JP2024082887A - Radioisotope manufacturing method and manufacturing device - Google Patents
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Abstract
【課題】アスタチン同位体をはじめとする放射性同位体を効率的に分離、回収することができる放射性同位体の製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】ターゲットを加熱して放射性同位体をガス化するターゲット加熱工程と、エアロゾルの流れを生成し、当該エアロゾルに、前記ターゲット加熱工程でガス化した放射性同位体を付着させ搬送する搬送工程と、前記搬送工程により搬送されたエアロゾル及び放射性同位体を捕集フィルタにて捕集するフィルタ捕集工程と、を具備し、前記搬送工程及び前記フィルタ捕集工程を加熱しつつ実施する。【選択図】図1[Problem] To provide a radioisotope manufacturing method and device capable of efficiently separating and recovering radioisotopes including astatine isotopes. [Solution] The method includes a target heating step of heating a target to gasify the radioisotopes, a transport step of generating an aerosol flow, attaching the radioisotopes gasified in the target heating step to the aerosol and transporting it, and a filter collection step of collecting the aerosol and radioisotopes transported in the transport step with a collection filter, and the transport step and the filter collection step are performed while heating is performed. [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明の実施形態は、放射性同位体の製造方法及び製造装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a method and apparatus for producing radioisotopes.
近年、がん治療において、アルファ線を用いたがん治療が注目されている。他の放射線に比べ、アルファ線は短い距離でエネルギーを使い切るため、がん細胞にアルファ線を用いた場合は、がん細胞へのダメージが大きい一方、正常細胞に対するダメージが小さいという利点がある。アルファ線を放出する放射性核種を標的薬と組み合わせることにより、がん細胞を選択的に攻撃し高い効果が期待できる。このため、アルファ線を放射する様々な放射性同位体は、薬剤として利用することが検討されている。 In recent years, cancer treatment using alpha rays has been attracting attention. Compared to other types of radiation, alpha rays use up all their energy over a short distance, so when used on cancer cells, they have the advantage of causing greater damage to the cancer cells while causing less damage to normal cells. By combining a radioactive nuclide that emits alpha rays with a targeted drug, it is possible to selectively attack cancer cells and achieve high effectiveness. For this reason, various radioisotopes that emit alpha rays are being considered for use as medicines.
アスタチン-211は、半減期が7.2時間と短く、速やかに安定核種へと崩壊するため、治療時間が短くできるというメリットがある。そのため、最も薬剤として利用が期待されている放射性同位体の1つである。 Astatine-211 has a short half-life of 7.2 hours and decays quickly into a stable nuclide, which has the advantage of shortening treatment time. For this reason, it is one of the radioisotopes most likely to be used as a medicine.
アスタチン-211は、半減期が短いため、加速器を用いて生成されている。原材料の入手性、取り扱い性の観点から主にビスマスに加速したヘリウムイオンを照射して生成される。アスタチン-211は、ビスマスから分離、回収されたのち、製薬として合成される。しかし、アスタチン-211は半減期が7.2時間と短いために、分離、回収、製薬等に時間がかかると生成したアスタチン-211が減少し、製造コストを上昇させてしまう。このため、短時間での分離、回収、製薬化が求められている。 Astatine-211 has a short half-life, so it is produced using an accelerator. Considering the availability and ease of handling of the raw materials, it is mainly produced by irradiating bismuth with accelerated helium ions. Astatine-211 is separated and recovered from bismuth, and then synthesized into a pharmaceutical product. However, because astatine-211 has a short half-life of 7.2 hours, if separation, recovery, pharmaceutical production, etc. take a long time, the amount of astatine-211 produced will decrease, increasing production costs. For this reason, there is a demand for separation, recovery, and pharmaceutical production in a short time.
迅速かつ簡易な分離方法として、ターゲット材であるビスマスとの融点・沸点の差を利用した分離技術が用いられている。従来の分離・回収方法としては、以下の方法が知られている。エアロゾルを導入し、ターゲット材を加熱しアスタチン-211を蒸発させた後エアロゾルに付着させる。このアスタチン-211が付着したエアロゾルを配管等により、室温のフィルタまで輸送し、フィルタにてアスタチン-211が付着したエアロゾルを捕集、回収する。 A separation technique that takes advantage of the difference in melting and boiling points between the target material, bismuth, is used as a quick and simple separation method. The following method is known as a conventional separation and recovery method. An aerosol is introduced, the target material is heated, and astatine-211 is evaporated and then attached to the aerosol. This astatine-211-adhered aerosol is transported via piping or the like to a filter at room temperature, where the astatine-211-adhered aerosol is captured and recovered.
しかし、エアロゾルを用いた上記の方法においても、さらに回収部や搬送部の管壁等へのアスタチン-211の付着量を低減し、回収率を高めることが求められている。また、ビスマスも蒸発してアスタチン-211とともに輸送されてしまうため、製品へ混入するビスマス量が多いという課題がある。ビスマスの混入量が多い場合、標的薬の標識の際に合成率が低下する可能性があり、好ましくない。 However, even in the above method using aerosols, there is a need to further reduce the amount of astatine-211 adhering to the tube walls of the recovery and transport sections, and to increase the recovery rate. In addition, since bismuth also evaporates and is transported together with astatine-211, there is an issue that a large amount of bismuth is mixed into the product. If the amount of bismuth mixed in is large, there is a possibility that the synthesis rate will decrease when labeling the targeted drug, which is undesirable.
上述したように、アスタチン同位体をはじめとする放射性同位体を、加熱してガス化し、分離、回収する際に、より管壁等への付着量を低減し、回収率を高めることが求められている。また、ビスマス等のターゲット材の混入量が多くなるという課題もある。 As mentioned above, when astatine isotopes and other radioisotopes are heated, gasified, separated, and recovered, there is a need to reduce the amount of adhesion to the tube walls and increase the recovery rate. There is also the issue of increased contamination with target materials such as bismuth.
本発明は、このような従来の事情に対処してなされたもので、その目的は、アスタチン同位体をはじめとする放射性同位体を効率的に分離、回収することができる放射性同位体の製造方法及び製造装置を提供することである。 The present invention was made to address these conventional problems, and its purpose is to provide a method and apparatus for producing radioisotopes that can efficiently separate and recover radioisotopes, including astatine isotopes.
本発明の実施形態に係る放射性同位体の製造方法及は、ターゲットを加熱して放射性同位体をガス化するターゲット加熱工程と、エアロゾルの流れを生成し、当該エアロゾルに、前記ターゲット加熱工程でガス化した放射性同位体を付着させ搬送する搬送工程と、前記搬送工程により搬送されたエアロゾル及び放射性同位体を捕集フィルタにて捕集するフィルタ捕集工程と、を具備し、前記搬送工程及び前記フィルタ捕集工程を加熱しつつ実施することを特徴とする。 The radioisotope manufacturing method according to the embodiment of the present invention includes a target heating process for heating a target to gasify the radioisotope, a transport process for generating an aerosol flow and attaching the radioisotope gasified in the target heating process to the aerosol and transporting it, and a filter collection process for collecting the aerosol and radioisotope transported in the transport process with a collection filter, and is characterized in that the transport process and the filter collection process are performed while heating is being performed.
本発明の実施形態に係る放射性同位体の製造装置及は、ターゲットを加熱して放射性同位体をガス化するターゲット加熱部と、エアロゾルの流れを生成し、当該エアロゾルに、前記ターゲット加熱機構でガス化した放射性同位体を付着させ搬送する搬送機構と、エアロゾル及び放射性同位体を捕集フィルタにて捕集する捕集部と、前記捕集部、及び前記ターゲット加熱部と前記捕集部との間のエアロゾルの通路を加熱する加熱機構と、を具備することを特徴とする。 The radioisotope manufacturing apparatus and method according to the present invention are characterized by comprising a target heating unit that heats a target to gasify the radioisotope, a transport mechanism that generates an aerosol flow and transports the aerosol to which the radioisotope gasified by the target heating mechanism is attached, a collection unit that collects the aerosol and the radioisotope using a collection filter, and a heating mechanism that heats the collection unit and the aerosol passage between the target heating unit and the collection unit.
本発明の実施形態により、アスタチン同位体をはじめとする放射性同位体を効率的に分離、回収することのできる放射性同位体の製造方法及び製造装置を提供することができる。 Embodiments of the present invention provide a method and apparatus for producing radioisotopes that can efficiently separate and recover radioisotopes, including astatine isotopes.
以下、実施形態に係る放射性同位体の製造方法及び製造装置について、図面を参照して説明する。 Below, the radioisotope manufacturing method and manufacturing apparatus according to the embodiment will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
先ず、第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係る放射性同位体の製造方法の工程を示すフロー図であり、図2は、第1実施形態に係る放射性同位体の製造装置の概略構成を模式的に示す図である。
First Embodiment
First, a description will be given of the first embodiment. Fig. 1 is a flow diagram showing the steps of a method for producing a radioisotope according to the first embodiment, and Fig. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus for producing a radioisotope according to the first embodiment.
図1に示すように、第1実施形態に係る放射性同位体の製造方法の工程は、エアロゾル生成工程(工程1)、ターゲット加熱工程(工程2)、搬送工程(工程3)、フィルタ捕集工程(工程4)、を具備する。また、ターゲット加熱工程(工程2)、搬送工程(工程3)、フィルタ捕集工程(工程4)は加熱して高温の状態で実施する。 As shown in FIG. 1, the steps of the radioisotope production method according to the first embodiment include an aerosol generation step (step 1), a target heating step (step 2), a transport step (step 3), and a filter collection step (step 4). In addition, the target heating step (step 2), the transport step (step 3), and the filter collection step (step 4) are performed in a heated, high-temperature state.
図2に示すように、第1実施形態に係る放射性同位体の製造装置100は、ターゲットを加熱して放射性同位体をガス化するターゲット加熱部101を具備している。ターゲット加熱部101では、アスタチン-211などの揮発性放射性物質を含むターゲットを加熱し、ターゲット中に存在するアスタチン-211等をガス化する。このターゲット加熱部101では、例えば、ビスマスターゲットに、加速されたヘリウムイオン(アルファ線)を照射するとともに、加熱機構102によって、ビスマスターゲットを所定温度、例えばアスタチンの沸点である337℃以上の温度、且つ、ビスマスターゲットの沸点以下の温度例えば500℃程度に加熱する。
As shown in FIG. 2, the
ターゲット加熱部101の下流側(図2中右側)には、捕集フィルタを収容した捕集部103が設けられている。一方、ターゲット加熱部101の上流側(図2中左側)には、エアロゾル発生装置104、キャリアガス供給装置105が設けられている。
A
エアロゾル発生装置104は、例えば、KCl、NaCl、NaOH等のエアロゾルを発生させる。エアロゾルは、例えば、粒径が1nm程度から1mm程度の粒子である。これらのエアロゾルに放射性同位体が付着することにより、放射性同位体の輸送中に放射性同位体が配管に付着することによって失われる量を低減することができる。また、キャリアガス供給装置105は、窒素ガス等のキャリアガスを供給し、このキャリアガスの流れによってエアロゾル及びエアロゾルに付着した放射性同位体を搬送する。
The
本実施形態では、捕集部103は、ターゲット加熱部101を加熱するための加熱機構102によって加熱されるよう構成されており、ターゲット加熱部101と捕集部103とを繋ぐエアロゾル及びエアロゾルに付着した放射性同位体の通路も、加熱機構102によって加熱されるよう構成されている。本実施形態では、上記捕集部103及びターゲット加熱部101と捕集部103とを繋ぐ通路の加熱温度は、ターゲット加熱部101の加熱温度と同等(例えば、500℃程度)となっている。しかしながら、この加熱温度は、必ずしもターゲット加熱部101の加熱温度と同等とする必要はなく、それよりも低い温度(例えば、300℃程度)であっても良い。
In this embodiment, the
上記のように、捕集部103を高温に加熱するため、捕集部103に収容する捕集フィルタは、耐熱性を有するものを使用する必要がある。このような捕集フィルタとしては、例えば、焼結金属フィルタ、セラミックフィルタ、ガラス繊維フィルタ、耐熱性樹脂フィルタ等を使用することができる。
As described above, since the
なお、キャリアガス供給装置105とエアロゾル発生装置104との間、及び捕集部103の下流側には、夫々圧力計106、圧力計107が設けられている。
In addition,
比較のために、図5に従来の放射性同位体の製造装置500の構成を示す。図5に示すように、従来の放射性同位体の製造装置500では、ターゲット加熱部101のみが、加熱機構102によって加熱される構成となっており、捕集部103及びターゲット加熱部101と捕集部103とを繋ぐ流路は加熱しない構成となっていた。これは、捕集フィルタの取り扱い性の観点から、これを室温として取り外し等を容易にするためである。しかしながら、従来の放射性同位体の製造装置500のように捕集フィルタを室温で使用する場合、高温のターゲット加熱部101から、室温の捕集部103及びこれらを繋ぐ通路において温度勾配が発生し、熱泳動により放射性同位体が付着したエアロゾルが管壁等に付着し、回収率が低下する場合があった。
For comparison, FIG. 5 shows the configuration of a conventional
本実施形態では、捕集部103及びターゲット加熱部101と捕集部103とを繋ぐ通路を、加熱機構102によって、ターゲット加熱部101の加熱温度と同等程度に加熱することにより、上記のような熱泳動によるエアロゾルの管壁等への付着による回収率の低下を防ぐことができる。
In this embodiment, the
捕集部103及びターゲット加熱部101と捕集部103とを繋ぐ通路の加熱方法は、電気炉のような炉やヒーター加熱など特に制約はない。また、ターゲットと同じ加熱方法でもよいし、別の加熱方法であっても問題ない。また、捕集部103は、ターゲット加熱部101の直後に設けることが望ましいが、ある程度の距離の輸送路の後に加熱した捕集部103を設置することもできる。
There are no particular restrictions on the heating method for the
また、捕集部103をターゲット材と同等の温度もしくはそれ以上の温度にすることにより、ターゲット加熱部101において発生した気相のビスマスは、捕集部103においても蒸気圧の関係から気相に存在することとなる。これにより、捕集部103では、エアロゾルや放射性核種が付着したエアロゾルは捕集されるが、気相中のビスマスは捕集フィルタに捕集されることなく後段に流れる。これによって、捕集部103において捕集されるビスマスの量を大幅に低減することができる。
In addition, by bringing the
なお、捕集部103等の加熱温度をターゲット温度より低い温度とする際は、熱泳動を低減するため、温度差、滞留時間を適切に設定する。また、ビスマスの蒸気圧を考慮する必要がある。
When the heating temperature of the
以上のように、第1実施形態によれば、アスタチン-211等の放射性同位体を、加熱してガス化し、分離、回収する際に、より管壁等への付着量を低減し、回収率を高めることができる。また、ビスマス等のターゲット材の混入量も大幅に削減することができる。 As described above, according to the first embodiment, when radioisotopes such as astatine-211 are heated, gasified, separated, and recovered, the amount of adhesion to the tube walls and the like can be reduced, and the recovery rate can be increased. In addition, the amount of contaminating target materials such as bismuth can be significantly reduced.
なお、ターゲット加熱部においてターゲットの加熱を始める前に、予め、KCl、NaCl、NaOH、KI等の可溶性塩のエアロゾルを捕集部103内に流通させ、捕集部103内の捕集フィルタの表面に可溶性塩を付着させておくこともできる。これによって、捕集したアスタチン-211等の放射性同位体の捕集フィルタからの洗浄・回収をより容易に行うことができる。
Before starting to heat the target in the target heating section, an aerosol of a soluble salt such as KCl, NaCl, NaOH, or KI can be circulated in the
(第2実施形態)
次に、図3を参照して、第2実施形態について説明する。なお、図2に示した第1実施形態と対応する部分には、同一の符号を付して、重複した説明は省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described with reference to Fig. 3. Note that parts corresponding to those in the first embodiment shown in Fig. 2 are given the same reference numerals and duplicated explanations will be omitted.
第1実施形態では、捕集部103を高温に加熱するため、装置構成によっては捕集部103からの捕集フィルタの取り出しまでに時間がかかり、放射性核種の壊変により回収量が低下してしまう可能性がある。このため、図3に示すように第2実施形態に係る放射性同位体の製造装置200は、捕集部103から捕集フィルタを速やかに取り出すため、冷却装置108を設置する。この冷却装置108により、捕集が終了した捕集部103を冷却することにより、冷却に必要な時間が短縮され分離・回収効率を向上させることができる。なお、冷却装置108としては、どのような構成のものでも良く、例えば水冷の冷却装置等を使用することができる。
In the first embodiment, since the
(第3実施形態)
次に、図4を参照して、第3実施形態について説明する。なお、図2に示した第1実施形態と対応する部分には、同一の符号を付して、重複した説明は省略する。
Third Embodiment
Next, a third embodiment will be described with reference to Fig. 4. Note that parts corresponding to those in the first embodiment shown in Fig. 2 are given the same reference numerals and repeated explanations will be omitted.
第1実施形態では、捕集部103を高温に加熱するため、装置構成によっては捕集部103からの捕集フィルタの取り出しまでに時間がかかり、放射性核種の壊変により回収量が低下してしまう可能性がある。このため、図4に示すように第3実施形態に係る放射性同位体の製造装置300は、第2実施形態と同様に冷却装置108を設置するとともに、捕集部103内の捕集フィルタからアスタチン-211等を回収するための回収機構を設ける。
In the first embodiment, since the
この回収機構は、水や有機溶媒等の洗浄液を供給するための洗浄液供給装置109、洗浄液回収部110、及び流路を切り替えるために捕集部の入口側と出口側に設けられた2つの三方弁111等から構成することができる。このように、回収機構を設けることによって、捕集部103内から捕集フィルタを取り外すことなくアスタチン-211等を回収することができ、回収に必要な時間が短縮され分離・回収効率を向上させることができる。
This recovery mechanism can be composed of a cleaning
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.
100……放射性同位体の製造装置、101……ターゲット加熱部、102……加熱機構、103……捕集部、104……エアロゾル発生装置、105……キャリアガス供給装置、106……圧力計、107……圧力計、108……冷却装置、109……洗浄液供給装置、110……洗浄液回収部、111……三方弁、200……放射性同位体の製造装置、300……放射性同位体の製造装置、500……放射性同位体の製造装置。 100...Radioisotope manufacturing apparatus, 101...Target heating section, 102...Heating mechanism, 103...Collection section, 104...Aerosol generator, 105...Carrier gas supplying apparatus, 106...Pressure gauge, 107...Pressure gauge, 108...Cooling apparatus, 109...Cleaning liquid supplying apparatus, 110...Cleaning liquid recovery section, 111...Three-way valve, 200...Radioisotope manufacturing apparatus, 300...Radioisotope manufacturing apparatus, 500...Radioisotope manufacturing apparatus.
Claims (8)
エアロゾルの流れを生成し、当該エアロゾルに、前記ターゲット加熱工程でガス化した放射性同位体を付着させ搬送する搬送工程と、
前記搬送工程により搬送されたエアロゾル及び放射性同位体を捕集フィルタにて捕集するフィルタ捕集工程と、
を具備し、
前記搬送工程及び前記フィルタ捕集工程を加熱しつつ実施する
ことを特徴とする放射性同位体の製造方法。 a target heating step of heating the target to gasify the radioisotope;
a transport step of generating an aerosol flow, attaching the radioisotope gasified in the target heating step to the aerosol, and transporting the radioisotope;
a filter collection step of collecting the aerosol and the radioisotope transported by the transport step with a collection filter;
Equipped with
The method for producing a radioisotope, wherein the transporting step and the filter collecting step are carried out while heating.
前記捕集フィルタに、焼結金属フィルタ、セラミックフィルタ、ガラス繊維フィルタ、耐熱性樹脂フィルタの何れかを使用する
ことを特徴とする放射性同位体の製造方法。 A method for producing a radioisotope according to claim 1, comprising the steps of:
4. A method for producing a radioisotope, comprising using any one of a sintered metal filter, a ceramic filter, a glass fiber filter, and a heat-resistant resin filter as the collection filter.
前記ターゲット加熱工程において、ビスマスターゲットを加熱して、アスタチン-211をガス化する
ことを特徴とする放射性同位体の製造方法。 A method for producing the radioisotope according to claim 1 or 2, comprising the steps of:
In the target heating step, a bismuth target is heated to gasify astatine-211.
エアロゾルの流れを生成し、当該エアロゾルに、前記ターゲット加熱機構でガス化した放射性同位体を付着させ搬送する搬送機構と、
エアロゾル及び放射性同位体を捕集フィルタにて捕集する捕集部と、
前記捕集部、及び前記ターゲット加熱部と前記捕集部との間のエアロゾルの通路を加熱する加熱機構と、
を具備することを特徴とする放射性同位体の製造装置。 a target heating unit that heats the target to gasify the radioisotope;
a transport mechanism that generates an aerosol flow and transports the radioisotope gasified by the target heating mechanism by attaching it to the aerosol;
A collection unit that collects aerosols and radioisotopes using a collection filter;
a heating mechanism for heating the collecting unit and an aerosol passage between the target heating unit and the collecting unit;
A radioisotope manufacturing apparatus comprising:
前記捕集フィルタが、焼結金属フィルタ、セラミックフィルタ、ガラス繊維フィルタ、耐熱性樹脂フィルタの何れかである
ことを特徴とする放射性同位体の製造装置。 The radioisotope production apparatus according to claim 4,
2. The radioisotope manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the collection filter is any one of a sintered metal filter, a ceramic filter, a glass fiber filter, and a heat-resistant resin filter.
前記捕集部を冷却する冷却機構を有する
ことを特徴とする放射性同位体の製造装置。 The radioisotope production apparatus according to claim 4 or 5,
A radioisotope manufacturing apparatus comprising: a cooling mechanism for cooling the collection section.
前記捕集部に洗浄液を供給し、前記捕集フィルタから放射性同位体を回収する洗浄液供給機構を有する
ことを特徴とする放射性同位体の製造装置。 The radioisotope production apparatus according to claim 6,
A radioisotope manufacturing apparatus comprising: a cleaning liquid supplying mechanism for supplying a cleaning liquid to the collection section and recovering the radioisotope from the collection filter.
前記ターゲット加熱部において、ビスマスターゲットを加熱して、アスタチン-211をガス化する
ことを特徴とする放射性同位体の製造装置。 The radioisotope production apparatus according to claim 4 or 5,
A radioisotope manufacturing apparatus, comprising: a bismuth target is heated in the target heating section to gasify astatine-211.
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