JP5193416B2 - 放射線測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、原子力・放射線関連施設等においてエリア放射線モニタなどとして使用される放射線測定装置に関する。

従来、原子力・放射線関連施設等においてエリア放射線モニタなどとして使用される放射線測定装置においては、いったん据付を行った後その内部構成等を変更する必要が生じた場合には、据付けた場所から回収して変更を行う必要があった。しかしながら、ディジタル化の進展により現場に据付けられた放射線測定装置で行いうる機能が増したこと、また、内部構成が複雑となったことにより潜在的なエラーが含まれる確率が高まったことから、据付状態においても内部構成を安全に変更できる構成とすることで、放射線測定装置に付加価値を与えることができる。

このような観点から文献を調査すると、特許文献１の発明は、ホストコンピュータにより放射線測定装置の設定値を変更する構成を提供しているが、変更できるのはディスクリ電圧及びポールゼロのみでる。また、特許文献２、特許文献３などは状態監視の手法を提供しているが、信号処理全般までの変更の手法は提供していない。
特開平１０−１９７６４３号公報 特開平０２−１２８１８４号公報 特開２００４−２３９７８３号公報

本発明は、据付られた状態で安全に内部構成を変更することのできる放射線測定装置およびシステムを提供することを目的とする。

請求項１の発明の放射線測定装置は、測定装置本体の内部又は外部に設置され放射線を検出して電気信号を生成するセンサと、前記測定装置本体の内部に設置され、電子データによって指定することにより回路構成を変更することのできるＰＬＤ又はＦＰＧＡ素子からなり前記電気信号を処理する信号処理部と、前記電子データを生成する変更情報デコード部と、前記電子データを生成するための情報および前記信号処理部での信号処理の結果を前記測定装置本体の据付場所とは異なる場所に設けられた上位モジュールとのあいだで接続ケーブルを介して授受する伝送インターフェースとを備えている構成とする。

本発明によれば、据付られた状態で安全に内部構成を変更することのできる放射線測定装置を提供することができる。

以下、本発明の放射線測定装置の１２の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１を用いて第１の実施の形態を説明する。本実施の形態の放射線測定装置は、測定装置本体５と、測定装置本体５に接続ケーブル７で接続された上位の装置である上位モジュール６とからなり、測定装置本体５は、放射線センサ１と、信号処理回路２と、変更情報デコード回路３と、伝送インターフェース４とからなる。

信号処理回路２はその回路構成を変更することのできる素子、例えばＰＬＤやＦＰＧＡといった素子から構成される。また、変更情報デコード回路３は構成変更用電子データのチェックサム計算を行い、構成変更用電子データに付随している検証用チェックサム値との比較を行う機能、及び、構成変更後の信号処理回路２の回路構成を電子データとして読み取り、送信された構成変更用電子データと一致することを検証する機能を有している。なお、図１では放射線センサ１が測定装置本体５に取り付けられた構成を示しているが、放射線センサ１が測定装置本体５とは別に設けられ、ケーブル等で接続されている構成としてもよい。また、複数の放射線センサを接続してもよい。

伝送インターフェース４は上位モジュール６との伝送を担う装置であり、通常の動作状態では信号処理回路２で処理された放射線センサ１からの情報を上位モジュール６に伝達したり、あるいは、上位モジュール６からの特定の設定値情報等の読み出し要求を受信したりといった動作を行う。その一方で、伝送信号は変更情報デコード回路３にも伝えられる。

もし信号処理回路２の回路構成の変更が必要となった場合には、上位モジュール６から変更要求の信号を測定装置本体５に伝送する。この変更要求信号に関しては暗号化がなされており、変更情報デコード回路３にて復号され、信号処理回路２の構成変更情報として保持される。すべての変更情報データの受信が終了した際に、変更情報デコード回路３は、構成変更情報のチェックサムを計算し、その値を同時に伝送されているチェックサムと比較し、その比較結果が正しかった場合、信号処理回路２の構成変更を実施する。また、変更情報デコード回路３は構成変更後の信号処理回路２の構成を電子データとして読み取り、この構成が構成変更用データと一致していることを検証し、構成変更の成否を判定し、その結果を伝送インターフェース４を通じて上位モジュール６に伝送する。

本実施の形態の放射線測定装置は、上記のような構成によって上記のような動作を行うことで、安全に信号処理回路２の回路構成を変更することができる。特に、近年、放射線測定装置の信号処理として、アナログ・デジタル変換後の波形識別等が採用されつつある。こうした波形識別アルゴリズムは日進月歩であり、上記のような構成・動作をとることでそうした最新の信号処理法を装置を据付けたまま安全に更新することができる。また、構成情報を暗号化することで、部外者が容易に信号処理回路２の構成を変更することができない構成としている。構成情報の暗号化としては、鍵暗号方式などが考えられ、公開鍵を復号化鍵として放射線測定装置に備え、秘密鍵を暗号化鍵として信号処理部の構成変更データを作成する製造者側のみが持つことで、部外者による改変を防止することができる。

また、上記では構成変更の場合を説明したが、信号処理回路２の構成データを未導入のまま装置据付を実施し、その後に信号処理回路２の構成データを実装する形としてもよい。このような形での信号処理回路２の構成の導入が可能となることで、例えば、ロジックの格納容量に十分余裕のあるＦＰＧＡ等の構成を変更可能な素子を選択しておけば、信号処理回路２の詳細仕様が明確となる前にハードウェアとしての測定装置本体５の製造を先行し、装置据付まで行うことができるので、信号処理アルゴリズムなど測定装置本体５の性能を決める部分の仕様決定時期が据付時期に影響を及ぼさなくなるため、信号処理アルゴリズムなどの仕様の決定を工程の後方にずらすことができ、より最新のアルゴリズムの採用が可能となるといった効果も得られる。

（第２の実施の形態）
図２を用いて第２の実施の形態を説明する。本実施の形態の放射線測定装置は測定装置本体５と、測定装置本体５に接続ケーブル７で接続された上位モジュール６とからなり、測定装置本体５は、放射線センサ１と、信号処理回路２と、変更情報デコード回路３ａ，３ｂと、伝送インターフェース４とからなる。信号処理回路２および変更情報デコード回路３ａ，３ｂは、その構成を変更することのできる素子、例えばＰＬＤやＦＰＧＡといった素子から構成される。変更情報デコード回路３ａは信号処理回路２のみならず、変更情報デコード回路３ｂの構成変更も行うことのできる構成とし、また変更情報デコード回路３ｂは変更情報デコード回路３ａの構成変更を行うことができる構成とする。

本実施の形態の放射線測定装置は、上記のような構成をとることで、変更情報デコード回路３ａ，３ｂの復号化ロジック自身も変更することができ、その時々の安全要求レベルにより、また据付状態により暗号・復号機能を変更できるので、より安全な放射線測定装置を実現することができる。

（第３の実施の形態）
次に、図３を用いて第３の実施の形態を説明する。本実施の形態の放射線測定装置は測定装置本体５と、測定装置本体５に接続ケーブル７で接続された上位モジュール６とからなり、測定装置本体５は、放射線センサ１と、信号処理回路２ａ，２ｂと、変更情報デコード回路３と、伝送インターフェース４とからなる。信号処理回路２ａ，２ｂはその構成を変更することのできる素子、例えばＰＬＤやＦＰＧＡといった素子から構成される。伝送インターフェース４は変更情報デコード回路３からの情報により、放射線センサ１からの情報を、信号処理回路２ａ，２ｂのいずれから上位モジュール６に送出するかを選択する機能を有する。

このような構成とすることで、通常、信号処理回路２ａのみを使用している場合、信号処理回路２ａの構成変更期間中においても、変更情報デコード回路３からの信号により、伝送インターフェース４が伝送すべきセンサ情報を信号処理回路２ｂからに切り替えて信号処理を続けることができる。

本実施の形態によれば、信号処理回路２ａの構成変更中においても、測定情報を欠測することなく、測定を継続することができるとともに、万が一信号処理回路２ａの構成変更に失敗し、復元が不可能となった場合でも、放射線測定装置の機能を維持することができる。

（第４の実施の形態）
次に、図４を用いて第４の実施の形態を説明する。本実施の形態の放射線測定装置は測定装置本体５と、測定装置本体５に接続ケーブル７で接続された上位モジュール６とからなり、測定装置本体５は、放射線センサ１と、それぞれに構成変更機能を有する信号処理回路２ｃ，２ｄと、伝送インターフェース４とからなる。信号処理回路２ｃ，２ｄはその構成を変更することのできる素子、例えばＰＬＤやＦＰＧＡといった素子から構成される。伝送インターフェース４は、信号処理回路２ｃ，２ｄからの情報により、上位モジュール６に伝送する放射線センサ１からの情報を、信号処理回路２ｃ，２ｄのいずれから送出するかを選択する機能を有する。

信号処理回路２ｃの構成変更の際には、信号処理回路２ｄに含まれる構成変更機能を使用し、信号処理回路２ｄの構成変更の際には、信号処理回路２ｃの構成変更機能を使用する。また他回路の構成変更中においても、その回路自身の信号処理機能は失われない。

本実施の形態によれば、構成変更機能を有する信号処理回路２ｃ，２ｄからの信号により、伝送インターフェース４が伝送すべき放射線センサ情報を構成変更を実施していない側に切り替えることで、欠測することなく測定を継続することができるとともに、万が一片側の信号処理回路の構成変更に失敗し、復元が不可能となった場合でも、放射線測定装置の機能を維持することができる。

（第５の実施の形態）
本実施の形態では、製造者などの構成変更データを検証する必要のある者により、前記第１ないし第４の実施の形態の放射線測定装置を据付場所以外の放射線測定装置へのアクセスが容易な場所に設置する。
このようにすることで、放射線測定装置の動作を実際に確認しつつ据付場所と同一機器条件で構成変更が正しく行われることを事前に検証することができる。

このような方法で確認した後、同じ構成変更用データを据付場所に設置された放射線測定装置に導入することで、据付場所の放射線測定装置へ導入する構成変更用データの信頼性を高めることができる。

（第６の実施の形態）
本実施の形態は、前記第１ないし第４の実施の形態の放射線測定装置において、上位モジュール６に外部ネットワークとの伝送機能をもたせた構成とする。
このような構成とすることで、上位モジュール６が接続される外部ネットワーク上の機器から信号処理回路２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの構成を変更することが可能となる。

本実施の形態によれば、放射線測定装置の構成変更を外部ネットワークから行うことができ、遠隔保守が可能となる。なお、構成変更データに対しての暗号化を上位モジュールではなく、構成変更データを作成した装置上で施すことで、上位モジュールの外部ネットワークからのアクセス制限だけでなくよりいっそうの安全性を担保することができる。

（第７の実施の形態）
本実施の形態は、前記第１ないし第４の実施の形態の放射線測定装置の信号処理回路２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのアナログからディジタルへの変換機能の変換精度を示す桁数を変更可能な構成とする。

通常、データの変換精度と変換速度の関係は、変換精度を高くすれば、変換速度が遅くなり、変換精度を低くすれば変換速度が速くなるというトレードオフの関係にある。そのため、本実施の形態の構成とすることで、電子データによるディジタル・アナログ変換機能部への結線方法の指定の違いにより、アナログデータのディジタル化の際の変換精度や変換速度を変化させることができる。

本実施の形態によれば、据付後においても、アナログ／ディジタル変換の変換精度と変換速度を変更することができる。特に、ディジタル波形処理においては変換精度と変換速度のどちらが重要かはその処理アルゴリズムに依存する。そのため、例えば据付前には、変換精度に処理精度が依存するアルゴリズムを使用していたが、その後のアルゴリズム開発の進展により、変換精度があまり重要でなくなり、むしろ変換速度が重要となるような処理アルゴリズムが開発されたような場合にも、放射線測定装置にこうした変換精度を変更するようなアルゴリズムを実装することができる効果がえられる。

（第８の実施の形態）
本実施の形態は、前記第１ないし第４および第７の実施の形態の放射線測定装置において、変更情報デコード回路３，３ａ，３ｂ，３ｃが、信号処理回路２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの過去の処理結果を蓄積し、それをもとに信号処理回路２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの構成変更データを作成する機能を有する構成とする。

こうした構成は、例えば、信号処理回路２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで過去の信号処理結果に基づくパターン識別を行う等の処理、例えばニューラルネットワーク等によるパターン識別の自己学習機能をもつ情報処理が必要な場合などに有用である。

本実施の形態によれば、上位モジュールから新たな構成データの導入をすることなく、使用時間が長くなり情報処理の回数が増えるほどより高度な情報処理を実行する放射線測定装置を実現することができる。

（第９の実施の形態）
本実施の形態は、前記第１ないし第４および第７，第８の放射線測定装置において、変更情報デコード回路３，３ａ，３ｂ，３ｃが信号処理回路２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの構成データを読み取りそれを上位モジュール６に伝送する機能を有する構成とする。
このような構成にすることで、信号処理回路２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに導入されている構成データを上位モジュールで読み出すことができる。

本実施の形態によれば、例えば長期間の使用の後、放射線測定装置を再製造しようとする際に過去の構成データが紛失している場合などにデータの読み出しを行い、再製造を行うことができる。また、第８の実施の形態のような過去の信号処理結果により内部の情報処理機能を自己学習で高度化させることのできる放射線測定装置においては、そうした先行装置の運用による自己学習で高度化した構成情報の読み取りにより、新たに装置を作成する場合でも先行装置ですでに高度化した情報処理データを備え付けた状態で供用を開始することができる。

（第１０の実施の形態）
本実施の形態は、前記第３ないし第４および第７ないし第９の実施の形態の放射線測定装置において、伝送インターフェース４が信号処理回路２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの出力値を比較する機能を有する構成とする。

このような構成とすることにより、例えば信号処理回路を３つ有するような放射線測定装置において、３つの信号処理回路の出力値の比較により、例えば３つのうち２つのデータが一致した場合において、その一致したデータを上位モジュール６に伝送するとともに、異なった値を出力した信号処理回路を特定し、その信号処理回路を識別する情報を上位モジュール６に伝送することができる。

本実施の形態によれば、例えば信号処理回路が故障した場合などにおいて、故障した信号処理回路を特定し、また、その故障した期間においても、信頼性の高いデータを引き続き提供することのできる放射線測定装置を提供することができる。また、特に信号処理回路の構成データをそれぞれ異なるアルゴリズムで作成したり、信号処理回路の構成データを異なったライブラリで作成する、あるいは、信号処理回路に含まれる構成変更可能な素子の供給メーカーをそれぞれ異なるものとする等により、構成データ自身に含まれる可能性のある共通故障要因を多様性の確保という形で回避することができ、より信頼性の高い放射線測定装置を提供することができる。

（第１１の実施の形態）
本実施の形態は、前記第１ないし第４および第７ないし第９の実施の形態の放射線測定装置において、伝送インターフェース４を複数備え、信号処理回路２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄによる処理データの伝送と、変更情報デコード回路３，３ａ，３ｂ，３ｃへの回路構成変更情報の伝送を分離する構成とする。

このような構成とすることにより、変更情報デコード回路３，３ａ，３ｂ，３ｃへの情報の伝送が信号処理回路２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄからの情報の伝送に干渉することを回避することができる。

本実施の形態によれば、複数の伝送インターフェース４の役割を分け、ある伝送インターフェース４は信号処理回路２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄからの情報伝送のために使用し、別の伝送インターフェース４は構成変更情報の伝送のために使用するといった運用を行うことができ、例えば、構成変更が頻繁に行われるケースでは、構成変更情報の伝送のために使用する伝送インターフェース４を構成変更を行いたい放射線測定装置のみに接続する形で複数の放射線測定装置に対して共通的に備える形とすることができる。この場合、信号処理回路２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとだけ伝送を行う伝送インターフェース４の機能を信号処理回路２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとの接続に特化することができるという効果が得られる。

（第１２の実施の形態）
本実施の形態は、前記第１ないし第４および第７ないし第１１の実施の形態の放射線測定装置において、伝送インターフェース４の回路構成を構成変更情報により変更可能な構成とする。こうした構成とすることにより、伝送インターフェース４自体の構成の変更も同時に行うことができる。

本実施の形態によれば、例えば、伝送インターフェース４における伝送コードの変更に対応することができる。また、本実施の形態は、伝送インターフェース４を信号処理回路２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに入れたり、変更情報デコード回路３，３ａ，３ｂ，３ｃに含める形としたりしてもよい。

本発明の第１の実施の形態の放射線測定装置を示すブロック図。 本発明の第２の実施の形態の放射線測定装置を示すブロック図。 本発明の第３の実施の形態の放射線測定装置を示すブロック図。 本発明の第４の実施の形態の放射線測定装置を示すブロック図。

符号の説明

１…放射線センサ、２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…信号処理回路、３，３ａ，３ｂ，３ｃ…変更情報デコード回路、４…伝送インターフェース、５…測定装置本体、６…上位モジュール、７…接続ケーブル。

Claims (9)

1. 測定装置本体の内部又は外部に設置され放射線を検出して電気信号を生成するセンサと、前記測定装置本体の内部に設置され、電子データによって指定することにより回路構成を変更することのできるＰＬＤ又はＦＰＧＡ素子からなり前記電気信号を処理する信号処理部と、前記電子データを生成する変更情報デコード部と、前記電子データを生成するための情報および前記信号処理部での信号処理の結果を前記測定装置本体の据付場所とは異なる場所に設けられた上位モジュールとのあいだで接続ケーブルを介して授受する伝送インターフェースとを備えていることを特徴とする放射線測定装置。
2. 前記変更情報デコード部は、暗号化された情報の復号化機能を有し、暗号化された形の前記電子データを生成するための情報を前記伝送インターフェースを介して前記他の装置から受信することを特徴とする請求項１記載の放射線測定装置。
3. 前記変更情報デコード部は、前記電子データの演算結果と、前記電子データを生成するための情報とともに送られてくる前記電子データの正常性検証用値との比較演算機能を有することを特徴とする請求項１または２記載の放射線測定装置。
4. 前記変更情報デコード部は、前記電子データにより変更された前記信号処理部の構成を検証する機能を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の放射線測定装置。
5. 前記変更情報デコード部を複数備え、前記複数の変更情報デコードは電子データにより回路構成を変更することのできる素子からなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の放射線測定装置。
6. 前記信号処理部はアナログ・ディジタル変換部を備え、前記アナログ・ディジタル変換部の構成は電子データにより指定できることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の放射線測定装置。
7. 前記変更情報デコード部は、前記信号処理部における信号処理の結果を蓄積し、その蓄積されたデータをもとに前記電子データを作成することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の放射線測定装置。
8. 前記伝送インターフェースを複数備え、前記電子データを生成するための情報を伝送する伝送インターフェースと、前記信号処理部における信号処理の結果を伝送する伝送インターフェースを別々に備えていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の放射線測定装置。
9. 前記伝送インターフェースは、電子データにより回路構成を指定することのできる素子からなることを特徴とする請求項１ないし６および８のいずれかに記載の放射線測定装置。
   
   

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