JP2014535043A - 医学的用途のためのセラミックカプセルを使用したＣｕ−６７放射性同位体の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は医学的用途での使用に適したＣｕ６７放射性同位体の製造方法を提供する。この方法は、シールされたセラミックカプセルに収容された金属亜鉛−６８（Ｚｎ６８）ターゲットに高エネルギーγ線ビームを照射することを含む。照射後、Ｃｕ６７をＺｎ６８から任意の適切な方法（例えば、化学的及び／又は物理的な分離）で単離する。好ましい実施形態において、Ｃｕ６７は、セラミックサブリメーションチューブ内で亜鉛を昇華させてＣｕ６７を含有する銅残留物を得ることで単離される。Ｃｕ６７は化学的手段で更に精製することができる。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１１年９月２９日に出願の米国仮特許出願第６１／５４０８９７号の利益を主張するものであり、この文献は参照により全て本明細書に組み込まれる。

本発明の契約起源性
米国政府は、米国政府とアルゴンヌ国立研究所を代表するＵＣｈｉｃａｇｏ Ａｒｇｏｎｎｅ ＬＬＣとの間の契約番号ＤＥ−ＡＣ０２−０６ＣＨ１１３５７に従って本発明において権利を有する。

技術分野
本発明は、医学的用途のための放射性同位体の製造方法及び新規な装置に関する。より具体的には、本発明は、Ｃｕ６７放射性同位体を製造するための方法、また新規なターゲットユニット及び昇華装置に関する。

近年、医療研究者は、光子放出を撮像することで同時モニタし得るβ放出源での放射性同位体療法を探求したいと述べている。数百ＫｅＶのエネルギーを有するβ粒子は、小さな腫瘍塊を、それを更に越えてその周りの身体へと進入して正常な組織を迂闊に破壊することなく透過することができる組織における十分なレンジ（ミリメートル）を有する。数百ＫｅＶのγ線は、外部カメラで簡単に撮像し得る。両方の粒子を放出する同位体は、この同位体を生物学的に活性な物質、例えばペプチド、モノクローナル抗体に結合させるための適切な化学的性質も有していなくてはならない。銅６７（Ｃｕ６７）は、これらの新しい放射性同位体の中で最も望ましいものの１つとして登場した。Ｃｕ６７は、平均エネルギー１４１ＫｅＶのβ粒子及び１８５ＫｅＶのγ線を放出する。その半減期は２．６日であるが、迅速な製造、加工及び診療所への輸送が必要となる。非ホジキンリンパ腫の治療がおそらくＣｕ６７について最もよく知られた応用例であるが、供給不足が、この分野での研究努力を深刻なほどに阻んでいる。

Ｃｕ６７の製造方法は主に２つ、すなわち原子炉における少量での製造及び高エネルギー光子を使用した酸化亜鉛（ＺｎＯ）のボンバードメントであった。

１９９０年代半ば、Ｃｕ６７は、ＤＯＥ助成高エネルギー物理学陽子加速器、例えばＢｒｏｏｋｈａｖｅｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂ（ＢＮＬ）のＢＬＩＰ及びＬｏｓ Ａｌａｍｏｓ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂ（ＬＡＮＬ）のＬＡＭＰＦでＺｎＯの照射によって製造された。２０００年までに、ＤＯＥはその助成対象を変え、カナダにおいてＴＲＩＵＭＦでの陽子サイクロトロンで追加製造を行い、米国の医療研究者にＣｕ６７を輸入した。

Ｃｕ６７の原子炉での製造は、幾つかの理由から特に困難である。例えば、中性子束は多数の有害且つ不要な他の同位体を生み出し、これらを所望のＣｕ６７から除去するのは困難である。ヒトでの医学的治療用途では、銅ではない不純物を１０億分の１（ｐｐｂ）レベルにまで低下させること、Ｃｕ６７以外の銅の放射性同位体を排除すること、また高比放射能（各Ｃｕ６７原子につき数百以下の安定した銅原子）を必要とする。加えて、原子炉法では、同位体をコアから回収するための高性能な機械式放射性物質容器を必要とし、放射性廃棄物の取り扱いは高コストであり（政府からの助成を必要をすることが多い）、このことは概して放射性同位体の経済的な製造を妨げる。

ＢＬＩＰ及びＬＡＭＰＦでの線形加速器（リニアック）は技術的には成功したものの、この２つラボでは需要を満たすのに十分なＣｕ６７がどうしても得られなかった。製造は、高エネルギー物理学を研究するのに加速器の使用希望が多いというスケジュール上の都合から、１年あたり全部で約１Ｃｉに制限されていた。また、陽子加速器での製造は真空下でのターゲット照射を必要とし、ターゲットを回収するためには機械を大気圧に開放しなくてはならず、回収を複雑なものとしている。

過去においては、金属亜鉛ターゲットカプセルを電子加速器で使用することにより、光核法を経て高収量のＣｕ６７を得ている（制動放射からのγ線がＺｎ６８をＣｕ６７に変換する）。次に亜鉛材料への照射を行い、Ｃｕ６７は、昇華工程により極めて迅速且つ効率的に分離される。金属ターゲットカプセルへの金属鋳造工程も、金属器具を使用した続く昇華の試みも許容できないレベルの金属不純物という結果に終わり、これらの不純物は、液相及び気相における亜鉛の腐食性化学反応によって混入した。

したがって、Ｃｕ６７、特には医学的用途に適した純度及び比放射能を有するＣｕ６７を製造するための改善された方法が現在必要とされている。本発明はこのニーズに取り組んだものである。

本発明は、医学的用途での使用に適したＣｕ６７放射性同位体を製造するための光核反応法を提供する。本方法は、閉鎖されたセラミックカプセルに収容された金属亜鉛−６８（Ｚｎ６８）に高エネルギーγ線ビームを照射してＺｎ６８の少なくとも一部をＣｕ６７に変換し、次にＣｕ６７を照射ターゲットから単離することを含む。照射中、Ｚｎ６８の少なくとも一部が、陽子の喪失によりＣｕ６７に変換される。好ましくは、照射を、Ｚｎ６８のＣｕ６７への変換により少なくとも５ミリキュリー／ｇターゲット（ｍＣｉ／ｇ）のＣｕ６７比放射能が得られるまで継続する。発明者の研究によって、ターゲットカプセル及び昇華装置を、溶融亜鉛と化学的に反応しないセラミック材料（例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素）、特にはアルミナから構成することで、従来の装置では鋳造又は昇華中に起こると知られていた不純物の混入を回避する解決策が得られる。

本発明は、Ｃｕ６７放射性同位体を製造するための改善されたターゲットユニットも提供する。このターゲットユニットによって、その低放射化材料の使用により、ターゲットの取り扱い及び輸送がより容易にもなる。ターゲットユニットは、ねじ式キャップに連結されたケージボディを有するターゲットボディ及びＺｎ６８ターゲットが入ったセラミックカプセルを含む。セラミックカプセルは、照射中に実質的に水密（water-tight）なシールを形成するケージボディとねじ式キャップとの間のターゲットボディ内にシールされている。セラミックカプセル材料は、亜鉛と化学反応しないように選択しなくてはならないが、それでもなおカプセルと、カプセル内の中実な（solid）Ｚｎ６８ターゲットインゴットとの間で確実な物理的接触を促進しなくてはならない。カプセルとＺｎインゴットとの間のわずかな隙間でさえ、高出力照射中の亜鉛からの熱輸送を阻害し、その結果、ターゲットの溶融及び考えられる破損を招き得る。このため、ある種の非金属、例えばグラファイト及び窒化ホウ素は、ターゲットカプセルには適していない。アルミナは、カプセルを構築するための１つの申し分のない材料の例である。最初のＺｎ６８ストック及び喪失した分に代わる追加の新しいストックは、実質的に残留微量酸素非含有でなくてはならない。実質的に酸素非含有の亜鉛は、鋳造したインゴットとカプセルとの間での良好な物理的接触を促進する。実質的に酸素非含有の亜鉛は、Ｚｎ６８を少なくとも１度、ターゲットインゴット形成前に昇華することで調製することができる。本明細書で使用の用語「実質的に酸素非含有の亜鉛」及びその文法的な変化形とは、照射中のカプセルと亜鉛ターゲットインゴットとの密着性の喪失を防止するのに十分に低い、ターゲットインゴット内の微量酸素レベルのことである。

本発明は、Ｃｕ６７放射性同位体から照射金属亜鉛ターゲット材料を昇華させるための改善された装置も提供する。この昇華装置はセラミックサブリメーションボディを含み、サブリメーションボディは１つの開放端（open end）を有する真空シーラブルチューブである。照射金属亜鉛ターゲットの入ったセラミックカプセルをサブリメーションボディ内に配置する。サブリメーションボディは真空源に連結されていて、約５００〜約７００℃の温度で漏れ止め真空シールを形成する。セラミックサブリメーションボディ材料は、亜鉛の液体及び気体との化学反応が防止されるものを選択しなくてはならないが、昇華で生じる亜鉛の気体は、直接加熱されていない、チューブのより温度が低い領域の内部に堆積及び物理的に付着しなくてはならない。加えて、のちの加熱時に、高価なＺｎ６８を引き続き回収するために、堆積した亜鉛は溶融し、自由流動して新しいカプセルを再度満たして新しいターゲットインゴットを鋳造しなくてはならない。このため、ある種の非金属、例えば石英／ガラスはサブリメーションボディには適していない。アルミナは、サブリメーションチューブ（sublimation tube）を構築するための申し分のない材料の一例である。

加えて、本発明は、サブリメーションチューブから昇華したＺｎ６８を回収するための改善された方法を提供する。特に、開放端セラミックサブリメーションチューブをホッパ上で逆さにすることで新しいセラミックカプセルを満たす。この逆さにしたサブリメーションチューブ及びホッパを密閉環境（hermetic surround）内に置き、不活性雰囲気内で加熱する。ホッパが溶融した亜鉛を新しいセラミックカプセルへと送り込む。この工程のために、ホッパを、溶融したＺｎと化学反応を起こさない非金属材料から構成しなくてはならない。グラファイト又はガラス状炭素が申し分ない材料であり、チューブの開口部ときちんと整列するように簡単に所望のホッパ寸法に作製し得る。

Ｃｕ６７放射性同位体を製造するための亜鉛の昇華及び照射に関する更なる詳細は、２００９年７月２９日に出願の米国特許出願公開第１２／４６２０９９号明細書に記載されていて、その開示は参照により全て本明細書に組み込まれる。
本発明は、以下で十分に説明し、添付の図面に図示され、また本発明の様々な態様において特に指摘されている特定の新規な特徴及び部品の組み合わせから成り、記載の発明の趣旨を逸脱すること又はいずれの利点も犠牲にすることなく、細部には様々な変更を加え得ることがわかる。

本発明の方法において有用なターゲットユニットの部分断面分解図である。 完全に組み立てた状態の代替のターゲットユニットデザインの等角図である。 図１のターゲットユニットの組み立て等角図である。 図１の組み立てたターゲットユニットの上面図である。 図１の組み立てたターゲットユニットの底面図である。 本発明の方法において有用な昇華装置の断面図である。 図５の装置のカップラー（coupler）部の詳細断面図である。 図５の装置の代替真空ヘッドデザインの等角部分分解図である。 完全に組み立てた状態の、図５Bの代替真空ヘッドデザインの等角図である。 本発明の方法において有用なサブリメーションチューブ及びホッパの断面図である。

本発明はＣｕ６７放射性同位体の製造方法を提供し、金属Ｚｎ６８ターゲットに高エネルギーγ線ビームを照射することでＺｎ６８原子をＣｕ６７に変換し、次にＣｕ６７を照射ターゲットから単離することを含む。

好ましくは、照射対象であるターゲットは少なくとも約９０％のＺｎ６８、より好ましくは少なくとも約９５％のＺｎ６８、より一層好ましくは少なくとも約９９％のＺｎ６８を含む。放射性Ｃｕ６７を製造するための照射後に回収する非放射性銅の量を最小限に抑えるために、Ｚｎ６８ターゲットが含む銅汚染物質が実用的なほどに低レベルであることが特に好ましい。低レベルの銅を含有するＺｎ６８は、例えば昇華の繰り返し又はＺｎ６８のゾーン精製により得られる。各昇華段階において、ターゲット材料中のその少量の銅の１０％未満が昇華した材料と共に運ばれるため、放射性銅対非放射性銅比は各サイクルが終わるたびに高くなり、最後には実質的に非放射性銅は全て亜鉛からなくなる。

バルク亜鉛ターゲットにおける最初の銅の量Ｑ１も、昇華した亜鉛堆積物中に残った銅の量Ｑ２も測定することができる。測定基準ｒ＝（Ｑ２／Ｑｌ）ｘｌ００％（すなわち、昇華した亜鉛中に残っている銅の百分率）は性能指数であり、微量の銅をバルク亜鉛から除去するための昇華工程の効率を評価するものである。６回の別々の昇華後に、昇華中に亜鉛から除去される銅の割合は８５〜９９．５％（すなわち、ｒ＝０．５％、ｒ＜ｌ．４％、ｒ＝２．５％、ｒ＝３．６％、ｒ≦１５％の値が観察された）の範囲にあった。これらの観察結果によると、ターゲット亜鉛材料のリサイクルにより、微量の非放射性銅は、数回の昇華サイクル後に何桁も減少する。したがって、繰り返し昇華させたＺｎ６８の利用（例えば、本方法を繰り返すことで回収されるＺｎ６８昇華物）により、照射後に得られるＣｕ６７中に存在する非放射性銅のレベルは低下し、したがってこの工程で単離された銅におけるＣｕ６７の比放射能は上昇する。したがって、昇華処理手順は、極めて高い比放射能のＣｕ６７をもたらすことができる。例えば、消費者に供給される放射性同位体Ｃｕ６７製品は、１０個未満の非放射性（非放射性、安定）銅原子を各Ｃｕ６７原子について有し得る。これは比放射能≧７５ｋＣｉ／グラムの銅と同等である。

セラミックカプセル内に存在するＺｎ６８ターゲットはいずれの適切且つ簡便なやり方でも構成することができる。例えば、ターゲットを錐台、直線円柱又は他の適切な形状の中実塊等の形態で構成することができる。ターゲット及びカプセルを必要に応じてユニット内に格納することもでき、このユニットは好ましくはカプセルの水密シールとなる。カプセル内のＺｎ６８は、カプセルと密着するいずれの中実で一体型のインゴット、例えば中実板、中実円柱又は他の適切な構成にもなり得る。中実なインゴットとカプセルとの良好な物理的接触は、亜鉛を予備昇華させて金属から酸素を確実に除去することで達成することができる。より小さい又はより大きいターゲットも適してはいるが、ターゲットは好ましくは約１００〜約２００グラムの範囲の質量を有する。

Ｚｎ６８ターゲットに、少なくとも約１．３ｋＷ／ｃｍ²の強度を有するγ線ビームを照射し、このγ線ビームは少なくとも約３０ＭｅＶのエネルギーを有するγ線を含む。好ましい実施形態において、γ線は、タンタルターゲット（Ｔａコンバータ）に直線加速器からの高エネルギー電子ビーム（例えば、４０〜５０ＭｅＶ、６〜１０ｋＷ）を照射することで生成する。この照射により、Ｚｎ６８をＣｕ６７に変換するのに適したエネルギーのγ線が生成される。好ましくは、タンタルに、約４０〜約１００ＭｅＶの範囲のビームエネルギー及び約１００〜約２００マイクロアンペアの範囲のビーム電流を有する高出力電子ビームを照射する。タンタルの照射によって、約４０〜約１００ＭｅＶの範囲のエネルギーを有するγ線が生成され、これはＺｎ６８からＣｕ６７への変換によく適している。好ましくは、照射を、Ｚｎ６８からＣｕ６７への変換により少なくともターゲット１グラムあたり約５ミリキュリー（ｍＣｉ／ｇ）、より好ましくは少なくとも約１０ｍＣｉ／ｇ、より一層好ましくは少なくとも約２０ｍＣｉ／ｇのターゲットにおけるＣｕ６７比放射能が得られるまで継続する。典型的な照射時間は約２４〜７２時間の範囲である。

タンタルコンバータは好ましくは約１〜約４ｍｍの範囲の厚さを有し、また単一プレートのタンタル又は複数の積み重ねたプレートを含み得る。代替のコンバータ材料には、タングステン（好ましくは化学安定性のためにＴａの薄層でコーティングしてある）又はより重い金属、例えば鉛（例えば、シールしたジャケットに包まれている）が含まれる。

タンタルコンバータ及びＺｎ６８ターゲットを、直線加速器の電子ビーム内でいずれの適切な形にも構成することができる。コンバータ及びターゲットの温度上昇は不可避であるため、ターゲットの機械的破損（例えば、溶融）を回避するために、照射中に冷却を必要とし得る。好ましくは、コンバータ及びターゲットを、直線加速器のビーム路にある間、再循環冷却システム（例えば、強制流動冷却水浴に沈める）により冷却する。ターゲットセラミックカプセルを、水密であり且つ必要に応じて照射中に発生する熱の放散を支援する適切な数及びサイズの冷却フィンを含み得るホルダ又はターゲットユニットに取り付ける。ターゲットを収めたターゲットユニット又はホルダを好ましくは、照射中、冷却水に沈める。照射後、直線加速器の運転を停止させ、冷却水流を止め、Ｃｕ６７を回収する処理のためにターゲットユニットを取り外す。

図１はターゲットユニット１０の例示的な実施形態の部分断面図であり、このユニットは照射中、ターゲット及びカプセルを収容する。ターゲットユニット１０はねじ付きケージボディ２０及びスクリューキャップ３６を含み、これらを互いに螺装してカプセル４０を収容する。ケージボディ２０は、開口部２４を画成している上部２２及び開放雄型ねじ付き底部２６を有する実質的な円筒形であり、雄型ねじ付き底部は、カプセル４０を受け止めるように寸法設計及び構成（sized and configured）された開口部２８を画成している。ケージボディ２０は円周方向の楕円形開口部３０も画成する。雄型ねじ付き底部２６と開口部３０との間のケージボディ２０の部位３２がグルーブ３５を画成する。カプセル４０は閉鎖端（closed end）４２及び開放端４４を含み、これら２つが一緒になってターゲットキャビティ４５を画成している。金属製の蓋４６は閉鎖端４８及び開放端５０を含み、カプセル４０の開放端４４を受け止めるように寸法設計及び構成されている。ガスケット５１を蓋４６内に配置することでカプセル４０の開放端４４をシールする。組み立てると、カプセル４０の閉鎖端４２はケージボディ２０の開放端２８内で受け止められ、蓋４６はカプセル４０の開放端４４を覆い、ガスケット５１は蓋とカプセルの開放端との間にある。スクリューキャップ３６の雌型ねじ付き部３８はケージボディ２０の雄型ねじ付き部２６と、スクリューキャップ３６とケージボディ２０とが一緒になって十分な力をキャップ３６に加えてカプセル４０の開放端４４が水密シールされるように係合する。好ましくは、ワッシャ５３をスクリューキャップ３６と蓋４６の閉鎖端４８との間に含める。好ましい実施形態において、ガスケット５１はグラファイトから構成される。これはグラファイトの放射線への耐性が極めて高いからである。ガスケット５１は、銅を含有するものを除いた他の材料からも構成し得る。

図２は組み立てたターゲットユニット１０の等角図である。図２に示すように、スクリューキャップ３６は、スクリューキャップ３６及びケージボディ２０の、例えば手又はスパナでの締め付けを促進するのに適した表面となる平面領域３７を含む。図３はターゲットユニット１０の上面図であり、図４は底面図であり、スクリューキャップ３６の周縁に沿って対称的に間隔をあけて配置された４つの平面領域３７の位置決めを示す。

図１Ａはターゲットユニット１０の代替の実施形態を示し、ケージボディ２０ａは、図１のケージボディ２０より多くの開口部３０ａを画成している。開口部３０及び３０ａは、所望のいずれの形態又はやり方でも構成することができる。開口部３０又は３０ａをターゲットユニット１０又は１０ａに含める目的は、照射中に冷却水をカプセル４０と接触させることで照射中に亜鉛ターゲットインゴットの溶融又は部分溶融を防止することである。

カプセル４０はセラミック製のるつぼであり、例えばアルミナ又は窒化アルミニウムから構成することができ、これはこれらの材料が亜鉛と化学的に結合しないからである。アルミナが好ましいのは、アルミナが安価且つ特徴がはっきりした材料だからである。試験結果から、開示の方法及び器具によるアルミナから構成されるカプセルの使用が、得られるＣｕ６７に多量の望ましくない金属及び他の不純物を混入させないことが判明している。試験により、最初の亜鉛ターゲット（又は損失を補うための新しい亜鉛）が、例えば微量の（traces of）酸素を除去するための昇華による亜鉛の予備精製により、微量の酸素を実質的に非含有であるべきことも判明している。これが鋳造後、冷却された中実亜鉛インゴットとセラミックカプセルとの間での良好な物理的接触を促進し、有益である。亜鉛中に酸素が存在すると、カプセル充填後、溶融亜鉛が冷却された時にカプセルと亜鉛インゴットとの間に間隙が生じ得る。このような間隙は非効率的な冷却及びターゲットの破損につながる可能性がある。組み立てると、好ましくは約２〜約３ｍｍの小さな膨張用間隙が亜鉛インゴットと金属の蓋４６との間に生じる。この間隙は亜鉛に適切な熱クリープを与えるのに十分であり、亜鉛が高出力加熱下で膨張する際のカプセルの亀裂を回避させる。他の実施形態においては、小さな亜鉛箔をこの間隙内に嵌めることで、亜鉛金属から金属の蓋への、電子ビーム照射中の電流漏れを可能にし得る。試験により、ビーム操作中、カプセル４０内でガルバニック腐食はないことが判明している。

ケージボディ２０及び２０ａはセラミックカプセル４０を物理的に保護し、また電子リニアックでターゲットチャンバにインターフェース接続する。好ましい実施形態においては、ケージボディ２０又は２０ａ及びスクリューキャップ３６を異なるアルミニウム合金から構成することでねじ山のかじりが起きる可能性を最小限に抑える。例えば、ケージボディ２０又は２０ａを６０６１ Ａｌから構成し、スクリューキャップ３６を２０２４ Ａｌから構成することができる。

ターゲットユニット（例えば、１０、１０ａ）のサイズ及び構成は、ターゲットチャンバのサイズ及び構成並びに照射対象である亜鉛の量によって決定される。このため、ターゲットユニットの構成は、本発明の趣旨から逸脱することなく変化させ得る。好ましい実施形態においてはケージボディ、ガスケットを有する蓋、ワッシャ及びスクリューキャップを利用してカプセルをターゲットユニット内に固定するが、ターゲットカプセルについて水密シールを形成できるのならば、使用する構成要素はより少なくなり得る。

Ｚｎ６８に十分な時間にわたって照射を行った後、ターゲットで生成されたＣｕ６７をＺｎ６８から任意の適切な方法で単離する。例えば、金属ターゲットを酸と反応させることで金属を溶解させて金属イオン混合物（例えば、亜鉛及び銅イオン）を生成することができる。次に、金属イオンを、イオン抽出、イオン交換、不溶性金属塩の沈殿等を含めた当該分野で周知の化学的技法で互いに分離することができる。好ましくは、亜鉛を物理的手段、例えば亜鉛の昇華により銅から分離する。

亜鉛は、高温、真空下で銅から容易に昇華させることができる。好ましい実施形態において、Ｃｕ６７を、約５００〜約７００℃の範囲の温度で真空下、好ましくは約１０^-3〜約１０^-5Ｔｏｒｒの範囲の圧力での亜鉛の昇華により大部分の亜鉛を除去してＣｕ６７を含有する残留物を得ることで単離する。好ましくは、亜鉛の少なくとも約９０％、９５％又は９９％が昇華により除去され、より好ましくは少なくとも約９９．９％、より一層好ましくは少なくとも約９９．９９％の亜鉛が質量基準で除去される。Ｃｕ６７含有残留物を好ましくは化学的手段、例えば酸水溶液（aqueous acid）との反応による金属イオン溶液の生成、続くイオン抽出、イオン交換又はこれらの組み合わせによるＣｕ６７イオンの回収により更に精製する。

本発明の方法で使用するための昇華装置６０の例を図５及び図５Ａに断面で示す。昇華装置６０はサブリメーションチューブ６２、カプセル４０、カップラーユニット６６及び真空ドーム６４を含み、真空ドームは真空源を取り付けるためのポート６５を含む。サブリメーションチューブ６２は開放端６１を含み、この開放端は真空ドーム６４の開放端６３と同様の寸法を有するように寸法設計及び構成されている。カップラーユニット６６がチューブ６２の開放端６１を真空ドーム６４の開放端６３に、Ｏリング８６及び８８によりシールしている。

図５Ａはカップラーユニット６６の詳細な断面図であり、カップラーユニットは管状シース６８を含み、管状シースの各端部は雄型ねじ付き領域７０、７２でねじ山がつけられている。リング７４、７８は雌型ねじ付き領域７６、８０を含み、これらはシース６８の雄型ねじ付き領域７０、７２と係合するように寸法設計及び構成されている、ワッシャ８２、８４がそれぞれリング７４、７８内に嵌められている。ユニット６６を組み立てる場合、Ｏリング８６、８８がシース６８の端部とワッシャ８２、８４との間に配置される。リング７４、７８をシース６８に螺装し、Ｏリング８８、８６はシース６８とワッシャ８２、８４との間で圧縮される。リング７４は開口部７１を画成し、開口部７１はサブリメーションチューブ６２の開放端６１を受け止めるように寸法設計及び構成され、リング７８は開口部７９を画成し、開口部は真空ドーム６４の開放端６３を受け止めるように寸法設計及び構成される。Ｏリング８６、８８はそれぞれサブリメーションチューブ６２及び真空ドーム６４の外周にきっちりと嵌まるように寸法設計される。リング７４、７８をシース６８に締め付け、開口部７１、７９がチューブ６２及び真空ドーム６４を受け止めると、Ｏリング８６、８８はチューブ６２及び真空ドーム６４に当たって圧縮され、チューブ６２と真空ドーム６４との間に真空気密シールが形成される。

使用時、昇華装置６０をカプセル４０と組み立て、カプセル４０は照射Ｚｎ６８の中実インゴット９０を収容し、またサブリメーションチューブ６２内に位置する。カップラーユニット６６を締めて真空気密シールし、チューブ６２の下部を約５００〜約７００℃の範囲の温度まで加熱し、その間、約１０^-3〜約１０^-5Ｔｏｒｒの範囲の真空をポート６５を介して引く。インゴット９０からの亜鉛は加熱されていない領域においてチューブ６２の内面に沿って昇華し、積もり、昇華工程の最後にはカプセル４０にＣｕ６７の残留物が残る。加熱及び昇華サイクルは、当業者に公知であるように、サブリメーションチューブ６２の熱亀裂を回避するのに十分なだけ緩慢であるべきである。昇華完了後、加熱を停止し、装置を比較的遅い速度で冷却する。

サブリメーションチューブ６２は好ましくはセラミック材料、例えばアルミナ又は窒化ホウ素から構成される。これは昇華中にセラミックと亜鉛金属との間で化学反応が起きないからである。化学反応がないことから、Ｃｕ６７に不純物は混入しない。サブリメーションチューブ６２を構築するための材料は、選択した材料がＺｎ６８金属及びＣｕ６７残留物との腐食性化学反応を招かない限り、様々なものになり得る。昇華装置６０の使用は、Ｃｕ６７残留物からのＺｎ６８金属の昇華による分離に限定されない。サブリメーションボディを使用して他のタイプの材料を昇華させるならば、サブリメーションボディを、当業者に公知であるような別の材料から構成し得る。真空ドーム６４は、ガラス、金属等の任意の適切な材料から構成することができる。好ましい実施形態において、カップラーユニット６６は主に、Ｏリングを除いてステンレススチールから構成され、Ｏリングはいずれの適切な耐薬品性高分子材料、例えばＤｕＰｏｎｔ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ ＬＬＣ製の、商品名ＶＩＴＯＮ（登録商標）で製造されているヘキサフルオロプロピレン（ＨＥＰ）とフッ化ビニリデン（ＶＤＦ又はＶＦ２）とのコポリマー、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）及びヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のターポリマー等にもなり得る。選択した材料が昇華したＺｎ６８の不本意な汚染を招くことなく、また依然として漏れ止め圧力シールとなる限り、他の構成材料も、本発明の趣旨から逸脱することなく利用し得る。

図５Ｂ、図５Ｃは、真空ドーム及びカップラーに関する代替構成の等角図である。図５Ｂは部分的に分解された部品を示し、図５Ｃは互いに連結されたドーム及びカップラーを示す。カップラーユニット６６ｂは、ねじ付きリング７４ｂとの係合用に一端にねじ山がつけられたシース６８ｂを、図示していない、図５で上述した通りのＯリングと共に含む。シース６８ｂはまた、そのもう一方の端部にフランジ６９ｂを含む。真空ドーム６４ｂはガスケット６７ｂを含み、ガスケットは、ドーム６４ｂの開放端６３ｂをシース６８ｂ内で受けた時にフランジ６９ｂに対してシールするように寸法設計及び構成される。クランプ７５は、フランジ６９ｂに対してガスケット６７ｂを圧縮して真空気密シールを形成するように寸法設計及び構成される。ドーム６４ｂは、真空源に連結するための、フランジ付き真空ポート６５ｂも含む。図５Ｂ、５Ｃの実施形態において、構成要素（ガスケット及びＯリング以外）は好ましくは金属、例えばステンレススチールから構成される。

試験結果により、開示の昇華装置及び方法を使用して行う亜鉛／銅分離が極めて効率的であることが判明している。昇華して堆積する亜鉛と共に移動するＣｕ６７はごく僅かであり、極めて少量の亜鉛がカプセル内のＣｕ６７と共に残る。しかしながら、残ったＣｕ６７残留物を更に、酸への溶解（例えば、硫酸、塩酸、リン酸、硝酸等の鉱酸又は鉱酸の組み合わせ）により精製することができる。試験により、セラミック、特にアルミナの酸に対する溶解性はごく僅かであることが判明していることから、実質的に更なる不純物が昇華した亜鉛の酸溶液による更なる精製によって混入することはない。

昇華した亜鉛を更に処理して効率的に、残った微量の亜鉛を銅から、銅及び／又は亜鉛選択的イオン交換樹脂（例えば、四級化アミン樹脂）でのイオン交換、アニオン交換（ＢｉｏＲａｄ ＡＧ １−Ｘ８カラム）又は好ましくはイオン交換樹脂若しくはシリカ基質上に固定したキレート化若しくは溶媒和抽出剤により分離することによって、ヒト向け医学的用途で使用するための適切な純度及び比放射能のＣｕ６７塩を得ることができる。一実施形態においては、銅残留物を塩酸に溶解させ、得られたＣｕ６７イオンを、当該分野で周知の通り、四級アミンイオン交換樹脂上で精製する（Mushtaq, A., Karim, H., Khan, M., 1990. Production of no-carrier-added 64Cu and 67Cu in a reactor. J. Radioanal. Nucl. Chem. 141, 261-269を参照のこと）。

適切な金属キレート化及び溶媒和抽出剤は当該分野で周知であり、例えばＣｙｎｔｅｃＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社（ウェストパターソン、ＮＪ）から入手可能なＣＹＡＮＥＸ（登録商標）ブランドの抽出剤が含まれ、これは有機リン材料、例えばオルガノホスフィンオキシド、オルガノホスフィン酸、オルガノチオホスフィン酸を含む。そのような抽出剤は、当該分野で公知なように、樹脂又はシリカビーズ上に固定することができる。例えば、米国特許第５２７９７４５号明細書、Kim et al., Korean Journal of Chemical Engineering, 2000; 17(1): 118-121、Naik et al., Journals of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 2003; 257(2): 327-332、Chah et al, Separation Science and Technology, 2002; 37(3): 701-716、Jal et al., Talanta, 2004; 62(5): 1005-1028を参照のこと。イオン交換後に回収されるＣｕ６７は、典型的には、最高１００ｋＣｉ／ｇの比放射能、ヒトでの医学的使用に適した純度で得られる。

上述したように、Ｚｎ６８昇華物を好ましくは別のターゲットとして使用するためにリサイクルすることによって、連続的にリサイクルする度にＺｎ６８ターゲット中の非放射性銅汚染物質のレベルを低下させ、より高いＣｕ６７対非放射性銅比の放射性銅残留物を各リサイクル段階後に得る。

図６は、別のターゲットとして使用するＺｎ６８昇華物１０５をリサイクルするための例示的なリサイクル装置１００である。リサイクル装置１００はサブリメーションチューブ６２、ホッパ１０２及びカプセル４０（例えば、図１〜５において示したようなもの）を含む。Ｚｎ６８昇華物１０５をその内壁に含むサブリメーションチューブ６２を逆さにしてホッパ１０２上に配置する。ホッパ１０２は実質的に円筒形の外装を有し、またサブリメーションチューブ６２を加熱してチューブ内部に堆積した亜鉛を溶融させる際に溶融した液状Ｚｎ６８をカプセル４０に堆積させるように構成された内部漏斗１０４を含む。好ましい実施形態において、ホッパ１０２は高密度、高純度グラファイト、例えばＰＯＣＯから構成され、任意で、グラファイトをガラス状炭素で被覆することができる。しかしながら、材料が液状亜鉛と化学的に反応しない限り、ホッパ１０２を多種多様な別の材料から構成し得る。

使用中、リサイクル装置１００を当業者に公知であるような密閉環境（図示せず）内に配置することによって、装置１００周囲に実質的に酸素非含有の不活性ガス構造体を作り出す。次に、密閉環境を炉又は他の加熱装置に挿入すると、昇華した亜鉛１０５がサブリメーションチューブ６２から溶融する。密閉環境は石英、スチール又は任意の他の適切な材料から構成し得る。ホッパ１０２が溶融液状Ｚｎ６８をカプセル４０へと導く。好ましい実施形態において、この工程は、大気圧、約４５０〜約５５０℃の範囲の温度の不活性ガスを充填して行われる。実験により、亜鉛を、記載のやり方で、新しいカプセル内に収容された新しいターゲットインゴットへと、亜鉛材料を殆ど喪失せずに処理及びリサイクル可能であることが判明した。溶融及び充填サイクルは、サブリメーションチューブ（例えば、アルミナチューブ）の熱亀裂を回避するために十分に緩慢（約２〜約３℃／分の加熱速度）でなくてはならない。

測定により、本明細書で開示のターゲットユニットだと構造材料からの極めて低い放射線量率となることが判明している。これはアルミナ及びアルミニウムが低放射化材料だからである。リニアック運転後は、亜鉛ターゲット材料それ自体から主要放射線障害がもたらされる。濃縮Ｚｎ６８（＞９９％）を使用した操業は更に低い放射化を特徴とする。これはＣｕ６７が優勢な同位体となり、また遮蔽し易い極めて穏やかなγ線放射を有するからである。

以下の実施例は、本発明の特定の態様を更に説明するためのものであって、いかなる形でも本発明を限定すると解釈されるべきではない。

実施例１：亜鉛ターゲットインゴットの昇華
照射した金属亜鉛のＣｕ６７放射性同位体からの昇華による分離を、亜鉛ターゲットインゴット上で達成した。アルミナカプセル内の中実亜鉛ターゲットインゴットを真空気密アルミナサブリメーションチューブ内に配置した。サブリメーションチューブの底部を管状炉に入れ、内部真空下、約７００℃まで加熱した。昇華した亜鉛が、サブリメーションチューブの、炉の外側にあるより温度が低い上部で堆積した。昇華は極めて迅速に、約４０ｇ／時間より高い速度で、約１ｍＴｏｒｒの中程度の真空下で起きた。加熱及び昇華サイクルは、アルミナの熱亀裂を回避するのに十分な緩慢さ、約３℃／分未満であった。昇華工程が一旦完了したら、炉の運転を停止させて、システムを低速で冷却させた。

本明細書中で引用した、刊行物、特許出願及び特許を含めた全ての参考文献は、あたかも各参考文献が個別に且つ具体的に参照により組み込まれると示され、また本明細書にその全て記載されたがごとく同じ程度に参照により本明細書に組み込まれる。

本発明を説明する文脈において、不定冠詞及び定冠詞並びに同様の指示対象の使用は（特に以下の請求項の文脈において）、特に断りがない限り又は文脈に明らかに相反していない限り、単数及び複数の両方を含むと解釈される。特に断りがない限り、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「含有する」という表現は制約のない表現として解釈される（すなわち、「含むが、それに限定されない」を意味する）。本明細書における値の範囲の列挙は、特に断りがない限り、その範囲に含まれる別々の各値に個別に言及する簡略化したやり方であるにすぎず、別々の各値は、あたかもそれが本明細書で個別に列挙されたがごとく明細書に組み込まれる。測定で得られた全ての数値（例えば、質量、濃度、物理的寸法、除去速度、流量等）は絶対的なまさにその数値であるとは解釈されず、「約」という言葉が明示されているか否かに関わらず、当該分野で一般的に用いられている測定技法の公知の限度内の値を含むとみなされるべきである。本明細書に記載の全ての方法は、特に断りがない限り又は文脈に明らかに相反していない限り、いずれの適切な順序でも行うことができる。本明細書で挙げたいずれか及び全ての例又は例を意味する表現（例えば、「例えば」）の使用は、本発明の特定の態様をより明らかにすることを意図したものにすぎず、特に断りがない限り、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書に記載のいずれの表現も、本発明の実施に不可欠な任意の非請求の要素（ｎｏｎ−ｃｌａｉｍｅｄ ｅｌｅｍｅｎｔ）を示していると解釈されるべきではない。

本発明の好ましい実施形態を、本発明を実行するための発明者が考える最良な形態を含めて本明細書に記載する。これらの好ましい実施形態の変化形は、上記の説明を読めば当業者には明白である。発明者は、当業者が、そのような変化形を適切に用いることを予測しており、発明者は、本発明が本明細書で具体的に記載された通りではない形で実施されることを意図する。したがって、本発明は、適用法によって許容される、本明細書に付随する請求項に記載の主題の全ての改良型及び同等物を含む。さらに、特に断りがない限り又は文脈に明らかに相反していない限り、上記の要素の、考えられ得る全ての変化形での組み合わせが本発明に含まれる。

Claims (19)

1. Ｃｕ６７放射性同位体の製造方法であって、
   シールされたカプセルに収容され且つ前記カプセルと密着している金属Ｚｎ６８ターゲットインゴットに高エネルギーγ線ビームを照射して前記Ｚｎ６８の少なくとも一部をＣｕ６７に変換し、次にＣｕ６７を前記照射ターゲットから単離することを含み、
   前記カプセルが溶融した亜鉛と化学的に反応しないセラミック材料から構成され、
   前記セラミック材料が、前記セラミックと前記中実Ｚｎ６８ターゲットインゴットとの間での密接な物理的接触を促進することで良好な熱伝導率のための緊密な接触面がもたらされるように選択され、
   前記Ｚｎ６８が、前記Ｚｎ６８の前記カプセルへの接触を干渉する微量の残留酸素を実質的に非含有である
   ことを特徴とする方法。
2. 前記Ｃｕ６７の単離が、亜鉛を前記照射ターゲットインゴットから高温、真空下でサブリメーションチューブ上に昇華させることで前記カプセル内にＣｕ６７を含有する実質的に亜鉛非含有の金属残留物を残すことを含み、
   前記サブリメーションチューブが溶融した亜鉛と化学的に反応しないセラミック材料から構成される、請求項１に記載の方法。
3. 前記亜鉛を、約５００〜約７００℃の範囲の温度、約１０^-5〜約１０^-3Ｔｏｒｒの範囲の圧力で昇華させる、請求項２に記載の方法。
4. 前記カプセル内の前記金属残留物を、Ｃｕ６７イオンを亜鉛昇華後に前記カプセル内に留まった亜鉛から分離するために、酸水溶液と反応させることを更に含む、請求項２に記載の方法。
5. 前記残っている亜鉛をアニオン交換によりＣｕ６７イオンから除去することを更に含む、請求項４に記載の方法。
6. 昇華したＺｎ６８を含む前記サブリメーションチューブを実質的に空のセラミックカプセルを収容しているホッパ上で逆さにすることで前記昇華したＺｎ６８を前記サブリメーションチューブから回収し、
   前記逆さにしたサブリメーションチューブ及び実質的に空のセラミックカプセルを収容しているホッパを、不活性ガスを充填した密閉環境内に配置し、
   前記密閉環境の少なくとも一部を加熱することで溶融したＺｎ６８が前記セラミックカプセルに導かれることを更に含む、請求項２に記載の方法。
7. 前記シールしたセラミックカプセル内の堆積Ｚｎ６８に高エネルギーγ線ビームを照射して前記Ｚｎ６８の少なくとも一部をＣｕ６７に変換し、次にＣｕ６７を前記照射ターゲットから単離するステップを繰り返すことを更に含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記ホッパがグラファイトから構成される、請求項６に記載の方法。
9. 前記カプセルが、アルミナ及び窒化アルミニウムから成る群から選択される材料から構成される、請求項１に記載の方法。
10. 前記カプセルがアルミナから構成される、請求項１に記載の方法。
11. 前記カプセルが、ねじ式キャップに連結されて実質的に水密なシールを前記カプセルに対して形成するケージボディを含むターゲットボディ内でシールされる、請求項１に記載の方法。
12. 前記ターゲットボディが、前記カプセルに取り付ける蓋と、前記蓋と前記カプセルとの間に置かれる、水密シールの形成を支援するワッシャとを更に含む、請求項１１に記載の方法。
13. Ｃｕ６７放射性同位体を製造するためのターゲットユニットであって、
    ねじ式キャップに着脱自在に連結されるケージボディと、
    中実Ｚｎ６８ターゲットインゴットを収容し且つ１つの開放端及び１つの閉鎖端を有するセラミックカプセルとを含み、
    前記セラミックカプセルが、前記カプセルの開放端に対する実質的に水密なシールを形成するケージボディとねじ式キャップとの間のターゲットボディ内でシールされ、
    前記カプセルが、溶融した亜鉛と化学的に反応しないセラミック材料から構成され、
    前記セラミック材料が前記セラミックと前記中実Ｚｎ６８ターゲットインゴットとの間での密接な物理的接触を促進することで良好な熱伝導率のための緊密な接触面がもたらされるように選択され、
    前記Ｚｎ６８が、前記Ｚｎ６８の前記カプセルへの接触を干渉する微量の残留酸素を実質的に非含有である
    ことを特徴とするターゲットユニット。
14. 前記ターゲットボディが、前記カプセルの開放端を覆う蓋と、前記蓋と前記カプセルとの間に置かれる、水密シールの形成を支援するワッシャを更に含む、請求項１３に記載のターゲットユニット。
15. 前記Ｚｎ６８ターゲット照射用のターゲットホルダと一緒になるように構成される、請求項１３に記載のターゲットユニット。
16. 前記セラミックカプセルが、アルミナ及び窒化アルミニウムから成る群から選択される材料から構成される、請求項１３に記載のターゲットユニット。
17. 前記カプセルがアルミナから構成される、請求項１３に記載のターゲットユニット。
18. Ｚｎ６８をＣｕ６７から昇華させる装置であって、
    １つの開放端及び１つの閉鎖端を有するセラミックサブリメーションチューブと、
    Ｚｎ６８及びＣｕ６７を含有する中実Ｚｎ６８ターゲットインゴットを収容し且つ１つの開放端及び１つの閉鎖端を有し、溶融した亜鉛と化学的に反応しないセラミック材料から構成されるセラミックカプセルと、
    前記サブリメーションチューブの開放端を真空源と着脱自在に連結し且つ前記チューブを約５００〜約７００℃の範囲の温度で加熱する時に漏れ止め真空シールを形成するように寸法設計及び構成されたカップラーとを含む
    ことを特徴とする装置。
19. 前記セラミックサブリメーションチューブが、アルミナ及び窒化ホウ素から成る群から選択される材料から構成され、前記セラミックカプセルがアルミナ及び窒化アルミニウムから成る群から選択される材料から構成される、請求項１８に記載の装置。

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