JP2021535357A - パルス信号をサンプリングするための方法及びデバイス並びにコンピュータプログラム媒体 - Google Patents

Abstract

本開示は、パルス信号をサンプリングするための方法及びデバイス並びにコンピュータプログラム媒体を開示する。方法は、複数の予め設定されたサンプリング閾値に従ってパルス信号の立ち上がりエッジ部分の複数の第１のサンプリング点を収集するステップ（Ｓ１）であって、複数の第１のサンプリング点の各々が、予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つに対応する第１の時間によって表される、ステップ（Ｓ１）と、複数の予め設定されたサンプリング閾値に従ってパルス信号の立ち下がりエッジ部分の複数の第２のサンプリング点を収集するステップ（Ｓ２）であって、第２のサンプリング点の各々が、予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つに対応する第２の時間によって表される、ステップ（Ｓ２）と、予め設定された時間間隔によって第１の時間又は第２の時間と分けられた第３の時間にパルス信号の第３のサンプリング点を収集するステップ（Ｓ３）であって、第３のサンプリング点が、第３の時間及び第３の時間に対応する応答振幅によって表される、ステップ（Ｓ３）とを含む。本開示によって提供される技術的な解決策を使用することによって、方法は、パルス信号のサンプリングの効率を高め、エネルギー消費を削減することができる。

Description

本開示は、信号処理の技術分野に関し、特に、パルス信号をサンプリングするための方法及びデバイス並びにコンピュータプログラム媒体に関する。

陽電子放射断層撮影（略してＰＥＴ，Positron Emission Tomography）は、臨床撮像のために放射性元素を使用する技術である。この技術のプロセスは、血流に加えられ得るか又は生きた組織の代謝プロセスに参加し得る化合物に陽電子放射核種を標識することと、それから、核種で標識された化合物を対象者に注入することとを含む。体内の核種から放射される陽電子は、約１ｍｍ動き、そして、対象者の体内で陰電子と組み合わさって電子対を消滅させ、したがって、ガンマ光子を生じさせ、ガンマ光子が、シンチレーション結晶によって受け取られ、可視光に変換されることが可能であり、そして今度は、その可視光が、再構築のために光電コンバータによってパルス信号に変換され、それによって、核種の濃縮部位を判定し、活発な代謝の領域の位置を特定し、核種の活動を評価するのを助ける。

ＰＥＴ又はその他の関連する分野においては、パルス信号が再構築される前にパルス信号がサンプリングされる必要がある。従来技術においては、時間間隔サンプリング法（time interval sampling method）が、サンプリングのためによく使用される。特に、各時点及びその対応する振幅が１つのサンプリング点を構成するように、パルス信号の各時点に対応する振幅が同一の時間間隔に従って記録される。

本開示を実現するプロセスにおいて、発明者らは、従来技術の少なくとも以下の問題を発見した。

従来技術の時間間隔サンプリング法は、あまりにも多くのサンプリング点及びあまりにも多くの記録される情報が原因で長いサンプリング時間をともない、結果として、低いサンプリングの効率及び高いエネルギー消費をもたらす。

上記の技術的な問題を解決するために、パルス信号をサンプリングするための方法及びデバイス並びにコンピュータプログラム媒体が、本開示の実施形態において提供される可能性があり、以下のように実装される。

パルス信号をサンプリングするための方法が、提供され、複数の予め設定されたサンプリング閾値に従ってパルス信号の立ち上がりエッジ部分の複数の第１のサンプリング点を収集するステップＳ１であって、第１のサンプリング点の各々が、予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つに対応する第１の時間によって表される、ステップＳ１と、複数の予め設定されたサンプリング閾値に従ってパルス信号の立ち下がりエッジ部分の複数の第２のサンプリング点を収集するステップＳ２であって、第２のサンプリング点の各々が、予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つに対応する第２の時間によって表される、ステップＳ２と、予め設定された時間間隔によって第１の時間又は第２の時間と分けられた第３の時間にパルス信号の第３のサンプリング点を収集するステップＳ３であって、第３のサンプリング点が、第３の時間及び第３の時間に対応する応答振幅によって表される、ステップＳ３とを含む。

好ましくは、ステップＳ１は、複数の第１のサンプリング点を決定するために、パルス信号の振幅がパルス信号の立ち上がりエッジ部分において複数の予め設定されたサンプリング閾値に達するときに複数の第１の時間を記録するステップを含む。

好ましくは、ステップＳ１は、予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つが複数の第１の時間に対応するときに、複数の第１の時間の中の最大時間及び最小時間の平均値を計算するか、又は複数の第１の時間の平均値を計算し、計算された平均値を予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つに対応する第１の時間として使用するステップを含む。

好ましくは、予め設定されたサンプリング閾値は、電圧の閾値、電流の閾値、又は磁界の強度の閾値を含む。

好ましくは、予め設定されたサンプリング閾値は、パルス信号のトリガ特性又は振幅の統計以前の（pre-statistical）経験的値に従って設定される。

好ましくは、ステップＳ３は、予め設定された時間間隔によって第１の時間と分けられた第３の時間に、パルス信号の複数の第１のサンプリング点の後の立ち上がりエッジ部分、ピーク、若しくは立ち下がりエッジ部分において第３のサンプリング点を収集するか、又は予め設定された時間間隔によって第２の時間と分けられた第３の時間に、パルス信号の複数の第２のサンプリング点の後の立ち下がりエッジ部分若しくは谷において第３のサンプリング点を収集するステップを含む。

好ましくは、ステップＳ３は、第３の時間に、第３のサンプリング点を決定するために第３の時間に対応するパルス信号の応答振幅を決定するステップを含む。

好ましくは、予め設定された時間間隔は、以下、すなわち、複数の予め収集されたパルス信号の各々に関して、パルスの振幅の点（pulse amplitude point）の横座標値と選択された較正点（calibration point）の横座標値との間の差を計算することであって、較正点が、複数の第１のサンプリング点のうちの１つ又は複数の第２のサンプリング点のうちの１つである、計算することと、ガウス曲線及びフィッティングされたパラメータを取得するために計算された差に対してガウスフィッティングを実行することと、取得されたガウス曲線の離散的な度数（discrete degree）を互いに比較し、最適な正規分布に合致するガウス曲線のフィッティングされたパラメータを予め設定された時間間隔として使用することとを行うようにして決定される。

パルス信号をサンプリングするためのデバイスが、提供され、複数の予め設定されたサンプリング閾値に従ってパルス信号の立ち上がりエッジ部分の複数の第１のサンプリング点を収集するように構成された第１のサンプリングユニットであって、第１のサンプリング点の各々が、予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つに対応する第１の時間によって表される、第１のサンプリングユニットと、複数の予め設定されたサンプリング閾値に従ってパルス信号の立ち下がりエッジ部分の複数の第２のサンプリング点を収集するように構成された第２のサンプリングユニットであって、第２のサンプリング点の各々が、予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つに対応する第２の時間によって表される、第２のサンプリングユニットと、予め設定された時間間隔によって第１の時間又は第２の時間と分けられた第３の時間にパルス信号の第３のサンプル点を収集するように構成された第３のサンプリングユニットであって、第３のサンプル点が、第３の時間及び第３の時間に対応する応答振幅によって表される、第３のサンプリングユニットとを含む。

コンピュータプログラム媒体が、提供され、命令が記憶されたメモリと、メモリに接続され、メモリに記憶された命令に従って以下の動作、すなわち、複数の予め設定されたサンプリング閾値に従ってパルス信号の立ち上がりエッジ部分の複数の第１のサンプリング点を収集する動作であって、第１のサンプリング点の各々が、予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つに対応する第１の時間によって表される、動作、複数の予め設定されたサンプリング閾値に従ってパルス信号の立ち下がりエッジ部分の複数の第２のサンプリング点を収集する動作であって、第２のサンプリング点の各々が、予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つに対応する第２の時間によって表される、動作、並びに予め設定された時間間隔によって第１の時間又は第２の時間と分けられた第３の時間にパルス信号内の第３のサンプリング点を収集する動作であって、第３のサンプリング点が、第３の時間及び第３の時間に対応する応答振幅によって表される、動作を実行するように構成されたプロセッサとを含む。

本開示の上述の実施形態によって提供される技術的な解決策から分かるように、本開示の実施形態による多閾値サンプリングが、パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりエッジ部分に対して実行され、それから、パルス信号が、多閾値サンプリングに加えてある時間間隔でさらにサンプリングされ、それが、パルス信号のサンプリングの効率を高め、エネルギー消費を削減する。さらに、本開示の実施形態によって提供される技術的な解決策を使用することによって、パルス信号の振幅の変動が、うまく捕捉される可能性があり、その結果、それは、パルス信号のその後の再構築された波形の正確さを高める。

本開示の実施形態の技術的な解決策又は従来技術をより明瞭に説明するために、実施形態又は従来技術において使用される必要がある添付の図面が、以下のように簡潔に導入される。示される図面が、本開示に記載される一部の実施形態を示すに過ぎないことは明らかである。創造的な仕事を関わらせることなく図面に対するさまざまな変更が認識される可能性があることは、当業者によって理解されるはずである。
本開示の実施形態によるパルス信号をサンプリングするための方法のフローチャートである。 図１によるサンプリング方法の特定の動作のフローチャートである。 図２のサンプリング方法を使用することによって取得されたサンプリング結果の概略図である。 従来技術の時間間隔サンプリング法を使用することによってパルス信号をサンプリングした結果の概略図である。 従来技術におけるパルス信号に対して多閾値サンプリングを実行した後にパルス信号をフィッティングすることによって取得されたフィッティングされた曲線と実際の測定された曲線との比較の概略図である。 本開示の実施形態において提供されるサンプリング方法を使用してパルス信号をサンプリングした後にパルス信号をフィッティングすることによって取得されたフィッティングされた曲線と実際の測定された曲線との比較の概略図である。 本開示の実施形態によるパルス信号をサンプリングするためのデバイスの概略的な構造図である。 本開示の実施形態によるコンピュータプログラム媒体の概略的な構造図である。

本開示の実施形態の技術的な解決策が、添付の図面を参照して以下の記載の中で明瞭で包括的に説明される。説明される実施形態は、実施形態のすべてを網羅的に詳述するのではなく、本開示の一部の例示的な実施形態を説明するためにのみ提供され、それらの実施形態は、本開示又は請求項の範囲を限定すると考えられてはならないことを明らかである。本明細書において説明される実施形態に対するさまざまな変更が、創造的な仕事を関わらせることなく、本開示の範囲を逸脱せずに当業者によって採用される可能性があることを理解されたい。

特に、要素が別の要素「上に配置される」と言われるとき、その要素が別の要素の上に直接配置され得るか、又は中間要素が存在する可能性がある。要素が別の要素に「接続される（connected）又は結合される（coupled）」と言われるとき、その要素が別の要素に直接接続される（connected）か若しくは結合される（coupled）可能性があり、又は中間要素が存在する。本明細書において使用される用語「接続（connection）又は結合（coupling）」は、電気的接続（connection）若しくは結合（coupling）、及び／又は機械的若しくは物理的接続（connection）若しくは結合（coupling）を含む可能性がある。本明細書において使用される用語「含む（comprise）又は含む（include）」は、特徴、ステップ、又は要素の存在に言及するが、１又は２以上のその他の特徴、ステップ、又は要素の存在又は追加を排除しない。本明細書において使用される用語「及び／又は」は、関連する列挙された項目のうちの１又は２以上のいずれか又はすべての組合せを含む。

別途示されない限り、本明細書において使用されるすべての技術的及び科学的用語は、本開示に関連する技術分野に習熟した者によって通常理解される一般的意味を有する。本明細書において使用される用語は、特定の実施形態を説明することを目的としており、本開示を限定するように意図されていない。

さらに、本明細書において使用される用語「第１の」、「第２の」、及び「第３の」などは、説明のみを目的としており、類似したオブジェクトを互いに区別するためのものであり、それらのオブジェクトの順序を表さず、相対的な重要度の指示又は示唆としても理解され得ない。加えて、本開示の説明においては、別途明記されない限り、「複数の（a plurality/quantity of）」は、２以上を意味する。

本開示の実施形態によって提供されるパルス信号をサンプリングするための方法及びデバイス並びにコンピュータプログラム媒体が、添付の図面を参照して以下で詳細に説明される。

図１に示されるように、本開示の実施形態によるパルス信号をサンプリングするための方法が、提供され、方法は、以下のステップを含む。

Ｓ１：複数の予め設定されたサンプリング閾値に従ってパルス信号の立ち上がりエッジ部分の複数の第１のサンプリング点を収集するステップ。

シンチレーション結晶検出器又はガス電離検出器などの放射線検出器からパルス信号を能動的に取得又は受信した後、方法は、多閾値サンプリングによってパルス信号をサンプリングする可能性がある。例えば、方法は、複数の予め設定されたサンプリング閾値に従ってパルス信号の立ち上がりエッジの複数の第１のサンプリング点を順番に収集する可能性がある。特に、まず第１に、方法は、パルス信号の立ち上がりエッジ部分の複数の第１のサンプリング点が決定される可能性があり、振幅、時間などの複数の第１のサンプリング点の関連する情報が記録される可能性もあるように、パルス信号の振幅がパルス信号の立ち上がりエッジ部分において複数の予め設定されたサンプリング閾値に達するときに複数の第１の時間を記録する可能性がある。第１のサンプリング点の各々は、複数の予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び予め設定されたサンプリング閾値に対応する第１の時間によって表される可能性がある。例えば、第１のサンプリング点は、（Ｔｉ, Ｍｉ）によって表される座標を有する可能性があり、Ｔは時間を表し、Ｍは振幅を表し、ｉは正の整数である。

パルス信号の立ち上がりエッジ部分において、１つの予め設定されたサンプリング閾値が複数の第１の時間に対応する場合、方法は、複数の第１の時間の中の最大時間及び最小時間の平均値、又は複数の第１の時間の平均値を計算する可能性があり、それから、方法は、計算された平均値を予め設定されたサンプリング閾値に対応する第１の時間として使用する可能性がある。第１の時間は、限定されることなくその他の方法で決定される可能性もある。パルス信号は、電気パルス信号などの電気信号、光信号、音声信号などである可能性がある。予め設定されたサンプリング閾値は、電圧の閾値若しくは電流の閾値などの電気的閾値、又は磁気の閾値、例えば、磁界の強さなどのその他の閾値である可能性がある。予め設定されたサンプリング閾値は、パルス信号の特性、例えば、トリガレベル、パルスの振幅に従って設定される可能性がある。代替的に、予め設定されたサンプリング閾値は、パルス信号の振幅の統計以前の経験的値に従って設定される可能性がある。予め設定されたサンプリング閾値の数は、限定されることなく実際の必要に応じて選択される可能性がある。

Ｓ２：複数の予め設定されたサンプリング閾値に従ってパルス信号の立ち下がりエッジ部分の複数の第２のサンプリング点を収集するステップ。

複数の予め設定されたサンプリング閾値に対応する複数の第１の時間をパルス信号の立ち上がりエッジ部分において決定した後、方法は、パルス信号の立ち下がりエッジ部分に多閾値サンプリングを同じようにして適用する可能性がある。特に、方法は、パルス信号の立ち下がりエッジ部分の複数の第２のサンプリング点が決定される可能性があり、振幅、時間などの複数の第２のサンプリング点の関連する情報が記録される可能性もあるように、パルス信号の振幅がパルス信号の立ち下がりエッジ部分において複数の予め設定されたサンプリング閾値に達するときに複数の第２の時間を記録する可能性がある。第２のサンプリング点の各々は、複数の予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び予め設定されたサンプリング閾値に対応する第２の時間によって表される可能性がある。

同様に、１つの予め設定されたサンプリング閾値が複数の第２の時間に対応する場合、方法は、複数の第２の時間の中の最大時間及び最小時間の平均値、又は複数の第２の時間の平均値を計算する可能性があり、それから、方法は、計算された平均値を予め設定されたサンプリング閾値に対応する第２の時間として使用する可能性がある。第２の時間は、限定されることなくその他の方法で決定される可能性もある。

このステップの詳細に関しては、上記ステップＳ１を参照することができ、ステップＳ１はここで詳細に説明されない。

Ｓ３：予め設定された時間間隔によって第１の又は第２の時間と分けられた第３の時間にパルス信号の第３のサンプリング点を収集するステップ。

パルス信号の立ち上がりエッジ部分において複数の予め設定されたサンプリング閾値に対応する複数の第１の時間、又はパルス信号の立ち下がりエッジ部分において複数の予め設定されたサンプリング閾値に対応する複数の第２の時間を決定した後、方法は、サンプリングの正確さを高め、パルス信号の最高振幅の点又は最低振幅の点を決定するのを助けるために時間サンプリング（time-sampling）によってパルス信号をさらにサンプリングする可能性がある。

特定の実施形態において、方法は、方法がパルス信号の複数の第１のサンプリング点の後の立ち上がりエッジ部分、ピーク、若しくは立ち下がりエッジ部分において第３のサンプリング点を決定する可能性があり、それから、方法が第３のサンプリング点の振幅、時間などの関連する情報を記録する可能性があるように、予め設定された時間間隔（△）によって（１又は２以上の）較正点の第１の時間と分けられた第３の時間に、パルス信号の第３の時間に対応する応答振幅を決定するために、任意の１又は２以上の第１のサンプリング点、例えば、最後に記録された第１のサンプリング点又は（１若しくは２以上の）その他の第１のサンプリング点を（１又は２以上の）較正点として使用する可能性がある。第３の時間は、第１の時間と予め設定された時間間隔（△）との和である可能性がある。

別の特定の実施形態において、方法は、方法がパルス信号の複数の第２のサンプリング点の後の谷又は立ち下がりエッジ部分において第３のサンプリング点を決定する可能性があるように、予め設定された時間間隔（△）によって（１又は２以上の）較正点の第２の時間と分けられた第３の時間に、パルス信号の第３の時間に対応する応答振幅を決定するために、任意の１又は２以上の第２のサンプリング点、例えば、記録された第２のサンプリング点のうちの３番目の第２のサンプリング点又は（１若しくは２以上の）その他の第２のサンプル点を（１又は２以上の）較正点として使用する可能性がある。第３の時間は、第２の時間と予め設定された時間間隔（△）との和である可能性がある。

第３のサンプリング点は、好ましくは、パルスの振幅の点、例えば、ピークであるが、１又は２以上のその他のデータ点であることも可能である。それぞれの第３のサンプリング点は、１つの第３の時間及び１つの第３の時間に対応する応答振幅によって表される可能性がある。

予め設定された時間間隔は、任意に設定される可能性があり、又はサンプリングの効果を高めるために実験によって前もって決定される可能性がある。例えば、ピークが第３のサンプリング点として使用されるとき、予め設定された時間間隔は、以下の方法で決定される可能性があるが、これに限定されない。
（１）前もって複数の（例えば、１００，０００個の）パルス信号を収集し、パルス信号の各々の立ち上がりエッジ部分の第１のサンプリング点及びパルスの振幅の点（つまり、ピーク）を記録する。
（２）複数のパルス信号の各々に関して、パルスの振幅の点の横座標と選択された較正点の横座標との間の差をそれぞれ計算し、較正点は、第１のサンプリング点のうちの１つである。
（３）ガウス曲線及びフィッティングされたパラメータを取得するために複数の計算された差に対してガウスフィッティングを実行し、ガウスフィッティングの特定のプロセスは、従来技術を参照する可能性がある。
（４）取得されたガウス曲線の離散的な度数を互いに比較し、最適な正規分布に合致するガウス曲線に対応するフィッティングされたパラメータを予め設定された時間間隔として使用する。

同様に、谷も、第３のサンプリング点として使用される可能性があり、予め設定された時間間隔が、上述の方法で決定される可能性があるが、この場合、較正点は、複数の第２のサンプリング点のうちの１つである。

上述のステップＳ１〜Ｓ３は、必ずしも厳密に上述の順序で実行される必要はない。ステップＳ３及びＳ１が、代替的な方法で実行される可能性もある。例えば、ステップＳ１において第１のサンプリング点のうちの最初の第１のサンプリング点を収集した後、方法は、ステップＳ３を実行する可能性がある。さらに、第３の時間が予め設定された時間間隔によって第１の時間と分けられる場合、ステップＳ３は、ステップＳ２の前に実行される可能性があり、又はステップＳ２に応じて代替的な方法で実行される可能性がある。

収集された複数の第１のサンプリング点、複数の第２のサンプリング点、及び第３のサンプリング点が、パルス信号のすべてのサンプリング点を構成する。サンプリング点の関連情報を記録することによって、方法は、振幅、立ち上がり勾配（rising slope）、立ち上がり時間、立ち下がり時間などのパルス信号の特性情報を取得する可能性があり、特性情報は、パルス信号に関するその後の分類及びフィッティングの基礎を提供する可能性がある。

以降で、上述のステップの実行プロセスが、電圧の閾値が予め設定されたサンプリング閾値として使用され、収集される９個のサンプリング点が存在する例に具現化される。

図２に示されるように、サンプリングが、電圧の閾値に基づいて実行され、４つの予め設定された電圧の閾値（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）が、パルス信号の立ち上がりエッジ部分において対応する第１の時間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）を決定し、それによって、４つの第１のサンプリング点（Ｔ１，Ｖ１）、（Ｔ２，Ｖ２）、（Ｔ３，Ｖ３）、及び（Ｔ４，Ｖ４）を取得するため、並びにパルス信号の立ち下がりエッジ部分において対応する第２の時間（Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８）を決定し、それによって、４つの第２のサンプリング点（Ｔ５，Ｖ４）、（Ｔ６，Ｖ３）、（Ｔ７，Ｖ２）、及び（Ｔ８，Ｖ１）を取得するために使用される可能性がある。サンプリングは、ある時間間隔で実行され、図３に示されるように、第３のサンプリング点（Ｔ９，Ｖ９）が、第１のサンプリング点のうちの４番目の第１のサンプリング点の後に予め設定された時間間隔でサンプリングされる可能性がある。上記の９個のサンプリング点が、パルス信号のすべてのサンプリング点を構成する。

本開示の実施形態においては、パルス信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジ部分に対して多閾値サンプリングを実行することによって、及び多閾値サンプリングに加えてある時間間隔でパルス信号をサンプリングすることによって、コストも削減され得るようにハードウェアのエネルギー消費が削減されることが可能でありながら、サンプリングの効率が高められ得ることが上の説明から分かる。サンプリング点のその後の分類の基礎も、提供され得る。さらに、多閾値サンプリングに加えてある時間間隔でパルス信号をサンプリングすることは、元のパルス信号からのさらなる情報を保つ可能性があり、それによって、パルス信号のその後の再構築の難しさを少なくし、パルス信号のその後の再構築の精度を高める。加えて、本開示の実施形態において提供される技術的な解決策を使用することによって、方法は、パルス信号のその後再構築された波形の正確さが高められる可能性があるようにパルス信号の振幅の変動をうまく捕捉する可能性がある。

本開示の実施形態の有益な効果が、以下のように特定の例を用いて説明される。

図４は、従来技術においてある時間間隔でパルス信号をサンプリングした結果の概略図である。図５は、従来技術におけるパルス信号に対して多閾値サンプリングを実行した後にパルス信号をフィッティングすることによって取得されたフィッティングされた曲線と実際の測定された曲線との比較の概略図である。図６は、本開示の実施形態によって提供されるサンプリング方法を使用してパルス信号をサンプリングした後にパルス信号をフィッティングすることによって取得されたフィッティングされた曲線と実際の測定された曲線との比較の概略図である。図において、実線は、実際の測定された曲線を表し、破線は、フィッティングされた曲線を表し、図５及び６において使用されたフィッティング方法は、同じである。

図４を図６と比較することによって、同じ時間期間内に同じパルス信号をサンプリングするために、本開示の実施形態において提供されるサンプリング方法によって必要とされるサンプリング点の数は、従来技術において時間間隔サンプリング法によって必要とされるサンプリング点の数よりもずっと少ないことが分かる。本開示の実施形態によって提供されるサンプリング方法を使用することによって、方法は、いくつかの（例えば、９つの）サンプリング点を収集することのみを必要とする一方、従来技術の時間間隔サンプリング法を使用することによって、方法は、少なくとも百個のサンプリング点又は数千個のサンプリング点さえも収集することを必要とする。本開示の実施形態によって提供されるサンプリング方法を使用することによって、方法は、必要とされるサンプリング点の数を減らす可能性があり、それによって、サンプリングの効率を高め、コストを削減することが分かる。

図５を図６と比較することによって、従来技術の多閾値サンプリング方法と比較して、本開示の実施形態によって提供されるサンプリング方法を使用することによって、方法は、その後のフィッティングプロセスによって取得されるフィッティングされた曲線を実際の測定された曲線により近くすることができることが分かる。パルス信号のその後再構築された波形の正確さと信号のその後の再構築の精度との両方が、本開示の実施形態において提供されるサンプリング方法を使用して改善される可能性があることが分かる。

本開示の実施形態においては、図７に示されるように、パルス信号をサンプリングするためのデバイスが、提供される。サンプリングデバイスは、複数の予め設定されたサンプリング閾値に従ってパルス信号の立ち上がりエッジ部分の複数の第１のサンプリング点を収集するように構成される可能性がある第１のサンプリングユニット１０１であって、第１のサンプリング点の各々が、複数の予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び予め設定されたサンプリング閾値に対応する第１の時間によって表される、第１のサンプリングユニット１０１と、複数の予め設定されたサンプリング閾値に従ってパルス信号の立ち下がりエッジ部分の複数の第２のサンプリング点を収集するように構成される可能性がある第２のサンプリングユニット１０２であって、第２のサンプリング点の各々は、複数の予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び予め設定されたサンプリング閾値に対応する第２の時間によって表される、第２のサンプリングユニット１０２と、予め設定された時間間隔によって第１の又は第２の時間と分けられた第３の時間にパルス信号の第３のサンプリング点を収集するように構成される可能性がある第３のサンプリングユニット１０３であって、第３のサンプリング点が、第３の時間及び第３の時間に対応する応答振幅によって表される、第３のサンプリングユニット１０３とを含む可能性がある。

シンチレーション結晶検出器又はガス電離検出器などの放射線検出器からパルス信号を能動的に取得又は受信した後、第１のサンプリングユニット１０１は、第１のサンプリングユニット１０１がパルス信号の立ち上がりエッジ部分において複数の第１のサンプリング点を決定し、したがって、複数の第１のサンプリング点の関連する情報を記録する可能性があるように、パルス信号の振幅がパルス信号の立ち上がりエッジ部分において複数の予め設定されたサンプリング閾値に達するときに複数の第１の時間を記録する可能性がある。第１のサンプリングユニット１０１によって第１のサンプリング点を収集した後、第２のサンプリングユニット１０２は、第２のサンプリングユニット１０２がパルス信号の立ち下がりエッジ部分において複数の第２のサンプリング点を決定し、したがって、複数の第２のサンプリング点の関連する情報を記録する可能性があるように、パルス信号の振幅がパルス信号の立ち下がりエッジ部分において複数の予め設定されたサンプリング閾値に達するときに複数の第２の時間を記録する可能性がある。第３のサンプリングユニット１０３は、パルス信号の第３のサンプリング点を決定し、第３のサンプリング点の関連情報を記録するために、予め設定された時間間隔によって第１の又は第２の時間と分けられた第３の時間に、パルス信号の第３の時間に対応する応答振幅を決定する可能性もある。

実施形態の詳細な説明に関しては、図１のサンプリング方法を参照することができ、図１のサンプリング方法はここで詳細に説明されない。

サンプリング方法は、上述のデバイスを使用することによって、パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりエッジ部分に対して多閾値サンプリングを実行し、多閾値サンプリングに基づいてある時間間隔でパルス信号をサンプリングする可能性があり、それが、サンプリングの効率を高め、ハードウェアのエネルギー消費を減らし、したがって、コストを削減することが可能であり、サンプリング点のその後の分類のための基礎を提供することも可能性がある。さらに、多閾値サンプリングに基づいてある時間間隔でパルス信号をサンプリングすることは、元のパルス信号のさらなる情報を保つことが可能であり、それによって、パルス信号のその後の再構築の難しさを少なくし、パルス信号のその後の再構築の精度も高める。加えて、本開示の実施形態において提供される技術的な解決策を使用することによって、サンプリング方法は、パルス信号のその後再構築された波形の正確さを高めるためにパルス信号の振幅の変化をうまく捕捉する可能性がある。

本開示の実施形態は、図８に示されるように、パルス信号をサンプリングするためのコンピュータプログラム媒体も提供する。コンピュータプログラム媒体は、命令が記憶されたメモリ２０１と、メモリ２０１に結合され、メモリ２０１に記憶された命令に従って以下の動作、すなわち、複数の予め設定されたサンプリング閾値に従ってパルス信号の立ち上がりエッジ部分の複数の第１のサンプリング点を収集する動作であって、複数の第１のサンプリング点の各々が、複数の予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び予め設定されたサンプリング閾値に対応する第１の時間によって表される、動作、複数の予め設定されたサンプリング閾値に従ってパルス信号の立ち下がりエッジ部分の複数の第２のサンプリング点を収集する動作であって、複数の第２のサンプリング点の各々が、複数の予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び予め設定されたサンプリング閾値に対応する第２の時間によって表される、動作、並びに予め設定された時間間隔によって第１の又は第２の時間と分けられた第３の時間にパルス信号の第３のサンプリング点を収集する動作であって、第３のサンプル点が、第３の時間及び第３の時間に対応する応答振幅によって表される、動作を実行するように構成される可能性があるプロセッサ２０２とを含み得る。

この実施形態の詳細な説明に関しては、図１のサンプリング方法を参照することができ、図１のサンプリング方法はここで詳細に説明されない。

本開示の実施形態において提供される上述のサンプリング方法、デバイス、及びコンピュータプログラム媒体は、ＰＥＴ、多電圧閾値（ＭＶＴ，Multi-Voltage Threshold）などの分野に適用されることに限定されず、パルス信号をサンプリングすることを必要とする任意の分野に適用される可能性もあることに留意されたい。

上述の実施形態において説明されたデバイス、ユニットなどは、特に、コンピュータチップ及び／若しくはエンティティによって実装されるか、又は特定の機能を有する製品によって実装される可能性がある。便宜上の目的のために、デバイスの異なる機能ユニットの説明が、それぞれなされている。もちろん、本開示を実装するときに、個々のユニットの機能が、同じ１又は２以上のコンピュータチップに具現化される可能性がある。

上述の実施形態又はフローチャートに記載された方法のステップが本開示において提供されるが、より多くの又はより少ないステップが、通常の又は定型的な作業と共に方法に含まれる可能性がある。必然的な因果関係が論理的に存在しないステップの実行順序は、本開示の実施形態において提供される実行順序に限定されない。

各実施形態の説明がその他の実施形態との違いに焦点をあてながら、本明細書のさまざまな実施形態が、さまざまな実施形態にまたがって参照される同じ又は同様の部分を用いて漸進的に説明されている。

上述の実施形態は、当業者が本開示を理解し、実施することを容易にするために説明されている。創造的な仕事なしにこれらの実施形態にさまざまな修正を行い、本明細書において説明された全体的な原理を適用することも、当業者に明らかである。したがって、本開示は、上述の実施形態に限定されず、本開示の範囲を逸脱することなく本開示に基づいて当業者によってなされる改良及び修正は、本開示の保護範囲に入る。

特に、要素が別の要素「上に配置される」と言われるとき、その要素が別の要素の上に直接配置され得るか、又は中間要素が存在する可能性がある。要素が別の要素に「接続される（connected）又は結合される（coupled）」と言われるとき、その要素が別の要素に直接接続される（connected）か若しくは結合される（coupled）可能性があり、又は中間要素が存在する。本明細書において使用される用語「接続（connection）又は結合（coupling）」は、電気的接続（connection）若しくは結合（coupling）、及び／又は機械的若しくは物理的接続（connection）若しくは結合（coupling）を含む可能性がある。本明細書において使用される用語「含む（comprise）又は含む（include）」は、特徴、ステップ、又は要素の存在に言及するが、１又は２以上のその他の特徴、ステップ、又は要素の存在又は追加を排除しない。本明細書において使用される用語「及び／又は」は、関連する列挙された項目のうちの１又は２以上のいずれか又はすべての組合せを含む。「a」、「an」、「one」、「the」及び同様の用語は、文中に明確に記載されていない限り、単数及び複数を含む。

第３のサンプリング点は、好ましくは、パルスの振幅の点、例えば、（例えば、図３に示されるように）ピークであるが、１又は２以上のその他のデータ点であることも可能である。それぞれの第３のサンプリング点は、１つの第３の時間及び１つの第３の時間に対応する応答振幅によって表される可能性がある。

図２に示されるように、サンプリングが、電圧の閾値に基づいて実行され、４つの予め設定された電圧の閾値（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）が、パルス信号の立ち上がりエッジ部分において対応する第１の時間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）を決定し、それによって、４つの第１のサンプリング点（Ｔ１，Ｖ１）、（Ｔ２，Ｖ２）、（Ｔ３，Ｖ３）、及び（Ｔ４，Ｖ４）を取得するため、並びにパルス信号の立ち下がりエッジ部分において対応する第２の時間（Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８）を決定し、それによって、４つの第２のサンプリング点（Ｔ５，Ｖ４）、（Ｔ６，Ｖ３）、（Ｔ７，Ｖ２）、及び（Ｔ８，Ｖ１）を取得するために使用される可能性がある。サンプリングは、ある時間間隔で実行され、第３のサンプリング点（Ｔ９，Ｖ９）が、第１のサンプリング点のうちの４番目の第１のサンプリング点の後に予め設定された時間間隔でサンプリングされる可能性がある。上記の９個のサンプリング点が、パルス信号のすべてのサンプリング点を構成する。図３において、図に示されるように、３つの予め設定された電圧の閾値（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）及び７つのサンプリング点（Ｔ１，Ｖ１）、（Ｔ２，Ｖ２）、（Ｔ３，Ｖ３）、（Ｔ４，Ｖ３）、（Ｔ５，Ｖ２）、（Ｔ６，Ｖ１）及び（Ｔ７，Ｖ７）、並びにピーク（Ｔｐ，Ｖｐ）がある。

Claims (10)

1. パルス信号をサンプリングするための方法であって、
   複数の予め設定されたサンプリング閾値に従って前記パルス信号の立ち上がりエッジ部分の複数の第１のサンプリング点を収集するステップＳ１であって、前記第１のサンプリング点の各々が、前記予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び前記予め設定されたサンプリング閾値のうちの前記１つに対応する第１の時間によって表される、ステップＳ１と、
   前記複数の予め設定されたサンプリング閾値に従って前記パルス信号の立ち下がりエッジ部分の複数の第２のサンプリング点を収集するステップＳ２であって、前記第２のサンプリング点の各々が、前記予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び前記予め設定されたサンプリング閾値のうちの前記１つに対応する第２の時間によって表される、ステップＳ２と、
   予め設定された時間間隔によって前記第１の時間又は前記第２の時間と分けられた第３の時間に前記パルス信号の第３のサンプリング点を収集するステップＳ３であって、前記第３のサンプリング点が、前記第３の時間及び前記第３の時間に対応する応答振幅によって表される、ステップＳ３とを含むことを特徴とする、前記方法。
2. 前記ステップＳ１が、
   前記複数の第１のサンプリング点を決定するためにパルス信号の振幅が前記パルス信号の立ち上がりエッジ部分において複数の予め設定されたサンプリング閾値に達するときに複数の第１の時間を記録するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ステップＳ１が、
   前記予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つが複数の第１の時間に対応するときに、前記複数の第１の時間の中の最大時間及び最小時間の平均値を計算するか、又は前記複数の第１の時間の平均値を計算し、前記計算された平均値を前記予め設定されたサンプリング閾値のうちの前記１つに対応する前記第１の時間として使用するステップを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記予め設定されたサンプリング閾値が、電圧の閾値、電流の閾値、又は磁界の強度の閾値を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記予め設定されたサンプリング閾値が、パルス信号のトリガ特性又は前記パルス信号の振幅の統計以前の経験的値に従って設定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記ステップＳ３が、
   前記予め設定された時間間隔によって第１の時間と分けられた第３の時間に、パルス信号の複数の第１のサンプリング点の後の立ち上がりエッジ部分、ピーク、若しくは立ち下がりエッジ部分において第３のサンプリング点を収集するか、又は
   前記予め設定された時間間隔によって第２の時間と分けられた第３の時間に、前記パルス信号の複数の第２のサンプリング点の後の立ち下がりエッジ部分若しくは谷において第３のサンプリング点を収集するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記ステップＳ３が、
   前記第３の時間に、前記第３のサンプリング点を決定するために前記第３の時間に対応するパルス信号の応答振幅を決定するステップを含むことを特徴とする請求項１又は６に記載の方法。
8. 前記予め設定された時間間隔が、
   複数の予め収集されたパルス信号の各々に関して、パルスの振幅の点の横座標値と選択された較正点の横座標値との間の差を計算することであって、前記較正点が、複数の第１のサンプリング点のうちの１つ又は複数の第２のサンプリング点のうちの１つである、計算することと、
   ガウス曲線及びフィッティングされたパラメータを取得するために計算された差に対してガウスフィッティングを実行することと、
   前記取得されたガウス曲線の離散的な度数を互いに比較し、最適な正規分布に合致する前記ガウス曲線の前記フィッティングされたパラメータを前記予め設定された時間間隔として使用すること
   とを行うようにして決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. パルス信号をサンプリングするためのデバイスであって、
   複数の予め設定されたサンプリング閾値に従って前記パルス信号の立ち上がりエッジ部分の複数の第１のサンプリング点を収集するように構成された第１のサンプリングユニットであって、前記第１のサンプリング点の各々が、前記予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び前記予め設定されたサンプリング閾値のうちの前記１つに対応する第１の時間によって表される、第１のサンプリングユニットと、
   前記複数の予め設定されたサンプリング閾値に従って前記パルス信号の立ち下がりエッジ部分の複数の第２のサンプリング点を収集するように構成された第２のサンプリングユニットであって、前記第２のサンプリング点の各々が、前記予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び前記予め設定されたサンプリング閾値のうちの前記１つに対応する第２の時間によって表される、第２のサンプリングユニットと、
   予め設定された時間間隔によって前記第１の時間又は前記第２の時間と分けられた第３の時間に前記パルス信号の第３のサンプリング点を収集するように構成された第３のサンプリングユニットであって、前記第３のサンプリング点が、前記第３の時間及び前記第３の時間に対応する応答振幅によって表される、第３のサンプリングユニットとを含むことを特徴とする、前記デバイス。
10. 命令が記憶されたメモリと、
    前記メモリに接続され、前記メモリに記憶された命令に従って以下の動作：
    複数の予め設定されたサンプリング閾値に従って前記パルス信号の立ち上がりエッジ部分の複数の第１のサンプリング点を収集する動作であって、前記第１のサンプリング点の各々が、前記予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び前記予め設定されたサンプリング閾値のうちの前記１つに対応する第１の時間によって表される、動作、
    前記複数の予め設定されたサンプリング閾値に従って前記パルス信号の立ち下がりエッジ部分の複数の第２のサンプリング点を収集する動作であって、前記第２のサンプリング点の各々が、前記予め設定されたサンプリング閾値のうちの１つ及び前記予め設定されたサンプリング閾値のうちの前記１つに対応する第２の時間によって表される、動作、並びに
    予め設定された時間間隔によって前記第１の時間又は前記第２の時間と分けられた第３の時間に前記パルス信号の第３のサンプリング点を収集する動作であって、前記第３のサンプリング点が、前記第３の時間及び前記第３の時間に対応する応答振幅によって表される、動作
    を実行するように構成されたプロセッサと
    を含むことを特徴とするコンピュータプログラム媒体。
    

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