WO1990004796A1 - Reversible solid phase-liquid phase scintillator and method of using it - Google Patents

Description

明 細 書

固相一液相可逆形シンチレータとその使用方法

技術分野

この発明は、 固相—液相可逆形シンチレータとその使用方法に鬨する。 更に詳し くは、 この発明は、 放射線により発光するシンチレ一タに鬨し、 温度制御すること により固相と液相を任意に選択できるタイプの固相—液相可逆形シンチレ一タとそ の使用方法に関する。

背景技術

近年、 生物化学の発達は著しく、 タンパク質などの生体の構成成分物質の解析、 薬物などを含む代謝機能の研究がさかんになされている。 とりわけ、 生物現象を生 体高分子の構造と機能にもとづいて解明しょうとする分子生物学の研究の進歩が著 しい。 これらの研究では、 D N A、 タンパク質など生体を構成する成分物質の解析 は、 必須の要件である。

トレーサーは、 元素または物質の挙動を知るために添加される物質であり、 医 学、 薬学の分野などでトレーサを使用したトレーサ実験が良く行われる。 元素、 化 合物の挙動を追跡するためには、 その元素の放射性同位体を含む標識化合物を用い ることが多い。 医学、 薬学の分野で、 放射性同位体には生体構成元素であるトリチ ゥム H ) 、 炭素（¹⁴ C )などが主に使われている。

トレーザ実験では、 標識された放射性同位体の放射能を追跡することによって、 目的元素、 化合物の挙動を知る。 このトレーサー実験は、 前記した生物化学、 医 学、 薬学などの分野でも広く行われている。 トレーサー実験では、 人工的に被測定 物に放射性同位体（標識化合物など） を加える方法が用いられている。 また、 放射 性同位体は、 宇宙線による核反応などで生成した放射性同位体が一定の割合で自然 界にも広く分布しているので、 例えば生物体の炭素 1 4の割合の解析を行うこと で、 年代の推定もできることから年代測定などの研究にも使われている。

シンチレーシヨンとは、 蛍光体に放射線が当たると光を発する現象のことで、 こ の原理を使ったシンチレーシヨン検出器は、 ァ線、 X線、 ，θ線、 中性子線の検出に 使われている。 シンチレーシヨン検出器は、 蛍光体により放射線のエネルギーを光 に変換し、 この光を光電子増倍管で電子パルスに変換し計数するものである。 前記 した卜レーサー実験は、 このシンチレーシヨン検出器を用いて行われるのが一般的 である。

シンチレーシヨン検出器は、 荷電粒子のほか、 光子（ァ線） 、 中性子線などあら ゆる放射線を検出、計数できる。 このシンチレーシヨン検出器に使用する発光物質 をシンチレータといい、 一般に発光の波長は、 3000〜60θΑ の波長を持つ。 そしてシンチレータの特性としては前記の波長域に吸収領域を持たないこと、光を 透過すること、光の減衰時間（分解時間の限界を与える）が短いことなビの特性が 要求される。

シンチレータは、 使用するときの相から分類すると、 固体シンチレータ. 液体シ ンチレータ、 気体シンチレータに分類され、 これらは従来から種々提案され使用さ れている。 例えば、 結晶であるタリウム活性化ヨウ素ナトリウム （ s od i um i o d i d e , N a I (T 1 ) )の発明は、 ガンマ線スぺクトル測定の幕開けと なった。 他に、 タリウム活性化ヨウ化セシウム =ナトリウム活性化ヨウ化セシゥ ム、 コ一口ピウム活性化ヨウ化リチウム （ l i th i um i od i de, L i I

(Eu) )などがある。

銀活性化硫化亜鉛 (z i nc s u l ph i de, (ZnS (Ag) ) 、 ユーロピ ラウム活性化フッ化カルシウム （ c a 1 c i um f l uo r i de, (CaF₂

( E u ) ) 、 ビスマスジャーマネット （b i smu th ge rmanat e, B GO, B i 4 Ge₃ O₁₂) 、 フッ化セシウム （ce s i um f l u o r i d e, C s F) なども知られている。 その他石英ガラスで作られたガラスシンチレータ

(g l as s s c i n t i 1 1 at o r )なども知られている。 キセノン、 ヘリ ゥムなどの希ガスを用いた気体シンチレータは、速度が早いものとされているが特 殊な目的以外あまり使用されない 一方、液体シンチレータは、 液状であり取り扱いが簡単なこと³ H、 ¹⁴Cの測定 に有利なジオメトリーが得られることから現在良く用いられている。液体シンチ レータの主成分は、 有機溶媒および溶質（けい光体）であるが、 この他に有機溶媒 を享 L化するために界面活性剤あるいは、 なんらかの添加剤が加わつているものもあ る。

選択する溶媒、 溶質、 界面活性剤などの種類と使用量によって液体シンチレ一夕 としての特性が定まる。 液体シンチレータの溶媒として、例えばキシレンあるいは トルエンを用いている場合には、 それぞれキシレン■ベースまたはトルエン 'ベー スの液体シンチレ一タというような呼び方もされる。 界面活性剤（ s u r f ac t an t ) を含んでいる液体シンチレ一タを乳化シンチレータ （emu l s i ve s c i nt i 1 l at o r ) とも呼んでいる。

シンチレ一夕は、 以上の説明から理解されるように放射線エネルギーをけい光に 変えるためのエネルギー変換（e n e r gy t r an s du c e r )の作用をな すものとも言える。 試料調製では、 このようなシンチカクテル（ s c i n t i— c o ck t a i 1 ) になっている溶液に、 放射性物質を混和すれば良い。

前記した固体形と液体形及び気体形は、 いザれも被測定物から放射する放射線を シンチレ一夕にばく射する状態で使用される。 また液体形のものの多くは、 測定対 象物である被測定物とシンチレータを混合した状態でガラス容器に納めて測定し使 用する方法が一般的である。

発明の開示

従来の固体形、 液体形のシンチレータに共通することは、 シンチレータの状態を 相変化（固体もしくは液体〉 させることなく、 試料の調製後そのまま測定されるこ とである。 その結果、 測定しょうとする試料によっては、 形状、 大きさ、 その他物 理的な制約から良好な測定状態が得にくい。

また液体シンチレータは、 試料調製およびその試料の取扱いが複雑で多くの工程 が必要であることに加えて、 放射性物質と混在した使用済有機溶媒が大量に発生す る。 そして、 この有機溶媒の処分、 保管次第では火災の危険性もある。 この発明 は、 以上のような問題点を解決したものであり、 以下の目的を達成する。

この発明の目的は、 温度制御するだけで固相一液相を自由に選択できる固相一液 相可逆形シンチレータを提供することにある。

この発明の更に他の目的は、 測定試料の調製が容易な固相一液相可逆形シンチ レータを提供することにある。

この発明の更に他の目的は、 従来のシンチレ一夕に比してそのシンチレーシヨン 性能を向上させた、 固相一液相を選択できる固相一液相可逆形シンチレータを提供 することにある。

前記したこれらの目的を達成するためにこの発明の主な手段は、 放射線ェネル ギーを光ェネルギーに変換するけい光体と、 このけ ゝ光体を溶解し放射線のェネル ギーをけい光体に伝達しかつ測定対象である放射性物質を浸潤溶解し拡散して均等 化する溶媒と、 この溶媒と前記けい光体とを固体状態に固定化しかつ加温して液体 化できるものであつて可逆的に相変化できる固定化物質とからなる固相一液相可逆 形シンチレータ （以下、単にシンチレータという。 ）である _c

シンチレータを材質から分類すると、 無機シンチレ一夕と有機シンチレ一タに大 別される。 この発明は、 この分類からすると有機シンチレータに属するものであ り、 有機溶媒と、 固相—液相の両相閤を可逆的に選択できる物質、すなわち被測定 物を固定化する固定化物質と、 溶質（けい光体） とから構成されている。 この発明 のシンチレータは、有機溶媒と、望ましくほ温度によって液相、 固相の両相間を変 化する固定化物質と、 溶質（けい光体） とからなるものである。有機溶媒は、 公知 のいかなる物質でも良く、 その選択は被測定物などによって任意に選択する。 この 固定化物質は、具体的には界面活性剤またはパラフィンである。

パラフィンは、 周知の物質であり平均炭素数 2 0〜3 5程度の直鎖状炭化水素を 主成分とする分子量 3 0 0〜5 0 0程度の飽和炭化水素混合物である。 界面活性剤 は、 洗剤として広く用いられているものであり、 乳化性、 分散性、可溶化性、起泡 性など種々の性質を持つものとして知られている。 この発明で用いる界面活性剤 は、 従来と同様に有機溶媒の乳化剤、 分散剤としての従来の機能と、 固定化物質と しての機能の両方の役割がある。望ましくは、 この発明で用いる界面活性剤は非ィ オン型界面活性剤でかつ常温で固体で加温すると液体となるものが望ましい。 しかし、 この両物質に限定されるものではない。 温度制御により固相と液相を可 逆的に移行できるものであれば、 他の物質でも良い。 この発明のシンチレータは、 固定化物質（非イオン界面活性剤、 パラフィン） と、有機溶媒との混合比を変える ことにより、融点を変えることができる。 これは、 氷点降下と呼ばれている現象に より融点が上下に移動する原理を利用する。

この融点の設定は、 目的とする被測定物の種類、取り扱いの容易性などから混合 比を変えて設定する。望ましくは、 常温で固化するという点から 3 (TC以上で液化 するのが望ましいが、 この温度に限定されるものではなく、使用する環境などに応 じて適宜選択する。 この発明の最大の特長は、 温度制御により固体、液体の両状態 で使用可能であり、 そのために固相一液相可逆形シンチレータを用いた点である。 この発明は、 測定試料に応じ最適な形状、 大きさ、 物理的状態（放射線の飛程に 応じた厚みなど）が簡単に得られるシンチレータである。 この発明のシンチレータ は、 通常常温では固体であり、 例えば温度を 3 (TC以上に加温すると液状となる。 そのため、 この発明のシンチレータは、 形状、 大きさなどは流し込まれる型容器に より任意に選ぶことができ、 それを冷却することで自由に希望の形状が得られる。 望ましくは、 環境温度すなわち通常は室溢より若干高めの温度に融点を設定すると 良い。 なぜならば、 加温した液状のシンチレータを室内に放置するだけで固化する ためである。

更に、 測定試料に塗布する場合も、 加温し溶融したシンチレータを試料に滴下、 または溶融したシンチレ一夕に測定試料を浸すことで簡単に希望のものが得られ る。 液体状態のシンチレータは、 測定試料内に浸潤、 拡散して均質化する。 逆に、 測定試料もシンチレ一夕内に浸潤、 拡散してシンチレータと測定資料は均質化して いく。 このため、 試料の形状、 大きさに関係なく一様な試料調製が可能となる。 測定結果は再現性に優れ、 シンチレータを固化させることで試料の取扱いも容易 となる。 この発明のシンチレータは、 固体、 液体間の相変化は溫度の高低を制御す ることにより可逆的に変化するので、 常時最良の状態で取り扱うことができる。 ま た使用済みになったシンチレータは、 液体シンチレ一夕の場合に比べ容積が 1 Z 5 0〜 1ノ 1 0 0と少量でその廃棄処分も比較的容易である。

図面の簡単な説明

第 1図は、 固相一液相シンチレ一夕の簡便な取扱い容器の例 示す図である。 第 2図は、 フィルター上に固相一液相シンチレータを塗布して使用する例を示す断面 図である。 第 3図は、 固相一液相シンチレ一夕に被測定物を漬けて塗布して使用す る例を示す断面図である。 第 4図は、 透明の容器に固相—液相シンチレータを人れ て使用する例を示す断面図である。 第 5図（a ) 、 （b )は、 あらかじめ固相一液 相シンチレータをフィルム状のものに塗布して使用する例を示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[実施例 1 ]

第 1実施例のシンチレータは、 下記の成分および配合量から構成される。

成 分 配 合 量

キシレン 2 5 0 m ^

パラフィン 5 0 O g PPO 5 g r

b i sMSB 0. 8g

[実施例 2]

第 2実施例のシンチレータは、 下記の成分および配合量から構成される。

成 分 配 合 量

プソイドクメン 250mj

パラフィン 500 g

PPO 5 s

b i s- MSB 0. 8g

[実施例 3]

第 3実施例のシンチレ一夕は、 下記の成分および配合量から構成される。

成 分 配合量

ィソァロピルナフタリン 250 m

パラフィン 500 g

PPO 5 g

b i s- MSB 0. 8 g

[第 4実施例]

第 4実施例のシンチレータは、下記の成分および配合量から構成される。

成 分 配合量

ィソプロピルナフタリン 400 g

非ィォン界面活性剤 (固体形） 500 g

PPO 5 g

b i s- MSB 0. 6 s

[第 5実施例]

第 5実施例のシンチレータは、 下記の成分および配合量から構成される。

成 分 配合量

ァソィドクメン 350 g

非ィォン界面活性剤（固体形〉 500 g

PPO 5 g

b i s- MSB 0. 6 s ただし、 前記各実施例で用いたものは、 以下のものである。

a . 有機溶媒として使用したキシレン、 プソイドクメンは、 和光薬葉株式会社 (日本）製である。 イソプロピルナフタリンは、 東京化成株式会社（日本） のもの である。 キシレン、 ァソイドクメンは、 o—、 m—、 および P—キシレンの混合体 であり、 この各試薬とも、 日本工業規格（ J I S ) の特級試薬を使用した。 この有 機溶媒は、 放射線エネルギーのけい光体への伝達剤の働きをする。

b . パラフィンは、 日本精蝤株式会社（日本）製である。 第 1実施例に使用した 品種名は 1 1 5であり、 第 2実施例は S P— 0 1 1 0である。 非イオン界面活性剤 は、 ライオン株式会社 （日本）製であり、 ポリオキシエチレンアルキルフエニル エーテル型非イオン界面活性剤である。 第 4実施例で使用した商標名は「リポノッ クス N C T j であり、 第 5実施例は「リポノックス N C 2 Y」である。 このパラ フィン、 非イオン界面活性剤は、 温度により可逆的に制御できる固化剤の働きをす る。

c . P P Oは、 けい光体であって、 パッカード社（米国）のものである。 同様に b i s - M S Bは、 けい光体（波長変換の働きをする）であってパッカード社（米 国） ものである。 P p oおよび b i s - M S Bは、 2 . 5ジフエ二ル'ォキサゾル および P—ビス （ 0—メチルスチリル） —ベンゼンの略称である„

前記各実施例のシンチレ一夕の融点は、 それぞれ約 3 5 Cであった。

使用方法

第 1図に示す図は、 この発明のシンチレータを少量づっ取り出すための容器 1 0 である。 この容器 1 0の上端の開 には、 キャップ 3がねじ込んである。 このキ ヤップ 3には、 ハンドル 4が軸 5を中心に揺動自在に設けてある。 ハンドル 4の根 元には、 ポンプ 9が設けてあり、 ハンドル 4を前後動させて分注口 6からシンチ レータ 1をポンプ 9に適量吐出させる。 また、 キャップ 3には、 パイプでできた分 注口 6が設けてあり、 この分注口 6には容器本体 2内のシンチレータ 1を少量単位 取り出すためのものである。 分注口 6は、 容器本体 2内のパイプ 8と連通してい る。 更に、 容器 2本体内には、 棒状の加温ヒータ 7が挿入してあり、 容器本体 2内 のシンチレータ 1を液体温度になる程度に常に加温している。

加温ヒータ 7は、 ニクロム線などで電気的に加熟する手段であり、 電池などの電 源（図示せず） に接続され、 バイメタル（図示せず） などの制御手段によりシンチ レータ 1一定温度に保っている。 第 2図は、 前記シンチレータ容器 1 0で、 この発 明のシンチレ一タ 1を摘下して使用する状態を示す断面図である。 ろ過の目的に用 いられる紙、布、 グラスファイバフィルター、 各種高分子膜、 イオン交換摸などで 作られたフィルター 1 1上に周知の手段で被測定物 1 2が付着している。 この被測 定物 1 2上に固相一液相シンチレータ 1をシンチレータ容器 1 0のハンドル 4を操 作して、液状になったシンチレータ 1をほぼ均一に摘下する。

第 3図に示す図は、 シンチレータ容器 1 0を使用しない他の例である。 開放した 容器 1 5内にシンチレ一夕 1を満たす。 この容器 1 5内に加温ヒータ 7が揷入して あり、 シンチレータ 1を加溢して液体状にしてある。加温ヒータ 7は、 温度コント ローラ 1 4により制御され、 常にシンチレータ 1を液状になるように適温に維持し ている。 この液体化したシンチレータ 1内に、 被測定物 1 2が付着したフィルター 1 1を浸した後取り出す。 フィルター 1 1を取り出すと、 シンチレータ 1は環境温 度に冷やされて固相になる。 次に、第 2画または 3図の方法で作った被測定物 1 2、 フィルター 1 1は、 ポリエチレンなどで作った試料袋（図示せず） に入れる。 この試料袋をホルダ、 ガラス容器またはプラスチック容器に入れて従来と同様な方 法で測定する。

第 4図に示すものは、更に他の実施例を示す。合成樹脂、 ガラスなどの光透過性 の容器 1 6の底面に被測定物 1 2を均一に満たし、 水分を蒸発させまたそのままの 状態で、 この上にシンチレータ 1をシンチレーシヨン容器 1 0などから摘下して均 一に積層した後、 測定する。 この例では、前記したフィルター 1 1を使用していな いが、容器 1 6の底面に被測定物 1 2が付着したフィルターを入れて、 この上から シンチレ一夕 1を積載しても良い。

第 5図は、更に他の使用例を示す。 ポリエチレンなどの薄い透明シート 2 1にシ ンチレータ 1を均一にあらかじめ一定の厚さ塗布したものを用意しておく。 使用す るときは、試料の大きさに合わせてこの透明シート 2 1を切り取り、 被測定物 1 2 の片面（第 5図（a ) ) または両面（第 5図（b ) ) に貼って使用する。 この後の 測定は、 いずれも従来と同様である。

Claims

請求の範囲

1 . 放射線エネルギーを光エネルギーに変換するけい光体と、 このけい光体を溶 解し放射線のエネルギーをけい光体に伝達しかつ測定対象である放射性物質を浸潤 溶解し拡散して均等化する溶媒と、 この溶媒と前記けい光体とを固休状態に固定化 しかつ加温して液体化できるものであって可逆的に相変化できる固定化物質とから なる固相一液相可逆形シンチレータ。

2 . 請求項 1において、 前記固定化物質が環境温度で固化し、 環境温度よりやや 高め以上で液化することを特徴とする固相一液相可逆形シンチレータ。

3 . 請求項 1または 2において、 前記固定化物質がパラフィンである固相—液相 可逆形シンチレ一夕。

4 . 請求項 1または 2において、 前記固定化物質が界面活性剤である固相一液相 可逆形シンチレ一夕。

5 . 請求項 1、 2、 3、 4から選択される 1項において、 前記固相一液相可逆形 シンチレータを溶融温度以上に加温する加温行程と、 溶融した前記固相—液相シン チレータを放射性物質を有する被測定物に付着させる付着行程と、 この付着した前 記固相一液相可逆形シンチレ一タを冷却し固相化する固相化行程と、 固相化した 15 記被測定物を含む前記固相一液相可逆形シンチレータ内の前記放射性物質を測定す る測定行程とからなるシンチレ一夕の使用方法