ヨウ化メチル製造装置
【課題】 ポンプ手段を用いず、かつ、１１ＣＨ４を有効利用できるヨウ化メチル製造装置を実現する。
【解決手段】 不活性ガス源から不活性ガスが供給される不活性ガス流路１と、不活性ガス流路内に１１ＣＨ４を供給可能なメタン供給器２と、１１ＣＨ４とヨウ素とを反応させて１１ＣＨ３Ｉを生成するヨウ化メチル生成器３と、１１ＣＨ３Ｉを捕集するヨウ化メチル捕集器４と、ガスを収容可能なチャンバ５と、不活性ガス流路１、ヨウ化メチル生成器３、ヨウ化メチル捕集器４、及び、チャンバ５をこの順に直列に接続する第１状態と、不活性ガス流路１、チャンバ５、ヨウ化メチル生成器３、ヨウ化メチル捕集器４をこの順に直列に接続する第２状態と、を選択的に切替える流路切替器８０と、を備える。
【解決手段】 不活性ガス源から不活性ガスが供給される不活性ガス流路１と、不活性ガス流路内に１１ＣＨ４を供給可能なメタン供給器２と、１１ＣＨ４とヨウ素とを反応させて１１ＣＨ３Ｉを生成するヨウ化メチル生成器３と、１１ＣＨ３Ｉを捕集するヨウ化メチル捕集器４と、ガスを収容可能なチャンバ５と、不活性ガス流路１、ヨウ化メチル生成器３、ヨウ化メチル捕集器４、及び、チャンバ５をこの順に直列に接続する第１状態と、不活性ガス流路１、チャンバ５、ヨウ化メチル生成器３、ヨウ化メチル捕集器４をこの順に直列に接続する第２状態と、を選択的に切替える流路切替器８０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヨウ化メチル製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、放射性薬剤の標識前駆体であるヨウ化メチル（１１ＣＨ３Ｉ）の製造装置として、循環経路内に、１１ＣＨ４の添加器、１１ＣＨ４とヨウ素とを反応させて１１ＣＨ３Ｉを生成する反応器、生成した１１ＣＨ３Ｉを捕集する捕集器とをこの順に設け、キャリアガスとなる不活性ガスをポンプ手段で循環させつつ未反応の１１ＣＨ４を再利用して１１ＣＨ３Ｉを生成する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特表平１０−５０９４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の装置では、可動部材であるポンプ手段によりガスを循環させていたため、ヨウ素等がポンプ手段に析出して故障の原因となっていた。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ポンプ手段を用いず、かつ、１１ＣＨ４を有効利用できるヨウ化メチル製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るヨウ化メチル製造装置は、不活性ガス源から不活性ガスが供給される不活性ガス流路と、不活性ガス流路内に１１ＣＨ４を供給可能なメタン供給器と、１１ＣＨ４とヨウ素とを反応させて１１ＣＨ３Ｉを生成するヨウ化メチル生成器と、１１ＣＨ３Ｉを捕集するヨウ化メチル捕集器と、ガスを収容可能なチャンバと、不活性ガス流路、ヨウ化メチル生成器、ヨウ化メチル捕集器、及び、チャンバをこの順に直列に接続する第１状態と、不活性ガス流路、チャンバ、ヨウ化メチル生成器、ヨウ化メチル捕集器をこの順に直列に接続する第２状態と、を選択的に切替える流路切替器と、を備える。
【０００６】
本発明によれば、まず、流路切替器を第１状態に設定し、メタン供給器から不活性ガス流路内に１１ＣＨ４を供給すると、不活性ガスをキャリアガスとして１１ＣＨ４が不活性ガス流路からヨウ化メチル生成器に供給され、ヨウ化メチル生成器において１１ＣＨ３Ｉが生成し、生成した１１ＣＨ３Ｉはヨウ化メチル捕集器に吸着される一方、未反応の１１ＣＨ４はヨウ化メチル捕集器を通過してチャンバ内に収容される。
【０００７】
続いて、流路切替器を第２状態に切替えると、不活性ガス流路から供給されるキャリアガスとしての不活性ガスにより、チャンバ内のガス、すなわち、未反応の１１ＣＨ４が再びヨウ化メチル生成器に供給され、ヨウ化メチル生成器において１１ＣＨ３Ｉがさらに生成し、生成した１１ＣＨ３Ｉはヨウ化メチル捕集器に吸着される。
【０００８】
したがって、ポンプ手段を用いることなく、ヨウ化メチル生成器から排出される未反応の１１ＣＨ４をチャンバから再びヨウ化メチル生成器に戻して再利用させることができる。
【０００９】
ここで、メタン供給器は、１１ＣＨ４を吸着する吸着剤が充填されるメタン吸着カラムとメタン吸着カラムを加熱して吸着剤から１１ＣＨ４を脱離させる加熱器とを有することが好ましい。
【００１０】
これによれば、１１ＣＨ４に対する選択性の高い吸着剤を用いることにより、１１ＣＨ４を不活性ガス流路内に高純度に供給することが容易である。
【００１１】
また、１１ＣＯ２とＨ２とを反応させて１１ＣＨ４を生成させるメタン生成器をさらに備え、メタン生成器はメタン吸着カラムに接続され、メタン生成器に不活性ガス供給源から不活性ガスが供給されることが好ましい。
【００１２】
これによれば、１１ＣＯ２から１１ＣＨ４をその場で生成し、生成した１１ＣＨ４を不活性ガスにより移送してメタン吸着カラムの吸着剤に吸着させることができる。
【００１３】
また、不活性ガス流路は、メタン供給器をバイパスするバイパスラインをさらに有することが好ましい。
【００１４】
これによれば、流路切替器が第２状態となっており、メタン供給器からメタンを供給する必要がない場合に、メタン供給器をバイパスして不活性ガス流路から不活性ガスが流れるので、不活性ガスの清浄性が向上して好ましい。
【００１５】
さらに、流路切替器としては、いわゆる６方弁を有することが好ましく、これにより低コスト化及び操作の簡単化が図られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ポンプ手段を用いず、かつ、１１ＣＨ４を有効利用できるヨウ化メチル製造装置が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明によるヨウ化メチル製造装置の好適な実施形態について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るヨウ化メチル製造装置を示す概略構成図である。なお、以降の図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態のヨウ化メチル製造装置１００は、例えば、病院等のＰＥＴ検査（陽電子断層撮影検査）等に使用される放射性薬剤の標識前駆体である１１ＣＨ３Ｉを製造するヨウ化メチル製造装置である。必要に応じて、生成した１１ＣＨ３Ｉからさらに１１ＣＨ３ＯＴｆを生成させることもできる。
【００１９】
このヨウ化メチル製造装置１００は概略、不活性ガスが供給される不活性ガス流路１と、不活性ガス流路１に１１ＣＨ４を供給するメタン供給器２と、１１ＣＨ４とヨウ素とを反応させて１１ＣＨ３Ｉを生成するヨウ化メチル生成器３と、合成した１１ＣＨ３Ｉを捕集するヨウ化メチル捕集器４と、ガスを収容可能なチャンバ５と、ガスの流路を切替る６方弁８０と、を備えている。
【００２０】
不活性ガス流路１は、不活性ガスとしてのヘリウム供給源Ｓ１（例えば、Ｈｅボンベ）に一端が接続されると共に、他端が６方弁８０の開口ａに接続されたラインＬ１を有してている。ラインＬ１には、上流側から順に、圧力計２０、マスフローコントローラ１０、バルブＶ７、ＣＯ２吸着カラム７２、メタン供給器２、３方弁Ｖ９、及び、３方弁Ｖ１０がこの順に接続されている。
【００２１】
ＣＯ２吸着カラムとしては、アスカライトＩＩ等、苛性ソーダやソーダ石灰等のアルカリを主成分とする充填剤を充填したカラムを使用できる。
【００２２】
メタン供給器２は、メタン吸着カラム４４及びこのメタン吸着カラム４４を加熱及び冷却可能な温度制御器（加熱器）４６を有している。温度制御器としては、例えば、電熱ヒータ及び好ましくは空冷ファンを有するものを使用できる。メタン吸着カラム４４内の吸着剤としては、１１ＣＨ４を選択的に吸着するものであれば特に限定されないが、例えば、６０−８０メッシュのCarbosphere（登録商標）等を使用できる。例えば、温度制御器４６によってメタン吸着カラム４４内の吸着剤を常温にすると１１ＣＨ４がこの吸着剤に選択的に吸着される一方、例えば、吸着剤を１２０〜１３０℃程度の高温にすると、吸着剤から１１ＣＨ４が脱離するので、不活性ガス流路１に１１ＣＨ４を高純度に供給できる。
【００２３】
３方弁Ｖ９の他方の開口には排ガスラインＬ８が接続されている。
【００２４】
ラインＬ１のマスフローコントローラ１０とバルブＶ７との間からは、メタン供給器２をバイパスするバイパスラインＬ７が分岐しており、このバイパスラインＬ７は３方弁Ｖ１０の他の開口に接続されている。このラインＬ７にはバルブＶ８が接続されている。本実施形態では、ラインＬ１及びバイパスラインＬ７が不活性ガス流路１を構成する。
【００２５】
また、ラインＬ１における、３方弁Ｖ９と３方弁Ｖ１０との間にはラインＬ１を流れる物質から放射される放射線強度（radiation intensity）を測定する放射線センサＲＩ３が設置されている。
【００２６】
ラインＬ１におけるバルブＶ７とＣＯ２吸着カラム７２との間からはラインＬ２が分岐しており、このラインＬ２は、ラインＬ１における圧力計２０よりも上流側の部分に接続されている。ラインＬ２には、上流側から順に、圧力計１６、フローメータ１２、バルブＶ１、バルブＶ４、メタン生成器６、バルブＶ５，３方弁Ｖ６が接続されている。
【００２７】
さらに、ラインＬ２におけるバルブＶ１とバルブＶ４との間からはラインＬ３及びラインＬ４が分岐しており、それぞれ水素供給源Ｓ２及び１１ＣＯ２供給源Ｓ３に接続されている。水素供給源Ｓ２は例えば水素ボンベ、供給源Ｓ３は、例えばサイクロトロン（不図示）によって１１ＣＯ２を製造するターゲット容器に接続されている。
【００２８】
ラインＬ３には、上流側から順に、圧力計１８、フローメータ１４、及びバルブＶ２が接続されている。また、ラインＬ４にはバルブＶ３が接続されている。
【００２９】
メタン生成器６は、還元触媒が充填されたメタン生成カラム４０と、メタン生成カラム４０を加熱・冷却可能な温度制御器４２と、を有している。常温にて還元触媒上に１１ＣＯ２を吸着させ、その後、水素の存在下で還元触媒を４４０−４６０℃程度に加熱する事により、１１ＣＯ２と水素とを反応させることができ１１ＣＨ４が生成する。還元触媒としては、例えば、５０−８０メッシュのShimalite Ni等を利用できる。
【００３０】
メタン生成器６には、メタン生成カラム４０内の還元触媒から放射する放射線強度を測定する放射線センサＲＩ１が設けられている。
【００３１】
３方弁Ｖ６の他端には排ガスラインＬ５が接続されており、排ガスラインＬ５にはＣＯ２吸着カラム７０が接続されている。
【００３２】
続いて、６方弁８０について説明する。６方弁８０は、ａ〜ｆの各開口を有するバルブであり、開口ｂと開口ｃとを連通し、開口ｄと開口ｅとを連通し、開口ａと開口ｆとを連通する第１状態と、開口ａと開口ｂとを連通し、開口ｃと開口ｄとを連通し、開口ｅと開口ｆとを連通する第２状態と、を選択的に変更できるバルブである。
【００３３】
上述したように、ラインＬ１の他端は６方弁８０の開口ａに接続されている。６方弁８０の開口ｂにはラインＬ１２の一端が接続され、開口ｅにはラインＬ１２の他端が接続されている。
【００３４】
このラインＬ１２には、チャンバ５が接続されている。チャンバ５は、所定の容量を有してガスを貯留可能な空カラムである。本実施形態では、チャンバ５としてラインＬ１２よりも管径が太い管を採用しているが、所定の容量を有しさえすればよいので、例えば、ラインＬ１２自体を十分長くしてもチャンバ５として機能させることができる。チャンバ５の容量は、好ましくは、６方弁８０の切替えの時間を稼ぐための必要体積として、ヨウ素気化カラム５０及びヨウ化メチル生成カラム５２の合計体積の１〜２倍程度である。なお、チャンバ５内に１１ＣＨ４を吸着する吸着剤を充填してもよい。この場合には、チャンバ５の容量は空カラムとする場合に比べて少なくて済むが、吸着後に吸着剤から１１ＣＨ４を脱離させるためにチャンバ５を加熱する温度制御器８２を設ける必要がある。また、ラインＬ１２におけるチャンバ５よりも開口ｅ側の部分から放射される放射線強度を測定する放射線センサＲＩ２が設けられている。
【００３５】
また、６方弁８０の開口ｃにラインＬ１０の一端が接続され、開口ｆにはラインＬ１０の他端が接続されている。ラインＬ１０には、開口ｆから開口ｃに向かって順に、ヨウ化メチル生成器３、ＣＯ２吸着カラム７４、及び、ヨウ化メチル捕集器４が接続されている。
【００３６】
ヨウ化メチル生成器３は、上流側（開口ｆ側）に設けられたヨウ素気化カラム５０と、ヨウ素気化カラム５０よりも下流側（開口ｃ側）に設けられたヨウ化メチル生成カラム５２と、ヨウ素気化カラム５０を加熱・冷却する温度制御器５１と、ヨウ化メチル生成カラム５２を加熱・冷却する温度制御器５４と、を有している。
【００３７】
ヨウ素気化カラム５０には、固体のヨウ素が予め充填されており、温度制御器５１によりヨウ素気化カラム５０を７０〜９５℃程度に加熱する事により、ラインＬ１０内にヨウ素ガスを供給する。
【００３８】
ヨウ化メチル生成カラム５２はガラス製等の反応管である。温度制御器５４により例えば、６５０〜７５０℃程度にヨウ化メチル生成カラム５２を加熱する事により、ヨウ化メチル生成カラム５２内でヨウ素と１１ＣＨ４とを反応させ１１ＣＨ３Ｉを生成する。
【００３９】
ヨウ化メチル捕集器４は、ヨウ化メチル吸着カラム５６と、ヨウ化メチル吸着カラム５６を加熱・冷却する温度制御器５８と、を有する。
【００４０】
ヨウ化メチル吸着カラム５６は、１１ＣＨ３Ｉ及び未反応の１１ＣＨ４の混合物から１１ＣＨ３Ｉを選択的に吸着する吸着剤が充填されるカラムである。吸着剤は特に限定されないが、例えば、５０−８０メッシュのPorapack N等を採用できる。そして、例えば、温度制御器６２によりヨウ化メチル吸着カラム５６を常温にしておいて混合ガスから１１ＣＨ３Ｉを選択的に吸着剤に吸着させ、その後、温度制御器５８によりヨウ化メチル吸着カラム５６を例えば、１８０〜２００℃まで加熱する事により、吸着剤から１１ＣＨ３Ｉを脱離させることができる。
【００４１】
また、ヨウ化メチル吸着カラム５６には、吸着した物質から発する放射線強度を検知する放射線センサＲＩ４が設けられている。
【００４２】
６方弁８０の開口ｄにはラインＬ１４が接続されている。ラインＬ１４には、開口ｄ側から順に、３方弁Ｖ１１、３方弁Ｖ１２、バルブＶ１４が接続されている。３方弁Ｖ１１の他端と３方弁Ｖ１２の他端とには、バイパスラインＬ１６の両端がそれぞれ接続されている。バイパスラインＬ１６にはトリフレート生成器８が接続されている。
【００４３】
トリフレート生成器８は、ＡｇＯＴｆ（Silver trifluoromethanesulfonate）が充填されたトリフレート生成カラム６０と、このトリフレート生成カラム６０を加熱及び冷却可能な温度制御器６２と、を有している。上流から１１ＣＨ３Ｉが供給された場合に、温度制御器６２によりトリフレート生成カラム６０を例えば、２００−２３０℃程度に加熱すると、１１ＣＨ３Ｉをメチルトリフレート（１１ＣＨ３ＯＴｆ）に転化することができる。
【００４４】
したがって、１１ＣＨ３Ｉを最終生成物としたい場合にはバイパスラインＬ１６にガスを流さないようにし、一方、１１ＣＨ３Ｉでなく１１ＣＨ３ＯＴｆを最終生成物としたい場合には、バイパスラインＬ１６により、ラインＬ１４を流れるガスがトリフレート生成器８に流れるようにすればよい。
【００４５】
ラインＬ１４におけるバルブＶ１２とバルブＶ１４との間からは、排ガスラインＬ１８が分岐している。排ガスラインＬ１８は、バルブＶ１３を有している。
【００４６】
ここでまとめると、６方弁８０は、不活性ガス流路１、ヨウ化メチル生成器３、ヨウ化メチル捕集器４、及び、チャンバ５をこの順に直列に接続する第１流路を形成する第１状態と、不活性ガス流路１、チャンバ５、ヨウ化メチル生成器３、ヨウ化メチル捕集器４をこの順に直列に接続する第２流路を形成する第２状態とを選択的に切替える流路切替器となっている。
【００４７】
次に、このように構成されたヨウ化メチル製造装置１００を用いて、１１ＣＨ３Ｉ又は１１ＣＨ３ＯＴｆを合成する方法について図２〜９を参照しながら説明する。なお、バルブにおける黒く塗りつぶした部分は閉状態を、バルブにおける白抜きの部分は開状態を意味するものとする。
【００４８】
このヨウ化メチル製造方法は概略、１１ＣＯ２から１１ＣＨ４を生成する１１ＣＨ４生成工程と、生成した１１ＣＨ４を吸着により精製する１１ＣＨ４精製工程と、精製された１１ＣＨ４をヨウ化メチル生成器に供給して１１ＣＨ３Ｉを生成し、生成した１１ＣＨ３Ｉをヨウ化メチル吸着器に吸着させ、未反応の１１ＣＨ４をチャンバ５に収容する第１反応工程と、チャンバ５内の未反応の１１ＣＨ４を再びヨウ化メチル生成器に供給して１１ＣＨ３Ｉを生成し、生成した１１ＣＨ３Ｉをヨウ化メチル吸着器に吸着させる第２反応工程と、ヨウ化メチル吸着器から１１ＣＨ３Ｉを脱離させて必要に応じて１１ＣＨ３Ｉを１１ＣＨ３ＯＴｆに転化した上で系外に排出する排出工程とを行う。
【００４９】
まず、予め全バルブとも閉とし、また、６方弁８０を第１状態とする。また、予め、ヨウ素気化カラム５０内には固体ヨウ素を、トリフレート生成カラム６０には、ＡｇＯＴｆを充填する。また、各カラム内の吸着剤は、エージングされて清浄となっているものとし、また、吸着剤の温度を常温にする。
【００５０】
まず始めに、図２に示すように、バルブＶ３、Ｖ４，Ｖ５を開放すると共に、バルブＶ６を操作してラインＬ２の上流側（ヘリウム供給源Ｓ１側）とラインＬ５とを連通させ、１１ＣＯ２供給源Ｓ３からの１１ＣＯ２をメタン生成器６に供給し、メタン生成カラム４０内の還元触媒に１１ＣＯ２を吸着させる。なお、吸着されなかった１１ＣＯ２は、ＣＯ２吸着カラム７０にて捕集され、系外には排出されない。
【００５１】
そして、放射線センサＲＩ１により、メタン生成カラム４０内での１１ＣＯ２吸着量が予め定められた値に達したことを確認した後に、原料ガスの供給を止め、バルブＶ３を閉じる。
【００５２】
次いで、図３に示すように、バルブＶ２を開放すると共に、フローメータ１４を調節し、水素供給源Ｓ２から予め定められた量の水素ガスをメタン生成カラム４０に供給する。そうすると、メタン生成カラム４０内が水素により充填される。
【００５３】
これと平行して、バルブＶ８を開け、３方弁Ｖ１０によりラインＬ７とラインＬ１の内の６方弁８０側の部分とを連通させる。また、６方弁は予め第１状態、すなわち、開口ａと開口ｆとが連通し、開口ｂと開口ｃとが連通し、開口ｄと開口ｅとが連通する状態となっている。さらに、３方弁Ｖ１１及びＶ１２を操作してラインＬ１４同士をそれぞれ連通させ、バルブＶ１３を開ける。そして、マスフローコントローラ１０を操作して、ヘリウム供給源Ｓ１からの所定量のヘリウムを、ラインＬ１、ラインＬ７、ラインＬ１、ラインＬ１０、ラインＬ１２、ラインＬ１４、ラインＬ１８の順に供給し、系内を不活性ガス雰囲気の状態にしておく。ここで、温度制御器５１，５４，５８，６２はそれぞれ各カラムを一定温度に維持する。
【００５４】
その後、図４に示すように、バルブＶ２，Ｖ４，Ｖ５を閉め、さらに、温度制御器４２によりメタン生成カラム４０を加熱し、１１ＣＯ２と水素とを反応させ、１１ＣＨ４を生成させる。
【００５５】
続いて、図５に示すように、バルブＶ１，Ｖ４，Ｖ５を開け、３方弁Ｖ６によりラインＬ２同士を連通させ、３方弁Ｖ９によりラインＬ１におけるメタン吸着カラム４４側の部分とラインＬ８とを連通させる。さらに、フローメータ１２から予め定められた量のヘリウムをラインＬ２、ラインＬ１、ラインＬ８の順に供給する。
【００５６】
これにより、ヘリウムガスをキャリアガスとしてメタン生成カラム４０内で生成した１１ＣＨ４、未反応の水素、及び、未反応の１１ＣＯ２が下流側へ流れる。そして、未反応の１１ＣＯ２は、ＣＯ２吸着カラム７２により吸着され、１１ＣＨ４はメタン吸着カラム４４に吸着され、未反応の水素はラインＬ８より系外に排出される。
【００５７】
続いて、図６に示すように、バルブＶ１、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ８を閉めると共に、バルブＶ７、を開け、さらに、３方弁Ｖ９及びＶ１０を操作してラインＬ１同士を連通させ、マスフローコントローラ１０から予め定められた量のヘリウムガスを、ラインＬ１、ラインＬ１０、ラインＬ１２、ラインＬ１４、ラインＬ１８の順に流下させる。
【００５８】
しばらくした後、メタン供給器２の温度制御器４６によりメタン吸着カラム４４を加熱し、１１ＣＨ４を吸着剤から脱離させ不活性ガス流路１内に１１ＣＨ４を供給する。
【００５９】
そうすると、この１１ＣＨ４は、ヘリウムガスをキャリアガスとして流下し、６方弁８０を介してラインＬ１０に流入する。１１ＣＨ４がラインＬ１０に流れたことは放射線センサＲＩ３により確認できる。
【００６０】
続いて、ヨウ化メチル生成器３の温度制御器５１によりヨウ素気化カラム５０を加熱することによりヨウ素気化カラム５０内のヨウ素を気化させ、ヨウ素と１１ＣＨ４とを混合させる。さらに、温度制御器５４によりヨウ化メチル生成カラム５２を加熱すると、この混合ガス中のヨウ素と１１ＣＨ４とが反応し、１１ＣＨ３Ｉが生成する。
【００６１】
生成した１１ＣＨ３Ｉ及び未反応の１１ＣＨ４はヘリウムをキャリアガスとしてラインＬ１０を流下し、１１ＣＨ３Ｉはヨウ化メチル捕集器４のヨウ化メチル吸着カラム５６に吸着される一方、未反応の１１ＣＨ４はさらに流下してチャンバ５内に到達する。なお、反応により生成した一部の酸性成分は、ＣＯ２吸着カラム７４にて吸着される。
【００６２】
そして、放射線センサＲＩ２をモニタし、チャンバ５から未反応の１１ＣＨ４が排出され始めるまでこの工程を続ける。なお、ヨウ化メチル吸着カラム５６内の１１ＣＨ３Ｉの吸着量は放射線センサＲＩ４によって確認できる。
【００６３】
続いて、チャンバ５から未反応の１１ＣＨ４が排出され始めたら、図７に示すように、バルブＶ７、Ｖ９を閉じ、３方弁Ｖ１０によりラインＬ７とラインＬ１の開口ａ側の部分とを連通させ、ヘリウムガスをラインＬ７を介して６方弁に供給すると共に、６方弁８０を第２状態、すなわち、開口ａと開口ｂとを接続し、開口ｃと開口ｄとを接続し、開口ｅと開口ｆとを接続する状態に切替える。そうすると、不活性ガス流路１からのヘリウムガスがラインＬ１２に供給され、チャンバ５内のガス、すなわち、未反応の１１ＣＨ４が押し出され、押し出された１１ＣＨ４は、ラインＬ１０を介して再びヨウ化メチル生成器３内に入ってヨウ化メチル生成カラム５２内で反応し、生成した１１ＣＨ３Ｉはヨウ化メチル吸着カラム５６に吸着される一方、ごく一部の未反応の１１ＣＨ４はキャリアガスとなるヘリウムガスと共にラインＬ１４及びラインＬ１８を介して系外に排出される。
【００６４】
その後、図８に示すように、バルブＶ１３を閉じ、バルブＶ１４を開け、また、３方弁Ｖ１１，Ｖ１２を操作して、ラインＬ１４を流れるガスがラインＬ１６を流れるようにし、さらに、温度制御器６２によりトリフレート生成器８のトリフレート生成カラム６０を加熱する。その後、温度制御器５８によりヨウ化メチル捕集器４のヨウ化メチル吸着カラム５６を加熱して、吸着剤から１１ＣＨ３Ｉを脱離させ、ヘリウムガスをキャリアガスとして１１ＣＨ３ＩをラインＬ１４及びラインＬ１６に押し流す。そうすると、トリフレート生成カラム６０内においてラインＬ１４及びラインＬ１６を流れてきた１１ＣＨ３ＩとＡｇＯＴｆとが反応し、１１ＣＨ３ＯＴｆが生成する。生成した１１ＣＨ３ＯＴｆは、ラインＬ１６及びラインＬ１４を介して外部に取り出される。なお、１１ＣＨ３ＯＴｆでなく、１１ＣＨ３Ｉを取り出したい場合には、ラインＬ１６にガスをバイパスせずにラインＬ１４を流せばよい。そして、放射線センサＲＩ４に基づいて、ヨウ化メチル捕集器４から十分に１１ＣＨ３Ｉが排出されたことを確認した後に、ヘリウムの供給を止め、製造工程を終了する。
【００６５】
このように、本実施形態によれば、まず、流路切替器としての６方弁８０を第１状態に設定し、ヘリウムをキャリアガスとして、メタン供給器２から供給された１１ＣＨ４を、不活性ガス流路１、ヨウ化メチル生成器３、ヨウ化メチル捕集器４、及び、チャンバ５に対してこの順に直列に流れるようにすると、輸送された１１ＣＨ４がヨウ化メチル生成器３で１１ＣＨ３Ｉとなり、この１１ＣＨ３Ｉがヨウ化メチル捕集器４に吸着され、さらに、未反応の１１ＣＨ４はヨウ化メチル捕集器４を通過してチャンバ５に収容される。
【００６６】
続いて、６方弁８０を第２状態に切替え、ヘリウムが、チャンバ５、ヨウ化メチル生成器３、及びヨウ化メチル捕集器４をこの順に流れるようにすると、チャンバ５内のガス、すなわち、未反応の１１ＣＨ４が、ヘリウムガスをキャリアガスとして押し出され、再びヨウ化メチル生成器３に供給され、ヨウ化メチル生成器３においてさらに１１ＣＨ３Ｉが生成し、生成した１１ＣＨ３Ｉはヨウ化メチル捕集器４に吸着される。
【００６７】
したがって、ヨウ化メチル生成器３から排出される未反応の１１ＣＨ４をチャンバ５から再びヨウ化メチル生成器３に戻して再利用させることができ、効率のよい１１ＣＨ３Ｉの製造が可能となると共に、ヘリウム供給源Ｓ１からのヘリウムガスを未反応の１１ＣＨ４を流すためのキャリアガスとして利用するので、ポンプ手段を使用しなくても１１ＣＨ３Ｉの製造が可能となっている。
【００６８】
そして、ポンプ手段を使用しないので、ヨウ素等の析出等による可動部の故障が発生しにくく、長時間の連続使用が可能となる。
【００６９】
また、従来のように循環路内においてポンプにより１１ＣＨ４を何回も循環させると、ヨウ素の利用率はある程度高くできるものの、固体ヨウ素が過剰に気化し消耗してしまうという問題があったが、本実施形態では、流路の切替えにより、１１ＣＨ４をプラグフロー的に移動させることができ、無駄なヨウ素気化量も低減される。したがって、ヨウ素気化カラムへ予め充填する固体ヨウ素の量が同じでも、従来に比して大量に１１ＣＨ３Ｉを製造できるようになる。例えば、従来に比してヨウ素の消費量を１／３〜１／２まで減少させることも可能であり、一回のヨウ素の充填により得られる連続合成回数を、例えば、２〜３倍にすることも可能となる。
【００７０】
また、メタン供給器２は、１１ＣＨ４を吸着する吸着剤が充填されるメタン吸着カラム４４とメタン吸着カラム４４を加熱して吸着剤から１１ＣＨ４を脱離させる加熱器４６とを有している。したがって、１１ＣＨ４に対する選択性の高い吸着剤を用いることにより、その場で１１ＣＨ４を生成した場合等に、水素等を除去した高純度な１１ＣＨ４を不活性ガス流路内に供給することができる。
【００７１】
また、１１ＣＯ２とＨ２とを反応させて１１ＣＨ４を生成させるメタン生成器６をさらに備え、メタン生成器６はメタン吸着カラム４４に接続され、メタン生成器６に不活性ガス供給源から不活性ガスが供給されるので、半減期の短い１１ＣＯ２から１１ＣＨ４をその場で生成し、生成した１１ＣＨ４を不活性ガスにより移送してメタン吸着カラムの吸着剤に吸着させることができる。
【００７２】
さらに、流路切替器としては、いわゆる６方弁８０を有しているので、低コスト化及び操作の簡単化が図られている。
【００７３】
また、上記実施形態においては、図７，図８において、バイパスラインＬ７を介して６方弁８０にヘリウムガスを供給している。６方弁８０を第２状態とし、チャンバ５内の未反応１１ＣＨ４をヨウ化メチル生成器３に戻す場合には、メタン供給器２を使用する必要がなく、この場合に、バイパスラインＬ７を用いることにより、ヘリウムガスの清浄性が向上して好ましい。
【００７４】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００７５】
例えば、上記実施形態にあっては、メタン供給器２として吸着剤を有するメタン吸着カラム４４及び温度制御器４６を採用しているが、例えば、ターゲット容器内で製造・精製された１１ＣＨ４が供給できる場合には、メタン吸着カラム４４及び温度制御器４６に代えて、不活性ガス流路１とターゲット容器との間に接続されるバルブや配管等がメタン供給器として機能する。
【００７６】
また、上記実施形態では、メタン吸着カラム４４及び温度制御器４６がメタン生成器として機能しているが、メタン吸着カラム４４及び温度制御器４６が無い態様も可能であり、この場合には、メタン生成器６がメタン供給器として機能し、ラインＬ１，ラインＬ７、及びラインＬ２が不活性ガス流路として機能する。
【００７７】
また、上記実施形態では、メタン吸着カラム４４の前段に１１ＣＯ２とＨ２とから１１ＣＨ４を生成するメタン生成器６を配置しているが、これ以外の反応により１１ＣＨ４を生成する反応器を配置しても良い。
【００７８】
また、上記実施形態にあっては、６方弁８０を採用し、第１状態と第２状態とを切り替えているが、たとえば、３方弁を６個採用して同様の流路切替手段を構成する等、他の手段により第１状態と第２状態とを切替えても良い。
【００７９】
また、上記実施形態においては、メタン供給器２から１１ＣＨ４を供給した後、図７，図８において、バイパスラインＬ７を介して６方弁８０にヘリウムガスを供給しているが、例えば、図９に示すように、バイパスラインＬ７を介さずに、メタン供給器２を介してヘリウムを６方弁８０に供給しても良い。
【００８０】
また、本発明では、不活性ガスとしてヘリウムを採用しているが、これ以外でも、窒素、アルゴン等の不活性ガスを採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】図１は、本実施形態に係るヨウ化メチル製造装置の概略構成図である。
【図２】図２は、図１のヨウ化メチル製造装置の動作を示すフロー図である。
【図３】図３は、図１のヨウ化メチル製造装置の動作を示す図２に続くフロー図である。
【図４】図４は、図１のヨウ化メチル製造装置の動作を示す図３に続くフロー図である。
【図５】図５は、図１のヨウ化メチル製造装置の動作を示す図４に続くフロー図である。
【図６】図６は、図１のヨウ化メチル製造装置の動作を示す図５に続くフロー図である。
【図７】図７は、図１のヨウ化メチル製造装置の動作を示す図６に続くフロー図である。
【図８】図８は、図１のヨウ化メチル製造装置の動作を示す図７に続くフロー図である。
【図９】図１のヨウ化メチル製造装置の他の動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００８２】
２…メタン供給器、３…ヨウ化メチル生成器、４…ヨウ化メチル捕集器、５…チャンバ、６…メタン生成器、４４…メタン吸着カラム、４６…温度制御器（加熱器）、８０…６方弁（流路切替器）、１００…ヨウ化メチル製造装置、Ｌ１…不活性ガス流路、Ｌ７…バイパスライン、Ｓ１…不活性ガス源。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヨウ化メチル製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、放射性薬剤の標識前駆体であるヨウ化メチル（１１ＣＨ３Ｉ）の製造装置として、循環経路内に、１１ＣＨ４の添加器、１１ＣＨ４とヨウ素とを反応させて１１ＣＨ３Ｉを生成する反応器、生成した１１ＣＨ３Ｉを捕集する捕集器とをこの順に設け、キャリアガスとなる不活性ガスをポンプ手段で循環させつつ未反応の１１ＣＨ４を再利用して１１ＣＨ３Ｉを生成する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特表平１０−５０９４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の装置では、可動部材であるポンプ手段によりガスを循環させていたため、ヨウ素等がポンプ手段に析出して故障の原因となっていた。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ポンプ手段を用いず、かつ、１１ＣＨ４を有効利用できるヨウ化メチル製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るヨウ化メチル製造装置は、不活性ガス源から不活性ガスが供給される不活性ガス流路と、不活性ガス流路内に１１ＣＨ４を供給可能なメタン供給器と、１１ＣＨ４とヨウ素とを反応させて１１ＣＨ３Ｉを生成するヨウ化メチル生成器と、１１ＣＨ３Ｉを捕集するヨウ化メチル捕集器と、ガスを収容可能なチャンバと、不活性ガス流路、ヨウ化メチル生成器、ヨウ化メチル捕集器、及び、チャンバをこの順に直列に接続する第１状態と、不活性ガス流路、チャンバ、ヨウ化メチル生成器、ヨウ化メチル捕集器をこの順に直列に接続する第２状態と、を選択的に切替える流路切替器と、を備える。
【０００６】
本発明によれば、まず、流路切替器を第１状態に設定し、メタン供給器から不活性ガス流路内に１１ＣＨ４を供給すると、不活性ガスをキャリアガスとして１１ＣＨ４が不活性ガス流路からヨウ化メチル生成器に供給され、ヨウ化メチル生成器において１１ＣＨ３Ｉが生成し、生成した１１ＣＨ３Ｉはヨウ化メチル捕集器に吸着される一方、未反応の１１ＣＨ４はヨウ化メチル捕集器を通過してチャンバ内に収容される。
【０００７】
続いて、流路切替器を第２状態に切替えると、不活性ガス流路から供給されるキャリアガスとしての不活性ガスにより、チャンバ内のガス、すなわち、未反応の１１ＣＨ４が再びヨウ化メチル生成器に供給され、ヨウ化メチル生成器において１１ＣＨ３Ｉがさらに生成し、生成した１１ＣＨ３Ｉはヨウ化メチル捕集器に吸着される。
【０００８】
したがって、ポンプ手段を用いることなく、ヨウ化メチル生成器から排出される未反応の１１ＣＨ４をチャンバから再びヨウ化メチル生成器に戻して再利用させることができる。
【０００９】
ここで、メタン供給器は、１１ＣＨ４を吸着する吸着剤が充填されるメタン吸着カラムとメタン吸着カラムを加熱して吸着剤から１１ＣＨ４を脱離させる加熱器とを有することが好ましい。
【００１０】
これによれば、１１ＣＨ４に対する選択性の高い吸着剤を用いることにより、１１ＣＨ４を不活性ガス流路内に高純度に供給することが容易である。
【００１１】
また、１１ＣＯ２とＨ２とを反応させて１１ＣＨ４を生成させるメタン生成器をさらに備え、メタン生成器はメタン吸着カラムに接続され、メタン生成器に不活性ガス供給源から不活性ガスが供給されることが好ましい。
【００１２】
これによれば、１１ＣＯ２から１１ＣＨ４をその場で生成し、生成した１１ＣＨ４を不活性ガスにより移送してメタン吸着カラムの吸着剤に吸着させることができる。
【００１３】
また、不活性ガス流路は、メタン供給器をバイパスするバイパスラインをさらに有することが好ましい。
【００１４】
これによれば、流路切替器が第２状態となっており、メタン供給器からメタンを供給する必要がない場合に、メタン供給器をバイパスして不活性ガス流路から不活性ガスが流れるので、不活性ガスの清浄性が向上して好ましい。
【００１５】
さらに、流路切替器としては、いわゆる６方弁を有することが好ましく、これにより低コスト化及び操作の簡単化が図られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ポンプ手段を用いず、かつ、１１ＣＨ４を有効利用できるヨウ化メチル製造装置が実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明によるヨウ化メチル製造装置の好適な実施形態について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るヨウ化メチル製造装置を示す概略構成図である。なお、以降の図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態のヨウ化メチル製造装置１００は、例えば、病院等のＰＥＴ検査（陽電子断層撮影検査）等に使用される放射性薬剤の標識前駆体である１１ＣＨ３Ｉを製造するヨウ化メチル製造装置である。必要に応じて、生成した１１ＣＨ３Ｉからさらに１１ＣＨ３ＯＴｆを生成させることもできる。
【００１９】
このヨウ化メチル製造装置１００は概略、不活性ガスが供給される不活性ガス流路１と、不活性ガス流路１に１１ＣＨ４を供給するメタン供給器２と、１１ＣＨ４とヨウ素とを反応させて１１ＣＨ３Ｉを生成するヨウ化メチル生成器３と、合成した１１ＣＨ３Ｉを捕集するヨウ化メチル捕集器４と、ガスを収容可能なチャンバ５と、ガスの流路を切替る６方弁８０と、を備えている。
【００２０】
不活性ガス流路１は、不活性ガスとしてのヘリウム供給源Ｓ１（例えば、Ｈｅボンベ）に一端が接続されると共に、他端が６方弁８０の開口ａに接続されたラインＬ１を有してている。ラインＬ１には、上流側から順に、圧力計２０、マスフローコントローラ１０、バルブＶ７、ＣＯ２吸着カラム７２、メタン供給器２、３方弁Ｖ９、及び、３方弁Ｖ１０がこの順に接続されている。
【００２１】
ＣＯ２吸着カラムとしては、アスカライトＩＩ等、苛性ソーダやソーダ石灰等のアルカリを主成分とする充填剤を充填したカラムを使用できる。
【００２２】
メタン供給器２は、メタン吸着カラム４４及びこのメタン吸着カラム４４を加熱及び冷却可能な温度制御器（加熱器）４６を有している。温度制御器としては、例えば、電熱ヒータ及び好ましくは空冷ファンを有するものを使用できる。メタン吸着カラム４４内の吸着剤としては、１１ＣＨ４を選択的に吸着するものであれば特に限定されないが、例えば、６０−８０メッシュのCarbosphere（登録商標）等を使用できる。例えば、温度制御器４６によってメタン吸着カラム４４内の吸着剤を常温にすると１１ＣＨ４がこの吸着剤に選択的に吸着される一方、例えば、吸着剤を１２０〜１３０℃程度の高温にすると、吸着剤から１１ＣＨ４が脱離するので、不活性ガス流路１に１１ＣＨ４を高純度に供給できる。
【００２３】
３方弁Ｖ９の他方の開口には排ガスラインＬ８が接続されている。
【００２４】
ラインＬ１のマスフローコントローラ１０とバルブＶ７との間からは、メタン供給器２をバイパスするバイパスラインＬ７が分岐しており、このバイパスラインＬ７は３方弁Ｖ１０の他の開口に接続されている。このラインＬ７にはバルブＶ８が接続されている。本実施形態では、ラインＬ１及びバイパスラインＬ７が不活性ガス流路１を構成する。
【００２５】
また、ラインＬ１における、３方弁Ｖ９と３方弁Ｖ１０との間にはラインＬ１を流れる物質から放射される放射線強度（radiation intensity）を測定する放射線センサＲＩ３が設置されている。
【００２６】
ラインＬ１におけるバルブＶ７とＣＯ２吸着カラム７２との間からはラインＬ２が分岐しており、このラインＬ２は、ラインＬ１における圧力計２０よりも上流側の部分に接続されている。ラインＬ２には、上流側から順に、圧力計１６、フローメータ１２、バルブＶ１、バルブＶ４、メタン生成器６、バルブＶ５，３方弁Ｖ６が接続されている。
【００２７】
さらに、ラインＬ２におけるバルブＶ１とバルブＶ４との間からはラインＬ３及びラインＬ４が分岐しており、それぞれ水素供給源Ｓ２及び１１ＣＯ２供給源Ｓ３に接続されている。水素供給源Ｓ２は例えば水素ボンベ、供給源Ｓ３は、例えばサイクロトロン（不図示）によって１１ＣＯ２を製造するターゲット容器に接続されている。
【００２８】
ラインＬ３には、上流側から順に、圧力計１８、フローメータ１４、及びバルブＶ２が接続されている。また、ラインＬ４にはバルブＶ３が接続されている。
【００２９】
メタン生成器６は、還元触媒が充填されたメタン生成カラム４０と、メタン生成カラム４０を加熱・冷却可能な温度制御器４２と、を有している。常温にて還元触媒上に１１ＣＯ２を吸着させ、その後、水素の存在下で還元触媒を４４０−４６０℃程度に加熱する事により、１１ＣＯ２と水素とを反応させることができ１１ＣＨ４が生成する。還元触媒としては、例えば、５０−８０メッシュのShimalite Ni等を利用できる。
【００３０】
メタン生成器６には、メタン生成カラム４０内の還元触媒から放射する放射線強度を測定する放射線センサＲＩ１が設けられている。
【００３１】
３方弁Ｖ６の他端には排ガスラインＬ５が接続されており、排ガスラインＬ５にはＣＯ２吸着カラム７０が接続されている。
【００３２】
続いて、６方弁８０について説明する。６方弁８０は、ａ〜ｆの各開口を有するバルブであり、開口ｂと開口ｃとを連通し、開口ｄと開口ｅとを連通し、開口ａと開口ｆとを連通する第１状態と、開口ａと開口ｂとを連通し、開口ｃと開口ｄとを連通し、開口ｅと開口ｆとを連通する第２状態と、を選択的に変更できるバルブである。
【００３３】
上述したように、ラインＬ１の他端は６方弁８０の開口ａに接続されている。６方弁８０の開口ｂにはラインＬ１２の一端が接続され、開口ｅにはラインＬ１２の他端が接続されている。
【００３４】
このラインＬ１２には、チャンバ５が接続されている。チャンバ５は、所定の容量を有してガスを貯留可能な空カラムである。本実施形態では、チャンバ５としてラインＬ１２よりも管径が太い管を採用しているが、所定の容量を有しさえすればよいので、例えば、ラインＬ１２自体を十分長くしてもチャンバ５として機能させることができる。チャンバ５の容量は、好ましくは、６方弁８０の切替えの時間を稼ぐための必要体積として、ヨウ素気化カラム５０及びヨウ化メチル生成カラム５２の合計体積の１〜２倍程度である。なお、チャンバ５内に１１ＣＨ４を吸着する吸着剤を充填してもよい。この場合には、チャンバ５の容量は空カラムとする場合に比べて少なくて済むが、吸着後に吸着剤から１１ＣＨ４を脱離させるためにチャンバ５を加熱する温度制御器８２を設ける必要がある。また、ラインＬ１２におけるチャンバ５よりも開口ｅ側の部分から放射される放射線強度を測定する放射線センサＲＩ２が設けられている。
【００３５】
また、６方弁８０の開口ｃにラインＬ１０の一端が接続され、開口ｆにはラインＬ１０の他端が接続されている。ラインＬ１０には、開口ｆから開口ｃに向かって順に、ヨウ化メチル生成器３、ＣＯ２吸着カラム７４、及び、ヨウ化メチル捕集器４が接続されている。
【００３６】
ヨウ化メチル生成器３は、上流側（開口ｆ側）に設けられたヨウ素気化カラム５０と、ヨウ素気化カラム５０よりも下流側（開口ｃ側）に設けられたヨウ化メチル生成カラム５２と、ヨウ素気化カラム５０を加熱・冷却する温度制御器５１と、ヨウ化メチル生成カラム５２を加熱・冷却する温度制御器５４と、を有している。
【００３７】
ヨウ素気化カラム５０には、固体のヨウ素が予め充填されており、温度制御器５１によりヨウ素気化カラム５０を７０〜９５℃程度に加熱する事により、ラインＬ１０内にヨウ素ガスを供給する。
【００３８】
ヨウ化メチル生成カラム５２はガラス製等の反応管である。温度制御器５４により例えば、６５０〜７５０℃程度にヨウ化メチル生成カラム５２を加熱する事により、ヨウ化メチル生成カラム５２内でヨウ素と１１ＣＨ４とを反応させ１１ＣＨ３Ｉを生成する。
【００３９】
ヨウ化メチル捕集器４は、ヨウ化メチル吸着カラム５６と、ヨウ化メチル吸着カラム５６を加熱・冷却する温度制御器５８と、を有する。
【００４０】
ヨウ化メチル吸着カラム５６は、１１ＣＨ３Ｉ及び未反応の１１ＣＨ４の混合物から１１ＣＨ３Ｉを選択的に吸着する吸着剤が充填されるカラムである。吸着剤は特に限定されないが、例えば、５０−８０メッシュのPorapack N等を採用できる。そして、例えば、温度制御器６２によりヨウ化メチル吸着カラム５６を常温にしておいて混合ガスから１１ＣＨ３Ｉを選択的に吸着剤に吸着させ、その後、温度制御器５８によりヨウ化メチル吸着カラム５６を例えば、１８０〜２００℃まで加熱する事により、吸着剤から１１ＣＨ３Ｉを脱離させることができる。
【００４１】
また、ヨウ化メチル吸着カラム５６には、吸着した物質から発する放射線強度を検知する放射線センサＲＩ４が設けられている。
【００４２】
６方弁８０の開口ｄにはラインＬ１４が接続されている。ラインＬ１４には、開口ｄ側から順に、３方弁Ｖ１１、３方弁Ｖ１２、バルブＶ１４が接続されている。３方弁Ｖ１１の他端と３方弁Ｖ１２の他端とには、バイパスラインＬ１６の両端がそれぞれ接続されている。バイパスラインＬ１６にはトリフレート生成器８が接続されている。
【００４３】
トリフレート生成器８は、ＡｇＯＴｆ（Silver trifluoromethanesulfonate）が充填されたトリフレート生成カラム６０と、このトリフレート生成カラム６０を加熱及び冷却可能な温度制御器６２と、を有している。上流から１１ＣＨ３Ｉが供給された場合に、温度制御器６２によりトリフレート生成カラム６０を例えば、２００−２３０℃程度に加熱すると、１１ＣＨ３Ｉをメチルトリフレート（１１ＣＨ３ＯＴｆ）に転化することができる。
【００４４】
したがって、１１ＣＨ３Ｉを最終生成物としたい場合にはバイパスラインＬ１６にガスを流さないようにし、一方、１１ＣＨ３Ｉでなく１１ＣＨ３ＯＴｆを最終生成物としたい場合には、バイパスラインＬ１６により、ラインＬ１４を流れるガスがトリフレート生成器８に流れるようにすればよい。
【００４５】
ラインＬ１４におけるバルブＶ１２とバルブＶ１４との間からは、排ガスラインＬ１８が分岐している。排ガスラインＬ１８は、バルブＶ１３を有している。
【００４６】
ここでまとめると、６方弁８０は、不活性ガス流路１、ヨウ化メチル生成器３、ヨウ化メチル捕集器４、及び、チャンバ５をこの順に直列に接続する第１流路を形成する第１状態と、不活性ガス流路１、チャンバ５、ヨウ化メチル生成器３、ヨウ化メチル捕集器４をこの順に直列に接続する第２流路を形成する第２状態とを選択的に切替える流路切替器となっている。
【００４７】
次に、このように構成されたヨウ化メチル製造装置１００を用いて、１１ＣＨ３Ｉ又は１１ＣＨ３ＯＴｆを合成する方法について図２〜９を参照しながら説明する。なお、バルブにおける黒く塗りつぶした部分は閉状態を、バルブにおける白抜きの部分は開状態を意味するものとする。
【００４８】
このヨウ化メチル製造方法は概略、１１ＣＯ２から１１ＣＨ４を生成する１１ＣＨ４生成工程と、生成した１１ＣＨ４を吸着により精製する１１ＣＨ４精製工程と、精製された１１ＣＨ４をヨウ化メチル生成器に供給して１１ＣＨ３Ｉを生成し、生成した１１ＣＨ３Ｉをヨウ化メチル吸着器に吸着させ、未反応の１１ＣＨ４をチャンバ５に収容する第１反応工程と、チャンバ５内の未反応の１１ＣＨ４を再びヨウ化メチル生成器に供給して１１ＣＨ３Ｉを生成し、生成した１１ＣＨ３Ｉをヨウ化メチル吸着器に吸着させる第２反応工程と、ヨウ化メチル吸着器から１１ＣＨ３Ｉを脱離させて必要に応じて１１ＣＨ３Ｉを１１ＣＨ３ＯＴｆに転化した上で系外に排出する排出工程とを行う。
【００４９】
まず、予め全バルブとも閉とし、また、６方弁８０を第１状態とする。また、予め、ヨウ素気化カラム５０内には固体ヨウ素を、トリフレート生成カラム６０には、ＡｇＯＴｆを充填する。また、各カラム内の吸着剤は、エージングされて清浄となっているものとし、また、吸着剤の温度を常温にする。
【００５０】
まず始めに、図２に示すように、バルブＶ３、Ｖ４，Ｖ５を開放すると共に、バルブＶ６を操作してラインＬ２の上流側（ヘリウム供給源Ｓ１側）とラインＬ５とを連通させ、１１ＣＯ２供給源Ｓ３からの１１ＣＯ２をメタン生成器６に供給し、メタン生成カラム４０内の還元触媒に１１ＣＯ２を吸着させる。なお、吸着されなかった１１ＣＯ２は、ＣＯ２吸着カラム７０にて捕集され、系外には排出されない。
【００５１】
そして、放射線センサＲＩ１により、メタン生成カラム４０内での１１ＣＯ２吸着量が予め定められた値に達したことを確認した後に、原料ガスの供給を止め、バルブＶ３を閉じる。
【００５２】
次いで、図３に示すように、バルブＶ２を開放すると共に、フローメータ１４を調節し、水素供給源Ｓ２から予め定められた量の水素ガスをメタン生成カラム４０に供給する。そうすると、メタン生成カラム４０内が水素により充填される。
【００５３】
これと平行して、バルブＶ８を開け、３方弁Ｖ１０によりラインＬ７とラインＬ１の内の６方弁８０側の部分とを連通させる。また、６方弁は予め第１状態、すなわち、開口ａと開口ｆとが連通し、開口ｂと開口ｃとが連通し、開口ｄと開口ｅとが連通する状態となっている。さらに、３方弁Ｖ１１及びＶ１２を操作してラインＬ１４同士をそれぞれ連通させ、バルブＶ１３を開ける。そして、マスフローコントローラ１０を操作して、ヘリウム供給源Ｓ１からの所定量のヘリウムを、ラインＬ１、ラインＬ７、ラインＬ１、ラインＬ１０、ラインＬ１２、ラインＬ１４、ラインＬ１８の順に供給し、系内を不活性ガス雰囲気の状態にしておく。ここで、温度制御器５１，５４，５８，６２はそれぞれ各カラムを一定温度に維持する。
【００５４】
その後、図４に示すように、バルブＶ２，Ｖ４，Ｖ５を閉め、さらに、温度制御器４２によりメタン生成カラム４０を加熱し、１１ＣＯ２と水素とを反応させ、１１ＣＨ４を生成させる。
【００５５】
続いて、図５に示すように、バルブＶ１，Ｖ４，Ｖ５を開け、３方弁Ｖ６によりラインＬ２同士を連通させ、３方弁Ｖ９によりラインＬ１におけるメタン吸着カラム４４側の部分とラインＬ８とを連通させる。さらに、フローメータ１２から予め定められた量のヘリウムをラインＬ２、ラインＬ１、ラインＬ８の順に供給する。
【００５６】
これにより、ヘリウムガスをキャリアガスとしてメタン生成カラム４０内で生成した１１ＣＨ４、未反応の水素、及び、未反応の１１ＣＯ２が下流側へ流れる。そして、未反応の１１ＣＯ２は、ＣＯ２吸着カラム７２により吸着され、１１ＣＨ４はメタン吸着カラム４４に吸着され、未反応の水素はラインＬ８より系外に排出される。
【００５７】
続いて、図６に示すように、バルブＶ１、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ８を閉めると共に、バルブＶ７、を開け、さらに、３方弁Ｖ９及びＶ１０を操作してラインＬ１同士を連通させ、マスフローコントローラ１０から予め定められた量のヘリウムガスを、ラインＬ１、ラインＬ１０、ラインＬ１２、ラインＬ１４、ラインＬ１８の順に流下させる。
【００５８】
しばらくした後、メタン供給器２の温度制御器４６によりメタン吸着カラム４４を加熱し、１１ＣＨ４を吸着剤から脱離させ不活性ガス流路１内に１１ＣＨ４を供給する。
【００５９】
そうすると、この１１ＣＨ４は、ヘリウムガスをキャリアガスとして流下し、６方弁８０を介してラインＬ１０に流入する。１１ＣＨ４がラインＬ１０に流れたことは放射線センサＲＩ３により確認できる。
【００６０】
続いて、ヨウ化メチル生成器３の温度制御器５１によりヨウ素気化カラム５０を加熱することによりヨウ素気化カラム５０内のヨウ素を気化させ、ヨウ素と１１ＣＨ４とを混合させる。さらに、温度制御器５４によりヨウ化メチル生成カラム５２を加熱すると、この混合ガス中のヨウ素と１１ＣＨ４とが反応し、１１ＣＨ３Ｉが生成する。
【００６１】
生成した１１ＣＨ３Ｉ及び未反応の１１ＣＨ４はヘリウムをキャリアガスとしてラインＬ１０を流下し、１１ＣＨ３Ｉはヨウ化メチル捕集器４のヨウ化メチル吸着カラム５６に吸着される一方、未反応の１１ＣＨ４はさらに流下してチャンバ５内に到達する。なお、反応により生成した一部の酸性成分は、ＣＯ２吸着カラム７４にて吸着される。
【００６２】
そして、放射線センサＲＩ２をモニタし、チャンバ５から未反応の１１ＣＨ４が排出され始めるまでこの工程を続ける。なお、ヨウ化メチル吸着カラム５６内の１１ＣＨ３Ｉの吸着量は放射線センサＲＩ４によって確認できる。
【００６３】
続いて、チャンバ５から未反応の１１ＣＨ４が排出され始めたら、図７に示すように、バルブＶ７、Ｖ９を閉じ、３方弁Ｖ１０によりラインＬ７とラインＬ１の開口ａ側の部分とを連通させ、ヘリウムガスをラインＬ７を介して６方弁に供給すると共に、６方弁８０を第２状態、すなわち、開口ａと開口ｂとを接続し、開口ｃと開口ｄとを接続し、開口ｅと開口ｆとを接続する状態に切替える。そうすると、不活性ガス流路１からのヘリウムガスがラインＬ１２に供給され、チャンバ５内のガス、すなわち、未反応の１１ＣＨ４が押し出され、押し出された１１ＣＨ４は、ラインＬ１０を介して再びヨウ化メチル生成器３内に入ってヨウ化メチル生成カラム５２内で反応し、生成した１１ＣＨ３Ｉはヨウ化メチル吸着カラム５６に吸着される一方、ごく一部の未反応の１１ＣＨ４はキャリアガスとなるヘリウムガスと共にラインＬ１４及びラインＬ１８を介して系外に排出される。
【００６４】
その後、図８に示すように、バルブＶ１３を閉じ、バルブＶ１４を開け、また、３方弁Ｖ１１，Ｖ１２を操作して、ラインＬ１４を流れるガスがラインＬ１６を流れるようにし、さらに、温度制御器６２によりトリフレート生成器８のトリフレート生成カラム６０を加熱する。その後、温度制御器５８によりヨウ化メチル捕集器４のヨウ化メチル吸着カラム５６を加熱して、吸着剤から１１ＣＨ３Ｉを脱離させ、ヘリウムガスをキャリアガスとして１１ＣＨ３ＩをラインＬ１４及びラインＬ１６に押し流す。そうすると、トリフレート生成カラム６０内においてラインＬ１４及びラインＬ１６を流れてきた１１ＣＨ３ＩとＡｇＯＴｆとが反応し、１１ＣＨ３ＯＴｆが生成する。生成した１１ＣＨ３ＯＴｆは、ラインＬ１６及びラインＬ１４を介して外部に取り出される。なお、１１ＣＨ３ＯＴｆでなく、１１ＣＨ３Ｉを取り出したい場合には、ラインＬ１６にガスをバイパスせずにラインＬ１４を流せばよい。そして、放射線センサＲＩ４に基づいて、ヨウ化メチル捕集器４から十分に１１ＣＨ３Ｉが排出されたことを確認した後に、ヘリウムの供給を止め、製造工程を終了する。
【００６５】
このように、本実施形態によれば、まず、流路切替器としての６方弁８０を第１状態に設定し、ヘリウムをキャリアガスとして、メタン供給器２から供給された１１ＣＨ４を、不活性ガス流路１、ヨウ化メチル生成器３、ヨウ化メチル捕集器４、及び、チャンバ５に対してこの順に直列に流れるようにすると、輸送された１１ＣＨ４がヨウ化メチル生成器３で１１ＣＨ３Ｉとなり、この１１ＣＨ３Ｉがヨウ化メチル捕集器４に吸着され、さらに、未反応の１１ＣＨ４はヨウ化メチル捕集器４を通過してチャンバ５に収容される。
【００６６】
続いて、６方弁８０を第２状態に切替え、ヘリウムが、チャンバ５、ヨウ化メチル生成器３、及びヨウ化メチル捕集器４をこの順に流れるようにすると、チャンバ５内のガス、すなわち、未反応の１１ＣＨ４が、ヘリウムガスをキャリアガスとして押し出され、再びヨウ化メチル生成器３に供給され、ヨウ化メチル生成器３においてさらに１１ＣＨ３Ｉが生成し、生成した１１ＣＨ３Ｉはヨウ化メチル捕集器４に吸着される。
【００６７】
したがって、ヨウ化メチル生成器３から排出される未反応の１１ＣＨ４をチャンバ５から再びヨウ化メチル生成器３に戻して再利用させることができ、効率のよい１１ＣＨ３Ｉの製造が可能となると共に、ヘリウム供給源Ｓ１からのヘリウムガスを未反応の１１ＣＨ４を流すためのキャリアガスとして利用するので、ポンプ手段を使用しなくても１１ＣＨ３Ｉの製造が可能となっている。
【００６８】
そして、ポンプ手段を使用しないので、ヨウ素等の析出等による可動部の故障が発生しにくく、長時間の連続使用が可能となる。
【００６９】
また、従来のように循環路内においてポンプにより１１ＣＨ４を何回も循環させると、ヨウ素の利用率はある程度高くできるものの、固体ヨウ素が過剰に気化し消耗してしまうという問題があったが、本実施形態では、流路の切替えにより、１１ＣＨ４をプラグフロー的に移動させることができ、無駄なヨウ素気化量も低減される。したがって、ヨウ素気化カラムへ予め充填する固体ヨウ素の量が同じでも、従来に比して大量に１１ＣＨ３Ｉを製造できるようになる。例えば、従来に比してヨウ素の消費量を１／３〜１／２まで減少させることも可能であり、一回のヨウ素の充填により得られる連続合成回数を、例えば、２〜３倍にすることも可能となる。
【００７０】
また、メタン供給器２は、１１ＣＨ４を吸着する吸着剤が充填されるメタン吸着カラム４４とメタン吸着カラム４４を加熱して吸着剤から１１ＣＨ４を脱離させる加熱器４６とを有している。したがって、１１ＣＨ４に対する選択性の高い吸着剤を用いることにより、その場で１１ＣＨ４を生成した場合等に、水素等を除去した高純度な１１ＣＨ４を不活性ガス流路内に供給することができる。
【００７１】
また、１１ＣＯ２とＨ２とを反応させて１１ＣＨ４を生成させるメタン生成器６をさらに備え、メタン生成器６はメタン吸着カラム４４に接続され、メタン生成器６に不活性ガス供給源から不活性ガスが供給されるので、半減期の短い１１ＣＯ２から１１ＣＨ４をその場で生成し、生成した１１ＣＨ４を不活性ガスにより移送してメタン吸着カラムの吸着剤に吸着させることができる。
【００７２】
さらに、流路切替器としては、いわゆる６方弁８０を有しているので、低コスト化及び操作の簡単化が図られている。
【００７３】
また、上記実施形態においては、図７，図８において、バイパスラインＬ７を介して６方弁８０にヘリウムガスを供給している。６方弁８０を第２状態とし、チャンバ５内の未反応１１ＣＨ４をヨウ化メチル生成器３に戻す場合には、メタン供給器２を使用する必要がなく、この場合に、バイパスラインＬ７を用いることにより、ヘリウムガスの清浄性が向上して好ましい。
【００７４】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００７５】
例えば、上記実施形態にあっては、メタン供給器２として吸着剤を有するメタン吸着カラム４４及び温度制御器４６を採用しているが、例えば、ターゲット容器内で製造・精製された１１ＣＨ４が供給できる場合には、メタン吸着カラム４４及び温度制御器４６に代えて、不活性ガス流路１とターゲット容器との間に接続されるバルブや配管等がメタン供給器として機能する。
【００７６】
また、上記実施形態では、メタン吸着カラム４４及び温度制御器４６がメタン生成器として機能しているが、メタン吸着カラム４４及び温度制御器４６が無い態様も可能であり、この場合には、メタン生成器６がメタン供給器として機能し、ラインＬ１，ラインＬ７、及びラインＬ２が不活性ガス流路として機能する。
【００７７】
また、上記実施形態では、メタン吸着カラム４４の前段に１１ＣＯ２とＨ２とから１１ＣＨ４を生成するメタン生成器６を配置しているが、これ以外の反応により１１ＣＨ４を生成する反応器を配置しても良い。
【００７８】
また、上記実施形態にあっては、６方弁８０を採用し、第１状態と第２状態とを切り替えているが、たとえば、３方弁を６個採用して同様の流路切替手段を構成する等、他の手段により第１状態と第２状態とを切替えても良い。
【００７９】
また、上記実施形態においては、メタン供給器２から１１ＣＨ４を供給した後、図７，図８において、バイパスラインＬ７を介して６方弁８０にヘリウムガスを供給しているが、例えば、図９に示すように、バイパスラインＬ７を介さずに、メタン供給器２を介してヘリウムを６方弁８０に供給しても良い。
【００８０】
また、本発明では、不活性ガスとしてヘリウムを採用しているが、これ以外でも、窒素、アルゴン等の不活性ガスを採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】図１は、本実施形態に係るヨウ化メチル製造装置の概略構成図である。
【図２】図２は、図１のヨウ化メチル製造装置の動作を示すフロー図である。
【図３】図３は、図１のヨウ化メチル製造装置の動作を示す図２に続くフロー図である。
【図４】図４は、図１のヨウ化メチル製造装置の動作を示す図３に続くフロー図である。
【図５】図５は、図１のヨウ化メチル製造装置の動作を示す図４に続くフロー図である。
【図６】図６は、図１のヨウ化メチル製造装置の動作を示す図５に続くフロー図である。
【図７】図７は、図１のヨウ化メチル製造装置の動作を示す図６に続くフロー図である。
【図８】図８は、図１のヨウ化メチル製造装置の動作を示す図７に続くフロー図である。
【図９】図１のヨウ化メチル製造装置の他の動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００８２】
２…メタン供給器、３…ヨウ化メチル生成器、４…ヨウ化メチル捕集器、５…チャンバ、６…メタン生成器、４４…メタン吸着カラム、４６…温度制御器（加熱器）、８０…６方弁（流路切替器）、１００…ヨウ化メチル製造装置、Ｌ１…不活性ガス流路、Ｌ７…バイパスライン、Ｓ１…不活性ガス源。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不活性ガス源から不活性ガスが供給される不活性ガス流路と、
前記不活性ガス流路内に１１ＣＨ４を供給可能なメタン供給器と、
１１ＣＨ４とヨウ素とを反応させて１１ＣＨ３Ｉを生成するヨウ化メチル生成器と、
１１ＣＨ３Ｉを捕集するヨウ化メチル捕集器と、
ガスを収容可能なチャンバと、
前記不活性ガス流路、前記ヨウ化メチル生成器、前記ヨウ化メチル捕集器、及び、前記チャンバをこの順に直列に接続する第１状態と、前記不活性ガス流路、前記チャンバ、前記ヨウ化メチル生成器、前記ヨウ化メチル捕集器をこの順に直列に接続する第２状態と、を選択的に切替える流路切替器と、
を備えるヨウ化メチル製造装置。
【請求項２】
前記メタン供給器は、１１ＣＨ４を吸着する吸着剤が充填されるメタン吸着カラムと前記メタン吸着カラムを加熱して前記吸着剤から１１ＣＨ４を脱離させる加熱器とを有する請求項１に記載のヨウ化メチル製造装置。
【請求項３】
１１ＣＯ２とＨ２とを反応させて１１ＣＨ４を生成させるメタン生成器をさらに備え、前記メタン生成器は前記メタン吸着カラムに接続され、前記メタン生成器に不活性ガス供給源から不活性ガスが供給される請求項２に記載のヨウ化メチル製造装置。
【請求項４】
前記不活性ガス流路は、前記メタン供給器をバイパスするバイパスラインをさらに有する請求項１〜３のいずれかに記載のヨウ化メチル製造装置。
【請求項５】
前記流路切替器は、６方弁を有する請求項１〜４のいずれかに記載のヨウ化メチル製造装置。
【請求項１】
不活性ガス源から不活性ガスが供給される不活性ガス流路と、
前記不活性ガス流路内に１１ＣＨ４を供給可能なメタン供給器と、
１１ＣＨ４とヨウ素とを反応させて１１ＣＨ３Ｉを生成するヨウ化メチル生成器と、
１１ＣＨ３Ｉを捕集するヨウ化メチル捕集器と、
ガスを収容可能なチャンバと、
前記不活性ガス流路、前記ヨウ化メチル生成器、前記ヨウ化メチル捕集器、及び、前記チャンバをこの順に直列に接続する第１状態と、前記不活性ガス流路、前記チャンバ、前記ヨウ化メチル生成器、前記ヨウ化メチル捕集器をこの順に直列に接続する第２状態と、を選択的に切替える流路切替器と、
を備えるヨウ化メチル製造装置。
【請求項２】
前記メタン供給器は、１１ＣＨ４を吸着する吸着剤が充填されるメタン吸着カラムと前記メタン吸着カラムを加熱して前記吸着剤から１１ＣＨ４を脱離させる加熱器とを有する請求項１に記載のヨウ化メチル製造装置。
【請求項３】
１１ＣＯ２とＨ２とを反応させて１１ＣＨ４を生成させるメタン生成器をさらに備え、前記メタン生成器は前記メタン吸着カラムに接続され、前記メタン生成器に不活性ガス供給源から不活性ガスが供給される請求項２に記載のヨウ化メチル製造装置。
【請求項４】
前記不活性ガス流路は、前記メタン供給器をバイパスするバイパスラインをさらに有する請求項１〜３のいずれかに記載のヨウ化メチル製造装置。
【請求項５】
前記流路切替器は、６方弁を有する請求項１〜４のいずれかに記載のヨウ化メチル製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−７７０４５（Ｐ２００７−７７０４５Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６４２２０（Ｐ２００５−２６４２２０）
【出願日】平成１７年９月１２日（２００５．９．１２）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１２日（２００５．９．１２）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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