医学的用途のためのセラミックカプセルを使用したCu67放射性同位体の製造方法および製造するためのターゲットユニット、Zn68をCu67から昇華させる装置

関連出願の相互参照 本願は、2011年9月29日に出願の米国仮特許出願第61/540897号の利益を主張するものであり、この文献は参照により全て本明細書に組み込まれる。

本発明の契約起源性 米国政府は、米国政府とアルゴンヌ国立研究所を代表するUChicago Argonne LLCとの間の契約番号DE−AC02−06CH11357に従って本発明において権利を有する。

技術分野 本発明は、医学的用途のための放射性同位体の製造方法及び新規な装置に関する。より具体的には、本発明は、Cu67放射性同位体を製造するための方法、また新規なターゲットユニット及び昇華装置に関する。

近年、医療研究者は、光子放出を撮像することで同時モニタし得るβ放出源での放射性同位体療法を探求したいと述べている。数百KeVのエネルギーを有するβ粒子は、小さな腫瘍塊を、それを更に越えてその周りの身体へと進入して正常な組織を迂闊に破壊することなく透過することができる組織における十分なレンジ(ミリメートル)を有する。数百KeVのγ線は、外部カメラで簡単に撮像し得る。両方の粒子を放出する同位体は、この同位体を生物学的に活性な物質、例えばペプチド、モノクローナル抗体に結合させるための適切な化学的性質も有していなくてはならない。銅67(Cu67)は、これらの新しい放射性同位体の中で最も望ましいものの1つとして登場した。Cu67は、平均エネルギー141KeVのβ粒子及び185KeVのγ線を放出する。その半減期は2.6日であるが、迅速な製造、加工及び診療所への輸送が必要となる。非ホジキンリンパ腫の治療がおそらくCu67について最もよく知られた応用例であるが、供給不足が、この分野での研究努力を深刻なほどに阻んでいる。

Cu67の製造方法は主に2つ、すなわち原子炉における少量での製造及び高エネルギー光子を使用した酸化亜鉛(ZnO)のボンバードメントであった。

1990年代半ば、Cu67は、DOE助成高エネルギー物理学陽子加速器、例えばBrookhaven National Lab(BNL)のBLIP及びLos Alamos National Lab(LANL)のLAMPFでZnOの照射によって製造された。2000年までに、DOEはその助成対象を変え、カナダにおいてTRIUMFでの陽子サイクロトロンで追加製造を行い、米国の医療研究者にCu67を輸入した。

Cu67の原子炉での製造は、幾つかの理由から特に困難である。例えば、中性子束は多数の有害且つ不要な他の同位体を生み出し、これらを所望のCu67から除去するのは困難である。ヒトでの医学的治療用途では、銅ではない不純物を10億分の1(ppb)レベルにまで低下させること、Cu67以外の銅の放射性同位体を排除すること、また高比放射能(各Cu67原子につき数百以下の安定した銅原子)を必要とする。加えて、原子炉法では、同位体をコアから回収するための高性能な機械式放射性物質容器を必要とし、放射性廃棄物の取り扱いは高コストであり(政府からの助成を必要をすることが多い)、このことは概して放射性同位体の経済的な製造を妨げる。

BLIP及びLAMPFでの線形加速器(リニアック)は技術的には成功したものの、この2つラボでは需要を満たすのに十分なCu67がどうしても得られなかった。製造は、高エネルギー物理学を研究するのに加速器の使用希望が多いというスケジュール上の都合から、1年あたり全部で約1Ciに制限されていた。また、陽子加速器での製造は真空下でのターゲット照射を必要とし、ターゲットを回収するためには機械を大気圧に開放しなくてはならず、回収を複雑なものとしている。

過去においては、金属亜鉛ターゲットカプセルを電子加速器で使用することにより、光核法を経て高収量のCu67を得ている(制動放射からのγ線がZn68をCu67に変換する)。次に亜鉛材料への照射を行い、Cu67は、昇華工程により極めて迅速且つ効率的に分離される。金属ターゲットカプセルへの金属鋳造工程も、金属器具を使用した続く昇華の試みも許容できないレベルの金属不純物という結果に終わり、これらの不純物は、液相及び気相における亜鉛の腐食性化学反応によって混入した。

したがって、Cu67、特には医学的用途に適した純度及び比放射能を有するCu67を製造するための改善された方法が現在必要とされている。本発明はこのニーズに取り組んだものである。

本発明は、医学的用途での使用に適したCu67放射性同位体を製造するための光核反応法を提供する。本方法は、閉鎖されたセラミックカプセルに収容された金属亜鉛−68(Zn68)に高エネルギーγ線ビームを照射してZn68の少なくとも一部をCu67に変換し、次にCu67を照射ターゲットから単離することを含む。照射中、Zn68の少なくとも一部が、陽子の喪失によりCu67に変換される。好ましくは、照射を、Zn68のCu67への変換により少なくとも5ミリキュリー/gターゲット(mCi/g)のCu67比放射能が得られるまで継続する。発明者の研究によって、ターゲットカプセル及び昇華装置を、溶融亜鉛と化学的に反応しないセラミック材料(例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素)、特にはアルミナから構成することで、従来の装置では鋳造又は昇華中に起こると知られていた不純物の混入を回避する解決策が得られる。

本発明は、Cu67放射性同位体を製造するための改善されたターゲットユニットも提供する。このターゲットユニットによって、その低放射化材料の使用により、ターゲットの取り扱い及び輸送がより容易にもなる。ターゲットユニットは、ねじ式キャップに連結されたケージボディを有するターゲットボディ及びZn68ターゲットが入ったセラミックカプセルを含む。セラミックカプセルは、照射中に実質的に水密(water-tight)なシールを形成するケージボディとねじ式キャップとの間のターゲットボディ内にシールされている。セラミックカプセル材料は、亜鉛と化学反応しないように選択しなくてはならないが、それでもなおカプセルと、カプセル内の中実な(solid)Zn68ターゲットインゴットとの間で確実な物理的接触を促進しなくてはならない。カプセルとZnインゴットとの間のわずかな隙間でさえ、高出力照射中の亜鉛からの熱輸送を阻害し、その結果、ターゲットの溶融及び考えられる破損を招き得る。このため、ある種の非金属、例えばグラファイト及び窒化ホウ素は、ターゲットカプセルには適していない。アルミナは、カプセルを構築するための1つの申し分のない材料の例である。最初のZn68ストック及び喪失した分に代わる追加の新しいストックは、実質的に残留微量酸素非含有でなくてはならない。実質的に酸素非含有の亜鉛は、鋳造したインゴットとカプセルとの間での良好な物理的接触を促進する。実質的に酸素非含有の亜鉛は、Zn68を少なくとも1度、ターゲットインゴット形成前に昇華することで調製することができる。本明細書で使用の用語「実質的に酸素非含有の亜鉛」及びその文法的な変化形とは、照射中のカプセルと亜鉛ターゲットインゴットとの密着性の喪失を防止するのに十分に低い、ターゲットインゴット内の微量酸素レベルのことである。

本発明は、Cu67放射性同位体から照射金属亜鉛ターゲット材料を昇華させるための改善された装置も提供する。この昇華装置はセラミックサブリメーションボディを含み、サブリメーションボディは1つの開放端(open end)を有する真空シーラブルチューブである。照射金属亜鉛ターゲットの入ったセラミックカプセルをサブリメーションボディ内に配置する。サブリメーションボディは真空源に連結されていて、約500〜約700℃の温度で漏れ止め真空シールを形成する。セラミックサブリメーションボディ材料は、亜鉛の液体及び気体との化学反応が防止されるものを選択しなくてはならないが、昇華で生じる亜鉛の気体は、直接加熱されていない、チューブのより温度が低い領域の内部に堆積及び物理的に付着しなくてはならない。加えて、のちの加熱時に、高価なZn68を引き続き回収するために、堆積した亜鉛は溶融し、自由流動して新しいカプセルを再度満たして新しいターゲットインゴットを鋳造しなくてはならない。このため、ある種の非金属、例えば石英/ガラスはサブリメーションボディには適していない。アルミナは、サブリメーションチューブ(sublimation tube)を構築するための申し分のない材料の一例である。

加えて、本発明は、サブリメーションチューブから昇華したZn68を回収するための改善された方法を提供する。特に、開放端セラミックサブリメーションチューブをホッパ上で逆さにすることで新しいセラミックカプセルを満たす。この逆さにしたサブリメーションチューブ及びホッパを密閉環境(hermetic surround)内に置き、不活性雰囲気内で加熱する。ホッパが溶融した亜鉛を新しいセラミックカプセルへと送り込む。この工程のために、ホッパを、溶融したZnと化学反応を起こさない非金属材料から構成しなくてはならない。グラファイト又はガラス状炭素が申し分ない材料であり、チューブの開口部ときちんと整列するように簡単に所望のホッパ寸法に作製し得る。

Cu67放射性同位体を製造するための亜鉛の昇華及び照射に関する更なる詳細は、2009年7月29日に出願の米国特許出願公開第12/462099号明細書に記載されていて、その開示は参照により全て本明細書に組み込まれる。 本発明は、以下で十分に説明し、添付の図面に図示され、また本発明の様々な態様において特に指摘されている特定の新規な特徴及び部品の組み合わせから成り、記載の発明の趣旨を逸脱すること又はいずれの利点も犠牲にすることなく、細部には様々な変更を加え得ることがわかる。

本発明の方法において有用なターゲットユニットの部分断面分解図である。

完全に組み立てた状態の代替のターゲットユニットデザインの等角図である。

図1のターゲットユニットの組み立て等角図である。

図1の組み立てたターゲットユニットの上面図である。

図1の組み立てたターゲットユニットの底面図である。

本発明の方法において有用な昇華装置の断面図である。

図5の装置のカップラー(coupler)部の詳細断面図である。

図5の装置の代替真空ヘッドデザインの等角部分分解図である。

完全に組み立てた状態の、図5Bの代替真空ヘッドデザインの等角図である。

本発明の方法において有用なサブリメーションチューブ及びホッパの断面図である。

本発明はCu67放射性同位体の製造方法を提供し、金属Zn68ターゲットに高エネルギーγ線ビームを照射することでZn68原子をCu67に変換し、次にCu67を照射ターゲットから単離することを含む。

好ましくは、照射対象であるターゲットは少なくとも約90%のZn68、より好ましくは少なくとも約95%のZn68、より一層好ましくは少なくとも約99%のZn68を含む。放射性Cu67を製造するための照射後に回収する非放射性銅の量を最小限に抑えるために、Zn68ターゲットが含む銅汚染物質が実用的なほどに低レベルであることが特に好ましい。低レベルの銅を含有するZn68は、例えば昇華の繰り返し又はZn68のゾーン精製により得られる。各昇華段階において、ターゲット材料中のその少量の銅の10%未満が昇華した材料と共に運ばれるため、放射性銅対非放射性銅比は各サイクルが終わるたびに高くなり、最後には実質的に非放射性銅は全て亜鉛からなくなる。

バルク亜鉛ターゲットにおける最初の銅の量Q1も、昇華した亜鉛堆積物中に残った銅の量Q2も測定することができる。測定基準r=(Q2/Ql)xl00%(すなわち、昇華した亜鉛中に残っている銅の百分率)は性能指数であり、微量の銅をバルク亜鉛から除去するための昇華工程の効率を評価するものである。6回の別々の昇華後に、昇華中に亜鉛から除去される銅の割合は85〜99.5%(すなわち、r=0.5%、r

セラミックカプセル内に存在するZn68ターゲットはいずれの適切且つ簡便なやり方でも構成することができる。例えば、ターゲットを錐台、直線円柱又は他の適切な形状の中実塊等の形態で構成することができる。ターゲット及びカプセルを必要に応じてユニット内に格納することもでき、このユニットは好ましくはカプセルの水密シールとなる。カプセル内のZn68は、カプセルと密着するいずれの中実で一体型のインゴット、例えば中実板、中実円柱又は他の適切な構成にもなり得る。中実なインゴットとカプセルとの良好な物理的接触は、亜鉛を予備昇華させて金属から酸素を確実に除去することで達成することができる。より小さい又はより大きいターゲットも適してはいるが、ターゲットは好ましくは約100〜約200グラムの範囲の質量を有する。

Zn68ターゲットに、少なくとも約1.3kW/cm²の強度を有するγ線ビームを照射し、このγ線ビームは少なくとも約30MeVのエネルギーを有するγ線を含む。好ましい実施形態において、γ線は、タンタルターゲット(Taコンバータ)に直線加速器からの高エネルギー電子ビーム(例えば、40〜50MeV、6〜10kW)を照射することで生成する。この照射により、Zn68をCu67に変換するのに適したエネルギーのγ線が生成される。好ましくは、タンタルに、約40〜約100MeVの範囲のビームエネルギー及び約100〜約200マイクロアンペアの範囲のビーム電流を有する高出力電子ビームを照射する。タンタルの照射によって、約40〜約100MeVの範囲のエネルギーを有するγ線が生成され、これはZn68からCu67への変換によく適している。好ましくは、照射を、Zn68からCu67への変換により少なくともターゲット1グラムあたり約5ミリキュリー(mCi/g)、より好ましくは少なくとも約10mCi/g、より一層好ましくは少なくとも約20mCi/gのターゲットにおけるCu67比放射能が得られるまで継続する。典型的な照射時間は約24〜72時間の範囲である。

タンタルコンバータは好ましくは約1〜約4mmの範囲の厚さを有し、また単一プレートのタンタル又は複数の積み重ねたプレートを含み得る。代替のコンバータ材料には、タングステン(好ましくは化学安定性のためにTaの薄層でコーティングしてある)又はより重い金属、例えば鉛(例えば、シールしたジャケットに包まれている)が含まれる。

タンタルコンバータ及びZn68ターゲットを、直線加速器の電子ビーム内でいずれの適切な形にも構成することができる。コンバータ及びターゲットの温度上昇は不可避であるため、ターゲットの機械的破損(例えば、溶融)を回避するために、照射中に冷却を必要とし得る。好ましくは、コンバータ及びターゲットを、直線加速器のビーム路にある間、再循環冷却システム(例えば、強制流動冷却水浴に沈める)により冷却する。ターゲットセラミックカプセルを、水密であり且つ必要に応じて照射中に発生する熱の放散を支援する適切な数及びサイズの冷却フィンを含み得るホルダ又はターゲットユニットに取り付ける。ターゲットを収めたターゲットユニット又はホルダを好ましくは、照射中、冷却水に沈める。照射後、直線加速器の運転を停止させ、冷却水流を止め、Cu67を回収する処理のためにターゲットユニットを取り外す。

図1はターゲットユニット10の例示的な実施形態の部分断面図であり、このユニットは照射中、ターゲット及びカプセルを収容する。ターゲットユニット10はねじ付きケージボディ20及びスクリューキャップ36を含み、これらを互いに螺装してカプセル40を収容する。ケージボディ20は、開口部24を画成している上部22及び開放雄型ねじ付き底部26を有する実質的な円筒形であり、雄型ねじ付き底部は、カプセル40を受け止めるように寸法設計及び構成(sized and configured)された開口部28を画成している。ケージボディ20は円周方向の楕円形開口部30も画成する。雄型ねじ付き底部26と開口部30との間のケージボディ20の部位32がグルーブ35を画成する。カプセル40は閉鎖端(closed end)42及び開放端44を含み、これら2つが一緒になってターゲットキャビティ45を画成している。金属製の蓋46は閉鎖端48及び開放端50を含み、カプセル40の開放端44を受け止めるように寸法設計及び構成されている。ガスケット51を蓋46内に配置することでカプセル40の開放端44をシールする。組み立てると、カプセル40の閉鎖端42はケージボディ20の開放端28内で受け止められ、蓋46はカプセル40の開放端44を覆い、ガスケット51は蓋とカプセルの開放端との間にある。スクリューキャップ36の雌型ねじ付き部38はケージボディ20の雄型ねじ付き部26と、スクリューキャップ36とケージボディ20とが一緒になって十分な力をキャップ36に加えてカプセル40の開放端44が水密シールされるように係合する。好ましくは、ワッシャ53をスクリューキャップ36と蓋46の閉鎖端48との間に含める。好ましい実施形態において、ガスケット51はグラファイトから構成される。これはグラファイトの放射線への耐性が極めて高いからである。ガスケット51は、銅を含有するものを除いた他の材料からも構成し得る。

図2は組み立てたターゲットユニット10の等角図である。図2に示すように、スクリューキャップ36は、スクリューキャップ36及びケージボディ20の、例えば手又はスパナでの締め付けを促進するのに適した表面となる平面領域37を含む。図3はターゲットユニット10の上面図であり、図4は底面図であり、スクリューキャップ36の周縁に沿って対称的に間隔をあけて配置された4つの平面領域37の位置決めを示す。

図1Aはターゲットユニット10の代替の実施形態を示し、ケージボディ20aは、図1のケージボディ20より多くの開口部30aを画成している。開口部30及び30aは、所望のいずれの形態又はやり方でも構成することができる。開口部30又は30aをターゲットユニット10又は10aに含める目的は、照射中に冷却水をカプセル40と接触させることで照射中に亜鉛ターゲットインゴットの溶融又は部分溶融を防止することである。

カプセル40はセラミック製のるつぼであり、例えばアルミナ又は窒化アルミニウムから構成することができ、これはこれらの材料が亜鉛と化学的に結合しないからである。アルミナが好ましいのは、アルミナが安価且つ特徴がはっきりした材料だからである。試験結果から、開示の方法及び器具によるアルミナから構成されるカプセルの使用が、得られるCu67に多量の望ましくない金属及び他の不純物を混入させないことが判明している。試験により、最初の亜鉛ターゲット(又は損失を補うための新しい亜鉛)が、例えば微量の(traces of)酸素を除去するための昇華による亜鉛の予備精製により、微量の酸素を実質的に非含有であるべきことも判明している。これが鋳造後、冷却された中実亜鉛インゴットとセラミックカプセルとの間での良好な物理的接触を促進し、有益である。亜鉛中に酸素が存在すると、カプセル充填後、溶融亜鉛が冷却された時にカプセルと亜鉛インゴットとの間に間隙が生じ得る。このような間隙は非効率的な冷却及びターゲットの破損につながる可能性がある。組み立てると、好ましくは約2〜約3mmの小さな膨張用間隙が亜鉛インゴットと金属の蓋46との間に生じる。この間隙は亜鉛に適切な熱クリープを与えるのに十分であり、亜鉛が高出力加熱下で膨張する際のカプセルの亀裂を回避させる。他の実施形態においては、小さな亜鉛箔をこの間隙内に嵌めることで、亜鉛金属から金属の蓋への、電子ビーム照射中の電流漏れを可能にし得る。試験により、ビーム操作中、カプセル40内でガルバニック腐食はないことが判明している。

ケージボディ20及び20aはセラミックカプセル40を物理的に保護し、また電子リニアックでターゲットチャンバにインターフェース接続する。好ましい実施形態においては、ケージボディ20又は20a及びスクリューキャップ36を異なるアルミニウム合金から構成することでねじ山のかじりが起きる可能性を最小限に抑える。例えば、ケージボディ20又は20aを6061 Alから構成し、スクリューキャップ36を2024 Alから構成することができる。

ターゲットユニット(例えば、10、10a)のサイズ及び構成は、ターゲットチャンバのサイズ及び構成並びに照射対象である亜鉛の量によって決定される。このため、ターゲットユニットの構成は、本発明の趣旨から逸脱することなく変化させ得る。好ましい実施形態においてはケージボディ、ガスケットを有する蓋、ワッシャ及びスクリューキャップを利用してカプセルをターゲットユニット内に固定するが、ターゲットカプセルについて水密シールを形成できるのならば、使用する構成要素はより少なくなり得る。

Zn68に十分な時間にわたって照射を行った後、ターゲットで生成されたCu67をZn68から任意の適切な方法で単離する。例えば、金属ターゲットを酸と反応させることで金属を溶解させて金属イオン混合物(例えば、亜鉛及び銅イオン)を生成することができる。次に、金属イオンを、イオン抽出、イオン交換、不溶性金属塩の沈殿等を含めた当該分野で周知の化学的技法で互いに分離することができる。好ましくは、亜鉛を物理的手段、例えば亜鉛の昇華により銅から分離する。

亜鉛は、高温、真空下で銅から容易に昇華させることができる。好ましい実施形態において、Cu67を、約500〜約700℃の範囲の温度で真空下、好ましくは約10^-3〜約10^-5Torrの範囲の圧力での亜鉛の昇華により大部分の亜鉛を除去してCu67を含有する残留物を得ることで単離する。好ましくは、亜鉛の少なくとも約90%、95%又は99%が昇華により除去され、より好ましくは少なくとも約99.9%、より一層好ましくは少なくとも約99.99%の亜鉛が質量基準で除去される。Cu67含有残留物を好ましくは化学的手段、例えば酸水溶液(aqueous acid)との反応による金属イオン溶液の生成、続くイオン抽出、イオン交換又はこれらの組み合わせによるCu67イオンの回収により更に精製する。

本発明の方法で使用するための昇華装置60の例を図5及び図5Aに断面で示す。昇華装置60はサブリメーションチューブ62、カプセル40、カップラーユニット66及び真空ドーム64を含み、真空ドームは真空源を取り付けるためのポート65を含む。サブリメーションチューブ62は開放端61を含み、この開放端は真空ドーム64の開放端63と同様の寸法を有するように寸法設計及び構成されている。カップラーユニット66がチューブ62の開放端61を真空ドーム64の開放端63に、Oリング86及び88によりシールしている。

図5Aはカップラーユニット66の詳細な断面図であり、カップラーユニットは管状シース68を含み、管状シースの各端部は雄型ねじ付き領域70、72でねじ山がつけられている。リング74、78は雌型ねじ付き領域76、80を含み、これらはシース68の雄型ねじ付き領域70、72と係合するように寸法設計及び構成されている、ワッシャ82、84がそれぞれリング74、78内に嵌められている。ユニット66を組み立てる場合、Oリング86、88がシース68の端部とワッシャ82、84との間に配置される。リング74、78をシース68に螺装し、Oリング88、86はシース68とワッシャ82、84との間で圧縮される。リング74は開口部71を画成し、開口部71はサブリメーションチューブ62の開放端61を受け止めるように寸法設計及び構成され、リング78は開口部79を画成し、開口部は真空ドーム64の開放端63を受け止めるように寸法設計及び構成される。Oリング86、88はそれぞれサブリメーションチューブ62及び真空ドーム64の外周にきっちりと嵌まるように寸法設計される。リング74、78をシース68に締め付け、開口部71、79がチューブ62及び真空ドーム64を受け止めると、Oリング86、88はチューブ62及び真空ドーム64に当たって圧縮され、チューブ62と真空ドーム64との間に真空気密シールが形成される。

使用時、昇華装置60をカプセル40と組み立て、カプセル40は照射Zn68の中実インゴット90を収容し、またサブリメーションチューブ62内に位置する。カップラーユニット66を締めて真空気密シールし、チューブ62の下部を約500〜約700℃の範囲の温度まで加熱し、その間、約10^-3〜約10^-5Torrの範囲の真空をポート65を介して引く。インゴット90からの亜鉛は加熱されていない領域においてチューブ62の内面に沿って昇華し、積もり、昇華工程の最後にはカプセル40にCu67の残留物が残る。加熱及び昇華サイクルは、当業者に公知であるように、サブリメーションチューブ62の熱亀裂を回避するのに十分なだけ緩慢であるべきである。昇華完了後、加熱を停止し、装置を比較的遅い速度で冷却する。

サブリメーションチューブ62は好ましくはセラミック材料、例えばアルミナ又は窒化ホウ素から構成される。これは昇華中にセラミックと亜鉛金属との間で化学反応が起きないからである。化学反応がないことから、Cu67に不純物は混入しない。サブリメーションチューブ62を構築するための材料は、選択した材料がZn68金属及びCu67残留物との腐食性化学反応を招かない限り、様々なものになり得る。昇華装置60の使用は、Cu67残留物からのZn68金属の昇華による分離に限定されない。サブリメーションボディを使用して他のタイプの材料を昇華させるならば、サブリメーションボディを、当業者に公知であるような別の材料から構成し得る。真空ドーム64は、ガラス、金属等の任意の適切な材料から構成することができる。好ましい実施形態において、カップラーユニット66は主に、Oリングを除いてステンレススチールから構成され、Oリングはいずれの適切な耐薬品性高分子材料、例えばDuPont Performance Elastomers LLC製の、商品名VITON(登録商標)で製造されているヘキサフルオロプロピレン(HEP)とフッ化ビニリデン(VDF又はVF2)とのコポリマー、テトラフルオロエチレン(TFE)、フッ化ビニリデン(VDF)及びヘキサフルオロプロピレン(HFP)のターポリマー等にもなり得る。選択した材料が昇華したZn68の不本意な汚染を招くことなく、また依然として漏れ止め圧力シールとなる限り、他の構成材料も、本発明の趣旨から逸脱することなく利用し得る。

図5B、図5Cは、真空ドーム及びカップラーに関する代替構成の等角図である。図5Bは部分的に分解された部品を示し、図5Cは互いに連結されたドーム及びカップラーを示す。カップラーユニット66bは、ねじ付きリング74bとの係合用に一端にねじ山がつけられたシース68bを、図示していない、図5で上述した通りのOリングと共に含む。シース68bはまた、そのもう一方の端部にフランジ69bを含む。真空ドーム64bはガスケット67bを含み、ガスケットは、ドーム64bの開放端63bをシース68b内で受けた時にフランジ69bに対してシールするように寸法設計及び構成される。クランプ75は、フランジ69bに対してガスケット67bを圧縮して真空気密シールを形成するように寸法設計及び構成される。ドーム64bは、真空源に連結するための、フランジ付き真空ポート65bも含む。図5B、5Cの実施形態において、構成要素(ガスケット及びOリング以外)は好ましくは金属、例えばステンレススチールから構成される。

試験結果により、開示の昇華装置及び方法を使用して行う亜鉛/銅分離が極めて効率的であることが判明している。昇華して堆積する亜鉛と共に移動するCu67はごく僅かであり、極めて少量の亜鉛がカプセル内のCu67と共に残る。しかしながら、残ったCu67残留物を更に、酸への溶解(例えば、硫酸、塩酸、リン酸、硝酸等の鉱酸又は鉱酸の組み合わせ)により精製することができる。試験により、セラミック、特にアルミナの酸に対する溶解性はごく僅かであることが判明していることから、実質的に更なる不純物が昇華した亜鉛の酸溶液による更なる精製によって混入することはない。

昇華した亜鉛を更に処理して効率的に、残った微量の亜鉛を銅から、銅及び/又は亜鉛選択的イオン交換樹脂(例えば、四級化アミン樹脂)でのイオン交換、アニオン交換(BioRad AG 1−X8カラム)又は好ましくはイオン交換樹脂若しくはシリカ基質上に固定したキレート化若しくは溶媒和抽出剤により分離することによって、ヒト向け医学的用途で使用するための適切な純度及び比放射能のCu67塩を得ることができる。一実施形態においては、銅残留物を塩酸に溶解させ、得られたCu67イオンを、当該分野で周知の通り、四級アミンイオン交換樹脂上で精製する(Mushtaq, A., Karim, H., Khan, M., 1990. Production of no-carrier-added 64Cu and 67Cu in a reactor. J. Radioanal. Nucl. Chem. 141, 261-269を参照のこと)。

適切な金属キレート化及び溶媒和抽出剤は当該分野で周知であり、例えばCyntecIndustries社(ウェストパターソン、NJ)から入手可能なCYANEX(登録商標)ブランドの抽出剤が含まれ、これは有機リン材料、例えばオルガノホスフィンオキシド、オルガノホスフィン酸、オルガノチオホスフィン酸を含む。そのような抽出剤は、当該分野で公知なように、樹脂又はシリカビーズ上に固定することができる。例えば、米国特許第5279745号明細書、Kim et al., Korean Journal of Chemical Engineering, 2000; 17(1): 118-121、Naik et al., Journals of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 2003; 257(2): 327-332、Chah et al, Separation Science and Technology, 2002; 37(3): 701-716、Jal et al., Talanta, 2004; 62(5): 1005-1028を参照のこと。イオン交換後に回収されるCu67は、典型的には、最高100kCi/gの比放射能、ヒトでの医学的使用に適した純度で得られる。

上述したように、Zn68昇華物を好ましくは別のターゲットとして使用するためにリサイクルすることによって、連続的にリサイクルする度にZn68ターゲット中の非放射性銅汚染物質のレベルを低下させ、より高いCu67対非放射性銅比の放射性銅残留物を各リサイクル段階後に得る。

図6は、別のターゲットとして使用するZn68昇華物105をリサイクルするための例示的なリサイクル装置100である。リサイクル装置100はサブリメーションチューブ62、ホッパ102及びカプセル40(例えば、図1〜5において示したようなもの)を含む。Zn68昇華物105をその内壁に含むサブリメーションチューブ62を逆さにしてホッパ102上に配置する。ホッパ102は実質的に円筒形の外装を有し、またサブリメーションチューブ62を加熱してチューブ内部に堆積した亜鉛を溶融させる際に溶融した液状Zn68をカプセル40に堆積させるように構成された内部漏斗104を含む。好ましい実施形態において、ホッパ102は高密度、高純度グラファイト、例えばPOCOから構成され、任意で、グラファイトをガラス状炭素で被覆することができる。しかしながら、材料が液状亜鉛と化学的に反応しない限り、ホッパ102を多種多様な別の材料から構成し得る。

使用中、リサイクル装置100を当業者に公知であるような密閉環境(図示せず)内に配置することによって、装置100周囲に実質的に酸素非含有の不活性ガス構造体を作り出す。次に、密閉環境を炉又は他の加熱装置に挿入すると、昇華した亜鉛105がサブリメーションチューブ62から溶融する。密閉環境は石英、スチール又は任意の他の適切な材料から構成し得る。ホッパ102が溶融液状Zn68をカプセル40へと導く。好ましい実施形態において、この工程は、大気圧、約450〜約550℃の範囲の温度の不活性ガスを充填して行われる。実験により、亜鉛を、記載のやり方で、新しいカプセル内に収容された新しいターゲットインゴットへと、亜鉛材料を殆ど喪失せずに処理及びリサイクル可能であることが判明した。溶融及び充填サイクルは、サブリメーションチューブ(例えば、アルミナチューブ)の熱亀裂を回避するために十分に緩慢(約2〜約3℃/分の加熱速度)でなくてはならない。

測定により、本明細書で開示のターゲットユニットだと構造材料からの極めて低い放射線量率となることが判明している。これはアルミナ及びアルミニウムが低放射化材料だからである。リニアック運転後は、亜鉛ターゲット材料それ自体から主要放射線障害がもたらされる。濃縮Zn68(>99%)を使用した操業は更に低い放射化を特徴とする。これはCu67が優勢な同位体となり、また遮蔽し易い極めて穏やかなγ線放射を有するからである。

以下の実施例は、本発明の特定の態様を更に説明するためのものであって、いかなる形でも本発明を限定すると解釈されるべきではない。

実施例1:亜鉛ターゲットインゴットの昇華 照射した金属亜鉛のCu67放射性同位体からの昇華による分離を、亜鉛ターゲットインゴット上で達成した。アルミナカプセル内の中実亜鉛ターゲットインゴットを真空気密アルミナサブリメーションチューブ内に配置した。サブリメーションチューブの底部を管状炉に入れ、内部真空下、約700℃まで加熱した。昇華した亜鉛が、サブリメーションチューブの、炉の外側にあるより温度が低い上部で堆積した。昇華は極めて迅速に、約40g/時間より高い速度で、約1mTorrの中程度の真空下で起きた。加熱及び昇華サイクルは、アルミナの熱亀裂を回避するのに十分な緩慢さ、約3℃/分未満であった。昇華工程が一旦完了したら、炉の運転を停止させて、システムを低速で冷却させた。

本明細書中で引用した、刊行物、特許出願及び特許を含めた全ての参考文献は、あたかも各参考文献が個別に且つ具体的に参照により組み込まれると示され、また本明細書にその全て記載されたがごとく同じ程度に参照により本明細書に組み込まれる。

本発明を説明する文脈において、不定冠詞及び定冠詞並びに同様の指示対象の使用は(特に以下の請求項の文脈において)、特に断りがない限り又は文脈に明らかに相反していない限り、単数及び複数の両方を含むと解釈される。特に断りがない限り、「含む(comprising)」、「有する」、「含む(including)」及び「含有する」という表現は制約のない表現として解釈される(すなわち、「含むが、それに限定されない」を意味する)。本明細書における値の範囲の列挙は、特に断りがない限り、その範囲に含まれる別々の各値に個別に言及する簡略化したやり方であるにすぎず、別々の各値は、あたかもそれが本明細書で個別に列挙されたがごとく明細書に組み込まれる。測定で得られた全ての数値(例えば、質量、濃度、物理的寸法、除去速度、流量等)は絶対的なまさにその数値であるとは解釈されず、「約」という言葉が明示されているか否かに関わらず、当該分野で一般的に用いられている測定技法の公知の限度内の値を含むとみなされるべきである。本明細書に記載の全ての方法は、特に断りがない限り又は文脈に明らかに相反していない限り、いずれの適切な順序でも行うことができる。本明細書で挙げたいずれか及び全ての例又は例を意味する表現(例えば、「例えば」)の使用は、本発明の特定の態様をより明らかにすることを意図したものにすぎず、特に断りがない限り、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書に記載のいずれの表現も、本発明の実施に不可欠な任意の非請求の要素(non−claimed element)を示していると解釈されるべきではない。

本発明の好ましい実施形態を、本発明を実行するための発明者が考える最良な形態を含めて本明細書に記載する。これらの好ましい実施形態の変化形は、上記の説明を読めば当業者には明白である。発明者は、当業者が、そのような変化形を適切に用いることを予測しており、発明者は、本発明が本明細書で具体的に記載された通りではない形で実施されることを意図する。したがって、本発明は、適用法によって許容される、本明細書に付随する請求項に記載の主題の全ての改良型及び同等物を含む。さらに、特に断りがない限り又は文脈に明らかに相反していない限り、上記の要素の、考えられ得る全ての変化形での組み合わせが本発明に含まれる。 本発明のまた別の態様は、以下のとおりであってもよい。 〔1〕Cu67放射性同位体の製造方法であって、 シールされたカプセルに収容され且つ前記カプセルと密着している金属Zn68ターゲットインゴットに高エネルギーγ線ビームを照射して前記Zn68の少なくとも一部をCu67に変換し、次にCu67を前記照射ターゲットから単離することを含み、 前記カプセルが溶融した亜鉛と化学的に反応しないセラミック材料から構成され、 前記セラミック材料が、前記セラミックと前記中実Zn68ターゲットインゴットとの間での密接な物理的接触を促進することで良好な熱伝導率のための緊密な接触面がもたらされるように選択され、 前記Zn68が、前記Zn68の前記カプセルへの接触を干渉する微量の残留酸素を実質的に非含有である ことを特徴とする方法。 〔2〕前記Cu67の単離が、亜鉛を前記照射ターゲットインゴットから高温、真空下でサブリメーションチューブ上に昇華させることで前記カプセル内にCu67を含有する実質的に亜鉛非含有の金属残留物を残すことを含み、 前記サブリメーションチューブが溶融した亜鉛と化学的に反応しないセラミック材料から構成される、前記〔1〕に記載の方法。 〔3〕前記亜鉛を、約500〜約700℃の範囲の温度、約10^-5〜約10^-3Torrの範囲の圧力で昇華させる、前記〔2〕に記載の方法。 〔4〕前記カプセル内の前記金属残留物を、Cu67イオンを亜鉛昇華後に前記カプセル内に留まった亜鉛から分離するために、酸水溶液と反応させることを更に含む、前記〔2〕に記載の方法。 〔5〕前記残っている亜鉛をアニオン交換によりCu67イオンから除去することを更に含む、前記〔4〕に記載の方法。 〔6〕昇華したZn68を含む前記サブリメーションチューブを実質的に空のセラミックカプセルを収容しているホッパ上で逆さにすることで前記昇華したZn68を前記サブリメーションチューブから回収し、 前記逆さにしたサブリメーションチューブ及び実質的に空のセラミックカプセルを収容しているホッパを、不活性ガスを充填した密閉環境内に配置し、 前記密閉環境の少なくとも一部を加熱することで溶融したZn68が前記セラミックカプセルに導かれることを更に含む、前記〔2〕に記載の方法。 〔7〕前記シールしたセラミックカプセル内の堆積Zn68に高エネルギーγ線ビームを照射して前記Zn68の少なくとも一部をCu67に変換し、次にCu67を前記照射ターゲットから単離するステップを繰り返すことを更に含む、前記〔6〕に記載の方法。 〔8〕前記ホッパがグラファイトから構成される、前記〔6〕に記載の方法。 〔9〕前記カプセルが、アルミナ及び窒化アルミニウムから成る群から選択される材料から構成される、前記〔1〕に記載の方法。 〔10〕前記カプセルがアルミナから構成される、前記〔1〕に記載の方法。 〔11〕前記カプセルが、ねじ式キャップに連結されて実質的に水密なシールを前記カプセルに対して形成するケージボディを含むターゲットボディ内でシールされる、前記〔1〕に記載の方法。 〔12〕前記ターゲットボディが、前記カプセルに取り付ける蓋と、前記蓋と前記カプセルとの間に置かれる、水密シールの形成を支援するワッシャとを更に含む、前記〔11〕に記載の方法。 〔13〕Cu67放射性同位体を製造するためのターゲットユニットであって、 ねじ式キャップに着脱自在に連結されるケージボディと、 中実Zn68ターゲットインゴットを収容し且つ1つの開放端及び1つの閉鎖端を有するセラミックカプセルとを含み、 前記セラミックカプセルが、前記カプセルの開放端に対する実質的に水密なシールを形成するケージボディとねじ式キャップとの間のターゲットボディ内でシールされ、 前記カプセルが、溶融した亜鉛と化学的に反応しないセラミック材料から構成され、 前記セラミック材料が前記セラミックと前記中実Zn68ターゲットインゴットとの間での密接な物理的接触を促進することで良好な熱伝導率のための緊密な接触面がもたらされるように選択され、 前記Zn68が、前記Zn68の前記カプセルへの接触を干渉する微量の残留酸素を実質的に非含有である ことを特徴とするターゲットユニット。 〔14〕前記ターゲットボディが、前記カプセルの開放端を覆う蓋と、前記蓋と前記カプセルとの間に置かれる、水密シールの形成を支援するワッシャを更に含む、前記〔13〕に記載のターゲットユニット。 〔15〕前記Zn68ターゲット照射用のターゲットホルダと一緒になるように構成される、前記〔13〕に記載のターゲットユニット。 〔16〕前記セラミックカプセルが、アルミナ及び窒化アルミニウムから成る群から選択される材料から構成される、前記〔13〕に記載のターゲットユニット。 〔17〕前記カプセルがアルミナから構成される、前記〔13〕に記載のターゲットユニット。 〔18〕Zn68をCu67から昇華させる装置であって、 1つの開放端及び1つの閉鎖端を有するセラミックサブリメーションチューブと、 Zn68及びCu67を含有する中実Zn68ターゲットインゴットを収容し且つ1つの開放端及び1つの閉鎖端を有し、溶融した亜鉛と化学的に反応しないセラミック材料から構成されるセラミックカプセルと、 前記サブリメーションチューブの開放端を真空源と着脱自在に連結し且つ前記チューブを約500〜約700℃の範囲の温度で加熱する時に漏れ止め真空シールを形成するように寸法設計及び構成されたカップラーとを含む ことを特徴とする装置。 〔19〕前記セラミックサブリメーションチューブが、アルミナ及び窒化ホウ素から成る群から選択される材料から構成され、前記セラミックカプセルがアルミナ及び窒化アルミニウムから成る群から選択される材料から構成される、前記〔18〕に記載の装置。