IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 国立大学法人高知大学の特許一覧 ▶ 国立大学法人 熊本大学の特許一覧 ▶ 独立行政法人放射線医学総合研究所の特許一覧

特許7288261分離装置、分離方法、RI分離精製システムおよびRI分離精製方法
<>
  • 特許-分離装置、分離方法、RI分離精製システムおよびRI分離精製方法 図1
  • 特許-分離装置、分離方法、RI分離精製システムおよびRI分離精製方法 図2
  • 特許-分離装置、分離方法、RI分離精製システムおよびRI分離精製方法 図3
  • 特許-分離装置、分離方法、RI分離精製システムおよびRI分離精製方法 図4
  • 特許-分離装置、分離方法、RI分離精製システムおよびRI分離精製方法 図5
  • 特許-分離装置、分離方法、RI分離精製システムおよびRI分離精製方法 図6
  • 特許-分離装置、分離方法、RI分離精製システムおよびRI分離精製方法 図7
  • 特許-分離装置、分離方法、RI分離精製システムおよびRI分離精製方法 図8
  • 特許-分離装置、分離方法、RI分離精製システムおよびRI分離精製方法 図9
  • 特許-分離装置、分離方法、RI分離精製システムおよびRI分離精製方法 図10
  • 特許-分離装置、分離方法、RI分離精製システムおよびRI分離精製方法 図11
  • 特許-分離装置、分離方法、RI分離精製システムおよびRI分離精製方法 図12
  • 特許-分離装置、分離方法、RI分離精製システムおよびRI分離精製方法 図13
  • 特許-分離装置、分離方法、RI分離精製システムおよびRI分離精製方法 図14
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-30
(45)【発行日】2023-06-07
(54)【発明の名称】分離装置、分離方法、RI分離精製システムおよびRI分離精製方法
(51)【国際特許分類】
   G21G 4/08 20060101AFI20230531BHJP
   B01D 59/42 20060101ALI20230531BHJP
   C22B 15/00 20060101ALI20230531BHJP
   C22B 15/14 20060101ALI20230531BHJP
【FI】
G21G4/08 G
B01D59/42
C22B15/00 107
C22B15/14
【請求項の数】 12
(21)【出願番号】P 2020514458
(86)(22)【出願日】2019-04-19
(86)【国際出願番号】 JP2019016800
(87)【国際公開番号】W WO2019203342
(87)【国際公開日】2019-10-24
【審査請求日】2022-03-16
(31)【優先権主張番号】P 2018080635
(32)【優先日】2018-04-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】504174180
【氏名又は名称】国立大学法人高知大学
(73)【特許権者】
【識別番号】504159235
【氏名又は名称】国立大学法人 熊本大学
(73)【特許権者】
【識別番号】301032942
【氏名又は名称】国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
(74)【代理人】
【識別番号】110000796
【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】森 勝伸
(72)【発明者】
【氏名】大平 慎一
(72)【発明者】
【氏名】戸田 敬
(72)【発明者】
【氏名】須郷 由美
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】石岡 典子
【審査官】鳥居 祐樹
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第03491003(US,A)
【文献】特許第5880931(JP,B2)
【文献】特表2014-535043(JP,A)
【文献】国際公開第2001/058572(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G21G 4/08
B01D 59/38
C22B 15/00
C22B 15/14
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属と当該金属から変換されてなる放射性同位体(RI)とを含む第1の溶液から前記RIを分離する分離装置であって、
前記第1の溶液に所定の電圧を印加するための電極を備え、
前記所定の電圧は、前記金属の前記電極への電着率と前記RIの前記電極への電着率とが異なる電圧である、分離装置。
【請求項2】
金属と当該金属から変換されてなる放射性同位体(RI)とが溶解した第1の溶液から前記RIを分離する分離装置であって、
前記第1の溶液に所定の電圧を印加するための電極を備え、
前記所定の電圧は、前記金属の前記電極への電着率と前記RIの前記電極への電着率とが異なる電圧である、分離装置
【請求項3】
前記金属はNiであり、前記RIはCuである、請求項1または2に記載の分離装置。
【請求項4】
前記金属はZnであり、前記RIはCuである、請求項1または2に記載の分離装置。
【請求項5】
前記電極に電着した前記RIを第2の溶液に溶解させて前記分離装置から回収する回収手段をさらに備える、請求項1~のいずれかに記載の分離装置。
【請求項6】
請求項に記載の分離装置と、
前記第2の溶液から前記RIを精製する精製装置と、
を備えた、RI分離精製システム。
【請求項7】
金属と当該金属から変換されてなる放射性同位体(RI)とを含む第1の溶液から前記RIを分離する分離方法であって、
電極を介して前記第1の溶液に所定の電圧を印加する印加工程を備え、
前記所定の電圧は、前記金属の前記電極への電着率と前記RIの前記電極への電着率とが異なる電圧である、分離方法。
【請求項8】
金属と当該金属から変換されてなる放射性同位体(RI)とが溶解した第1の溶液から前記RIを分離する分離方法であって、
電極を介して前記第1の溶液に所定の電圧を印加する印加工程を備え、
前記所定の電圧は、前記金属の前記電極への電着率と前記RIの前記電極への電着率とが異なる電圧である、分離方法
【請求項9】
前記金属はNiであり、前記RIはCuである、請求項7または8に記載の分離方法。
【請求項10】
前記金属はZnであり、前記RIはCuである、請求項7または8に記載の分離方法。
【請求項11】
前記電極に電着した前記RIを第2の溶液に溶解させて前記分離装置から回収する回収工程をさらに備える、請求項10のいずれかに記載の分離方法。
【請求項12】
請求項11に記載の分離方法の各工程と、
前記第2の溶液から前記RIを精製する精製工程と、
を備えた、RI分離精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属から放射性同位体(RI)を分離・精製する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
脳機能やがんの診断に用いられるポジトロン断層撮影法(PET)では、病巣へ誘導する化合物(標識前駆体)に陽電子を放出する放射性同位体(RI:radioisotope)を標識した薬剤が用いられている。近年ではそのようなRIとして、特に64Cu(半減期12.7時間)等の適度な半減期(汎用されている18F(半減期110分)などに比べて長い)を有する放射性金属が注目されている。
【0003】
例えば、特許文献1、非特許文献1および非特許文献2に、一般的な64Cuの製造方法が開示されている。図11は、一般的な64Cuの製造方法の手順を示すフローチャートである。当該方法では、まず照射工程(S101)において、64Ni原料へ陽子ビームを照射することにより64Cuを得る(例えば約2時間)。64Niと64Cuの混合物を加熱溶解した後、置換工程(S102)では、溶解物の蒸発乾固と再溶解を繰り返すため、約1時間を要する。分離工程(S103)では、塩酸系でのクロマトグラフィーを用いた64Niと64Cuの分離を行うために、約30分~1時間を要する。精製工程(S104)では、塩酸除去のための蒸発乾固(約1時間)および超純水での溶解を行い、64Cuの分離精製は完了する。その後、分離精製された64Cuは標識前駆体と反応することにより薬剤化され(約1~2時間)、PET診断に用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第5880931号
【非特許文献】
【0005】
【文献】Qinghua Xie、外6名、「Establishing Reliable Cu-64 Production Process : From Target Plating to Molecular Specific Tumor Micro-PET Imaging」、Molecules、2017、22、641
【文献】Atsushi Obata、外6名、「Production of therapeutic quantities of 64Cu using a 12 MeVcyclotron」、Nuclear Medicine and Biology、30 (2003)、535-539
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
以上のように、従来の方法では、照射工程も含めると64Cuの薬剤が得られるまで7時間以上を要する場合もあり、医療現場にとっては大きな負担となっている。
【0007】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、短時間で金属のRIを分離する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、金属とそのRIを含む溶液に電圧を印加するという電気化学的な手法により、非常に短時間でRIを分離できることを見出した。
【0009】
本発明はかかる知見に基づいて完成したものであり、下記の態様を有する。
項1.
金属と当該金属から変換されてなる放射性同位体(RI)とを含む第1の溶液から前記RIを分離する分離装置であって、
前記第1の溶液に所定の電圧を印加するための電極を備え、
前記所定の電圧は、前記金属の前記電極への電着率と前記RIの前記電極への電着率とが異なる電圧である、分離装置。
項2.
前記金属はNiであり、前記RIはCuである、項1に記載の分離装置。
項3.
前記金属はZnであり、前記RIはCuである、項1に記載の分離装置。
項4.
前記電極に電着した前記RIを第2の溶液に溶解させて前記分離装置から回収する回収手段をさらに備える、項1~3のいずれかに記載の分離装置。
項5.
項4に記載の分離装置と、
前記第2の溶液から前記RIを精製する精製装置と、
を備えた、RI分離精製システム。
項6.
金属と当該金属から変換されてなる放射性同位体(RI)とを含む第1の溶液から前記RIを分離する分離方法であって、
電極を介して前記第1の溶液に所定の電圧を印加する印加工程を備え、
前記所定の電圧は、前記金属の前記電極への電着率と前記RIの前記電極への電着率とが異なる電圧である、分離方法。
項7.
前記金属はNiであり、前記RIはCuである、項6に記載の分離方法。
項8.
前記金属はZnであり、前記RIはCuである、項6に記載の分離方法。
項9.
前記電極に電着した前記RIを第2の溶液に溶解させて前記分離装置から回収する回収工程をさらに備える、項6~8のいずれかに記載の分離方法。
項10.
項9に記載の分離方法の各工程と、
前記第2の溶液から前記RIを精製する精製工程と、
を備えた、RI分離精製方法。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、短時間で金属のRIを分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本実施形態に係るRI製造システムの概略構成を示すブロック図である。
図2】本実施形態に係るRI製造方法の手順を示すフローチャートである。
図3】分離装置の一例を示す概略断面図である。
図4】第1の溶液が10mMのHNOである場合の、Ni(II)およびCu(II)の電着率と、電極への印加電圧との関係を示すグラフである。
図5】第1の溶液が100mMのHNOである場合の、Ni(II)およびCu(II)の電着率と、電極への印加電圧との関係を示すグラフである。
図6】EDで構成された精製装置の一例を示す概略図である。
図7】100mMのHNO溶液に溶解したZn(II)およびCu(II)の電着率と、電極への印加電圧との関係を示すグラフである。
図8】第1の溶液として100mMのHNO溶液および10mMのHNOを用いた場合の、Cu(II)の回収率と電着時の印加電圧との関係を示すグラフである。
図9】(a)~(c)はそれぞれ、アクセプター溶液として10mMのHNO溶液を用いた場合の、溶出液AA,SC,CAにおけるCu(II)の抽出率と電極間への印加電圧との関係を示すグラフである。
図10】(a)~(c)はそれぞれ、アクセプター溶液として10mMのCHCOH溶液を用いた場合の、溶出液AA,SC,CAにおけるCu(II)の抽出率と電極間への印加電圧との関係を示すグラフである。
図11】一般的な64Cuの製造方法の手順を示すフローチャートである。
図12】分離装置から取り出された溶液中の57Ni(II)および64Cu(II)の濃度を示すグラフである。
図13】(a)~(c)はそれぞれ、溶出液AA,SC,CAにおける64Cu(II)の抽出率を示すグラフである。
図14】精製装置を通過した後の、NiおよびCu以外の金属元素の含有量を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。下記の実施形態では、64NiからRIである64Cuを製造する形態について説明する。
【0013】
〔RI製造システム・方法〕
図1は、本実施形態に係るRI製造システム100の概略構成を示すブロック図であり、図2は、本実施形態に係るRI製造方法の手順を示すフローチャートである。RI製造システム100は、照射装置10およびRI分離精製システム20を備えている。RI分離精製システム20は、分離装置3および精製装置4を備えている。
【0014】
本実施形態に係るRI製造方法では、まず、照射装置10を用いて照射工程S1を実施する。照射装置10は、サイクロトロン1および照射用金属2を備えている。照射用金属2は、濃縮安定同位体の64Niからなる。
【0015】
照射工程S1では、サイクロトロン1から陽子ビームを照射用金属2に照射する。これにより、64Ni(p,n)64Cu反応によって、64Niの一部がRIである64Cuに変換される。その後、照射用金属2中に混在した64Niと64Cuを第1の溶液に溶解させる。第1の溶液としては、例えばHNOやHCl等の強酸を含む水溶液を用いることができる。第1の溶液は、RI分離精製システム20に移送される。
【0016】
〔RI分離精製方法〕
本実施形態に係るRI製造方法では、本実施形態に係るRI分離精製方法における分離工程S2、回収工程S3および精製工程S4を、RI分離精製システム20を用いて実施する。
【0017】
(分離)
分離工程S2では、分離装置3を用いて、64Niと64Cuとを含む第1の溶液から64Cuを分離する。分離装置3は、第1の溶液に所定の電圧を印加するための電極を備える。前記所定の電圧は、64Niの前記電極への電着率と64Cuの前記電極への電着率とが異なる電圧である。
【0018】
図3は、分離装置3の一例を示す概略断面図であり、同図では、分離装置3はフロー式カラム型電解合成セルで構成されている。分離装置3は、電極として、カーボン繊維からなる作用電極31と、白金線からなる対極電極32を備えている。作用電極31には、端子34に接続された電極棒33を介して電圧が印加される。対極電極32には、端子35から電圧が印加される。作用電極31は、多孔質ガラス管36の内部に充填されており、対極電極32は、多孔質ガラス管36の周囲に巻き付けられている。端子37には、作用電極31と対極電極32に印加される電圧を一定の電位に保つための参照電圧が印加される。
【0019】
分離工程S2では、第1の溶液が導入用パイプ38を介して多孔質ガラス管36内に導入され、作用電極31を通過する。このとき、端子34および端子35を介して作用電極31と対極電極32との間に所定の電圧を印加することにより、電解反応によって64Cuのみを作用電極31に電着させる。これにより、第1の溶液から、RIである64Cuを分離する。
【0020】
図4は、第1の溶液が10mMのHNOである場合の、Ni(II)およびCu(II)の電着率と、電極への印加電圧との関係を示すグラフであり、図5は、第1の溶液が100mMのHNOである場合の、Ni(II)およびCu(II)の電着率と、電極への印加電圧との関係を示すグラフである。CuとNiとでは、標準酸化還元電位(Cu+0.340V、Ni-0.257V)が異なるため、印加電圧に対する電着特性が互いに異なっている。また、金属イオンの印加電圧に対する電着特性は、同一の元素の同位体間で同一である。よって、電極への印加電圧を、Ni(II)の電着率とCu(II)の電着率とが異なる電圧とすることにより、64Cuと64Niが溶解した第1の溶液から64Cuを分離することができる。
【0021】
印加電圧に対する電着特性は、より高い精度でRIを分離するという観点から、Ni(II)をCu(II)から分離する場合、第1の溶液の種類としてHNOやHCl等の強酸を含む水溶液を用いることが好ましい。第1の溶液の濃度は10~100mMに調製することが好ましい。印加電圧は-0.5~-0.1Vとすることが好ましく、-0.4~-0.3Vとすることが特に好ましい。
【0022】
なお、金属の電着率(%)は、
(導入用パイプ38から導入された第1の溶液中の金属の初期濃度-排出用パイプ39から排出された第1の溶液中の金属濃度)/(導入用パイプ38から導入された第1の溶液中の金属の初期濃度)×100
で表わすことができる。
【0023】
(回収)
続いて、回収工程S3では、作用電極31に電着した64Cuを第2の溶液に溶解させて分離装置3から回収する。本実施形態では、図示しない回収手段により、排出用パイプ39から第1の溶液を取り出し、その後、導入用パイプ38から第2の溶液を導入する。第2の溶液としては、HNOやHCl等の強酸を含む水溶液を用いることができる。第2の溶液に64Cuを溶解させる際に、作用電極31に正の電圧を印加することが好ましい。64Cuが溶解した第2の溶液を排出用パイプ39から取り出すことにより、64Cuを分離装置3から回収することができる。
【0024】
なお、64Niは非常に高価(約5千円/mg)であるため、排出用パイプ39から取り出された第1の溶液に溶解している64Niは、64Cuの生成のために再度利用することが好ましい。
【0025】
(精製)
続いて、精製工程S4では、精製装置4を用いて第2の溶液から64Cuを精製する。精製装置4は、例えば電気透析型精製装置(ED)で構成することができる。
【0026】
図6は、EDで構成された精製装置4の一例を示す概略図である。精製装置4は、陽極チャネル41、AA(陰イオンアクセプタ)チャネル42、SC(導入チャネル)43、CA(陽イオンアクセプタ)チャネル44および陰極チャネル45を備えた5層構造であり、陽極チャネル41および陰極チャネル45には、それぞれ陽極46および陰極47が設けられている。陽極チャネル41とAAチャネル42は、陽イオン交換膜F1で隔てられ、CAチャネル44と陰極チャネル45は、陰イオン交換膜F2で隔てられている。AAチャネル42と導入チャネル43、および導入チャネル43とCAチャネル44は、再生セルロース膜F3で隔てられている。
【0027】
陽極チャネル41および陰極チャネル45には、アイソレータが通液される。アイソレータとしては、脱イオン水を用いることができる。AAチャネル42およびCAチャネル44には、それぞれ陰イオンアクセプタおよび陽イオンアクセプタが通液される。陰イオンアクセプタおよび陽イオンアクセプタとしては、HNOなどの強酸や酢酸(CHCOH)などの弱酸を用いることができる。導入チャネル43には、第2の溶液が通液される。
【0028】
例えば第2の溶液が、64Cuが溶解したHNO溶液である場合、陽極46と陰極47との間に電圧を印加することにより、第2の溶液中のCu(II)がNO から分離され、CAチャネル44に泳動される。CAチャネル44に、後の薬剤合成に適した溶媒(例えば酢酸緩衝液など)を通液すると、標識前駆体と安定に錯形成できる形態(Cu2+)で、CAチャネル44から回収できる。以上のように、精製工程S4において、第2の溶液から64Cuを精製することができる。
【0029】
なお、図6に示す精製装置4では、Cu(II)から分離されたNO はAAチャネル42に移動する。ただし、本発明ではCu(II)を回収できればよいため、精製装置4は、AAチャネル42を備えていない4層構造であってもよい。4層構造の場合は、NO は導入チャネル43を素通りする。
【0030】
(薬剤合成)
その後、64Cuは、薬剤合成装置に移され、標識前駆体と反応する。これにより、高純度なCu標識薬剤が得られる。なお、Cu標識薬剤の純度検定は、逆相またはサイズ排除カラムを用いた高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により行うことができる。
【0031】
なお、精製装置4を、電解-電気透析型薬剤合成装置(EDS)で構成することにより、精製工程S4において薬剤合成も可能となる。具体的には、図6に示すCAチャネル44に標識前駆体を導入することにより、CAチャネル44に移動したCu(II)(主にCu2+)が標識前駆体と反応し、Cu標識薬剤が得られる。
【0032】
〔本実施形態の効果〕
本実施形態における各工程での所要時間について、照射工程S1は約2時間であり、従来技術における照射工程S101(図11)と同じであるが、分離工程S2および回収工程S3は約5分であり、精製工程S4も約5分である。すなわち、分離工程S2~S4の所要時間は約10分程度であり、従来技術における置換工程S102~精製工程S104の所要時間(約3時間30分)に比べ、大幅に時間を短縮することができる。よって、本実施形態では、短時間にRIを分離・精製することができ、放射性薬剤を取り扱うための厳しい時間的制約を解消することができる。
【0033】
また、薬剤合成に使用されるRIの製造量は少量であるため、精製工程S4において用いられる精製装置4の各チャネルでの通液量が少なくて済む。そのため、精製装置4の小型化は容易であり、本実施形態に係る精製装置4は、縦11cm×横3cm×高さ2.5cm程度のサイズである。よって、RI分離精製システム20の規模を小さくすることができ、医療現場での空間的制限の解消にも貢献することができる。
【0034】
また、照射工程によって生成する64Cuは,サブnmolレベルであるため、従来技術の置換工程S102~精製工程S104において用いられる装置は、64Cuをハンドリングするには規模が大きく、精製によるロスや反応効率低下が生じていた。これに対し、本実施形態では、64Cuの生成量に合わせてシステム規模を小型化することにより、高効率にRIを分離精製することができる。
【0035】
なお、RI製造システム100では、照射装置10と分離装置3、および、分離装置3と精製装置4がシームレスに接続されていることが好ましい。これにより、図2に示す照射工程S1~精製工程S4を連続的に実施することができ、さらに迅速にRIを分離精製することができる。
【0036】
〔付記事項〕
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。
【0037】
例えば、上記実施形態では、金属およびRIがそれぞれ64Niおよび64Cuであったが、本発明はこれに限定されない。溶液への印加電圧に対する電極への電着特性(標準酸化還元電位)が、RIと異なる金属であれば本発明に適用可能である。例えば、金属がNiあるいはZnであって、RIがCuの組み合わせが挙げられる。具体的には、そのような金属およびRIとして、63Cuおよび66Ga(標準酸化還元電位-0.529V)、67Zn(標準酸化還元電位-0.763V)および67Cu、並びに68Zn(標準酸化還元電位-0.763V)および67Cuが挙げられる。66Gaは、半減期が9.4時間であり、陽電子を放出するため、PET診断に有用である。67Cuは、半減期が61.8時間であり、β線を放出するため、がんの内用療法に有用である。
【0038】
図7は、100mMのHNO溶液に溶解したZn(II)およびCu(II)の電着率と、電極への印加電圧との関係を示すグラフである。CuとZnとでは、標準酸化還元電位が異なるため、印加電圧に対する電着特性が互いに異なっている。よって、電極への印加電圧を、Zn(II)の電着率とCu(II)の電着率とが異なる電圧とすることにより、67Cuと67Znまたは67Cuと68Znが溶解した第1の溶液から67Cuを分離することができる。
【0039】
なお、金属の電着率とRIの電着率との差が大きいほど(すなわちどちらかの電着率が0%か100%に近いほど)、効率的にRIを分離することができるが、両者の差があまり大きくない場合であっても、分離装置3内で第1の溶液を循環させることにより、RIの回収率を高めることができる。
【実施例
【0040】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記の実施例に限定されない。
【0041】
〔実施例1〕
実施例1では、上記実施形態に係る分離装置3を用いて、Ni(II)とCu(II)とを含む第1の溶液からCu(II)を分離する実験を行った。
【0042】
(実験条件)
分離装置3は、北斗電工株式会社製のカラム型電解合成セル(電解合成・分析用カラム型フローセルHX-201)を用いた。なお、本製品の詳細は、特開2000-119885号公報に開示されている。
【0043】
第1の溶液としては、6.0μMのNi(II)と6.0μMのCu(II)とを100mMのHNO溶液に溶解させた溶液と、10mMのHNO溶液に溶解させた溶液との2つを用意した。第1の溶液を分離装置3の導入用パイプ38を介して多孔質ガラス管36内に導入した。第1の溶液の流量は、1.0mL/minであった。第1の溶液を多孔質ガラス管36に通液した状態で、電極31,32間に電圧を印加し、第1の溶液を排出用パイプ39から取り出した。その後、作用電極31に電着した金属を溶離させるための第2の溶液を多孔質ガラス管36内に通液しながら、電極31,32間に0.5Vの電圧を印加し、第2の溶液を排出用パイプ39から取り出した。第1の溶液の通液を一回行う度に、印加電圧を-0.8~+0.8Vの範囲で0.1Vずつ切り替えた。第2の溶液は、10mMおよび100mMのHNO溶液を用いた。分離装置3から取り出された第2の溶液中の金属イオンの測定を、原子吸光光度計(AAS)によって行った。
【0044】
(結果)
図8は、第1の溶液として100mMのHNO溶液および10mMのHNOを用いた場合の、Cu(II)の回収率と電着時の印加電圧との関係を示すグラフである。第1の溶液として100mMのHNO溶液を用いた場合、印加電圧を-0.5~-0.2Vとすることにより、回収率が非常に高くなった。第1の溶液として10mMのHNO溶液を用いた場合、印加電圧を-0.5~-0.3Vとすることにより、回収率が非常に高くなった。実施例1では、一般試薬すなわち天然組成のNiおよびCu(以下、natNiおよびnatCu)を用いたが、溶解した金属イオンの印加電圧に対する電着特性は、同一の元素の同位体間で同一である。すなわち、natNi(II)と64Ni(II)(主にnatNi2+64Ni2+)の電着特性は同一であり、natCu(II)と64Cu(II)(主にnatCu2+64Cu2+)の電着特性は同一である。よって、分離装置3を用いることにより、64Niおよび64Cuを含む第1の溶液から64Cuを高効率に分離できることが分かった。
【0045】
なお、回収率(%)は、
(回収工程で排出用パイプ39から排出された第2の溶液中のCu(II)濃度)/(分離工程で導入用パイプ38から導入された第1の溶液中のCu(II)初期濃度)×100
で算出している。そのため、Cu(II)が濃縮された状態で回収された場合、回収率が100%を超えることとなる。
【0046】
〔実施例2〕
実施例2では、上記実施形態に係る精製装置4を用いて、第2の溶液からCuを精製する実験を行った。
【0047】
(実験条件)
精製装置4として、図6に示す5層構造の電気透析型精製装置を用いた。陽極チャネル41および陰極チャネル45には、アイソレータとして脱イオン水を通液し、AAチャネル42およびCAチャネル44には、アクセプター溶液として10mMのHNO溶液またはCHCOH溶液を通液し、導入チャネル43には第2の溶液を通液した。第2の溶液は、5.0μMのCu(II)(主にCu2+の形態として)を溶解したHNO溶液を用いた。5つのチャネル41~45に通液しながら、電極46,47間に電圧を印加し、チャネル42,43,44からそれぞれ溶出液AA,SC,CAを取り出した。チャネル41~45における流速は、いずれも0.3mL/minであり、印加電圧は、0~35Vの範囲で溶出液を取り出す毎に5Vずつ切り替えた。取り出した溶出液AA,SC,CAにおけるCu(II)の濃度を計測することにより、Cu(II)の抽出率を算出した。
【0048】
なお、抽出率(%)は、
(チャネル43に導入された溶液中の金属濃度-各チャネル42,43,44から溶出された溶液中の金属濃度)/(チャネル43に導入された溶液中の金属濃度)×100
で表わすことができる。
【0049】
(結果)
図9(a)~(c)はそれぞれ、アクセプター溶液として10mMのHNO溶液を用いた場合の、溶出液AA,SC,CAにおけるCu(II)の抽出率と電極46,47間への印加電圧との関係を示すグラフである。この場合、印加電圧を高くするほど、チャネル44からの溶出液CAからCu(II)を高効率に抽出できることが分かった。
【0050】
図10(a)~(c)はそれぞれ、アクセプター溶液として10mMのCHCOH溶液を用いた場合の、溶出液AA,SC,CAにおけるCu(II)の抽出率と電極46,47間への印加電圧との関係を示すグラフである。この場合、印加電圧を5~10Vとすることにより、100%に近い抽出率を達成できた。
【0051】
なお実施例2では、検出器(原子吸光)の定量下限値に併せてCu(II)の濃度を調製したが、この濃度をさらに低濃度にすると塩基性でも溶解するので、さらに広い範囲での印加電圧でCu(II)の精製が可能であると考えられる。
【0052】
〔実施例3〕
実施例3では、上記実施形態に係る分離装置3を用いて、57Ni(II)と64Cu(II)とを含む第1の溶液から64Cu(II)を分離する実験を行った。
【0053】
(実験条件)
分離装置3は、実施例1と同様、北斗電工株式会社製のカラム型電解合成セル(電解合成・分析用カラム型フローセルHX-201)を用いた。
【0054】
第1の溶液としては、酸化ニッケルへの陽子ビーム照射により得られた57Ni(II)と64Cu(II)とを5mLの100mMのHCl溶液に溶解させた溶液を用意した。第1の溶液を分離装置3の導入用パイプ38を介して多孔質ガラス管36内に導入した。第1の溶液を多孔質ガラス管36に通液した状態で、電極31,32間に-0.6Vの電圧を印加し、排出用パイプ39から溶液を2mLずつ5回に分けて取り出した。
【0055】
その後、第1の溶液を洗浄するため、第2の溶液を多孔質ガラス管36内に通液し、排出用パイプ39から溶液を2mLずつ2回に分けて取り出した。さらに、作用電極31に電着した64Cuを溶離させるため、電極31,32間に印加する電圧を-0.6Vから+0.6Vに切り替えて、第2の溶液を多孔質ガラス管36内に通液しながら、排出用パイプ39から溶液を2mLずつ4回に分けて取り出した。第2の溶液は、100mMのHNO溶液を用いた。
【0056】
このようにして、排出用パイプ39から計11回取り出された溶液について、溶液中の金属イオンの測定を、NaIウェル検出器およびGe検出器で測定した。
【0057】
(結果)
図12は、排出用パイプ39から取り出された溶液中の57Ni(II)および64Cu(II)の濃度を示すグラフである。横軸は、溶液の取り出された順番を示している。-0.6Vの電圧印加により、第1の溶液の64Cu(II)は作用電極31に電着するため、1~4回目に取り出された溶液では、ほぼ57Ni(II)のみが検出された。なお、1回目に取り出された溶液では、第1の溶液を導入する前に分析装置3に存在していた溶液の割合が高いため、57Ni(II)の濃度が低くなっている。第1の溶液に導入された第1の溶液は計5mLであるため、57Ni(II)の濃度は、2回目に取り出された溶液で最大になった後、徐々に低下し、5回目には取り出された溶液では、ほとんど検出されなくなった。
【0058】
6~7回目に取り出された溶液(第1の溶液と第2の溶液との混合溶液)では、溶離用の電圧が印加されていないため、Ni(II)および64Cu(II)はいずれも検出されなかった。
【0059】
その後、印加電圧が+0.6Vに切り替えられることにより、作用電極31に電着した64Cu(0価)が溶離するため、8~11回目に取り出された溶液(第2の溶液)では、ほぼ64Cu(II)のみが検出された。
【0060】
〔実施例4〕
実施例4では、上記実施形態に係る精製装置4を用いて、第2の溶液から64Cu(II)を精製する実験を行った。
【0061】
(実験条件)
精製装置4として、実施例2と同様、図6に示す5層構造の電気透析型精製装置を用いた。前工程として、全チャネル41~45に脱イオン水を通液した後、電極46,47間に15Vの電圧を印加した、その後、陽極チャネル41および陰極チャネル45には、アイソレータとして純水を通液し、AAチャネル42およびCAチャネル44には、アクセプター溶液として10mMのCHCOH溶液を通液し、導入チャネル43には第2の溶液を通液した。第2の溶液は、64Cu(II)が溶解した10mMのHCl溶液を用いた。5つのチャネル41~45に通液しながら、電極46,47間に15Vの電圧を印加し、チャネル42,43,44からそれぞれ溶出液AA,SC,CAを1.5mLずつ計3回取り出した。チャネル41~45における流速は、いずれも0.3mL/minであった。
【0062】
その後、チャネル42,43,44からそれぞれ溶出液AA,SC,CAを1.5mLずつ計3回取り出した。計6回取り出した溶出液AA,SC,CAにおける64Cu(II)の濃度を計測することにより、64Cu(II)の抽出率を算出した。抽出率の計算式は、実施例2と同様である。また、精製装置4を通過した後の、他の金属元素の含有量を、ICP-AESを用いて測定した。
【0063】
(結果)
図13(a)~(c)はそれぞれ、溶出液AA,SC,CAにおける64Cu(II)の抽出率を示すグラフである。横軸は、溶液の取り出された順番を示している。1~3回目に取り出された溶出液CAでは、10~20%の抽出率となっているが、これは、64Cu(II)がCAチャネル44に吸着するためであると考えられる。その後、4回目に取り出された溶出液CAでは、抽出率が100%を超えているが、これは、導入チャネル43にHClを通液することにより、HがCAチャネル44に移動して、CAチャネル44内のpHが下がり、CAチャネル44に吸着していた64Cu(II)が溶解したためと考えられる。
【0064】
図14は、精製装置4を通過した後の、NiおよびCu以外の金属元素の含有量を示す表である。単位はmg/Lであり、「-」は、含有量が検出限界以下であることを示している。また、「<0.001」または「<0.002」は、定量下限値以下であることを示している。図14に示す各数値は、臨床で問題ないレベルである。
【0065】
図14に示す金属は、酸化ニッケルや大気に含まれており、放射性金属の製造工程において第1および第2の溶液に混入することは避けられないが、精製装置4によってこれらの金属が取り除かれていることが分かった。
【符号の説明】
【0066】
1 サイクロトロン
2 照射用金属
3 分離装置
4 精製装置
10 照射装置
20 RI分離精製システム
31 作用電極
32 対極電極
33 電極棒
34 端子
35 端子
36 多孔質ガラス管
37 端子
38 導入用パイプ
39 排出用パイプ
41 陽極チャネル
42 AAチャネル
43 導入チャネル
44 CAチャネル
45 陰極チャネル
46 陽極
47 陰極
100 RI製造システム
F1 陽イオン交換膜
F2 陰イオン交換膜
F3 再生セルロース膜
S1 照射工程
S2 分離工程
S3 回収工程
S4 精製工程
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14