(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
18Ｏ気体から18Ｆフッ化物を生産する方法であって、
18Ｆフッ化物が付着する少なくとも１つの部品を含む反応室の中に、18Ｏ気体の分子を入れ、
１００μA以上のビーム流を有する陽子ビームで反応室内の18Ｏ気体を照射して、18Ｏ気体の一部を18Ｆフッ化物に変換し、変換された18Ｆフッ化物が前記の少なくとも１つの部品に付着し、
前記の反応室内で、前記の少なくとも１つの部品に付着する18Ｆフッ化物を溶解する溶媒に、前記の少なくとも１つの部品を露出する
方法。
【請求項２】
請求項１に記載された方法において、前記の溶媒が水であることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載された方法において、前記の溶媒が８０℃以上の温度の水であることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２に記載された方法において、前記の溶媒が水蒸気であることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載された方法において、さらに、前記の溶解された18Ｆフッ化物を保持する分離器を通して前記の反応室から溶媒を除去することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載された方法において、さらに、18Ｏ気体の残りの部分を前記の反応室から除去することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載された方法において、さらに、18Ｆフッ化物を分離し保持する分離器を用いて、前記の溶媒が、前記の分離器を通るときに、溶解された18Ｆフッ化物を溶媒から分離することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載された方法において、さらに、陰イオンを引きつけるイオン交換カラムを用いて、溶解された18Ｆフッ化物を溶媒から分離することを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載された方法において、さらに、前記の分離された18Ｆフッ化物を溶離剤に溶かして、分離された18Ｆフッ化物を得ることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載された方法において、さらに、前記の容器から前記の溶媒を除去した後に、前記の反応室を乾燥することを特徴とする方法。
【請求項１１】
18Ｏから18Ｆフッ化物を生産するシステムであって、
18Ｏ気体を保持する容器と、
前記の容器に接続され、18Ｏ２の気体を受け入れる反応室であって、陽子ビームに透明な少なくとも１つの壁を含み、18Ｆフッ化物が付着する少なくとも１つの部品を取り囲む反応室と、
陽子ビームに透明な前記の少なくとも１つの壁を通して、前記の反応室内で18Ｏを照射するための、少なくとも１００μAのビーム流を有するの陽子ビームを生成する生成手段と、
前記の反応室に接続される溶媒入口であって、フッ化物溶液を作成するための、前記の少なくとも１つの反応室成分に付着される18Ｆフッ化物を溶解する溶媒を前記の反応室の中に導入するための溶媒入口と、
前記の反応室から前記のフッ化物溶液を除去するための溶媒出口と
からなることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載されたシステムにおいて、前記の溶媒が水であることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１１に記載されたシステムにおいて、前記の溶媒が８０℃以上の温度の水であることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１１に記載されたシステムにおいて、前記の溶媒が水蒸気であることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１１に記載されたシステムにおいて、さらに、前記の18Ｏ容器に接続される冷却トラップを備え、この冷却トラップは、前記の18Ｏ気体の残りの部分を前記の容器から除去することを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１１に記載されたシステムにおいて、さらに、前記の溶媒出口に接続される分離器を備え、この分離器は、前記の溶解される18Ｆフッ化物を保持し、本システムからの溶媒の除去を可能にすることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１６に記載されたシステムにおいて、前記の分離器は、溶媒が前記の分離器を通るときに、溶解された 18Ｆフッ化物を溶媒から分離することを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載されたシステムにおいて、前記の分離器は陰イオンを引きつけるイオン交換カラムであることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１６に記載されたシステムにおいて、さらに、前記の分離器に接続される溶離剤入口を備え、前記の分離器の中に前記の溶離剤を導入して、前記の分離器に保持された 18Ｆフッ化物を分離するシステム。
【請求項２０】
請求項１８に記載されたシステムにおいて、さらに、化学的に不活性な気体の出口を前記の容器に接続し、前記の容器の中に不活性な気体を導入して前記の容器を乾燥することを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（関連出願の記載）
この出願は、２０００年２月２３日に出願された米国仮出願の米国特許法第１１９条（ｅ）による優先権を主張し、その仮出願の全内容は、ここでの引用により、本出願に組み込まれる。
【０００２】
（技術分野）
本出願は、１８Ｏから１８Ｆフッ化物を生産する技術に関する。
【０００３】
（背景技術）
生物組織の性質と、それらの組織を含む機関の機能を診断する多くの医学的処置は、組織の中に導入され、または、組織によって摂取される放射源を必要とする。好ましくは、そのような放射源は、数時間の寿命を持っていて、これは、組織を傷つけるほど長くなく、また診断を完了するまでに放射強度が減衰するほど短くもない。好ましくは、そのような放射源は、化学的に毒性でない。１８Ｆフッ化物は、そのような放射源である。
【０００４】
１８Ｆフッ化物は、約１０９．８分の寿命を持ち、トレーサー量では化学的に毒性ではない。したがって、１８Ｆフッ化物は、医学用生成物と放射性医薬品の製造において多くの用途を持っている。１８Ｆフッ化物アイソトープは、求核性フッ素処理を介して化合物をラベル付けるのに使用できる。１つの重要な用途は、陽電子放射断層写真法の撮像での使用のための放射トレーサー化合物の生成である。フッ化デオキシグルコース（ＦＤＧ)は、１８Ｆフッ化物を含む放射トレーサー化合物の１例である。ＦＤＧに加えて、１８Ｆフッ化物でのラベル付けに適した放射トレーサー化合物は、フッ化デオキシグルコース（ＦＤＧ)、フッ化チミジン（ＦＬＴ）、脂肪酸のフッ化類似化合物、ホルモンのフッ化類似化合物、ペプチド、ＤＮＡ、オリゴヌクレオチド、蛋白質及びアミノ酸をラベル付ける架橋薬品を含むが、これらに限定されない。
【０００５】
核ビーム（陽子、重陽子、アルファ粒子などを含む）の放射により誘導されるいくつかの核反応は、アイソトープ１８Ｆフッ化物を作る。核反応を行う１８Ｆフッ化物は、２０Ｎｅ(ｄ，α)１８Ｆ（これは、重陽子を吸収して１８Ｆを生じ、かつ、α粒子を放出する２０Ｎｅを表わす表記である）、１６Ｏ(α，ｐｎ)１８Ｆ、１６Ｏ(３Ｈ，ｎ)１８Ｆ、１６Ｏ(３Ｈ，ｐ)１８Ｆ、１８Ｏ(ｐ，ｎ)１８Ｆを含むが、これに限定されない。ここで、１８Ｆの最大の収率は、最大の断面積を持っているため、１８Ｏ(ｐ，ｎ)１８Ｆにより得られる。（ネオン、水及び酸素を含む）いくつかの元素と化合物は、核反応を介して１８Ｆを得るときの反応当初の材料として使用される。
【０００６】
技術的及び経済的考慮は、１８Ｆ生産システムを選択するときの重要な因子である。１８Ｆの半減期は約１０９．８分であるので、１８Ｆの生産者は、大量の１８Ｆを急速に作るため、断面積の大きい（すなわち、アイソトープ生産効率が高い）核反応を好む。さらに、１８Ｆの半減期は約１０９．８分であるので、作られた１８Ｆアイソトープの一部が輸送中に失われるのを避けるため、１８Ｆの使用者は、使用者の設備の近くに１８Ｆ生産工場があることを好む。加速器の設計が進歩したので、より大きなエネルギーと流れの陽子ビーム源が利用できるようになった。
【０００７】
陽子ビームを作るシステムは、他の種類のビームを作るシステムに比べて、操作と維持において、複雑さがより少なく、より簡単である。したがって、技術的および経済的な考慮のため、使用者は、陽子ビームを使用する１８Ｆ生産システムや陽子ビームで利用できるのと同じパワー出力を使用する１８Ｆ生産システムの方を好むようになる。また、経済的考慮のため、使用者は、高価な操業開始化合物を効率的に使用し保存するようになる。
【０００８】
しかし、１８Ｆ化合物の固有の性質と、１８Ｆ生産システムの操業における技術的困難は、１８Ｆ化合物の製造価格を下げるのを妨げていた。操業開始化合物としてネオンを使用するという既存のアプローチは、固有の低い核反応収率と照射設備の複雑さの問題で苦しんでいた。ネオン反応からの収率は１８Ｏ(ｐ，ｎ)１８Ｆからの収率の約半分である。さらに、操業開始物質としてのネオンの使用は、陽子を作る工場よりも複雑な、重陽子ビームを作る工場を必要とする。
【０００９】
したがって、操業開始物質としてネオンを使用すると、費用が高くて１８Ｆフッ化物生産収率は低かった。
【００１０】
操業開始物質として１８Ｏ濃縮水を使用するという既存のアプローチは、未使用の１８Ｏ濃縮水の回収および水処理能力のビーム強度（エネルギーと流れ）による制限という問題で苦しんでいた。１８Ｏ濃縮水を使用すると、生産された１８Ｆフッ化物を収集できる前に未使用１８Ｏ濃縮水を収集し乾かすために比較的長い時間が必要になるので、生産サイクル時間がより遅くなるという問題があった。すべての未使用１８Ｏ濃縮水を回収するという出費で生産サイクルを速めることは、開始材料の非生産的損失のため費用を増大する。さらに、未使用１８Ｏ濃縮水の回収は、照射と化学的処理の結果としての生成される副産物による汚染という問題がある。この問題のため、使用者は、再使用の前に水を蒸留し、したがって、このための複雑な蒸留設備を備えることになる。この回収の問題は、１８Ｏ濃縮水に基づく１８Ｆフッ化物生産において使用されるシステムと生産過程を複雑にする。また、回収の問題は、部分的に非生産的な始動材料の損失とアイソトープ希釈により生産収率を低くする。
【００１１】
さらに、１００マイクロアンペアを越える陽子ビーム流が現在使用できるけれども、１８Ｏ濃縮水に基づくシステムは、陽子ビーム流が５０マイクロアンペアを越えるときに、水が蒸発しはじめ陽子ビーム流が増加するときに気泡を生じるため、信頼できなくなる。水の気泡と蒸発は、核反応と干渉し、水から１８Ｆフッ化物を生産するのに利用できる有用な陽子ビーム流の範囲を制限する。たとえばHeselius, Schlyer, and Wolf, Appl. Radiat. Isot. Vol. 40, No. 8, pp 663-669 (1989)参照。この論文は引用により本明細書に組み込まれる。) １８Ｏ濃縮水を使用して１８Ｆフッ化物を生産するするアプローチを実行するシステムは、複雑で困難である。たとえば、非常に最近の文献（たとえばHelmeke, Harms and Knapp, Appl. Radiat. Isot. 54, pp. 753-759 (2001)参照（引用により本明細書に組み込まれる。以下ではこの文献を「Helmeke」という。））は、３０マイクロアンペアまで１８Ｏ濃縮水システムのビーム流処理能力を増加するため、より大きいターゲット窓を持つ必要に併せて、複雑な陽子ビーム掃引メカニズムを使用する必要があることを示す。複雑な照射システムとターゲットの設計にもかかわらず、Helmekeのアプローチは１日に１時間の操業が可能であるようである。
【００１２】
したがって、開始材料としての水の使用は、また、高い費用で低い１８Ｆフッ化物生産収量を生じる。
したがって、よりよく、より効率的で、より費用の低い１８Ｆフッ化物生産法が必要である。
【００１３】
（発明の概要）
この発明は、気体形状の１８Ｏを照射する陽子ビームを用いることにより１８Ｆフッ化物を生産するアプローチを提供する。照射される１８Ｏは、生産された１８Ｆフッ化物が付着する少なくとも１つの部品を含む反応室の中に収容される。溶媒は、生産された１８Ｆフッ化物が反応室内にある間に１８Ｆフッ化物を前記の少なくとも１つの部品から離して溶解する。次に、溶媒が処理されて、１８Ｆフッ化物を得る。
【００１４】
この発明のアプローチは、気体形状の１８Ｏを照射する陽子ビームを用いて１８Ｆフッ化物を得るという効果を有する。気体形状の１８Ｏから１８Ｆフッ化物を生産する核反応が比較的大きな断面積をもつため、この発明のアプローチからの収率は高い。また、この発明のアプローチは、未使用の１８Ｏの保存とそのリサイクルの使用を可能にするという効果を有する。この発明のアプローチは、現在利用できる陽子ビーム流によっては制限されていないと思われ、この発明のアプローチは、１００マイクロアンペアを越えたビーム電流で作動する。したがって、この発明のアプローチは、より高い陽子流を用いて可能になり、さらに１８Ｆフッ化物の生産収率を増加する。さらに、この発明のアプローチは、他の非放射性アイソトープ（たとえば１９Ｆ）を用いることなく、純粋な１８Ｆフッ化物を生産できるという効果を有する。
【００１５】
（発明を実施するための最良の形態）
この発明は、気体形状の１８Ｏを照射する陽子ビームを用いることにより１８Ｆフッ化物を生産するアプローチを提供する。照射される１８Ｏは、生産された１８Ｆフッ化物が付着する少なくとも１つの部品を含む反応室の中に収容される。溶媒は、前記の少なくとも１つの部品が反応室内にある間に１８Ｆフッ化物を前記の少なくとも１つの部品から離して溶解する。次に、溶媒が処理されて、１８Ｆフッ化物を得る。
【００１６】
図１は、この発明の概念によるシステムの実施形態を説明する図である。図に示されるように、この１８Ｆフッ化物生産システム１では、気密なループ管１００が、ターゲット反応室２００を真空ポンプ４００や種々の入口（６０１〜６０４）と出口（７０１〜７０５）に接続する。ループ管１００は、少なくとも、別々の種々な区分を相互に分離するバルブ（５０１〜５１３）を備える。好ましくは、圧力計（３０１〜３０３）がループ管１００に接続されて、異なる段階でループ管１００の種々の区分内の圧力の測定を行う。１つの具体例では、ステンレスがループ管１００の材料として使用された。別の具体例は、他の適当な材料を使用する。
【００１７】
図１に示す実施形態において、前記のバルブは、具体的には、バルブ５０１，５０２，５１０，５１１として示される手動バルブ（たとえばベローズバルブまたは他の適当なバルブ）であり、また、バルブ５０３，５０４，５０６，５０７，５０８，５０９、５１２，５１３として示される自動バルブである。他の適当な組み合わせは、手動バルブと自動バルブについて選択できる。たとえば、全てのバルブが、１８Ｆフッ化物の生産を自動化するようにプログラムされたプロセッサにより駆動できる。別の例では、全てのバルブが手動バルブである。
【００１８】
ターゲット反応室２００は、照射反応室内部２０１、反応室の壁２０２（冷却装置または加熱装置または両方を含んでいてもよい）、陽子ビームを反応室内部２０１の中に透過する少なくとも１つの反応室窓２０３、及び、少なくとも１つの反応室部品２０４を含む。１８Ｏは、反応室内部２０１の中にある間に陽子流に露出される。反応室の壁２０２と反応室窓２０３は、反応室内部２０１内に１８Ｏを保持する。反応室窓２０３は、大部分の陽子ビームを反応室内部２０１の中に透過する。生産された１８Ｆフッ化物は、反応室部品２０４に付着する。好ましくはハバー（Havar）（コバルトニッケル合金）が、その引っ張り強さ（これにより反応室２００内に１８Ｏを高圧で保持する）とよい陽子流透過（これにより大きな損失なしに陽子流を透過する）とのために反応室の窓２０３として使用される。しかし、反応室窓２０３を作るために、ハバーの代わりに、他の適当な材料が使用できる。好ましくは、反応室内部２０１は円錐状に開き、これにより、散乱される陽子が反応室内部２０１の中に進むときに陽子の効率的な使用を可能にする。しかし、他の適当な形状も反応室内部２０１に使用できる。発明を示すための操業に使用される具体例における反応室は、約１５ミリリットルであり、これは、ループ管１００の接続区分を排除している。反応室内部２０１は、他の適当な寸法を持つように設計できる。
【００１９】
異なる具体例では、冷却ジャケット（冷却装置の１例であるが、これには限定されない）が反応室壁２０２（図１に示されない）の一部を形成し、または、加熱テープ（加熱装置の１例であるが、これには限定されない）が反応室壁２０２（図１に示されない）の一部を形成し、または、その両方を形成する。好ましくは、反応室２００の種々の部分の温度は、たとえば熱電対（図１に示されない）により監視できる。冷却ジャケットの使用は、１８Ｆフッ化物生産の種々の段階で反応室の冷却を可能にする。加熱テープの使用は、１８Ｆフッ化物生産の種々の段階で反応室の加熱を可能にする。冷却ジャケット、加熱テープまたは両方は、反応室の温度を制御するために使用できる。冷却ジャケットと加熱テープの代わりに、他の冷却装置と加熱装置が使用できる。冷却装置と加熱装置は、反応室の壁２０２の内部または外部に位置できる。温度測定装置の使用は、１８Ｆフッ化物生産の種々の段階の監視と自動化を可能にし、また増強する。
【００２０】
反応室２００は、１方の側で、ループ管１００と圧力変換器３０１に接続される。ループ管は、この側で、ループ管の継続を中断するバルブ５０５を備える。反応室２００は、他方の側では、ループ管１００に接続される。ループ管は、この他方の側は、ループ管の継続を中断するバルブ５０６を備える。バルブ５０５の後で、真空ポンプ出口７０１を備える。この出口７０１は、バルブ５０４を通っての真空ポンプ４００へのアクセスを可能にする（圧力変換器３０２はバルブ５０４と真空ポンプ４００の間に位置される）。また、バルブ５０５の後で、ループ管１００は、バルブ５０３を通して18Ｏへのアクセスを可能にする 18Ｏ入口６０１を備える。ループ管１００の継続は、入口６０１と出口７０１の後で、バルブ５１２により中断され、バルブ５１２の後で、ループ管は、ヘリウム気体へのアクセスを可能にするヘリウム入口６０３を備える。入口６０３の後でループ管１００の継続は、バルブ５１１により中断され、バルブ５１１の後で、ループ管１００は溶離剤入口６０４を備える。溶離剤入口６０４の後で、ループ管１００の継続は、バルブ５１０により中断され、バルブ５１０の後で、分離器出口７０２はループ管１００から分離器１０００へのアクセスを可能にする。分離器１０００は、双方向バルブ５１３へ導き、双方向バルブ５１３は、不用物出口７０３または生成物出口７０４へのアクセスを可能にする。出口７０２の後で、ループ管１００の継続は、バルブ５０９により中断される。バルブ５０９に続いて、ループ管１００は、バルブ５０８に続く通気出口７０５と、バルブ５０７を通ってループ管１００に溶媒を通す溶媒入口６０２とを備える。溶媒入口６０２の後で、ループ管１００はバルブ５０６に接続される。
【００２１】
18Ｏ入口６０１は、未使用18Ｏを格納する容器８００へ、まずバルブ５０３を、次にバルブ５０１を経て接続される。圧力計３０３は、バルブ５０１と５０３の間の領域の圧力を監視する。バルブ５０２は、この領域を、必要なときにシステム内で18Ｏを満たすために使用される別の18Ｏの容器から分離する。容器８００は、容器８００を18Ｏの沸点より低く選択的に冷却する液体窒素を供給するために接続される液体窒素デュワー容器９００として具体化されている低温冷却器の中に位置できる。この選択的冷却は、たとえば、容器８００を液体窒素の中にあるように、デュワー容器を移動することにより、達成できる。容器８００を選択的に冷却する液体窒素デュワー容器９００の代わりに、他の具体化例では、容器８００は、容器８００の温度をたとえば18Ｏの沸点より選択的に低くできる冷凍機内に閉じこめられる。
【００２２】
この発明の概念を実行する方法は、図１の実施形態を用いた好ましい１つの方法として、以下に図２を参照して説明される。
【００２３】
まず初めに、バルブ５０１〜５１３が閉じられる。第１回目の操業の初めに、または長期間の格納の後で、そして、汚染レベルが増加したか否かが不明であるとき、好ましくは容器８００を排気して、存在するかもしれない汚染物質の数を減らす。これは、たとえば、バルブ５０１−５０３−５０４を開いて、容器８００を真空ポンプ４００に対してさらすことによって達成される。図２のステップＳ１０００において、容器８００は、希望の圧力まで１８Ｏ気体で満たされる。これは、バルブ５０３を閉じ、バルブ５０１、５０２を開き、圧力を圧力計３０３で監視しつつ容器８００を１８Ｏ気体で満たすことにより達成される。
【００２４】
ステップＳ１０１０で、反応室内部２０１が排気される。これは、たとえば、バルブ５０４、５０５を開き、反応室内部２０１を露出し、接続ループ管１００を真空ポンプ４００に接続することにより達成できる。この真空ポンプは、たとえば、機械的ポンプ、拡散ポンプまたは両方として備えられる。圧力計３０２は、反応室内部２０１の中の真空レベルを監視するために用いられる。ステップＳ１０１０の間、バルブ５０３−５０６−５１２は、反応室内部２０１を効率的に排気するために閉じることができる。容器２０１の希望の真空レベルが達成されたとき、バルブ５０４を閉じて、反応室内部２０１から真空ポンプ４００を分離できる。汚染物質の量が操業ごとに生成される１８Ｆフッ化物の量に比べて低くなるように、好ましくは、反応室内部の希望の真空レベルは十分に高い。ステップＳ１０１０は、排気を促進するような反応室２００の加熱により増大される。
【００２５】
ステップ１０２０で、反応室内部２０１は、希望の圧力まで１８Ｏ気体で満たされる。これは、たとえば、バルブ５０１−５０３−５０４を開き、１８Ｏ気体が容器８００から反応室２０１へ進むことを可能にすることにより達成される。圧力計３０１と３０３の一方または両方を使用して、反応室内部２０１の圧力、したがって、１８Ｏ気体の量を監視できる。
【００２６】
ステップ１０３０で、反応室内部２０１の１８Ｏ気体は、陽子ビームで照射される。これは、たとえば、バルブ５０５を閉じ、陽子ビームを容器窓２０３に向けることにより達成される。反応室窓２０３は、１８Ｏ気体および生産される１８Ｆフッ化物を収容する一方で陽子ビームを透過する薄膜材料で製造できる。１８Ｏ気体が陽子ビームで照射されているとき、１８Ｏ核のいくつかが核反応をして１８Ｆフッ化物に変換される。この核反応は次のとおりである。
１８Ｏ  ＋  ｐ  →  １８Ｆ  ＋  ｎ
照射時間は、希望の１８Ｆフッ化物の量、陽子ビーム流、陽子ビームエネルギー、反応断面積および１８Ｆフッ化物の半減期に関連する周知の方程式に基づいて計算できる。表１は、異なる陽子エネルギーと異なる照射時間での１００マイクロアンペアの陽子ビーム流での予想される収率を示す。ＴＴＹは、ターゲットが陽子ビームを完全に吸収できるほど厚いときの収率を表わす略字である。
【００２７】
【表１】
0003996396.tif 000002
【００２８】
ＴＴＹは、厚いターゲットの収量（thick target yield)の略字である。ここで、照射されている１８Ｏ気体が十分に厚いので、すなわち、その圧力が十分なので、全体の透過される陽子ビームは１８Ｏにより吸収される。収率はキュリー単位で表わされる。「飽和でのＴＴＹ」は、収率が飽和するほど１８Ｏ気体について照射時間が長いとき、すなわち約１２時間のときの収率である。
【００２９】
好ましくは、１８Ｏ気体は高圧である。１８Ｏ気体を陽子ビームへの厚いターゲットとするのに、圧力が高いほど反応室内部２０１の必要な長さが短い。表２は、種々の入射陽子エネルギーに対する酸素の阻止能をgm/cm2の単位で示す。特定のエネルギーで陽子ビームを完全に吸収するのに必要な（特定の温度と圧力にある）１８Ｏ気体の長さは、酸素の阻止能を（特定の温度と圧力での密度）１８Ｏ気体の密度により除算して得られる。この公式を用いて、ＳＴＰ（３００Ｋの温度と１気圧の圧力）での１８Ｏ気体の約１５５センチメートルの長さが、１２．５ＭｅＶのエネルギーを持つ陽子ビームを完全に吸収するのに必要である。圧力を２０気圧まで増加することにより、３００Ｋでの必要な長さが７．７５センチメートルになる。
【００３０】
【表２】
0003996396.tif 000003
【００３１】
結果として１つの好ましい実例では、反応室２００(とその複数の部分）は高圧に耐えるように設計される。これは、特に、反応室２００と気体が陽子ビームによる照射により温まるにつれ、より高い圧力が必要になるためである。１８Ｏ気体から１８Ｆフッ化物を作るという本発明の概念の１例の実例において、我々は、２０マイクロアンペアのビーム流で１３ＭｅＶ（反応室内部へ透過する１２．５ＭｅＶの陽子とハバーの容器窓により吸収される０．５ＭｅＶの陽子）で照射される２０気圧の充填圧力の１８Ｏ気体を含む４０ミクロン厚のハバーを用いて成功したことを示す。この例では、陽子ビームでの照射の間に１８Ｏ気体を首尾よく含み、したがって、１８Ｏ気体は、照射の前の充填温度と圧力よりもずっと高い温度(１００℃より十分に高い温度)と圧力を持つ。他の例では、冷却ジャケット（ライン）が照射中に反応室内部から熱を除去するために使用される。好ましい例では、比較的短い容器の長さを用いて高圧で本発明の概念を実行し、これにより、入射陽子ビームの強度についての要求を単純化する。別の例では、他の適当な設計が、希望の圧力で１８Ｏ気体を収容するために使用される。
【００３２】
１８Ｆフッ化物は、生成されるとき、容器の部品２０４に付着する。好ましくは、少なくとも１つの容器部品２０４のために選択される材料は、１８Ｆフッ化物がよく付着するものである。好ましくは、容器部品２０４のために選択される材料は、適当な溶媒にさらされたとき１８Ｆフッ化物を容器部品２０４から離して容易に溶解するものである。そのような材料は、たとえば、ステンレス、ガラスカーボン、チタン、銀、金でめっきした金属（たとえばニッケル）、ニオブ、ハバー、アルミニウム、ニッケルでめっきしたアルミニウムを含むが、それらに限定はされない。容器部品２０４の周期的な予備充填（pre-fill）の処理は、１８Ｆフッ化物の付着（および／または、次に続く溶解（ステップＳ１０５０参照））を増大するために使用できる。
【００３３】
ステップ１０４０では、未使用の１８Ｏが反応室内部２０１から除去される。これは、たとえば、バルブ５０１−５０３−５０５を開いて、容器８００を１８Ｏの沸点以下にまで冷やすことにより達成できる。この場合、未使用の１８Ｏは、容器８００の中に引きこまれ、したがって次の操業時に使用できる。このステップは、操業開始材料１８Ｏの効率的な利用を可能にする。ここで留意されるべきことは、容器８００の１８Ｏの沸点以下への冷却は、容器８００気体テップＳ１０３０で照射されているときに行われる。本発明の概念のそのような例は、異なるステップが実行されているとき（たとえば種々のバルブで相互に分離されているループ管１００の異なる部分で並列に実行されているとき）の操業時間を短縮する。１８Ｏ気体の圧力は、圧力計３０３または３０１またはその両方で監視できる。
【００３４】
ステップ１０５０では、生成された１８Ｆが容器部品２０４に付着しているのが、容器部品２０４を反応室２００から取り出すことなく、溶媒を用いて溶解される。これは、たとえば、バルブ５０５を閉じてバルブ５０６−５０７を開くことにより達成できる。これにより、溶媒が反応室内部２０１に導入される。好ましくは、付着した１８Ｆが、導入した溶媒により、その中に溶解される。ステップＳ１０５０は、生産された１８Ｆフッ化物の溶解を速めるように反応室２００を加熱することにより増強できる。この過程は、溶媒が、反応室内部２０１内に存在する真空に吸いこまれること可能にし、これにより、溶媒の導入と容器部品２０４の物理的洗浄をも助ける。別の方法では、溶媒は、それ自体の低い圧力によって導入できる。
【００３５】
好ましくは、溶媒として使用される材料は、容器部品２０４に付着した１８Ｆを（物理的および／または化学的に）容易に取り出すべきであるが、好ましくは、溶解された１８Ｆフッ化物の汚染されない分離を容易に可能にするべきである。また、このシステムの各要素は、好ましくは、１８Ｆフッ化物が接触したときに腐食されるべきでない。そのような溶媒の例は、たとえば、液体や蒸気の形状の水、酸及びアルコールを含むが、これに限定されない。１９Ｆは、好ましくは、溶媒ではない。なぜなら、結果として生じる混合物は、分離できない１８Ｆ−１９Ｆ分子であり、したがって、得られた最終的な１８Ｆフッ化物を基にした化合物の収率を小さくする。
【００３６】
表３は、種々の温度での水を用いて抽出された１８Ｆフッ化物の種々の割合を示す。ステンレスを用いた容器の部品は、８０℃の水を用いて２つの洗浄で９３．２％の生成された１８Ｆフッ化物を生ずる。他方、ガラスカーボンは、８０℃の水を用いて１つの洗浄で９８．３％の生成された１８Ｆフッ化物を生ずる。洗浄時間は、１０秒のオーダーであった。より高温の水を用いると、洗浄当りの収率を改善すると期待される。蒸気は、生成された１８Ｆフッ化物の溶解において、より良くならないとしても、少なくとも水と同じに動作すると期待される。生成された１８Ｆを急速に溶解するという目的と、フッ素を基にした最終的な化合物を希釈しないという目的に留意して、他の溶媒を水の代わりに使用できる。
【表３】
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【００３７】
ステップ１０６０では、生成された１８Ｆフッ化物は、溶媒から分離される。これは、たとえば、バルブ５０７を閉じてバルブ５１２−５０５−５０６−５０９を閉じ、排出口７０３を持つ双方向バルブ５１３を備えることにより、達成できる。これにより、ヘリウムは、溶媒を、溶解された１８Ｆフッ化物とともに、反応室内部２０１から、分離器１０００の方に押す。
【００３８】
分離器１０００は、種々のアプローチを用いて具体化できる。分離器１０００の１つの好ましい例は、陰イオンを引きつけて（生成される１８Ｆフッ化物は陰イオンである）溶媒から１８Ｆフッ化物を分離するイオン交換カラムを用いることである。たとえば、デュワービンIX-10、２００〜４００メッシュの市販の樹脂、または、東レの市販の樹脂TIN-200が、分離器として使用できる。他の例は、たとえばQMA Sep-Pakなどの、生成された１８Ｆフッ化物に特に強い親和力を持つ分離器を使用することである。分離器のそのような具体例は、１８Ｆフッ化物を優先的に分離し保持するが、溶媒から放射性の金属副産物（陽イオンである）を保持せず、これにより、生成された放射性１８Ｆフッ化物の高純度を保持する。分離器１０００の他の好ましい具体例は、生成された１８Ｆフッ化物を保有するフィルタを使用することである。
【００３９】
ステップ１０７０において、分離された１８Ｆフッ化物は、分離器１０００から処理される。これは、たとえば、バルブ５０９−５１２を閉じ、バルブ５１０−５１１を開き、生成物出口７０４に向けるバルブ５１３を備えることにより達成される。次に、ヘリウムは、溶離剤を分離器１０００の方に向ける。溶離剤を用いて、分離器１０００から分離された１８Ｆフッ化物を処理して、生成物出口７０４に運ぶ。使用される溶離剤は、分離された１８Ｆフッ化物の親和力が分離器１０００の親和力より強くなければならない。種々の化学薬品が、溶離剤として使用でき、種々の種類の重炭酸塩には限られない。溶離剤として使用できる重炭酸塩の例は、それに限定されるものではないが、重炭酸ソーダ、重炭酸カリウム及び重炭酸テトラブチルアンモニウムである。他の陰イオン溶離剤が、重炭酸塩に加えて、または、その代わりに使用できる。次に、使用者は、生成物出口７０４から、処理された１８Ｆフッ化物を得て、たとえば、親核性反応において、それを使用できる。
【００４０】
ステップ１０８０で、反応室内部２０１は、生成する１８Ｆフッ化物の次の操業の準備のため、乾燥される。これは、たとえば、バルブ５１１を閉じ、バルブ５１２−５０５−５０６−５０８を開くことにより、達成できる。次に、ヘリウムは、反応室内部２０１を通って出口７０５の方へ、そして、出口７０５から流れる。圧力計３０１は、反応室内部２０１の乾燥を監視するために使用できる。その代わり、圧力計３０１と一体化された湿度モニターが、反応室内部２０１の乾燥を監視するために使用できる。ステップＳ１０８０は、乾燥を速めるように反応室２００を加熱することにより増強できる。
【００４１】
留意されるべきことであるが、ステップ１０７０とステップ１０８０は、時間的に重なっていてもよい。これは、たとえば、バルブ５１２−５０５−５０６−５０８を開き、バルブ５１１−５１０を開き、バルブ５０９を閉じることにより達成できる。これにより、湿気を分離器７０２の方へ押すことなく、または、溶離剤を出口７０５の方へ押すことがない状態で、ヘリウムが反応室内部２０１を乾燥するのを可能にし、一方で、溶離剤は、分離器１０００と生成物出口７０４のほうへ進みそこから出て行く。また、留意されるべきことであるが、ヘリウムが、溶媒と溶離剤とを方向付け、反応室内部を乾燥する気体として説明されているけれども、本発明の概念は、生成される１８Ｆフッ化物、溶媒、溶離剤、または、システムを構成する材料（圧力計、バルブ、容器、管）と反応しない他の任意の気体を用いても具体化できる。たとえば、窒素またはアルゴンがヘリウムの代わりに使用できる。
【００４２】
反応室内部２０１を溶媒残留物から乾燥した後で、このシステムは、新しいバッチの１８Ｆフッ化物を生産する次の操業のために、準備できている。容器８００内の１８Ｏの量は、さらに１８Ｏを入れる必要があるか否かを決定するために監視できる。全体の処理は、ステップＳ１０１０で開始して繰り返すことができる。
【００４３】
本発明の概念の実験操業は、一貫して、１８Ｏから、理論的に得ることができる１８Ｆフッ化物の少なくとも７０％を生産した。その装備は、１５ミリリットルの反応室内部を備え、１８Ｏ気体が約２０気圧まで充填され、陽子ビームは、２０マイクロアンペアの陽子流を持つ１３ＭｅＶであり、溶媒は、１００ミリリットルの容積で脱イオン化され、また、ＱＭＡ分離器は、２×２ミリリットルの重炭酸塩溶液で抽出される。１８Ｏ濃縮水の中の水素イオンが陽子流に対して１８Ｏの露出を減少するために、気体形状の１８Ｏが１８Ｏ濃縮水よりも１４〜１８％良い収率を持つので、そのような結果は、特に重要である。この収率の相違は、陽子エネルギーの減少につれて増加する。収率の差は、１５、３０、５０および１００ＭｅＶでそれぞれ１６％、１５．２％、１４．７５％、１４．３％である。その結果、本発明の概念は、１８Ｏ濃縮水を基にしたシステムにより生産できるのよりも、１８Ｆフッ化物の全体の収率を有意に大きくする。たとえば、１００マイクロアンペアの陽子流ビームと１５ＭｅＶのエネルギーで本発明の概念を具体化する単純な（非掃引ビーム）システムを作動すると、名目上の最大３０マイクロアンペアで操業するHelmekeの複雑な（掃引ビームとより大きなターゲット窓）システムよりも、約５３％大きな全体の収量を得た。
【００４４】
本発明の概念は、種々のステップを並列に実行するために、１つの出口の代わりに、別々の化学的に不活性な気体の出口を用いるという変形例で具体化できる。また、本発明の概念は、ループ管１００から溶離剤出口を分離するバルブを用いることにより具体化できる。ループ管１００は、システムの大きさを小さくするために、円形または折りたたみの形を含む種々の形状で形成されるが、それらの形状に限定はされない。冷却装置および／または加熱装置は、たとえばループ管１００の少なくとも一部を冷却ジャケットおよび／または加熱ジャケットで取り巻くことにより、ループ管１００により輸送される材料の温度を制御するために使用できる。ループ管１００の温度は、たとえば、輸送される材料の温度をより良く制御するために、熱電対により監視できる。１本のループ管１００の代わりに、並列のループ管が表面積を増加するために使用でき、これにより、ループ管を取り巻く冷却装置および／または加熱装置により、輸送される異なる材料（気体／溶離剤／溶媒）を加熱および／または加熱可能にする。容器とその異なる部品は、種々の異なる適当な設計と材料から形成できる。これは、たとえば入射陽子ビーム流の増加を可能にするために行える。
【００４５】
この発明は、いくつかの具体例を用いてかなり詳細に説明されたが、本発明の種々の変形や応用が発明の要旨から外れることなく実施できることは明らかである。当業者により明らかな全てのそのような変形は、特許請求の範囲の請求項の中に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるシステムの実施形態を説明する一般的なブロック図
【図２】  １８Ｏ気体から１８Ｆフッ化物を生産するための図１の実施形態を使用する方法を説明する一般的なフローチャート
【符号の説明】
１００  ループ管、    ２００  反応室、    ２０１  反応室内部、    ２０２  窓、    ２０４  １８Ｆフッ化物が付着する部品、    ４００  真空ポンプ、    ８００  容器。
【図１】
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【図２】
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