 hours, or even at least 10 hours. Alternatively, methods known in the art are used to accelerate the collection of radium to the brachytherapy source. 80, such as shaking and/or stirring. In some embodiments, the extraction solution 50 is heated to accelerate the collection of radium to the brachytherapy source 80. The extraction solution 50 is optionally heated to a temperature that creates currents in the solution, for example, at least 50°C, at least 60°C, at least 75°C or even at least 80°C. Optionally, the solution is heated to a temperature no higher than 90 °C or even no higher than 80 °C. According to such an alternative, the immersion is optionally carried out for less than 3 hours, less than an hour or even less than 30 minutes. The immersion time (116) of the brachytherapy source 80 in the extraction solution 50 is optionally selected according to the desired activity of the source and the concentration of radium in the extraction solution 50.
В варианте осуществления для крупномасштабного производства источника для брахитерапии 80 контролируют скорость получения атомов радия 62 в камере для сбора радия 60, и когда скорость ниже желаемого уровня, заменяют раствор для разделения 30 другой партией раствора для разделения 30 с более высокой плотностью тория. Альтернативно добавляют концентрированный раствор для разделения 30 с высокой плотностью тория к раствору для разделения 30, находящемуся в данный момент в камере для сбора радия 60. Необязательно перед добавлением концентрированного раствора для разделения 30 с высокой плотностью тория, часть раствора для разделения 30 с низкой плотностью тория удаляют из камеры для сбора радия 60 для освобождения места для концентрированного раствора для разделения 30. Отмечают, что вместо контроля фактической скорости распада тория до радия, оценивают скорость, основанную на периоде полураспада тория и на исходной концентрации тория в растворе для разделения 30, и соответственно заранее выбирают время добавления и/или замещения раствора для разделения 30.In an embodiment for large-scale production of brachytherapy source 80, the rate of production of radium 62 atoms in the radium collection chamber 60 is monitored, and when the rate is below the desired level, the separation solution 30 is replaced with another batch of separation solution 30 with a higher density of thorium. Alternatively, add the concentrated high thorium density separation solution 30 to the 30 separation solution currently in the radium 60 collection chamber. Optionally, before adding the concentrated high thorium density separation solution 30, a portion of the low thorium density separation solution 30 removed from the radium 60 collection chamber to make room for the concentrated separation solution 30. Note that, rather than monitoring the actual decay rate of thorium to radium, the rate is estimated based on the half-life of thorium and the initial concentration of thorium in separation solution 30, and accordingly the time for adding and/or replacing the separation solution 30 is selected in advance.
В камере для сбора радия 60 концентрация тория в растворе для разделения 30 составляет необязательно по меньшей мере 0,08 мКи, по меньшей мере 0,1 мКи или даже по меньшей мере 0,2 мКи на каждый мл. Заявитель обнаружил, что применение более высоких концентраций тория может оказать разрушающее воздействие на циклогексан, вызывая высвобождение атомов водорода, и поэтому концентрация тория в растворе для разделения 30 необязательно меньше 2 мКи или даже меньше 1 мКи на каждый мл. В некоторых вариантах осуществления для концентрации тория в растворе для разделения 30 определяют верхний и нижний пределы. Когда концентрация достигает нижнего предела, раствор для разделения 30 заменяют или добавляют в камеру для сбора радия 60 более концентрированный раствор тория для доведения концентрации тория до верхнего предела.In the radium 60 collection chamber, the concentration of thorium in separation solution 30 is optionally at least 0.08 mCi, at least 0.1 mCi, or even at least 0.2 mCi per ml. Applicant has discovered that the use of higher concentrations of thorium can have a destructive effect on cyclohexane by causing the release of hydrogen atoms, and therefore the thorium concentration in separation solution 30 is not necessarily less than 2 mCi or even less than 1 mCi per ml. In some embodiments, upper and lower limits are determined for the concentration of thorium in separation solution 30. When the concentration reaches the lower limit, the separation solution 30 is replaced or a more concentrated thorium solution is added to the radium collection chamber 60 to bring the thorium concentration to the upper limit.
Способ согласно Фиг. 1 не зависит от качества (например, чистоты) исходного раствора 20, так как радий, направляемый на источник для брахитерапии, разделяют с исходным раствором 20 перед направлением радия на источник для брахитерапии. Соответственно, полученный источник для брахитерапии могут производить без тория, смешанного с радием, или по меньшей мере с низким количеством атомов тория, таким как меньше одного процента от числа атомов радия на источнике для брахитерапии, меньше 0,1% атомов радия или даже меньше 0,01% атомов радия на источнике для брахитерапии. Однако отмечают, что в некоторых случаях желателен источник для брахитерапии, содержащий и радий, и торий. В таких случаях желаемый процент тория может быть достигнут путем смешивания раствора с желаемой концентрацией тория с экстракционным раствором 50.The method according to Fig. 1 is independent of the quality (eg, purity) of the source solution 20, since the radium sent to the brachytherapy source is separated from the source solution 20 before the radium is sent to the brachytherapy source. Accordingly, the resulting brachytherapy source can be produced without thorium mixed with radium, or at least with a low number of thorium atoms, such as less than one percent of the number of radium atoms in the brachytherapy source, less than 0.1% of radium atoms, or even less than 0 .01% radium atoms at the brachytherapy source. However, it is noted that in some cases a brachytherapy source containing both radium and thorium is desirable. In such cases, the desired percentage of thorium can be achieved by mixing a solution with the desired thorium concentration with the 50% extraction solution.
Способ согласно Фиг. 1 также обеспечивает высокую степень утилизации тория.The method according to Fig. 1 also provides a high thorium recovery rate.
Необязательно способ согласно Фиг. 1 не требует высоких температур, и в некоторых вариантах осуществления весь способ согласно Фиг. 1 проводят при температурах ниже 180 °С или даже ниже 140 °С. Однако, в других вариантах осуществления одна или несколько стадий способа могут потребовать высоких температур, выше 250 °С или даже выше 300 °С или 350 °С.Optionally the method according to FIG. 1 does not require high temperatures, and in some embodiments, the entire method of FIG. 1 is carried out at temperatures below 180 °C or even below 140 °C. However, in other embodiments, one or more process steps may require high temperatures, above 250°C or even above 300°C or 350°C.
КамерыCameras
На Фиг. 3А-3В показана система камеры 300 перед и после периода распада (112) в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Система камеры 300 представляет собой возможный вариант реализации камеры 60, описанной выше. Камера 310 системы 300 включает верхнюю пробку 302 для загрузки раствора для разделения 30, содержащего радионуклиды тория 22, в камеру 310. Снизу камера 310 включает узкое отверстие 304, которое соединяется с узкой тефлоновой трубкой 306, с наружной мембраной 308, через которую экстракционный раствор 50 вводят в камеру 310. Мембрана 308, необязательно изготовленная из силикона или резины, позволяет вводить или удалять жидкости иглой без протекания.In FIG. 3A-3B show a chamber system 300 before and after a decay period (112) in accordance with embodiments of the present invention. The camera system 300 is a possible implementation of the camera 60 described above. Chamber 310 of system 300 includes an upper plug 302 for loading separation solution 30 containing thorium radionuclides 22 into chamber 310. At the bottom, chamber 310 includes a narrow opening 304 that connects to a narrow Teflon tube 306, with an outer membrane 308 through which extraction solution 50 is introduced into the chamber 310. The membrane 308, optionally made of silicone or rubber, allows fluids to be introduced or removed by the needle without leakage.
Через верхнее отверстие в камере 310, которое герметично закрывают верхней пробкой 302, проводят внесение (110) раствора для разделения 30 в камеру 310. Перед, после и/или одновременно с внесением раствора для разделения 30, подходящее количество экстракционного раствора 50 вводят в камеру 310 через мембрану 308. Экстракционный раствор 50 заполняет узкую тефлоновую трубку 306 и часть камеры 310. Поскольку раствор для разделения 30 легче экстракционного раствора 50, раствор для разделения 30 плавает на экстракционном растворе 50, как показано на Фиг. 3А. После периода распада (112) экстракционный раствор 50 удаляют из камеры 310 через мембрану 308 так, что в камере 310 остается только раствор для разделения 30, как показано на Фиг. 3В. Отмечают, что небольшая часть экстракционного раствора 50 необязательно остается в узкой тефлоновой трубке 306, так что не весь экстракционный раствор 50 экстрагируют из системы камеры 300. Это полезно, чтобы убедиться, что никакая значимая часть раствора для разделения 30, которая может загрязнить экстракционный раствор 50, не покидает систему камеры 300 с экстракционным раствором 50. Размер узкой тефлоновой трубки 306 необязательно выбирают таким образом, чтобы минимизировать, с одной стороны, количество экстракционного раствора 50, оставшегося в системе камеры 300, а с другой стороны, предотвратить выход остатков раствора для разделения 30 из системы камеры 300 с экстракционным раствором 50. Отмечают, что вместо тефлоновой трубки 306 могут применять трубку из любого подходящего материала, такого как силикон или резина. Этот вариант в частности полезен в случаях, когда раствор для разделения 30 не попадает в трубку, и, следовательно, нет проблемы совместимости раствора для разделения 30 и материала трубки.Through the upper opening in chamber 310, which is sealed with top plug 302, separation solution 30 is introduced (110) into chamber 310. Before, after, and/or simultaneously with the addition of separation solution 30, a suitable amount of extraction solution 50 is introduced into chamber 310. through membrane 308. Extraction solution 50 fills narrow Teflon tube 306 and part of chamber 310. Because separation solution 30 is lighter than extraction solution 50, separation solution 30 floats on extraction solution 50, as shown in FIG. 3A. After the breakup period (112), extraction solution 50 is removed from chamber 310 through membrane 308 such that only separation solution 30 remains in chamber 310, as shown in FIG. 3B. It is noted that a small portion of the extraction solution 50 does not necessarily remain in the narrow Teflon tube 306, so that not all of the extraction solution 50 is extracted from the chamber system 300. This is useful to ensure that no significant portion of the separation solution 30 is present that could contaminate the extraction solution 50 , does not leave the chamber system 300 with the extraction solution 50. The size of the narrow Teflon tube 306 is optionally selected to minimize, on the one hand, the amount of extraction solution 50 remaining in the chamber system 300, and on the other hand, prevent the escape of residual separation solution 30 of the chamber system 300 with the extraction solution 50. It is noted that in place of the Teflon tubing 306, tubing of any suitable material, such as silicone or rubber, may be used. This option is particularly useful in cases where the separation solution 30 does not enter the tube and therefore there is no compatibility issue between the separation solution 30 and the tube material.
После этого дополнительный экстракционный раствор 50 можно вводить через мембрану 308 в камеру 310 для сбора атомов радия из того же раствора для разделения 30. Когда концентрация тория в растворе для разделения 30 становится ниже порогового значения, в камеру 310 через пробку 302 вводят дополнительное количество раствора для разделения 30 с высокой концентрацией тория. Таким образом, систему 300 можно применять для непрерывного производства экстракционных растворов 50, содержащих радий.Additional extraction solution 50 can then be introduced through membrane 308 into chamber 310 to collect radium atoms from the same separation solution 30. When the concentration of thorium in separation solution 30 falls below a threshold value, additional extraction solution is introduced into chamber 310 through plug 302. separation 30 with a high concentration of thorium. Thus, the system 300 can be used to continuously produce extraction solutions 50 containing radium.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления внесение (110) раствора для разделения 30 в камеру 310 проводят при намного меньшей скорости, чем введение экстракционного раствора 50 в камеру 310. Например, внесение (110) раствора для разделения 30 в камеру 310 можно проводить один раз на каждые 10, каждые 100 или даже каждые 1000 стадий введения экстракционного раствора 50 в камеру 310. Таким образом, внесение (110) раствора для разделения 30 в камеру 310 можно рассматривать в этих вариантах осуществления как стадию инициализации.In some embodiments, the addition (110) of separation solution 30 to chamber 310 is carried out at a much lower rate than the addition of extraction solution 50 to chamber 310. For example, the addition (110) of separation solution 30 to chamber 310 may be performed once per every 10, every 100, or even every 1000 steps of introducing the extraction solution 50 into the chamber 310. Thus, introducing (110) the separation solution 30 into the chamber 310 can be considered in these embodiments as an initialization step.
На Фиг. 4А-4В показана система камеры 400 перед и после периода распада (112) в соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения. В системе 400 камера 310 имеет узкий удлинитель 402, подходящий для сбора атомов радия на его внутренних стенках.In FIG. 4A-4B show a chamber system 400 before and after a decay period (112) in accordance with other embodiments of the present invention. In system 400, chamber 310 has a narrow extension 402 suitable for collecting radium atoms on its inner walls.
На стадии инициализации системы раствор для разделения 30, содержащий радионуклиды тория, обычно загружают через отверстие, закрытое верхней пробкой 302, в узкий удлинитель 402, как показано на Фиг. 4А. После первого периода распада (112) экстракционный раствор 50 загружают через мембрану 308 и трубку 306 в узкий удлинитель 402, проталкивая раствор для разделения 30 в камеру 310, как показано на Фиг. 4В. Экстракционным раствором 50 собирают атомы радия со стенок узкого удлинителя 402 и удаляют его через мембрану 308 вместе с атомами радия. Затем раствор для разделения 30 возвращают в узкий удлинитель 402, как показано на Фиг. 4А, и начинается другой цикл производства атомов радия.During the initialization of the system, separation solution 30 containing thorium radionuclides is typically loaded through the opening capped by the top plug 302 into a narrow extension 402, as shown in FIG. 4A. After the first breakup period (112), extraction solution 50 is loaded through membrane 308 and tube 306 into narrow extension 402, pushing separation solution 30 into chamber 310, as shown in FIG. 4B. Extraction solution 50 collects radium atoms from the walls of narrow extension 402 and removes it through membrane 308 along with the radium atoms. The separation solution 30 is then returned to the narrow extension 402 as shown in FIG. 4A, and another cycle of radium atom production begins.
Фиг. 5 представляет собой схематическую иллюстрацию системы 500 для производства альфа DART источников для брахитерапии в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. Система 500 включает коллектор 502, который соединяется через клапаны 508 и жидкостные трубки 504 с различными емкостями. Емкости включают сосуд 510 для экстракционного раствора 50, камеру для сбора радия 560, в которой атомы радия 62 (Фиг. 2), образовавшиеся после распада радионуклидов тория 22, диффундируют в экстракционный раствор 50. Емкости необязательно дополнительно включают камеру для оценки 518, сосуд для хранения радия 530 и водяную камеру 540. В некоторых вариантах осуществления коллектор 502 соединяют с одним или несколькими многокамерными погружными сосудами 550, которые включают множество погружных отсеков 552, расположенных для приема элементов, которые должны быть преобразованы в источник для брахитерапии 80 путем накопления атомов радия. Роботизированную руку 580 необязательно применяют для введения источников для брахитерапии 80 в погружные отсеки 552 и извлечения их оттуда. Насос 536 необязательно соединяют с коллектором 502 и применяют для перемещения жидкостей между емкостями системы 500. К одному из клапанов 508 коллектора 502 подсоединяют слив 570 для приема не требующихся больше отработанных жидкостей.Fig. 5 is a schematic illustration of a system 500 for producing alpha DART sources for brachytherapy in accordance with one embodiment of the invention. System 500 includes a manifold 502 that connects through valves 508 and fluid pipes 504 to various containers. The vessels include a vessel 510 for the extraction solution 50, a radium collection chamber 560 in which atoms of radium 62 (FIG. 2) formed from the decay of thorium radionuclides 22 diffuse into the extraction solution 50. The vessels optionally further include an assessment chamber 518, a vessel for radium storage 530 and a water chamber 540. In some embodiments, the manifold 502 is connected to one or more multi-chamber immersion vessels 550 that include a plurality of immersion compartments 552 arranged to receive elements to be converted into a brachytherapy source 80 by accumulating radium atoms. The robotic arm 580 is optionally used to insert and remove brachytherapy sources 80 into and out of the immersion compartments 552. A pump 536 is optionally connected to a manifold 502 and is used to move fluids between the reservoirs of the system 500. A drain 570 is connected to one of the valves 508 of the manifold 502 to receive waste fluids that are no longer required.
В некоторых вариантах осуществления одну или несколько емкостей, таких как сосуд для экстракционного раствора 510, камера для сбора радия 560, камера для оценки 518 и/или водяная камера 540, помещают на соответствующие весы 572, которые применяют для контроля количества жидкости в емкостях. Альтернативно или дополнительно могут применять любые другие датчики для контроля содержимого емкостей.In some embodiments, one or more containers, such as extraction solution vessel 510, radium collection chamber 560, evaluation chamber 518, and/or water chamber 540, are placed on appropriate scales 572, which are used to monitor the amount of liquid in the containers. Alternatively or additionally, any other sensors can be used to monitor the contents of the containers.
ЦПУ (центральное процессорное устройство) 548 необязательно контролирует работу системы 500, посылая команды управления клапанам 508, насосу 536 и/или роботизированной руке 580. Команды от ЦПУ 548 передают по проводам или беспроводным способом с помощью любого подходящего способа, известного в данной области техники. Обычно закрытые клапаны 508 открывают, когда требуется пропустить жидкость через конкретный клапан, и снова закрывают после пропуска жидкости.The CPU (central processing unit) 548 optionally controls the operation of the system 500 by sending control commands to the valves 508, the pump 536, and/or the robotic arm 580. The commands from the CPU 548 are transmitted wired or wirelessly using any suitable method known in the art. Typically, closed valves 508 are opened when fluid is required to pass through a particular valve and closed again after fluid has passed.
При работе насос 536 перекачивает некоторое количество экстракционного раствора 50 из сосуда 510 в камеру 560 для сбора радия. Перед, параллельно и/или после этого в камеру для сбора радия 560 через верхний клапан 514 вводят раствор для разделения 30. Через заранее определенное время и/или после определения того, что собрано достаточное количество радия, насос 536 извлекает экстракционный раствор 50 из камеры для сбора 560 в камеру для оценки 518, в которой оценивают экстракционный раствор 50 и/или содержание в нем радия. Если качество экстракционного раствора 50 является достаточным, насос 536 перекачивает экстракционный раствор 50 в сосуд для хранения радия 530. Однако если концентрация экстракционного раствора 50 требует корректировки, насос 536 перекачивает требуемое количество воды из водяной камеры 540 в камеру для оценки 518. Альтернативно или дополнительно экстракционный раствор 50 возвращают в камеру для сбора 560 для получения большего количества радия. Параллельно с получением экстракционного раствора радия 50, экстракционный раствор радия 50 передают в один или несколько многокамерных погружных сосудов 550, где источники для брахитерапии 80 погружают в экстракционный раствор радия 50. Система 500 может включать любое количество камер для сбора 560, соединенных с одним коллектором 502, для параллельного получения раствора радия.In operation, pump 536 pumps a quantity of extraction solution 50 from vessel 510 to radium collection chamber 560. Before, in parallel, and/or after this, a separation solution 30 is introduced into the radium collection chamber 560 through the top valve 514. After a predetermined time and/or after determining that a sufficient amount of radium has been collected, the pump 536 withdraws the extraction solution 50 from the chamber to collecting 560 into an evaluation chamber 518 in which the extraction solution 50 and/or its radium content is evaluated. If the quality of extraction solution 50 is sufficient, pump 536 pumps extraction solution 50 to radium storage vessel 530. However, if the concentration of extraction solution 50 requires adjustment, pump 536 pumps the required amount of water from water chamber 540 to evaluation chamber 518. Alternatively or additionally, extraction solution 50 is returned to collection chamber 560 to obtain more radium. In parallel with the production of the radium 50 extraction solution, the radium 50 extraction solution is transferred to one or more multi-chamber immersion vessels 550 where brachytherapy sources 80 are immersed in the radium 50 extraction solution. The system 500 may include any number of collection chambers 560 connected to a single manifold 502 , for parallel production of radium solution.
Как показано, клапаны 508 расположены линейно вдоль коллектора 502. Однако в других вариантах осуществления трубки 504 и/или клапаны 508 расположены радиально на коллекторе 502. Необязательно коллектор 502 имеет форму половины или полной сферы. Чтобы передавать жидкость между двумя емкостями, клапан 508, соединенный с исходной емкостью, открывают и насос 536 извлекает из нее количество жидкости во внутреннюю камеру насоса. Затем клапан 508, соединенный с исходной емкостью, закрывают, клапан, соединенный с конечной емкостью, открывают, и насос приводят в действие для выталкивания жидкости из его внутренней камеры в конечную емкость.As shown, valves 508 are arranged linearly along manifold 502. However, in other embodiments, tubes 504 and/or valves 508 are arranged radially on manifold 502. Optionally, manifold 502 is shaped like a half or full sphere. To transfer liquid between two containers, valve 508 connected to the source container is opened and pump 536 extracts a quantity of liquid from it into the inner chamber of the pump. Then, the valve 508 connected to the source container is closed, the valve connected to the final container is opened, and the pump is operated to push liquid from its inner chamber into the final container.
ЗаключениеConclusion
Следует понимать, что описанные выше способы и устройства следует интерпретировать как включающие в себя устройства для осуществления указанных способов и способы применения указанных устройств. Следует понимать, что признаки и/или стадии, описанные в отношении одного варианта осуществления, иногда могут применять с другими вариантами осуществления, и что не все варианты осуществления изобретения обладают всеми признаками и/или стадиями, показанными на конкретной фигуре или описанных в отношении одного из конкретных вариантов осуществления. Особо следует отметить, что, хотя некоторые из зависимых пунктов формулы изобретения зависят только от одного родительского пункта, это обусловлено формальными требованиями некоторых юрисдикций, и, если не представляется возможным или специально не оговорено, настоящее изобретение включает все комбинации зависимых пунктов формулы изобретения. Задачи не обязательно выполняют в точно описанном порядке.It should be understood that the methods and devices described above should be interpreted as including devices for carrying out said methods and methods of using said devices. It should be understood that the features and/or steps described in relation to one embodiment may sometimes be used with other embodiments, and that not all embodiments of the invention have all the features and/or steps shown in a particular figure or described in relation to one of specific embodiments. It is especially noted that although some of the dependent claims depend on only one parent claim, this is due to the formal requirements of some jurisdictions and, unless not possible or specifically stated, the present invention includes all combinations of dependent claims. The tasks are not necessarily performed in the exact order described.
Следует отметить, что некоторые из описанных выше вариантов осуществления могут включать структуру, действия или детали структур и действий, которые могут быть не существенными для изобретения, и которые описаны в виде примеров. Структура и действия, описанные в контексте данного изобретения, могут быть заменены эквивалентами, выполняющими ту же функцию, даже если структура или действия различны, как известно в данной области техники. Варианты осуществления, описанные выше, приведены для примера, и настоящее изобретение не ограничивается тем, что было в частности показано и описано выше. То есть объем настоящего изобретения включает и комбинации и подкомбинации различных признаков, описанных выше, так же как их вариации и модификации, которые могут возникнуть у специалистов в данной области техники после прочтения вышеприведенного описания, и которые не раскрыты в предшествующем уровне техники. Поэтому объем изобретения ограничен только элементами и пределами, используемыми в формуле изобретения, где термины “содержать”, “включать”, “иметь” и их родственные термины означают при использовании в формуле изобретения “включая, но не обязательно ограничиваясь ими”.It should be noted that some of the embodiments described above may include structure, actions, or details of structures and actions that may not be essential to the invention, and which are described by way of examples. The structure and actions described in the context of this invention may be replaced by equivalents performing the same function, even if the structure or actions are different, as is known in the art. The embodiments described above are given by way of example, and the present invention is not limited to what has been specifically shown and described above. That is, the scope of the present invention includes combinations and subcombinations of the various features described above, as well as variations and modifications thereof that may occur to those skilled in the art after reading the above description and which are not disclosed in the prior art. Therefore, the scope of the invention is limited only by the elements and scope used in the claims, where the terms “comprise,” “include,” “have,” and their related terms mean, when used in the claims, “including, but not necessarily limited to.”
Claims (47)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US62/913,184 | 2019-10-10 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2024103738A Division RU2829860C2 (en) | 2019-10-10 | 2020-10-05 | Wet method of producing radiation therapy sources |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2813760C1 true RU2813760C1 (en) | 2024-02-16 |
Family
ID=
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2122249C1 (en) * | 1992-01-03 | 1998-11-20 | Брэдтек Лтд. | Method of purifying material containing radioactive impurities |
| CA2374861A1 (en) * | 2001-12-21 | 2003-06-21 | Japan Nuclear Cycle Development Institute | Method for removing radium in water |
| RU2215798C1 (en) * | 2002-05-06 | 2003-11-10 | Институт биологии Коми Научного центра Уральского отделения РАН | Method of concentrating radium radionuclide from water |
| RU2317607C1 (en) * | 2006-06-27 | 2008-02-20 | Владимир Анатольевич Загрядский | METHOD FOR ACQUIRING Th-228 AND Ra-224 RADIONUCLIDES TO PRODUCE Bi-212 RADIONUCLIDE BASED THERAPEUTIC PREPARATION |
| KR20090011147A (en) * | 2007-07-25 | 2009-02-02 | 한국전기연구원 | Carbon nanotube based brachytherapy device |
| WO2009134431A1 (en) * | 2008-05-02 | 2009-11-05 | Civatech Oncology | Brachytherapy devices and related methods and computer program products |
| RU2513206C1 (en) * | 2012-10-30 | 2014-04-20 | Леонид Асхатович Мазитов | Method of separating thorium-228 and radium-224 |
| RU2612543C2 (en) * | 2011-06-01 | 2017-03-09 | Нуклетрон Оперейшнз Б.В. | Composite assembly of source for brachytherapy |
| US9908788B1 (en) * | 2001-09-26 | 2018-03-06 | Wrt International Llc | Radium removal from aqueous media using zeolite materials |
| US9951399B2 (en) * | 2014-04-09 | 2018-04-24 | Los Alamos National Security, Llc | Separation of protactinum, actinium, and other radionuclides from proton irradiated thorium target |
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2122249C1 (en) * | 1992-01-03 | 1998-11-20 | Брэдтек Лтд. | Method of purifying material containing radioactive impurities |
| US9908788B1 (en) * | 2001-09-26 | 2018-03-06 | Wrt International Llc | Radium removal from aqueous media using zeolite materials |
| CA2374861A1 (en) * | 2001-12-21 | 2003-06-21 | Japan Nuclear Cycle Development Institute | Method for removing radium in water |
| JP2003185791A (en) * | 2001-12-21 | 2003-07-03 | Japan Nuclear Cycle Development Inst States Of Projects | How to remove radium in water |
| RU2215798C1 (en) * | 2002-05-06 | 2003-11-10 | Институт биологии Коми Научного центра Уральского отделения РАН | Method of concentrating radium radionuclide from water |
| RU2317607C1 (en) * | 2006-06-27 | 2008-02-20 | Владимир Анатольевич Загрядский | METHOD FOR ACQUIRING Th-228 AND Ra-224 RADIONUCLIDES TO PRODUCE Bi-212 RADIONUCLIDE BASED THERAPEUTIC PREPARATION |
| KR20090011147A (en) * | 2007-07-25 | 2009-02-02 | 한국전기연구원 | Carbon nanotube based brachytherapy device |
| WO2009134431A1 (en) * | 2008-05-02 | 2009-11-05 | Civatech Oncology | Brachytherapy devices and related methods and computer program products |
| RU2612543C2 (en) * | 2011-06-01 | 2017-03-09 | Нуклетрон Оперейшнз Б.В. | Composite assembly of source for brachytherapy |
| RU2513206C1 (en) * | 2012-10-30 | 2014-04-20 | Леонид Асхатович Мазитов | Method of separating thorium-228 and radium-224 |
| US9951399B2 (en) * | 2014-04-09 | 2018-04-24 | Los Alamos National Security, Llc | Separation of protactinum, actinium, and other radionuclides from proton irradiated thorium target |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7372706B2 (en) | Wet preparation of radiotherapy sources | |
| Jia et al. | Determination of radium isotopes in environmental samples by gamma spectrometry, liquid scintillation counting and alpha spectrometry: a review of analytical methodology | |
| AU2024220076B2 (en) | Production of highly purified 212Pb | |
| McLain et al. | An alternative separation procedure for 90Sr age dating using DGA Resin | |
| RU2813760C1 (en) | Wet method of obtaining sources for radiation therapy | |
| Weinstein et al. | Technical difficulties in 99mTc-labeling of erythrocytes | |
| RU2829860C2 (en) | Wet method of producing radiation therapy sources | |
| HK40072092A (en) | Wet preparation of radiotherapy sources | |
| TW202308743A (en) | Process, apparatus and system for the production, separation and purification of radioisotopes | |
| RU2476942C1 (en) | Method of obtaining rhenium-188 radionuclide without carrier and apparatus for realising said method | |
| JP2025103742A (en) | Apparatus and method for manufacturing radioactive nuclide, and kit for manufacturing radioactive nuclide | |
| Ashraf Chaudry et al. | Separation of Mo-99 and Tc-99m by using TOA-xylene based supported liquid membrane | |
| SmoakIII | 99mTc. LABELING OF ERYTHROCYTES | |
| Cunha et al. | Solvent extraction studies using tetracycline as complexing agent: XIV. Study of the behaviour of tetracycline as an extracting agent for some fission products | |
| JPH06192164A (en) | Synthesis acetic acid | |
| Burn | Quarterly Review No. 6 for Spring 1989 | |
| Lázně | BOOKLET OF ABSTRACTS | |
| Buchtela | Liquid waste processing from TRIGA spent fuel storage pits | |
| Hou | Progress and status of radioanalytical chemistry of radionuclides |