(57)【要約】  水による光吸収が小さく、生体への毒性が弱いため、安定な生体イメージング方法に好適な蛍光体を提供すること。蛍光体は、マンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩を含み、マンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩のリン及びマンガンの各々の原子価が５価であり、マンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩のアルカリ土類金属がＣａを８０モル％以上含む。
2017038712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩を含み、前記マンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩のリン及びマンガンの各々の原子価が５価であり、前記マンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩のアルカリ土類金属がＣａを８０モル％以上含むことを特徴とする蛍光体。
【請求項２】
請求項１に記載の蛍光体において、
前記マンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩がＭ１０−Ｘ（ＨＰＯ４）２Ｘ（ＰＯ４）６−２Ｘ（ＯＨ）２：Ｍｎ５＋、Ｍ１０−Ｘ（ＨＰＯ４）２Ｘ（ＰＯ４）６−２ＸＦ２：Ｍｎ５＋、Ｍ１０−Ｘ（ＨＰＯ４）２Ｘ（ＰＯ４）６−２ＸＣｌ２：Ｍｎ５＋、Ｍ３（ＰＯ４）２：Ｍｎ５＋、Ｍ１０（ＰＯ４）６Ｏ：Ｍｎ５＋、Ｍ４（ＰＯ４）２Ｏ：Ｍｎ５＋、Ｍ（Ｈ２ＰＯ４）２・Ｈ２Ｏ：Ｍｎ５＋、Ｍ（ＰＯ３）２：Ｍｎ５＋、ＭＨＰＯ４・２Ｈ２Ｏ：Ｍｎ５＋、ＭＨＰＯ４：Ｍｎ５＋、Ｍ２Ｐ２Ｏ７：Ｍｎ５＋、Ｍ４Ｐ２Ｏ９：Ｍｎ５＋及びＭ８Ｈ２（ＰＯ４）６・５Ｈ２Ｏ：Ｍｎ５＋の群から選ばれる１種以上の組成を有することを特徴とする蛍光体（但し、ＭはＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒの群からから選ばれる１種以上であり、Ｃａを８０モル％以上含み、０≦Ｘ＜２である）。
【請求項３】
請求項１に記載の蛍光体において、
前記マンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩がＭ１０−Ｘ（ＨＰＯ４）２Ｘ（ＰＯ４）６−２Ｘ（ＯＨ）２：Ｍｎ５＋及びＭ３（ＰＯ４）２：Ｍｎ５＋の群から選ばれる１種以上の組成を有することを特徴とする蛍光体（但し、ＭはＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒの群から選ばれる１種以上であり、Ｃａを８０モル％以上含み、０≦Ｘ＜２である）。
【請求項４】
請求項１に記載の蛍光体において、
前記マンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩がＣａ１０−Ｘ（ＨＰＯ４）２Ｘ（ＰＯ４）６−２Ｘ（ＯＨ）２：Ｍｎ５＋及びＣａ３（ＰＯ４）２：Ｍｎ５＋の群から選ばれる１種以上の組成を有することを特徴とする蛍光体（但し、０≦Ｘ＜２である）。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蛍光体において、
式１で表されるシェラーの式（ここで、Ｋはシェラー定数、λはＸ線波長、βはピーク半値全幅（但し、ラジアン単位）、θはブラッグ角（回折角２θの半分）、τは結晶子の平均サイズを表す）を用いて求められる（００２）面の結晶子サイズが１０〜２００ｎｍであることを特徴とする蛍光体。
【数１】
2017038712.tif 000007
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蛍光体を使用することを特徴とする生体イメージング方法。
【請求項７】
Ｃａ化合物、Ｐ化合物及びＭｎ化合物を水に溶解して水溶液を調製する工程と、
前記水溶液のｐＨを７．０以上に調整して水熱合成を行う工程と、
を有することを特徴とするマンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩を含む蛍光体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体イメージング方法に好適な蛍光体及びその製造方法並びに生体イメージング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水及びヘモグロビンの光吸収率を図１に示す。水の光吸収率１１は１２００ｎｍより短波長側で小さくなる。また、ヘモグロビンの光吸収率１２は７００ｎｍより長波長側で小さくなる。したがって、これらを含む生体組織は波長７００〜１２００ｎｍの近赤外光を透過しやすいため、この波長域はいわゆる「生体の窓」と呼ばれる。この波長域で発光する蛍光体を生体内に注入して特定部位に局在させると、その部位からの発光を生体の窓を通して生体外から観察することができる。このような特定部位の観察方法がいわゆる「生体イメージング方法」である。非特許文献１には、Ｂａ３（ＰＯ４）２：Ｍｎ５＋の組成を有する蛍光体が記載されている。この蛍光体のピーク波長は１１９１ｎｍである。１１９１ｎｍは生体の窓に含まれるため、この蛍光体は生体イメージング方法に好適である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Cao RenPing et al.，Near-infrared emission Ba3(PO4)2:Mn5+phosphor and potential application in vivo fluorescence imaging，Molecular and Biomolecular Spectroscopy，2014，Vol.128，p.671-673
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この蛍光体の発光は、ピーク波長が１１９１ｎｍであるから、図１からわかるように、水に吸収される割合が比較的大きい。さらに、この蛍光体から溶出するバリウムは生体への毒性を有する。したがって、この蛍光体は安定した生体イメージング方法を行うことが難しい。また、非特許文献１に蛍光体の粒径に関する記載はないが、蛍光体の粒径が小さすぎると腎臓でろ過され、蛍光体の粒径が大きすぎると肝臓でろ別されて、体外に排出されるため、安定した生体イメージング方法を行うことが難しい。したがって、生体イメージング方法を安定して行うために、さらに好適な蛍光体が求められている。【０００５】
本発明の幾つかの態様は、水による光吸収が小さく、生体への毒性が弱く、又は、体外に排出されにくいため、安定した生体イメージング方法に好適な蛍光体及びそのような蛍光体の製造方法並びに安定した生体イメージング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の第１の態様は、マンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩を含み、前記マンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩のリン及びマンガンの各々の原子価が５価であり、前記マンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩のアルカリ土類金属がＣａを８０モル％以上含むことを特徴とする蛍光体に関する。マンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩を含み、リン及びマンガンの各々の原子価が５価であり、アルカリ土類金属が、Ｃａを８０モル％以上含むことを特徴とする蛍光体は、Ｂａ３（ＰＯ４）２：Ｍｎ５＋よりも発光ピークが短波長側にシフトして水による光吸収が小さく、かつ、生体への毒性が弱いことから、安定した生体イメージング方法に好適である。【０００７】
（２）本発明の第１の態様では、前記マンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩がＭ１０−Ｘ（ＨＰＯ４）２Ｘ（ＰＯ４）６−２Ｘ（ＯＨ）２：Ｍｎ５＋、Ｍ１０−Ｘ（ＨＰＯ４）２Ｘ（ＰＯ４）６−２ＸＦ２：Ｍｎ５＋、Ｍ１０−Ｘ（ＨＰＯ４）２Ｘ（ＰＯ４）６−２ＸＣｌ２：Ｍｎ５＋、Ｍ３（ＰＯ４）２：Ｍｎ５＋、Ｍ１０（ＰＯ４）６Ｏ：Ｍｎ５＋、Ｍ４（ＰＯ４）２Ｏ：Ｍｎ５＋、Ｍ（Ｈ２ＰＯ４）２・Ｈ２Ｏ：Ｍｎ５＋、Ｍ（ＰＯ３）２：Ｍｎ５＋、ＭＨＰＯ４・２Ｈ２Ｏ：Ｍｎ５＋、ＭＨＰＯ４：Ｍｎ５＋、Ｍ２Ｐ２Ｏ７：Ｍｎ５＋、Ｍ４Ｐ２Ｏ９：Ｍｎ５＋及びＭ８Ｈ２（ＰＯ４）６・５Ｈ２Ｏ：Ｍｎ５＋の群から選ばれる１種以上の組成を有することがより好ましい（但し、ＭはＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒの群から選ばれる１種以上であり、Ｃａを８０モル％以上含み、０≦Ｘ＜２である）。発光強度が大きくなるため、生体外から観察される発光がより強くなるからである。【０００８】
（３）本発明の第１の態様では、前記マンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩がＭ１０−Ｘ（ＨＰＯ４）２Ｘ（ＰＯ４）６−２Ｘ（ＯＨ）２：Ｍｎ５＋及びＭ３（ＰＯ４）２：Ｍｎ５＋の群から選ばれる１種以上の組成を有することがさらに好ましい（但し、ＭはＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒの群から選ばれる１種以上であり、Ｃａを８０モル％以上含み、０≦Ｘ＜２である）。発光ピークが短波長側によりにシフトして水の吸収がよりに小さくなり、かつ、発光強度がより大きくなるため、生体外から観察される発光がさらに強くなるからである。【０００９】
（４）本発明の第１の態様では、前記マンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩がＣａ１０−Ｘ（ＨＰＯ４）２Ｘ（ＰＯ４）６−２Ｘ（ＯＨ）２：Ｍｎ５＋及びＣａ３（ＰＯ４）２：Ｍｎ５＋の群から選ばれる１種以上の組成を有することが特に好ましい（但し、０≦Ｘ＜２である）。発光ピークが短波長側にさらにシフトして水の吸収がさらに小さくなり、かつ、発光強度がさらに大きくなるため、生体外から観察される発光がさらに強くなるからである。【００１０】
（５）本発明の第１の態様では、式１で表されるシェラーの式（ここで、Ｋはシェラー定数、λはＸ線波長、βはピーク半値全幅（但し、ラジアン単位）、θはブラッグ角（回折角２θの半分）、τは結晶子の平均サイズを表す）を用いて求められる（００２）面の結晶子サイズが１０〜２００ｎｍであることが好ましい。結晶子サイズが１０〜２００ｎｍの蛍光体は、腎臓でろ過されにくく、かつ、肝臓でろ別されにくいからである。このような蛍光体は体外に排出されにくいため、安定した生体イメージング方法に好適である。
【数１】
2017038712.tif 000003
【００１１】
（６）本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様の蛍光体を使用することを特徴とする生体イメージング方法に関する。本発明の第１の態様の蛍光体を使用することにより、水による光吸収が小さく、生体への毒性が弱く、又は、体外に排出されにくいため、安定した生体イメージング方法を提供することができる。【００１２】
（７）本発明の第３の態様は、Ｃａ化合物、Ｐ化合物及びＭｎ化合物を水に溶解して水溶液を調製する工程と、前記水溶液のｐＨを７．０以上に調整して水熱合成を行う工程と、を有することを特徴とするマンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩を含む蛍光体の製造方法に関する。この蛍光体は、発光ピークが短波長側にシフトして水による光吸収が小さく、生体への毒性が弱く、又は、体外に排出されにくいため、安定した生体イメージング方法に好適である。このような蛍光体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】水及びヘモグロビンの光吸収率を示す。
【図２】実施例１で得られた蛍光体のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを示す。
【図３】実施例１で得られた蛍光体のフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトルを示す。
【図４】実施例２で得られた蛍光体のＸＲＤパターンを示す。
【図５】実施例２及び実施例１で得られた蛍光体のＰＬスペクトルの比較を示す。
【図６】実施例２で得られた蛍光体のＰＬ励起スペクトルを示す。
【図７】実施例３で得られた蛍光体のＸＲＤパターンを示す。
【図８】実施例３で得られた蛍光体の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す。
【図９】実施例３で得られた蛍光体のＰＬスペクトルを示す。
【図１０】実施例３で得られた蛍光体の拡散反射スペクトルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００１５】
（１）蛍光体
本実施形態における蛍光体は、マンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩を含み、リン及びマンガンの各々の原子価が５価であり、アルカリ土類金属がＣａを８０モル％以上含む。
【００１６】
本実施形態における蛍光体は、マンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩がＭ１０−Ｘ（ＨＰＯ４）２Ｘ（ＰＯ４）６−２Ｘ（ＯＨ）２：Ｍｎ５＋、Ｍ１０−Ｘ（ＨＰＯ４）２Ｘ（ＰＯ４）６−２ＸＦ２：Ｍｎ５＋、Ｍ１０−Ｘ（ＨＰＯ４）２Ｘ（ＰＯ４）６−２ＸＣｌ２：Ｍｎ５＋、Ｍ３（ＰＯ４）２：Ｍｎ５＋、Ｍ１０（ＰＯ４）６Ｏ：Ｍｎ５＋、Ｍ４（ＰＯ４）２Ｏ：Ｍｎ５＋、Ｍ（Ｈ２ＰＯ４）２・Ｈ２Ｏ：Ｍｎ５＋、Ｍ（ＰＯ３）２：Ｍｎ５＋、ＭＨＰＯ４・２Ｈ２Ｏ：Ｍｎ５＋、ＭＨＰＯ４：Ｍｎ５＋、Ｍ２Ｐ２Ｏ７：Ｍｎ５＋、Ｍ４Ｐ２Ｏ９：Ｍｎ５＋及びＭ８Ｈ２（ＰＯ４）６・５Ｈ２Ｏ：Ｍｎ５＋の群から選ばれる１種以上の組成を有することが好ましい。発光強度が大きくなるからである。但し、ＭはＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒの群から選ばれる１種以上であり、Ｃａを８０モル％以上含み、０≦Ｘ＜２である。より好ましくは、０≦Ｘ≦１である。
【００１７】
本実施形態における蛍光体は、マンガン付活アルカリ土類金属リン酸塩がＭ１０−Ｘ（ＨＰＯ４）２Ｘ（ＰＯ４）６−２Ｘ（ＯＨ）２：Ｍｎ５＋及びＭ３（ＰＯ４）２：Ｍｎ５＋の群から選ばれる１種以上の組成を有することがさらに好ましい。発光ピークが短波長側によりにシフトして水の吸収がよりに小さくなり、かつ、発光強度がより大きくなるからである。但し、ＭはＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒの群から選ばれる１種以上であり、Ｃａを８０モル％以上含み、０≦Ｘ＜２である。より好ましくは、０≦Ｘ≦１である。
【００１８】
ＭはＣａを９０モル％以上含むことがより好ましく、Ｃａを１００モル％含むことが最も好ましい。発光ピークが短波長側にシフトするため、水の吸収がさらに小さくなり、かつ、発光強度が特に大きくなるため、生体外から観察される発光が強くなるからである。
【００１９】
本実施形態における蛍光体において、５価のＭｎが付活剤として発光する。Ｍｎの含有量は０．０１〜５０モル％が好ましく、０．１〜１０モル％がより好ましく、１〜８モル％がさらに好ましい。Ｍｎの含有量が小さすぎると発光効率は低下する。一方、Ｍｎの含有量が５０モル％を超えると発光中心が近接して互いに発光を打ち消し合う（濃度消光）ため発光効率は低下する。
【００２０】
本実施形態における蛍光体において、式１で表されるシェラーの式（ここで、Ｋはシェラー定数、λはＸ線波長、βはピーク半値全幅（但し、ラジアン単位）、θはブラッグ角（回折角２θの半分）、τは結晶子の平均サイズを表す）を用いて求められる（００２）面の結晶子サイズは、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲である。結晶子サイズの下限は１ｎｍ以上であり、より好ましくは１０ｎｍ以上である。結晶子サイズが大きいほど蛍光体の粒径が大きくなり、蛍光体は腎臓でろ過されにくくなるからである。一方、結晶子サイズの上限は、より好ましくは１００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは８０ｎｍ以下である。結晶子サイズが小さいほど蛍光体の粒径が小さくなり、蛍光体は肝臓でろ別されにくくなるからである。本実施形態の蛍光体は体外に排出されにくいことから、安定した生体イメージング方法に好適である。
【数１】
2017038712.tif 000004
【００２１】
本実施形態における蛍光体において、動的光散乱式粒度分布装置を用いて測定した粒径は、好ましくは１〜１００ｎｍの範囲である。粒径の下限は、より好ましくは１０ｎｍ以上であり、さらに好ましくは２０ｎｍ以上である。蛍光体の粒径が大きいほど蛍光体は腎臓でろ過されにくいからである。一方、粒径の上限は、より好ましくは９０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは８０ｎｍ以下である。蛍光体の粒径が小さいほど蛍光体は肝臓でろ別されにくくなるからである。本実施形態の蛍光体は体外に排出されにくいことから、安定した生体イメージング方法に好適である。
【００２２】
（２）蛍光体の製造方法
本実施形態における蛍光体の製造方法は、固相法や液相法を用いることができる。
【００２３】
（２−１）固相法
固相法は、好適な原料を適宜選択、秤量、混合して、原料の混合物を調製する工程（調製工程）と、原料の混合物を大気雰囲気の中で焼成する工程（焼成工程）と、必要に応じて、粉砕、分級する工程（粉砕工程）とを有する。
【００２４】
（２−１−１）調製工程
調製工程では、Ｍ化合物、Ｐ化合物及びＭｎ化合物の各材料から好適な原料を適宜選択し、秤量、混合して、原料の混合物を調製する。Ｍ化合物としては、酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩等、公知の材料を用いることができるが、炭酸塩（塩基性炭酸塩を含む）が好ましい。ＭはＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒの群から選ばれる１種以上であり、Ｃａを８０モル％以上含む。Ｐ化合物としては、リン酸水素二アンモニウム（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４）、リン酸二水素アンモニウム（（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４））、リン酸アンモニウム（（ＮＨ４）３ＰＯ４）等、公知の材料を用いることができるが、リン酸水素二アンモニウム（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４）が好ましい。Ｍｎ化合物としては、酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩等、公知の材料を用いることができるが、炭酸塩（塩基性炭酸塩を含む）が好ましい。
【００２５】
Ｍ化合物、Ｐ化合物及びＭｎ化合物は、それぞれ１種の材料を原料として選択してもよいし、２種以上の材料を原料として併用してもよい。原料の純度は、９９質量％以上が好ましい。選択された原料は、目的の組成に合わせて秤量されて、混合比が調整される。
【００２６】
混合方法としては、例えば、乳鉢を用いる乾式混合や、純水等の溶媒を加える湿式混合等、公知の方法を用いることができる。混合装置としては、ボールミル、振動ミル、ロッキングミル等、公知の装置を用いることができる。
【００２７】
純水等の溶媒を加えて混合する場合、調製工程は、混合物を乾燥する乾燥工程をさらに含む。乾燥方法としては、例えば、スプレードライヤー、加熱乾燥、凍結乾燥、自然乾燥等、公知の方法を用いることができる。調製工程は、原料の混合物を粉砕する工程をさらに含んでもよい。原料の混合物の粒度を微細かつ均一にすることにより、焼成工程の固相反応が生じやすくなり、均一な蛍光体を得ることができる。
【００２８】
（２−１−２）焼成工程
焼成工程では、調製工程で得られた原料の混合物を焼成することにより目的の蛍光体を生成する。雰囲気、温度及び時間等の焼成条件は、選択された原料や目的の組成等に応じて適宜決定される。焼成雰囲気は大気が好ましい。焼成温度は一般に３００℃〜１２００℃の範囲であり、焼成時間は一般に０．５〜６時間の範囲である。焼成は複数回に分けて行ってもよい。この場合、焼成して得た仮焼体を、乳鉢等を用いて粉砕、混合した後、再度焼成してもよい。
【００２９】
（２−１−３）粉砕工程
固相法は、蛍光体を粉砕する粉砕工程を焼成工程の後にさらに含んでもよい。粉砕方法としては、例えば、遊星ボールミル、ジェットミル等、公知の方法を用いることができる。また、粉砕工程は、粉砕された蛍光体を分級する工程をさらに含んでもよい。粉砕、分級条件を適宜選択することにより、粒界の対向する２点間の最大距離をその粒子の粒径としたとき、例えば、平均粒径が１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下の蛍光体を得ることができる。このように蛍光体の平均粒径を制御することにより、例えば、蛍光体を分散液として生体内に注入したとき体外に排出されにくくすることができる。
【００３０】
（２−２）液相法
液相法は、Ｍ化合物、Ｐ化合物及びＭｎ化合物を水に溶解して水溶液を調製する工程（調製工程）と、水溶液のｐＨを７．０以上の範囲に調整して水熱合成を行う工程（水熱合成工程）と、を有する。液相法は、必要に応じて、水熱合成工程による生成物を遠心分離、凍結乾燥等を用いて分離する工程（分離工程）をさらに有する。
【００３１】
（２−２−１）調製工程
調製工程では、Ｍ化合物、Ｐ化合物及びＭｎ化合物の各材料から好適な原料を適宜選択、秤量し、水に溶解する。ＭはＣａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒの群から選ばれる１種以上であり、Ｃａを８０モル％以上含む。ＭはＣａ１００モル％（Ｃａ化合物）が最も好ましい。Ｃａ化合物としては、硝酸カルシウム（Ｃａ（ＮＯ３）２）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、酢酸カルシウム（（ＣＨ３ＣＯＯ）２Ｃａ）及びこれらの水和物を用いることができるが、硝酸カルシウムの水和物が好ましい。Ｐ化合物は、リン酸二水素ナトリウム（ＮａＨ２ＰＯ４）、リン酸三ナトリウム（Ｎａ３ＰＯ４）、リン酸水素二アンモニウム（（ＮＨ４）２ＰＯ４）、リン酸二水素アンモニウム（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）を用いることができるが、リン酸二水素ナトリウムが好ましい。Ｍｎ化合物は、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎ４）、硝酸マンガン（Ｍｎ（ＮＯ３）２）、塩化マンガン（ＭｎＣｌ２）、酢酸マンガン（（ＣＨ３ＣＯＯ）２Ｍｎ）及びこれらの水和物を用いることができるが、過マンガン酸カリウムが好ましい。
【００３２】
Ｍ化合物（Ｃａ化合物）、Ｐ化合物及びＭｎ化合物は、それぞれ１種の材料を原料として選択してもよいし、２種以上の材料を原料として併用してもよい。原料の純度は、９９質量％以上が好ましい。選択された原料は、目的の組成に合わせて秤量されて混合比が調整され、水に溶解され、水溶液が調製される。
【００３３】
（２−２−２）水熱合成工程
水熱合成工程では、調製工程で調製された水溶液に塩基性物質を滴下し、ｐＨを７．０以上に調整して水熱合成を行う。塩基性物質としては公知の材料を用いることができる。本実施形態では、水酸化ナトリウムを用いた。ｐＨは、好ましくは８．０以上であり、より好ましくは９．５以上であり、特に好ましくは１１．０以上である。ｐＨを上記範囲に調整することにより、水熱合成で得られた生成物（蛍光体）の発光強度を高くすることができる。
【００３４】
（２−２−３）分離工程
分離工程では、水熱合成工程で得られた生成物（蛍光体）に対して必要に応じて遠心分離や凍結乾燥等を行う。遠心分離では、５０００〜１５０００回毎分の回転を０．５〜２時間行うことによって蛍光体を分取することができる。遠心分離は複数回行うことがさらに好ましい。凍結乾燥では、遠心分離で分取された分離体（蛍光体）を−１０〜−５０℃で凍結し、２０〜４０Ｐａに減圧した後、−５０〜−６０℃で水分を昇華して除去することによって蛍光体を得ることができる。
【００３５】
（３）生体イメージング方法
本実施形態における蛍光体は、以下のような生体イメージング方法に使用することができる。即ち、本実施形態の蛍光体と、生体内の観察したい特定部位に選択的に局在する物質とを結合させて生体内に注入することにより、本実施形態の蛍光体を生体内の特定部位に局在させる。この状態で蛍光体を励起し、蛍光体からの発光を生体外から観察するというものである。例えば、がん細胞の生体イメージング方法では、蛍光体の表面を糖類又はタンパク質で修飾する。糖類としては、ブドウ糖が特に好ましい。がん細胞は細胞分裂のためにブドウ糖を異常に消費するため、蛍光体をがん細胞に局在させることができるからである。この蛍光体からの発光を生体外から観察することにより、がん細胞を生体外から観察することができる。蛍光体の表面を糖類で修飾する方法としては、例えば、両親媒性高分子によって表面処理された蛍光体の分散液にブドウ糖を添加、撹拌することで、蛍光体の表面を被覆する両親媒性高分子にブドウ糖を付着させる方法が挙げられる。両親媒性高分子としては、公知の材料を用いることができるが、例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）が挙げられる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。【００３７】
（１）実施例１
目的の蛍光体の組成をＣａ３（Ｐ０．９７５Ｍｎ０．０２５Ｏ４）２とし、原料として炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、リン酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４）及び炭酸マンガン（ＭｎＣＯ３）を選択した。これらの原料のモル比が６０：３９：１（質量比は５３．３：４５．７：１）となるように秤量し、乳鉢を用いて混合して原料の混合物を得た。得られた原料の混合物を、大気中４００℃で４時間加熱した後、大気中８００℃で３時間焼成して蛍光体を得た。【００３８】
（２）実施例２
目的の蛍光体の組成をＣａ１０（Ｐ０．９８５Ｍｎ０．０１５Ｏ４）６（ＯＨ）２とし、原料として炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、リン酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４）及び炭酸マンガン（ＭｎＣＯ３）を選択した。これらの原料のモル比が５７．４：３４．０：８．６となるように秤量し、乳鉢を用いて混合して原料の混合物を得た。得られた原料の混合物を、大気中４００℃で４時間加熱した後、大気中７００℃で３時間焼成して仮焼体を得た。乳鉢を用いて仮焼体を粉砕、混合した後、さらに大気中７００℃で１２時間焼成して蛍光体を得た。【００３９】
（３）実施例３
目的の蛍光体の組成をＣａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２とし、原料として硝酸カルシウム四水和物（Ｃａ（ＮＯ３）２・４Ｈ２Ｏ）、リン酸二水素ナトリウム（ＮａＨ２ＰＯ４），過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）を選択した。これらの原料を、モル比が５７．４：３４．０：８．６となるように秤量し、イオン交換水に溶解して水溶液を調製した。この水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を滴下してｐＨを１１．９に調整した後、オートクレーブ内において５００回毎分で撹拌しながら１５０℃で６時間保持して水熱合成を行った。次に、１２０００回毎分で１時間の遠心分離を３回行った後、凍結乾燥して蛍光体を得た。【００４０】
（４）実施例４
ｐＨを１１．１に調整した以外は実施例３と同様にして、蛍光体を得た。【００４１】
（５）実施例５
ｐＨを５．０に調整した以外は実施例３と同様にして、蛍光体を得た。【００４２】
（６）蛍光体の評価方法
実施例１〜５で得られた蛍光体に対して、Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定、フォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトル測定、フォトルミネッセンス（ＰＬ）励起スペクトル測定、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）測定又は拡散反射測定を行い、蛍光体の物性を評価した。ＰＬ測定に用いた励起光の波長は６００ｎｍとした。それぞれの測定に用いた装置は以下のとおりである。
＜ＸＲＤ測定＞
リガク製試料水平型強力Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ−ＴＴＲ  ＩＩＩ
＜ＰＬスペクトル測定、ＰＬ励起スペクトル測定＞
日本分光製分光蛍光光度計ＦＰ−８７００
＜ＳＥＭ測定＞
日立ハイテクノロジーズ製電界放出形走査電子顕微鏡Ｓ４８００
＜拡散反射測定＞
日本分光製紫外可視近赤外分光光度計Ｖ−６７０【００４３】
（７）蛍光体の評価結果
図２の上段及び下段は、それぞれ実施例１で得られた蛍光体のＸＲＤパターン及びＩＣＳＤのＣａ３（ＰＯ４）２の結晶データを示す。両者はよく一致しており、得られた蛍光体はＣａ３（ＰＯ４）２のほぼ単一相であることがわかる。下記式２よりＰの価数は５価である。
Ｐの価数＝（２（Ｏの価数）×４×２−２（Ｃａの価数）×３）÷２＝５価  （式２）【００４４】
図３は実施例１で得られた蛍光体のＰＬスペクトルを示す。励起光の波長は６００ｎｍとした。ピーク波長は１１５７ｎｍであり、Ｍｎ５＋の３ｄ−３ｄ内殻遷移（１Ｅ→３Ａ２）に帰属する。したがって、蛍光体に含まれるＭｎの価数は５価である。従来のＢａ３（ＰＯ４）２：Ｍｎ５＋の組成を有する蛍光体のピーク波長は１１９１ｎｍであるから、図１より、本実施形態の蛍光体は従来よりも水の光吸収が少なく、生体イメージング方法に好適であることがわかる。【００４５】
図４の上段、中段及び下段は、それぞれ実施例２で得られた蛍光体のＸＲＤパターン、ＩＣＳＤのＣａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２の結晶データ及びＩＣＳＤのＣａ３（ＰＯ４）２の結晶データを示す。得られた蛍光体のＸＲＤパターンのピークは、目的のＣａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２と不純物相のＣａ３（ＰＯ４）２のＸＲＤパターンのピークによく一致していることから、蛍光体は両者の混合物であり、混合割合はおよそ６：４と見積もられることがわかった。下記式３及び式４よりＰの価数は５価である。
Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２のＰの価数＝（２（Ｏの価数）×（４×６＋２）−２（Ｃａの価数）×１０−１（Ｈの価数）×２）÷６＝５価  （式３）
Ｃａ３（ＰＯ４）２のＰの価数＝（２（Ｏの価数）×４×２−２（Ｃａの価数）×３）÷２＝５価  （式４）【００４６】
図５は、実施例２で得られた蛍光体のＰＬスペクトル１３を示す。励起光の波長は６００ｎｍとした。実施例２で得られた蛍光体のＰＬスペクトル１３のピーク波長も１１５７ｎｍであり、実施例１と同様にＭｎ５＋の３ｄ−３ｄ内殻遷移（１Ｅ→３Ａ２）に帰属する。したがって、蛍光体に含まれるＭｎの価数は５価である。比較のため、実施例１で得られた蛍光体のＰＬスペクトル１４を図５に示す。実施例２で得られた蛍光体のＰＬスペクトル１３のピーク強度は、実施例１で得られた蛍光体のＰＬスペクトル１４のピーク強度の約１０倍であることから、実施例２で得られた蛍光体が生体イメージング方法に非常に好適であることがわかる。【００４７】
図６は、実施例２で得られた蛍光体のＰＬ励起スペクトルを示す。ＰＬ励起スペクトルの検出波長は１１５７ｎｍとした。ＰＬ励起スペクトルより、発光中心であるＭｎ５＋の遷移である２Ａ３→１Ａ１（６９０ｎｍ）、２Ａ３→３Ｔ１（３Ｆ）（６５１ｎｍ）が確認できる。【００４８】
図７の上段及び下段は、それぞれ実施例３で得られた蛍光体のＸＲＤパターン及びＩＣＳＤのＣａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２の結晶データを示す。両者はよく一致しており、得られた蛍光体はＣａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２のほぼ単一相であることがわかる。上記式３よりＰの価数は５価である。なお、エネルギー分散型Ｘ線分析の結果から、ＣａとＰの比率は１．５５であり、量論比の１．６７より低いことが確認された。また、ＸＲＤパターンの（１００）面及び（００２）面の回折強度を比較すると、（００２）面の回折強度の方が大きいことから、ｃ軸方向の結晶成長に方向性が確認された。式１で表されるシェラーの式（ここで、Ｋはシェラー定数、λはＸ線波長、βはピーク半値全幅（但し、ラジアン単位）、θはブラッグ角（回折角２θの半分）、τは結晶子の平均サイズを表す）を用いて求められた結晶子サイズは、（１００）面が１８ｎｍ、（００２）面が４３ｎｍであった。
【数１】
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【００４９】
図８は実施例３で得られた蛍光体のＳＥＭ画像を示す。ＳＥＭ画像からも結晶がｃ軸方向に成長していることがわかる。【００５０】
図９及び図１０は、実施例３で得られた蛍光体のＰＬスペクトル及び拡散反射スペクトルを示す。ＰＬスペクトルの励起光の波長は６００ｎｍとした。ＰＬスペクトルピーク波長は１１５７ｎｍであり、Ｍｎ５＋の３ｄ−３ｄ内殻遷移（１Ｅ→３Ａ２）に帰属する。したがって、蛍光体に含まれるＭｎの価数は５価である。既存の報告によれば、Ｍｎ５＋の遷移は基底状態３Ａ２から３Ｔ２、１Ａ１、３Ｔ１（３Ｆ）などがあり、図１０の拡散反射スペクトルの結果と一致する。【００５１】
表１は、実施例３、実施例４及び実施例５で得られた蛍光体のＰＬの発光強度を示す。ＰＬスペクトルの励起光の波長は６００ｎｍとした。発光強度は、ＰＬスペクトルのピークの発光強度であり、実施例３で得られた蛍光体の発光強度を１００とした場合の相対値で表される。ｐＨが大きいほど発光強度が大きく、生体イメージング方法に好適であることがわかる。
【表１】
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【００５２】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細書において、少なくとも一度、より広義又は同義の異なる用語とともに記載された用語は、明細書のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１１  水の光吸収率、１２  ヘモグロビンの光吸収率、１３  実施例２で得られた蛍光体のＰＬスペクトル、１４  実施例１で得られた蛍光体のＰＬスペクトル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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