特開 2024-82887 放射性同位体の製造方法及び製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024082887

(43)【公開日】2024-06-20

(54)【発明の名称】放射性同位体の製造方法及び製造装置

(51)【国際特許分類】

   G21G 4/08 20060101AFI20240613BHJP

【ＦＩ】

G21G4/08 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022197075

(22)【出願日】2022-12-09

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】弁理士法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡部 寛史

(72)【発明者】

【氏名】湯原 勝

(72)【発明者】

【氏名】宮本 真哉

(72)【発明者】

【氏名】山下 雄生

(72)【発明者】

【氏名】早川 敦郎

(72)【発明者】

【氏名】山田 和矢

(57)【要約】

【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

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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
ことを特徴とする放射性同位体の製造方法。

【請求項2】

請求項１記載の放射性同位体の製造方法であって、
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。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の放射性同位体の製造方法であって、
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。

【請求項4】

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放射性同位体の製造装置。

【請求項5】

請求項４記載の放射性同位体の製造装置であって、
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。

【請求項6】

請求項４又は５に記載の放射性同位体の製造装置であって、
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。

【請求項7】

請求項６に記載の放射性同位体の製造装置であって、
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。

【請求項8】

請求項４又は５に記載の放射性同位体の製造装置であって、
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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【0005】

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。

【0006】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開第２０１５／１９５０４２号

【特許文献2】国際公開第２０１９／０８８１１３号

【特許文献3】国際公開第２０１９／１１２０３４号

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】Ｅ．Ａｎｅｈｅｉｍ，“Ａｕｔｏｍａｔｅｄ ａｓｔａｔｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ － ａ ｓｔｅｐｐｉｎｇ ｓｔｏｎｅ ｔｏｗａｒｄｓ ｍｕｌｔｉｃｅｎｔｅｒ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｔｒｉａｌｓ，”Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｒｅｐｏｒｔｓ，２０１５．

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

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。

【0010】

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。

【課題を解決するための手段】

【0011】

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。

【0012】

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。

【発明の効果】

【0013】

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。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態の放射性同位体の製造方法の工程を示すフロー図。

【図2】第１実施形態の放射性同位体の製造装置の概略構成を模式的に示す図。

【図3】第２実施形態の放射性同位体の製造装置の概略構成を模式的に示す図。

【図4】第３実施形態の放射性同位体の製造装置の概略構成を模式的に示す図。

【図5】従来の放射性同位体の製造装置の概略構成を模式的に示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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。

【0016】

（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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

（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。

【0032】

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。

【0033】

（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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【符号の説明】

【0037】

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。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】