α線がん治療薬分析装置－薬剤の損失と被ばくリスクを低減化－

瀬川麻里子
日本原子力研究開発機構
原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター
原子力センシング研究グループ

自己紹介
広島生まれ
・放射線への畏れと興味
大学
・「宇宙は放射線で満ちている」～中性子が肝!?放射線が拓く宇宙史～
日本原子力研究開発機構
瀬川麻里子

社会人
・中性子で見えないものを可視化
母になる
・人の大事さ、命を守る大変さに気づく～社会とつながり新医療に貢献したい～
現在
計測技術を医療用分析へ展開、特許取得～装置の実装・分析支援活動～

1

1

独自技術を医療へ展開
パルス中性子イメージング
元素毎の非破壊3次元イメージング技術
材料や機器の要素（元素）毎の評価が可能に！
開発した撮像装置

JAEA独自の放射線計測技術
高速・高感度分解能評価ターゲットの実用化期待される応用先連携（J-PARC)
世界初
パルス中性子イメージング専用装置

医療へ展開
開発した分析装置

α線がん治療薬分析装置

連携先

QST
211Atの新分析法

大阪大学

2

目次
背景
分析技術のニーズ

従来技術の課題

開発した技術・装置

新技術の性能
新技術の効果と今後のスケジュール

3

がんと治療法
現在の標準的ながん治療法
放射線療法

照射療法（X線・陽子線・重粒子線等）
内用療法（β線・γ線・X線）
標準的な治療法では治らないがんが存在

化学療法

新がん治療法としてβ,γ, X線等より細胞の治療効果が高い
α線を利用できないか？

外科療法

α線新がん治療法
放射性同位体（RI)から飛び出る
α線でがん細胞のみ叩く
医療用RI（211At,225Ac等）
を含む薬剤
がんに集積

薬剤
α線

有効性の実証：α線内用療法による治験

９
カ
月
後

がん細胞
全身に転移

治療法が確立していない
全身がんに有効他臓器への損傷が低い

実用化が熱望Kratochwil et.al., J Nucl Med

がん消失 vol. 57, 1941 (2016)4

分析技術のニーズ
合成から投薬まで核反応で生成

化学分離
α線を放出する製薬（薬剤への合成）
NH211At

αN

Bi等
分析

H211At

分析

投薬

NH2

分析

分析

化学状態（化学形）：がん細胞への集積に影響生成量：薬剤の効果（強さ）に影響
医療用RIは合成から数時間～数日で半減

がん新療法の実現には、短時間で生成量・化学形を高精度（５％程度）分析する技術が有効
5

従来技術の課題
従来技術課題方針

化学形と生成量は別測定

短時間かつ実用的に利用できない新技術の開発方針

写真板（IP)と薄層クロマトグラフィ（TLC)による分析法（IP-TLC)で導出①分析に時間がかかる

１．短時間化IP②分析できない化学形がある γ・X線も検出

化学形

放射線を選別せず検出
放射性同位体

α線
γ・X線

TLC
用紙に垂らすだけで化学形分離
211AtO 4211AtO - 211At3

生成量
半導体Si検出器等を利用し生成量を導出

放射線に対し低感度（長時間の撮像が必要）（γ・X線を出す不純物が妨害）

２．化学形・生成量同時測定③分析に手間がかかる
化学形・生成量は別装置で測定④広い作業スペースが必要

３．省スペース化

多種の大型装置を利用
人・物の移動が発生（必要スペース＞2m2 )6開発した技術 1
開発方針（短時間化・省スペース化）
１．短時間化

・放射線への感度が低く、長時間撮像が必要
従来技術
IP-TLCの課題 ・広い作業スペースが必要
解決策

２．化学形・生成量同時測定

高感度化

最適化

薄型検出器により高増幅・３Dプリンター
α線のみ高感度検出 高速度カメラでの試作でその場観察 ➔統一した装置を小型化
撮像システム概要図
新技術

高増幅・高速度
CCD/CMOSカメラ

対物レンズ

３．省スペース化

高速化

α線検出器

可視光
特許 第7128479号
TLC試料

暗箱

観察モニター

7(共同発明QST)「α線放出核種の分析方法及び分析装置」 7

新技術の性能 1
成果1 短時間化
１．短時間化３．省スペース化

Brightnss/sec/pixel
輝度値 [arb. unit]

２．化学形・生成量同時測定

測定時間を1/40に 短縮

IP
本発明
従来技術との感度比較

10010-1

新技術

大幅に上昇

10-2
従来技術（IP）

10-3

100
300 500700
211Atの放射能[Bq]Activityof 211At sample [Bq]放射性同位体がなくなる時間＊（*半減期： 211Atでは7.2時間）
に対し、十分に短かい時間での分析が可能

8開発した技術 2開発方針（全化学形・生成量同時測定）
１．短時間化

γ・X線を出す不純物の妨害で全化学形の分析が不可

従来技術
IP-TLCの課題
IP-TLC

２．化学形・生成量同時測定

α線
検出
211AtO 4

γ・X線
検出

α線
検出
211AtO 3

α線
検出211At-

不純物

新技術
TLCで化学形毎に自動分離し、α-TLCイメージング 211Atから放出されるα線のみ検出→不純物の妨害なく、化学形を分析

αイメージング
α線
検出

３．省スペース化
TLC

211AtO 4γ・X線検出せず

α線検出
211AtO 3

不純物

α線検出
211At-

9新技術の性能 2-1
成果2-1 化学形測定
１．短時間化207Po
211AtO - 211AtTLC可視化結果
3従来技術（IP）
207PoのX線による妨害➔211AtO -分析不可
4TLC可視化結果
新技術

２．化学形・生成量同時測定

３．省スペース化

211AtO 3211At-

211AtO -を含む化学形分析が可能
IP
4

本発明

輝度値

輝度プロ
3000
ファイルの比較

輝度値

α-TLCイメージングで全化学形の可視化を達成

211AtO 4207Po

新技術
従来技術
211AtO 32000
211AtO 4211At-

1000
02
468
薄層クロマトグラフィー上の位置[cm]薄層クロマトグラフィの位置 [cm]10

新技術の性能 2-2
成果2-2 生成量測定
１．短時間化

放射能と輝度値の関係

211At可視化画像

1(107)２．化学形・生成量同時測定
α-TLCイメージングで生成量の測定を実現

輝度値

0.80.6
0.40.2
0200

400

600

放射能[Bq]800

高精度測定が可能（誤差3%以下）
３．省スペース化

生成量の高精度測定を実現
11新技術の性能 3と装置
成果3 省スペース
１．短時間化装置（スペース）の大小比較
従来技術
≫
新技術
多種類の大きな装置
化学形分析装置

１台で分析が完結製作した試作機

IP読取機等２．化学形・生成量同時測定

IP
生成量分析装置
Si検出器等必 要 ス ペ ー ス ＞ 2m2➔人や物の移動が必要

３．省スペース化
まとめ

試作機底面：20 cm x 20 cm➔移動なしで分析可能

実用可能な大きさを実現

短時間かつ省スペースで全化学形・生成量を同時に分析可能な
α-TLCイメージング技術を確立

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分析装置の効果分析装置で何を実現するか・短時間化

・貴重な薬剤の損失を低減化

・化学形と生成量の同時分析

・余計な手間削減による高い実用性・省スペース化・作業者の被ばくリスク低減化

薬剤を無駄にせず、作業者の被ばくリスクの低い分析装置で新医療に貢献実現の基盤となった技術
原子力基礎基盤技術である、放射線の非破壊分析・可視化技術①発明の名称：α線放出核種の分析方法及び分析装置 出願番号：2019-136227
出願人：JAEA 発明者：瀬川 麻里子、藤 暢輔、前田 亮、西中 一朗②発明の名称：放射性同位体の分析方法及び分析装置 出願番号：2021-173289
出願人：JAEA 発明者：瀬川 麻里子、前田 亮、藤 暢輔③発明の名称：α線放出核種の分析方法及び分析装置 出願番号：2023-016184
出願人：JAEA 発明者：瀬川 麻里子、前田 亮、藤 暢輔

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まとめ
社会実装に向けたタイムライン
・2021年 試験運用開始：国内拠点 大阪大学、QST、福島県立医大・2022年 国内企業と製品化に向けた契約（実施許諾契約）を締結
・2023年 製品化
・2024年 国内拠点へ製品の社会実装を予定、現地でのテスト分析を支援

・α線可視化分析のご依頼も、学術領域を超えて受け入れています。ご興味があればご相談ください。
・ユーザーの皆様のご意見をフィードバックし、個別化分析装置として還元したいと考えています。

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お問い合わせ先

日本原子力研究開発機構
研究開発推進部
e-mail seika.riyou@jaea.go.jp

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