JP2016138889A

JP2016138889A - 未知の放射線量の迅速な決定装置

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Publication number: JP2016138889A
Application number: JP2016028357A
Authority: JP
Inventors: エス．アクセルロッド，マーク; Mark S Akselrod; ジェイ．ディリン，ケント; J Dillin Kent
Original assignee: Landauer Inc
Current assignee: Landauer Inc
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2016-08-04
Anticipated expiration: 2033-06-21
Also published as: US9000381B2; KR20150021067A; CA2888852A1; US20130341514A1; CA2874240C; JP6284560B2; CA2874240A1; WO2013190518A2; JP5890068B2; US8921795B2; WO2013190518A3; US20140209807A1; GB2515964A; GB201419686D0; GB2515964B; CA2888852C; JP2015528102A

Abstract

【課題】パルス光刺激ルミネセンス技術とバッテリ駆動携帯装置を用いて、光刺激ルミネセンスセンサから放射線量を決定する装置を提供する。
【解決手段】光刺激ルミネセンス（ＯＳＬ）センサ１１０を光照射するＬＥＤ光源１３４と、前記ＯＳＬセンサ１１０からのルミネセンス光を検出する光検出器１５６と、前記光検出器で検出された光子パルスを計数するためのパルスカウンタ１７４とを含み、マイクロプロセッサが、前記ＬＥＤ光源１３４、前記光検出器１５６、および前記パルスカウンタ１７４をオン状態とオフ状態との間で切り替える時期を制御し、マイクロプロセッサが、前記ＯＳＬセンサ１１０の放射線量を、前記パルスカウンタ１７４によって計数された前記光子パルスに基づいて決定する、携帯装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、未知の放射線量を決定する装置に関する。

関連出願の相互参照
この出願は、Akselrodらの、「未知の放射線量の迅速な決定方法および装置」という名称の２０１３年６月２１日に出願した米国特許出願第13/923,402号に優先権の利益を主張する。この出願は、Akselrodらの「携帯ＯＳＬリーダのための新規光学的システム」という名称の米国仮出願第61/663,223号およびDillinらの、「未知の放射線量の迅速な決定方法および装置」という名称の２０１２年６月２２日に出願された米国仮出願第61/663,241号に優先権を主張する。それらの全内容および開示は参照として本明細書に援用される。

光刺激ルミネセンス（ＯＳＬ）リーダはＯＳＬセンサを読み取るために使用される。ＯＳＬセンサは、電離放射線のような放射線に曝露されたＯＳＬ材料（ＯＳＬＭ）を含む。パルス化された光刺激ルミネセンス（ＰＯＳＬ）操作モードを使用するＯＳＬリーダは、強力なＹＡＧレーザ、線量測定のダイナミックレンジを広げる目的でレーザ光の強度を制御する複雑な光学システム、精巧なゲート制御電子機器、独立型光子計数器およびハードウエアを制御しデータを処理するデータ収集ボードを持つパーソナルコンピュータを必要としてきた。そのようなＯＳＬリーダはMcKeeverらの米国特許第5,892,234号および第5,962,857号、に記載されている。その全内容および開示は参照として本明細書に援用される。

本発明によれば、未知の放射線量を決定する装置が提供される。

最初の広い局面によると、本発明は次の工程を有する方法を提供する：
（ａ）光刺激ルミネセンス（ＯＳＬ）センサをＬＥＤからの照明光でマイクロプロセッサの第１のクロックサイクル数に基づく第１の期間にわたって照射する工程と、（ｂ）遅延時間の後で、光検出器が発生させた光子パルスをパルスカウンタを用いて第２の期間にわたって計数する工程と、（ｃ）工程（ａ）および（ｂ）を第１の所定の計測サイクル数だけ繰り返す工程と、（ｄ）工程（ａ）および（ｂ）を前記第１の所定の計測サイクル数だけ繰り返した後で、前記マイクロプロセッサが、前記ＯＳＬセンサが曝露された１種類の電離放射線についての放射線量を、工程（ｂ）で計数された光子パルスの数に基づいて決定する工程と、（ｅ）前記放射線量をユーザに対して表示し、および／または、前記放射線量を記憶媒体に保存する工程と、を含み、前記ＯＳＬセンサによって発せられたルミネセンス光の光子が、前記光検出器によって記録され、前記光検出器が発生させた光子パルスが、前記光検出器によって記録された前記ルミネセンス光の光子に基づき、前記第２の期間が、第３のマイクロプロセッサクロックサイクル数に基づく遅延時間後の第２のマイクロプロセッサクロックサイクル数に基づき、前記遅延時間が、第３のマイクロプロセッサクロックサイクル数に基づき、ＯＳＬセンサが、工程（ａ）の前に、前記１種類の電離放射線の線量を受け、前記ルミネセンス光が、工程（ａ）に反応して前記ＯＳＬセンサによって発せられ、前記パルスカウンタが、前記マイクロプロセッサの一部である、方法。

第２の広い局面によれば、本発明は以下を有する装置を提供する：光刺激ルミネセンス（ＯＳＬ）センサを照射するための緑色の照明光を発するためのＬＥＤ光源と、前記ＯＳＬセンサによって発せられた緑色のルミネセンス光を検出するための光検出器と、前記ＯＳＬセンサによって発せられ前記光検出器によって計数されたルミネセンス光の光子に基づいて前記光検出器が発生させた光子パルスを計数するためのパルスカウンタと、前記ＬＥＤ光源と前記光検出器と前記パルスカウンタとを制御するためのマイクロプロセッサと、を含み、前記マイクロプロセッサが、前記ＬＥＤ光源、前記光検出器、および前記パルスカウンタをオン状態とオフ状態との間で切り替える時期を制御し、前記パルスカウンタが、前記マイクロプロセッサの一部であり、前記マイクロプロセッサが、前記ＯＳＬセンサが曝露された１種類の電離放射線の放射線量を、前記パルスカウンタによって計数された前記光子パルスに基づいて決定する、装置。

本明細書に取り込まれ明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の例となる実施形態を説明する。上記一般的な記載および下記の詳細な記載とともに、本発明を説明するのに役立つ。

図１は、本発明の実施形態に従うＯＳＬリーダの略図である。図２は、本発明の１つの実施形態に従う未知の放射線線量を決定するための線量決定方法のフローチャートである。図３は、図３の線量決定方法に使われ得る測定方法を示すフローチャートである。図４は、本発明の１つの実施形態に従うＯＳＬリーダを示す。図５は、内部要素を見せるために開けられたＯＳＬリーダのケーシングを伴う図４のＯＳＬリーダを示す。図６は、ＯＳＬリーダの様々な要素を示す、図４のＯＳＬリーダのブロック図である。図７は、いくつかの測定サイクル中のＬＥＤパルス、時間の遅延および光子計数時間を示すマイクロプロセッサ制御下のＰＯＳＬモードで作動するＯＳＬリーダのタイムチャートである。図８は、典型的なＯＳＬ測定中に得られ各々の測定サイクルの蓄積した光子計数データの時間依存性を示すグラフである。図９は、低線量モードの測定におけるＯＳＬ信号の枯渇を説明するグラフであり、読み出し数の関数としてプロットされる。図１０は、高線量モード測定でのＯＳＬ信号の減耗（depletion）を示すグラフであり、読み出し数の関数としてプロットされている。

定義
用語の定義は、その用語の一般的に使用されている意味から離れ、他に具体的に指示されて無い限り、出願人が以下で提供した定義を使用することを意図する。

本発明の目的のために、「トップ」、「底」、「より上の」、「より下の」、「上の」、「下の」、「左」、「右」、「水平の」、「垂直の」、「上方の」、「下方の」等のような方向を示す用語は、本発明の様々な実施形態を記載する際に、単に便宜のために使用される。

本発明の目的のために、もし、その値が、その値、特性または他のファクタを用いて数学的計算または論理的決定を行うことにより導き出されたものであれば、値または特性が、特定の値、特性、条件の満足、または他の要素に「基づく」。

本発明の目的のために、用語「Ａｌ_２Ｏ_３材料」は、主にＡｌ_２Ｏ_３から構成される物質をいう。Ａｌ_２Ｏ_３材料の例は、Ａｌ_２Ｏ_３：Ｃ（炭素をドープしたＡｌ_２Ｏ_３）

本発明のために、用語「コンピュータ」はいかなるタイプのコンピュータ、またはパーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、メインフレームコンピュータ、ミニ−コンピュータなどのような個々のコンピュータを含む、ソフトウエアを実行する他のデバイスをいう。コンピュータはまた、スマートフォン、電子書籍リーダ、携帯電話、テレビ、ハンドヘルド電子ゲーム機、ビデオゲーム機、ＭＰ３プレイヤ、ブルーレイプレイヤ、ＤＶＤプレイヤ等のような、圧縮されたオーディオまたはビデオプレイヤのような電子デバイスを言う。さらに、用語「コンピュータ」は、ビジネスでのコンピュータのネットワーク、コンピュータ銀行、クラウド、インターネットなどあらゆるタイプのコンピュータのネットワークをいう。

本発明の目的のために、用語「遅延時間」は、ＯＳＬセンサがＬＥＤからの照明光に曝されたときと、光子カウンタがＯＳＬセンサにより発せられたルミネセンス光の光子を計数し始め、光検出器により記録（検出）されたときとの間の時間をいう。ルミネセンス光は、照明光に曝されたＯＳＬセンサに応答して発せられる。該遅延時間は、ＯＳＬ測定中センサを照らすために使われるＬＥＤライトが完全に減衰することを可能にする。遅延時間があることは重要である。なぜなら、遅延時間は光検出器を光学フィルタを通して漏れる照明光に曝した後リラックスさせることができ、このように光検出器によるルミネセンス光検出の効率を上げる吸収特性と透過特性に関する光学フィルタに対する要求を少なくすることができるためである。

本発明の目的のために、用語「線量測定パラメータ」は、照射された発光材料から得られる発光シグナルの処理から決定される値または数値をいい、この発光材料を含む放射線検出器に吸収された放射線量に直接関係する。

本発明の目的のために、用語「線量測定のダイナミックレンジ」は、リーダソフトウエアとハードウエアによりダイナミックに調整可能な、少なくとも５桁分（数十年分）の線量測定をいう。

本発明の目的のために、用語「ハードウエアおよび／またはソフトウエア」は、デジタルソフトウエア、デジタルハードウエアまたはデジタルハードウエアとデジタルソフトウエアの両方の組合せにより実行されうるデバイスをいう。

本発明の目的のために、用語「重荷電粒子（ＨＣＰ）」は、陽子と同じかそれより大きい質量を持つ核またはイオンをいう。重荷電粒子のいくつかの代表的な、しかし非限定的な例は、アルファ粒子、トリチウムイオン、陽子、反跳陽子などを含む。

本発明の目的のために、用語「高速」は、５秒未満でＯＳＬリーダにより得られる、ＯＳＬセンサのための放射線量測定をいう。

本発明の目的のために、用語「間接電離放射線」は、（Ｘ線、ガンマ線のような）電磁放射線または中性子線をいう。

本発明の目的のために、用語「電離放射線」は、分子を正および負に荷電したイオンペアに分解し、または気体、液体または固形物中で原子から電子を除去することができる、あらゆる放射線粒子をいう。本発明は、直接電離放射線と間接電離放射線の両方の線量を決定するために使用され得る。

本発明の目的のために、用語「照射」は、用語「照射」の伝統的な意味をいう。すなわち、高エネルギー荷電粒子、例えば、電子、陽子、アルファ粒子など、または可視光線の波長よりも短い波長の電磁放射線、例えば、ガンマ線、Ｘ線、紫外線などへの曝露をいう。

本発明の目的のために、用語「低透過性放射線」は、放射線感知材料または吸収材中で１００ミクロン（１００μｍ）未満である透過レンジを持つ重荷電粒子からの放射線をいう。低透過性放射線の例は、アルファ粒子、反跳陽子などである。

本発明の目的のために、「低電力」とは、使い捨てまたは再充電可能なバッテリーのような低電圧で低容量のオンボード電源により提供され得るがこれに限られない、ＯＳＬリーダによる低電力消費をいう。

本発明の目的のために、用語「機械で読み取り可能な媒体」は、情報をコンピュータ、ネットワークデバイス、パーソナルデジタルアシスタント、製造装置、１またはそれ以上のプロセッサのセットを有するあらゆるデバイスなどのような機械によりアクセス可能な形態で情報を記憶するあらゆるメカニズムをいう。例えば、機械で読み取り可能な媒体は、記録可能／記録不可能な媒体（例えば、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリデバイスなど）、バーコード、ＲＦＩＤタグなどであり得る。

本発明の目的のために、用語「測定サイクル」とは、ＬＥＤ光源のような光源からの励起光の１つのパルスにより励起されるＯＳＬＭにより引き起こされるＯＳＬＭから発せられるルミネセンス光に基づき放射線量を測定する中でＯＳＬリーダにより行われる操作期間をいう。

本発明の目的のために、用語「マイクロプロセッサ」は、集積回路チップ上に含まれるコンピュータプロセッサをいう。そのようなプロセッサはまたメモリと関連回路を含み得る。マイクロプロセッサはさらに選択された機能、コンピュータの方法、スイッチングなどを実行または制御するためのプログラムされた指示を含み得る。マイクロプロセッサおよび関連するデバイスは、サイプレスセミコンダクタ社、ＩＢＭ社、アプライドマイクロシステムズ社、インテル社、マイクロチップテクノロジー社、ＡＲＭ社などを含み、これらに限られない多数のソースから商業的に利用可能である。

本発明の目的のために、用語「通常の測定サイクル数」は、ＯＳＬリーダがＯＳＬセンサのために放射線量を測定するのに高線量モードを使用するときに、ＯＳＬリーダにより使用される測定サイクルの数をいう。本発明の１つの実施形態においては、ＯＳＬリーダが、ＯＳＬセンサのために放射線量を決定するために高線量モードまたは低線量モードを使用すべきかを決定するために、ＯＳＬリーダーが試験測定を行うとき、試験測定は、通常の測定サイクル数よりも少ない測定サイクル数のために高線量モードで行われる。

本発明の目的のために、用語「オンボード」は、ＯＳＬリーダの物理的部分であるデバイスまたは要素をいう。

本発明の目的のために、用語「オン状態」とは、ＬＥＤ源のようなデバイスが点灯していることことをいう。

本発明の目的のために、用語「オフ状態」とは、ＬＥＤ光源のようなデバイスが消灯していることをいう。

本発明の目的のために、用語「ＯＳＬＭ」とは，ＯＳＬ材料、すなわち、その放射線への曝露により光刺激ルミネセンス技術を用いて決定され得る材料をいう。Ａｌ_２Ｏ_３：ＣのようなＡｌ_２Ｏ_３材料は、ＯＳＬＭの一つの例である。Ａｌ_２Ｏ_３材料が受けた放射線曝露の量は、レーザまたは発光ダイオード光源のいずれかからの緑色光によりＡｌ_２Ｏ_３材料を励起することにより測定し得る。結果として出てくるＡｌ_２Ｏ_３から発せられる青色光は、放射線への曝露量と励起光の強度に比例する。高エネルギー光子および低エネルギー光子ならびにβ粒子はこの技術で測定され得る。ＯＳＬ材料とシステムについてのより詳しい情報については以下を参照のこと：Millerに発行された米国特許番号５７３１５９０；Akselrodに発行された米国特許番号６８４６４３４；Schweitzerらに発行された米国特許第６１９８１０８号；Yoderらに発行された米国特許第６１２７６８５号； Akselrodらにより出願された米国特許出願第１０／７６８０９４号；これら全ては参照により全体として本明細書に援用される。また、以下を参照：Optically Stimulated Luminescence Dosimetry, Lars Botter- Jensen et al., Elesevier (2003); Klemic, G., Bailey, P., Miller, K., Monetti, M. External radiation dosimetry in the aftermath of radiological terrorist event, Rad. Prot. Dosim., 120 (1-4): 242-249 (2006); Akselrod, M. S., Kortov, V. S., and Gorelova, E. A., Preparation and properties of AL₂O₃:C, Radiat. Prot. Dosim. 47, 159-164 (1993); および Akselrod, M. S., Lucas, A. C, Polf, J. C, McKeever, S. W. S. Optically stimulated luminescence of Al₂O₃:C, Radiation Measurements, 29, (3-4), 391-399 (1998)、これら全ては参照により全体として本明細書に援用される。

本発明の目的のために、用語「ＯＳＬリーダ」は、ＯＳＬセンサ中のＯＳＬＭを励起して発光させる波長の光を発するデバイスをいう。特定の励起型（特定の波長と強度の継続的な励起と、様々なパルス幅、パルス周波数、パルス波形およびパルス間の時間でパルス励起）の下で、発せられたルミネセンス光の強度は、約０．０１ｍＧｙ（１ｍｒａｄ）から約１００Ｇｙ（１０，０００ｒａｄ）を超えるまでの範囲で放射線曝露に比例する。

本発明の目的のために、用語「ＯＳＬセンサ」は、ＯＳＬＭから製造されるか、またはＯＳＬＭを含む放射線センサをいう。ＯＳＬセンサはＯＳＬリーダを用いて読まれ得る。１つまたはそれ以上のＯＳＬセンサは放射線線量計および／または線量計スレッドの一部であり得る。ＯＳＬセンサを含む放射線線量計および線量計スレッドの例は、Yoderらの「線量計スレッド」というタイトルの、２０１３年２月１２日に発行された米国特許第８３７３１４２号に記載され、示されている。

本発明の目的のために、用語「透過光子放射線」は、例えば、Ｘ線装置または加速器中の放射性核の崩壊、宇宙に起因し、または荷電粒子の加速または減速により生じ得るような、１０ｋｅＶと同じかより大きいエネルギーを有する短波長の電磁放射線をいう。

本発明の目的のために、用語「透過β線」は、放射性核の崩壊、宇宙に起因し、または原子の放射線に誘導されるイオン化または電場中の加速により作られ得るような、１０ｋｅＶと同じか、より大きいエネルギーを持つ電子をいう。

本発明の目的のために、用語「光子パルス」は、光電子増倍管（ＰＭＴ）により計数されるルミネッセント光の光子に基づいて、ＰＭＴにより生成されるパルスをいう。本発明の１つの実施形態では、これらの光子パルスはマイクロプロセッサのパルスカウンタにより計数される。

本発明の目的のために、用語「プロセッサ」は、例えば、指示を実行し、論理を実行し、値を計算しおよび記憶することなどができるデバイスをいう。プロセッサの例は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、中央プロセシングユニット、マイクロプロセッサ（例えば、インテル社およびＡＭＤ社などから商業的に利用可能なマイクロプロセッサ）を含み得る。

本発明の目的のために、用語「パルス光刺激ルミネセンス」は、レーザ光またはＬＥＤ光のような光の短い（発光ライフタイムより短い）パルスの連続する流れを用いてＯＳＬセンサ中のＯＳＬ材料を励起し、ＯＳＬセンサから発せられた、流れ中のパルス間のみの、各々の励起パルスの後の一定の遅延を伴う光を計測することにより、ＯＳＬセンサを読みとる技術をいう。パルス光刺激ルミネセンス（ＰＯＳＬ）技術は、相対的に長寿命発光（すなわち数十マイクロ秒から数十ミリ秒）を有するＯＳＬ材料を有するＯＳＬセンサの読み取りに使われ得る。ＰＯＳＬの重要な要素は、レーザまたはＬＥＤのパルス幅の選択である。パルス幅は、ＯＳＬ材料からのＯＳＬ発光の寿命よりも顕著に短い。

本発明の目的のために、用語「放射線量」は、ＯＳＬセンサが曝露された特定のタイプの放射線の放射線量の値をいう。

本発明の目的のために、「放射線量測定」とは、用語「放射線量測定」の従来的な意味、すなわち、物質、対象または個人の体に吸収された放射線量の量の測定をいう。

本発明の目的のために、用語「放射線感知材料」とは、放射線センサ中の放射線を感知するために使われる物質をいう。放射線感知材料の例としては、ＯＳＬセンサのための光学的に励起された発光物質、熱発光線量測定（ＴＬＤ）センサのための熱発光材料などを含む。

本発明の目的のために、用語「読み取り位置」とは、ＯＳＬセンサがＯＳＬリーダにより読み取られることを可能にする、ＯＳＬリーダの光学エンジンに対して相対的な位置にあるＯＳＬセンサをいう。

本発明の目的のために、用語「光検出器の飽和」とは、入力光強度のさらなる増加が光検出器の出力シグナルの増加に比例しない光検出器の条件をいう。

本発明の目的のために、用語「記憶媒体」とは、情報のビットを記憶するために使用され得るあらゆる記憶の形態をいう。記憶の例は、ＭＲＲＡＭ、ＭＲＲＡＭ、ＥＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＦＩＤタグ、フロッピー・ディスク、ＺＩＰ^ＴＭディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒ、フラッシュメモリ、ハードディスク、光学ディスクなどのような揮発性および不揮発性メモリの両方を含む。

本発明の目的のために、用語「視覚的ディスプレイデバイス」、用語「視覚的ディスプレイ装置」および用語「視覚的ディスプレイ」は、ＬＣＤスクリーン、タッチスクリーン、ＣＲＴモニタ、ＬＥＤ、投影表示、画像および／またはテキストのような画像をプリントアウトするためのプリンタなどのようなあらゆるタイプの視覚的ディスプレイデバイスまたは装置をいう。視覚的ディスプレイデバイスは、例えば、コンピュータモニタ、テレビ、プロジェクタ、携帯電話、スマートフォン、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、ハンドヘルド音楽および／またはビデオプレイヤ、パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、携帯ゲームプレイヤ、ヘッドマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、全地球測位システム（ＧＰＳ）レシーバ、カーナビゲーションシステム、ダッシュボード、腕時計、電子レンジ、電子オルガン、現金自動預入れ支払機（ＡＴＭ）などのような他のデバイスの一部であり得る。

（説明）
一実施形態において、本発明は、低電力マイクロプロセッサを装備したバッテリー式の携帯用ＰＯＳＬリーダーを用いた放射線量の迅速な測定のための方法および装置を提供する。本発明の目的は、マイクロプロセッサコマンドの順次実行によりパルス光刺激ルミネセンスを利用して検出器から放射線量を測定することである。これは、従来から開発されているＯＳＬリーダーに対する改良である。

一実施形態において、本発明は、制御およびデータ処理用のＰＣを必要としない小型でバッテリー式の計測器でＰＯＳＬ計測を行うことによって、従来のＣＷリーダーを改良する。計測器は、携帯可能でかつ自蔵式である。従来のリーダーは、操作にデスクトップＰＣまたはラップトップＰＣを必要とし、ずっと大型で重量があったため、現場計測が困難または不可能であった。従来のリーダーは、感度および精度がそれほど高くないＣＷモードを用いていた。

放射線量の現場ＰＯＳＬ計測値は、ＰＣや内蔵バッテリー以外の電源を使用せずに測定することができる。計測器は、後でデータベースにアップロードされる多数の計測値を記録するのに用いられ得る。本ＰＯＳＬ方法および装置（リーダー）は、同一の検出器を多数回、高いＳＮ比で、１回の読取り当たりの減耗が少なく、かつ高い信頼性で、読み取ることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るＯＳＬリーダー１０２を示す。ＯＳＬリーダー１０２は、光学エンジン１０４を含む。光学エンジン１０４は、光学エンジン１０４の種々の構成要素が上部および内部に搭載された光学エンジンフレーム１０６を含む。図１において、光学エンジン１０４は、３つのＯＳＬセンサ、すなわちＯＳＬセンサ１１０、１１１、および１１２を含む線量計スレッド１０８を読み取るのに用いられるものとして示されている。ＯＳＬセンサ１１０、１１１、および１１２は、それぞれのＯＳＬＭディスク１１３、１１４、および１１５と、それぞれの反射性裏当て１１６、１１７、および１１８とを含む。ＯＳＬＭディスク１１３、１１４、および１１５は、それぞれの露出側１２０、１２２、および１２４を有する。線量計スレッド１０８の各ＯＳＬセンサがＯＳＬリーダー１０２によって読み取られるようにするために、線量計スレッド１０８を、矢印１２６で示すように、ＯＳＬリーダー１０２における読取位置１２８まで移動させる。図１においては、ＯＳＬセンサ１１０が、破線の枠として示す読取位置１２８にある。ＬＥＤ１３４からの緑色の刺激光１３２は、長波長通過フィルタ１３６を透過してコンデンサレンズ１３８へ向けられる。長波長通過フィルタ１３６は、緑色の刺激光１３２から緑色でない光を除去する。すなわち、長波長通過フィルタ１３６は、緑色の光を通過させて青色の光を吸収または反射する黄色フィルタである。コンデンサレンズ１３８は、該コンデンサレンズ１３８が緑色の刺激光１３２を集光して平行化するように配置される。緑色の刺激光１３２は、さらにダイクロイックミラー１４２を透過する。緑色の刺激光は、集光レンズ１４６によってさらに集束され、窓１４８を通って、現在読取位置にあるＯＳＬセンサへと向けられる。読取位置１２８にあるＯＳＬセンサに緑色の刺激光１３２が当てられると、該ＯＳＬセンサから青色のルミネセンス光１５２が発せられる。青色のルミネセンス光は、窓１４８を透過し、集光レンズ１４６によって集光および集束される。次いで、青色のルミネセンス光１５２は、ダイクロイックミラー１４２によって９０度の角度で反射され、青色フィルタ１５４を通過する。青色フィルタ１５４は、青色のルミネセンス光１５２から青色でない光を除去する。すなわち、フィルタ１５４は、青色の光のみを通過させてその他の波長の光を阻止する青色バンドパスフィルタである。青色フィルタ１５４を通過後、青色のルミネセンス光は、光電子増倍管（ＰＭＴ）１５８を内蔵する光検出器１５６によって記録（検出）される。光子計数モードで動作するＰＭＴ１５８は、ＯＳＬセンサにおいて発生し、光学系によって集光され、光検出器によって記録されたルミネセンスを、放射線に誘起された青色のルミネセンス光１５２として定量化する。光検出器１５６と正反対の側にフォトダイオード１６２が位置する。緑色の刺激光１３２の一部１６４がダイクロイックミラー１４２によって反射されてフォトダイオード１６２によって検出され、それにより、緑色の刺激光１３２の強度の計測が可能になる。ＯＳＬリーダー１０２は、マイクロプロセッサ１６６と、視覚的ディスプレイデバイス１６８と、記憶媒体１７０と、バッテリー１７２とを含む。マイクロプロセッサ１６６は、ＰＭＴ１５８によって計数されたルミネセンス光の光子に基づいてＰＭＴ１５８が発生させた光子パルスを計数するパルスカウンタ１７４を含む。マイクロプロセッサ１６６は、ＬＥＤ１３４、光検出器１５６、フォトダイオード１６２、視覚的ディスプレイデバイス１６８、および記憶媒体１７０と、それぞれ接続１７６、１７８、１８０、１８２、および１８４によって示すように、電気通信およびデータ通信する。マイクロプロセッサ１６６と光検出器１５６との間の接続１７８は、光検出器１５６がパルスカウンタ１７４と通信するのを可能にする。ＯＳＬリーダー１０２にはさらなる電気および／またはデータ通信接続が存在するが、図示をわかりやすくするためにこれらの電気および／またはデータ接続のうちのいくつかのみを図１に示している。例えば、図１には示されていないが、バッテリー１７２と、ＬＥＤ１３４、光検出器１５６、フォトダイオード１６２、視覚的ディスプレイデバイス１６８、および記憶媒体１７０等のような、ＯＳＬリーダー１０２のバッテリー１７２によって電力を供給される全ての構成要素との間に、電気接続が存在する。また、記憶媒体１７０は、マイクロプロセッサ１６６に加えてＯＳＬリーダー１０２の他の構成要素と電気および／またはデータ通信し得る。

図１では図示をわかりやすくするために刺激光とルミネセンス光とが平行であるように描かれているが、刺激光とルミネセンス光とは実際には一直線をなしており、刺激光とルミネセンス光の両方がＯＳＬリーダーの窓および集光レンズの中心を通過する。また、刺激光が読取り中のＯＳＬセンサのＯＳＬＭディスクの一部のみに及んでいるように描かれているが、刺激光は、ＯＳＬＭディスクの露出側の全面または一部を照らし得る。さらに、ルミネセンス光が読取り中のＯＳＬセンサのＯＳＬＭディスクの一部から発せられているように描かれているが、ルミネセンス光は実際にはＯＳＬＭディスクの露出側の一部または全面から発せられ得る。

図１におけるダイクロイックミラーは、ＬＥＤから発せられる緑色の刺激光とＯＳＬセンサから発せられる青色のルミネセンス光との両方に対して４５度で配置される。

一実施形態において、本発明は、パルス光刺激ルミネセンス（ＰＯＳＬ）技術を利用した未知の放射線量の迅速な測定のための方法を提供する。一実施形態において、本発明は、迅速な順次のコード実行によって計測を行う高速かつ低消費電力のマイクロコントローラ（マイクロプロセッサ）を有するバッテリー式の携帯用ＯＳＬリーダーを提供する。

図２は、本発明の一実施形態に係る線量測定方法２０２つまり未知の放射線量の測定を示す。方法２０２は、図１のＯＳＬリーダー等のＯＳＬリーダーを用いて工程２１２から開始される。工程２１４において、あるＯＳＬセンサの試験計測を高線量モードで２０〜１００測定サイクル等の少ない所定の測定サイクル数で行う。工程２１４では、このＯＳＬセンサにＯＳＬリーダーのＬＥＤ光源からの刺激光のパルスを当て、ＯＳＬセンサのＯＳＬＭにルミネセンス光の光子を放出させる。これらのルミネセンス光の放出光子は、ＯＳＬリーダーの光検出器のＰＭＴによって記録される。ＰＭＴは、記録された光子の数に基づいて、ＯＳＬリーダーのマイクロプロセッサのパルスカウンタによって計数される光子パルスを発生させる。工程２１６において、ＯＳＬリーダーのマイクロプロセッサは、計数された光子パルスの総数が閾値パラメータよりも少ないかどうかを判定する。光子パルスの総数が閾値パラメータよりも少ない場合、ＯＳＬリーダーは、工程２２２において計測を低線量モードで行う。光子パルスの総数が閾値パラメータ以上である場合、ＯＳＬリーダーは、工程２２４において計測を高線量モードで行う。高線量モードの方が、ＬＥＤパルス幅がより短く、パルス間隔すなわちパルス間の時間がより長い。低線量モードの方は、ＬＥＤパルス幅がより長く、パルス間隔すなわちパルス間の時間がより短い。放射線量の計測は、特定の期間内に記録される光子の数がＰＭＴのダイナミックレンジに確実に収まるようにするために、高線量モードまたは低線量モードで行われる。例えば、高線量モードにして長い間隔を用いると、所与の期間にわたってＰＭＴによって記録される光子の数がＰＭＴのダイナミックレンジを超えることがない。これに対して、低線量モードにして間隔を短くすると、ある期間にわたってＰＭＴによって記録される光子の数がＯＳＬセンサによって発せられる光子の数に一致し、他の源からの漂遊光子から大きな影響を受けないことが確実になる。計測方法の各工程は、高線量モードでも低線量モードでも基本的に同じであり、図３に示されている。方法３０２において用いられる特定の閾値パラメータ、高線量モード用のパルス幅およびパルス間隔、ならびに高線量モード用のパルス幅およびパルス間隔は、所要の計測線量範囲、センサにおけるＯＳＬ材料の量、所望のＯＳＬセンサ減耗率（depletion rate）、ＯＳＬリーダーに用いられるＰＭＴのダイナミックレンジ、使用されるＯＳＬセンサの種類、光学エンジンの設計、光源（ＬＥＤ）の光出力等を含む種々の要因に依存することになる。

図３は、ＯＳＬセンサが曝露された放射線量を測定するための本発明の一実施形態に係る計測を行うための方法３０２を示す。方法３０２は、高線量モードか低線量モードかのどちらかで行われ得る。方法３０２の各工程は、図１のＯＳＬリーダー等の、照明光を発生させるためのＬＥＤ光源と、ＯＳＬセンサが照明光を当てられた後に発するルミネセンス光の光子を検出するための光検出器と、マイクロプロセッサと、マイクロプロセッサの一部であるパルスカウンタとを含むＯＳＬリーダーによって行われる。このようなＯＳＬリーダーの一例を図１に示している。工程３１２において、ユーザが読取位置にあるＯＳＬセンサのＯＳＬリーダーによる読取りを始めることによって、または、ＯＳＬリーダーが「エンド（端）スイッチ」もしくは位置センサを用いてＯＳＬセンサが読取位置にあることを感知することによって、方法３０２が開始される。ユーザは、ＯＳＬリーダー上のボタンを押したり、ＯＳＬリーダー上のスイッチを入れたり、ＯＳＬリーダーのタッチスクリーン等の視覚的ディスプレイ上のメニュー項目を選択したりなどすることによって、ＯＳＬセンサの読取りを始め得る。工程３１４において、マイクロプロセッサは、パルスカウンタから、以前に取得されたデータを全て消去する。工程３１６において、マイクロプロセッサは、ＯＳＬリーダーのＬＥＤ光源をオンにする命令を実行し、それによって照明光を発生させる。工程３１８において、ＯＳＬセンサに、マイクロプロセッサのために予め定められたマイクロプロセッサクロックサイクル数と等しい第１のパラメータの値によって定められる所定の期間、ＯＳＬリーダーからの照明光が照射される。工程３２０において、マイクロプロセッサは、ＬＥＤ光源をオフにする命令を実行する。工程３２２において、マイクロプロセッサは、ＬＥＤ光源からの照明が完全に減衰するマイクロプロセッサクロックサイクル数と等しい第２のパラメータの値によって定められる遅延時間を実行する。工程３２４において、マイクロプロセッサは、マイクロプロセッサクロックサイクル数と等しい第３のパラメータの値によって定められる所定のルミネセンス計数期間にわたって内蔵パルスカウンタを用いて光検出器によって記録された光子の数に基づく光子パルスを計数することを開始させるコマンドを実行する。工程３２６において、マイクロプロセッサは、内蔵パルスカウンタに光検出器が発生させた光子パルスの計数を停止させるコマンドを実行する。

工程３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、および３２６は、全体として、測定サイクル３２８を構成する。工程３３２において、マイクロプロセッサは、測定サイクル３２８が第４のパラメータの値によって定められる所定の回数実施されたかどうかを判定する測定測サイクル３２８が上記所定の回数実施されていない場合、矢印３３４で示すように、工程３２８において測定サイクル３２８が再び開始される。測定サイクル３２８が上記所定の回数実施された場合、工程３４２において、マイクロプロセッサは、所定の測定サイクル数の実行中に蓄積された単一光子パルスの総数を内蔵パルスカウンタから得る。工程３４４において、マイクロプロセッサは、数学的線量計算アルゴリズムを用いて、内蔵パルスカウンタに記憶された上記単一光子パルスの蓄積数と、ＯＳＬリーダーの校正時に決定された第５のパラメータの値および第６のパラメータの値とに基づいて、放射線量の値を計算する。第５のパラメータは、低計測線量範囲における単位放射線量当たりの単一光子パルス数に関する感度であり、ＯＳＬリーダー校正手順において放射線の種類ごとに決定される。第６のパラメータは、高計測線量範囲における単位放射線量当たりの単一光子パルス数に関する感度であり、ＯＳＬリーダー校正手順において放射線の種類ごとに決定される。低計測線量範囲と高計測線量範囲は、第１のパラメータつまりＬＥＤパルスの持続時間（工程３１６、３１８、３２０）の値と第３のパラメータつまり単一光子を計数する時間（工程３２４および３２６）の値と第４のパラメータつまり測定サイクル数の値とによって区別される。２つの線量計測範囲と、第１、第３、および第４のパラメータの２つのセットは、ＯＳＬリーダーによって行われる線量計測のダイナミックレンジを拡大し、高い放射線量が照射されたＯＳＬセンサからの高輝度ルミネセンス発光による光検出器（ＰＭＴ）の飽和を回避し、最終的にはＯＳＬセンサの１回の読取り当たりの減耗量を制御するために用いられる。

工程３４６において、放射線量の値がユーザに向けて視覚的ディスプレイデバイス上に表示され、かつ／または、放射線量の値が記憶媒体に記憶される。記憶媒体は、ＯＳＬリーダーの一部であってもよく、ＯＳＬリーダーに接続された、フラッシュドライブ等の外部記憶媒体であってもよい。

上記各種パラメータの値は、校正試験に基づき得、これらの値は、マイクロプロセッサフラッシュメモリに設定ファイルとしてマイクロプロセッサソフトウェアコードで記憶されている場合もあり、権限のあるユーザ等による入力または修正が可能である。

本発明の一実施形態においては、光検出器の飽和を回避するために、線量計測のダイナミックレンジが大きくされてもよい。ダイナミックレンジを大きくするために、「低」および／または「高」に対応する計測モードが一連の工程を行うことによって定められる。ＯＳＬリーダーの校正時に、ＬＥＤ照射時間（予め定められたマイクロプロセッサクロックサイクル数と等しい）を定める方法３０２の工程３１８の第１のパラメータの値と、測定サイクルの実施回数と等しい第４のパラメータとを、低放射線量範囲での計測時のこれらの３つのパラメータの値よりも小さい値とし、光子計数時間を定める、予め定められたマイクロプロセッサクロックサイクル数（工程３２４および３２６）と等しい第３のパラメータの値を、低放射線量範囲での計測時の当該パラメータの値よりも大きい値として、一連の校正用ＯＳＬセンサに対して計測が行われる。パルスカウンタによって計数された光子パルスの総数すなわち蓄積された光子パルスの数が第７のパラメータすなわち線量範囲閾値パラメータの値と比較されて、方法３０２の線量計測に用いられるパラメータのセットが決定される。蓄積された光子パルスの数が線量閾値パラメータの値よりも小さい場合は、マイクロプロセッサクロックサイクル数としてのＯＳＬセンサ照射期間と等しい工程３１８の第１のパラメータと、測定サイクルの実施回数と等しい第４のパラメータの値とが、低線量範囲に対応する大きい値に設定され、第３のパラメータが、低線量範囲に対応するより小さい値に設定される。本発明の一実施形態において、第１のパラメータの「低線量モード」値は１５μｓ以上の値であり得る。本発明の一実施形態において、第４のパラメータ（サイクル数）の「低線量モード」値は３００〜１０００であり得る。本発明のさらなる一実施形態において、第３のパラメータの「低線量モード」値は１０００μｓ以下であり得る。蓄積された光子パルスの数が第７のパラメータ（線量閾値パラメータ）の値よりも大きい場合は、マイクロプロセッサクロックサイクル数としてのＯＳＬセンサ照射期間と等しい工程３１８の第１のパラメータと、測定サイクルの実施回数と等しい第４のパラメータの値とが、「高線量範囲」に対応する小さい値に設定され、第３のパラメータ（光子計数時間）の値が、「高線量範囲」に対応するより大きい値に設定される。本発明の一実施形態において、第１のパラメータの小さい値は３μｓ以下であり得る。本発明の一実施形態において、第４のパラメータの小さい値は１００〜４００であり得、第３のパラメータの値は２，０００〜１０，０００μｓであり得る。

本発明の一実施形態において、照射されたＯＳＬセンサの計測が第１〜第７の所定のパラメータを用いて複数回行われ、線量計算の結果がＯＳＬリーダーの校正時に決定されたＯＳＬ計測の第８および第９のパラメータつまり減耗係数（depletion factor）で補正されてもよい。第８のパラメータは低線量モード用の減耗係数であり、第９のパラメータは高線量モード用の減耗係数である。減耗係数とは、ルミネセンスシグナル（光子カウントの総数）のうちの１回のＯＳＬ読出し処理中に失われる部分のことである。同一のＯＳＬＭセンサのＯＳＬ読出し処理を複数回繰り返す場合、放射線量を正確に計算するためには、各回において減耗したルミネセンスシグナルの総量を最後に計測されたＯＳＬ信号に加えなければならない。減耗係数は、低線量範囲用と高線量範囲用とで異なり（高線量範囲減耗係数の方が低い）、ＯＳＬリーダー校正時に決定される。減耗は、単一のパラメータによって、より厳密には補正関数として、定められ得る。読出し回数の関数としての、減耗係数と線量補正との決定に用いられる減耗曲線とそれらにフィッティングされた補正関数との例を、図９および図１０によって示す。

本発明の一実施形態において、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、および第８のパラメータの値を決定するために、既知の線量の放射線が照射されたＯＳＬセンサを用いてＯＳＬリーダーの校正を行ってもよい。

本発明の一実施形態において、ＬＥＤパルス持続時間を定める第１のパラメータの値は、１μｓ〜１００μｓの範囲内であり得る。本発明の一実施形態において、低線量範囲におけるＬＥＤパルス持続時間を定める第１のパラメータの値は、１５μｓ以上の値である。本発明の一実施形態において、高線量範囲におけるＬＥＤパルス持続時間を定める第１のパラメータの値は、３μｓ以上の値である。

本発明の一実施形態において、ＬＥＤ照射後の遅延時間を定める第２のパラメータの値は、１０ｕｓ〜５０ｕｓの範囲内であり得る。本発明の一実施形態において、ＬＥＤ照射後の遅延時間を定める第２のパラメータの値は、１５μｓに等しい。

本発明の一実施形態において、ルミネセンス計数期間を定める第３のパラメータの値は、１００μｓ〜１０，０００μｓの範囲内であり得る。本発明の一実施形態において、ルミネセンス計数期間を定める第３のパラメータの値は、１０００μｓに等しい。

本発明の一実施形態において、照明・ルミネセンス測定サイクル数を定める第４のパラメータの値は、１００〜３０００サイクルの範囲内である。本発明の一実施形態において、照射・ルミネセンス測定サイクル数を定める第４のパラメータの値は、１０００サイクルに等しい。

本発明の一実施形態において、低計測線量範囲についての感度係数を定める第５のパラメータの値は、線量１ｍｒａｄ当たり０．５〜２００カウントの範囲内である。本発明の一実施形態において、低計測線量範囲についての感度係数を定める第５のパラメータの値は、線量１ｍｒａｄ当たり２カウントに等しい。

本発明の一実施形態において、高計測線量範囲についての感度係数を定める第６のパラメータの値は、線量１ｍｒａｄ当たり０．０１〜２カウントである。本発明の一実施形態において、高計測線量範囲についての感度係数を定める第６のパラメータの値は、線量１ｍｒａｄ当たり０．０５カウントに等しい。

本発明の一実施形態において、予備計測時に得られた低線量範囲と高線量範囲との間の閾値としての蓄積単一光子パルス数を定める第７のパラメータの値は、１，０００〜２０，０００カウントの範囲内である。本発明の一実施形態において、予備計測中に得られた低線量範囲と高線量範囲との間の閾値としての蓄積単一光子パルス数を定める第７のパラメータの値は、５０００に等しい。

本発明の一実施形態において、低線量モードでの複数回の計測についてのＯＳＬ信号の減耗を定める第８のパラメータの値は、１回の線量計読取り当たり０．０１％〜２０％の範囲内である。本発明の一実施形態において、上記複数回の計測についてのＯＳＬ信号の減耗を定める第８のパラメータの値は、１回の線量計読取り当たり０．５％に等しい。

本発明の一実施形態において、高線量モードでの複数回の計測についてのＯＳＬ信号の減耗を定める第８のパラメータの値は、１回の線量計読取り当たり０．００５％〜０．２％の範囲内である。本発明の一実施形態において、上記複数回の計測についてのＯＳＬ信号の減耗を定める第８のパラメータの値は、１回の線量計読取り当たり０．０３％に等しい。

一実施形態において、本発明は、未知の放射線量に照射されたＯＳＬセンサの迅速な放射線量計測のためのＯＳＬリーダーであって、ＬＥＤ光源、光検出器、フォトダイオード等のような光学エンジンの構成要素を含むＯＳＬリーダーの種々の構成要素の動作を制御するためにマイクロプロセッサを用いるＯＳＬリーダーを提供する。マイクロプロセッサは、光検出器が記録したルミネセンスシグナルの光子に基づいて光検出器が発生させた単一光子パルスを計数するためのパルスカウンタを含む。マイクロプロセッサは、アナログ信号を取得および処理するためのアナログ−デジタル変換器も含み得る。マイクロプロセッサは、ＯＳＬリーダーのパラメータの値、計測器の動作に関する情報、ＯＳＬセンサの線量計測結果等を表示するためのＬＥＤディスプレイまたはタッチスクリーン等の視覚的ディスプレイの制御も行い得る。

ＯＳＬリーダーは、ユーザが、ＯＳＬリーダーを操作し、かつ／または、ＯＳＬリーダーの視覚的ディスプレイによってＯＳＬリーダーから情報を得ることを可能にする１つ以上の入力デバイスを含んでいてもよい。入力デバイスは、押しボタンやキー等であり得る。一実施形態において、入力デバイスは、ＯＳＬリーダーの主な視覚的ディスプレイでもあり得るタッチスクリーンであり得る。ユーザは、入力デバイスを用いてＯＳＬリーダーの種々のパラメータを変更し得る。ＯＳＬリーダーは、ハードドライブやフラッシュドライブ等のような記憶デバイスを含み得る。ＯＳＬリーダーは、ＯＳＬリーダーからラップトップ、スマートフォン、タブレットコンピュータ等のような別の装置へ、かつ、ラップトップ、スマートフォン、タブレットコンピュータ等のような別の装置からＯＳＬリーダーへのデータ転送を可能にするＵＳＢポート、ＲＦＩＤタグ、イーサネットポート、Ｗｉ−Ｆｉ受信機および／または送信機等の無線受信機および／または送信機等のような１つ以上の外部データ通信用構成要素を含んでいてもよい。

一実施形態において、本発明は、バッテリーを電源として含む携帯用ＯＳＬリーダーを提供する。バッテリーは、取外し可能かつ／または再充電可能であり得る。

本発明の一実施形態において、ＯＳＬリーダーのケースは、片手で持つことを容易にするような形状であり得る。

図４および図５は、本発明の一実施形態に係る手持ち型のバッテリー式ＰＯＳＬリーダー４０２を示す。ＰＯＳＬリーダー４０２は、光学エンジン４２２、プリント回路基板４２６上のマイクロプロセッサ４２４、視覚的ディスプレイ４２８、およびバッテリー４３０を含むＰＯＳＬリーダー４０２の種々の構成要素が搭載された２つの部分すなわち部分４１４と部分４１６とを有する中空ケース４１２を含む。押しボタン４７２は、ＯＳＬセンサを読み取るためにＰＯＳＬリーダー４０２を起動させるのに用いられる。

光学エンジン４２２は、レンズアセンブリ４５２と光検出器４５４とを含む。ＰＯＳＬリーダーがＯＳＬセンサ（図示せず）を読み取るために用いられるとき、照明光がレンズアセンブリ４５２を通って発せられる。ＯＳＬセンサによって発せられたルミネセンス光は、レンズアセンブリ４５２を通って戻り、光検出器４５４によって検出される。

図６は、マイクロプロセッサ４２４、視覚的ディスプレイ４２８、バッテリー４３０、および光検出器４５４を含むＰＯＳＬリーダー４０２の種々の特徴を示すブロック図である。ＰＯＳＬリーダー４０２は、ＬＥＤおよびドライバー６１２、フォトダイオード６１４、記憶媒体６１６、キーパッド６２２、ＵＳＢインターフェイス６２４、ならびにＲＦＩＤタグライター／リーダー６２６も含む。破線の枠６３２によって示すＰＯＳＬリーダー４０２の電子部品は、線６３４で表す種々の電気的接続によってバッテリー４３０から電力を供給される。

本発明の一実施形態において、本発明のＯＳＬリーダーおよび方法は、Ａｌ_２Ｏ_３：Ｃ材料を含むＯＳＬセンサを読み取るために用いられ得る。本発明の一実施形態において、ＯＳＬセンサに用いられるＯＳＬＭは、オクラホマ州（OK）スティルウォーター（Stillwater）のランダウア社（Landauer, Inc.）製の特殊な炭素をドープした酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３：Ｃ）材料であり得、ＬＵＸＥＬ＋およびＩＮＬＩＧＨＴという商品名の線量計に使われて市販されているものと同様である。このＯＳＬＭは、特別に配合された独占の粉末状Ａｌ_２Ｏ_３：Ｃからなる。本発明の一実施形態において、上記Ａｌ_２Ｏ_３：Ｃ材料は、ディスク形のペレットまたはフィルムの形態であり得る。このようなＡｌ_２Ｏ_３：Ｃ材料を電離放射線に曝露すると、電子が材料の結晶構造中の欠陥すなわち電子トラップにトラップされる。電子は、５２０±２５ｎｍの波長の光（すなわち緑色）で刺激されるとこれらの電子トラップから解放される。電子が基底状態に戻るとき、４２０±２５ｎｍの波長の光（すなわち青色）が発せられる。なお、異なる種類のＯＳＬ材料を含有するＯＳＬセンサを読み取るために用いられる本発明のＯＳＬリーダーについては、他の種類の照明光が用いられて他の種類のルミネセンス光が検出されてもよい。このようなＯＳＬセンサを読み取るために、ＬＥＤ光源は、約５２０ｎｍを中心とする波長を有する緑色の照明光を提供し得る。

本発明を、本発明の種々の実施形態および特徴を説明する以下の実施例によって説明しない。

実施例１
本発明の方法を用いてＯＳＬセンサによって蓄積された放射線量を迅速に測定するためのＯＳＬリーダー動作の一例を、図７を用いて以下に説明し、当該リーダーの試験および校正時にマイクロプロセッサによって生成され外部のオシロスコープによって記録された時間系列を描写する。図７は、一連のＬＥＤパルス７１２の例を示し、各パルスは、ＬＥＤパルス持続時間７１４（第１のパラメータ）と、あるＬＥＤパルス７１２の終わりから光子計数時間７１８（第３のパラメータ）の始まりまでの時間遅延７１６（第２のパラメータ）とを有している。時間の枠のために、図７には、まる２サイクル分のＯＳＬリーダー動作のみ、すなわち、２つのＬＥＤパルス７１２と２つの光子計数時間７１８のみを示している。３回目のサイクルの始まりが３つ目のＬＥＤパルスによって示されている。これらのサイクルの回数（第４のパラメータ）は１０００以上にもなり得る。

実施例２
本発明本発明の一実施形態に係るＯＳＬリーダー計測の一例を、図８を用いて以下に説明する。図８は、本発明の一実施形態に係るマイクロプロセッサ制御ＯＳＬリーダーによって行われる１回のＰＯＳＬ計測を示す。本実施例では、リーダーは、４００サイクルを１サイクルにつき５０００μｓの時間で合計２秒間で行う。ＬＥＤパルスと時間遅延と光子計数時間とからなる各サイクルは、グラフ上では１つの点によって表されている。ＬＥＤパルスは、最初の２００サイクル（グラフ上では１秒分の計測）の間のみ発生させた。１秒から２秒までの計測の第二の部分は、Ａｌ_２Ｏ_３：ＣＯＳＬＭのルミネセンス減衰時間を示すためにＬＥＤパルスなしで行った。縦軸は、１回のサイクルでマイクロプロセッサパルスカウンタによって蓄積された単一光子パルスの数を対数目盛で示す。

実施例３
低線量モードで放射線量を計測するためにＯＳＬリーダーが用いられる場合のＯＳＬ信号の減耗を示す一例を図９に示す。図９は、低線量計測モードでのＯＳＬ信号の減耗を示すグラフであり、読出し回数の関数としてプロットされている。

実施例４
低線量モードで放射線量を計測するためにＯＳＬリーダーが用いられる場合のＯＳＬ信号の減耗を示す一例を図１０に示す。図１０は、高線量計測モードでのＯＳＬ信号の減耗を示すグラフであり、読出し回数の関数としてプロットされている。

本出願で引用したすべての文献、特許、学術論文、および他の資料は、参照により本明細書に援用される。

本発明をある特定の実施形態を参照して開示したが、添付の請求項において定められる本発明の領域および範囲から逸脱することなく、記載された実施形態に対して多くの修正、改変および変更をなすことができる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されるものではなく、以下の請求項の文言によって定められる全範囲およびその均等物を含むものである。

Claims

光刺激ルミネセンス（ＯＳＬ）センサを照射するための緑色の照明光を発するためのＬＥＤ光源と、
前記ＯＳＬセンサによって発せられた緑色のルミネセンス光を検出するための光検出器と、
前記ＯＳＬセンサによって発せられ前記光検出器によって計数されたルミネセンス光の光子に基づいて前記光検出器が発生させた光子パルスを計数するためのパルスカウンタと、
前記ＬＥＤ光源と前記光検出器と前記パルスカウンタとを制御するためのマイクロプロセッサと、を含み、
前記マイクロプロセッサが、前記ＬＥＤ光源、前記光検出器、および前記パルスカウンタをオン状態とオフ状態との間で切り替える時期を制御し、
前記パルスカウンタが、前記マイクロプロセッサの一部であり、
前記マイクロプロセッサが、前記ＯＳＬセンサが曝露された１種類の電離放射線の放射線量を、前記パルスカウンタによって計数された前記光子パルスに基づいて決定する、携帯装置。
前記ＬＥＤ光源、前記光検出器、および前記マイクロプロセッサが、前記装置に搭載されたバッテリーから電力を供給される、請求項１に記載の携帯装置。
前記装置が、
前記マイクロプロセッサによって判定された放射線量をユーザに対して表示するための視覚的ディスプレイを含む、請求項１に記載の携帯装置。
前記装置が、
前記マイクロプロセッサによって判定された放射線量を記憶するための記憶デバイスを含む、請求項１に記載の携帯装置。