GEMS PETトレーサーの成功例

磁気、真空、放射線の環境下でのモーションソリューションの設計方法

 世界的にがん治療が拡大する中、診断技術の向上が求められています。本記事では、PiezoMotor微細動作ソリューションPiezoMotor、磁場・真空・放射線環境下にあるサイクロトロン内部での電動ソリューション設計をGEヘルスケアに可能にした経緯をご紹介します。 

YouTubeで視聴：当社の製品で成功する方法成功事例：PiezoMotor EMS

このシステムは次のように機能する：

  1. サイクロトロンで特定の同位体を生成する。 
  2. 生物学的放射性トレーサーは、専用の装置で放射化学によって作られる。 
  3. トレーサーは患者に注入される。 
  4. その後、トレーサーは特定のがん細胞に付着する。 
  5. 患者はPETスキャナーに入れられ、システムはトレーサーの陽電子崩壊から放出されるガンマ線を検出する。このガンマ線は、トレーサーが体内の標的細胞に付着した部位で発光する。 

PET同位体は、サイクロトロン内で負電荷を帯びたイオンを強い電界で加速し、得られたビームを反応室、いわゆるターゲットに向けて照射することで生成される。 

加速領域は強力な磁場封じ込めによって小さく保たれる。ビームは、電子ストリッピングによってイオンの電荷を反転させることで、磁気格納容器から取り出される。各反応のために設計されたターゲット内に置かれた異なる出発物質を照射することにより、異なる同位体を得ることができる。使いやすいように、サイクロトロンには通常複数のターゲットが設置されており、ビームを移動させてそれぞれのターゲットに照射することができる。 

ターゲットの内容物を有用なPET同位体に変換する核反応により、ターゲット内部で高レベルの電離放射線が発生する。 

放射線中で動作する非磁性で真空互換性のあるマイクロ・モーターを見つける

「通常、母腫瘍を発見するのは非常に簡単で、多くの技術で可能です。しかし、針の頭ほどの大きさの転移巣をすべて発見することは、しばしば不可能です。PETはこのような転移をすべて発見するのに役立ち、医療スタッフはがんの広がりをよりよく理解することができます。これによって治療計画が最適化され、より多くの命が救われるのです。

がん治療の世界的な発展に伴い、より改良された安価な診断機器への需要が高まっている。GEヘルスケアサイクロトロンは、PETアイソトープへの臨床アクセスを簡素化したいと考えていた。それを解決するために、GEチームは、PETスキャナーの近くでアイソトープを簡単に製造する方法の解決策を見つける必要があり、それによって局所的なアイソトープの入手可能性と半減期という課題を克服することになった。

異なるターゲット間でビームを十分な分解能で移動させるためには、通常モーターが必要である。しかし、真空、電界、放射線を伴う磁気環境のサイクロトロン内に従来の電気モーターを設置することは通常不可能である。標準的な解決策であるモーターをサイクロトロンの外部に設置することは、不注意にも、より高価で信頼性の低い、より複雑な機械的構造につながります。機械的なバックラッシュや複雑な真空フィードスルーは、このような解決策の結果の一部である。 

図3

ピエゾモータが抽出機構を動かし、オペレーターはその同位体用に設計されたターゲット内で特定の同位体を作ることができる。 

標準的なリニアピエゾモーターを選択することで、磁場と真空環境の中で、モーターを抽出位置の近くに配置することができ、モーターに電力を供給するための電気フィードスルーのみを採用した。 

直線ピエゾモーターに加え、チームはシステムのキャリブレーションにかかるメンテナンス時間の短縮も目指していました。この目的のため、完全に非磁性のモーターが必要でした。「PiezoMotor ソリューションPiezoMotor 優れている点は、幅広い製品ラインとモジュラー設計です。 稼働中のシステム校正には非磁性特性を備えた回転モーターが必要でした。PiezoMotor 直線モーターと回転モーターの両方で、様々な機能を備えた多くの選択肢PiezoMotor 」とパーナステ博士は結論づけた。 

パーナステ博士は、2009年に同僚がスウェーデンの技術誌『NyTeknik』PiezoMotor 記事を読んだことを回想した。その記事には、サイクロトロンに必要なマイクロモーターの主要特性がすべて記載されていた。両社がウプサラに拠点を置いていることが判明すると、すぐに打ち合わせが設定された。 

「複数のマイクロモーターと駆動ソリューションを試験した結果、設計面でついに突破口が開け、サイクロトロンにおける同位体生成が可能となりました。最終設計では、陽子ビームのPiezoMotor 20Nリニアモーターを採用し、システム校正には50 mNmトルクの非磁性ロータリー を使用しました」とパーナステ博士は結論付けた。 

「PiezoMotor 当社が最も満足しているサプライヤーPiezoMotor 」

GENtrace製品は2017年に大成功を収めて発売されました。パーナステは当時、ケニアのナイロビから帰国したばかりで、現地での新システム導入を無事に完了させていました。PiezoMotor振り返り、パーナステ博士は次のように結論づけた：「PiezoMotorであるアンドレアス・ダネル氏とは緊密に連携しました。彼は常に連絡が取りやすく、マイクロモーションソリューションに直接関係しない部分も含め、開発プロセス全体を通じて多大な支援を提供してくれました。PiezoMotor 有能なPiezoMotor 、当社の製品開発プロセスに大きく貢献しました。この複雑なイノベーションプロジェクトを共に実現できたのです」 

サイクロトロン・システムズのチーフエンジニア、トーマス・エリクソン氏は次のように結論づけた。PiezoMotor ピエゾモーターは当社が最もPiezoMotor 、今後も共同作業を継続できることを楽しみにしている」