特表 2025-501857 放射性核種の生成

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2025-01-24

(54)【発明の名称】放射性核種の生成

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/06 20060101AFI20250117BHJP

   G21F 9/12 20060101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

G21F9/06 501Z

G21F9/12 501A

G21F9/12 501J

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024528550

(86)(22)【出願日】2022-12-27

(85)【翻訳文提出日】2024-07-09

(86)【国際出願番号】 EP2022087876

(87)【国際公開番号】W WO2023126403

(87)【国際公開日】2023-07-06

(31)【優先権主張番号】21218490.7

(32)【優先日】2021-12-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518251653

【氏名又は名称】エスシーケー．シーイーエヌ

(71)【出願人】

【識別番号】510054027

【氏名又は名称】ヴィート エヌブイ

(71)【出願人】

【識別番号】518387479

【氏名又は名称】ルーヴェン・カトリック大学

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100202751

【弁理士】

【氏名又は名称】岩堀 明代

(74)【代理人】

【識別番号】100208580

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 玲奈

(74)【代理人】

【識別番号】100191086

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 香元

(72)【発明者】

【氏名】ジュウ，ホンシャン

(72)【発明者】

【氏名】ハイニッツ，ステファン

(72)【発明者】

【氏名】ミュレンズ，スティーブン

(72)【発明者】

【氏名】ビンネマンス，コーエン

(72)【発明者】

【氏名】カーディナルス，トーマス

(57)【要約】

^２１３Ｂｉ娘放射性核種を^２２５Ａｃ親放射性核種から分離するための放射性核種分離システムであって、^２２５Ａｃ親放射性核種を含む液体溶液をカラム（１０）に充填するための入口と、時間的に異なる瞬間に^２２５Ａｃ親放射性核種および／または^２１３Ｂｉ娘放射性核種の選択的脱着を可能にするため、^２２５Ａｃ親放射性核種および^２１３Ｂｉ娘放射性核種と相互作用することができる吸着剤材料を含む前記カラム（１０）と、^２２５Ａｃ親放射性核種および^２１３Ｂｉ娘放射性核種の選択的脱着に基づき^２１３Ｂｉ娘放射性核種を選択的に得るための出口とを備え、吸着剤材料は炭素系吸着剤材料である放射性核種分離システム。
【選択図】図１１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

^２１３Ｂｉ娘放射性核種を^２２５Ａｃ親放射性核種から分離するための放射性核種分離システムであって、
・前記^２２５Ａｃ親放射性核種を含む液体溶液をカラム（１０）に充填するための入口と、
・時間的に異なる瞬間に前記^２２５Ａｃ親放射性核種および／または前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種の選択的脱着を可能にするために、前記^２２５Ａｃ親放射性核種および前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種と相互作用することができる吸着剤材料を含む前記カラム（１０）と、
・前記^２２５Ａｃ親放射性核種および前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種の前記選択的脱着に基づき前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種を選択的に得るための出口と
を備え、
前記吸着剤材料は炭素系吸着剤材料であるシステム。

【請求項2】

前記炭素系吸着剤材料は、１つ以上の官能基を含む１種以上の化合物と共に活性材料を含む、前記請求項に記載の放射性核種分離システム。

【請求項3】

前記１つ以上の官能基は、
１つ以上の酸素含有基、例えばカルボキシル、ヒドロキシル、カルボニルまたはエポキシド、および／または
１つ以上の硫黄含有基、例えばスルホン酸、スルホキシド、スルホン、および／または
１つ以上のリン含有基、例えばリン酸、ホスフィン酸、ホスホン酸またはホスフィンオキシド
から選択される、前記請求項に記載の放射性核種分離システム。

【請求項4】

前記炭素系吸着剤材料は、
熱分解されたポリマーまたは多糖、例えばセルロース、セルロース誘導体、澱粉またはフェノール系樹脂、および／または
活性炭、窒化炭素、黒鉛状窒化炭素、黒鉛およびカーボンモレキュラーシーブ
のうちの１つ以上を含む、前記請求項のいずれかに記載の放射性核種分離システム。

【請求項5】

前記炭素系吸着剤材料はビーズに成形されているか、あるいは前記炭素系吸着剤材料はビーズ、例えば球状粒子または非球状粒子のシェルあるいはハニカムまたは３Ｄ印刷モノリスとして管状構造として提供される、前記請求項のいずれかに記載の放射性核種分離システム。

【請求項6】

前記炭素系吸着剤材料は５μｍ～１ｍｍ、例えば１０μｍ～５００μｍ、例えば１０μｍ～２５０μｍ、例えば１０μｍ～１５０μｍ、例えば５０μｍ～１５０μｍのサイズを有するビーズに成形されている、前記請求項のいずれかに記載の放射性核種分離システム。

【請求項7】

前記吸着剤材料の表面積は１００ｍ^２／ｇ未満、例えば５０ｍ^２／ｇ未満、例えば２５ｍ^２／ｇ未満、例えば１０ｍ^２／ｇ未満である、前記請求項のいずれかに記載の放射性核種分離システム。

【請求項8】

前記炭素系吸着剤材料のＨ／Ｃモル比は１未満である、前記請求項のいずれかに記載の放射性核種分離システム。

【請求項9】

前記放射性核種分離システムは直接放射性核種分離システムであり、前記炭素系吸着剤材料は、前記娘放射性核種を選択的に脱着させるために前記^２２５Ａｃ親放射性核種および前記娘放射性核種の両方に対して強い親和性を有する、前記請求項のいずれかに記載の放射性核種分離システム。

【請求項10】

前記放射性核種分離システムは反転放射性核種分離システムであり、前記炭素系吸着剤材料は前記^２２５Ａｃ親放射性核種に対してではなく前記娘放射性核種に対してより高い親和性を有するように構成されている、請求項１～８のいずれかに記載の放射性核種分離システム。

【請求項11】

前記炭素系吸着剤材料はリン酸基、カルボニル、ヒドロキシル基またはカルボン酸のうちの１つ以上を含む、請求項１０に記載の放射性核種分離システム。

【請求項12】

・^２２５Ａｃ親放射性核種と^２１３Ｂｉ娘放射性核種との混合物を炭素系吸着剤材料を含むカラム（１０）に充填する工程と、
・前記吸着剤材料が前記^２２５Ａｃ親放射性核種および前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種と選択的に相互作用するのを可能にする工程であって、前記吸着剤材料は、前記^２２５Ａｃ親放射性核種および前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種の選択的脱着を可能にするために、前記^２２５Ａｃ親放射性核種および前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種と相互作用するための親和性を有する工程と、
・前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種を選択的に得るために、前記相互作用後に前記^２２５Ａｃ親放射性核種および前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種を選択的に脱着させる工程と
を含む、放射性核種を分離するための方法。

【請求項13】

前記吸着剤材料は、好ましくは前記^２２５Ａｃ親放射性核種に結合するために前記吸着剤材料が前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種よりも前記^２２５Ａｃ親放射性核種に対して高い親和性を有するように構成されており、
前記娘放射性核種を選択的に得る前記工程は、前記^２２５Ａｃ親放射性核種を前記吸着剤材料に結合させた後に、少なくとも１、好ましくは少なくとも２のｐＨを有する溶離液を用いて前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種を前記カラム（１０）から溶出させることを含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記吸着剤材料は、前記吸着剤材料が好ましくは前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種に結合するために前記^２２５Ａｃ親放射性核種よりも前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種に対して高い親和性を有するように構成されており、
前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種を選択的に得る前記工程は、前記カラム（１０）を洗浄すること、およびその後に前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種を前記カラム（１０）から除去溶液の中に除去することを含む、
請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記除去溶液を前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種よりも前記^２２５Ａｃ親放射性核種に対して高い親和性を有する吸着剤材料を有する第２のカラム（２０）にさらに添加し、前記第２のカラムの前記吸着剤材料（２０）と前記除去溶液中の残存する^２２５Ａｃ親放射性核種との相互作用を可能にした後に、前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種を前記第２のカラム（２０）から溶出させる、請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は放射性核種の分野に関する。より詳細には、本発明は^２１３Ｂｉ放射性核種などの放射性核種を分離するためのシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

高純度の放射性核種の使用は、診断および医療にとって益々重要になってきてきる。特に標的α線治療は、α粒子の放出により様々な癌および他の疾患を治療するための有望な技術である。β粒子およびオージェ電子と比較して、α粒子はより低い透過範囲（５０～１００μｍ）およびより高い線エネルギー付与（５０～２３０ｋｅＶ／μｍ）を有するより有効なイオン化剤であり、周囲の正常な組織への損傷を最小限に抑えながら悪性細胞の破壊を最大化する。

【0003】

最近になって、^２１３Ｂｉがその高い特異的活性、実効半減期（ｔ_１／２＝４５．６分）、高いα崩壊率、および長寿命の中間体の不存在を理由に、特に有望なα放射体として浮上してきた。臨床的には白血病、悪性黒色腫、脳腫瘍および神経内分泌腫瘍などの様々な癌の治療を調査するために^２１３Ｂｉが使用されてきた。先行技術では比較的長寿命の親核種^２２５Ａｃ（ｔ_１／２＝９．９２日）が、^２２５Ａｃ／^２１３Ｂｉジェネレーターによるその短寿命の娘核種^２１３Ｂｉの生成のための直接供給源として適用されてきた。

【0004】

放射性核種ジェネレーターにより、娘核種が高い放射性核種および放射化学的純度で得られるように、崩壊する親および娘放射性核種の有効な放射化学的分離を行うことができる。典型的に放射性核種ジェネレーターシステムでは、比較的長寿命の放射性核種が親放射性核種として使用され、これは、より短い半減期を有する娘放射性核種に崩壊する。１）原子炉または加速器の生成能力に依存することなく短寿命の娘放射性核種の臨床的利用能を保証し得ること、２）高い特異的活性を有し、かつ無担体形態の短寿命の娘放射性核種を低コストで提供し得ること、および３）核種製造施設から遠く離れた場所にある病院において医療用途のために短寿命の娘放射性核種を提供し得ることを含む、放射性核種ジェネレーターに関する多くの利点がある。例えば放射性核種ジェネレーターは病院に存在する場合があり、娘放射性核種の比較的純粋な試料が必要とされる場所においてそれらの生成を可能にする。

【0005】

当該技術分野で知られている２つの特定の種類の放射性核種ジェネレーターは、直接放射性核種ジェネレーターおよび反転放射性核種ジェネレーターである。

【0006】

典型的な直接放射性核種ジェネレーターでは、吸着剤材料、すなわちその上に親同位体が吸着され、かつそこから異なる溶離液を用いて規則的な時間間隔で娘同位体を溶出させることができる吸着剤がカラムに充填されている。吸着剤材料は好ましくは親同位体との高い親和性を有しており、ジェネレーター溶離液は親同位体を含んでいないものでなければならない。さらに放射性核種ジェネレーターにおける吸着剤材料は、臨床研究において増加しつつあるα放射体の必要性を満たすために、娘放射性核種の高く、かつ信頼できる（すなわち再現可能な）収率および高い純度を促進するものでなければならない。

【0007】

反転放射性核種ジェネレーターシステムでは、吸着剤材料の性能に対する放射線分解損傷の影響を低減させるように、親放射性核種を溶液（典型的には親放射性核種と前記親放射性核種の崩壊によって形成される娘放射性核種とを含む混合物）に貯蔵している。ＭＣＡＬＩＳＴＥＲ，Ｄ．Ｒ．およびＨＯＲＷＩＴＺ，Ｅ．Ｐ．「医療用放射性核種のための自動化された２種類のカラムジェネレーターシステム（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｔｗｏ ｃｏｌｕｍｎ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ ｍｅｄｉｃａｌ ｒａｄｉｏｎｕｃｌｉｄｅｓ）」．Ａｐｐｌｉｅｄ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｓｏｔｏｐｅｓ，２００９，６７（１１），１９８５－１９９１に記載されているように、反転放射性核種ジェネレーターシステムでは、溶液すなわち娘および親放射性核種を含む混合物を典型的に、所望の娘放射性核種に特異的なクロマトグラフィカラム（一次分離カラム、ＰＳＣ）に通して溶出させる。娘核種はＰＳＣ上に保持されるが、親核種は保持されずに通過する。次いで、少量の洗浄液をＰＳＣに通して、溶離液中の親核種のほぼ完全な回収を保証する。次いで親核種を含む溶離液を、所望の娘核種のさらなる内方成長および今後の処理のために貯蔵する。娘核種をＰＳＣから除去し、この除去溶液を親核種に特異的な第２のカラム（ガードカラム）に通す。それにより、ガードカラムは娘生成物からの親放射性核種のさらなる除染を提供し、親放射性核種からの娘放射性核種の分離をさらに向上させ、このようにより高純度の娘生成物を得ることができる。

【0008】

上に記載されている直接および／または反転放射性核種ジェネレーターシステムで使用することができるいくつかの吸着剤材料（当該技術分野では「樹脂」としても知られている）が当該技術分野で知られている。但し、これらの吸着剤材料は典型的にいくつかの欠点を抱えている。例えば有機樹脂（市販のＡＧ ＭＰ－５０およびＵＴＥＶＡなど）の分離特性は放射線分解損傷による影響を受け、カラム上での寿命が短くなる（１００ｍＣｉの^２２５Ａｃが充填されたＡＧ ＭＰ－５０カラムの寿命は１日以下であると結論づけられた）（ＶＡＳＩＬＩＥＶ，Ａ．Ｎ．ら，「医療用^２２５Ａｃ／^２１３Ｂｉジェネレーターにおける吸着剤の放射線安定性（Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｏｒｂｅｎｔｓ ｉｎ ｍｅｄｉｃａｌ ^２２５Ａｃ／^２１３Ｂｉ ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ）．Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ，２０２１，３９（４），３５３－３７２）。吸着剤に対する（局所的）放射線分解損傷を克服するために、いくつかの手法が提案されてきた。米国特許出願公開第２００５／０００８５５８Ａ１号は、カラムの特定の部分での放射性核種の濃縮を回避する錯化剤を添加することにより、充填された樹脂の体積において放射性核種をより均一に分散させるための方法について記載している。しかしこの手法は高濃度の酸の使用に基づいており、これは樹脂の特性にも影響を与え得る。

【0009】

吸着剤の別の例は、含浸もしくはグラフト化官能基を含むシリカ系材料である。しかしシリカは低いｐＨ（典型的にはｐＨ＜２）で浸出し、故に不安定になり得る（ＹＡＮＴＡＳＥＥ，Ｗ．，ら，「機能性ナノポーラス吸着剤を用いた放射性核種（Ｕ、Ｐｕ、Ｔｈ、ＡｍおよびＣｏ）の選択的捕捉（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃａｐｔｕｒｅ ｏｆ ｒａｄｉｏｎｕｃｌｉｄｅｓ（Ｕ，Ｐｕ，Ｔｈ，Ａｍ ａｎｄ Ｃｏ） ｕｓｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｎａｎｏｐｏｒｏｕｓ ｓｏｒｂｅｎｔｓ）」，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｈａｚａｒｄｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０１９，３６６，６７７－６８３；ＡＢＢＡＳＩ，Ｗ．Ａ．およびＳＴＲＥＡＴ，Ｍ．「ＴＢＰ含浸活性炭を用いた硝酸溶液からのウランの吸着（Ｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｕｒａｎｉｕｍ ｆｒｏｍ ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ＴＢＰ－ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎｓ），Ｓｏｌｖｅｎｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ，１９９８，１６（５），１３０３－１３２０）。さらに、シリカ系樹脂構造は官能基を含む樹脂よりも放射線によって僅かに影響を受けることが分かった（ＶＡＳＩＬＩＥＶ，Ａ．Ｎ．ら，「医療用^２２５Ａｃ／^２１３Ｂｉジェネレーターにおける吸着剤の放射線安定性（Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｏｒｂｅｎｔｓ ｉｎ ｍｅｄｉｃａｌ ^２２５Ａｃ／^２１３Ｂｉ ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ）」，Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ，２０２１，３９（４），３５３－３７２）。最後に、Ｉｓｏｌｕｔｅ ＳＣＸ－２およびＩｓｏｌｕｔｅ ＳＣＸでは^２１３Ｂｉ収率は比較的低い（６７～７２％）（ＭＯＯＲＥ，Ｍ．Ａ．ら，「^２２５Ａｃのその親溶液からの^２１３Ｂｉの分離における２種類のシリカ系イオン交換樹脂の性能（Ｔｈｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｗｏ ｓｉｌｉｃａ ｂａｓｅｄ ｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｒｅｓｉｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ^２１３Ｂｉ ｆｒｏｍ ｉｔｓ ｐａｒｅｎｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ^２２５Ａｃ），Ａｐｐｌｉｅｄ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｓｏｔｏｐｅｓ，２０１８，１４１，６８－７２）。

【0010】

さらなる例として、吸着剤材料はジルコニア系材料を含んでもよい。欠点は、強酸溶液における材料の成分、例えばＴ－３９（９６％ＺｒＯ_２および４％Ｙ_２Ｏ_３）の浸出を含む（ＶＡＳＩＬＩＥＶ，Ａ．Ｎ．ら，「無機吸着剤に基づく^２２５Ａｃ／^２１３Ｂｉジェネレーター（^２２５Ａｃ／^２１３Ｂｉ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｓｏｒｂｅｎｔｓ），Ｒａｄｉｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ，２０１９，１０７（１２），１２０３－１２１１）。さらに当該溶液における吸着剤溶解生成物の蓄積により、^２１３Ｂｉの収率が減少する場合があり、２５回の溶出後に^２１３Ｂｉ溶出収率は５０％まで低下した。そのような低下はジェネレーター用途では容認され得ない。さらに洗浄液により、１回の溶出当たり０．５～１％の^２２５Ａｃが失われることが分かった。

【0011】

最後の例として、ＰＮＮＬ（パシフィックノースウェスト国立研究所）は、有機アニオン交換樹脂を用いるＢｉジェネレーターを開示している（ＶＡＳＩＬＩＥＶ，Ａ．Ｎ．ら「医療用^２２５Ａｃ／^２１３Ｂｉジェネレーターにおける吸着剤の放射線安定性（Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｏｒｂｅｎｔｓ ｉｎ ｍｅｄｉｃａｌ ^２２５Ａｃ／^２１３Ｂｉ ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ）」，Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ，２０２１，３９（４），３５３－３７２；米国特許第００５７４９０４２Ａ号）。しかし生成された^２１３Ｂｉ試料、すなわち^２１３Ｂｉ溶離液は、その初期活性の約０．１％の^２２５Ａｃの不純物を含有しているように思われる。さらに洗浄液によるミルキングごとに^２２５Ａｃの２～３％が失われる。最後に、吸着剤は放射線分解損傷を受ける。

【0012】

従って、上記問題の少なくともいくつかに対処する装置および方法が当該技術分野においてなお必要とされている。

【発明の概要】

【0013】

本発明の目的は、放射性核種を分離するのに適した材料、装置または方法を提供することにある。

【0014】

上記目的は、本発明に係る方法および装置によって達成される。

【0015】

本発明の実施形態の利点は、吸着剤材料が機械的、化学的および放射線分解的に安定であり得る点にある。本発明の実施形態の利点は、吸着剤材料が浸出問題を抱え得ないという点にある。本発明の実施形態の利点は、吸着剤材料が長寿命を有し得るという点にある。本発明の実施形態の利点は、吸着剤材料を使用して高活性^２２５Ａｃ／^２１３Ｂｉを分離し得るという点にある。本発明の実施形態の利点は、吸着剤材料を使用して高い^２１３Ｂｉ収率が得られ得るという点にある。

【0016】

第１の態様では、本発明は、娘放射性核種を親放射性核種から分離するための放射性核種分離システムに関する。本放射性核種分離システムは、親放射性核種を含む液体溶液をカラムに充填するための入口を備える。本放射性核種分離システムは、時間的に異なる瞬間に親放射性核種および／または娘放射性核種の選択的脱着を可能にするために、親放射性核種および娘放射性核種と相互作用することができる吸着剤材料を含むカラムをさらに備える。ここでは吸着剤材料は炭素系吸着剤材料である。本放射性核種分離システムは、親放射性核種および娘放射性核種の前記選択的脱着に基づき前記娘放射性核種を選択的に得るための出口をさらに備える。本発明の実施形態の利点は、吸着剤材料に良好な安定性を与えることができる不活性炭素材料から炭素系吸着剤材料を形成し得るという点にある。例えば炭素構造は、無機金属酸化物と比較して強酸溶液（ｐＨ＜２）に対して高い耐性を有し得る。さらに多環式芳香族環を有する炭素構造は、有機樹脂と比較してより高い放射線安定性を有し得る。

【0017】

いくつかの実施形態では、当該炭素構造は他の有機吸着剤と比較して良好な放射線安定性を有し得、すなわち当該炭素構造は大部分の有機吸着剤よりも高い半値線量を有し得る。半値線量は、所与の吸着剤の交換容量の５０％の喪失が生じる放射線量として定義することができる。半値線量の完全な定義は、１９７７年１１月１日に公表されたＧａｎｇｗｅｒ ＴＥら（ブルックヘブン国立研究所）によるＢＮＬ－５０７８１の中の技術報告書「イオン交換材料に対する放射線の影響（Ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）」に記載されている。いくつかの実施形態では、当該炭素構造は少なくとも１０ＭＧｙの半値線量を有し得る。

【0018】

不活性炭素材料は、例えば放射性核種および溶媒に関して不活性であればよい。本発明の実施形態の利点は、分離プロセスで使用されるカラムが放射線分解損傷を受けないか既存のカラムと比較して放射線分解損傷をあまり受けない放射性核種の分離技術が得られるという点にある。本発明の実施形態の利点は、炭素系吸着剤材料を使用して高活性^２２５Ａｃ／^２１３Ｂｉ（例えば、少なくとも１００ｍＣｉの^２２５Ａｃ）を分離して、その高い放射線安定性または向上した分離方法により医療用途における要求を満たし得るという点にある。

【0019】

炭素系材料に言及する実施形態において、例えば無機炭素系材料に言及し得る場合、例えば１未満、例えば０．９未満のＨ／Ｃ比（モル比）を有する例えば無修飾（初期）炭素構造を高温、例えば３００℃超、例えば４００℃超でのポリマーまたは多糖の熱分解によって生成する。

【0020】

当該カラムは、吸着剤材料を含むのに適した任意のカラムであればよい。典型的に吸着剤材料は、入口と出口との間の流体経路に含められる。いくつかの実施形態では、当該カラムは当該技術分野でよく知られているクロマトグラフィカラムであってもよい。吸着剤材料の体積は任意の好適な体積であればよく、考えられる用途に適したものとして選択してもよい。いくつかの実施形態では、炭素系吸着剤材料の体積は例えば０．１～１０ｍＬであってもよい。好ましくは、当該カラムに充填される吸着剤材料の量は可能な限り少ない。典型的には、当該カラムのベッド体積が小さくなるほど、得ることができる同位体、すなわち娘放射性核種の濃度は高くなる。

【0021】

いくつかの実施形態では、炭素系吸着剤材料は、１つ以上の官能基を含む１種以上の化合物と共に活性材料（例えば活性炭）を含むか、例えば実質的にそれらからなる。いくつかの実施形態では、１つ以上の官能基をグラフト化または含浸してもよい。好ましくは当該官能基をグラフト化し、これにより炭素系吸着剤材料において官能基の良好な安定性を得ることができる。これらの実施形態の利点は、吸着親和性を親放射性核種および／または娘放射性核種のために特異的に最適化させ得るという点にある。同時に、これらの実施形態は高い放射線分解安定性も得し得る。

【0022】

いくつかの実施形態では、１つ以上の官能基は１つ以上の酸素含有基、例えばカルボキシル、ヒドロキシル、カルボニルまたはエポキシドおよび／または１つ以上の硫黄含有基、例えばスルホン酸、スルホキシドまたはスルホンおよび／または１つ以上のリン含有基、例えばリン酸、ホスフィン酸、ホスホン酸またはホスフィンオキシドから選択される。いくつかの実施形態では、当該官能基は－ＣＯＯＨ、－Ｃ－ＯＨ、－Ｃ＝Ｏ、－ＰＯ_４Ｈおよび－ＳＯ_３Ｈから選択されてもよい。これらの実施形態の利点は、吸着剤材料と放射性核種との相互作用を調整し、かつこのように本放射性核種分離システムを調整するために１つ以上の官能基を使用できるという点にある。すなわち、１つ以上の官能基を使用して、直接放射性核種分離システムまたは反転放射性核種分離システムに使用するために吸着剤材料を最適化してもよい。異なる官能基（例えば、－ＣＯＯＨ、－Ｃ－ＯＨ、－Ｃ＝Ｏ、－ＰＯ_４Ｈおよび－ＳＯ_３Ｈ）の導入を使用して例えば^２１３Ｂｉおよび／または^２２５Ａｃ金属イオンとの相互作用機構を調整して、直接放射性核種分離システムおよび／または反転放射性核種分離システムのために適した特性を有する吸着剤材料を得てもよい。

【0023】

例えば官能基を使用して、炭素系吸着剤材料と核種との静電相互作用および／またはイオン交換を調整してもよい。静電相互作用および／またはイオン交換は、溶液のｐＨ、イオン強度および／または塩濃度に対する高い感度、および従って場合により可調整性を有し得る。静電相互作用および／またはイオン交換機構は^２２５Ａｃのための支配的な吸着機構であってもよく、^２１３Ｂｉもそのような官能基（例えば－ＣＯＯＨ、－Ｃ－ＯＨ、－Ｃ＝Ｏ、－ＰＯ_４Ｈおよび－ＳＯ_３Ｈ）と相互作用することができる。これらの機構に関して、以下の官能基：スルホン酸基、カルボン酸基およびリン酸ビス（２－エチルヘキシル）がいくつかの特に良好な特性を有していることが分かった。

【0024】

別の例では、当該官能基を使用して放射性核種（例えば、親核種および／または娘核種）とリン酸基（－ＰＯ_４Ｈ）、カルボニル（－Ｃ＝Ｏ）、ヒドロキシル基（－Ｃ－ＯＨ）およびカルボン酸（－ＣＯＯＨ）との内圏錯体形成を達成してもよい。例えば、主に^２１３Ｂｉがこれらの官能基と相互作用する（すなわち錯体を形成する）ため、^２１３Ｂｉは^２２５Ａｃと比較してこの点に関してより強い親和性を有し得る。

【0025】

いくつかの実施形態では、炭素系吸着剤材料は、熱分解されたポリマーまたは多糖、例えばセルロース、セルロース誘導体、澱粉またはフェノール系樹脂、活性炭、黒鉛状窒化炭素、黒鉛炭素（すなわち、実質的に炭素からなる）およびカーボンモレキュラーシーブのうちの１つ以上を含む。いくつかの実施形態では、炭素系吸着剤材料は実質的に、これらの材料のうちの１つおよび場合により当該官能基からなる。いくつかの実施形態では、炭素系吸着剤材料は活性炭またはカーボンモレキュラーシーブである。特に多環式芳香族構造は、シリカおよび有機樹脂などの支持体として使用される他の材料よりも高い放射線安定性を有する。いくつかの実施形態では、吸着剤材料は好ましくはグラフト化官能基を有する多環式芳香族炭素構造である。これらの実施形態の利点は、吸着剤材料が高い放射線分解安定性を有し得るという点にある。これは本放射性核種分離システムに使用するのに特に有利であり得る。

【0026】

炭素系吸着剤材料の官能化誘導体の例は、スルホン化炭素材料、酸化炭素材料、および含浸抽出剤またはカチオン交換材料を含む炭素材料、例えばリン酸ビス（２－エチルヘキシル）含浸活性炭である。ここでは炭素材料は不活性支持体として適用される。

【0027】

吸着剤材料の形状は、粉末であってもよい吸着剤材料の構造的特性、および場合により当該表面における官能基の存在にも影響を与え得る。いくつかの実施形態では、吸着剤材料はビーズに成形されているか、あるいは炭素系吸着剤材料は、例えば球状粒子のビーズのシェルとして提供される。好ましくは吸着剤材料は、例えば当該カラムにおける均一な流動パターンおよび当該カラムにおけるより低い圧力降下を保証するために球状ビーズに成形されている。いくつかの実施形態では、炭素系吸着剤材料は５μｍ～１ｍｍ、例えば１０μｍ～５００μｍ、例えば１０μｍ～２５０μｍ、例えば１０μｍ～１５０μｍ、例えば５０μｍ～１５０μｍのサイズを有するビーズに成形されている。これらの実施形態の利点は、当該カラムに急速で充填し得るという点および急速精製を達成し得るという点にある。例えば、限定されるものではないが押出ハニカム、３Ｄ印刷モノリス、管状構造および非球状顆粒などのビーズ以外の他の形状も使用できることにも留意されたい。

【0028】

いくつかの実施形態では、吸着剤材料は０％～７０％の多孔率を有していてもよい。いくつかの実施形態では、細孔径は０～１００ｎｍであってもよい。いくつかの実施形態では、吸着剤材料の表面積は１００ｍ^２／ｇ未満、例えば５０ｍ^２／ｇ未満、例えば２５ｍ^２／ｇ未満、例えば１０ｍ^２／ｇ未満である。これらの実施形態の利点は、限られた表面積により急速精製を達成し得るという点にある。吸着剤構造内部への同位体の捕捉を回避するために小さい表面積が望ましく、これは溶出経路を減少させることにより溶出効率を高める。

【0029】

炭素系吸着剤材料を形成するために、さらなる官能化のために炭素材料を選択してもよい。特にグラフト化による官能化は、いくつかの炭素材料にとって他の材料よりも容易な場合がある。好ましくは、炭素材料はその炭素構造に多くの欠陥を有していたり、本発明の実施形態に従って当該官能基に変換することができる特定の官能基をその表面に既に有していたりしてもよい（例えば活性炭）。さらにグラフト化による官能化は、炭素材料に対して含浸とは異なる要件を課す。次に、ジェネレーターの種類（すなわち、反転放射性核種分離システムまたは直接放射性核種分離システム）に応じて、放射性核種の生成のために使用される材料およびプロセスを選択してもよい。特にイオン強度および／またはｐＨによって吸着性能を調整してもよい。

【0030】

本明細書において本発明は、主に親放射性核種としての^２２５Ａｃおよび娘放射性核種としての^２１３Ｂｉに関して説明されているが、本発明は決してこれらの実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。いくつかの実施形態では、本放射性核種分離システムは、^２２５Ａｃから^２１３Ｂｉ、^１１３Ｓｎから^１１３ｍＩｎ、^８７Ｙから^８７ｍＳｒ、^２３２Ｕから^２２８Ｔｈおよび／または^２２４Ｒａおよび／または^２２０Ｒｎおよび／または^２１６Ｐｏおよび／または^２１２Ｐｂ、ならびに^２２７Ａｃから^２１１Ｐｂ、または場合により^１９１Ｏｓから^１９１ｍＩｒへの崩壊に基づいている。ここでは当業者によって理解されるように、この崩壊は親化合物の娘化合物への崩壊である。好ましくは、本放射性核種分離システムは、^２１３Ｂｉ放射性核種を分離するための^２２５Ａｃから^２１３Ｂｉへの崩壊に基づいている。本発明の実施形態の利点は、本技術を複数の放射性核種の生成のために適用できるという点にある。本発明の実施形態の利点は、例えば^２１３Ｂｉ放射性核種の溶出が、最先端技術に係る吸着剤材料、例えばシリカ系材料を含むカラムを用いる例えば^２１３Ｂｉ放射性核種の溶出と比較して多くなり得るという点にある。本発明の実施形態の利点は、炭素系吸着剤材料を使用して高活性^２２５Ａｃ／^２１３Ｂｉ、例えば少なくとも１００ｍＣｉの^２２５Ａｃを分離し得るという点にある。

【0031】

親放射性核種および娘放射性核種のための吸着剤材料の親和性は、吸着剤と接触している溶媒、例えば混合物または溶離液のｐＨおよび／またはイオン強度によって左右され得る。いくつかの実施形態では、吸着剤材料が時間的に異なる瞬間に親放射性核種および／または娘放射性核種の選択的脱着を可能にするために、親放射性核種および娘放射性核種と相互作用することができることは、吸着剤材料が本発明の実施形態に係る炭素系吸着剤材料の場合と同様に、特定のｐＨ範囲および特定のイオン強度および／または塩濃度範囲内で少なくとも異なる親和性を有することを含む。

【0032】

いくつかの実施形態では、本放射性核種分離システムは直接放射性核種分離システムであり、炭素系吸着剤材料は娘放射性核種を選択的に脱着させるために、親放射性核種および娘放射性核種の両方に対して強い親和性を有する。いくつかの実施形態では、当該混合物は、好ましくは低い塩濃度、例えば１．０Ｍ未満の塩濃度、例えば０．５Ｍ未満の塩濃度で親核種および娘核種を含む。好ましくは当該混合物のｐＨは、少なくとも当該官能基のｐＫ_ａを超え、例えば当該ｐＨはリン酸ビス（２－エチルヘキシル）含浸活性炭では１．４７を超え、例えば当該ｐＨはリン酸ビス（２－エチルヘキシル）含浸活性炭では２をより大きく上回るため、親核種は静電引力および／またはイオン交換により吸着される。

【0033】

ここでは、娘放射性核種がより好ましくは吸着剤材料よりも溶出イオンと相互作用することにより、娘放射性核種を第１の溶離液を用いて選択的に脱着させてもよく、その後に親放射性核種を再利用のために酸溶液によって溶出させ、かつ吸着剤に対する放射線分解損傷を減少させてもよい。

【0034】

娘放射性核種のための溶離液は、好ましくは少なくとも０．１Ｍ、少なくとも０．２Ｍ、好ましくは少なくとも０．４ＭなどのＮａＩ、ＮａＣｌ、ＨＩ、ＨＣｌまたはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、溶離液のｐＨ値は少なくとも主要な活性部位のｐＫ_ａであるかそれを超えていてもよい。例えば溶離液はリン酸ビス（２－エチルヘキシル）含浸活性炭では、少なくとも２のｐＨにおいて少なくとも０．４５ＭのＮａＩを含有していてもよい。

【0035】

親放射性核種は、酸性溶液（例えば、ＨＮＯ_３溶液またはＨＣｌ溶液）を用いてジェネレーターカラムから脱着させてもよい。前記溶液中のＨＮＯ_３の濃度は０．１～０．５Ｍ、好ましくは０．２Ｍ～０．３Ｍなどの少なくとも０．１Ｍ、好ましくは少なくとも０．２Ｍであってもよい。本発明の実施形態の利点は、^２２５Ａｃと炭素系吸着剤材料との接触時間の減少および当該カラムにおける^２２５Ａｃの均一な分散を達成し得、これにより当該カラムの寿命を延ばし得るという点にある。本発明の実施形態の利点は、次回に再利用するために親同位体^２２５Ａｃを比較的弱酸の溶液によって当該カラムから溶出できるという点にある。

【0036】

他の実施形態では、本放射性核種分離システムは反転放射性核種分離システムであってもよく、炭素系吸着剤材料は親放射性核種よりも娘放射性核種に対して高い親和性を有するように構成されている。いくつかの実施形態では、炭素系吸着剤材料は、リン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、カルボニル、ヒドロキシル基またはカルボン酸基のうちの１つ以上を含む。これらの官能基により、親放射性核種よりも娘放射性核種に対して高い親和性を有する吸着剤材料を得てもよい。本放射性核種分離システムが反転放射性核種分離システムである実施形態では、本放射性核種分離システムは、娘放射性核種よりも親放射性核種に対して高い親和性を有する吸着剤材料（例えばＡＧ ＭＰ－５０またはＡｃ樹脂）ならびに入口および出口を有する第２のカラムを備えていてもよい。いくつかの実施形態では、当該カラムの出口は、当該カラムから放出される娘放射性核種を含む除去溶液が当該カラムから流出される際に第２のカラムの入口に流体接続されるように構成されていてもよい。娘溶液（大部分の放射線分解損傷を引き起こし得る）が第２のカラムにおいて比較的短い保持時間を有するため、第２のカラムの吸着剤材料は炭素系吸着剤材料を必要としなくてもよい。但し、第２のカラムの吸着剤材料も炭素系吸着剤材料を含んでもよく、この特徴については当該カラムの炭素系吸着剤材料に対応させながら独立して説明されている場合がある。第２のカラムを備えた実施形態の利点は、より高純度の（すなわち実質的に全く親放射性核種を含んでいない）娘放射性核種溶離液が得られ得る点にある。

【0037】

第１の態様の任意の実施形態の任意の特徴については、本発明の第２の態様の任意の実施形態に対応させながら独立して説明されている場合がある。

【0038】

第２の態様では、本発明は親放射性核種と娘放射性核種との混合物を炭素系吸着剤材料を含むカラムに充填する工程と、親放射性核種および娘放射性核種の選択的脱着を可能にするために、親放射性核種および娘放射性核種と相互作用するための親和性を有する吸着剤材料を親放射性核種および娘放射性核種と選択的に相互作用させることを可能にする工程と、娘放射性核種を選択的に得るために、前記相互作用後に親放射性核種および娘放射性核種を選択的に脱着させる工程とを含む、放射性核種を分離するための方法に関する。いくつかの実施形態では、本方法は本発明の第１の態様に関して説明されている放射性核種分離システムを用いて行ってもよい。

【0039】

いくつかの実施形態では、当該混合物は、水に溶解させた親放射性核種および娘放射性核種を含んでいてもよい。水の利点は、そのｐＨを容易に調整し得る点およびさらにイオンを効率的かつ高濃度で溶解し得る点にある。

【0040】

いくつかの実施形態では、時間的に異なる瞬間は、親放射性核種および／または娘放射性核種の選択的脱着を時間的に続いて行い得るということを含んでもよい。

【0041】

これらの実施形態は、例えば直接放射性核種分離システムを用いる直接放射性核種ジェネレーターに関するものであってもよい。吸着剤材料は娘放射性核種を選択的に脱着させるために、吸着剤材料が親放射性核種および娘放射性核種の両方に対して強い親和性を有するように構成されており、ここでは娘放射性核種を選択的に得る前記工程は、親放射性核種が吸着剤材料に結合された後に少なくとも吸着剤上の官能基のｐＫ_ａよりも高いｐＨを有する溶離液を用いて娘放射性核種を当該カラムから溶出させることを含む。最後に、親放射性核種（例えば^２２５Ａｃ）は、０．１～０．５Ｍの濃度のＨＮＯ_３を含む溶液などのＨＮＯ_３を含む溶液によって溶出させることができる。次いで親放射性核種を含む溶液を貯蔵し、かつ／またはその後のサイクルで混合物として使用してもよい。この工程により、同位体と吸着剤との接触時間を減らすことによって吸着剤への放射線分解損傷を減少させてもよく、親放射性核種（例えば^２２５Ａｃ）を再循環および再利用することが容易になる。

【0042】

これらの実施形態は、例えば反転放射性核種分離システムを用いた反転放射性核種生成に関するものであってもよい。いくつかの実施形態では、吸着剤材料は、好ましくは娘放射性核種に結合するために、吸着剤材料が親放射性核種よりも娘放射性核種に対して高い親和性を有するように構成されており、ここでは前記娘放射性核種を選択的に得る工程は、当該カラムを洗浄すること、およびその後に娘放射性核種を当該カラムから除去溶液の中に除去することを含む。

【0043】

いくつかの実施形態では、当該混合物はＮａＮＯ_３およびＨＮＯ_３、好ましくは少なくとも２Ｍ、好ましくは少なくとも３Ｍなどの除去溶液のイオン濃度よりも高い総濃度のＮａＮＯ_３およびＨＮＯ_３を含んでいてもよい。当該混合物は２未満、好ましくは１未満のｐＨを有していてもよい。

【0044】

洗浄は例えばＮａＮＯ_３およびＨＮＯ_３、好ましくは少なくとも２Ｍ、好ましくは少なくとも３Ｍの総濃度のＮａＮＯ_３を含む溶離液を用いて行ってもよい。洗浄のための溶離液は２未満、好ましくは１未満のｐＨを有していてもよい。洗浄液のｐＨは前の工程における混合物溶液のｐＨよりも低くてもよい。好ましくは、洗浄液のｐＨは前の工程における混合物溶液のｐＨと同じであってもよい。これにより親放射性核種（例えば^２２５Ａｃ）ではなく娘放射性核種（例えば^２１３Ｂｉ）の良好な吸着を得てもよい。

【0045】

いくつかの実施形態では、除去溶液は、例えば０．１～３．０Ｍの濃度のＮａＩ、ＮａＣｌ、ＨＩ、ＨＣｌまたはＨＮＯ_３あるいはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。好ましくは、除去溶液は最大で２のｐＨを有する。いくつかの実施形態では、除去溶液は最大で２のｐＨにおいて０．１～３．０ＭのＮａＩ、または最大で２のｐＨにおいて０．１～３．０ＭのＮａＣｌ、または０．１～３．０ＭのＨＣｌを含んでいてもよい。ここではＨＮＯ_３を使用して当該溶液のｐＨ値を調整してもよい。

【0046】

いくつかの実施形態では、時として除去溶液を親放射性核種に対してより高い親和性、すなわち娘放射性核種に対してよりも高い親和性を有する吸着剤材料を有する第２のカラムにさらに添加し、第２のカラムの吸着剤材料と除去溶液中の残存する親放射性核種との相互作用が可能になった後に、娘生成物すなわち娘放射性核種を第２のカラムから溶出させる。

【0047】

第２の態様の任意の実施形態の任意の特徴は、本発明の第１の態様の任意の実施形態に対応させながら独立して説明されている場合がある。

【0048】

本発明の特定の好ましい態様は、添付の独立および従属請求項に記載されている。従属請求項からの特徴は、特許請求の範囲に明示的に記載されているとおりにだけではなく、独立請求項の特徴および他の従属請求項の特徴と必要に応じて組み合わせてもよい。

【0049】

この分野では絶えず装置の改良、変更および進化がなされてきたが、本概念は従来の慣行からの逸脱を含む実質的に新しく、かつ新規な改良を表し、この種のより効率的かつ安定な信頼できる装置が得られるものと考えられる。

【0050】

本発明の上記および他の特性、特徴および利点は、例として本発明の原理を示す添付の図面と共に以下の詳細な説明から明らかになるであろう。この説明は単に例のために与えられており、本発明の範囲を限定するものではない。以下で引用されている参照図は添付の図面を参照する。

【図面の簡単な説明】

【0051】

【図1】図１Ａは、本発明の実施形態に係る、溶媒とスルホン化Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１（８０℃の温度でスルホン化）との間でのＬａ^３＋およびＢｉ^３＋についての様々なｐＨ値におけるＫ_ｄの図である。図１Ｂは、本発明の実施形態に係る、溶媒とスルホン化Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１（１５０℃の温度でスルホン化）との間でのＬａ^３＋およびＢｉ^３＋についての様々なｐＨ値におけるＫ_ｄの図である。図１Ｃおよび図１Ｄは、本発明の実施形態に係る、それぞれ２および１のｐＨにおいてスルホン化Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１（１５０℃の温度でスルホン化）に適用された親放射性核種および娘放射性核種の混合物のイオン強度の関数としてのＫ_ｄのプロットである。図１Ｅは、スルホン化Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１（１５０℃のスルホン化温度でスルホン化）からのＬａ^３＋およびＢｉ^３＋の脱着率Ｄ（％）の図である。図１Ｆおよび図１Ｇは、^６０Ｃｏから線量を受けた後の溶媒とスルホン化Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１（１５０℃の温度でスルホン化）との間でのＬａ^３＋およびＢｉ^３＋についてのそれぞれｐＨ２および１におけるＫ_ｄの図である。

【図2】図２Ａおよび図２Ｂは、黒鉛化カーボンブラック（Ｃａｒｂｏｐａｃｋ Ｘ）およびスルホン化黒鉛化カーボンブラックのそれぞれに関する、Ｂｉ^３＋およびＬａ^３＋についての様々なｐＨ値におけるＫ_ｄの図である。

【図3】図３Ａおよび図３Ｂはそれぞれ、Ｃａｒｂｏｘｅｎ ５７２およびスルホン化Ｃａｒｂｏｘｅｎ ５７２に関する、Ｂｉ^３＋およびＬａ^３＋の様々なｐＨ値におけるＫ_ｄの図である。

【図4】図４Ａは、様々な温度および２のｐＨで炭化させたスルホン化炭化メチルセルロースに関するＬａ^３＋およびＢｉ^３＋のＫ_ｄの図である。図４Ｂは、様々な温度および２のｐＨで炭化させたスルホン化炭化メチルセルロースに関するＬａ^３＋またはＢｉ^３＋のＲ（％）の図である。図４Ｃは、様々な温度および１のｐＨで炭化させたスルホン化炭化メチルセルロースに関するＬａ^３＋またはＢｉ^３＋のＫ_ｄの図である。図４Ｄは、様々な温度および１のｐＨで炭化させたスルホン化炭化メチルセルロースに関するＬａ^３＋またはＢｉ^３＋のＲ（％）の図である。

【図5】図５Ａは、本発明の実施形態に係る、吸着剤材料である活性炭Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１に関するＢｉ^３＋およびＬａ^３＋についての様々なｐＨ値におけるＲ（％）の図である。図５Ｂは、Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１の高解像度ＸＰＳの酸素１ｓスペクトルの図である。

【図6】図６Ａおよび図６Ｂはそれぞれ、本発明の実施形態に係る、吸着剤材料であるＨＤＥＨＰ－ＡＣに関するＢｉ^３＋およびＬａ^３＋についての様々なｐＨ値におけるＲ（％）およびｐＨ２における異なる濃度のＮａＩのＤ（％）の図である。

【図7】図７Ａは、本発明の実施形態に係る、反転^２２５Ａｃ／^２１３Ｂｉ分離システムのための概念設計およびプロセスフローの概略図である。図７Ｂは、ガードカラムを備えた反転^２２５Ａｃ／^２１３Ｂｉ分離システムのための概念設計およびプロセスフローの概略図である。

【図8】図８Ａは、Ｓがミリグラムでの吸着剤材料の量であってＬがミリリットルでの当該混合物の量である様々なＳ／Ｌ比に対する、ＨＤＥＨＰ－ＡＣに関するＢｉ^３＋およびＬａ^３＋のＫ_ｄの図である。図８Ｂは、様々な濃度のＨＮＯ_３に対する、ＨＤＥＨＰ－ＡＣに関するＢｉ^３＋およびＬａ^３＋のＤ（％）の図である。図８Ｃは、様々な濃度のＮａＮＯ_３に対する、ＨＤＥＨＰ－ＡＣに関するＢｉ^３＋およびＬａ^３＋のＲ（％）の図である。

【図9】本発明の実施形態に係る、直接^２２５Ａｃ／^２１３Ｂｉ分離システムについての概念設計およびプロセスフローの概略図である。

【図10】図１０Ａは、セルロースビーズ、炭化ルロースビーズおよびスルホン化炭化ルロースビーズのＳＥＭ画像の図である。図１０Ｂは、スルホン化炭化ルロースビーズに関するＢｉ^３＋およびＬａ^３＋の様々なｐＨ値におけるＫ_ｄの図である。

【図11】本発明の実施形態に係る、放射性核種を分離するための２種類のシステムを示す。

【0052】

異なる図において、同じ参照符号は同じまたは類似した要素を指す。

【発明を実施するための形態】

【0053】

本発明を特定の実施形態に関して特定の図面を参照しながら説明するが、本発明ははそれらに限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。記載されている図面は概略的なものに過ぎず、非限定的なものである。図面では、当該要素のいくつかのサイズは例示のために誇張されている場合があり、縮尺どおりに描かれていない。寸法および相対的寸法は本発明の実際の実施化に対応していない。

【0054】

さらに、本明細書および特許請求の範囲における「第１の」、「第２の」および「第３の」などの用語は、同様の要素を識別するために使用されており、それは必ずしも時間的、空間的または順位付けあるいはあらゆる他の方法における順序を記述するためのものではない。そのように使用される用語は適当な状況下で互換的であり、本明細書に記載されている本発明の実施形態は、本明細書に記載または図示されているもの以外の順序で実施可能であることを理解されたい。

【0055】

さらに、本明細書および特許請求の範囲における「上」、「下」、「～の上」および「～の下」などの用語は便宜上使用されており、必ずしも相対的位置を記述するためのものではない。そのように使用される用語は適当な状況下で互換的であり、本明細書に記載されている本発明の実施形態は、本明細書に記載または図示されている向き以外の向きで実施可能であることを理解されたい。

【0056】

特許請求の範囲で使用されている「～を備える（含む）（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、その後に列挙されている手段に限定されるものとして解釈されるべきではなく、それは他の要素または工程を排除しないことに留意されたい。従ってそれは言及されているとおりに、記載されている特徴、整数、工程または構成要素の存在を明記しているものとして解釈されるべきであるが、１つ以上の他の特徴、整数、工程または構成要素あるいはそれらのグループの存在または追加を排除しない。従って「～を備える（含む）」という用語は、記載されている特徴のみが存在する状況およびこれらの特徴および１つ以上の他の特徴が存在する状況を包含する。従って本発明に係る「～を備える（含む）（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という言葉は、さらなる構成要素が存在しない一実施形態も含む。従って「手段ＡおよびＢを備える装置」という表現の範囲は、構成要素ＡおよびＢのみからなる装置に限定されるものとして解釈されるべきではない。それは本発明に関して、当該装置の唯一の関連する構成要素がＡおよびＢであることを意味する。

【0057】

同様に「結合された」という用語は、直接接続のみに限定されるものとして解釈されるべきではない。それらの派生語と共に「結合された」および「接続された」という用語が使用される場合がある。これらの用語は互いの同義語として意図されているわけではないことを理解すべきである。従って「装置Ｂに結合された装置Ａ」という表現の範囲は、装置Ａの出力が装置Ｂの入力に直接接続されている装置またはシステムに限定されるべきではない。それは、Ａの出力とＢの入力との間に他の装置または手段を含む経路であり得る経路が存在することを意味する。「結合された」は、２つ以上の要素が直接的な物理的もしくは電気的接触状態のいずれかにあること、あるいは２つ以上の要素が互いに直接的な接触状態にないがそれでもなお互いに協働または相互作用することを意味してもよい。

【0058】

本明細書全体を通して「一実施形態」という場合、実施形態に関連して記載されている特定の特徴、構造または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書全体を通した様々な場所での「一実施形態では」という語句の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を指しているわけではないが、そういう場合もある。さらに特定の特徴、構造または特性を、１つ以上の実施形態において本開示から当業者には明らかになる任意の好適な方法で組み合わせてもよい。

【0059】

同様に、本発明の例示的な実施形態の説明では、本発明の様々な特徴は、本開示を簡素化し、かつ様々な発明の態様の１つ以上の理解を助けるために単一の実施形態、その図または説明において互いにまとめられている場合があることを理解すべきである。但し本開示の方法は、特許請求されている発明が各請求項に明示的に記載されている特徴よりも多くの特徴を必要とするという意図を反映しているものとして解釈されるべきではない。それどころか、以下の特許請求の範囲が反映しているように、発明の態様は、単一の上に開示されている実施形態の全ての特徴よりも少ない状態にある。従って、この詳細な説明に従う特許請求の範囲は、この詳細な説明の中に明示的に組み込まれており、各請求項は本発明の別個の実施形態として独立している。

【0060】

さらに、本明細書に記載されているいくつかの実施形態は他の実施形態に含まれているいくつかの特徴を含むが他の特徴を含まず、異なる実施形態の特徴の組み合わせは本発明の範囲内であることが意図されており、当業者によって理解されるように異なる実施形態を形成する。例えば以下の特許請求の範囲では、特許請求されている実施形態のうちのいずれかを任意の組み合わせで使用することができる。

【0061】

さらに実施形態のいくつかは、コンピュータシステムのプロセッサまたは当該機能を実行する他の手段によって実行することができる方法または方法の要素の組み合わせとして本明細書に記載されている。従って、そのような方法または方法の要素を実行するために必要な命令を有するプロセッサは、本方法または方法の要素を実行するための手段を形成する。さらに装置の実施形態の本明細書に記載されている要素は、本発明を実施するための要素によって実行される機能を実施するための手段の一例である。

【0062】

本明細書に提供されている説明では、数多くの具体的な詳細が記載されている。但し当然ながら、本発明の実施形態はこれらの具体的な詳細なしに実施することができる。他の例では、本説明の理解を曖昧にしないために周知の方法、構造および技術は詳細に示されてはいない。

【0063】

以下の用語は、本発明の理解を助けるためにのみ提供されている。

【0064】

本発明の文脈において使用されている「官能基のグラフト化」は、化学種が固体の表面、例えば吸着剤材料の表面に共有結合的に結合されていることを意味する。本発明の文脈において使用されている「官能基の含浸」は、化学種が多孔性材料の内面において物理的に分散されていることを意味する。

【0065】

本発明の文脈において使用されている「ＣＭＳ」はカーボンモレキュラーシーブの略語であり、ＣＮＴはカーボンナノチューブの略語である。

【0066】

第１の態様では、本発明は、娘放射性核種を親放射性核種から分離するための放射性核種分離システムに関する。本放射性核種分離システムは、親放射性核種を含む液体溶液をカラムに充填するための入口を備える。本放射性核種分離システムは、時間的に異なる瞬間に親放射性核種および／または娘放射性核種の選択的脱着を可能にするために、親放射性核種および娘放射性核種と相互作用することができる吸着剤材料を含むカラムをさらに備える。ここでは吸着剤材料は炭素系吸着剤材料である。本放射性核種分離システムは、親放射性核種および娘放射性核種の前記選択的脱着に基づき前記娘放射性核種を選択的に得るための出口をさらに備える。

【0067】

第２の態様では、本発明は、親放射性核種と娘放射性核種との混合物を炭素系吸着剤材料を含むカラムに充填する工程と、親放射性核種および／または娘放射性核種の選択的脱着を可能にするために、親放射性核種および娘放射性核種と相互作用するための親和性を有する吸着剤材料を親放射性核種および娘放射性核種と選択的に相互作用させることを可能にする工程と、娘放射性核種を選択的に得るために、前記相互作用後に親放射性核種および娘放射性核種を選択的に脱着させる工程とを含む、放射性核種を分離するための方法に関する。

【0068】

例示として、直接および反転放射性核種分離システムの概要図が図１１に示されているが、実施形態はそれらに限定されない。

【0069】

本発明の実施形態に係る反転放射性核種分離システムおよび直接放射性核種分離システムの両方に使用するためのいくつかの炭素系吸着剤材料を、以下に記載されているように準備および試験した。ここでは、Ｌａ^３＋（親放射性核種の代わりとして）およびＢｉ^３＋（娘放射性核種として）が溶媒として水を含む例示的な混合物に使用されているが、特に他の親および／または娘放射性核種も使用できることを理解されたい。特にＬａ^３＋は、以下に記載されている得られた結果を大きく変えることなくＡｃ^３＋で置換可能なものであると考えられ得る。

【0070】

以下の実施例では、除去率であるＲ（％）に言及する。さらに脱着率であるＤ（％）に言及する。最後に、平衡状態にある２つの媒体間（例えば、炭素系吸着剤材料と親放射性核種＋娘放射性核種の混合物との間）の化学物質の濃度比として定められている分布係数であるＫ_ｄ（ｍｇ／Ｌ）に言及する。除去率Ｒ（％）、分布係数Ｋ_ｄ（ｍＬ／ｇ）および脱着率Ｄ（％）は以下：

【数1】

のように計算してもよい。式中、ｍ（ｇ）は吸着剤（すなわち吸着剤材料）の質量である。Ｖ（ｍＬ）は吸着プロセスにおける液相の体積であり、Ｃ_０（ｍｏｌ／Ｌ）およびＣ_ｅ（ｍｏｌ／Ｌ）はそれぞれ、吸着プロセスにおけるＬａ^３＋またはＢｉ^３＋の初期濃度および平衡濃度を表す。ｎ_ｓ１（ｍｏｌ）およびｎ_ｓ２（ｍｏｌ）はそれぞれ、吸着プロセスおよび脱着プロセス後の吸着剤へのＬａ^３＋またはＢｉ^３＋の吸着量を表す。

【0071】

以下では、反転放射性核種分離システムに使用するための炭素系吸着剤材料の実施例が提供されている。反転放射性核種分離システムでは、炭素系吸着剤材料上への親放射性核種（以下の実施例では親放射性核種の代わり、すなわちＬａ^３＋）を凌ぐ娘放射性核種（以下の実施例ではＢｉ^３＋）の最初の選択的吸着が生じる。次に、炭素系吸着剤材料から娘放射性核種の脱着を行う。

【実施例】

【0072】

実施例１
この実施例では吸着剤材料は、Ｈ_２ＳＯ_４またはＨＮＯ_３処理によるさらなるグラフト化を有する活性炭Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１である。ここでは、グラフト化により酸素含有量の増加（Ｈ_２ＳＯ_４およびＨＮＯ_３処理の両方の場合）、すなわちカルボキシル（および他の）基の形成および硫黄含有量の増加（Ｈ_２ＳＯ_４処理の場合）、すなわちスルホン酸基の形成が生じる。例えば、濃Ｈ_２ＳＯ_４を用いてスルホン化Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１（１５０℃）を作製した。簡単に言うと、５００ｍＬの丸底フラスコ中で１５ｇのＮｏｒｉｔ ＣＡ１を１５０ｍＬの濃硫酸（９５．０～９８．０％）と混合し、室温で１０分間撹拌した。次いで、懸濁液を連続的に撹拌しながら１５０℃まで加熱し、その温度で３時間維持した。懸濁液を室温で冷却した後、得られた黒色生成物を濾過し、塩化バリウム（５滴の１．０ＭのＢａＣｌ_２の１ｍＬの濾液への添加）により硫酸イオンがもはや検出されなくなるまで脱イオン水で集中的に洗浄した。最後に当該試料を７０℃の乾燥器で乾燥した。調製した生成物をスルホン化Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１（１５０℃）と命名した。

【0073】

スルホン化Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１（１５０℃）の官能基をＸＰＳで調べた。２つの主要な酸素環境を、ヒドロキシル、カルボニルおよびカルボン酸官能基の潜在的混合物を表すＯ＝Ｃ（５３１．３ｅＶ）およびＯ－Ｃ（５３３．１ｅＶ）に割り当てることができた。さらに、このより低い結合エネルギー成分はより鋭く、かつより強烈になり、次いでこれを重複している硫酸／スルホン酸およびカルボニル環境に割り当てることができる。スルホン化Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１（１５０℃）の硫黄の２ｐスペクトルは２つの重複している硫黄環境の混合物を示し、仮にこれを、スルホン酸または硫酸（１６８．５ｅＶでＳ ２ｐ３／２）と亜硫酸またはスルフィン酸（１６７．５ｅＶ）などのより低い酸化状態の化学種の混合物に割り当てた。

【0074】

当該混合物、例えば溶媒（水）とスルホン化Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１（８０℃の温度でスルホン化）との間でのＬａ^３＋およびＢｉ^３＋についての様々なｐＨ値におけるＫ_ｄの図である図１Ａを参照する。それにより図１Ａは、スルホン化Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１（８０℃の温度でスルホン化）の分配係数に対するｐＨの影響を示している。ここでは、親放射性核種および娘放射性核種の混合物は１．０２μｍｏｌ／ＬのＬａ^３＋および０．５７μｍｏｌ／ＬのＢｉ^３＋を含んでいた。吸着剤材料の量は２０ｍｇであり、当該混合物の量は１０ｍＬであった。接触時間は室温で２４時間であった。Ｌａ^３＋およびＢｉ^３＋についてのスルホン化Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１（１５０℃の温度でスルホン化）の分配係数に対するｐＨの影響を示す図１Ｂをさらに参照する。ここでは、親放射性核種および娘放射性核種の混合物は１０μｍｏｌ／ＬのＬａ^３＋および１０μｍｏｌ／ＬのＢｉ^３＋を含んでいた。吸着剤材料の量は１０ｍｇであり、当該混合物の量は１０ｍＬであった。接触時間は室温で２４時間であった。スルホン化Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１（１５０℃の温度でスルホン化）に関して、前記混合物のＫ_ｄに対するＬａ^３＋またはＢｉ^３＋を含む混合物のイオン強度（例えばＮａＮＯ_３）の影響を示す図１Ｃおよび図１Ｄをさらに参照する。ここでは、親放射性核種および娘放射性核種の混合物は１０μｍｏｌ／ＬのＬａ^３＋および１０μｍｏｌ／ＬのＢｉ^３＋を含んでいた。吸着剤材料の量は１０ｍｇであり、当該混合物の量は１０ｍＬであった。ここでは、図１Ｃの実験は２のｐＨで行い、図１Ｄの実験は１のｐＨで行った。イオン強度を上昇させ、かつｐＨを低下させることにより、Ｌａ^３＋／Ｂｉ^３＋の吸着におけるより高い選択性を達成できることが観察され得る。この観察の説明は、スルホン化により酸素含有基の形成が生じ、これがＬａ^３＋およびＢｉ^３＋の両方の吸着に関与するというものである。ｐＨが上昇するにつれて、カルボキシルおよび他の基の両方が益々脱プロトン化されるようになり、吸着部位がより多くなる（Ｋ_{ｄ¸Ｂｉ}およびＫ_ｄ，Ｌａの増加が生じる）。さらに、Ｈ_３Ｏ^＋（より高い濃度およびより低いｐＨで存在する）との競合が増加する。さらにイオン強度を上昇させることにより、カルボキシル／スルホン酸基とＬａ^３＋との相互作用をさらに減少させてもよい。

【0075】

図１Ｅは、スルホン化Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１（１５０℃）からのＬａ^３＋およびＢｉ^３＋の脱着率を示す。ｐＨの低下およびＣｌ^－濃度の増加に伴って、Ｌａ^３＋およびＢｉ^３＋の脱着効率は最初に急速に、次いで僅かに高まり、３ｍｏｌ／ＬのＨＣｌ溶離液により１００％に達した。脱着機構は主に、酸環境下でのプロトン（Ｈ^＋）とＬａ^３＋／Ｂｉ^３＋とのイオン交換選択性反転およびＢｉ^３＋およびＣｌ^－の錯体形成に起因している。ここでは開始溶液の混合物は、１０ｍＬの溶液中に１０μｍｏｌ／ＬのＬａ^３＋および１０μｍｏｌ／ＬのＢｉ^３＋を含んでいた。吸着剤の量は２０ｍｇであった。次いで、０．１～３．０ｍｏｌ／ＬのＨＣｌ濃度範囲を達成するために、異なる体積（０．０８４～３．３３３ｍＬ）の１２．０ｍｏｌ／ＬのＨＣｌストック溶液をその中に添加した。

【0076】

吸着剤を放射線に曝露し、かつ吸着性能に対する影響を調べることによりスルホン化Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１（１５０℃）の放射線安定性も調べた。簡単に言うと、２００ｍｇのスルホン化Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１（１５０℃）と２ｍＬの１ＭのＨＣｌ溶液とを４ｍＬのガラス製バイアルの中へ混合し、^６０Ｃｏを照射した。照射した線量は０．５～１１ＭＧｙであった。放射線処理を行わずに１ＭのＨＣｌの２ｍＬ溶液中の参照試料も調べた。最後に当該試料を洗浄し、乾燥器で乾燥し、次いでこれを使用して吸着特性を調べた。ここでは溶液の混合物は、１０μｍｏｌ／ＬのＬａ^３＋および１０μｍｏｌ／ＬのＢｉ^３＋を含んでいた。吸着剤材料の量は１０ｍｇであり、当該混合物の量は１０ｍＬであった。ここでは図３Ｈの実験は２のｐＨで行い、図３Ｉの実験は１のｐＨで行った。吸着性能を著しく低下させる変化を認めることができず、これは吸着部位の数について明らかな変化が存在しないことを示していることが観察され得る。

【0077】

実施例２
この実施例では、吸着剤材料は黒鉛化カーボンブラック（Ｃａｒｂｏｐａｃｋ Ｘ）およびスルホン化黒鉛化カーボンブラックを含んでいた。ここではスルホン化の反応条件は、５０ｍＬの９７％Ｈ_２ＳＯ_４中に５ｇのＣａｒｂｏｐａｃｋ Ｘ、８０℃および１８０分間であり、それによりスルホン化黒鉛化カーボンブラック（すなわちスルホン化Ｃａｒｂｏｐａｃｋ Ｘ）を形成する。

【0078】

溶媒と黒鉛化カーボンブラック（Ｃａｒｂｏｐａｃｋ Ｘ）またはスルホン化黒鉛化カーボンブラックとの間でのＢｉ^３＋およびＬａ^３＋についての様々なｐＨ値におけるＫ_ｄの図である図２を参照する。従って図２Ａは、Ｃａｒｂｏｐａｃｋ Ｘに関するＬａ^３＋およびＢｉ^３＋の分配係数に対するｐＨの影響を示している。溶媒とスルホン化Ｃａｒｂｏｐａｃｋ Ｘとの間でのＢｉ^３＋およびＬａ^３＋についての様々なｐＨ値におけるＫ_ｄの図である図２Ｂをさらに参照する。従って図２Ａは、スルホン化Ｃａｒｂｏｐａｃｋ Ｘに関するＬａ^３＋およびＢｉ^３＋の分配係数に対するｐＨの影響を示している。どちらの場合にも、当該混合物は１．０１μｍｏｌ／ＬのＬａ^３＋および０．５７μｍｏｌ／ＬのＢｉ^３＋を含んでいた。吸着剤材料の量は２０ｍｇであり、当該混合物の量は１０ｍＬであった。接触時間は室温で２４時間であった。Ｌａ^３＋の吸着はほぼ存在せず、不十分な官能基によりＢｉ^３＋に対する能力は低いが（活性炭と比較）、Ｌａ^３＋よりもＢｉ^３＋に対して選択性が存在するということが観察され得る。スルホン化後にＢｉ^３＋に対する吸着能力は上昇した。スルホン化後に硫黄および酸素の含有量が徐々に増加することが観察された。これらの観察について上記実施例１に関するものと同様の説明が考えられ得る。

【0079】

実施例３
この実施例では、吸着剤材料はカーボンモレキュラーシーブ［Ｃａｒｂｏｘｅｎ ５７２］である。ここでは、２５ｍＬの９７％Ｈ_２ＳＯ_４中に２．５ｇのＣａｒｂｏｘｅｎ ５７２を用いて、スルホン化Ｃａｒｂｏｘｅｎ ５７２を１５０℃で２４０分間合成した。

【0080】

Ｃａｒｂｏｘｅｎ ５７２に関するＬａ^３＋およびＢｉ^３＋の分配係数に対するｐＨの影響を示す、溶媒とＣａｒｂｏｘｅｎ ５７２との間でのＢｉ^３＋およびＬａ^３＋の様々なｐＨ値におけるＫ_ｄの図である図３Ａを参照する。溶媒とスルホン化Ｃａｒｂｏｘｅｎ ５７２との間でのＢｉ^３＋およびＬａ^３＋の様々なｐＨ値におけるＫ_ｄの図であり、それによりスルホン化Ｃａｒｂｏｘｅｎ ５７２に関するＬａ^３＋およびＢｉ^３＋の分配係数に対するｐＨの影響を示す図３Ｂをさらに参照する。どちらの場合にも、１．０μｍｏｌ／Ｌの濃度のＬａ^３＋および１．０μｍｏｌ／Ｌの濃度のＢｉ^３＋を含む親放射性核種と娘放射性核種との混合物を使用した。吸着剤材料の量は２５ｍｇであり、当該混合物の量は１０ｍＬであった。接触時間は室温で２４時間であった。

【0081】

Ｃａｒｂｏｘｅｎ ５７２ではＬａ^３＋の吸着が存在しないことが観察され得る。さらに、不十分な官能基によりＢｉ^３＋およびＬａ^３＋に対する低い能力が認められるが、Ｌａ^３＋よりもＢｉ^３＋に対して選択性が認められる。スルホン化後に、スルホン化Ｃａｒｂｏｘｅｎ ５７２の表面における硫黄および酸素含有量の増加と共にＢｉ^３＋に対する吸着能力が高まった。これらの観察について上記実施例２に関するものと同様の説明が考えられ得る。実施例１の結果でも観察されたように、ＮａＮＯ_３溶液を用いてスルホン化Ｃａｒｂｏｘｅｎ ５７２へのＬａ^３＋吸着を回避することができた。

【0082】

実施例４
この実施例では、吸着剤材料はスルホン化炭化メチルセルロース（ＳＣＭＣ）である。ここでは、様々な温度におけるメチルセルロースの炭化により炭化メチルセルロースを形成する。以下および図においてＳＣＭＣ－［Ｔ］が使用されており、ここでは［Ｔ］はメチルセルロースを炭化させた温度を示す。ここではスルホン化は９７％のＨ_２ＳＯ_４中、１５０℃で６００分間行った。

【0083】

様々な温度ならびにそれぞれ２および１のｐＨで炭化させたスルホン化炭化メチルセルロースに関するＬａ^３＋およびＢｉ^３＋のＫ_ｄの図である図４Ａおよび図４Ｃを参照する。これらの図は、スルホン化炭化メチルセルロースに関してＬａ^３＋またはＢｉ^３＋の吸着係数に対する炭化温度およびｐＨの影響を示す。様々な温度ならびにそれぞれ２および１のｐＨで炭化させたスルホン化炭化メチルセルロースに関するＬａ^３＋およびＢｉ^３＋のＲ（％）の図である図４Ｂおよび図４Ｄをさらに参照する。これらの図は、スルホン化炭化メチルセルロースに関してＬａ^３＋またはＢｉ^３＋の除去率に対する炭化温度の影響を示している。これらの実験では、親放射性核種および娘放射性核種の混合物は１０μｍｏｌ／ＬのＬａ^３＋または１０μｍｏｌ／ＬのＢｉ^３＋を含んでいた。吸着剤材料の量は１０ｍｇであり、当該混合物の量は１０ｍＬであった。接触時間は室温で２４時間であった。当該材料のいくつかがＢｉ^３＋またはＬａ^３＋のために高い吸着能力を示したことが観察され得る。ＳＣＭＣ－４００およびＳＣＭＣ－４５０の性能は、市販されているもの（例えば、スルホン化Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１）と確実に同程度に良好であった。軟らかい構造を有するスルホン化炭素材料の吸着性能は、硬い構造を有するものよりも良好であった。

【0084】

実施例５
この実施例では、吸着剤材料は活性炭Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１（例えば、グラフト化によるさらなる官能化を有しない）であった。吸着剤材料である活性炭Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１に関するＢｉ^３＋およびＬａ^３＋についての様々なｐＨ値におけるＲ（％）の図である図５Ａを参照する。それにより図５Ａは、Ｌａ^３＋およびＢｉ^３＋に対するＮｏｒｉｔ ＣＡ１の吸着率に対するｐＨの影響を示している。図５Ａに示されている結果のために行った実験では、親放射性核種および娘放射性核種の混合物は１０μｍｏｌ／ＬのＬａ^３＋および１０μｍｏｌ／ＬのＢｉ^３＋を含んでいた。吸着剤材料の量は１０ｍｇであり、当該混合物の量は１０ｍＬであり、接触時間は室温で２４時間であった。

【0085】

ｐＨ≦１．０ではＬａ^３＋／Ｂｉ^３＋の吸着において高い選択性（すなわち、Ｌａ^３＋に対して吸着能力は認められず、Ｂｉ^３＋に対して高い除去率）を達成し得ることが観察され得る。この観察に関する説明は、この種の活性炭がその表面に異なる種類の官能基を有し、Ｌａ^３＋およびＢｉ^３＋との異なる相互作用機構を可能にするという点に見出し得る。Ｎｏｒｉｔ ＣＡ１のＸＰＳ酸素１ｓのスペクトルが図５Ｂに示されている。２つの主要な酸素環境を、ヒドロキシル、カルボニルおよびカルボキシレート官能基の潜在的混合物を表すＯ＝Ｃ（５３１．３ｅＶ）およびＯ－Ｃ（５３３．１ｅＶ）に割り当てることができた。

【0086】

実施例６
この実施例では、吸着剤材料はＨＤＥＨＰ－ＡＣ（すなわち、リン酸ビス（２－エチルヘキシル）で修飾された活性炭）を含んでいた。リン酸ビス（２－エチルヘキシル）は、以下の化学構造：

【化1】

を有する。

【0087】

吸着剤材料であるＨＤＥＨＰ－ＡＣに関するＢｉ^３＋およびＬａ^３＋についての様々なｐＨ値におけるＲ（％）の図である図６Ａを参照する。それにより図６Ａは、Ｌａ^３＋およびＢｉ^３＋に対するＨＤＥＨＰ－ＡＣの吸着（すなわち除去）率に対するｐＨの影響を示している。結果から、Ｌａ^３＋に対する吸着能力は２～１の短い範囲のｐＨに対してより一層敏感であると共に、Ｂｉ^３＋はこのｐＨ範囲の間で比較的低い依存性を示すことが分かった。Ｌａ^３＋の除去率は、ｐＨ２における約８０％からｐＨ１における約０まで急速に低下した。ｐＨ２では、大量のＬａ^３＋イオンが静電引力によりＨＤＥＨＰ－ＡＣに吸着され、これはＨＤＥＨＰからの脱プロトン化ＰＯ_４Ｈ基に起因していた（ｐＫ_ａ：約１．４７）。ｐＨ１では、Ｈ^＋イオンの干渉およびＨＤＥＨＰ－ＡＣとＬａ^３＋イオンとの静電引力の欠如が原因で、Ｌａ^３＋に対する吸着能力はほぼ認めれなかった。ｐＨ＜ｐＫ_ａの場合の酸性溶液中のＨ^＋とのイオン交換により、Ｌａ^３＋は非常により容易に脱着されることも分かった。Ｌａ^３＋と比較して、ｐＨ１におけるＢｉ^３＋の除去率は、Ｂｉ^３＋とＰ＝ＯおよびＰ－ＯＨ基との錯体形成またはＨＤＥＨＰ－ＡＣの表面でのＢｉ^３＋の加水分解により、なお９０％を超えていた。しかしｐＨ１～ｐＨ０．５では、Ｂｉ^３＋の除去率は約９３％から３７％に急速に低下し、これはＢｉ^３＋とプロトン化官能基との静電反発力および過剰なＨ^＋イオンの競合的吸着に起因している。ｐＨの影響に基づき、低いｐＨ（例えばｐＨ１）においてＨＤＥＨＰ－ＡＣがＬａ^３＋／Ｂｉ^３＋混合物溶液からＢｉ^３＋を選択的に取り込むことができるという１つの結論に達し得る。まとめると、ｐＨが最大１．０である場合、Ｌａ^３＋／Ｂｉ^３＋の吸着における高い選択性（すなわち、Ｌａ^３＋についてはほぼ吸着能力は認められず、Ｂｉについては高い除去率）を達成し得る。

【0088】

吸着剤材料であるＨＤＥＨＰ－ＡＣに関する異なる濃度のＮａＩのＤ（％）を示す図である図６Ｂをさらに参照する。結果から、Ｂｉ^３＋についての脱着率はｐＨ２における高濃度のＮａＩ溶液において比較的より高いことが分かった。ｐＨの影響と合わせて、本発明者らは、ＮａＩ溶液を使用して^２１３Ｂｉを溶出させることができると結論づけ得る。さらに、溶離液のｐＨの低下に伴って^２１３Ｂｉが増加し得る。好ましくは、溶離液のｐＨは最大で２である。

【0089】

それにより図６Ｂは、Ｌａ^３＋およびＢｉ^３＋の脱着率に対する溶出濃度の影響を示している。両方の実施例のために、１０μｍｏｌ／Ｌの濃度のＬａ^３＋および１０μｍｏｌ／Ｌの濃度のＢｉ^３＋を含む親放射性核種と娘放射性核種との混合物を使用した。図６Ａでは、吸着剤材料の量は６０ｍｇであり、当該混合物の量は３０ｍＬであり、接触時間（すなわち、吸着剤材料と当該混合物との接触）は室温すなわち２５℃で２４時間であった。図６Ｂでは、吸着剤材料の量は４００ｍｇであり、当該混合物の量は約３０ｍＬであり、当該混合物のｐＨは２であり、接触時間は室温で２４時間であった。

【0090】

実施例７：反転ジェネレーターの一般的な原理
本発明の実施形態に係るより一般的な原理を示す、反転^２２５Ａｃ／^２１３Ｂｉ分離システムのための概念設計およびプロセスフローの概略図である図７Ａを参照する。この実施例は具体的には^２１３Ｂｉを^２２５Ａｃから分離するためのものであるが、他の娘放射性核種の他の親放射性核種からの分離を本発明の実施形態に係る同じもしくは同様のシステムで行ってもよい。それぞれの番号と共に流体（例えば、混合物／溶離液／除去溶液／…）の流れの方向を示す矢印は、本発明の実施形態に係る以下の方法工程を指す。

【0091】

工程０（調製段階、図示されていない）：^２２５Ａｃおよび^２１３Ｂｉの活性部位の密度に基づき、最適なイオン強度およびｐＨ範囲を選択してもよい。カラム１０は典型的に、当該カラムの入口を通して導入し得るＨＮＯ_３（例えば０．１Ｍ）でコンディショニングする。

【0092】

工程１：次いで、^２２５Ａｃ（親放射性核種）および^２１３Ｂｉ（娘放射性核種）を含む親放射性核種および娘放射性核種の混合物をカラム１０に通し、これは例えば入口を介してカラム１０に導入することを含む。当該混合物は例えば、イオン強度を増加させることができるＮａＮＯ_３およびｐＨを低下させるためのＨＮＯ_３をさらに含んでいてもよい。これによりカラム１０において、本発明の実施形態に係る炭素系吸着剤材料である吸着剤材料への^２１３Ｂｉの選択的吸着を生じさせてもよい。^２２５Ａｃ、ＨＮＯ_３およびＮａＮＯ_３を含む溶離液をカラム１０の出口を通して除去してもよい。

【0093】

工程２：その後に、ＨＮＯ_３およびＮａＮＯ_３を含有する少量の溶液を例えば入口を通して適用して、^２１３Ｂｉを吸着されたままにしながら残留^２２５Ａｃをカラム１０から洗い流す。工程１および２の溶離液は、場合により工程２の溶離液の溶媒の蒸発後に、その後のサイクルの工程１において混合物に使用するために再生してもよく、それにより当該プロセスの廃棄物を減少させる。

【0094】

工程３：入口を通して吸着プロセス１のために使用されるものよりも低いイオン強度を有するＮａＣｌ、ＮａＣｌまたはＨＣｌを含む溶離液（すなわち除去溶液）を導入することにより、^２１３Ｂｉを溶出させてもよい。実際に、高イオン強度溶液から小さい質量の^２２５Ａｃまでもカラム１０に吸着させた場合、^２１３Ｂｉを溶出する場合にこの^２２５Ａｃを溶出させることも難しくなる。^２１３Ｂｉを含む溶離液をカラム１０の出口を通して回収してもよく、それにより娘放射性核種^２１３Ｂｉを親放射性核種^２２５Ａｃから分離させた。

【0095】

工程４：カラム１０を再利用するために、例えばＨ_２Ｏまたは０．１ＭのＮＨ_３・Ｈ_２Ｏでカラム１０を洗浄することによって、当該カラム上のあらゆるＣｌ^－またはＩ^－イオンを溶出させてもよい（すなわち除去してもよい）。

【0096】

高純度のＢｉの溶出（好ましくは溶離液中にＡｃが存在し得ないという理由）をさらに保証するために、娘核種よりも親放射性核種に対して高い親和性を有する吸着剤材料（例えばＡＧ ＭＰ－５０またはＡｃ樹脂）を含む第２のカラム２０（ガードカラム）を導入してもよい。第２のカラム２０の存在により^２１３Ｂｉの分離時間を増加させなくてもよい。第２のカラム２０を備えた反転^２２５Ａｃ／^２１３Ｂｉ分離システムの例が図７Ｂに示されている。矢印および番号は、図７Ａに関して上に説明されているものと同じ方法工程を指す。ここでは、工程３において^２１３Ｂｉを含む溶離液（すなわち除去溶液）を、カラム１０の出口から第２のカラム２０の入口まで送ってもよい。例えばカラム１０の出口は第２のカラム２０の入口に流体接続されていてもよい。その後に、第２のカラムの吸着剤材料と除去溶液中の残存する親放射性核種との相互作用を可能にした後に、例えば第２のカラム２０の出口を介して第２のカラム２０から娘放射性核種を溶出させてもよい。

【0097】

上記実施例１～７の炭素系吸着剤材料のいくつかについて、元素分析を用いて吸着剤材料の特性を分析して、それぞれの材料中の炭素、硫黄および酸素含有量を決定した。それらの結果が以下の表Ａにまとめられている。

【表1】

【0098】

上記実施例１～７では、混合物と組み合わせた様々な吸着剤材料を使用した。本発明は当然ながらこれらの実施例に限定されない。実際に、本明細書のどこかに記載されているように、様々な任意の技術的特徴を使用して炭素系吸着剤材料に良好な特性を与えてもよい。

【0099】

以下では、直接放射性核種分離システムにおいて今後使用するための炭素系吸着剤材料の実施例が提供されている。直接放射性核種分離システムでは、炭素系吸着剤材料への親（以下の実施例では親放射性核種の代わり、すなわちＬａ^３＋）および娘放射性核種（以下の実施例ではＢｉ^３＋）の最初の共吸着が存在する。次に、炭素系吸着剤材料からの娘放射性核種（以下の実施例ではＢｉ^３＋）の選択的脱着を行う。

【0100】

実施例８
この実施例では、吸着剤材料はＨＤＥＨＰ－ＡＣを含んでいた。

【0101】

Ｓがミリグラムでの吸着剤材料の量であってＬがミリリットルでの当該混合物の量である様々なＳ／Ｌ比に対するＨＤＥＨＰ－ＡＣに関するＢｉ^３＋およびＬａ^３＋のＫ_ｄの図である図８Ａを参照する。ここでは、ＨＤＥＨＰで修飾された活性炭に関するＬａ^３＋およびＢｉ^３＋の分配係数に対する当該混合物（Ｌ）（すなわち、親放射性核種と娘放射性核種との混合物）の量（単位：ｍＬ）を超える吸着剤材料（Ｓ）の量（単位：ｍｇ）の影響が示されている。ここでは、当該混合物は１０μｍｏｌ／ＬのＬａ^３＋および１０μｍｏｌ／ＬのＢｉ^３＋を含んでいた。この実験はｐＨ２、２４時間の接触時間および室温で行った。吸着剤材料の量は３０～４００ｍｇであり、当該混合物の量は１０ｍＬであった。この実験はｐＨ２、２４時間の接触時間および室温で行った。実施例６における様々な濃度のＮａＩに対するＨＤＥＨＰ－ＡＣに関するＢｉ^３＋およびＬａ^３＋のＤ（％）の図である図６Ｂをさらに参照する。それによりこの図は、ＨＤＥＨＰで修飾された活性炭からのＬａ^３＋およびＢｉ^３＋の脱着率に対するＮａＩの濃度、当該混合物の濃度の影響を示している。ＨＤＥＨＰ－ＡＣに関するＬａ^３＋の脱着率の図である図８Ｂを参照し、Ｂｉ^３＋を吸着剤の表面から脱着した後に、様々な体積の濃硝酸を管に添加してＬａ^３＋を洗浄して、Ｌａ^３＋（^２２５Ａｃ）を再利用し、かつ吸着剤の放射線分解損傷を減少させた。脱着プロセス中の硝酸の濃度は０．１～０．３ｍｏｌ／Ｌの範囲である。ＨＤＥＨＰ－ＡＣに関するＢｉ^３＋およびＬａ^３＋の吸着率の図である図８Ｃを参照する。ここでは、親放射性核種および娘放射性核種の混合物は１０μｍｏｌ／ＬのＬａ^３＋および１０μｍｏｌ／ＬのＢｉ^３＋を含んでいた。当該混合物のためのＮａＮＯ_３の濃度は０．１～０．５ｍｏｌ／Ｌの範囲である。

【0102】

図６Ａと組み合わせると、ｐＨ＞ｐＫ_ａ（１．４７）では、Ｌａ^３＋に対する吸着能力がｐＨの増加と共に高まるということが観察され得る。Ｌａ^３＋の吸着に影響を与えることなくｐＨ２のＮａＩ溶液を用いてＢｉ^３＋を容易に溶出させ得る。実際に、Ｉ^－とＢｉ^３＋との強い錯体形成を生じさせ、それにより脱着を生じさせてもよい。Ｌａ^３＋が炭素系吸着剤材料に吸着されたままであるように、Ｉ^－とＬａ^３＋との錯体形成は存在しないように見える。

【0103】

図８Ｂと組み合わせると、その後に酸溶液（例えば０．２～０．３ｍｏｌ／ＬのＨＮＯ_３）を使用して^２２５Ａｃを溶出させて、当該カラムへの放射線分解損傷を減少させる。次いでｐＨを上昇させた後に、得られた^２２５Ａｃを再度使用することができる。塩の濃度は、イオン強度の影響に従って吸着プロセスに高い影響を与えるものであってはならない。これに対応して、アルカリ性溶液を添加して^２２５Ａｃ溶液のｐＨを上昇させて吸着剤の吸着能力を高め、これによりイオン強度の上昇をもたらすことができる。ここではＮａＮＯ_３濃度の影響を調べて、ＨＤＥＨＰ－ＡＣの吸着性能に対するイオン強度の影響を調査した。図８Ｃは、０．０５～０．５ｍｏｌ／ＬのＮａＮＯ_３の濃度の増加に伴ってＬａ^３＋のＫ_ｄ値が徐々に減少することを示している。これは、Ｌａ^３＋とＨＤＥＨＰ－ＡＣとの間の静電引力がイオン強度の上昇に伴って弱くなっていくことが理由である。興味深いことに、Ｌａ^３＋の除去率は、０．５ｍｏｌ／ＬのＮａＮＯ_３溶液中でなお９０％を超えており、これはＨＤＥＨＰ－ＡＣが比較的高いイオン強度溶液において、Ｌａ^３＋に対して比較的良好な親和性をなお有していることを示している。Ｂｉ^３＋に関して平衡濃度はＩＣＰ－ＭＳのより低い検出限界を下回り、従ってＢｉ^３＋のＫ_ｄ値は全範囲においてなお非常に高く、これはＡＣ－ＰがＢｉ^３＋に対して極度の親和性を有していることを示している。これは、ＨＤＥＨＰ－ＡＣ上での内圏錯体（Ｂｉ－ＯＨ／Ｂｉ＝Ｏ）の形成に起因していた。

【0104】

実施例９：直接ジェネレーターの一般的な原理
本発明の実施形態に係る直接^２２５Ａｃ／^２１３Ｂｉ分離システムのための概念設計およびプロセスフローの概略図である図９を参照する。この実施例は具体的には^２１３Ｂｉを^２２５Ａｃから分離するためのものであるが、他の親放射性核種からの他の娘放射性核種の分離を本発明の実施形態に係る同様のシステムにおいて行ってもよい。それぞれの番号を有する流体（例えば、混合物／溶離液／除去溶液／…）の流れの方向を示す矢印は、本発明の実施形態に係る以下の方法工程を指す。

【0105】

工程０（調製段階）：ＨＮＯ_３（例えば、少なくとも０．０１Ｍの濃度）を用いて炭素系吸着剤材料をコンディショニングしてもよい。^２２５Ａｃおよび^２１３Ｂｉを含有するＨＮＯ_３（例えば＞０．０１Ｍ）を用いて当該混合物（すなわち、親放射性核種と娘放射性核種との混合物）を調製してもよい。

【0106】

工程１：当該混合物を例えば入口を通してカラム１０に導入してもよい。^２２５Ａｃおよび^２１３Ｂｉの両方をカラム１０の吸着剤材料に吸着させてもよい。

【0107】

工程２：^２１３Ｂｉを溶出させるために、ＮａＩ（例えば、少なくとも０．４５Ｍ）およびＨＮＯ_３（例えば０．０１Ｍ）を含む溶離液をカラム１０に導入してもよい。すなわち、大きいイオン強度を有する溶離液によって吸着剤材料の選択性を高めてもよい。

【0108】

工程３：カラム１０の寿命を延ばすために、ＨＮＯ_３（例えば、０．１～０．５Ｍの濃度のＨＮＯ_３を含む溶液）によって^２２５Ａｃを溶出させることができる。^２２５Ａｃを除去することにより、^２２５Ａｃと炭素系吸着剤材料との接触時間を短くしてもよい。

【0109】

工程４：工程３において得られた^２２５Ａｃ溶液のｐＨは好ましくは少なくとも２である。この得られた^２２５Ａｃ溶液を、当該混合物を形成するための次のサイクルの工程０で再利用してもよい。

【0110】

当然のことながら、本発明に係る装置について好ましい実施形態、具体的な構築および構成ならびに材料が本明細書において考察されているが、本発明の範囲から逸脱することなく形態および詳細における様々な変形または修正を行ってもよい。例えば、上に与えられている任意の手段は単に使用し得る手順を表している。本発明の範囲内で記載されている方法に／から工程を追加／削除してもよい。

【0111】

実施例１０
例示として、どのように球状炭素材料を合成することができるかについての実施例が与えられているが、実施形態はそれらに限定されない。この実施例では、セルロースビーズを４００℃で熱分解し、次いでスルホン化プロセスを介して球状スルホン化炭素材料を作製した。スルホン化温度およびスルホン化時間はそれぞれ１５０℃および１８０分であった。合成プロセスの図である図１０Ａを参照する。図１０ＡのＳＥＭ画像は、球状炭化セルロースビーズの合成に成功したことを示している。この実施例は、球状炭素材料および球状スルホン化炭素材料を合成するための方法を示している。

【0112】

１５０℃の温度でスルホン化させた吸着剤材料であるスルホン化炭化セルロースビーズに関する、Ｂｉ^３＋およびＬａ^３＋についての様々なｐＨ値におけるＫ_ｄ値の図である図１０Ｂを参照する。それにより図１０Ｂは、Ｌａ^３＋およびＢｉ^３＋に対するスルホン化炭化セルロースビーズの吸着率に対するｐＨの影響を示している。図１０Ｂに示されている結果のために行った実験では、親放射性核種および娘放射性核種の混合物は１０μｍｏｌ／ＬのＬａ^３＋および１０μｍｏｌ／ＬのＢｉ^３＋を含んでいた。吸着剤材料の量は３０ｍｇであり、当該混合物の量は１０ｍＬであり、接触時間は室温で２４時間であった。

【0113】

さらなる例示として、本発明はそれに限定されるものではないが、実験的分離の実施例が以下に記載されている。１００ｍｇのＳＣＭＣ－５００を用いて^２２５Ａｃ／^２１３Ｂｉカラムを準備した。調製した５ｍＬの開始溶液は、２００ｋＢｑの^２２５Ａｃ、０．０５５ｍｏｌ／ＬのＨＮＯ_３および３．０ｍｏｌ／ＬのＮａＮＯ_３からなっていた。当該カラムをＨ_２Ｏ（１０ｍＬ）、次いで０．０１ｍｏｌ／ＬのＨＮＯ_３溶液（２ｍＬ）で洗浄した。その後に、ファルコンチューブ中で調製した^２２５Ａｃ溶液（５ｍＬ）を、１．４±０．１ｍＬ／分の吸着流速で当該カラムに通した。その後に、０．０２ｍｏｌ／ＬのＨＮＯ_３＋３ｍｏｌ／ＬのＮａＮＯ_３の溶液１ｍＬを使用してファルコンチューブを洗浄し、次いで０．０２ｍｏｌ／ＬのＨＮＯ_３＋３ｍｏｌ／ＬのＮａＮＯ_３の溶液２．５ｍＬを利用してカラム－１００を洗浄した。最後に、１ｍｏｌ／ＬのＨＣｌの溶液１ｍＬを用いて、１．４±０．１ｍＬ／分の溶出流速で^２１３Ｂｉを溶出した。溶離液中の^２２５Ａｃ不純物は０．０３±０．０１％（分離終了時の^２２５Ａｃ：^２１３Ｂｉの活性比）であった。総分離時間は６．５±０．３分であった。^２１３Ｂｉ収率は９４±３％であった。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図1F】

【図1G】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2024-08-07

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

^２１３Ｂｉ娘放射性核種を^２２５Ａｃ親放射性核種から分離するための放射性核種分離システムであって、
・前記^２２５Ａｃ親放射性核種を含む液体溶液をカラム（１０）に充填するための入口と、
・時間的に異なる瞬間に前記^２２５Ａｃ親放射性核種および／または前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種の選択的脱着を可能にするために、前記^２２５Ａｃ親放射性核種および前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種と相互作用することができる吸着剤材料を含む前記カラム（１０）と、
・前記^２２５Ａｃ親放射性核種および前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種の前記選択的脱着に基づき前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種を選択的に得るための出口と
を備え、
前記吸着剤材料は炭素系吸着剤材料である、放射性核種分離システム。

【請求項2】

前記炭素系吸着剤材料は、１つ以上の官能基を含む１種以上の化合物と共に活性材料を含む、請求項１に記載の放射性核種分離システム。

【請求項3】

前記１つ以上の官能基は、
１つ以上の酸素含有基、および／または
１つ以上の硫黄含有基、および／または
１つ以上のリン含有基
から選択される、請求項１または２に記載の放射性核種分離システム。

【請求項4】

前記炭素系吸着剤材料は、
熱分解されたポリマーまたは多糖、および／または
活性炭、窒化炭素、黒鉛状窒化炭素、黒鉛およびカーボンモレキュラーシーブ
のうちの１つ以上を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の放射性核種分離システム。

【請求項5】

前記炭素系吸着剤材料はビーズに成形されているか、あるいは前記炭素系吸着剤材料は、ビーズ、管状構造、ハニカム、または３Ｄ印刷モノリスとして提供される、請求項１～４のいずれか一項に記載の放射性核種分離システム。

【請求項6】

前記炭素系吸着剤材料は５μｍ～１ｍｍのサイズを有するビーズに成形されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の放射性核種分離システム。

【請求項7】

前記吸着剤材料の表面積は１００ｍ^２／ｇ未満である、請求項１～６のいずれか一項に記載の放射性核種分離システム。

【請求項8】

前記炭素系吸着剤材料のＨ／Ｃモル比は１未満である、請求項１～７のいずれか一項に記載の放射性核種分離システム。

【請求項9】

前記放射性核種分離システムは直接放射性核種分離システムであり、前記炭素系吸着剤材料は、前記娘放射性核種を選択的に脱着させるために前記^２２５Ａｃ親放射性核種および前記娘放射性核種の両方に対して強い親和性を有する、請求項１～８のいずれか一項に記載の放射性核種分離システム。

【請求項10】

前記放射性核種分離システムは反転放射性核種分離システムであり、前記炭素系吸着剤材料は前記^２２５Ａｃ親放射性核種に対してではなく前記娘放射性核種に対してより高い親和性を有するように構成されている、請求項１～８のいずれか一項に記載の放射性核種分離システム。

【請求項11】

前記炭素系吸着剤材料はリン酸基、カルボニル、ヒドロキシル基またはカルボン酸のうちの１つ以上を含む、請求項１０に記載の放射性核種分離システム。

【請求項12】

・^２２５Ａｃ親放射性核種と^２１３Ｂｉ娘放射性核種との混合物を炭素系吸着剤材料を含むカラム（１０）に充填する工程と、
・前記吸着剤材料が前記^２２５Ａｃ親放射性核種および前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種と選択的に相互作用するのを可能にする工程であって、前記吸着剤材料は、前記^２２５Ａｃ親放射性核種および前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種の選択的脱着を可能にするために、前記^２２５Ａｃ親放射性核種および前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種と相互作用するための親和性を有する工程と、
・前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種を選択的に得るために、前記相互作用後に前記^２２５Ａｃ親放射性核種および前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種を選択的に脱着させる工程と
を含む、放射性核種を分離するための方法。

【請求項13】

前記吸着剤材料は、前記^２２５Ａｃ親放射性核種に結合するために前記吸着剤材料が前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種よりも前記^２２５Ａｃ親放射性核種に対して高い親和性を有するように構成されており、
前記娘放射性核種を選択的に得る前記工程は、前記^２２５Ａｃ親放射性核種を前記吸着剤材料に結合させた後に、少なくとも１のｐＨを有する溶離液を用いて前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種を前記カラム（１０）から溶出させることを含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記吸着剤材料は、前記吸着剤材料が前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種に結合するために前記^２２５Ａｃ親放射性核種よりも前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種に対して高い親和性を有するように構成されており、
前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種を選択的に得る前記工程は、前記カラム（１０）を洗浄すること、およびその後に前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種を前記カラム（１０）から除去溶液の中に除去することを含む、
請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記除去溶液を前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種よりも前記^２２５Ａｃ親放射性核種に対して高い親和性を有する吸着剤材料を有する第２のカラム（２０）にさらに添加し、前記第２のカラムの前記吸着剤材料（２０）と前記除去溶液中の残存する^２２５Ａｃ親放射性核種との相互作用を可能にした後に、前記^２１３Ｂｉ娘放射性核種を前記第２のカラム（２０）から溶出させる、請求項１４に記載の方法。

【国際調査報告】