專利名稱：用于暫時(shí)標(biāo)記對(duì)象的方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明在標(biāo)記和識(shí)別對(duì)象的領(lǐng)域內(nèi)。特別關(guān)于用于施加僅在確定時(shí)間期間持續(xù)和可檢測(cè)的不可見標(biāo)記的方法、裝置和系統(tǒng)。
現(xiàn)有技術(shù)本領(lǐng)域中已知用于標(biāo)識(shí)和鑒定目的的對(duì)象的標(biāo)記，為此目的已利用了很多種物理效應(yīng)，例如利用包含如一個(gè)或多個(gè)紫外發(fā)光化合物的特種油墨標(biāo)記文件或商品。這些標(biāo)記保持對(duì)肉眼不可見并且僅能利用適當(dāng)紫外光照射而顯現(xiàn)。所述這種標(biāo)記在相應(yīng)標(biāo)記的鈔票、護(hù)照、信用卡、打烙印的商品等的整個(gè)存活期限上也具有永久、持續(xù)的屬性。
在某些情況下，需要暫時(shí)標(biāo)記文件或商品，例如，在過程鏈中用于區(qū)別目的，其中在過程的第一部分中將指示區(qū)別的標(biāo)記應(yīng)用于確定的對(duì)象，在過程的第二部分對(duì)標(biāo)記的對(duì)象執(zhí)行對(duì)應(yīng)于所述區(qū)別的動(dòng)作，由此在另一位置在稍后的時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行過程的所述第二部分。僅具有指示將對(duì)標(biāo)記的對(duì)象執(zhí)行所述動(dòng)作的目的的標(biāo)記通常在執(zhí)行完動(dòng)作之后必須被移除。
在最早情況下，所述標(biāo)記可能是簡單顏色標(biāo)記或標(biāo)簽，通過簡單的清除操作可以執(zhí)行所述標(biāo)記的移除。然而，存在更多精密的應(yīng)用，其中標(biāo)記應(yīng)當(dāng)保持不可見，其中標(biāo)記應(yīng)當(dāng)是機(jī)器可讀的，并且其中由于通過清除操作移除標(biāo)記的不可能性，在確定的時(shí)間之后它必須自己消失。
所述技術(shù)問題顯然要求在適當(dāng)位置設(shè)置某種內(nèi)在定時(shí)機(jī)制。利用在溫度、光、氧氣或濕度的影響下的適當(dāng)化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)定時(shí)不是足夠可靠的，因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)速度非常依靠溫度以及標(biāo)記所施加到的襯底的可能的催化影響。同樣的原因適用于基于標(biāo)記化合物的自然蒸發(fā)或擴(kuò)散的定時(shí)。蒸發(fā)和擴(kuò)散過程與化學(xué)反應(yīng)類似，非常依賴環(huán)境和依賴溫度。而且，因?yàn)闃?biāo)記化合物在這些過程中不真正消失，可能產(chǎn)生未標(biāo)記對(duì)象通過其與標(biāo)記對(duì)象接觸的交叉污染。
到目前為止還沒有公開通過儀器設(shè)備可檢測(cè)的并且以可預(yù)知的方式自己及時(shí)逐漸消失的不可見標(biāo)記。
雖然現(xiàn)有技術(shù)中已公開用于標(biāo)記目的的放射性同位素的某些應(yīng)用，例如在US3805067中“使用裂變產(chǎn)物秘密標(biāo)記表面的方法”，在US3959630中“具有短半衰期的放射性同位素的身份卡”以及在WO02/00440 A2中，但是這些公開都沒有解決上述技術(shù)問題。所引用的文件描述了乏味且耗時(shí)地將放射性裂變產(chǎn)物植入材料中。
發(fā)明概述自然界中已知的唯一絕對(duì)并不受環(huán)境影響的內(nèi)在定時(shí)機(jī)制是放射性同位素的“原子衰變時(shí)鐘”。根據(jù)本發(fā)明，利用存活期短的放射性同位素標(biāo)記所述對(duì)象，由此解決所述技術(shù)問題。
根據(jù)本發(fā)明，暫時(shí)標(biāo)記對(duì)象的方法包括施加包含適當(dāng)?shù)拇婊钇诙痰姆派湫酝凰氐耐苛辖M分的步驟。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“存活期短”定義為放射性同位素的半衰期，其范圍介于一分鐘與一天之間，優(yōu)選是在多分鐘和多小時(shí)之間。優(yōu)選是選擇具有如下半衰期的放射性同位素(放射性核素)，該半衰期與在標(biāo)記操作和要采取的過程動(dòng)作(特別是識(shí)別步驟)之間的所述過程中需要的時(shí)延是可比較的，即，大約多分鐘到多小時(shí)。
為避免標(biāo)記的任何損失或通過標(biāo)記與未標(biāo)記對(duì)象的接觸的交叉污染，涂料組分還可包括粘合劑，以便確保在標(biāo)記的對(duì)象上的放射性同位素的固定。值得注意的是，所述粘合劑可以以極小數(shù)量存在，以便避免標(biāo)記的任何可見影響。
而且選擇所述同位素以便導(dǎo)致在某一距離容易檢測(cè)其存在，優(yōu)選是通過在其放射性衰變期間發(fā)出的足夠能量的伽馬輻射來檢測(cè)。僅具有粒子發(fā)射、例如α-或β-輻射的同位素，這些輻射被空氣或任何其它材料強(qiáng)烈吸收，使可靠和敏感的檢測(cè)在所有實(shí)際環(huán)境下變得困難。發(fā)出β+輻射的同位素是可檢測(cè)的，然而是通過511keV正負(fù)電子湮滅(anihilation)γ輻射。
選擇半衰期和應(yīng)用的所述同位素?cái)?shù)量，以便使用現(xiàn)有技術(shù)水平的檢測(cè)設(shè)備在要求的工作條件下得到可靠檢測(cè)。可靠檢測(cè)意味著，從標(biāo)記獲得的檢測(cè)器信號(hào)優(yōu)選是背景之上至少5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差。
值得注意的是，放射性衰變事件確實(shí)服從泊松類型統(tǒng)計(jì)，即測(cè)定事件數(shù)目的標(biāo)準(zhǔn)偏差等于所述事件數(shù)目的平方根。讓B＝缺少標(biāo)記時(shí)的背景(在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔Δt中測(cè)定的計(jì)數(shù)的數(shù)目)，S＝存在標(biāo)記時(shí)的信號(hào)(在同一時(shí)間間隔Δt中測(cè)定的計(jì)數(shù)的數(shù)目)，則標(biāo)準(zhǔn)偏差σ(S)＝(S)1/2。用于可靠檢測(cè)的條件，例如上面所述的，則轉(zhuǎn)換成S＞＝5*(S)1/2+B。例如，取背景B為10、測(cè)定S為50將滿足可靠檢測(cè)的設(shè)定條件。
從上面所述可容易地推斷出，非常少量的所應(yīng)用放射性同位素將足以滿足標(biāo)記目的。在少到三個(gè)半衰期之后，這種要求的放射性的最小值將已經(jīng)安全地衰變到背景水平以下。在所有情況下對(duì)標(biāo)記所要求的放射性比那些用于醫(yī)學(xué)射線照相應(yīng)用的放射性要低得多。
最好選擇放射性同位素以便允許其溶解在涂料組分中。因此，溶解同位素的可能性不僅取決于包含它的化學(xué)物種的性質(zhì)-在要求的低濃度水平任何物質(zhì)是可溶解的-而且主要取決于從中提取同位素的放射性前驅(qū)材料的化學(xué)性質(zhì)。
值得注意的是，如果能夠作為存活期較長的放射性母同位素的衰變(子體)產(chǎn)物來現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生存活期短的放射性同位素，則存活期短的放射性同位素僅可在實(shí)際應(yīng)用中處理。在這種情況下，存活期短的同位素與其放射性前驅(qū)處于長期平衡中(即，其中所有衰變鏈元素的濃度處于穩(wěn)定狀態(tài))，采用前驅(qū)的數(shù)值放射性和半衰期。子同位素一與其母體分離，就按照其自己的較短存活期衰變。
這意味著，母同位素必須以允許所產(chǎn)生的子產(chǎn)物容易與其生成母體分離的化學(xué)形式存在。已知僅有很少的同位素滿足本文要求的全部條件，這些條件是值得注意的i)表現(xiàn)具有γ輻射的發(fā)射的存活期短的衰變；ii)具有存活期足夠長的母同位素；iii)具有允許同位素從它們的母同位素中容易分離的化學(xué)屬性。
已被廣泛研究并用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的這些同位素之一是99m-锝。99m-Tc是具有142.68keV的能量、具有6.01小時(shí)的半衰期的γ輻射體。該同位素在99-鉬到99-锝的β衰變中是亞穩(wěn)能級(jí)。99-Mo又具有66小時(shí)(2.75天)的半衰期。99-Mo是核反應(yīng)堆中235-鈾的裂變產(chǎn)物，并且目前從特別設(shè)計(jì)的反應(yīng)堆中輻照的核燃料中提取。也可以通過對(duì)98-鉬目標(biāo)的高通量中子輻照來產(chǎn)生。
包含以依附于離子交換劑、凝膠或類似的色譜載體的鉬酸鹽離子的化學(xué)形式存在的99-Mo前驅(qū)同位素的99m-锝發(fā)生器可從放射性藥物公司買到。在與其通過母體99-Mo的衰變來補(bǔ)充相對(duì)應(yīng)的間隔中，可通過簡單洗脫從這些發(fā)生器中‘分離’99m-Tc。99m-Tc發(fā)生器的有效存活期大約是99m-Mo前驅(qū)的5個(gè)半衰期周期，即大約兩周。這次之后，發(fā)生器必須由新的來更換。
根據(jù)本發(fā)明，從這種類型的發(fā)生器獲得的99m-Tc在現(xiàn)場(chǎng)以受控方式混合到印刷液中，以便獲得受控的標(biāo)準(zhǔn)放射性的液體。
通過將確定數(shù)量的所述印刷液施加到對(duì)象表面，實(shí)現(xiàn)所討論的對(duì)象標(biāo)記。通過本領(lǐng)域內(nèi)任何已知的方法可以實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)；優(yōu)選是通過按需滴入類型的噴墨印刷或噴涂方法，因?yàn)檫@些方法不需要外部(放射性)墨水再循環(huán)。因此，打印頭的墨水流量傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是機(jī)電的或壓電式的；墨水優(yōu)選是通過打印頭內(nèi)部循環(huán)，以便在打印或標(biāo)記操作期間保持墨水的放射性等級(jí)恒定并提供需要的壓力梯度。
‘打印’操作還能或者以簡單標(biāo)記或者以印戳的形式執(zhí)行，簡單標(biāo)記或印戳在所用放射性同位素的存活期內(nèi)可由對(duì)應(yīng)的輻射敏感區(qū)域檢測(cè)裝置讀取。一收到相應(yīng)信號(hào)(優(yōu)選是電信號(hào))，可激活打印或標(biāo)記操作。
根據(jù)本發(fā)明，需要用于標(biāo)記的放射性同位素的數(shù)量很少，除直接輻射效應(yīng)之外，不用關(guān)注毒理問題；事實(shí)上，沉積在標(biāo)記中的同位素原子的數(shù)目遠(yuǎn)低于大多數(shù)常規(guī)分析儀器的檢測(cè)限制，以及遠(yuǎn)低于規(guī)定的化學(xué)毒性水平。
根據(jù)公式N＝1.44*I0*t1/2，標(biāo)記中需要的放射性原子的總數(shù)目N能夠從同位素的半衰期t1/2以及期望的初始絕對(duì)衰變率I0中計(jì)算；優(yōu)選絕對(duì)初始衰變率I0低于1000貝可(每秒衰變)。需要使用半衰期為10分鐘、少于一百萬原子的同位素，對(duì)應(yīng)于少于1.6*10-18摩爾。
根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)記方法利用任何存活期短的放射性同位素是可行的，所述同位素是存活期長的放射性母同位素的直接或間接子體，并且用于所述同位素的化學(xué)分離方法是已知的。值得注意的是，下面的放射性同位素可用于標(biāo)記裝置的備選實(shí)施例60-Fe母體(半衰期為1.5百萬年)產(chǎn)生作為標(biāo)記同位素的60m-Co(半衰期為10.5分鐘)，同時(shí)產(chǎn)生以低于放射性背景水平的速率衰變到穩(wěn)定的60-Ni的60-Co(半衰期為5.27年)。
90-Sr母體(半衰期為28.79年)產(chǎn)生作為標(biāo)記同位素的90m-Y(半衰期為3.19小時(shí))，同時(shí)產(chǎn)生以原始放射性等級(jí)的5％的速率衰變到穩(wěn)定的90-Zr的90-Y(半衰期為64小時(shí))。
103-Ru母體(半衰期為39.26天)產(chǎn)生作為標(biāo)記同位素的103m-Rh(半衰期為56分鐘)，同時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的103-Rh。
106-Ru母體(半衰期為373.6天)產(chǎn)生作為標(biāo)記同位素的106m-Rh(半衰期為131分鐘)，同時(shí)產(chǎn)生立即衰變到穩(wěn)定的106-Pd的106-Rh(半衰期為29.8秒)。
137-Cs母體(半衰期為30年)產(chǎn)生作為標(biāo)記同位素的137m-Ba(半衰期為2.55分鐘)，同時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的137-Ba。
144-Ce母體(半衰期為285天)產(chǎn)生作為標(biāo)記同位素的144m-Pr(半衰期為7.2分鐘)，同時(shí)產(chǎn)生衰變到穩(wěn)定的144-Nd的144-Pr(半衰期為17.28分鐘)。
可用于本發(fā)明范圍的短暫放射性的另一個(gè)源是232-釷(半衰期為1.4*1010年)，或者優(yōu)選是它的第一直接子同位素228-鐳(半衰期為5.7年)。

圖1a表示232-釷放射系的衰變圖式。有效的標(biāo)記同位素是212-鉛(212-Pb，半衰期為10.6小時(shí))，它與它的存活期更長的放射性母體處于長期平衡中。該平衡鏈中的一個(gè)元素是氣態(tài)的220-氡(釷射氣，半衰期為55.6秒)，它可用于分別從釷或鐳源經(jīng)由氣流提取放射性，并將其傳送到涂料組分中，其中220-Rn衰變到212-Pb。由于212-Pb，如此產(chǎn)生的涂料組分的放射性從關(guān)閉裝置起大約一周之后將會(huì)完全消失。
適當(dāng)放射性的另一個(gè)源是235-鈾(半衰期為7.0*108年)或者其子體核之一，優(yōu)選是227-錒(半衰期為21.77年)，它可用作發(fā)生器以得到標(biāo)記同位素211-鉛(211-Pb，半衰期為36.1分鐘)。圖1b表示235-鈾放射系的衰變圖式。將211-Pb鏈接到其存活期更長的放射性母體的長期平衡鏈的一個(gè)元素是氣態(tài)的219-氡(半衰期為3.9秒)。通過氣流可從發(fā)生器提取氡并引入到涂料組分中，其中它衰變到211-Pb。211-Pb衰變的最終產(chǎn)物是穩(wěn)定的同位素207-Pb。由于211-Pb，如此產(chǎn)生的涂料組分的放射性從關(guān)閉裝置起大約6小時(shí)之后將完全消失。
同位素發(fā)生器部分作為如從同位素設(shè)施處購買的整體模塊化單元來操作；這意味著除根據(jù)其說明書使用之外，在用戶級(jí)不對(duì)其執(zhí)行任何處理。99m-Tc發(fā)生器需要每兩周更換一次；而基于228-鐳的212-Pb發(fā)生器將維持大約30年，基于227-錒的211-Pb發(fā)生器將維持大約100年。
用于檢測(cè)本發(fā)明的標(biāo)記的設(shè)備優(yōu)選是閃爍器或半導(dǎo)體類型的γ檢測(cè)器。在閃爍器-檢測(cè)器中，標(biāo)記同位素的放射性衰變中產(chǎn)生的γ量子被包含光學(xué)上透明的固體(例如，如NaIT1、CsIT1、BGO(鍺酸鉍)、CWO(鎢酸鎘)或PWO(鎢酸鉛)之類的材料的晶體)的重原子吸收，在UV、可見光或NIR光譜范圍內(nèi)產(chǎn)生多個(gè)低能光子。產(chǎn)生的光子數(shù)因此或多或少與原始γ量子的能量成比例。隨后通過光子倍增管檢測(cè)所述光子，這樣操作以便于根據(jù)它們的相對(duì)能量區(qū)別γ射線。把落入預(yù)置能量窗的γ射線當(dāng)作源自標(biāo)記同位素并計(jì)數(shù)。
閃爍器檢測(cè)器的受關(guān)注的一種變體、例如US4788436中描述的，使用相應(yīng)地?fù)诫s的光纖作為γ射線的有效吸收媒體。在兩種意義上，產(chǎn)生的光子移動(dòng)沿著產(chǎn)生它們的光纖向下至設(shè)置在光纖末端的相應(yīng)光子倍增管，其中相應(yīng)的光脈沖被識(shí)別并計(jì)數(shù)。值得注意的是，光纖允許以容易的方式把幾乎任意形狀給檢測(cè)界面，結(jié)果可制成門或任何其它方便結(jié)構(gòu)的形式。從許多供應(yīng)商，例如從三菱電器可買到輻射檢測(cè)光纖。
γ射線檢測(cè)器的另一種變體是基于在適當(dāng)半導(dǎo)體材料(例如，硅、鍺、CdZnTe2及其它)中通過吸收γ射線直接產(chǎn)生電荷載體。在進(jìn)一步變體中，硅光電二極管與閃爍器晶體結(jié)合使用。所有這些類型的γ射線檢測(cè)器是本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的并且可從各種來源買到，例如從三菱電器；因此不需要在這里進(jìn)一步描述它們。
本發(fā)明也包括用于暫時(shí)標(biāo)記對(duì)象并在稍后的時(shí)間檢測(cè)所述標(biāo)記以便對(duì)所述標(biāo)記的對(duì)象執(zhí)行特定動(dòng)作的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包括至少一個(gè)用于暫時(shí)標(biāo)記對(duì)象的裝置和至少一個(gè)用于檢測(cè)對(duì)象上暫時(shí)標(biāo)記的存在的檢測(cè)裝置。用于施加暫時(shí)標(biāo)記的標(biāo)記裝置包括存活期短的放射性核素發(fā)生器、印刷液的第一容器、輻射、監(jiān)測(cè)器、控制單元以及打印或標(biāo)記頭。一接收到信號(hào)(例如電信號(hào))就激活標(biāo)記裝置。一檢測(cè)到所述暫時(shí)標(biāo)記，檢測(cè)裝置能夠檢測(cè)伽馬輻射并產(chǎn)生信號(hào)(優(yōu)選是電信號(hào))。所述信號(hào)、例如電信號(hào)則可用于對(duì)所述標(biāo)記的對(duì)象執(zhí)行特定動(dòng)作，例如將其從類似對(duì)象的流中取出。
標(biāo)記裝置和檢測(cè)裝置優(yōu)選是相互局部分離。在優(yōu)選實(shí)施例中，標(biāo)記裝置還包括分離閥和/或泵。在另一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)記裝置可包括用于存儲(chǔ)涂料組分的第二容器，涂料組分優(yōu)選是印刷油墨，其中不包含任何存活期短的放射性同位素，即完全沒有同位素。將這個(gè)容器用于重新注入第一容器并保持第一容器內(nèi)的液體的幾乎恒定的液面。
系統(tǒng)可包括(如果需要)多個(gè)獨(dú)立的標(biāo)記裝置；系統(tǒng)也可包括(如果需要)多個(gè)獨(dú)立的檢測(cè)裝置。標(biāo)記裝置和檢測(cè)裝置還可以關(guān)于所使用的標(biāo)記放射性核素和所使用的檢測(cè)硬件是相同或不同類型的。為驗(yàn)證是否已正確施加標(biāo)記，標(biāo)記裝置也可與外部輻射檢測(cè)器關(guān)聯(lián)。
本發(fā)明的另一方面是一種涂料組分，優(yōu)選是噴墨印刷油墨。涂料組分的特征在于它包括至少一種存活期短的放射性同位素。
涂料組分、特別是噴墨印刷油墨包括作為主要成分的液體，它可能是簡單溶劑，例如水、酒精、異丙醇、它們的混合物或任何其它溶劑或易蒸發(fā)的溶劑混合物。然而，優(yōu)選是涂料組分包括少量、即按重量計(jì)少于1％的添加劑，目的是i)增強(qiáng)涂料組分在各種襯底上的潤濕性，ii)將標(biāo)記固定在襯底上，iii)防止標(biāo)記裝置中的涂料組分起泡沫。用于i)的添加劑從陰離子、陽離子或中性表面活性劑的類中選擇；用于ii)的添加劑從水溶的和溶劑可溶的、非可交聯(lián)的粘合劑(例如淀粉、聚乙烯醇、乙基纖維素、乙酰纖維素、聚丙烯酸衍生物等)的類中選擇。結(jié)合到墨水中的粘合劑的量的范圍最多達(dá)到涂料組分的總重量的5wt％。優(yōu)選是，按重量計(jì)，在少于2wt％的濃度中并且更優(yōu)選地在少于0.1％的濃度中使用粘合劑；用于iii)的添加劑從防沫劑的類中選擇。隨應(yīng)用而定，還可提供諸如殺菌劑、電解質(zhì)等添加劑。
結(jié)合到涂料組分中的放射性同位素與前面介紹的放射性同位素相同。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員基于本文給出的公開，能容易地設(shè)計(jì)使用其它放射性同位素和/或其它檢測(cè)設(shè)備和/或其它裝置布局的本發(fā)明的其它實(shí)施例。將借助于附圖和示范實(shí)施例進(jìn)一步概述本發(fā)明。
圖1a)表示天然232-Th衰變鏈，b)表示天然235-U/227-Ac衰變鏈；圖2示意表示使用99m-Tc發(fā)生器的實(shí)施例；圖3示意表示使用212-Pb發(fā)生器的實(shí)施例；圖4示意表示根據(jù)本發(fā)明、包括標(biāo)記裝置和空間分離的自動(dòng)檢測(cè)裝置(門)的標(biāo)記系統(tǒng)的應(yīng)用。
實(shí)例按照根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)記對(duì)象(O)的標(biāo)記裝置的第一實(shí)施例并參照?qǐng)D2的圖示，屏蔽的99m-Tc發(fā)生器(1)被用作放射性同位素的源。除所述放射性同位素的源之外，標(biāo)記裝置還包括包含無色印刷液(3)的容器(2)、循環(huán)泵(4)、分離閥(5)、輻射監(jiān)測(cè)器(6)、控制單元(處理器)(7)、以及具有其對(duì)應(yīng)的控制電子裝置(9)的打印或標(biāo)記頭(8)。在通常是沒有著色劑和顏料的噴墨墨水底座的容器(2)中的印刷液(3)通過所述循環(huán)泵(4)而連續(xù)循環(huán)。所述印刷液的一部分經(jīng)由所述分離閥(5)、通過其中為之加載99m-Tc放射性的所述99m-Tc發(fā)生器(1)、在流回容器(2)之前是偏離的。容器中的印刷液的99m-Tc總放射性由所述輻射監(jiān)測(cè)器(6)和所述控制單元(7)監(jiān)控，從而允許啟動(dòng)所述分離閥(5)以便所得的印刷液(3)的99m-Tc放射性保持在預(yù)定水平。整個(gè)裝置包含在適當(dāng)?shù)妮椛淦帘?10)中，使得不會(huì)對(duì)操作人員產(chǎn)生輻射危險(xiǎn)。裝置中放射性墨水(3)的總?cè)莘e有利地保持較少，并且可提供第二個(gè)無放射性墨水容器(11)，通過都由所述處理器(7)控制的定量給料泵(13)和液面?zhèn)鞲衅?14)根據(jù)需要以無放射性液體(12)來補(bǔ)充墨水容器(2)。
如果關(guān)斷標(biāo)記裝置，則根據(jù)6小時(shí)的99m-Tc同位素的半衰期，印刷液的99m-Tc放射性在一天之后衰變到大約其初始值的12.5％，兩天之后到1.5％，三天等待之后到0.2％。這意味著幾天等待期之后，除了在屏蔽的99m-Tc發(fā)生器中，設(shè)備中不再存在顯著放射性，使得該設(shè)備能被自由地維護(hù)或修理。
在標(biāo)記中的99m-Tc衰變之后，所得到的99-Tc同位素同樣是放射性的，衰變到具有210000年的半衰期的穩(wěn)定99-Ru。然而，在使用的數(shù)量上，這種長期的放射性絕對(duì)是無害的，與存在于所有生物中的背景放射性相比，其影響實(shí)際上可忽略，背景放射性是由于自然出現(xiàn)的放射性同位素40-K(天然鉀的0.0117％；1.28*109年的半衰期；β--、β+-和γ-輻射體)；鉀是地球上生命的必需要素。
根據(jù)第二實(shí)施例并參照?qǐng)D3的圖示，根據(jù)本發(fā)明用于標(biāo)記對(duì)象(O)的標(biāo)記裝置包括基于228-鐳的作為放射性標(biāo)記同位素源的212-Pb發(fā)生器。228-Ra包含在干的且屏蔽的發(fā)生器封裝(1)中，其中它與其子核、值得注意的是與氣態(tài)220-氡(釷射氣，半衰期為55.6秒)處于長期平衡中。裝置還包括包含無色印刷液(3)的容器(2)、氣泵(4)、循環(huán)泵(5)、輻射監(jiān)測(cè)器(6)、控制單元(處理器)(7)、以及具有其相應(yīng)的控制電子裝置(9)的打印或標(biāo)記頭(8)。在通常是沒有著色劑和顏料的噴墨墨水底座的容器(2)中的印刷液(3)由泵(5)通過打印頭(8)使其連續(xù)地循環(huán)。由處理器(7)控制，依靠氣泵(4)從發(fā)生器封裝中吸入包含220-氡的空氣，在多孔熔結(jié)玻璃界面(F)的幫助下通過液體(3)起泡。容器(2)中印刷液(3)的總″220-Rn和子體″放射性被輻射監(jiān)測(cè)器(6)和處理器(7)監(jiān)視，從而被允許作用于氣泵(4)，使得印刷液的所得到的主要是212-Pb產(chǎn)生的放射性大體停留在預(yù)定水平。整個(gè)裝置包含在適當(dāng)?shù)妮椛淦帘?10)中，使得不會(huì)對(duì)操作人員產(chǎn)生輻射危險(xiǎn)。裝置中放射性墨水(3)的總?cè)莘e有利地保持較少，并且可提供第二個(gè)無放射性墨水容器(11)，通過都由所述處理器(7)控制的定量給料泵(13)和液面?zhèn)鞲衅?14)根據(jù)需要以無放射性液體(12)補(bǔ)充墨水容器(2)。
印刷液實(shí)質(zhì)上僅包含存活期短的同位素，212-Pb具有所有同位素中最長的半衰期(10.6小時(shí))。關(guān)斷裝置之后，標(biāo)記液體的放射性在一天之后下降到其初始值的21％，兩天后到4.3％，三天后到0.9％。這意味著，在大約一周的等候周期之后，除了在屏蔽的發(fā)生器部分中，顯著放射性不再存在于設(shè)備中，使得該裝置能被自由地維護(hù)或修理。212-Pb衰變的最終產(chǎn)物是穩(wěn)定的208-Pb。
參照?qǐng)D4的圖示，根據(jù)本發(fā)明包括多個(gè)標(biāo)記站和單個(gè)檢測(cè)站的標(biāo)記和檢測(cè)系統(tǒng)體現(xiàn)如下郵局的小盒大廳包括一系列小盒(L)。根據(jù)本發(fā)明(例如圖2)的標(biāo)記裝置(D)位于每個(gè)小盒(L)內(nèi)，每個(gè)小盒在接收對(duì)象(O)用于稱量或裝運(yùn)的位置。在稱量操作期間，由電信號(hào)觸發(fā)，可將不可見的放射性且快速干的噴墨標(biāo)記施加于對(duì)象(O)的下部。標(biāo)記確定的對(duì)象(O)的請(qǐng)求可由此手動(dòng)給出，或者可作為滿足預(yù)定條件(例如，對(duì)象的目的地)的結(jié)果而自動(dòng)產(chǎn)生。標(biāo)記操作之后立即將對(duì)象通過連接到標(biāo)記裝置(D)的γ計(jì)數(shù)器(C)。如果γ計(jì)數(shù)器(C)檢測(cè)到所施加的標(biāo)記，則認(rèn)為標(biāo)記操作成功地結(jié)束，經(jīng)由傳送帶(B)將對(duì)象(O)送到中心收集點(diǎn)(P)。如果計(jì)數(shù)器(C)對(duì)于可能標(biāo)記的對(duì)象沒有檢測(cè)到標(biāo)記，則發(fā)出故障警報(bào)，允許小盒的工作人員采取適當(dāng)措施。
在中心收集點(diǎn)(P)，對(duì)象經(jīng)過包括用于檢測(cè)、區(qū)別并計(jì)算γ輻射的閃爍器檢測(cè)器和相應(yīng)的處理電子裝置的門(G)。如果需要，門(G)還連接到機(jī)械致動(dòng)器(A)，用于從干線(M)取出對(duì)象(O)送到輔助線(S)。一檢測(cè)到對(duì)應(yīng)于對(duì)象(O)上標(biāo)記的γ輻射，設(shè)置機(jī)械致動(dòng)器，以便將標(biāo)記的對(duì)象(O)從主流轉(zhuǎn)到輔助線(S)。以這種方式將分離的對(duì)象傳送到檢測(cè)站(沒有示出)，其中它們受到X射線掃描和/或其它適當(dāng)檢測(cè)操作，其中如果需要，在將其送到最終目的地之前，也可手工對(duì)其檢察。經(jīng)由干線(M)依次直接傳送未標(biāo)記的對(duì)象，裝載到運(yùn)輸車輛的底板上。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員基于本文的公開可設(shè)計(jì)標(biāo)記方法、標(biāo)記裝置、標(biāo)記和檢測(cè)系統(tǒng)的許多其它變體。
權(quán)利要求
1.一種用于在過程鏈中暫時(shí)標(biāo)記對(duì)象(O)的方法，所述方法包括通過標(biāo)記裝置將涂料組分(3)施加到所述對(duì)象(O)的步驟，所述涂料組分(3)包含存活期短的放射性同位素，其中從存活期較長的放射性前驅(qū)同位素現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生所述存活期短的放射性同位素并添加到所述標(biāo)記裝置中的所述涂料組分(3)中。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述存活期短的放射性同位素具有包括在一分鐘與一天之間的半衰期。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述存活期短的放射性同位素是伽馬輻射輻射體或β(+)輻射體。
4.如權(quán)利要求1到3其中之一所述的方法，其特征在于，所述存活期短的放射性同位素是從包括99m-Tc、60m-Co、90m-Y、103m-Rh、106m-Rh、137m-Ba、144m-Pr、144-Pr、212-Pb和211-Pb的組中選擇的。
5.如前面權(quán)利要求其中之一所述的方法，其特征在于，通過噴墨打印或通過噴涂操作將所述涂料組分(3)施加到所述對(duì)象(O)上。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述噴墨打印或噴涂是按需滴入類型的。
7.如前面權(quán)利要求其中之一所述的方法，其特征在于，所述涂料組分(3)包含至少一種粘合劑。
8.如前面權(quán)利要求其中之一所述的方法，其特征在于，由所述標(biāo)記裝置在接收到特定信號(hào)、優(yōu)選為電信號(hào)時(shí)執(zhí)行所述涂料組分(3)的施加。
9.適用于在過程鏈中暫時(shí)標(biāo)記對(duì)象(O)的裝置，所述裝置包括存活期短的放射性核素發(fā)生器(1)、印刷液的第一容器(2)、分離閥(5)、輻射監(jiān)測(cè)器(6)、控制單元(7)以及打印或標(biāo)記頭(8)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述放射性核素發(fā)生器(1)產(chǎn)生伽馬輻射或β(+)輻射的放射性同位素，所述放射性同位素具有包括在一分鐘與一天之間的半衰期。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述放射性核素發(fā)生器(1)產(chǎn)生伽馬輻射的存活期短的放射性同位素，所述放射性同位素優(yōu)選為從包括99m-Tc、60m-Co、90m-Y、103m-Rh、106m-Rh、137m-Ba、144m-Pr、144-Pr、212-Pb和211-Pb的組中選擇。
12.如權(quán)利要求9到11其中之一所述的裝置，其特征在于，所述打印或標(biāo)記頭(8)是噴墨打印頭，優(yōu)選為按需滴入的噴墨打印頭。
13.如權(quán)利要求9到12其中之一所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括包含印刷液的第二容器(11)、定量給料泵(13)，所述印刷液完全沒有放射性同位素。
14.一種用于在過程鏈中暫時(shí)標(biāo)記對(duì)象(O)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括a)用于暫時(shí)標(biāo)記對(duì)象(O)的至少一個(gè)裝置，優(yōu)選為根據(jù)權(quán)利要求9到13其中之一的裝置；以及b)用于檢測(cè)對(duì)象(O)上暫時(shí)標(biāo)記的存在的至少一個(gè)檢測(cè)裝置，其中用于施加暫時(shí)標(biāo)記的裝置包括存活期短的放射性核素發(fā)生器(1)、印刷液的第一容器(2)、分離閥(5)、輻射監(jiān)測(cè)器(6)、控制單元(7)以及打印或標(biāo)記頭(8)，其中在接收到信號(hào)、優(yōu)選為電信號(hào)時(shí)激活所述裝置，以及其中所述檢測(cè)裝置能夠檢測(cè)伽馬輻射，并且在檢測(cè)到所述暫時(shí)標(biāo)記時(shí)產(chǎn)生信號(hào)、優(yōu)選為電信號(hào)。
15.一種用于暫時(shí)標(biāo)記并識(shí)別對(duì)象(O)的方法，所述方法包括以下步驟-通過標(biāo)記裝置將涂料組分(3)施加到所述對(duì)象(O)，其中所述涂料組分(3)包含存活期短的放射性同位素；以及-通過檢測(cè)所述存活期短的放射性同位素發(fā)出的伽馬輻射來識(shí)別所述暫時(shí)標(biāo)記；其中從存活期較長的放射性前驅(qū)同位素現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生所述存活期短的放射性同位素并添加到所述標(biāo)記裝置中的所述涂料組分(3)中。
16.存活期短的放射性同位素在墨水或涂料組分中用來在過程鏈中暫時(shí)標(biāo)記和識(shí)別對(duì)象(O)的用法，其中從存活期較長的放射性前驅(qū)同位素現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生所述存活期短的放射性同位素并添加到所述標(biāo)記裝置中的所述涂料組分(3)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及將幾分鐘到幾小時(shí)的預(yù)定存活期的可檢測(cè)暫時(shí)標(biāo)記施加到對(duì)象(O)上的方法、裝置和系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及含有存活期短的放射性同位素的涂料組分，并利用存活期短的放射性同位素作為暫時(shí)標(biāo)記。通過包括由存活期更長的前驅(qū)核現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的低能級(jí)的存活期短的放射性核素的涂料組分(3)將暫時(shí)標(biāo)記施加到對(duì)象(O)上。標(biāo)記裝置包括放射性核素發(fā)生器(1)、用于現(xiàn)場(chǎng)制備放射性標(biāo)記的印刷油墨的容器(2)以及最好是按需滴入類型的噴墨或類似的打印或噴涂頭(8)。最好通過伽馬輻射計(jì)數(shù)器檢測(cè)并識(shí)別標(biāo)記。本發(fā)明也要求一種利用幾分鐘到幾小時(shí)的預(yù)定存活期的放射性同位素來暫時(shí)標(biāo)記對(duì)象(O)以便在稍后的時(shí)間點(diǎn)對(duì)所標(biāo)記對(duì)象(O)執(zhí)行操作的系統(tǒng)的權(quán)利。
文檔編號(hào)G03F3/00GK1732094SQ03825824
公開日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2003年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月17日
發(fā)明者E·米勒, T·蒂勒, X·馬格勒塔茲, M·塞托 申請(qǐng)人:西柏控股有限公司