JPH09507162A - ターゲット液体から放射性核種を分離する方法、その応用及びそれに適した装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、電極装置の内部で一方の電極に核種を電子固定するため電界を印加し、ターゲット液体を除去し、他の処理に対する溶剤を添加した後、電界を除去した状態で、又は逆極の電界内で前記電極の核種を再び溶剤内に入れた状態で、原子核処理する方法、特にサイクロトロン放射によりイオン化可能な又は分極可能な形となって発生する電気伝導率の低い液状のターゲット材料又は液化可能なターゲット材料からキャリヤのない放射性核種を分離する方法に関する。そして、本発明はこの方法の応用とそれに適した貫流セルに関するもので、収量が多く、自動運転に最良に合った速い方法にもかかわらずターゲットの損失を最小限にすることにより、特に良好な経済性での放射性トレーサの合成処理で放射性核種とターゲット液体の分離の円滑な導入を可能としている。

Description

【発明の詳細な説明】 ターゲット液体から放射性核種を分離する方法、 その応用及びそれに適した装置 本発明は、電極装置の内部で一方の電極に核種を電子固定するため電界を印加 し、ターゲット液体を除去し、他の処理に対する溶剤を添加した後、電界を除去 した状態で、又は逆極の電界内で前記電極の核種を再び溶剤内に入れた状態で、 原子核処理する方法、特にサイクロトロン放射によりイオン化可能な又は分極可 能な形となって発生する電気電導率の低い液状のターゲット材料又は液化可能な ターゲット材料からキャリヤのない放射性核種を分離する方法に関する。そして 、本発明はこの方法の応用とそれに適した貫流セルに関する。 特に医療の診断において重要な役割を果たす放射性トレーサ化合物を製造する 場合、特に寿命の短い放射性核種を使用し、この放射性核種はできる限りキャリ ヤのない形にされている。 このことからキャリヤのない動作方法であっても、できる限り大きな標識収率 を有する、できる限り時間を節約した作動方法が強いられている。その際、高価 なターゲット材料を使用する場合、更にこのターゲット材料をできる限り損失を 少なく回収することに心掛けるべきである。 放射性トレーサ用の放射性核種を得る特に精錬された方法は、ターゲット材料 のサイクロトロン照射である。このために、具体的に説明する例として¹⁸O-H₂O から¹⁸Fが生成することを用いる。¹⁸Fの半減期は約110分であり、この¹⁸Fは特に 陽電子放出断層撮影法用の¹⁸Fフッ素酸化グルコース（Fluordesoxyglucose）を 合成するために使用される。この¹⁸Fフッ素酸化グルコースはサイクロトロン照 射により¹⁸O-H₂Oから製造され、これは処理コストで約150ドイツマルクの価格に なる。 既に約８年間広範囲に使用されている技術によれば、サイクロトロン内で作製 された¹⁸F-フッ化物をイオン交換で¹⁸O-H₂Oから分離する。この場合、一方で[¹⁸ O]H₂Oの損失、イオン交換体の有機内容物質による前記物質の損失、及び[¹⁶O]H₂ Oの混合が付随する湿気により発生する。 この外に、塩基性の相間移動触媒及び／又は炭酸塩を添加して[¹⁸F]フッ化物 のターゲット液体を蒸留により分離する方法様式も周知である。 上で述べた方法は、既に長期間使用されているが、明らかに満足のいくもので はない。 冒頭で述べた様式の方法もD．Alexoff等（Appl．Radiat．Isot．Vol.40，No.1 ，Seiten 1-6，1989）により既に研究されている。かれ等は、間隔を可変できる 互いに嵌まった坩堝の電気化学セルを開示し、これらのうち、陰極として働く内 側の白金坩堝はマイクロメータネジで高さを調節でき、グラファイト又はガラス カーボンから成る外側の坩堝は、分解可能なポリ塩化ビニールのホルダに取り付 けてあり、液体を交換するため、一種のサイフォンで調整される。 直流電圧源は電流強度が１アンペアの場合に0〜20Vに可変できた。明らかなこ とではあるが、100〜300V/cmの電界強度を使用した。 グラファイトの坩堝に対して、¹⁸Fの収量は70％までであった。白金電極とガ ラスカーボン電極を有するセルは全体としてより多量の核種のルーチン生産には 効率が悪く、イオン交換法が有利であった。 しかし、この見解とは逆に、ターゲット材料を実用上損失なく回収し、時間を かけないで放射性核種に対して充分に大きい収量の下で実情に特に合ったターゲ ット材料からの放射性核種の分離が開発されている。この分離は冒頭で述べた電 子固着を使用し、実質上不変な電極配置を有する貫流セル内で処理が行われ、固 着電圧を維持したままターゲット液体の分離が行われる点に特徴がある。 本発明の他の特徴は、請求の範囲の請求項と後続する記載から理解される。 本発明の技術は、核種の収量が多く、自動運転に最良に合った急速処理でター ゲットの損失を最小限にして、特に良好な経済性での放射性トレーサの合成処理 で放射性核種とターゲット液体の分離を円滑に導入させる。 この技術はサイクロトロン照射したH₂ ¹⁸Oターゲットを前提として開発されて いるので、以下に特別な例に付いて説明される。 本発明の方法は、下記の原理に基づく。つまり、電気伝導度の低い液体に溶け た分極可能な又はイオン化するキャリヤのない放射性核種は、電界内でその時の 放射性同位体が分極化した又はイオン化した形で逆帯電した電極へ移動し、そこ で一種の「電子吸着」により固着される。この場合、比較的大きな固着電極を伴 う同心状幾何学構造が、電界強度先鋭を防止することは、イオン化する添加物の ないターゲット液体から放射性核種をキャリヤなしに補集するのに特に効果的で ある。電極上に放射性核種の固着を行った後、電界を維持して、ターゲット液体 を実用上定量的に放射性核種から除去できる。次いで、電界を除去し又は電極を 短期間逆極性にして、放射性同位体の負イオン又は正イオンを再び溶解させる。 これには、特に高純度の「通常」の水が使用される。次いで、複数の合成容器に 水性の活性溶液のオンライン配分が行われる。 本発明の貫流セルは、照射ステーションから放射性トレーサの合成部（例えば 、¹⁸F-フッ素酸化グルコースの作製）への輸送路、若しくは合成装置への輸送路 に特に直接接続するか、又は場合によっては輸送管の一部若しくは合成装置自体 の中に形成される。 電極材料としては、一方、所定の条件下で放射性核種の化学反応、又は電極材 料への不可逆な侵入を排除し、他方、系の極性を反転させた時に放射性核種が溶 解することを保証する物質が考えられる。ガラスカーボン（シグラドウルSigrad ur；商標）と白金がこれ等の前提条件を満たす。電極から放射性核種を剥がす前 に、（電界を印加して）「中間洗浄」すると効果的で、後に続く原子核の溶解が 、電界を除去した時、場合によって、加熱して行われる。溶媒としては高純度の 水、又は場合によっては、それに続く放射性トレーサを合成するための溶媒（例 えば、場合によっては、例えば錯塩形成剤である溶媒のような添加物を含むアセ トニトリル）を使用する。電圧源としては、段階的に約30Vまで出力する直流電 圧源を用いる。析出のために、主に100V/cmを越えない電界強度となるように努 めた。できる限り平らにした「閉じられた」固着電極の表面が現れると効果的で ある。 本発明の他の特徴は添付図面に基づき以下に示す実施例から明らかになる。 ここに示すのは、 第１図、貫流セルを有する分離装置の配線図、 第２図、この分離装置に適した貫流セルの詳細、 第３図、導管部品としてはたらく貫流セルの図面、 第４図、放射性核種の電子固着と再溶解の例のグラフ、 である。 図１によれば、サイクロトロン照射したH₂ ¹⁸Oから¹⁸Fを分離する装置は導入毛 細管として形成された電極２と容器の壁を形成する、ほぼ円筒状の陽極３を有す る貫流セルを備えている。この図は、放射性核種とターゲット液体を分離する下 記の処理段階に基づき容易に理解できる。 １）¹⁸Fを含むターゲット液体（H₂ ¹⁸O）を照射ステーション（ターゲット）から 貫流セルへ輸送すること ガス（He）で満たした注入器IIにより、水溶性の相がターゲットから弁Ｖ2と Ｖ6を介して貫流セル１へ加圧される。制御された遅い輸送は、セルの下端で毛 細管２を介して導入される¹⁸O-水の飛散を防止する。 ２）電気吸着による¹⁸Fの析出 直流電圧が20Vの場合、負に帯電したフッ化物イオンが陰極として接続された 毛細管２に対して陽極に接続された円筒状のSigradur(商標)の被覆３の上に約６ 分以内に析出、又は固着する。¹⁸Fを電子吸着させた後、弁Ｖ11とＶ10を介して 流入する調節可能な少量のヘリウムの流れと共に電界を維持してイオン化する添 加物のない¹⁸O-水を受液器４へ運ぶ。照射に使用する水はほとんどの量が回収さ れる。 ３）電子固着した¹⁸Fを「通常」の水に移すこと 注入器IIIで弁Ｖ6とＶ12を介してセル１内に2mlの水を満たす。¹⁸Fを水性の相 に早く定量的に移すため、電界を反転させている間に水を（この時白金毛細管２ が陽極を形成している）好ましくは加熱する。これには、Sigradur（商標）の被 覆３を抵抗加熱で約50℃にする。−この剥離において、固着のために印加され、 H₂ ¹⁸Oをセルから除去し、場合によってはそれに続く「中間洗浄」する間に維持 される電界は、短期間だけ極性を反転してから電界を除去するか、あるい は単に除去する。−¹⁸Fを含む水は5分後にヘリウムの流れで弁Ｖ8とＶ9を介して ポリプロピレンの導管を通して合成モジュール（容器）に移す。 ４）新たな分離を行う系の準備のためのセルの乾燥 ヘリウムの流れにより、Sigradur（商標）の被覆３を同時に加熱して、空にし たセル１を乾燥させる。従って、¹⁸F/¹⁸O-水をセルに新たに満しても、ターゲッ ト水を薄めることはなく、品質を低下させない。この乾燥処理では、ヘリウムが 弁Ｖ13とＶ6を介して白金毛細管を通って導入され、Ｖ7と連結しているAl₂O₃カ ートリッジを介して外へ排出される。このカートリッジには、場合によって、ガ ス状になって発生する¹⁸Fを固着させ、環境汚染を防止する目的がある。この乾 燥は約15分続く（弁Ｖ7が充填過程毎におよび電子吸着や電気脱着の間に開く） 。 １から３までのステップは、全体で約15分要する。 図２によれば、貫流セルが実質上被覆３と軸方向の白金毛細管２から形成され 、この毛細管を通って円筒状の容器を満すか、不活性ガスを貯蔵室に導入できる 。円筒の高さは、18F/H₂ ¹⁸O溶液の充填状態が全容積の約50 - 70％になるように 設計されている。pt 毛細管の内部容積は35μｌであった。通常の充填状態では 、毛細管内の液体の体積は約20μｌであるため、¹⁸Fフッ化物の析出にあづから ない液体の量は全体積の1〜2％にすぎない。この系は合成樹脂製ホルダー５で固 定され、密閉されている。ホルダーの下端には水を排出する導管に合流する平坦 な漏斗が嵌挿されている。PEEKで作製されたホルダー５の頭部には、He導入主導 管６とガスを外に排出できる開口７とがある。調節できるガスの流れにより、セ ルを調節しながら空にできる。Sigradurの円筒３と白金毛細管は直流電流源８に 接続し、陰極又は陽極へ選択的に切り換わる。更に、貫流セルを熱風の流れ又は 電気加熱、例えば加熱コイルで熱することができる。セルの電圧印加と加熱を行 うプログラム制御部を装置に補充すると特に効果的である。 図示した例の場合、Sigradur（商標）の円筒は長さが70mmで、内径が7mmであ った。白金毛細管の内径は0.8mmであり、電極間隔は2.7mmであった。 先で述べた数値は単なる例であり、言うまでもなくその時の実際の要請に従っ て変更できる。この場合、注意すべきことは、バッチ運転の時一定の緩衝容積を 放出して、ターゲット液体をセルに注入すると効果的で、半減期の短いトレーサ の活性度損失を考慮して電極へイオンが速く移動させるため電極の間隔を小さく するべきである点にある。 ¹⁸FとH₂ ¹⁸Oを分離する代わりの貫流セルを図３に示す。このセルには平行に配 置され、間隔を2mmにした２つのSigradurのプレート９，１０がある。図３のよ うに、電極として働くプレートは中央に配置された長方形の流路の電気絶縁と密 閉を保証する一回りの合成樹脂製帯片１１で互いに分離されている。この流路を 経由して、電界が印加している時、¹⁸F溶液が連続的に貫通する。 ¹⁸Fフッ化物を電子固着させた後、有機溶媒でセルを洗浄して、残留水を除去 する。例えば欧州特許第0 167 103 B1号明細書に開示してあるように、極性を反 転させた後、有機溶媒中の相転移触媒溶液の存在下でフッ化物が水のない状態で 有機相に移行し、熱的に脱水することなく、¹⁸F放射性薬剤の求核的な合成のた めに使用される。 図４は、H₂ ¹⁸Oから¹⁸Fフッ化物を分離した結果を例示的に示す。電圧が20Vの 場合、¹⁸Fが定量的にSigradurの陽極上に固着する。析出の経過では、時間に依 存する電流の低下が読み取れる。この電流の低下は約5分後に停止する。通常の 水の存在下で電界を反転させた後、放射性核種の脱着を時間に応じて測定した。 この場合、水を３回交換（各2ml）して得られた82％の活性度の値は、実際に達 成できる結果と一致しない。水を一回添加すること、および貫流セルを同時に加 熱して逆極性にすることは、18Fを約90％まで回収することになる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電極装置の内部で一方の電極に核種を電子固定するため電界を印加し、ター ゲット液体を除去し、他の処理に対する溶剤を添加した後、電界を除去した状態 で、又は逆極の電界内で前記電極の核種を再び溶剤内に入れた状態で、原子核処 理する方法、特にサイクロトロン放射によりイオン化可能な又は分極可能な形と なって発生する電気電導率の低い液状のターゲット材料又は液化可能なターゲッ ト材料からキャリヤのない放射性核種を分離する方法において、 不変な電極の配置を有する貫流セル内で処理し、固着電圧を維持してターゲ ット液体を分離することを特徴とする方法。 ２．特にガラスカーボン又は貴金属、特に白金から成る孔のない不活性な表面を 有する電極の配置を選ぶことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．放射性核種を電子固着する電極として容器の側壁を選ぶことを特徴とする請 求の範囲第２項に記載の方法。 ４．放射性核種の電子固着は同軸の電界でこの放射性核種を濃縮すると共に円筒 状の外部電極で行われることを特徴とする請求項３に記載の方法。 ５．毛細管として形成された同軸の電極を介してセルに液体が流入することを特 徴とする請求項４に記載の方法。 ６．放射性核種の電子固着は10 - 100V/cmの電界強度で行われることを特徴とす る請求の範囲第１〜５項の何れか１項に記載の方法。 ７．３cm²以上の固定電極表面を用いて処理することを特徴とする請求の範囲第 １〜６項の何れか１項に記載の方法。 ８．加熱の間に電極から核種を剥離することは加熱して行われることを特徴とす る請求の範囲第１〜７項の何れか１項に記載の方法。 ９．不活性ガス、特にヘリウムによって貫流セルから液体を追い出すことを特徴 とする請求の範囲第１〜８項の何れか１項に記載の方法。 10．貫流セルが、照射位置から標識装置若しくは標識装置の一部に通じる輸送導 管によって又は標識装置の反応容器によって形成されていることを特徴とする請 求の範囲第１〜９項の何れか１項に記載の方法。 11．求核的な交換によって有機化合物の放射性同位体、特に¹⁸F標識に対して請 求の範囲第１〜１０項の何れか１項に記載の方法を利用すること。 12．外壁であり固定電極としてのガラスカーボンシリンダ及びこのガラスカーボ ンシリンダの全長にわたる対向電極としての白金毛細管を備え、前記対向電極が 、傾斜の少ない平坦な円錐を介して１つの弁に通じる短い毛細管で終わり、上端 でヘリウム接続部と圧力調整開口を有し、対向電極を保持するキャップによって 閉ざされていることを特徴とする請求の範囲第１〜１０項の何れか１項に記載の 方法を実施する貫流セル。 13．シリンダの外壁にある加熱コイル及びセルの電圧印加と加熱のための制御部 を備えてることを特徴とする請求項１２に記載の貫流セル。