２８年国家試験

12C は安定同位体。

解答 ２、５

存在比 98.9％
13C も 安定同位体。 存在比1.1％

代表的な動物実験用のβ線核種は、３Ｈ、１４Ｃ、３２Ｐ
液体シンチレータ、オートラジオグラフィに用いる。

放射化学基礎 １０
１９年国家試験

解答 １

物理的半減期 Tｐ physical half life
生物的半減期 Tｂ biological half life
生物が摂取したＲＩの半分が代謝され排泄される時間

有効（実効）半減期 Teff effective half life
生物が摂取したＲＩの放射性が半減する時間

１ / Teff = １ / Tｐ + １ / Tｂ
Tｐ = Tｂ

ならば半減期99mTc 6時間

18F

Teff = Tｐ / ２110分
131I 8日

67Ga 78時間
201Tl 73時間

２９年国家試験

解答 ３、５放射性同位元素の生成法
１．中性子等による放射化

放射化分析非放射性の試料に、原子炉内中性子や荷電粒子（ｐ、ｄ）やガンマ線を照射してＲＩを生成。

２．ジェネレータ生成
放射平衡でＲＩを生成。99mTc, 81mKr, 82Rb など。

３．原子炉生成 ２３５U の 核反応
原子炉内で２３５U に熱中性子（エネルギーの小さい中性子）を あてると、 ２３５U の 核分裂反応によって、質量数が９０～１００ と １３０～１４０ のＲＩが生成。

１９年国家試験

解答 ５ （１，４も正解）

原子炉内で２３５U に熱中性子（エネルギーの小さい中性子）を あてると、質量数が９０～１００ と１３０～１４０ の元素に核分裂しやすく、約２００MeVのエネルギーを放出する。

原子炉で生成される RI は、２３５U の核分裂で生成される RI と、原子炉内で、２３５U の核分裂で生じる中性子の照射によって (n,γ) 反応や(n,α) 反応で 放射化される RI。
3Li (n,α) 3H
31P (n,γ) 32P
50Cr (n,γ) 51Cr
58Fe (n,γ) 59Fe
59Co (n,γ) 60Co

２９年国家試験
ｐ → n + e+

解答 ２

サイクロトロン生成核種
陽電子放出核種ｐ または ｄ を照射して生成
15O, 13N , 11C, 18F

１８年国家試験

解答 ３

２９年国家試験

解答 ３

放射平衡のジェネレータ装置で生成するRI２９年国家試験

解答 1, ３

１９年国家試験
解答 ５

放射平衡 Radiative Equilibrium
ParentNuclide
親核種
N1

λ１

Daughter
Nuclide
娘核種
N2λ２

N1 = N0 e-λ1 t
d N1/dt = - λ1 N1d N2/dt = λ1 N1 - λ2 N2-λ1td N2/dt +λ2 N2 = λ1 N0e

過渡平衡 Transient Equilibrium
親核種のλ1が娘核種のλ2 より小さい場合。
＝親核種のT1が娘核種のT2 より長い場合。

e-λ2 t は e-λ1 t より十分小さくなるので
N2 =λ1 N0 /(λ2 -λ1) ( e-λ1 t - e-λ2 t )=λ1 N0 /(λ2 -λ1) ( e-λ1 t )=λ1/(λ2 -λ1) ( N0 e-λ1 t )N2 =λ1/(λ2 -λ1) N1

過渡平衡の例

99Mo – 99mTc – 99Tc

99Mo、99mTcの半減期は 66時間、6時間。

全体の半減期は、親核種の半減期と同じ。

永続(永年)平衡 Secular Equilibrium
親核種のλ1が娘核種のλ2 より極めて小さい場合。
＝親核種のT1が娘核種のT2 より極めて長い場合。

N2 ＝λ1/(λ2 -λ1) N1 ( λ1 ≪ λ2 )N2 ≒ （λ1 /λ2 ) N1

永続平衡の例

226Ra – 222Rn – 218Po

226Ra (ラジウム) の半減期は 1600年。
222Rn (ラドン) の半減期は 3.8日。

１９年国家試験

解答 １、２

溶媒抽出法 solvent extraction[ 分配の法則 ]混じり合わない２種類の液体、液層に１つの溶質が溶ける場合、各液層中での溶質濃度C1、C2の比率は、溶質の分量に関係なく一定であり、その比を、分配係数 K という。 K = C1/C2

照射後のターゲット試料を塩酸などで水溶液化し、溶媒抽出法では、主に有機溶媒を加える。

照射試料液体中に複数の RI が存在する場合、１．分離したい RI を沈殿抽出するための担体を捕集剤（共沈剤、collector）という。
２．分離したい RIを試料液体中に保持するための担体を 保持担体（hold back carrier）という。
３．除きたい RI を沈殿抽出するための担体をスカベンジャ-（scavenger） という。
scavenger 【名】１ 腐肉を食べる動物, 清掃動物
２ 市街清掃員, ごみ集め人 ( cleaner, sweeper ).
３ 〔化〕不純物除去剤.

無担体分離 carrier free
RI を分離する作業で、担体（抽出したいRI と 化学的挙動が同じもの。安定同位体など）を加えて RI を分離抽出する場合、抽出された RI の 比放射能（RI １ｇ あたりの Bq 数、比放射能 ＝放射能／重量 ）は、大きいほど良好な抽出である。
同位体担体を加えずに高い比放射能で目的とする RI を抽出する作業を、無担体分離という。

ジラード・チャルマー（ズ）法
Szilard – Chalmers’ method（ｎ、γ）反応の他にも、サイクロトロンでの（ｄ、ｐ）反応、γ線照射での（γ、ｎ）反応も、ターゲット試料と原子番号が同じ RI が生成されるが、同時に RI から 発生するガンマ線、陽子線、中性子線で反跳原子（ホットアトム）となった RI が、ターゲット分子内の化学的結合から切れて、無担体の大きい比放射能の RI が抽出される方法。

３．イオン交換法 ion exchange process
イオン交換樹脂を用いて RIを分離精製する方法。
イオン交換樹脂に分離したい溶質を含む溶液を接触させ、樹脂中と溶液中の同符号のイオンが交換され平衡状態に至る現象をイオン交換という。
この方法の利点は、大量のＲＩ抽出が可能なこと。
欠点は、長時間を必要とすること。

２９年国家試験

解答 ２

４．クロマトグラフィ chromatography
物質を分離・精製する技法。
物質の大きさ・吸着力・電荷・質量・疎水性などの違いを利用して、物質を成分ごとに分離する。
クロマトグラフィは、固定相または担体と呼ばれる物質の表面あるいは内部を、移動相と呼ばれる物質が通過する過程で物質が分離されていく。

ペーパー（濾紙）クロマトグラフィ
固定相は固体（濾紙）、移動相は液体（溶媒、展開剤）が用いられる。

Rf (Rate of flow) 移動率
濾紙に試料溶液を付けた原点から、溶媒の浸透先端までの距離 a
原点の試料から標識化合物が移動した距離 b
Rf = b/a
物質により決まった値（一定の濾紙、展開剤にて）

イオン交換クロマトグラフィ
ion-exchange chromatography IEC
固定相は直径１μm以下の微細球状のイオン交換樹脂をカラムに詰め込んだもの。
移動相は、いろいろなｐH、塩濃度の溶離剤が用いられる。
溶離剤のｐHなどに応じて試料中のイオンが中性化してカラム内のイオン交換樹脂から離れ、分離される。

２９年国家試験

解答 ４

７．ラジオコロイド

radiocolloid

通常の物質は溶解度より低い濃度ではコロイドを形成しないが、微量（10-10～10-18 g）のRI は、溶液中で安定なコロイド粒子（１～100μmφ）を形成する。これを ラジオコロイド という。
ラジオコロイドになりやすい元素

P、Y、Zr、Nb、Po、Bi、Th、Pu、Ba、La、Ce Ca、Ag

ラジオコロイドになった RI は、通常の非放射性同位元素と物理化学的挙動が異なることに要注意。
重力や遠心分離で容易に沈殿する。
コロイドになるとイオンとしての挙動は示さなくなる。
特に、コロイドは、容器壁面やイオン交換樹脂に吸着しやすい性質を持つ。
吸着のしやすさは溶液のｐHで変化する。

２９年国家試験

解答 ４

標識化合物の合成法の種類
１．化学（的）合成法 （１４C、３H 標識化合物）
１４C は グリニヤール反応
２．生合成法 （天然有機化合物のRI標識）
３．同位体交換法 （３H、放射性ヨウ素交換）
３H ガス接触法は ウイルツバッハ法
４．反跳合成法 （ホットアトム法）
５．その他 （99mTc、 放射性ヨウ素の標識）
１２５Ｉ の直接的標識法は クロラミンＴ法、間接的標識法は ボルトンハンター法

１９年国家試験

解答 ５

標識化合物の 放射化学的純度（radiochemical purity）
目的の標識化合物の放射能=ｘ 100（％）
全体の放射能高速液体クロマトグラフィ（HPLC）などで放射化学的純度が測定される。
基準を満たしていない院内製造の放射性薬剤（18F-FDG など）は検査に使用しない。

１９年国家試験

解答 ３、５

放射分析法 radiometric analysis
非放射性の試料に定量的に結合する放射性物質を加え、沈殿または上清の放射能を測定して、試料を定量分析する方法。
試料A と沈殿を生成する放射性物質B＊ を、試料Aに滴下し、沈殿A B＊ の放射能を測定。
① 直接法 ： 沈殿物の放射能から試料中の目的物質の定量を行う② 間接法 ： 上澄の放射能から試料中の目的物質の定量を行う。

放射化分析法 radioactivation analysis
サイクロトロンで陽子ｐ （proton）または重水素原子核ｄ (deuteron)を非放射性元素（ターゲット核種）に照射し、放射性元素を生成する。
その放射能のエネルギーや半減期などを調べ、核種の種類や重量を分析する方法。

放射化学分析法 radiochemical analysis
核実験等に伴う放射性降下物（ 90Sr、131I、137Cs など） や、自然界の物質（温泉水など）に含まれる放射性核種の同定や定量を行う分析。

同位体効果isotope effect

同位体元素は、陽子数は同じなので化学的性質は同じ。
しかし質量数が異なるので、物理的性質（拡散速度や沸点など）が異なること。
特に １Ｈ と ２Ｈ、１Ｈ と ３Ｈ との物理的性質の差は大きく、Ｈ は同位体効果が大きい。
炭素より重い元素には、同位体効果はほとんどない。

14Cによる年代測定法

半減期 5730年

炭素の安定同位体は12C 。 14Cは成層圏で宇宙線に含まれる中性子と窒素14Ｎとの放射化反応で生じる。
14Ｎ （ｎ、ｐ） 14C。
14C は炭素の1.2 x 10-10 ％ を占め、大気中の炭素の比放射能は一定値を維持している。
生きている動植物内の炭素比放射能も同じ値だが、死亡した生物は14C の物理半減期（5730年）に従い、時間経過とともに炭素比放射能が減少する。
この現象を利用して、土器等に付着した食物、木製の建築物や美術品の炭素の比放射能を測定して、それらが何年前に作成されたかを計算できる。

アクチバブルトレーサ法 activable tracer method
野外では非密封放射性トレーサを使用できない。
野外で植物や動物に、ユウロピウムＥｕ などの非放射性元素をトレーサとして摂取させる。
動植物を採取した後に原子炉内に入れ中性子でトレーサを放射化して目的物質を定量する方法。
ユウロピウムＥｕは自然界の存在量が少なく、中性子で放射化しやすい（放射化断面積が大きい）。極微量のＥｕを特定の土壌に入れて植物を栽培し、根や葉への土壌成分吸収量を定量するなどの、野外調査が出来る。

１８年国家試験

解答 １

よく使用される 酸性 陽イオン交換基
スルフォ基(スルホン酸基)
カルボキシル基（カルボン酸基)–SO3-( –SO3 H )-( –COOH )–COO

よく使用される 塩基性 陰イオン交換基
第４級アンモニウム基 –（NR3） （強塩基性）
アミノ基–（NH２R） （弱塩基性）
イミノ基–（NHR ２） （弱塩基性）