吸着剤、その製造方法及びそれを用いたＳｒ−９０／Ｙ−９０発生器

专利摘要:
本発明は、吸着剤、その製造方法及びそれを用いたストロンチウム／イットリウム発生器に関するもので、より詳細には、吸着剤の骨格構造であるシリカ表面に有機シロキサン官能基およびリン酸基を有する、二官能性有機シラン化合物を有する放射性同位元素吸着剤、および放射性同位元素吸着剤の製造方法、および放射性同位元素吸着剤を用いたストロンチウム／イットリウム発生器に関するものである。放射性同位元素吸着剤は、９０Ｙに対し高い吸着容量、例えば吸着剤０．４ｇを充填したカラムを用いて、高純度のＹ９０で、ＩＣｉ９０Ｓｒ／９０Ｙから９５％以上の抽出率を有するため、９０Ｙを必要とする分野で有用に使用することができる。
公开号:JP2011515214A
申请号:JP2011501722
申请日:2009-03-27
公开日:2011-05-19
发明作者:シク イ，ジュン；シン，ヒョン−ヨン；ソン，クワン−ジェ；チャン，キョン−ドク；パク，ウル−ジェ；ハン，ヒョン−ス；ホン，スン−ボク
申请人:コリア アトミック エナジー リサーチ インスティチュート；
IPC主号:B01J20-22

专利说明:

[0001] 本発明は、吸着剤、その製造方法及びそれを用いた９０Ｓｒ／９０Ｙ発生器に関するものである。]
背景技術

[0002] ９０Ｙは、医療のための放射性同位元素であり、臨床に使用されている。９０Ｙの使用増えるにつれて、過去幾年にわたって多様な型の発生器システムが開発されている。]
[0003] しかしながら、現在、登録された特許のほとんどは、金属錯化剤を用いた溶媒抽出プロセス、常用吸着剤を用いた分離プロセス、およびそれに類似するものなどのプロセス特許である。]
[0004] 従来技術を詳しく見ると、特許文献１は、イットリウムの分離法を開示し、ここでは鉱酸水溶液ならびに有機酸および有機リン酸溶液の少なくとも一種にイットリウム含有混合物を溶解させた溶液を、多段式液体−液体抽出システムで逆流接触させて、溶質を抽出し、その後抽出した溶質を抽出システムの第一工程に戻して再び逆流接触手順をさらに行い、イットリウム含有溶液を回収し、その後回収したイットリウム溶液と他の溶媒（この溶媒のうち、少なくとも種は初めに使用した溶媒と異なる）とを混合し、混合溶液を形成し、その後その混合溶液を互いに多段式で逆流接触させて溶質を回収し、その後抽出した溶質を多段式液体−液体抽出システムの第一工程に戻し、純粋なイットリウム含有溶液を分離している。]
[0005] 特許文献２には、以下の工程：
（ａ）水溶液に９０Ｓｒ硝酸塩及び９０Ｙ硝酸塩を含む放射性ストロンチウム硝酸塩を溶解する工程；
（ｂ）混合溶液を蒸発させ、その後１次乾燥し、固体を得る工程；]
[0006] （ｃ）固体を８０重量％以上の硝酸に接触させ、これにより９０Ｙが酸溶液に溶解してストロンチウムが固体として沈澱する工程；及び
（ｄ）９０Ｙを含む酸溶液から固体を分離し、これにより９０Ｙを精製する工程、
を含む９０Ｓｒから９０Ｙを精製する方法を開示している。]
[0007] しかしながら、上記溶媒抽出プロセスは、多量の放射性有機廃液を発生させるという問題がある。]
[0008] したがって、最近では、主に吸着プロセスが用いられており、２段、３段、またはそれ以上のカラム段階を用いて、９０Ｙ溶液の９０Ｓｒ／９０Ｙ比１０—５〜１０—８を有する最終９０Ｙ溶液を得る技術が開発されている。特に、９０Ｓｒは、２８．８年という半減期を有し、人体内に吸収される場合には、骨に蓄積するため、含有量が９０Ｙ溶液１Ｃｉ当たり２０μＣｉ以下に厳格に制限されている放射性同位元素である。]
[0009] 特許文献３は、以下：９０Ｓｒの供給源を含む水溶液から無機イオン交換物質上に９０Ｓｒを吸着する工程；及び５以上のｐＨを有し、キレート剤を含む溶液で前記無機イオン交換物質から９０Ｙを溶離する工程を含む、９０Ｓｒから９０Ｙを分離する方法を開示している。]
[0010] 特許文献４は、フェルト型の炭素またはグラファイトに吸着された有機リン化合物などの疎水性キレート抽出剤を用いる、水溶液中の金属イオンを分離する方法を開示し、また異なるｐＨで選択的に９０Ｙを吸着するように設計された二つの抽出カラムを含むる９０Ｙ発生器システムを開示している。]
[0011] しかしながら、このような無機イオン交換物質または疎水性キレート抽出剤などの溶媒抽出剤を用いる場合、放射線によって有機物が分解されて分解され、毒性物質が９０Ｙと一緒に放出されるという問題がある。]
[0012] したがって、本発明者等は、人体に有害な毒性物質が発生することなく、単純なプロセスを通して９０Ｙ溶液を製造するためのシステムを構築しようと努力を重ねた。その結果、、二官能性有機シラン化合物、例えば吸着剤の骨格構造であるシリカへのリン酸基を導入することによって調製した吸着剤が、９０Ｓｒに対して非常に低い親和性を有し、９０Ｙに対して非常に高い親和性を有することを見出した。本明細書中に示される式を介した吸着剤を構成することおよびカラム材料としての使用により、吸着カラムを１段で使用しても高純度の９０Ｙを生産することができる。これらの発見に基づき、本発明を完成した。]
先行技術

[0013] 韓国登録特許第３０３４号
米国公開特許第２００６／００１８８１３号
米国公開特許第２００４／０００５２７２号
米国公開特許第２００４／０１６４０２５号]
発明が解決しようとする課題

[0014] したがって、本発明は、従来技術において生じる上記問題に留意しており、本発明の課題は９０Ｙ発生器用吸着剤を提供することである。]
[0015] 本発明の別の課題は、吸着剤の調製方法を提供することである。]
[0016] 本発明のまた別の課題は、吸着剤を用いた９０Ｙ発生器を提供することである。]
[0017] 本発明のまた別の課題は、吸着剤を用いて、９０Ｓｒおよび９０Ｙを含む溶液から、９０Ｙを分離する方法を提供することである。]
課題を解決するための手段

[0018] 上記目的を達成するために、本発明は、９０Ｙ発生器用吸着剤を提供する。]
[0019] また、本発明は、吸着剤の調製方法を提供する。]
[0020] さらに、本発明は、前記吸着剤を用いた９０Ｙ発生器を提供する。]
[0021] また、本発明は、吸着剤を用いて、９０Ｓｒおよび９０Ｙを含む溶液から、９０Ｙを分離する方法を提供する。]
発明の効果

[0022] 本発明による放射性同位元素吸着剤は、９０Ｙに対する高い吸着容量および９５％以上の選択性を有し、１段カラムシステムを用いることによって、高純度の９０Ｙを抽出することができ、したがって９０Ｙを必要とする分野で有用に使用することができる。]
図面の簡単な説明

[0023] 上記および他の課題、構成および本発明の利点は、付随する図と併せて以下の詳細な説明からより明確に理解されるであろう。
は、本発明の一態様例による吸着カラムを示す写真である。
は、本発明の一態様例による多様なｐＨでのイットリウムとストロンチウムの吸着率を示すグラフである。
は、本発明の一態様例によるｐＨによるイットリウムとストロンチウムの吸着選択性を示すグラフである。
は、本発明の一態様例による洗浄溶液の量によるストロンチウム／イットリウム比を示すグラフである。
は、本発明の一態様例による異種吸着剤を用いた２段カラムシステムを示す概略図である。
は、本発明の一態様例による同種吸着剤を用いた２段カラムシステムを示す概略図である。
は、本発明の一態様例による同種吸着剤を用いた２段カラムシステムを示す概略図である。]
実施例

[0024] 以下、本発明の好ましい態様を図を添付の図を参照しながら詳細を記載する。
本発明は、９０Ｙ発生器用吸着剤を提供する。

本発明による吸着剤を、吸着剤の骨格構造であるシリカ上に、有機シロキサン官能基およびリン酸基を有する二官能性有機シラン化合物を導入することによって調製する。]
[0025] 金属（９０Ｙ）イオン分離に用いられる有機・無機複合材料の開発において最も重要な要素は、有機・無機複合材料気孔表面で金属イオンと反応して、溶液から金属イオンを分離する機能性リガンドの合成である。このようなリガンドを有機−無機複合物質の気孔表面に挿入するためには、リガンドの両端に互いに相異した反応基を有していなければならない。すなわち、一方の端には金属イオンと結合することができるＮ、Ｏ、Ｓ、Ｐなどの元素を有する官能基を有していなければならず、もう一方の端には有機・無機複合材料の骨格構造である、シリカマトリックスを一体的に構成し得る有機シロキサン官能基を有していなければならない。このような化合物を二官能性有機シラン化合物（ｂｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｏｒｇａｎｏｓｉｌａｎｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）という。このような化合物は、一部市販されているが合成と精製が容易ではなく、その数が制限的である。したがって、本発明では、所与の条件において、ランタン系列元素と反応するかまたはアルカリ金属とは容易に反応しない二官能性有機シラン化合物を製造した。]
[0026] 本発明による吸着剤において、有機シロキサン官能基とリン酸基を有する二官能性有機シラン化合物は、下記化学式１または２で表わされる分子構造を有してもよい。]
[0027] ]
[0028] （式中、ＲはＣ１〜Ｃ５の直鎖または分枝鎖アルキル基で、ＭはＨ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋または同様のもの、およびｎは１〜１０の整数である。）]
[0029] ]
[0030] （式中、ＭはＨ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋または同様のもの、およびｎは１〜１０の整数である。）]
[0031] 本発明者等は、前記化学式１で示される二官能性有機シロキサン化合物がシリカ表面に結合した吸着剤をＫＲＩ−ＰＯＳと命名し、前記化学式２で示される二官能性有機シロキサン化合物がシリカ表面に結合した吸着剤をＫＲＩ−ＰＳＯと命名した。]
[0032] 本発明の吸着剤において、ＫＲＩ−ＰＯＳまたはＫＲＩ−ＰＳＯは、所定のＰ：Ｓｉ比を有する。Ｐ：Ｓｉ比は１：３〜１：１１であってよく、好ましくは１：３〜１：６である。]
[0033] 本発明の吸着剤において、吸着剤の粒子サイズは、５０〜５００μｍの粒子サイズであってよいが、これに限定されない。粒子の大きさが５０μｍ未満または５００μｍより大きい場合においても吸着容量には問題がない。しかしながら、前記範囲を逸脱する場合には、吸着カラム内で溶媒の流れが円滑になされなかったり放射性同位元素の吸着および脱着が遅延したりし得る。]
[0034] 本発明による吸着剤において、ＫＲＩ−ＰＯＳまたはＫＲＩ−ＰＳＯは、ゾル・ゲル法を通して調製することができる。]
[0035] 本発明において、ＫＲＩ−ＰＯＳの調製方法は、以下の工程：
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）及び塩酸（塩酸には限定されず他の鉱酸）とアルコールとを混合し、その後撹拌して反応混合物を形成する工程（工程１）；
工程１で形成した反応混合物に３−トリヒドロキシプロピルメチル−ホスホネート（ＰＯＳ）を添加して撹拌し、ゲルを形成する工程（工程２）；及び
工程２で形成したゲルを熟成、乾燥及び粉砕し、吸着剤を調製する工程（工程３）；
を含んでもよい。]
[0036] まず、工程１において、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）及び塩酸をアルコールと混合し、撹拌する。]
[0037] ここで、前記アルコール溶液は、アルキルアルコール、アリルアルコールおよびこれらの混合物から選択されてもよく、また塩酸は大量の水で希釈して使用してもよく、本発明において０．１〜０．１５Ｍの濃度を有する塩酸を使用してもよい。]
[0038] この工程において、エタノール：ＴＥＯＳ：水：ＨＣｌのモル比は、４：１：１２〜２４：０．００１〜０．０５であることが好ましい。]
[0039] 次に工程２において、前記工程１で製造された反応混合物に３−トリヒドロキシプロピルメチル−ホスホネート（ＰＯＳ）を添加撹拌してゲルを形成する。]
[0040] この工程において、３−トリヒドロキシプロピルメチル−ホスホネート（ＰＯＳ）は、ＴＥＯＳ：ＰＯＳ比２〜１０：１の比を有するように反応に添加することが好ましい。]
[0041] 次に工程３において、工程２で形成されたゲルを熟成、乾燥及び粉砕し、吸着剤を調製する。]
[0042] 具体的には、この工程において、工程２で形成されたゲルを、約２４時間放置して熟成させ、その後８０℃で乾燥させる。続いて、乾燥したゲルを、乳鉢と乳棒を用いて粉砕し、好ましくは５０〜５００μｍの粒子サイズを有する均一なＫＲＩ−ＰＯＳ粒子を得る。]
[0043] その後、得られたＫＲＩ−ＰＯＳ粒子を、アルコールまたはアセトンなどの有機溶媒で洗浄し、その後乾燥して、純粋なＫＲＩ−ＰＯＳ粒子を得る。]
[0044] 本発明の別の態様において、前記ＫＲＩ−ＰＳＯの調製方法は、以下の工程：
ジエチルホスファートエチルトリエトキシシラン（ＰＳＡ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）及び塩酸（または他の鉱酸）をアルコール溶液と混合し、その後撹拌して、反応混合物を形成する工程（工程ａ）；
工程ａで形成した反応混合物にトリエチルアミン（ＴＥＡ）を添加し、その後撹拌してゲルを形成する工程（工程ｂ）；
工程ｂで形成したゲルを熟成、乾燥及び粉砕してＫＲＩ−ＰＳＡ粒子を調製する工程（工程ｃ）；及び
工程ｃで形成したＫＲＩ−ＰＳＡ粒子からアルキル基を除去して吸着剤を調製する工程（工程ｄ）；
を含む。]
[0045] まず、工程ａにおいて、ジエチルホスファートエチルトリエトキシシラン（ＰＳＡ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）及び塩酸とアルコール溶液とを混合し、その後撹拌する。]
[0046] ここで、アルコール溶液は、アルキルアルコール、アリルアルコールまたはそれらの物から選択されてもよく、塩酸は大量の水で希釈して使用してもよく、本発明において０．１〜０．１５Ｍの濃度を有する塩酸を使用することが好ましい。]
[0047] この工程において、エタノール：ＴＥＯＳ：ＰＳＡ：水：ＨＣｌ比は、１６：１：２〜１６：６〜３０：０．０１〜０．３であることが好ましい。]
[0048] 次に、工程ｂにおいて、前記工程ａで形成された反応混合物にトリエチルアミン（ＴＥＡ）などの有機塩基性化合物やアンモニアのような無機塩基性溶液を添加して、その後撹拌してゲルを形成する。]
[0049] この工程において、トリエチルアミン（ＴＥＡ）は、ＰＳＡ：ＴＥＡ比１：０．０１〜０．６を有するように反応に添加することが好ましい。]
[0050] 次に工程ｃにおいて、工程ｂで形成されたゲルを熟成、乾燥及び粉砕してＫＲＩ−ＰＳＡ粒子を形成する。]
[0051] 具体的には、工程ｂで形成されたゲルを、約２４時間放置して熟成させ、その後、８０℃で乾燥させる。続いて、乾燥したゲルを、乳鉢と乳棒を用いて粉砕し、好ましくは５０〜５００μｍの均一な粒子サイズを有するＫＲＩ−ＰＳＡ粒子を得る。]
[0052] その後、アルコールまたはアセトンなどの有機溶媒で洗浄し、その後乾燥して、純粋なＫＲＩ−ＰＳＡ粒子を得る。]
[0053] 次に工程ｄにおいて、工程ｃで形成された吸着剤のＫＲＩ−ＰＳＡからアルキル基を除去して吸着剤を形成する。]
[0054] この工程において、工程ｃで形成されたＫＲＩ−ＰＳＡを濃塩酸に入れて還流下で数時間〜数十時間加熱し、ろ過し、その後蒸留水で洗浄する。]
[0055] その後、アルコール、アセトンまたは同様のもので洗浄し、その後乾燥してＫＲＩ−ＰＳＯを調製する。]
[0056] また、本発明は、吸着剤が充填された吸着カラムを含む９０Ｓｒ／９０Ｙ発生器を提供する。]
[0057] 本発明の吸着剤は、従来の吸着剤より吸着能力がより優れているため（表１参照）、９０Ｙを抽出する放射性同位元素発生器において、カラム充填材料として有利に使用することができる。]
[0058] 本発明の９０Ｓｒ／９０Ｙ発生器において、図１に示されるＳＥＰ−ＰＡＫ（登録商標）型プラスチックカラムを吸着カラムとして使用することができる。ＳＥＰ−ＰＡＫ（登録商標）型カラムは、吸着剤が充填されたプラスチック本体、プラスチック本体内部下端のフィルター、プラスチック本体内部上端のフィルターおよびプラスチック本体最上端を覆うふたを含む、パッケージ型カラムの一種である。また、ＳＥＰ−ＰＡＫ（登録商標）型カラムは、小さいので、使用後に廃棄する場合にも、放射性同位元素分離に非常に有用に用いることができる。] 図１
[0059] さらに、本発明は、以下の工程：
本発明の吸着剤を充填したカラムに９０Ｓｒ／９０Ｙを含む０．１〜０．５Ｎの硝酸を通液して９０Ｙを吸着する工程（工程Ａ）；
０．１〜０．５Ｎの硝酸溶液を吸着カラムに通液して、９０Ｓｒを洗浄除去する工程（工程Ｂ）；及び
２〜５Ｎの硝酸溶液を吸着カラムに通液して９０Ｙを溶離する工程（工程Ｃ）、
を含む９０Ｓｒ／９０Ｙ溶液から９０Ｙを分離する方法を提供する。]
[0060] 本発明の吸着剤は、９０Ｙに対する高選択性、９５％以上の高担持容量を有するため、１段吸着カラムのみの使用によっても高純度の９０Ｙを製造することができる。]
[0061] しかしながら、より高純度の９０Ｙを製造するために図５に示すとおり、工程Ｃで分離した９０Ｙ溶液を異種の吸着剤が充填された吸着カラムに移動させてさらに分離過程を再度行なう。この場合において、異種の吸着剤は、本発明による吸着剤および関連分野で一般的に使用されている吸着剤を用いることができるが、それに限定されない。例えば、ＫＲＩ−ＰＳＯが充填された吸着カラムを第一カラムとして用いる場合、第二カラムとして、ＫＲＩ−ＰＯＳが充填された吸着カラムまたは下記の化学式３で示されるＫＲＩ−ＣＭＰＯが充填された吸着カラムを使用することができる。] 図５
[0062] ]
[0063] また、同種の吸着剤が充填された吸着カラムを使用する場合には、図６に示すとおり、工程Ｃで分離した９０Ｙ溶液を加熱して硝酸を揮発させて除去した後、所定量のＳｒ（ＮＯ３）２溶液を９０Ｙ溶液に添加した、その後同種の吸着剤が充填された吸着カラムに移動させてさらに分離プロセスを行なうか、図７のように前記工程Ｃで分離した９０Ｙ溶液に水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などの塩基を添加して硝酸濃度を約０．１〜０．５Ｎの範囲に調整し、その後同種の吸着剤が充填された吸着カラムに移動させてさらに分離プロセスを行なう。] 図６ 図７
[0064] 以下、本発明を例を参照してさらに詳細に説明する。下記の例は、本発明を例示するだけのものであって、本発明の内容がこれ例によって限定されるのではない。]
[0065] ＜例１＞ＫＲＩ−ＰＯＳの合成（Ｐ：Ｓｉ＝１：６）
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）５２．８ｍｍｏｌ（１１．７６ｍＬ）をエタノール２１１ｍｍｏｌ（１２．４ｍＬ）に溶解し、混合溶液を形成し、その後塩酸（０．１４ｍｏｌ／Ｌ）１１．４ｍＬを混合溶液に撹拌しながら添加し、反応混合物を形成した。３０分後に３−トリハイドロキシプロピルメチル−ホスホネート（ＰＯＳ）１０．５６ｍｍｏｌ（４．８ｍＬ、水中４２％）をゆっくり添加し、その後撹拌してゲルを形成した。続いてゲルを室温で２４時間放置し、８０℃で乾燥した。続いて、乾燥したゲルを乳鉢および乳棒で粉砕し、篩いによって５０〜５００μｍの粒子サイズを有する粒子を収集した。その後、分離された粒子を続いて水、エタノールおよびアセトンで洗浄し、その後乾燥して目的とするＫＲＩ−ＰＯＳ吸着剤を調製した。]
[0066] ＜例２＞ＫＲＩ−ＰＯＳの合成（Ｐ：Ｓｉ＝１：４）
エタノール２１１ｍｍｏｌ（１２．４ｍＬ）に、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）５２．８ｍｍｏｌ（１１．７６ｍＬ）及び塩酸（０．１４ｍｏｌ／Ｌ）１１．４ｍＬを添加したことを除き、例１と同様の方法を用いて、目的とするＫＲＩ−ＰＯＳ吸着剤を調製した。]
[0067] ＜例３＞ＫＲＩ−ＰＳＯの合成（Ｐ：Ｓｉ＝１：５）
ジエチルホスファートエチルトリエトキシシラン（ＰＳＡ）３９．６ｍｍｏｌ、１４．４ｍＬ及びテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）１５８．４ｍｍｏｌ、３５．４ｍＬとエタノール（６３３．６ｍｍｏｌ、３７．２ｍＬ）とを混合し、混合溶液を形成し、その後塩酸（０．１４Ｍ）６３３．６ｍｍｏｌ（１１．４ｍＬ）を混合溶液に添加し、その後撹拌し、１時間反応させ、反応混合物を得た。続いて、トリエチルアミン（ＴＥＡ）５．７ｍｍｏｌ（１．２ｍＬ）を反応混合物に添加し、その後撹拌してゲルを形成した。続いてゲルを２４時間放置し、その後８０℃で乾燥した。続いて、乾燥したゲルを乳鉢および乳棒で粉砕し、篩いによって５０〜５００μｍの粒子サイズを有する粒子を収集した。その後、分離された粒子を続いて水、エタノールおよびアセトンで洗浄し、その後乾燥してＫＲＩ−ＰＳＡ吸着剤を調製した。]
[0068] 調製したＫＲＩ−ＰＳＡを濃塩酸に添加し、１５時間加熱および還流させ、その後冷却し、ろ過し、反応固体材料を回収した。その後分離材料を続いて水、エタノールおよびアセトンで洗浄し、その後８０℃で乾燥して目的とするＫＲＩ−ＰＳＯ吸着剤を調製した。]
[0069] ＜例４＞９０Ｙ発生器カラムの調製
吸着カラムとして、小型のＳＥＰ−ＰＡＫ（登録商標）型プラスチックカラムを使用した。
ＳＥＰ−ＰＡＫ（登録商標）型プラスチックカラムは、例１で調製したＫＲＩ−ＰＯＳ吸着剤を充填したプラスチック本体、プラスチック本体内部下端に設けられたフィルター、プラスチック本体内部上端に設けられたフィルターおよびプラスチック本体最上部を覆うふたを含む。図１に示すとおり、吸着カラムのふたに注射器を装着して９０Ｙ発生器カラムを調製した。] 図１
[0070] ＜例５＞９０Ｙ発生器カラムの調製
例１で調製したＫＲＩ−ＰＯＳ吸着剤の代わりに例３で調製したＫＲＩ−ＰＳＯ吸着剤を充填することを除き、例４と同様の方法を用いて図１に示すとおりの９０Ｙ発生器カラムを製造した。] 図１
[0071] ＜実験例１＞９０Ｓｒ／９０Ｙ吸着容量容量試験
本発明の吸着剤のｐＨ変化による９０Ｓｒおよび９０Ｙ吸着容量を以下のように試験した。]
[0072] 具体的には、ｐＨ２〜１０の９０Ｓｒおよび９０Ｙを含む溶液を、例１で調製したＫＲＩ−ＰＯＳＫＲＩ−ＰＯＳ吸着剤または例３で調製したＫＲＩ−ＰＳＯ吸着剤に加えて所定の時間撹拌し、動じにそのその吸着容量をガンマスペクトロメータ（ＭＣＡ）を用いて測定した。]
[0073] 測定結果を図２に示す。] 図２
[0074] 図２に示すとおり、９０ＹはｐＨ２〜４でほぼ１００％吸着されている一方、９０Ｓｒの場合にはｐＨ６以上では１００％の吸着を示すが、ｐＨ３以下では吸着が急激に低下する。このことから、本発明の吸着剤を用いた９０Ｓｒ／９０Ｙ発生器システムにおいて、ｐＨが２以下になるように硝酸の濃度を調節して９０Ｓｒの吸着は最小化して、９０Ｙの吸着を維持した。] 図２
[0075] したがって、本発明による吸着剤は、ｐＨを適切に調整することにより、ストロンチウムを吸着せずに、イットリウムのみを吸着することができるため、９０Ｙ発生器に有用に用いることができる。]
[0076] ＜実験例２＞９０Ｓｒ／９０Ｙ吸着プロセス
本発明の吸着剤を用いた９０Ｓｒ／９０Ｙ発生器システムにおいて、カラムを用いた吸着プロセスの好ましい条件を調べるために、次のような試験を行なった。]
[0077] カラムでの９０Ｓｒ／９０Ｙの吸着および分離条件を決定するために、１Ｃｉ９０Ｓｒ／９０Ｙ溶液（崩壊平衡において、１Ｃｉ９０Ｓｒおよび１Ｃｉ９０Ｙのストロンチウムおよびイットリウムの化学平衡量を含有する溶液）を想定して得られるた溶液（硝酸濃度０．１Ｎ、０．２Ｎ、０．３Ｎ、０．５Ｎ）２５ｍＬに微量の９０Ｓｒ／９０Ｙをトレーサーとして添加し、その後例４または５で調製した本発明の吸着剤（ＫＲＩ−ＰＯＳまたはＫＲＩ−ＰＳＯ）０．４ｇを充填したＳＥＰ−ＰＡＫ（登録商標）型カラムに、注射器を用いて、想定した溶液を流速１ｍＬ／分で導入した。その後、ＳＥＰ−ＰＡＫ（登録商標）型カラムに導入した９０Ｓｒ／９０Ｙの溶液の放射能およびＳＥＰ−ＰＡＫ（登録商標）型カラム通過後の放射能を測定して９０Ｓｒと９０Ｙの吸着量を分析した。]
[0078] 測定結果を図３に示す。] 図３
[0079] 図３に示すとおり、ＫＲＩ−ＰＳＯ吸着剤の場合において、０．１〜０．２Ｎの硝酸濃度を有する硝酸溶液では、イットリウムの吸着容量は約９０％であったが、ＫＲＩ−ＰＯＳの場合において、０．１Ｎの硝酸濃度を有する硝酸溶液では、はイットリウムの吸着容量は約６５％であり、０．１Ｎより高い硝酸濃度を有する硝酸溶液で減少した。したがって、吸着プロセスでは０．１Ｎの硝酸溶液を使用することが好ましい。] 図３
[0080] ＜実験例３＞９０Ｓｒ／９０Ｙ吸着／脱着プロセス
本発明の吸着剤を用いた９０Ｓｒ／９０Ｙ発生器システムにおいてカラムを用いた脱着プロセスの好ましい条件を調べるために次のような試験を行なった。]
[0081] １Ｃｉ９０Ｓｒ／９０Ｙ溶液（崩壊平衡において、１Ｃｉ９０Ｓｒおよび１Ｃｉ９０Ｙのストロンチウムおよびイットリウムの化学平衡量を含有する溶液）を想定して得られる溶液（硝酸濃度０．１Ｎ、０．２Ｎ、０．３Ｎ、０．５Ｎ）２５ｍＬに微量の９０Ｓｒ／９０Ｙをトレーサーとして添加し、その後例４または５で調製した本発明の吸着剤（ＫＲＩ−ＰＯＳまたはＫＲＩ−ＰＳＯ）０．２ｇを充填したＳＥＰ−ＰＡＫ（登録商標）型カラムに、注射器を用いて、想定した溶液を流速１ｍＬ／分で導入した。その後、ＳＥＰ−ＰＡＫ（登録商標）型カラムに導入した９０Ｓｒ／９０Ｙの溶液の放射能およびＳＥＰ−ＰＡＫ（登録商標）型カラム通過後の放射能を測定して９０Ｓｒと９０Ｙの吸着量を分析した。]
[0082] カラムに吸着溶液を通液後、カラム内の未反応９０Ｓｒ／９０Ｙ溶液及び吸着されている９０Ｓｒを洗い出すために、０．１〜０．５Ｎの硝酸溶液を２〜３回カラムに通液した。９０Ｙの溶離（脱着）は、３Ｎ硝酸溶液１０ｍＬを用いて行ない、吸着量および溶出量の結果を表１に示す。]
[0083] ]
[0084] 表１に示すとおり、ＫＲＩ−ＰＯＳとＫＲＩ−ＰＳＯ吸着剤はともに０．１Ｎの硝酸溶液で大部分のイットリウムを吸着しているため、その吸着容量が非常に優れていることが分かる。溶離効率に関して、ＫＲＩ−ＰＯＳ吸着剤の場合において、は３Ｎの硝酸を用いた場合はその溶離効率は６２％であり追加で５Ｎの硝酸を用いた場合でさえその溶離効率は約１０％の増加であり、全溶離効率は７２％であった。また、ＫＲＩ−ＰＳＯ吸着剤の場合において、イットリウムの吸着効率及び抽出効率の両方が９５％以上であった。したがって、本発明によるＫＲＩ−ＰＯＳ吸着剤とＫＲＩ−ＰＳＯ吸着剤は、優れた吸着効率及び抽出効率を有しているため、９０Ｓｒ／９０Ｙ発生器システム用吸着剤として有用に使用することができる。]
[0085] ＜実験例４＞１０−５未満の９０Ｓｒ／９０Ｙ比を有する９０Ｙ溶液の製造
９０Ｓｒ／９０Ｙ発生器システムの重要な要素の一つは、溶出された９０Ｙ溶液中に残存する９０Ｓｒの量である。]
[0086] ９０Ｓｒは、２８．８年という半減期を有し、人体内に吸収された場合には、骨に蓄積するため、含有量が９０Ｙ溶液１Ｃｉ当たり２０μＣｉまでに厳格に制限されている。実際、９０Ｓｒ／９０Ｙ比≦２０μＣｉ／Ｃｉである９０Ｙ溶液が放射化学的等級（Ｒａｄｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｇｒａｄｅ）で販売されていて、特に病院で使用できるように滅菌された、使用期限内まで９０Ｓｒ／９０Ｙ比≦２０μＣｉ／Ｃｉを有する９０Ｙ溶液が、の溶液を医療用に販売されている。]
[0087] したがって、９０Ｓｒ／９０Ｙ比≦２０μＣｉ／Ｃｉを有する９０Ｙ溶液を抽出するために、さまざまな方法で９０Ｓｒ／９０Ｙ比を小さくする実験を行なった。]
[0088] （１）非放射性ストロンチウムの過剰添加
ＫＲＩ−ＰＳＯ０．４ｇをＳＥＰ−ＰＡＫ（登録商標）型カラムに充填し、その後、０．１Ｎの硝酸濃度で、硝酸ストロンチウムおよび微量の８５Ｓｒを用いて、１Ｃｉ９０Ｓｒ想定溶液２５ｍＬをＫＲＩ−ＰＳＯカラムに供給した。続いて、吸着カラムを１５ｍＬの０．３Ｎの硝酸で洗浄後、３．０Ｎ硝酸１５ｍＬで溶離した。一方、４倍の硝酸ストロンチウムである同様の実験を、溶出液中に存在するストロンチウムの量を比較するために行なった。測定結果を表２に示す。]
[0089] ]
[0090] 表２に示すとおり、１Ｃｉ想定溶液を投入し、その後続いて溶離する場合、３．０Ｎの硝酸による溶出液中の８５Ｓｒの量は、投入液中の量に対して２．２７×１０−５であり、一方４倍量の非放射性ストロンチウムを追加で投入液に添加した場合、その量は６．４１×１０−６で１Ｃｉ想定溶液を投入する場合の量の１／３．５に減少することが分かる。]
[0091] したがって、過剰量の非放射性ストロンチウムを投入液に添加することによって、９０Ｙ溶液内の９０Ｓｒ／９０Ｙ比を小さくすることができることもまた分かる。]
[0092] （２）洗浄溶液の量
適切な洗浄条件を決定するために、５〜４５ｍＬの範囲で５ｍＬずつ洗浄溶液を増やしながら、９０Ｙの回収収率およびＳｒ／Ｙ比を測定した。この場合において、８５Ｓｒと９０Ｓｒ／９０Ｙの両方をトレーサーとして用い、カラムを洗浄した洗浄液をガンマスペクトロメーターおよびと液体シンチレーションカウンターを用いて分析した。]
[0093] 分析結果を図４に示す。] 図４
[0094] 図４に示すとおり、洗浄溶液中のＳｒ／Ｙの比は、０．３Ｎ及び０．５Ｎの硝酸溶液の量によって減少することが分かる。しかしながら、洗浄によるイットリウムの損失の観点では、０．３Ｎ硝酸洗浄液の５ｍＬ毎に、カラムに初期投与した量に対して毎０．３６％のイットリウム量が減少した一方、０．５Ｎ硝酸溶液によるカラムからは、毎０．６１％のイットリウム量が溶出しているのが実験から分かる。したがって、４５ｍＬの洗浄溶液を用いる場合、０．３Ｎの硝酸および０．５Ｎの硝酸による、吸着工程からの損失を含む全体の損失は、それぞれ１６％および２８％である。] 図４
[0095] 洗浄後、３Ｎ硝酸１０ｍＬを用いて９０Ｙをカラムから抽出した結果、０．３Ｎ硝酸洗浄溶液において、吸着カラムへの初期供給液のイットリウムの計８１％が回収され、一方０．５Ｎの硝酸洗浄溶液において、７０％のイットリウムが回収されたことが分かる。したがって、洗浄後カラムに残存した９０Ｙのほとんどが３．０Ｎ回収されたことが示された。また、３．０Ｎの硝酸による溶離によって回収されたことが分かる。また、０．３Ｎ硝酸洗浄液の場合において、イットリウム溶液中のＳｒ／Ｙ比は、約８×１０−７、０．５Ｎの硝酸洗浄液の場合において、イットリウム溶液中のＳｒ／Ｙ比は、約５×１０−７だった。したがって、２０μＣｉ／Ｃｉ以下の９０Ｓｒ／９０Ｙ比を有するイットリウム溶液を、放射化学的等級（Ｒａｄｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｇｒａｄｅ）で生産することができる。]
[0096] ＜実験例５＞２段カラムによる９０Ｓｒ／９０Ｙ分離
本発明の吸着剤を用いた９０Ｓｒ／９０Ｙ発生器システムにおいて、同一の吸着剤が充填された２段吸着カラムを用いる場合のイットリウムの回収率及び純度を調べるために、次のような試験を行なった。]
[0097] ＜５−１＞イットリウムの回収率測定
第一のＳＥＰ−ＰＡＫ（登録商標）型カラムにＫＲＩ−ＰＳＯ０．４ｇ充填して、９０Ｓｒの１Ｃｉ想定溶液２５ｍＬを、硝酸ストロンチウムおよび微量の９０Ｓｒ／９０Ｙ溶液を０．１Ｎ硝酸濃度で用いて、カラムに供給し、９０Ｙを吸着剤に担持させた。担持工程に続いて、０．２Ｎ硝酸１０ｍＬおよび０．３Ｎ硝酸１０ｍＬを第一カラムに順次通液してカラムを洗浄した。続いて、３Ｎ硝酸１０ｍＬをカラムに通液して９０Ｙおよび第一カラムに残存する９０Ｓｒを溶離した。その後、第一カラムからの溶出液０．２ｍＬを、液体シンチレーションカウンター（ＬＳＣ）を用いて９０Ｓｒおよび９０Ｙの放射能量の測定のために採取し、前記溶出液からの９ｍＬを、１ＮＮａＯＨ溶液２３．６４ｍＬを添加して、硝酸濃度が０．１Ｎになるように再調整した。]
[0098] 続いて、非放射性ストロンチウム７．５ｍｇを含む０．１Ｎ硝酸０．１ｍＬを再調整した溶液に添加し、第二カラム用の供給液を作成した。その後、溶液０．２ｍＬを、その放射能量を測定するために用い、供給液を０．４ｇのＫＲＩ−ＰＳＯ吸着剤を充填した第二のカラムに通液した。その後、カラムからの流出液の放射能量を測定した。以後、０．２Ｎ硝酸１０ｍＬおよび０．３Ｎ硝酸１０ｍＬを第二カラムに順次通液して洗浄した。続いて、３Ｎ硝酸１０ｍＬを第二カラムに通液し、第二カラムに担持されたイットリウムを溶離した。第二カラムを通過した溶出液の５分の１ｍＬを、液体シンチレーションカウンター（ＬＳＣ）を用いる９０Ｓｒおよび９０Ｙの放射能量の測定に用いた。]
[0099] 結果として、３Ｎ硝酸を用いて、第一カラムから溶出されたイットリウムは、初期量の１００％が回収され、その後第二カラムに供給したイットリウムの９６％が３Ｎ硝酸によって第二カラムの溶出から回収された。]
[0100] 前記結果から、２段吸着カラムを用いる場合でも、イットリウムの分離後の回収率が９６％以上であることが分かる。]
[0101] ＜５−２＞イットリウム純度の測定
イットリウムの純度は、溶出された９０Ｙ溶液内に残存する９０Ｓｒの放射能量を評価することによって調べた。９０Ｙ溶液内に残存する９０Ｓｒの放射能量を評価するために、９０Ｓｒ／９０Ｙをトレーサーに用いる代わりに、８５Ｓｒをトレーサーに用いて以下の試験を行なった。純粋なβ線のみを放出する９０Ｓｒとは異なり、８５Ｓｒは、γ線を放出し、多重波高分析器（ＭＣＡ）を用いて極微量でも分析することができるため、８５Ｓｒを９０Ｓｒ／９０Ｙ吸着／脱着挙動を分析するトレーサーとして用いる。]
[0102] カラムにＫＲＩ−ＰＳＯ吸着剤０．４ｇを第一の吸着カラムに充填し、非放射性ストロンチウム３００ｍｇ／Ｌおよび８５Ｓｒ２０μＣｉを含む０．１Ｎ硝酸溶液２５ｍＬを、前記ＫＲＩ−ＰＳＯ吸着剤のカラムに通液した。続いて、０．２Ｎ硝酸１０ｍＬおよび０．３Ｎ硝酸１０ｍＬをカラムに順次に通液してカラムを洗浄した。その後、各洗浄液の多重波高分析器（ＭＣＡ）を用いて放射能量を分析した。続いて、３Ｎの硝酸１０ｍＬを通液して第一吸着カラム内の残存するストロンチウムを脱着させた。その後、１ＮＮａＯＨ溶液２６．３７ｍＬを添加して硝酸濃度が０．１Ｎになるように硝酸溶液を再調整し、その後多重波高分析器（ＭＣＡ）を用いて放射能量を分析した。]
[0103] 続いて、第二カラムのために、非放射性ストロンチウム７．５ｍｇを含む０．１Ｎ硝酸０．１ｍＬを、再調整した溶液に添加した。その後、第二カラム用の供給液０．２ｍＬは、放射能量測定のために用い、残りの供給液を０．４ｇのＫＲＩ−ＰＳＯ吸着剤で充填させた第二カラムに通液した。その後、０．２Ｎ硝酸１０ｍＬおよび０．３Ｎ硝酸１０ｍＬをカラムに順次通液してカラムを洗浄した。続いて、３Ｎ硝酸１０ｍＬを通液して第二カラム内に残存するストロンチウムを溶離した。その後、多重波高分析器（ＭＣＡ）を用いて、溶出液の放射能量を分析した。]
[0104] 第一および第二カラムの吸着容量、洗浄効率、回収率、および総回収率は、測定した溶液の放射能量から下記の計算方法で計算した。]
[0105] ＊吸着容量＝カラム通液後の供給液の放射能量／カラム通液前の溶液の放射能量
＊洗浄効率＝担持カラム通液後の洗浄溶液の放射能量／担持カラム自体の放射能量
＊回収率＝各カラムの溶出液の放射能量／担持のための各カラムへの供給液の放射能量
＊総回収率＝第二カラムの溶出液の放射能量／第一カラムへの初期供給液の放射能量]
[0106] 計算結果を表３に示した。]
[0107] ]
[0108] 表３に示すとおり、ストロンチウム水溶液を第一絡むに通液し、ＮａＯＨで再調整し、再調整した溶液に過剰量の非放射性ストロンチウムを添加し、第二カラムを通液した場合、最終的に溶出および回収されたイットリウム量は、第一カラムに初期に供給したストロンチウムの量に対して、１０−１０より小さいことが分かる。]
[0109] したがって、前記方法を用いて９０Ｙを分離する場合、１０−１０より小さい９０Ｓｒ／９０Ｙ比で、９５％以上の９０Ｙを分離して回収することがでる。]
[0110] 本発明の好ましい態様を例示する目的で開示したが、当業者は付随の請求項に記載された範囲および精神を逸脱することなしに、様々な変更、追加および代替を認識することができる。]

权利要求:

請求項1
吸着剤の骨格構造であるシリカの表面に結合している、下記の化学式１または化学式２で表わされる二官能性有機シラン化合物を含む放射性同位元素吸着剤。（式中、ＲはＣ１〜Ｃ５の直鎖または分枝鎖アルキル基であり、ＭはＨ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋の陽イオンであり、ｎは１〜１０の整数である。）（式中、ＭはＨ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋の陽イオンで、ｎは１〜１０の整数である。）
請求項2
吸着剤が、Ｐ：Ｓｉ比、１：３〜１：１１を有することを特徴とする、請求項１に記載の放射性同位元素吸着剤。
請求項3
吸着剤が、５０〜５００μｍの粒子サイズを有する、請求項１に記載の放射性同位元素吸着剤。
請求項4
以下の工程：テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）及び０．１４Ｍの塩酸をエチルアルコールと混合し、混合溶液を形成し、その後撹拌して反応混合物を形成する工程（工程１）；前記反応混合物に３−トリヒドロキシプロピルメチル−ホスホネート（ＰＯＳ）を添加して撹拌してゲルを形成する工程（工程２）；及び前記ゲルを熟成、乾燥及び粉砕し、吸着剤を調製する工程（工程３）；を含む請求項１に記載の放射性同位元素吸着剤の調製方法。
請求項5
以下の工程：ジエチルホスファートエチルトリエトキシシラン（ＰＳＡ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）及び塩酸をアルコール溶液と混合して混合溶液を形成し、その後撹拌して、反応させ、反応混合物を形成する工程（工程ａ）；前記反応混合物にトリエチルアミン（ＴＥＡ）を添加し、その後撹拌してゲルを形成する工程（工程ｂ）；前記ゲルを熟成、乾燥及び粉砕してＫＲＩ−ＰＳＡ粒子を調製する工程（工程ｃ）；及び前記ＫＲＩ−ＰＳＡ粒子からアルキル基を除去して吸着剤を調製する工程（工程ｄ）；を含む請求項１に記載の放射性同位元素吸着剤の製造方法。
請求項6
請求項１に記載の放射性同位元素吸着剤が充填された吸着カラムを含む９０Ｓｒ／９０Ｙ発生器。
請求項7
吸着カラムが、ＳＥＰ−ＰＡＫ（登録商標）型のプラスチックカラムであることを特徴とする、請求項６に記載の９０Ｓｒ／９０Ｙ発生器。
請求項8
以下の工程：請求項１に記載の放射性同位元素吸着剤が充填されたカラムに０．１〜０．５Ｎの硝酸を含む９０Ｓｒ／９０Ｙ溶液を通液して９０Ｙを吸着する工程（工程Ａ）；未反応の９０Ｓｒおよび９０Ｓｒ／９０Ｙ溶液及び前記吸着カラムに吸着した９０Ｓｒを除去するために０．１〜０．５Ｎの硝酸溶液を通液して洗浄する工程（工程Ｂ）；及び前記吸着カラムに２〜５Ｎの硝酸溶液を通液して９０Ｙを溶離する工程（工程Ｃ）；を含む９０Ｓｒ／９０Ｙ溶液から９０Ｙを分離する方法。
請求項9
高純度の９０Ｙを製造するために、工程Ｃで分離した９０Ｙ溶液を、異種の吸着剤が充填された吸着カラムに移動してさらに分離プロセスを行うことをさらに含む、請求項８に記載の方法。
請求項10
高純度の９０Ｙを製造するために、以下の工程：工程Ｃで分離した９０Ｙ溶液を加熱し、硝酸をを蒸発させ、硝酸を除去し、その後、ある量のＳｒ（ＮＯ３）２溶液を９０Ｙ溶液に添加し、その後、同種の吸着剤が充填された吸着カラムに溶液を供給し、さらに分離プロセスを行うこと、をさらに含む、請求項８に記載の方法。
請求項11
高純度の９０Ｙを生産するために、以下の工程：工程Ｃで分離した９０Ｙ溶液中の硝酸（ＨＮＯ３）を水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液を用いて部分中和し、９０Ｙ溶液中の硝酸濃度を０．１〜０．５Ｎ範囲の濃度に調整し、その後同種の吸着剤が充填された吸着カラムに、再調整した９０Ｙ溶液を供給し、さらに分離プロセスを行うこと、をさらに含む、請求項８に記載の方法。