(57)【要約】【課題】加速器の性能を有効利用することができ、放射性核種の収量も向上させることができる放射性核種製造用薄膜ターゲットを提供する。【解決手段】  薄膜ターゲット１２には、加速器で加速されたビーム７が照射される。薄膜ターゲット１２は、波形に曲げられると共に、第一の傾斜面部１２ａ、第二の傾斜面部１２ｂ及び第三の傾斜面部１２ｃを備える。波形の薄膜ターゲット１２は、ビーム７の入射方向と直交するように配置される。第一ないし第三の傾斜面部１２ａ〜１２ｃの少なくとも一つに対するビーム７の入射角が４５度以下に設定される。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速器で加速されたビームが照射される放射性核種製造用薄膜ターゲットであって、
前記放射性核種製造用薄膜ターゲットは、山形に曲げられると共に、少なくとも第一の傾斜面部及び第二の傾斜面部を備える放射性核種製造用薄膜ターゲット。
【請求項２】
前記放射性核種製造用薄膜ターゲットは、波形に曲げられると共に、少なくとも前記第一の傾斜面部、前記第二の傾斜面部及び第三の傾斜面部を備えることを特徴とする請求項１に記載の放射性核種製造用薄膜ターゲット。
【請求項３】
前記山形の放射性核種製造用薄膜ターゲットが、前記ビームの入射方向と直交するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の放射性核種製造用薄膜ターゲット。
【請求項４】
前記波形の放射性核種製造用薄膜ターゲットが、前記ビームの入射方向と直交するように配置されることを特徴とする請求項２に記載の放射性核種製造用薄膜ターゲット。
【請求項５】
前記第一及び前記第二の傾斜面部の少なくとも一つに対する前記ビームの入射角が４５度以下に設定されることを特徴とする請求項３に記載の放射性核種製造用薄膜ターゲット。
【請求項６】
前記第一ないし前記第三の傾斜面部の少なくとも一つに対する前記ビームの入射角が４５度以下に設定されることを特徴とする請求項４に記載の放射性核種製造用薄膜ターゲット。
【請求項７】
前記山形又は前記波形の放射性核種製造用薄膜ターゲットが、前記ビームの入射方向と平行になるように配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射性核種製造用薄膜ターゲット。
【請求項８】
前記放射性核種製造用薄膜ターゲットは、イットリウム（８９Ｙ）ホイルであり、
放射性核種は、ジルコニウム（８９Ｚｒ）であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の放射性核種製造用薄膜ターゲット。
【請求項９】
加速器で加速されたビームが照射される放射性核種製造用薄膜ターゲットの製造方法であって、
平らな放射性核種製造用薄膜ターゲットを用意する工程と、
少なくとも第一の傾斜面部及び第二の傾斜面部を備えるように、前記放射性核種製造用薄膜ターゲットを山形に曲げる工程と、を備える放射性核種製造用薄膜ターゲットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＰＥＴ（positron emission tomography  陽電子放射撮像法）に用いられる放射性核種製造用薄膜ターゲット及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＥＴ（positron emission tomography  陽電子放射撮像法）は、Ｘ線ＣＴやＭＲＩのような身体の形態画像とは異なり、脳や心臓などの機能、働きを機能画像で表し、病状を正確に捉える検査方法である。ＰＥＴでは、ポジトロン（陽電子）を放出する放射性核種で標識化された薬剤を体内に注入又は吸入し、薬剤が脳や心臓などの身体に移動して集積する様子を、放射性核種が二次的に放出する放射線を特殊なカメラで検出する。
【０００３】
放射性核種は、サイクロトロン等の小型加速器で作られる。加速器で加速された陽子又は重陽子のビームをターゲットに照射し、陽子又は重陽子をターゲットの原料物質と反応させることで、放射性核種が生成される（特許文献１参照）。放射性核種を含む物質は、標識化合物自動合成装置に送られる。標識化合物自動合成装置では、放射性核種を含む物質を体内に注入又は吸入できる薬剤に合成する。
【０００４】
ＰＥＴに使用される放射性核種には、病状に応じて、１５Ｏ、１８Ｆ、１1Ｃ、１３Ｎがある。近年、放射性核種として、ジルコニウム（８９Ｚｒ）が注目されている。８９Ｚｒは、腫瘍に集積する抗体を標識化するのに適しているからである。例えば、動脈硬化病巣や前立腺癌に集積する抗体を８９Ｚｒで標識化すれば、ＰＥＴによって動脈硬化病巣や前立腺癌を確定することができる。動脈硬化を原因として発症する疾患は、癌と共に二大国民病の一つに挙げられている。
【０００５】
ジルコニウム（Ｚｒ）は、周期表において第４族元素に属する遷移金属である。８９Ｚｒは、陽子放出又は電子捕獲によって安定な同位体８９Ｙに崩壊する。８９Ｚｒの半減期は７８．４１時間と比較的長い。抗体プローブは、その大きな分子サイズから腫瘍への十分な集積には数日を要する。８９Ｚｒの半減期は、抗体プローブが腫瘍に集積する時間に略一致するので、８９Ｚｒは抗体を標識化するのに適しているのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２８４３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
８９Ｚｒは、加速された陽子あるいは重陽子のビームを薄膜イットリウム（すなわち８９Ｙホイル）に照射することで生成される。しかし、ビームを薄膜イットリウムに照射しても、ビームが１００％反応に寄与することはなく、ビームの一部が薄膜ターゲットを通過及び／又は反射して、反応に寄与しない散乱ビームとなる。このため、加速器の性能を最大限に利用することができないという課題がある。また、８９Ｚｒが生成されるのは、ビームが照射された部分だけであるので、８９Ｚｒの収量を向上させるのに限界があるという課題もある。
【０００８】
そこで本発明は、加速器の性能を有効利用することができ、放射性核種の収量も向上させることができる放射性核種製造用薄膜ターゲット及びその製造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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、加速器で加速されたビームが照射される放射性核種製造用薄膜ターゲットであって、前記放射性核種製造用薄膜ターゲットは、山形に曲げられると共に、少なくとも第一の傾斜面部及び第二の傾斜面部を備える放射性核種製造用薄膜ターゲットである。
【００１０】
本発明の他の態様は、加速器で加速されたビームが照射される放射性核種製造用薄膜ターゲットの製造方法であって、平らな放射性核種製造用薄膜ターゲットを用意する工程と、少なくとも第一の傾斜面部及び第二の傾斜面部を備えるように、前記放射性核種製造用薄膜ターゲットを山形に曲げる工程と、を備える放射性核種製造用薄膜ターゲットの製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第一の傾斜面部を通過及び／又は反射したビームを、第二の傾斜面部に照射することができる。ビームが複数回薄膜ターゲットを通過及び／又は反射するので、加速器の性能を有効利用することができ、放射性核種の収量も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】サイクロトロンの側面図である。
【図２】サイクロトロンが荷電粒子を加速する原理を示す図である。
【図３】陽子ビームを入射角が約２０度で薄膜ターゲットに照射するときの側面図である。
【図４】入射陽子、散乱陽子（薄膜ターゲットを通過したり、反射したりする陽子）のエネルギをシミュレーションした結果を示す図である。
【図５】本発明の第一の実施形態の薄膜ターゲットの側面図である。
【図６】本発明の第二の実施形態の薄膜ターゲットの側面図である。
【図７】本発明の第三の実施形態の薄膜ターゲットの側面図である。
【図８】本発明の第四の実施形態の薄膜ターゲットの側面図である。
【図９】薄膜ターゲットから８９Ｚｒを分離する方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態の薄膜ターゲットを詳細に説明する。ただし、本発明の薄膜ターゲットは種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
【００１４】
図１は、本実施形態の薄膜ターゲットが組み込まれる加速器（サイクロトロン１）の側面図である。サイクロトロン１は、陽子又は重陽子のビームを加速し、ビームを薄膜ターゲット２に照射する。
【００１５】
本実施形態において、薄膜ターゲット２は、イットリウムホイルから構成される。イットリウムホイルにビームを照射することで、８９Ｙ（ｐ，ｎ）８９Ｚｒ反応又は８９Ｙ（ｄ，２ｎ）８９Ｚｒ反応により８９Ｚｒが生成される。８９Ｙ（ｐ，ｎ）８９Ｚｒ反応においては、例えば１０〜１５ＭｅＶのエネルギの陽子ビームが使用される。８９Ｙ（ｄ，２ｎ）８９Ｚｒ反応においては、例えば１５〜２５ＭｅＶのエネルギの重陽子ビームが使用される。イットリウムホイルの大きさ、厚さは、特に限定されるものではく、例えば大きさが０．５ｃｍ〜２ｃｍ角で、厚さが１００μｍ〜５００μｍである。
【００１６】
図２は、サイクロトロン１が荷電粒子を加速する原理を示す。サイクロトロン１は、一対のディー電極３ａ，３ｂと、ディー電極３ａ，３ｂに電気的に接続される高周波電源４と、を備える。高周波電源４は、ディー電極３ａ，３ｂ間に一定の周期で電場の向きが入れ替わる高周波電圧を発生させる。荷電粒子５は、円運動しながらディー電極３ａ，３ｂ間の高周波電圧で繰り返し加速される。サイクロトロン１には、図示しない電磁石コイルによって一様な磁場６が形成される。この磁場６により、サイクロトロン１の中心部に導入された荷電粒子５が、螺旋軌道を描きつつ外側に向けて移動する。
【００１７】
加速器には、サイクロトロン１の他に線形加速器を用いることもできる。ただし、線形加速器で陽子又は重陽子を加速しようとすると、長い距離が必要になったり、沢山の電極が必要になったりする。このため、サイクロトロン１を用いるのが望ましい。
【００１８】
図３は、薄膜ターゲット２を傾け、ビーム７を入射角が約２０度で薄膜ターゲット２に照射するときの薄膜ターゲット２の側面図を示す。図４は、薄膜ターゲット２に入射される入射陽子、薄膜ターゲット２から散乱する散乱陽子（薄膜ターゲット２を通過したり、反射したりする陽子）のエネルギをシミュレーションした結果を示す。
【００１９】
図３に示すように、薄膜ターゲット２を傾ければ、ビーム７が薄膜ターゲット２を通過する距離Ｌ１が厚さｔ１に比べて長くなるので、その分だけ８９Ｚｒの収量が向上する。しかし、図４に示すように、入射陽子の一部が散乱陽子となるので、入射陽子のエネルギを十分に利用できない。そこで、入射陽子のエネルギを最大限に利用すべく、本実施形態においては、薄膜ターゲット２を波形又は山形に曲げる。
【００２０】
図５は、本発明の第一の実施形態の薄膜ターゲット１２の側面図を示す。この実施形態の薄膜ターゲット１２は、波形に曲げられると共に、第一ないし第三の傾斜面部１２ａ，１２ｂ，１２ｃを備える。第一の傾斜面部１２ａと第二の傾斜面部１２ｂとは、山形に曲げられていて、ビーム７の入射方向から見て、谷折りされる。第二の傾斜面部１２ｂと第三の傾斜面部１２ｃとも、山形に曲げられていて、ビーム７の入射方向から見て山折りされる。
【００２１】
第一の傾斜面部１２ａとビーム７の入射方向とのなす角度はθ１である。第二の傾斜面部１２ｂと入射方向とのなす角度はθ２である。第三の傾斜面部１２ｃと入射方向とのなす角度はθ３である。この実施形態では、θ１＝θ２＝θ３であり、第一の傾斜面部１２ａと第三の傾斜面部１２ｃとは平行である。θ１，θ２，θ３は０度より大きく４５度以下に設定される。望ましくは、θ１，θ２，θ３は１５度以上２５度以下に設定される。波形の薄膜ターゲット１２を図中二点鎖線で示す厚さｔを持つ薄膜ターゲットとして見た場合、ビーム７の入射方向は薄膜ターゲット１２と直交する。
【００２２】
薄膜ターゲット１２を製造する際は、まず、平らな薄膜ターゲットを用意する。次に、第一ないし第三の傾斜面部１２ａ〜１２ｃを備えるように、平らな薄膜ターゲットを波形に曲げる。なお、薄膜ターゲット１２の山形の頂点部分は、折り目がつくように折り曲げられてもよいし、円弧状に曲げられてもよい。
【００２３】
ビーム７は、少なくとも第二の傾斜面部１２ｂに照射される。第二の傾斜面部１２ｂに対するビーム７の入射角はθ２である。ビーム７が第二の傾斜面部１２ｂを通過することによって、通過部分１２ｂ１に８９Ｙ（ｐ，ｎ）８９Ｚｒ反応又は８９Ｙ（ｄ，２ｎ）８９Ｚｒ反応により、８９Ｚｒが生成される。また、ビーム７の一部は、第二の傾斜面部１２ｂを通過したり、反射したりして散乱ビーム（図４の散乱陽子参照）となる。しかし、第二の傾斜面部１２ｂには、第一の傾斜面部１２ａ及び第三の傾斜面部１２ｃが隣接するので、散乱ビームは、第一の傾斜面部１２ａ及び第三の傾斜面部１２ｃに照射される。このため、ビーム７のエネルギを最大限に利用することができ、８９Ｚｒの収量も向上させることができる。
【００２４】
図６は、本発明の第二の実施形態の薄膜ターゲット１３の側面図を示す。この実施形態の薄膜ターゲット１３は、山形に曲げられると共に、第一及び第二の傾斜面部１２ａ，１２ｂを備える。第一及び第二の傾斜面部１２ａ，１２ｂとビーム７の入射方向とのなす角度、第一及び第二の傾斜面部１２ａ，１２ｂの曲げ方は、第一の実施形態の薄膜ターゲット１２の第一及び第二の傾斜面部１２ａ，１２ｂと同一なので、同一の符号を附して詳しい説明を省略する。
【００２５】
図７は、本発明の第三の実施形態の薄膜ターゲット１４の側面図を示す。この実施形態の薄膜ターゲット１４は、波形に曲げられると共に、第一ないし第三の傾斜面部１４ａ，１４ｂ，１４ｃを備える。第一の傾斜面部１４ａと第二の傾斜面部１４ｂとは、山形に曲げられていて、図７中紙面の上方向から見て、谷折りされる。第二の傾斜面部１４ｂと第三の傾斜面部１４ｃとも、山形に曲げられていて、図７中紙面の上方向から見て山折りされる。
【００２６】
第一の傾斜面部１４ａと第二の傾斜面部１４ｂとのなす角度はθ６である。第二の傾斜面部１４ｂと第三の傾斜面部１４ｃとのなす角度はθ７である。θ６＝θ７であり、第一の傾斜面部１４ａと第三の傾斜面部１４ｃとは平行である。θ６，θ７は、０度より大きく９０度以下に設定される。波形に曲げられた薄膜ターゲット１４を図中２点鎖線で示す厚さｔを持つ薄膜ターゲット１４として見た場合、ビーム７の入射方向は薄膜ターゲット１４と平行である。なお、薄膜ターゲット１４の山形の頂点部分は、折り目がつくように折り曲げられてもよいし、円弧状に曲げられてもよい。
【００２７】
ビーム７は、第一の傾斜面部１４ａに照射される。第一の傾斜面部１４ａに対するビーム７の入射角はθ５である。θ５は例えば４５度以上９０度未満に設定される。ビーム７が第一ないし第三の傾斜面部１４ａ，１４ｂ，１４ｃを通過することによって、８９Ｚｒが生成される。また、ビーム７の一部は、第一ないし第三の傾斜面部１４ａ，１４ｂ，１４ｃを通過したり、反射したりして散乱ビームとなる。散乱ビームは、互いに隣接する第一ないし第三の傾斜面部１４ａ，１４ｂ，１４ｃに照射される。このため、ビーム７のエネルギを最大限に利用することができ、８９Ｚｒの収量も向上させることができる。
【００２８】
図８は、本発明の第四の実施形態の薄膜ターゲット１５を示す。この実施形態の薄膜ターゲット１５は、山形に曲げられると共に、第一及び第二の傾斜面部１４ａ，１４ｂを備える。第一の傾斜面部１４ａとビーム７の入射方向とのなす角度θ５、第一及び第二の傾斜面部１４ａ，１４ｂの曲げ方は、第三の実施形態の薄膜ターゲット１４の第一及び第二の傾斜面部１４ａ，１４ｂと同一なので、同一の符号を附して詳しい説明を省略する。
【００２９】
第一ないし第四の実施形態の薄膜ターゲット１２〜１５は、サイクロトロン１内でアルミニウム製の支持台に支持される。支持台には、止め具が着脱可能に固定される。薄膜ターゲット１２〜１５は、支持台と止め具との間に挟まれる。止め具には、ビーム７を通過させるための開口が設けられる。支持台及び止め具は、薄膜ターゲット１２〜１５の形状に合わせて波形又は山形に形成される。
【００３０】
図９は、薄膜ターゲット１２〜１５から８９Ｚｒを分離する方法を示す。８９Ｚｒの分離は、公知のイオン交換クロマトグラフィーを用いて行われる。図９（Ｓ１）に示すように、ビーム７を照射した薄膜ターゲット１２〜１５を濃塩酸に溶解する。次に、図９（Ｓ２）に示すように、溶解液をカラム２１に流す。カラム２１には、ジルコニウムイオンと強い錯形成反応をおこすイオン交換樹脂が充填される。ジルコニウムイオンはイオン交換樹脂に吸着される。また、カラム２１に塩酸を流すことで、カラム２１からイットリウムが排出される。次に、図９（Ｓ３）に示すように、シュウ酸（oxalic acid）をカラム２１に通し、８９Ｚｒをイオン交換樹脂から溶離する。
【００３１】
薄膜ターゲット１２〜１５から分離された８９Ｚｒは、標識化合物自動合成装置に送られる。標識化合物自動合成装置では、人体に注入又は吸入する薬剤を８９Ｚｒで標識化する。薬剤の標識化には公知の手法を採用することができる。例えば、抗体の標識化においては、キレーターと抗体との結合体を作成した後に、キレーターを介してこの結合体と８９Ｚｒとを結合させる手法を用いることができる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な実施形態に変更可能である。
【００３３】
例えば、上記実施形態では、薄膜ターゲットとしてイットリウムホイルを使用し、放射性核種として８９Ｚｒを製造しているが、薄膜ターゲットとしてニッケルホイルを使用し、放射性核種として６４Ｃｕを製造することもできる。
【００３４】
波形の薄膜ターゲットの傾斜面部の個数は３に限られることはなく、４以上にすることもできる。
【００３５】
８９Ｚｒは、ＰＥＴの放射性核種として使用することもできるし、放射線治療の放射性核種として使用することもできる。
【符号の説明】
【００３６】
１…サイクロトロン（加速器）
７…ビーム
１２…薄膜ターゲット
１２ａ…第一の傾斜面部
１２ｂ…第二の傾斜面部
１２ｃ…第三の傾斜面部
１３…薄膜ターゲット
１４…薄膜ターゲット
１４ａ…第一の傾斜面部
１４ｂ…第二の傾斜面部
１４ｃ…第三の傾斜面部
１５…薄膜ターゲット
【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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