(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
核反応に起因して僅かな導電率を呈するイオン化可能な又は分極可能な放射性核種を含有する液体の又は液化するターゲット材からキャリヤのない放射性核種を分離する方法において、この方法は以下のステップから構成される：
（ａ）貫流セル内にガラスカーボン製のシリンダ状の被覆部を電極として配置し、この被覆部の軸線上に沿った白金毛細管を逆極性の電極として配置し、この場合、この貫流セルの上端部の止め具と下端部の止め金具が、この貫流セルを密閉し、この上端部の止め具は、不活性ガスの導管及び圧力を均一化する開口部を有し、
（ｂ）放射性核種を含有する液体の又は液化するターゲット材を毛細管の形態をした逆極性の白金電極の内部を通じて貫流セルに供給し、
（ｃ）電界をこの液体の又は液化可能なターゲット材に印加して、放射性核種を一方の電極面上に電気定着し、
（ｄ）ステップ（ｃ）に引き続き、貫流セル内の電圧を一定にしつつ、この液体の又は液化されたターゲット材をこの貫流セルから除去することによって、この液体の又は液化されたターゲット材を放射性核種から分離し、
（ｅ）電界を解除するか又は逆極性の電界を印加することによって、ステップ（ｄ）において分離されたキャリヤのない放射性核種の溶液を生成する。
【請求項２】
シリンダ状の電極が、ステップ（ｃ）における放射性核種を電子定着する電極として選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
放射性核種は、ステップ（ｃ）においてシリンダ状の電極の表面に電子定着されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
放射性核種を含有する液体の又は液化するターゲット材は、ステップ（ｂ）において毛細管の形態をした逆極性の白金電極の内部を通じて貫流セルに供給されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
放射性核種は、ステップ（ｃ）において10〜100V/cmの電界強度で電子定着されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（ｃ）における一方の電極が、少なくとも３cm2の表面積を有する固定電極であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ステップ（ｅ）におけるキャリヤのない放射性核種の溶液の生成は、加熱を伴って実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ステップ（ｄ）における放射性核種が分離された液体の又は液化されたターゲット材は、不活性ガスでもって貫流セルから除去されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
（ｆ）ステップ（ｅ）で生成されたキャリヤのない放射性核種の溶液を分配して有機合成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ターゲット材からキャリヤのない放射性核種を分離する方法において、この方法は、請求項９において分配されたキャリヤのない放射性核種の溶液との求核的な交換に対して利用されるステップから構成されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、僅かな導電率を呈する液体ターゲット又は液化可能なターゲットからキャリヤのない放射性核種を分離する方法に関する。これらの放射性核種は、複数の電極のうちの一方の電極に対して核種を電気定着させる電界を印加した電極配置内において核反応プロセスによって、特にサイクロトロン放射によってイオン化可能な形態で又は分極可能な形態で発生する。この核種は、ターゲット液を除去し、さらなる処理のための溶剤を追加した後に無磁場の下で又は逆極性の電界内でこの電極から再び分離する。そして本発明は、この方法の実施及びこの方法の実施に適した貫流セルに関する。
背景技術
特に医療診断で重要な役割を果たす放射性トレーサー化合物を製造する場合、特に寿命の短い放射性核種が使用される。さらにこれらの放射性核種は、可能な限りキャリヤのない形態で提供される。
それ故に、キャリヤなしの作業であっても可能な限り多い標識生成量（Markierungsausbeute）を維持しつつ可能な限り時間を節約した作業が必要である。さらにこの場合、高価なキャリヤ材を使用する場合、このキャリヤ材を可能な限り損失なしに回収することを考慮しなくてはならない。
放射トレーサー技術用の放射性核種を得るための特に優れた方法は、キャリヤ材のサイクロトロン放射である。これに対しては、18Ｏ−Ｈ2Ｏから18Ｆを生成することが具体的に説明する例として使用され得る：18Ｆは、その半減期が約110分であり、特に陽電子放射断層撮影用のフッ素−１８標識フルオロデオキシグルコースを合成するために使用される。18Ｆは、サイクロトロン放射によって18Ｏ−Ｈ2Ｏから生成される。この18Ｆは、１グラム当たり約150ドイツマルク(150,--DM/g)の価格で処理コストに算入される。
既に８年前から広く使用されている技術によれば、サイクロトロン内で生成された18Ｆフッ化物が、イオン交換によって18Ｏ−Ｈ2Ｏから分離される。この場合、［18Ｏ］Ｈ2Ｏの損失，イオン交換器の中身の有機物質による18Ｏ−Ｈ2Ｏの汚染及び付着している湿度による［16Ｏ］Ｈ2Ｏの混合が発生する。
さらに、塩基性の移相触媒及び／又は炭酸塩を添加したターゲット液が、蒸留によって［18Ｆ］フッ化物から分離される方法も公知である。
これらの方法は、既に長期間にわたって使用されているものの全く明らかに不十分である。
冒頭で述べた種類の方法は、D.Alexoff等（Appl.Radiat.Isot.第40巻，NO.1，第1-6頁，1989）によっても既に研究されている。D.Alexoff等は、距離の可変な入れ子式の複数の坩堝から構成された１つの電気化学セルを記す。これらの坩堝のうちの陰極として使用される内側の白金の坩堝は、その高さがマイクロメーターネジによって調節可能である。これらの坩堝のうちのグラファイト又はガラスカーボンから成る外側の坩堝は、分解可能なＰＶＣ支持部内に取付けられていて、液体を交換するために一種のジャッキを介して設置されている。
直流電圧源は、電流の強さが１アンペアの場合に０から20Ｖまで調節可能である。したがって、100-300V/cmの電界強度が適用される。
グラファイトの坩堝を使用するためには、18Ｆの生成量が70％まで提示される。一般に、白金電極とガラスカーボン電極を有するセルは、より大量の核種の型どおりの生産に対しては効率が悪いとみなされ、イオン交換法のほうが優れている。
しかしながらこの見解とは逆に、放射性核種の十分多い最終生成量を僅かな時間経費で実際に損失なしに回収しつつターゲット材から放射性核種を事実上特に適切に分離することが開発されている。この回収は、冒頭で述べた電気定着によって実施され、主に処理が不変な電極配置を有する貫流セル内で実施され、ターゲット液が一定電圧の維持下で分離されることを特徴とする。
本発明のその他の特徴は、特許請求の範囲と以下の説明に記載されている。
本発明の技術は、核種の多い生成量と自動動作に最良に適合されている迅速な処理とを維持しつつターゲットの損失を最小限にすることによって、特に良好な経済性で放射性核種／ターゲット液の分離を放射トレーサー合成処理に円滑につなげることを可能にする。
この技術は、サイクロトロン放射したＨ218Ｏターゲットに基づいて開発された。それ故に以下では、この特別な例を引用して主に説明する。
本発明の方法は以下の原理に基づく：分極したか又はイオン化した形態のそれぞれの放射性同位体が、電界内で逆に荷電された電極に向かって移動し、そこで一種の「電気吸着」によって定着される方法で、僅かな導電性の液体中に溶解された分極可能なキャリヤのない放射性核種又はイオン化するキャリヤのない放射性核種が溶液から遊離される。この場合、比較的大きい固定電極を有する同軸状の幾何構造及び電界強度のピークの回避が放射性核種をイオン化されている添加物のないターゲット液からキャリヤなしに回収するために特に有益であると実証されている。放射性核種が電極面に定着した後に、ターゲット液が、−電界を保持した場合に−実際に定量的に放射性核種から除去され得る。後で電界を消去することによって、又は短期間に電極を逆極性にすることによって、放射性同位元素の負イオン又は正イオンが、再び溶解しうる。特に高純度の「通常の」水がこれに対して使用される。引き続き、水性の活性溶液が複数の合成ボックスに対してオンラインで配分できる。
本発明の貫流セルは、特に直接輸送経路に沿って照射ステーションから（例えば、［18Ｆ］-フッ素酸化グルコースを製造する）放射性トレーサ合成部若しくは合成装置に連結されているか又は場合によってはさらに輸送管若しくは合成装置自体の一部を形成する。電極の材料としては、一方では放射性核種が与えられた条件下で電極の材料中で化学反応するか又は不可逆に付着することを不可能にし、他方では放射性核種がシステムの極性の反転時に溶解することを保証する材料が考慮される。ガラスカーボン（Sigradur（商標））及び白金が条件を満たす。放射性核種を電極から剥がす前に、−電界を印加しつつ−効果的に「中間洗浄」し、次いで電界を解除し、場合によっては加熱しつつ、核種を溶解してもよい。溶媒としては、高純度の水又は場合によっては引き続き放射性トレーサを合成するために設けられている溶媒（溶媒、例えば錯化剤のような添加物を場合によっては含むアセトニトリル）が使用される。
電圧源としては、好ましくは約30Ｖまでステップ状に出力する直流電圧源が使用される。析出に対しては、特に電界強度が100V/cmを越えない電界強度にする必要がある。固定電極の可能な限り平坦化された「閉鎖的な」表面が目的に合っている。
本発明のその他の特徴を添付した図面に基づいて以下に記した実施の形態から説明する。
発明を実施するための最良の形態
図１によれば、18Ｆをサイクロトロン照射したＨ218Ｏから分離する装置が、供給毛細管として形成された電極２及び容器の側壁を形成しほぼシリンダ状の陽極３を有する貫流セル１を備える。この図は、以下に記されている放射性核種／ターゲット液の分離の方法ステップに基づいて容易に理解できる：
１）18Ｆを含むターゲット液（Ｈ218Ｏ）を照射ステーション（ターゲット）から貫流セルに輸送する。
水溶性の相が、ガス（Ｈｅ）で満たされた注入器IIを用いてターゲットから弁Ｖ２，Ｖ６を通じて貫流セル１内で加圧される。制御された緩やかな輸送が、セルの下端部で毛細管２を通じて供給されるこのセル内の18Ｏ−水の飛散を阻止する。
２）電子吸着による18Ｆの析出
20Ｖの直流電圧の場合、負に帯電されているフッ化物イオンが、約６分以内に陰極として接続された毛細管２に対して陽極にシリンダ状のSigradur（商標）の被覆部３面に析出又は定着される。18Ｆが電子吸着された後に、イオノゲン的な添加物のない18Ｏ−水が、電界を維持しつつ弁Ｖ１１，Ｖ１０を通じて流入する制御可能な弱いヘリウム流によって収集容器４内に輸送される。したがって照射に使用される水は、ほぼ定量的に回収される。
３）電子定着された18Ｆを「通常の」水中に移す。
２mlの水が、注入器IIIを用いて弁Ｖ６，Ｖ１２を通じてセル１内に注入される。18Ｆを水溶性の相内に迅速にかつ定量的に移すため、水は、電界の極性が反転している間に（ここでは、白金の毛細管２が陽極を構成する）特に加熱される。この目的のために、Sigradur（商標）の被覆部３が、抵抗加熱によって約50℃にされる。−定着のために印加され、セルからＨ218Ｏを除去し、場合によっては引き続く「中間洗浄」の間に保持される電界が、剥離過程に対して短期間だけ極性反転され、次いで遮断され得るか又は単に遮断され得る。−18Ｆを含む水が、約５分後にヘリウム流によって弁Ｖ８，Ｖ９及びポリプロピレンの導管を通じて合成モジュール（ボックス）に輸送される。
４）新たな分離に対してシステムを準備するためのセルの乾燥
空のセル１が、−Sigradur（商標）の被覆部３を同時に加熱するときに−ヘリウム流によって乾燥される。その結果、セルを18Ｆ／18Ｏ−水で満たすことが、ターゲット液の希薄化にならず、同時にターゲット液の品質低下を招かない。乾燥プロセスの場合、ヘリウムが、弁１３，Ｖ６及び白金の毛細管を通じて流入し、そして弁Ｖ７及びそれに連結されたＡｌ2Ｏ3のカートリッジを通じて外部に流出される。このカートリッジには、場合によってはガス状に発生する18Ｆを定着させ、環境汚染を阻止するという目的がある。この乾燥は、約15分持続する（弁Ｖ７は、充填過程ごとに並びに電子吸着及び電子脱着の間は開かれている）。
これらのステップ１〜３は、全体で約15分を要する。
図２によれば、貫流セルは、主に被覆部３と同軸状の白金毛細管２とから形成される。シリンダ状の容器がこの白金毛細管２を通じて満たされるか、又は、不活性ガスがこの白金の毛細管２を通じてこの容器内に流入され得る。18Ｆ／Ｈ218溶液の充填状態が全容積の約50-70％になるように、このシリンダの高さは決められている。白金毛細管の内部容積は35μｌである。通常の充填状態の場合、毛細管内の液体容量は約20μｌである。その結果、18Ｆフッ化物の析出に関与しない液体量は全容積の１〜２％だけである。このシステムは、合成樹脂の止め具５によって固定され密閉される。浅い漏斗が、止め具の下端部に嵌め込まれている。この浅い漏斗は、水を排出する導管内に合流する。Ｈｅ導管６及び開口部７が、ＰＥＥＫ製のこの止め具５のヘッド部分内に存在する。ガスが、この開口部７を通じて外部に排出され得る。制御可能なガス流が、セルの制御された排出を可能にする。Sigradurのシリンダ３及び白金毛細管は、直流電圧源８に接続されていて、選択的に陰極又は陽極に切り替えられ得る。さらに貫流セルは、温風流や例えば加熱コイルのような電気加熱部によって加熱され得る。特に好ましくは、この配置は、電圧の印加やセルの加熱に関与するプログアム制御によって支援される。
示された例の場合、Sigradur（商標）のシリンダが、70mmの長さ及び７mmの内径を有する。白金毛細管の内径は0.8mmであり、電極の間隔は2.7mmである。
これらの値は、明らかにその都度の実際の要求に応じて変更され得る例にすぎない。この場合、バッチモード時に好ましくは所定の緩衝容積（Puffervolumen）を解放しつつターゲット液をセル内に格納しなければならない点、及び短い半減期の同位体の活性損失を考慮しつつイオンを電極に向けて迅速に移すため、電極の間隔を非常に狭くしなければならない点を考慮する必要がある。
18Ｆ／Ｈ218Ｏの分離用の別の貫流セルが、図３中に示されている。この貫流セルは、平行に配置されたSigradur板９，１０を有する。これらのSigradur板９，１０の間隔は、約２mmである。したがって図３では、電極として機能する板が、包囲する合成樹脂ストリップ１１によって互いに分離されている。この合成樹脂ストリップ１１は、電気的な絶縁と中央に配置された矩形の流路の密閉の双方を保証する。18Ｆ溶液が、電界の印加時にこの流路を通過できる。
18Ｆフッ化物が電子固着(Elektrofixierung)された後に、セルが有機溶媒でされ得、同時に残留水が除去され得る。例えば、ヨーロッパ特許発明第0167103号明細書中に記されているように、位相転移触媒が有機溶媒中に溶解している状態で、フッ化物が、極性反転後に水なしに有機相に移行され得る。その結果、このフッ化物は、−熱的に脱水することなしに−18Ｆ薬剤から求核剤を合成するために任意に使用できる。
図４は、18Ｆフッ化物をＨ218Ｏから分離した結果を例示的に示す。電圧が20Ｖの場合、18Ｆが、Sigradurの陽極面に定着する。時間に依存した電流の減少が、析出の過程で確認できる。この電流の減少は、約５分後に停止する。通常の水の元で電界を反転させた後に放射性核種を脱着することは、時間に依存して測定される。この場合に（２mlごとに）３回水を交換した後に得られた82％の活性度（Aktivitaetsausbeute）は、実際に実現可能な結果に一致しない。１回の水の追加及び貫流セルの同時の加熱時の極性の反転は、約90％の１８Ｆを回収する。
【図面の簡単な説明】
図１  貫流セルを有する分離装置の図である。
図２  分離装置に対して適した貫流セルの詳細を示す。
図３  導管部材として機能する貫流セルの図である。
図４  放射性核種の電子定着及び電子再溶解の例のグラフである。
符号の説明
１    貫流セル
２    電極，毛細管
３    陽極，被覆部
４    収集容器
５    止め具
６    Ｈｅ導管
７    開口部
８    直流電圧源
９    Sigradur板
１０  Sigradur板
１１  合成樹脂ストリップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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