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半減期単語

ハンゲンキ
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半減期(はんげんきHalf-life)とは、物質や濃度などが崩壊や化学反応により半減するのにかかる時間を意味する学術用である。

  1. 物理学的半減期 - 放射性核種の数または放射能の強度が、崩壊により半減するのにかかる時間。
  2. 生物学的半減期 - 体内の放射性核種の数が、体外への排出により半減するのにかかる時間。
  3. 実効半減期 - 体内の放射性核種の数が、崩壊と排により半減するのにかかる時間。
  4. 消失半減期 - 物の血中濃度が、代謝と排により半減するのにかかる時間。

単に半減期と言った場合、物理学の分野においては1をすことが多く、学の分野においては4をすことが多い。ほかにも、何かが半分に減るのにかかる時間として広く使われており、たとえば、化学反応の速度を論じる際に、反応物の半減期が扱われる。

概要

物理学的半減期

放射性同位体(RI:Radio Isotope)は核種ごと、決まった確率で崩壊していく。崩壊とはα崩壊、β-崩壊、β+崩壊など、放射線放出して核種が安定化する現のこと。これらの崩壊によって核種(親核種)は別の核種(核種)へと変わる。そうして放射性同位体の量が半分になるまでの時間を半減期、あるいは区別のために物理学半減期物理半減期)という。それぞれの核種ごとに固有の値を持ち、温度、圧化学的あるいは物理的な環境の違いによって変化することはない(ただし、このような環境の違いが放射性核種の崩壊に影を及ぼさないという意味に過ぎず、原理的に絶対不可能であることを意味するものではない)。

はじめの量を1としたとき、半減期Tだけ時間が経過すると、1/2に減る。これは、指数関数的に減少していくため、半減期の2倍の時間(2T)が経過しても0になるわけではなく、右のグラフのように1/4になる。

なお、放射性崩壊が確認されて半減期が判明している核種のうち、最長のものは128Te(テルル128)で、その半減期は2.2×1024年(2.2×1兆×1兆年)、最短のものは7H(七重水素水素7)で、その半減期は2.3×10-23である。

放射性核種の例、およびその物理学半減期については、下記の表を参照。

生物学的半減期

体内に取り込まれた放射性同位体は、生体内で代謝を受け、体外に排出されることによりその数を減らしていく。そうして半分に減るのにかかる時間を生物学的半減期という。

または、物の血中濃度が半分になるのにかかる時間。→消失半減期

実効半減期

上記の放射性核種の崩壊による半減期(Physical half-life)と、生物学的半減期(Biological half-life)からめられる、実際に体内に存在する放射性核種が半分になるのにかかる時間を実効半減期または有効半減期Effective half-life)という。実効半減期(Te)の逆数は、物理学半減期(Tp)と生物学的半減期(Tb)それぞれの逆数の和である。

たとえば、131I(ヨウ素131)の生物学的半減期138日、物理学半減期は8.04日であるので、実効半減期は7.60日となる。実効半減期物理学半減期に近いものは、体内被ばくの危険性が高い。

放射性核種、集積組織の例、および実効半減期については、下記の表を参照。

消失半減期

治療において、医薬品を適正に使用することは極めて重要である。医薬品の適正使用のために用いられる標の一つとして、物の血中濃度が挙げられる。物の血中濃度は、高過ぎれば副作用性が発現し、低過ぎれば十分に作用しない。適正な血中濃度を維持することは、副作用を最小限に、作用を十分に発現させることに繋がる。

消化管からの吸収や静脈内投与によって血中に移行した物は、全身に分布してその作用を発現する。そして、に肝臓で代謝を受け、さらに胆汁中、尿中に排されるため、その血中濃度が徐々に低下していく。こうして、ある時点の血中濃度が半分になるまでにかかる時間を、消失半減期、血中濃度半減期生物学的半減期、あるいは単に半減期という。

消失半減期には個人差があり、習慣や併用している物によって影を受ける。たとえば、肝機や腎機が低下した患者の場合、物の代謝速度や排速度が低下しているため、消失半減期は延長する。喫煙の習慣がある患者は、物の代謝酵素が誘導されており、その代謝酵素で代謝される物の消失半減期が短縮することが考えられる。複数の物を併用している場合、代謝酵素の誘導または阻、排経路の重複による競合的阻などによって、消失半減期が変動することがある。

点滴による静脈内投与や反復投与により、物の血中濃度は定常状態(治療濃度域で安定した状態)に至るが、消失半減期の長い物(強心のジギトキシン、抗てんかんフェノバルビタールなど)では定常状態に到達するまで長い時間を要する。

血中濃度のモニタリング対となる物の例、およびその消失半減期については、下記の表を参照。

参考

物理学的半減期

放射性核種と物理学的半減期
放射性核種 物理学的半減期 備考
1億年以上 232Th(トリウム232 141億年[1] 天然一存在するThの同位体
238U(ウラン238) 45億年 天然に存在するUの99%を占める
40K(カリウム40 12億年 年代測定に利用される[2]
235U(ウラン235 7億年 原子力発電所で利用される
1万年以上 237Np(ネプツニウム237 214万年 ネプツニウム系列[3]の親核種
99Tc(テクネチウム99) 21万年 医療で利用される
239Puプルトニウム239 24000年 原子力発電所で利用される
1000年以上 14C(炭素14) 5700年 年代測定に利用される
226Ra(ラジウム226 1600年 キュリー夫妻が発見
100年以上 241Am(アメリシウム241 430 海外では煙感知器に使用されている
10年以上 137Csセシウム137 30 原子力発電所の事故で知られる
90Srストロンチウム90 29年
3H,T(三重水素トリチウム 12年 年代測定に利用される[4]
1年以上 60Co(コバルト60 5年 医療・工業分野で利用される
1ヶ以上 125I(ヨウ素125 60 医療で利用される
1週間以上 32P(リン32 14日
131I(ヨウ素131 8日 原子力発電所の事故で知られる
1日以上 67Gaガリウム67 78時間 医療で利用される
1時間以上 123I(ヨウ素123 13時間
99mTc(テクネチウム99m)[5] 6時間
18F(フッ素18) 110 医療で利用されるポジトロン核種[6]
1分以上 11C(炭素11) 20
13N(窒素13) 10分
15O(酸素15) 2分

実効半減期

集積組織と実効半減期
放射性核種 集積組織 実効半減期 物理学的半減期 生物学的半減期
3H,T(三重水素トリチウム 全身 12日 12年 12日
14C(炭素14) 40 5700年 40
90Srストロンチウム90 18年 29年 50
226Ra(ラジウム226 44 1600年 45
137Csセシウム137 筋肉 70 30 70
131I(ヨウ素131 甲状腺 8日 8日 138
59Fe59 42日 45 600日
60Co(コバルト60 脾臓・肝臓 10日 5年 10日

消失半減期

物の消失半減期
消失半減期 利用
ジギトキシン 60~360時間 強心
フェノバルビタール 50120時間 抗てんかん睡眠薬抗不安薬
ジゴキシン 2060時間 強心
カルバマゼピン 10~30時間 抗てんかん、三叉経痛治療、気分安定
メトレキサート 8~15時 抗がん剤、抗リウマ妊娠中絶
バルプロ 6~17時 抗てんかん、気分安定
オフリン 5~8時間 気管支拡
キニジン 4~7時間 抗不整脈
バンコマシン 4~6時間 抗菌
セトアミノフェン 2~4時間 解熱鎮痛
ストレプトマシン 2~3時間 抗菌
リドカイン 1~2時間 局所麻酔、抗不整脈

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関連項目

脚注

  1. *較:宇宙の年齢は137億年。
  2. *に岩石の年代測定。
  3. *崩壊系列の一つで、安定な205Tl(タリウム205)になるまで崩壊する放射性核種群。
  4. *に地下の年代測定。
  5. *mは準安定同位体であることを意味する。
  6. *プラスの電荷をもつ陽電子(ポジトロン)を放出する核種のこと。

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読み:ハンゲンキ
初版作成日: 14/05/10 18:37 ◆ 最終更新日: 18/05/26 18:47
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半減期について語るスレ

1 : ななしのよっしん :2014/05/10(土) 21:12:18 ID: AS4naJSSzl
この世で最も半減期が長い物質は陽子?
2 : nの3乗 :2016/08/01(月) 18:49:31 ID: TWL7oFth4o
それよりも半減期が長い物質があるかもしれませんね
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