JP6274689B1

JP6274689B1 - Ｒｉ標識化合物製造装置及びｒｉ標識化合物製造方法

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Publication number: JP6274689B1
Application number: JP2017128138A
Authority: JP
Inventors: 成人 ▲高▼橋
Original assignee: KYOTO MEDICAL TECHNOLOGY CO., LTD
Current assignee: KYOTO MEDICAL TECHNOLOGY CO., LTD
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2037-06-30
Also published as: JP2018084570A; WO2018092793A1

Abstract

【課題】ターゲットガスが再利用可能で、放射性同位体の製造効率が高く、放射線被ばくの可能性をゼロに近づけ、更に、低価額で供給可能なＲＩ標識化合物製造装置及びＲＩ標識化合物製造方法を提供する。【解決手段】ガス充填部１０は、ターゲットガスを核反応容器１０ａに充填し、ガス密封部１１は、前記ターゲットガスが充填された核反応容器１０ａを密封する。放射線照射部１２は、前記ターゲットガスが密封された核反応容器１０ａに放射線を所定時間照射させ、当該ターゲットガスを核反応させ、ＲＩ標識化合物合成部１３は、前記核反応容器１０ａの開放後に、前記核反応後のターゲットガスに含まれる放射性同位体を液状の化合物１３ａと反応させることで、ＲＩ標識化合物を合成する。そして、不純物トラップ部１４は、前記反応後のターゲットガスから不純物を除去し、当該除去後のターゲットガスを前記核反応容器１０ａに戻す。【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＩ標識化合物製造装置及びＲＩ標識化合物製造方法に関する。

近年、陽電子放射断層撮影（ＰｏｓｉｔｒｏｎＥｍｉｓｓｉｏｎＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ、以下、ＰＥＴとする）検査と、単一光子放射断層撮影（ＳｉｎｇｌｅＰｈｏｔｏｎＥｍｉｓｓｉｏｎＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ、以下、ＳＰＥＣＴとする）検査が、放射線を利用したがん診断法の趨勢になっている。

２０１６年７月１５日の国立ガン研究センターの報告によれば、日本では、２０１５年で３７万人がガンで死亡し、２０１６年には、１０１万人が新たにガン患者として発見されると予想されている。保健医療が充実してきた日本におけるガン死亡率は、米国、欧州等と比較しても高いため、上述のＰＥＴ検査やＳＰＥＣＴ検査が頻繁に行われている。

そして、ＰＥＴ検査やＳＰＥＣＴ検査では、放射性同位元素標識化合物（ＲＩ標識化合物）が基本的に使用されている。このＲＩ標識化合物は、ガンの病巣部に集積されやすい化合物の特定の位置にある原子を放射性同位体（ＲＩ）で置き換えて通常の化合物と区別出来るようにした化合物である。ＰＥＴ検査では、ＲＩ標識化合物の代表例としては、グルコース（ブドウ糖）に１８−フッ素同位体（１８Ｆ）を組み込んだ１８Ｆ−２−フルオロ−２−デオキシ−Ｄ−グルコース（１８Ｆ−ＦＤＧとする）をガン患者に投与し、１８Ｆ−ＦＤＧの１８Ｆから放出される陽電子が電子と対消滅し、５１１ｋｅＶのエネルギーを持つ２本のガンマ線を検出することで、体内の１８Ｆ−ＦＤＧの分布を撮影し、グルコースの代謝が著しいガン患部を特定する。一方、ＳＰＥＣＴ検査では、ＲＩ標識化合物として、ガンマ線を放射する９９ｍテクネチウム同位体（９９ｍＴｃ）を組み込んだ標識化合物をガン患者に投与し、９９ｍＴｃから放出される１４０ｋｅＶのガンマ線を検出することで、体内の９９ｍＴｃの分布を撮影する。９９ｍＴｃのある標識化合物は、血液中に集積されるため、ＳＰＥＣＴ検査は、例えば、心筋血流イメージングや脳機能イメージングに用いられる。

ＰＥＴ検査でもＳＰＥＣＴ検査でも、特殊なＲＩ標識化合物を用いることから、その検査費用が高いという難点がある。例えば、ＳＰＥＣＴ検査では、２００７年に日本で受診した患者は１００万人以上であり、その費用は１５００億円、９９ｍＴｃがＳＰＥＣＴのほぼ１００％を占め、一方、ＰＥＴ検査は、これの３倍から４倍も掛かる。日本では、ＰＥＴ検査・ＳＰＥＣＴ検査に毎年、数千億円の費用をかけて、ガン治療のための画像診断を行っている。

ところで、ＰＥＴ検査で使用される１８Ｆ−ＦＤＧの１８Ｆは、通常、下記のように製造される。先ず、小型サイクロトロンによる陽子ビームを１８−酸素同位体（１８Ｏ）に照射し、１８Ｏ（ｐ，ｎ）１８Ｆ反応を利用することで、１８Ｏから１８Ｆを製造する。

ここで、１６−酸素同位体（１６Ｏ）の存在比は、９９．７６２％であり、１７−酸素同位体（１７Ｏ）の存在比は、０．０３９％であり、１８−酸素同位体（１８Ｏ）の存在比は、０．２０１％と非常に低い。そのため、ＰＥＴ検査用の１８Ｆの製造では、高価な１８Ｏ濃縮水が使用されている。例えば、特開２００４−５９３５６号公報（特許文献１）には、１８Ｆフッ化物イオン生成原料用の１８Ｏ濃縮水に関する技術が開示されている。１８Ｏ濃縮水は、高価であることから、発展途上国では、１８Ｏ濃縮水を利用することは皆無である。

又、１８Ｆを製造するために利用する小型サイクロトロンを利用すると、１８Ｆの製造にかかわる作業者がかなりの放射線被ばくを受けることが避けることが出来ない。つまり、１８Ｏ濃縮水に小型サイクロトロンからの大強度の陽子ビームを照射させて１８Ｆを製造することから、この陽子ビームの取り出し窓等に大量の放射線物質が必然的に発生する。ビーム取り出し窓は破損のおそれもあり、定期的に交換し、陽子ビームの照射装置の保守を定期的に行う必要がある。この作業により大量の放射線被ばくが必然的に発生する。

そのため、近年では、１８Ｏ濃縮水を用いない１８Ｆの製造方法が各種開発されている。例えば、特開２００６−３３６３号公報（特許文献２）には、１８Ｏの酸素ガスを用いて高収量の１８Ｆのフッ素ガスを製造する技術が開示されている。ターゲットガスを用いた放射性ガス同位体の製造技術として、特開２０１０−１６４４７７号公報（特許文献３）には、反応室内に充填したガスを核反応中に循環させて冷却し、反応室内の圧力低下を図り、荷電粒子ビームを透過させる照射窓の厚みを薄くする放射性ガス同位体製造装置が開示されている。

特開２００４−５９３５６号公報特開２００６−３３６３号公報特開２０１０−１６４４７７号公報

しかしながら、上述した特許文献に記載の技術では、１８Ｆを生成させるために高価で高濃縮の１８Ｏ同位元素が必要であり、１８Ｆの収率が悪いという課題がある。又、１８Ｆの製造は、小型サイクロトロンからの、大強度の陽子ビームを用いているため、放射線被ばくの可能性を低減させる対策が取り難いという課題がある。

本発明は、前記課題を解決するためになされたものである。ターゲットガスが再利用可能であり、放射性同位体の製造効率が高く、放射線被ばくの可能性をゼロに近づけ、更に、低価額で供給することが可能なＲＩ標識化合物製造装置及びＲＩ標識化合物製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、本発明に係る新規なＲＩ標識化合物製造装置及びＲＩ標識化合物製造方法を完成させた。即ち、本発明は、ＲＩ標識化合物を製造するＲＩ標識化合物製造装置であって、ガス充填部と、ガス密封部と、放射線照射部と、ＲＩ標識化合物合成部と、不純物トラップ部とを備える。ガス充填部は、ネオンガスを核反応容器に充填し、ガス密封部は、前記ネオンガスが充填された核反応容器を密封する。放射線照射部は、前記ネオンガスが密封された核反応容器にガンマ線を所定時間照射させ、当該ネオンガスを核反応させる。ＲＩ標識化合物合成部は、前記核反応容器の開放後に、前記核反応後のネオンガスに含まれる^１８Ｆを^１８Ｆと置換可能なＯＨ基を有する液体の化合物と反応させることで、^１８Ｆ標識化合物を合成する。不純物トラップ部は、前記反応後のネオンガスから不純物を除去し、当該除去後のネオンガスを前記核反応容器に戻す。

又、本発明は、ＲＩ標識化合物を製造するＲＩ標識化合物製造方法であって、ガス充填ステップと、ガス密封ステップと、放射線照射ステップと、ＲＩ標識化合物合成ステップと、不純物トラップステップとを備える。ガス充填ステップは、ネオンガスを核反応容器に充填し、ガス密封ステップは、前記ネオンガスが充填された核反応容器を密封する。放射線照射ステップは、前記ネオンガスが密封された核反応容器にガンマ線を所定時間照射させ、当該ネオンガスを核反応させる。ＲＩ標識化合物合成ステップは、前記核反応容器の開放後に、前記核反応後のネオンガスに含まれる^１８Ｆを^１８Ｆと置換可能なＯＨ基を有する液体の化合物と反応させることで、^１８Ｆ標識化合物を合成する。不純物トラップステップは、前記反応後のネオンガスから不純物を除去し、除去後のネオンガスを前記核反応容器に戻す。

本発明では、ターゲットガスを再利用可能であり、放射性同位体の製造効率が高く、放射線被ばくの可能性をゼロに近づけ、更に、低価額で供給することが可能となる。

本発明の実施形態に係るＲＩ標識化合物製造装置の概念図である。本発明の実施形態に係るＲＩ標識化合物製造装置の試作品の正面写真である。本発明の実施形態に係るＲＩ標識化合物製造装置の試作品の正面写真と斜視写真である。ＲＩ標識化合物製造装置の試作品を電子線型加速器に設置して、１８Ｆを製造している様子を示す斜視写真である。ＲＩ標識化合物製造装置の試作品で製造した１８Ｆを解析している様子を示す斜視写真である。１８Ｆの製造完了時点における放射線のスペクトルである。経過時間毎の放射線量の減衰曲線である。

以下に、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

図１は、本発明の実施形態に係るＲＩ標識化合物製造装置の概念図である。本発明は、図１に示すように、ＲＩ標識化合物を製造するＲＩ標識化合物製造装置１であって、ガス充填部１０と、ガス密封部１１と、放射線照射部１２と、ＲＩ標識化合物合成部１３と、不純物トラップ部１４とを備える。

ガス充填部１０は、ターゲットガスを核反応容器１０ａに充填し、ガス密封部１１は、前記ターゲットガスが充填された核反応容器１０ａを密封する。放射線照射部１２は、前記ターゲットガスが密封された核反応容器１０ａに放射線を所定時間照射させ、当該ターゲットガスを核反応させ、ＲＩ標識化合物合成部１３は、前記核反応容器１０ａの開放後に、前記核反応後のターゲットガスに含まれる放射性同位体を液状の化合物１３ａと反応させることで、ＲＩ標識化合物を合成する。そして、不純物トラップ部１４は、前記反応後のターゲットガスから不純物を除去し、当該除去後のターゲットガスを前記核反応容器１０ａに戻す。

本発明では、放射線の照射によりターゲットガスを核反応させて、放射性同位体を生成させた後、放射性同位体を含むターゲットガスをそのまま液状の化合物１３ａを反応させる。そのため、放射性同位体の生成とＲＩ標識化合物の合成を一つの装置に一体化することが可能となり、放射性同位体の生成の後、直ぐにＲＩ標識化合物を得ることが出来るため、ＲＩ標識化合物の製造効率を高めることが出来る。

ＲＩ標識化合物の反応後のターゲットガスから不純物を除去し、除去後のターゲットガスを再利用することで、ＲＩ標識化合物の製造効率を高めることが出来、更に、低価額で供給可能となる。特に、本発明では、放射性同位体を得るためのターゲットを液体で無く気体とすることで、ターゲットガスの搬送・取扱を容易にし、核反応後のターゲットガスを簡単に核反応容器１０ａに戻して、ターゲットガスを循環させることが出来る。仮に、ターゲットが液体の場合、ターゲット液体が放射線に照射されると、放射性同位体の核生成に伴ってターゲット液体の放射線分解が生じ、ターゲット液体内に気泡が生じ、気泡により核反応後のターゲット液体の搬送が困難になる場合がある。

更に、本発明では、ターゲットガスを循環方式とし、放射性同位体を得て連続的にＲＩ標識化合物を合成する構成とし、これらの制御はコンピュータ等の制御装置で可能な構成としている。つまり、本発明の各構成要素を全自動で行うことが出来るため、遠隔操作でＲＩ標識化合物を得ることが出来る。そのため、作業員が装置に近づく頻度は殆ど無く、放射線被ばくの可能性を低減することが出来る。

ここで、ターゲットガスと放射線の種類に特に限定は無いが、目的のＲＩ標識化合物に応じて適宜設計される。例えば、ＲＩ標識化合物が１８Ｆ−ＦＤＧの場合、ターゲットガスとしてネオンガスが選択され、放射線としてガンマ線が選択される。ネオン（Ｎｅ）は、他の原子、分子と化学反応を起こさない希ガス元素であり、安価である。一方、１８Ｆは、ネオンにガンマ線を照射させることで、２０Ｎｅ（γ，２ｎ）１８Ｎｅから１８Ｆへのβ崩壊を経て間接的に製造するか、又は２０Ｎｅ（γ，ｐｎ）１８Ｆ反応から直接製造することが出来る。又、上述した核反応は光核反応であり、放射性ゴミとなる放射性物質の発生が飛躍的に少ない。そのため、放射線照射後のネオンガスでは、不必要な放射性物質の発生を抑制し、完全に回収して再利用することが出来る。又、高価な１８Ｏ濃縮水を用いずに、１８Ｆを安価に生成することが出来る。

更に、ガス充填部１０の構成に特に限定は無いが、例えば、ターゲットガスを循環させることが可能な循環型のコンプレッサーを採用することが出来る。この場合、コンプレッサーからターゲットガスが送出される送出口１０ｂと、核反応容器１０ａの導入口１０ｃとを連通させる第一の配管１０ｄが設けられる。又、不純物トラップ部１４は、ＲＩ標識化合物合成部１３の排気口１３ｂから排気される反応後のターゲットガスから不純物を除去し、第二の配管１４ａを用いて、除去後のターゲットガスを前記ガス充填部１０のコンプレッサーの第一の供給口１０ｅに導入することで、ターゲットガスの循環を容易にする。

核反応容器１０ａの構成に特に限定は無いが、例えば、熱伝導が優れる素材を採用することが出来る。具体的には、熱伝導が銅と同程度のＳｉＣセラミック容器を採用することにより、ガンマ線等の放射線の吸収により容器内に発熱が生じても、熱伝導により熱が発散して、容器内の圧力増加を防止することが出来る。もちろん、ターゲットガスが高圧ガス規制法の圧縮ガス（常温で圧力が１０ＭＰａ以上になるガス）に該当しない範囲内でＲＩ標識化合物を製造することが出来る。又、ＳｉＣが１８Ｆと化学反応しないことから、製造した１８Ｆの純度を保証することが出来る。その他に、生成されるフッ素の浸蝕性を加味して、耐蝕性に優れるテフロン（登録商標）素材で内面がコーティングされた容器をテスト的に採用しても良い。核反応容器１０ａの外面には、液体窒素等の冷却媒体を循環させることで冷却する循環冷却部１５を備えても良い。

ガス密閉部１１の構成に特に限定は無いが、例えば、核反応容器１０ａの導入口１０ｃに接続された第一の圧力バルブ１１ａと、核反応容器１０ａの排気口１０ｆに接続された第二の圧力バルブ１１ｂと、排気口１０ｆと第二の圧力バルブ１１ｂとの間に設けられた第一の圧力計１１ｃとを備える。そして、ガス充填部１０が核反応容器１０ａにターゲットガスを充填する際に、ガス密閉部１１は、第一の圧力バルブ１１ａを開き、第二の圧力バルブ１１ｂを閉じて、第一の圧力計１１ｃの圧力値を監視しながら、核反応容器１０ａ内のターゲットガスの圧力が所定の圧力値になるまでターゲットガスを充填させる。次に、第一の圧力計１１ｃの圧力値が所定の値に到達すると、ガス密閉部１１は、第一の圧力バルブ１１ａを閉じて核反応容器１０ａを密閉する。又、ガス密閉部１１は、第一の圧力計１１ｃを監視することで、異常を検出する。そして、ガス密閉部１１は、放射線の照射中は、第一の圧力バブル１１ａと第二の圧力バルブ１１ｂの閉塞を継続し、その間、核反応容器１０ａ内のターゲットガスの核反応が進んで放射性同位体が生成される。その後、ガス密閉部１１は、放射線の照射が停止すると、第二の圧力バルブ１１ｂを開放することで、核反応容器１０ａから核反応後のターゲットガスを放出させる。

ここで、核反応容器１０ａ内に充填されるターゲットガスの圧力に特に限定は無いが、例えば、常圧よりも高い圧力であると好ましい。本発明では、ターゲットガスを用いていることから、ターゲット液体に放射線を照射する場合と比較して放射性同位体の生成収率は悪化する。そこで、核反応容器１０ａ内のターゲットガスの圧力を高圧化し、温度を低くすることで、放射性同位体の生成収率を改善することが出来る。核反応容器１０ａ内のターゲットガスの圧力は、高圧ガス規制法の圧縮ガスに該当しない範囲内であれば好ましく、例えば、３ＭＰａ〜１０ＭＰａの範囲内と設定される。又、核反応容器１０ａ内のターゲットガスの圧力を高圧化することで、第二の圧力バルブ１１ｂの開放時に、核反応後のターゲットガスを容易に吐き出させることが出来る。

ガス充填部１０の送出口１０ｂと核反応容器１０ａの導入口１０ｃとの間の第一の配管１０ｄには、第一の圧力バルブ１１ａの他に、送出口１０ｂから順番に、第二の圧力計１０ｇと、第三の圧力バルブ１０ｈと、圧力調整バルブ１０ｉと、第三の圧力計１０ｊとが設けられる。第二の圧力計１０ｇは、送出口１０ｂと第三の圧力バルブ１０ｈとの間のターゲットガスの圧力を測定する。第三の圧力バルブ１０ｈは、ガス充填部１０の送出口１０ｂからのターゲットガスの送出を制御する。圧力調整バルブ１０ｉは、第三の圧力バルブ１０ｇから送出されたターゲットガスの圧力が過大である場合に、当該ターゲットガスの圧力を調整する。第三の圧力計１０ｊは、圧力調整バルブ１０ｉと第一の圧力バルブ１１ａとの間のターゲットガスの圧力を測定する。

放射線照射部１２の構成に特に限定は無いが、例えば、放射線がガンマ線である場合、所定のエネルギーを有する電子線を照射する電子線照射部１２ａと、核反応容器１０ａの近傍に設けられ、電子線が照射されるとガンマ線を放出するガンマ線放出部１２ｂとを備える。これにより、容易にガンマ線を照射することが出来る。ここで、ガンマ線放出部１２ｂは、例えば、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）等の電子線によりガンマ線を生じる標的が選択される。具体的には、３０ＭｅＶのエネルギーを持つ電子線をタングステンに照射することで、制動輻射のガンマ線が発生し、それを放射線として利用するのである。

ここで、陽子線を１８Ｏ濃縮水に照射する場合、強い核力に基づいて核反応が生じるため、取り出し窓はこの核反応によって強く放射化される。一方、電子線を標的に照射することで、標的の制動輻射のガンマ線を利用する場合、標的窓は、ＳｉやＣで出来ており、光核反応によって生成される残留放射性物質の半減期は、ミリ秒程度であるので、事実上、放射化物は無い。又、長寿命残留放射化物は、生じず、標的装置の取り換えの必要が全く無い。従って、本発明では、そのような点でも放射線被ばくの可能性を低減させることが出来る。

電子線照射部１２ａは、例えば、電子線型加速器（電子ライナック）を用いると、スイッチ一つで操作することが可能となり、全自動化、遠隔操作の制御が容易となる。サイクロトロンの陽子線では、取り扱いに知識を十分に有する熟練者が必要であるが、電子線型加速器では、素人でも取り扱うことが可能であるという利点もある。又、サイクロトロンは、設備の更新を行う必要があり、サイクロトロンを放射化物として処理すると、莫大な費用が必要となり、大きな問題となるが、電子線型加速器では、放射化物は殆ど無く、大分が産業廃棄物として処理出来るため、廃棄の点でも、電子線型加速器に利点がある。

更に、サイクロトロンの陽子線を用いずに、ガンマ線を用いることで、核反応容器１０ａ（標的ターゲット）を厚く構成することが出来る。例えば、サイクロトロンからの陽子線を１８Ｏ濃縮水に照射して１８Ｆを生成する場合、つまり、１８Ｏ（ｐ，ｎ）１８Ｆ反応を用いる場合、陽子線のエネルギーは１５ＭｅＶであり、その電流は５０ｍＡ〜７０ｍＡである。そして、陽子線は、サイクロトロンから、一旦、取り出し窓（Ｈａｒｂａｒｆｏｉｌ、主にＮｉ）を介して大気中に取り出す必要があり、且つ、陽子線をターゲットが含まれる容器の標的窓に通過させる必要がある。ここで、１５ＭｅＶの陽子ビームが停止する厚さは、１８Ｏ濃縮水で約６ｍｍである。放射線同位体の生成を希望する場合は、ターゲットに対する陽子ビームの電流は増大する。すると、陽子線が照射される取り出し窓及び標的窓が強く放射化されるとともに、各窓毎に破損が生じ、例えば、２週間程度の使用で取り出し窓及び標的窓を取り換える必要がある。この取り換えの作業は手間であり、且つ、取り換えの際に作業者の放射線被ばくが生じ得る。本発明では、放射線としてガンマ線を使用し、且つ、電子線型加速器によりガンマ線を生じさせる構成とすることで、放射線被ばくの可能性を飛躍的に軽減することが出来る。又、ガンマ線は、透過力が高く、４Ｋの極低温では、２０ｃｍのターゲット厚さでも透過する。実用的には、常温のネオンガスで１時間のガンマ線照射により約２人分１８Ｆ−ＦＧＤのＰＥＴ用のＲＩ標識化合物の量に相当する１８Ｆの生成量を得ることが出来る。

又、放射線を放射する所定時間（照射時間）に特に限定は無いが、例えば、生成される放射性同位体の半減期の半分と設定されると好ましい。放射性同位体が１８Ｆである場合、１８Ｆの半減期は１１０分であるため、例えば、照射時間は５５分と設定される。

さて、放射線照射部１２が放射線の照射を停止し、ガス密閉部１１が第二の圧力バルブ１１ｂを開放すると、核反応容器１０ａから核反応後のターゲットガスが放出され、ＲＩ標識化合物合成部１３へ送り込まれる。

ここで、第二の圧力バルブ１１ｂとＲＩ標識化合物合成部１３の第二の供給口１３ｃとを連通させる第三の配管１１ｄが設けられ、この第三の配管１１ｄには、第二の圧力バルブ１１ｂから順番に、減圧バルブ１１ｅと、第四の圧力計１１ｆとが設けられる。減圧バルブ１１ｅは、第二の圧力バルブ１１ｂの開放によりターゲットガスの圧力が過大である場合に、当該ターゲットガスの圧力を減圧する。第四の圧力計１１ｆは、減圧バルブ１１ｅとＲＩ標識化合物合成部１３の第二の供給口１３ｃとの間のターゲットガスの圧力を測定する。

又、ＲＩ標識化合物合成部１３の構成に特に限定は無いが、例えば、放射性同位体が１８Ｆであり、ＲＩ標識化合物が１８Ｆ−ＦＤＧである場合、ＲＩ標識化合物合成部１３は、化合物１３ａとして液状のグルコースを貯留する貯留部１３ｄと、第二の供給口１３ｃと連通され、貯留された化合物１３ａに核反応後のターゲットガスをバブリングするバブリング部１３ｅとを備えている。これにより、核反応後のターゲットガスを化合物１３ａ（液状のグルコース）内でバブリングすることで、ターゲットガス内の放射性同位体の１８Ｆが化合物１３ａと反応し、ＲＩ標識化合物を簡単に合成することが出来る。具体的には、グルコースのＯＨ基が１８Ｆに置換され、１８Ｆ−ＦＤＧを生成させる。又、ターゲットガスがネオンガスの場合、核反応していないネオンガスは不活性なため、化合物１３ａにバブリングされても反応することなく通過する。これにより、ネオンガスを回収して、再度、原料として利用することが出来る。

又、ＲＩ標識化合物合成部１３は、貯留部１３ｄ内の上方に化合物１３ａを供給する第三の供給口１３ｆと、貯留部１３ｄ内の下方に反応後のＲＩ標識化合物を取り出す取り出し口１３ｇとを備えることで、化合物１３ａの補充とＲＩ標識化合物の取り出しを容易にする。第三の供給口１３ｆには、化合物１３ａの供給を制御する供給バルブ１３ｈが設けられ、取り出し口１３ｇには、反応後のＲＩ標識化合物の取り出しを制御する取り出しバルブ１３ｉが設けられる。ＲＩ標識化合物合成部１３は、必要に応じて、貯留部１３ｄの温度を一定に保つ温度調整部を更に備えても良い。

ところで、化合物１３ａにより放射性同位体が失われたターゲットガスは、ＲＩ標識化合物合成部１３の排気口１３ｂから排気され、不純物トラップ部１４の第二の配管１４ａを通ってガス充填部１０の第一の供給口１０ｅに案内される。

ここで、ＲＩ標識化合物は１８Ｆ−ＦＤＧに特に限定する必要は無い。例えば、放射性同位体が１８Ｆであり、ＲＩ標識化合物はＮａ−１８Ｆである場合、ＲＩ標識化合物合成部１３の貯留部１３ｄは、化合物１３ａとして水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を貯留し、バブリング部１３ｅは、水酸化ナトリウム水溶液に核反応後のターゲットガスをバブリングする。すると、水酸化ナトリウム水溶液中のＮａＯＨのＯＨ基が１８Ｆに置換され、Ｎａ−１８Ｆを生成させる。尚、Ｎａ−１８Ｆは、水溶液中で、Ｎａ＋と１８Ｆ−のイオンとなっている。つまり、１８Ｆと置換可能なＯＨ基を有する液体であれば、この液体をＲＩ標識化合物にすることが出来る。１８Ｆと置換可能なＯＨ基を有する液体は、例えば、アルコール、カルボン酸、アミノ酸等を挙げることが出来る。

ここで、不純物トラップ部１４の構成に特に限定は無い。不純物トラップ部１４は、例えば、反応後のターゲットガスを０度以下まで冷却するガス冷却部１４ｂを備えると好ましい。これにより、反応後のターゲットガスは、０度以下まで冷やされることで、ターゲットガスの密度を高めた状態でターゲットガスを核反応容器１０ａ内に再利用することが可能となる。又、反応後のターゲットガスには、液状の化合物１３ａ（例えば、ＯＨ基を有する液体）でバブリングした際に混入される水等の不純物が含まれる可能性が高いため、そのような不純物を除去するために、ターゲットガスを一度０度以下までに冷却することで、不純物を液化し、ターゲットガスから分離させることが出来る。水等の不純物を確実に除去することで、除去後のターゲットガスを核反応容器１０ａに戻しても、水等の不純物が放射性同位体と反応することが無いことから、放射性同位体の生成効率を維持し、目的のＲＩ標識化合物の収率の低下を防止することが出来る。

ガス冷却部１４ｂは、ＲＩ標識化合物合成部１３の排気口１３ｂから排気された反応後のターゲットガスが供給される第四の供給口１４ｃと、不純物をトラップするトラップ部１４ｄと、当該トラップ部１４ｄを０度以下まで冷却させる冷却媒体１４ｅと、トラップ部１４ｄ内の下方に不純物を取り出す取り出し口１４ｆと、トラップ部１４ｄを通過したターゲットガスが排気される排気口１４ｇとを備えている。トラップ部１４ｄは、例えば、第四の供給口１４ｃからのターゲットガスを迂回させる迂回経路を構成し、冷却媒体１４ｅとの接触面積を広げ、不純物の液化を確実にする。

冷却媒体１４ｅは、簡便さの点から、例えば、マイナス１９６度（７７Ｋ）まで冷却している液体窒素を利用することが出来る。ここで、放射線照射部１２が２５ＭｅＶ、１ｍＡの電子線を用いてガンマ線を発生させて常温のネオンガスに１時間照射した場合、約２人分のＲＩ標識化合物の量に相当する１８Ｆの生成量を得ることが出来る。仮に、ターゲットガスの温度を液体窒素の温度まで冷却出来た場合、ターゲットガスの密度が上がり、その放射性同位体の生成収率は、ターゲットガスの温度が常温（２７度）の場合の放射性同位体の生成効率と比較して（２７３＋２７）／７７＝３．９倍も増加する。この場合、一時間当たりに約７−８人分のＲＩ標識化合物の量に相当する１８Ｆの生成量を得ることが出来る。１日中、放射性同位体を生成させ続ければ、７人×２４時間＝１６８人分のＲＩ標識化合物の量に相当する１８Ｆの生成量を得ることが出来る。尚、冷却媒体１４ｅは、液体窒素に限らず、例えば、ドライアイスを入れたメタノールでも良い。ドライアイスを入れたメタノールは、マイナス３０度まで冷却することが出来る。

ところで、上述では、不純物トラップ部１４が、反応後のターゲットガスを冷却することで、ターゲットガス中の不純物を液化し、ターゲットガスから不純物を除去する方法を採用したが、他の除去方法を採用しても構わない。例えば、不純物トラップ部１４は、水や低分子の不純物を吸着し、ターゲットガスのみを通過させる不純物吸着部を備えても良い。不純物吸着部では、多孔質の空孔に分子を吸着し、特に水分子を強く吸着するモレキュラーシーブ（乾燥剤）に反応後のターゲットガスを通過させる。他に、不純物トラップ部１４は、触媒を不純物と反応させ、不純物を除去する不純物触媒部を備えても良い。触媒は、例えば、排ガスの浄化装置で使用される、このように、他の除去方法でも良く、除去方法は、単独でも組み合わせでも構わない。

さて、不純物が除去され、ガス冷却部１４ｂの排気口１４ｇから排気されたターゲットガスは、コンプレッサーの第一の供給口１０ｅに供給されて、再度、核反応容器１０ａへ送出される。

ここで、ターゲットガスは、ＲＩ標識化合物の合成に伴って減少していくため、例えば、ターゲットガスを補充するガス補充部１６を更に備えると好ましい。ターゲットガスの補充位置として、例えば、ガス充填部１０のコンプレッサーの送出口１０ｂと核反応容器１０ａの導入口１０ｃとの間の第一の位置と、ＲＩ標識化合物合成部１３の排気口１３ｂとガス冷却部１４ｂの第四の供給口１４ｃとの第二の位置が好ましい。

第一の位置では、例えば、圧力調整バルブ１０ｉと第三の圧力計１０ｊとの間にターゲットガスの第一のガス供給管１６ａが設けられ、第一のガス供給バルブ１６ｂによりターゲットガスの補充の制御が行われる。又、第二の位置では、ＲＩ標識化合物合成部１３の排気口１３ｂとガス冷却部１４ｂの第四の供給口１４ｃとの間に、第四の圧力バルブ１６ｃが設けられ、第四の圧力バルブ１６ｃとＲＩ標識化合物合成部１３の排気口１３ｂとの間にターゲットガスの第二のガス供給管１６ｄが設けられ、第二のガス供給バルブ１６ｅによりターゲットガスの補充の制御や繰り返し使用されたターゲットガスの追い出し（新規ターゲットガスへの入れ替え）が行われる。特に、ガス補充部１６が第二のガス供給管１６ｄを介して補充したターゲットガスは、一度、ガス冷却部１４ｂを通過して核反応容器１０ａへ送り出されるため、不純物を除去したターゲットガスを核反応容器１０ａに充填することが出来る。第一のガス供給バルブ１６ｂと第二のガス供給バルブ１６ｅとは、ガス供給口１６ｆと接続され、ガス供給口１６ｆに、図示しないターゲットガスボンベからターゲットガスが送り込まれる。

本発明では、ターゲットガスをネオンガスとした場合、安価なネオンガスを用いて１８Ｆを容易に生成し、１８Ｆに置換させた大量のＲＩ標識化合物（例えば、Ｎａ−１８Ｆ、１８Ｆ−ＦＤＧ等）を合成することが出来るため、一日当たり数十人分のＰＥＴ検査用のＲＩ標識化合物を製造することが出来る。本発明では、原料のネオンガスを回収して再利用することが出来るとともに、全て遠隔操作で行うことが出来るため、作業者の放射線被ばくの可能性を全く無くすことが出来る。又、高価な１８Ｏ濃縮水を使用する必要が無くなるため、開発途上国でもＰＥＴ検査を安価に利用することが可能となり、先進国以外でも人類のガン撲滅の目標に向かって医療貢献が出来る。その他に、薬剤研究のためのＲＩ標識化合物であっても、同様に、大量に製造することが出来る。

＜実施例＞
以下、実施例等によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。

先ず、図１に示す図面に基づいて、ＲＩ標識化合物製造装置１の試作品を作成した。図２に示すように、ＲＩ標識化合物製造装置１は、ネオンガスのターゲットガスを核反応容器１０ａに充填する循環型のコンプレッサーのガス充填部１０と、一対の圧力バルブのガス密封部１１と、液状のグルコースを貯留する貯留部１３ｄを有するＲＩ標識化合物合成部１３と、液体窒素で冷却して不純物を除去する不純物トラップ部１４とを備える。放射線照射部１２は、所定の施設のガンマ線照射で代替する。ＲＩ標識化合物合成部１３には、貯留部１３ｄの温度を一定に保つ温度調整部１３ｊを備える。

図３に示すように、ガス充填部１０からのターゲットガスを送出する第一の配管１０ｄは、核反応容器１０ａの導入口１０ｃに接続され、核反応容器１０ａの導入口１０ｃに第一の圧力バルブ１１ａと、核反応容器１０ａの排気口１０ｆに第二の圧力バルブ１１ｂがそれぞれ設けられる。核反応容器１０ａの排気口１０ｆと第二の圧力バルブ１１ｂとの間には、第一の圧力計１１ｃが設けられる。第一の配管１０ｄには、第二の圧力計１０ｇと、第三の圧力バルブ１０ｈと、第三の圧力計１０ｊとが設けられる。不純物トラップ部１４から排出されるターゲットガスは、第二の配管１４ａによりコンプレッサーへ戻される。第二の圧力バルブ１１ｂに接続された第三の配管１１ｄには、第一の圧力計１１ｃとＲＩ標識化合物合成部１３の第二の供給口１３ｃとの間に第四の圧力計１１ｆが設けられる。貯留部１３ｄには、液状の化合物１３ａの供給バルブ１３ｈと、ＲＩ標識化合物の取り出しバルブ１３ｉが設けられる。トラップ部１４ｄは、液体窒素が入れられるガス冷却部１４ｂの内部に固定される。貯留部１３ｄの排気口１３ｂとトラップ部１４ｄの第四の供給口１４ｃとの間に第四の圧力バルブ１６ｃが設けられ、トラップ部１４ｄの排気口１４ｇには、第二の配管１４ａが接続される。貯留部１３ｄの排気口１３ｂと第四の圧力バルブ１６ｃとの間から第二のガス供給管１６ｄが設けられ、第二のガス供給バルブ１６ｅを介してガス供給口１６ｆに接続される。ガス供給口１６ｆは、第一のガス供給バルブ１６ｂを介して、第一のガス供給管１６ａに接続され、第一の配管１０ｄへ連通する。

このＲＩ標識化合物製造装置１の試作品を、電子線型加速器（電子ライナック）の施設に搬入し、１８Ｆの製造試験を行った。図４に示すように、電子線型加速器の先端４に対して、ＲＩ標識化合物製造装置１の試作品の核反応容器１０ａを接近させて配置した。ターゲットガスとしてネオンガスを核反応容器１０ａに封入した。核反応容器１０ａは、直径が２ｃｍ、長さが５０ｃｍであり、ネオンガスを９気圧で核反応容器１０ａに封入した。そのため、ネオンガスの体積は、３．１４ｃｍ^２×５０ｃｍ×９気圧＝１４１３ｃｍ^３、ネオンガスの物質量は、１３１４ｃｃ／２２．４／１０００ｃｃ＝０．０５９ｍｏｌとなる。ＲＩ標識化合物合成部１３の貯留部１３ｄに液状の化合物１３ａとして低濃度の水酸化ナトリウム水溶液を１０ｃｃだけ入れた。不純物トラップ部１４に液体窒素を入れた。そして、電子線型加速器の先端４には、タングステンを設け、電子線型加速器で電子線をタングステンに照射して、制動輻射のガンマ線を核反応容器１０ａに照射し、１８Ｆを生成させた。そして、核反応容器１０ａを開放し、生成した１８Ｆを含むネオンガスを水酸化ナトリウム水溶液に反応させて、１８Ｆを水酸化ナトリウム水溶液に捕集し、ＲＩ標識化合物としてＮａ−１８Ｆを製造した。電子線型加速器の電子線エネルギーは４０ＭｅＶ、電流値は３μＡ、フォトンフラックスは１０^１２ｐｈｏｔｏｎ／ｓｅｃであった。製造したＮａ−１８Ｆは、小瓶に採取し、図５に示すように、放射線検出用のＣｄＴｅ検出器５の検出面を、Ｎａ−１８Ｆが入った小瓶６の外面に当てて、Ｎａ−１８Ｆとから発生する放射線のスペクトルを経時的に測定し、スペクトルの経時変化を求めた。又、放射線のスペクトルの解析は、端末装置７で行った。

Ｎａ−１８Ｆの製造完了時点における放射線のスペクトルは、図６に示すように、縦軸に計数（ｃｏｕｎｔ／ｋｅＶ）、横軸にエネルギー（ｋｅＶ）で表現されるが、エネルギーが５１１ｋｅＶのピークのみが見られることが理解される。この５１１ｋｅＶのピークは、１８Ｆのβ＋崩壊で生じるピークに対応する。従って、製造された製造物は、ほぼＮａ−１８Ｆであり、その収率が極めて高いことが理解される。

尚、図６に示す放射線のスペクトルには、エネルギーが８０ｋｅＶの付近に２本のピークと、エネルギーが１８０ｋｅＶの付近に１本のピークが見られるが、これらのピークは、ＣｄＴｅ検出器に起因するものと考える。

次に、経過時間毎に測定された放射線のスペクトルの面積を算出して、放射線量の減衰曲線を作成した。作成した放射線量の減衰曲線は、図７に示すように、縦軸に全計数（ｃｏｕｎｔ／１０^３ｓｅｃ）、横軸に経過時間（ｈｏｕｒ）で表現される。ここで、１８Ｆの半減期の１０９．７７分を用いて、減衰曲線の式を挿入すると、時間経過による放射線量の減衰は、２０００（ｃｏｕｎｔ／１０^３ｓｅｃ）から３００（ｃｏｕｎｔ／１０^３ｓｅｃ）まで、１８Ｆの半減期の減衰曲線にフィットすることが理解される（減衰曲線の半減期は１８Ｆの半減期と一致している）。これにより、製造された製造物は、ほぼ１８Ｆであることを示している。放射線のスペクトルの単純さと１８Ｆの半減期の減衰曲線の一致から考慮すると、不純物が１／１０００以下であり、高純度のＮａ−１８Ｆ（ＲＩ標識化合物）が製造されたと推定している。

従って、ＲＩ標識化合物製造装置１の試作品では、極めて高い収率でＲＩ標識化合物を製造できることが確認出来た。

そして、放射線照射後のネオンガスを完全に回収して、再度、核反応容器に封入し、今度は、水酸化ナトリウム水溶液を液体のグルコースに代えて、ガンマ線を照射して、１８Ｆを生成させ、１８Ｆ−ＦＤＧを製造した。その際の収率は、上述と同様に高かった。そのため、ターゲットガスを再利用可能であり、放射性同位体の製造効率が高いことが分かった。又、放射線被ばくの可能性をゼロに近づけ、低価額で供給することが出来ることが分かった。

以上のように、本発明に係るＲＩ標識化合物製造装置及びＲＩ標識化合物製造方法は、ＰＥＴ検査、ＳＰＥＣＴ検査等のＲＩ標識化合物を用いる全ての検査に有用であり、医療用に限らず、研究用、産業用、食品用等、様々な業界で使用されるＲＩ標識化合物の製造に利用出来る。又、ターゲットガスを再利用可能であり、放射性同位体の製造効率が高く、放射線被ばくの可能性をゼロに近づけ、更に、低価額で供給することが可能なＲＩ標識化合物製造装置及びＲＩ標識化合物製造方法として有効である。

１ＲＩ標識化合物製造装置
１０ガス充填部
１１ガス密封部
１２放射線照射部
１３ＲＩ標識化合物合成部
１４不純物トラップ部
１４ｂガス冷却部
１５循環冷却部
１６ガス補充部

Claims

ＲＩ標識化合物を製造するＲＩ標識化合物製造装置であって、
ネオンガスを核反応容器に充填するガス充填部と、
前記ネオンガスが充填された核反応容器を密封するガス密封部と、
前記ネオンガスが密封された核反応容器にガンマ線を所定時間照射させ、当該ネオンガスを核反応させる放射線照射部と、
前記核反応容器の開放後に、前記核反応後のネオンガスに含まれる^１８Ｆを^１８Ｆと置換可能なＯＨ基を有する液体の化合物と反応させることで、^１８Ｆ標識化合物を合成するＲＩ標識化合物合成部と、
前記反応後のネオンガスから不純物を除去し、当該除去後のネオンガスを前記核反応容器に戻す不純物トラップ部と、
を備えるＲＩ標識化合物製造装置。
前記核反応容器内に充填されるネオンガスの圧力は、常圧よりも高い圧力である
請求項１に記載のＲＩ標識化合物製造装置。
前記放射線照射部は、
所定のエネルギーを有する電子線を照射する、電子線型加速器である電子線照射部と、
前記核反応容器の近傍に設けられ、タングステンを含む標的で構成され、電子線が照射されるとガンマ線を放出するガンマ線放出部と、
を備える
請求項１又は２に記載のＲＩ標識化合物製造装置。
前記不純物トラップ部は、
前記反応後のネオンガスを０度以下まで冷却するガス冷却部
を備える
請求項１〜３のいずれか一項に記載のＲＩ標識化合物製造装置。
ＲＩ標識化合物を製造するＲＩ標識化合物製造方法であって、
ネオンガスを核反応容器に充填するガス充填ステップと、
前記ネオンガスが充填された核反応容器を密封するガス密封ステップと、
前記ネオンガスが密封された核反応容器にガンマ線を所定時間照射させ、当該ネオンガスを核反応させる放射線照射ステップと、
前記核反応容器の開放後に、前記核反応後のネオンガスに含まれる^１８Ｆを^１８Ｆと置換可能なＯＨ基を有する液体の化合物と反応させることで、^１８Ｆ標識化合物を合成するＲＩ標識化合物合成ステップと、
前記反応後のネオンガスから不純物を除去し、当該除去後のネオンガスを前記核反応容器に戻す不純物トラップステップと、
を備えるＲＩ標識化合物製造方法。