JP6078474B2 - 線量測定システム、方法、および構成要素 - Google Patents

Description

この文書は、２０１０年１２月１５日に出願された米国特許出願第６１／４２３，５３４号、および２０１０年１２月３０日に出願された米国特許出願第６１／４２８，７９６号の優先権を主張するものであり、それらの両方は、参照によって本明細書に組み込まれる。

この技術は、一般に線量測定に関するものであり、詳細には、線量測定データを収集し解析するためのシステムに関するものであり、より詳細には、データを収集するために電気通信を利用する線量測定データ収集システムに関するものである。

個人用の線量測定は、電離放射線に対する個人の被曝を監視するために使用される。これは、原子炉、ならびに放射性診断および／または放射線療法センターを含む様々な場所における作業員や訪問者に必要である。その個人用の線量測定はまた、放射性物質に関与するであろうテロリスト行為に対する応答者にも必要であろう。

個人用の線量計は、典型的には、個人によって着用された小型受動装置である。様々な種類の線量計が用いられており、最も一般的には、フィルム、熱ルミネセンス検出器（ＴＬＤ）、または光刺激ルミネセンス（ＯＳＬ）検出器が用いられている。非常に好都合な具体的なタイプの線量計は直接イオン蓄積（「ＤＩＳ（ｄｉｒｅｃｔ ｉｏｎ ｓｔｏｒａｇｅ）」）線量計である。ＤＩＳ線量計は、金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）に基づいている。浮遊ゲート上の電荷は、そのゲートを取り囲むチャンバーの中への放射線入射によって影響を及ぼされる。

線量計は、着用者の被曝レベルを判断するためにある一定の時間に読み取られなければならない。このことは現場で行われてもよいが、通常、読み取り器は高価であるのでそのような機能は欠如している。線量計は、その線量計が評価される中央処理室に送信されることが多い。このことは、現場で線量計をスワップすることと、その線量計を往復伝送することとを含むので、幾分厄介である。

より良いシステムは、物理的な線量計ではなく、データのみが、そのシステムにおいて中央処理局（ステーション）に送信されるものであろう。読み取り器は、データを各線量計から読み取るために各現場に備えられ得るであろう。次いで、読み取り器からのデータは、中央局に電子的に伝送され得るであろう。しかしながら、そのようなシステムは、様々な現場に位置する多数の読み取り器を必要とするであろう。

中間の読み取り器を全く有さずに、線量計自体から直接的にデータを中央局に送信することが好適であろう。また、すぐに利用可能な技術に基づく通信システムを用いて、このデータを線量計から中央局に送信することも好適であろう。

したがって、線量測定データ収集システムであって、生データが、すぐに利用可能な通信システムを用いてその線量測定データ収集システムにおいて線量計から中央処理局に送信される、線量測定データ収集システムを設けることが望ましい。

対象となるいくつかの参照文献は、国際公開第２００９／１０７４４４号（Ｆｕｊｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ）（ＰＣＴ／ＪＰ２００９／０５１４５１、米国特許出願公開第２０１１／００６３１２７号）および特開平１１−２５８３４６号公報（Ａｌｏｋａ Ｃｏ．ＬＴＤ．）である。これらの参照文献では、一般の構成要素は、通信可能な線量計と、中継デバイスと、中央局とである。１つの参照文献は、無線中継デバイスが、監視指示要求を線量計に伝送することによって線量計からのデータの収集を始動するシステムを示す。この場合、線量計は、問い合わせ信号が送信される度にその問い合わせ信号を受信するように明らかに常に「オン」である。他の参照文献は、線量計が基地局に極めて近接するときは、線量計が、固定された基地局で読み取られるシステムを示す。しかしながら、いくつかの線量計は、基地局と連絡したとしても稀であろうから、各線量計は、各線量計が互いに近くに来たときに他の線量計と通信し、それにより、次いで基地局と連絡する任意の線量計は、それ自体のおよび他の線量計データを提供することができる。この設計で、線量計は、線量計が極めて接近するときに、任意の他の線量計と通信するために常にオンでなければならないように思われる。これらのシステムの両方は、これらの「常にオン」という要求のために、バッテリ電力を急速に消耗する。したがって、通信する必要性が生じるまで、線量計が休止状態にある必要性が理解されるであろう。

本技術は、好適には、線量測定データを中央局で収集するための装置であって、線量計データを伝送するために無線通信機能を有する線量計と、少なくとも１つの無線データキャプチャおよび中継デバイス（ＤＣＲＤ）とを含み、各ＤＣＲＤが、線量計がＤＣＲＤに通信することと線量計データをＤＣＲＤに伝送することとを可能にする線量計通信アプリケーションを有する、装置と、ＤＣＲＤによって受信された線量計データを中央局に伝送するための通信システムと、を包含する。

本技術はまた、好適には、放射線検出器と、放射線検出器に接続された制御回路と、制御回路に接続された通信回路と、制御回路に接続された電源と、選択された時間に通信回路を作動するために制御回路に接続されたスリープ解除作動装置とを含む線量計装置を包含する。

本技術は、好適には、データを線量計からデータを受信し当該データを中央局に伝送する通信デバイスであって、通信回路を有するデータキャプチャおよび中継デバイス（ＤＣＲＤ）と、線量計がＤＣＲＤに通信することを可能にするために通信回路に接続された線量計通信アプリケーションとを含む通信デバイスを更に包含する。

本技術はまた、好適には、データを送信するために線量計を作動することと、データキャプチャおよび中継デバイス（ＤＣＲＤ）への無線接続を確立することと、データを線量計からＤＣＲＤに無線で送信することと、線量計データをＤＣＲＤから中央局に伝送することとによって、線量計からのデータを中央局で収集する方法を包含する。

本明細書に記載された技術は、更に好適には、必要とされるまで通常休止状態にある線量計に向けられ、そして提案するものである。この場合、この好適な設計は、通信することを所望された時にのみバッテリ電力を使用する。線量計自体は、押しボタンによってまたは内部で生成されたタイミング期間によって、中継デバイスへの全ての通信を始動する。

本技術の更なる態様は、明細書の以下の部分に明らかにされるであろう。その明細書中において、発明を実施するための形態は、本技術に制限を課すこと無く、好適な実施形態を十分に開示することを目的とする。

本発明は、例示を目的とするに過ぎない以下の図面を参照することによって更に十分に理解されるであろう。

複数の線量計が本発明に従って通信する携帯電話無線アドホックネットワークの簡易ブロック図である。 移動電話またはＷｉ−Ｆｉネットワークを通じて中央処理局に対する線量計データ伝送を利用する本発明の線量測定データ収集システムの簡易ブロック図である。 本発明の線量計の簡易ブロック図である。 線量計データパケットを例示する図である。 本発明の携帯電話の簡易ブロック図である。 本発明の方法のフローチャートである。

図面をより詳細に参照すると、例示目的のために、本技術は、図１から図６までに一般に示される装置および方法に具体化される。本明細書に開示された基本概念から逸脱すること無く、装置は、構成に関しておよびその部分の詳細に関して変化してもよいことと、方法は、ステップの順序および特定の実施が変化してもよいこととが、理解されるであろう。

この技術が取り組む一つの技術的課題は、線量計から中央処理局への生データの通信である。本技術は、好適には、無線通信機能を有する線量計を使用する。作動時に、線量計は、線量計と通信することが可能なアプリケーションを有する単一の携帯電話または他のデータキャプチャおよび中継デバイス（ＤＣＲＤ）と無線で通信するか、あるいは、線量計と通信することが可能なアプリケーションを有する携帯電話または他のデータキャプチャおよび中継デバイス（ＤＣＲＤ）から成る無線アドホックネットワークと通信する。携帯電話または他のＤＣＲＤは、生データを線量計から一旦受信すると、移動電話またはＷｉ−Ｆｉもしくは他の無線ネットワークを用いて前記データを中央局に中継する。データは、中央局で処理され、結果は、インターネットまたは携帯電話もしくは他の通信デバイスを通じて中央局から利用可能である。

技術のシステムは、好適には、１つ以上のデータキャプチャおよび中継デバイス（ＤＣＲＤ）を使用する。好適なＤＣＲＤは、携帯電話であり、ｉＰｈｏｎｅ、ＢｌａｃｋｂｅｒｒｙおよびＡｎｄｒｏｉｄなどのスマートフォンを含む。しかしながら、任意の他の無線通信デバイスが使用されることができ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ｉＰａｄなどのタブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータおよびデスクトップコンピュータ、ならびにｉＰｏｄを含むが、これらに限定されない。ＤＣＲＤは電話である必要はないが、データを無線で受信し中継することのみができなければならない。本発明の以下の記載は、例示的なおよび好適な実施形態として携帯電話を使用するが、任意の他のＤＣＲＤが携帯電話の代わりに用いられてもよい。

本技術の一部の簡易ブロック図が図１に示される。複数の線量計１０、１２、１４は、無線アドホックネットワーク２８において複数の携帯電話１６、１８、２０、２２、２４、２６と通信する。３つの線量計および６つの携帯電話が図示されているが、任意の数のものが使用されてもよい。線量計１０、１２、１４は、無線通信機能、好適にはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）またはＡＮＴを有する。各携帯電話１６、１８、２０、２２、２４、２６は、線量計が携帯電話と交信することを可能にする線量計通信アプリケーションを有する。複数の携帯電話のアドホックネットワーク２８が図示されているが、最も単純なシステムでは、単一の携帯電話、例えば携帯電話２０だけが使用され、全ての線量計は、その携帯電話を通じて中央局に通信する。

データを送信するために特定の線量計１２が作動されると、以下に更に記載されるように、その特定の線量計は、アドホックネットワーク２８の携帯電話１６、１８、２０、２２、２４、２６に信号を発信する。アドホックネットワーク２８では、任意の携帯電話は、任意の特定の時間に特定の線量計と通信リンクを確立してもよい。携帯電話２０が利用できる場合、ハンドシェイク信号が携帯電話と線量計との間で交換され、通信リンクが確立される。次いで、線量計１２は、矢印３０によって表わされるように、好適にはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）またはＡＮＴによって、その線量計のデータを携帯電話２０に無線で伝送する。

本発明の線量測定データ収集システムの基本構造は図２に例示される。線量測定データ収集システム３２は、図１の複数の線量計１０、１２、１４およびアドホック携帯電話ネットワーク２８または単一の携帯電話２０を含む。線量計が、アドホックネットワークの携帯電話と通信チャネルを確立し、データを携帯電話に送信する（例えば、線量計１２が、前に記載され、かつ図２に示されるように、矢印３０によって図示されるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ経由でデータを携帯電話２０に送信する）と、データは、任意の非常に多くの通信技術またはネットワークによって携帯電話２０を経由して中央局３４に向かって送信される。

例えば、データは、携帯電話２０から中央局３４に矢印３６によって表わされるようにＷｉ−Ｆｉによって送信されてもよい。あるいは、データは、矢印４２によって表わされる局３０へのデータ伝送で、携帯電話タワー４０を用いて、携帯電話２０から中央局３０に、記号３８によって表わされる３Ｇまたは４Ｇデータネットワークを通じて送信されてもよい。一般に、任意の適切な通信技術が利用されてもよい。

図３は、本発明の一部を構成する線量計５０を例示する。線量計５０は、放射線検出器５２と、放射線と作用し、その放射線に応答して測定可能に変化するセンサ構成要素とを含む。任意の種類の放射線検出器は、無線で通信され得る電子出力を生成する場合には使用されてもよい。ＭＥＭＳ（マイクロマシンおよびマイクロシステム技術としても知られる微小電気機械システム）をベースにした線量計（例えば、直接イオン蓄積「ＤＩＳ」放射線検出器）が好適である。トランスデューサが必要な出力信号をもたらすために追加される場合、例えば、フィルムバッジの変化を検出するＬＥＤおよびダイオードを設ける場合、他の放射線検出器もまた、使用され得るであろう。

線量計５０は、制御回路５４および通信回路またはインターフェース５６を含み、バッテリ５８によって動力が供給される。任意の適切な通信技術が使用されてもよい。しかしながら、全ての主要なスマートフォンアプリケーションはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ回路を有するので、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈが好適である。ＡＮＴ（Ｄｙｎａｓｔｒｅａｍ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ，Ｉｎｃ．によるＷｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）は別の好適な技術である。線量計５０はまた、バッテリ寿命または他のデバイスとのハンドシェイクなどのある一定のパラメータを表示するＬＥＤ表示回路６４を含んでもよい。

バッテリ寿命を延ばすために、線量計通信回路はある一定の時間にだけ作動される。線量計５０は、通常休止状態にある通信回路がデータを伝送することを望まれているときに、線量計の通常休止状態にある通信回路をスリープ解除するために使用されるスリープ解除ボタンまたは作動装置、例えば押しボタン６０を含む。放射線検出器５２は、いつでも放射線被曝に反応し、結果として生じる出力は累積的な被曝量である。しかしながら、データは周期的に伝送されることができる。押しボタン６０がデータを即時に伝送するために使用されてもよく、または、制御回路５４内のプログラム可能なファームウェア６２が、必要に応じて、例えば毎日、毎週または毎月などのスリープ解除間隔を構成するために使用されてもよい。スリープ解除中、通信回路５６は、携帯電話ハンドシェイクを探し、次いで、データを伝送する。

制御回路５４はまた、携帯電話に伝送されたデータを格納するメモリまたはレジスタ６６を含んでもよい。このデータは、携帯電話が中央局に通信することに失敗する場合、後で検索され得る。格納されたデータは、伝送シーケンス番号またはタイミングデータを含むことができ、中央局は、データのパケットが未だ受信されていないことをその伝送シーケンス番号またはタイミングデータから判断することができる。次いで、システムアドミニストレータは、欠落しているデータを検索することができる。

線量計５０によって携帯電話に送信されたデータは、図４に示されるようにパケット７０の形態である。データパケット７０は、線量計通し番号および他の識別データ７２を含む。データパケット７０はまた、放射線検出器の出力である放射線データ７４を含む。データパケット７０はまた、他の線量計データ７６、例えばバッテリ状態または線量計位置（例えばＧＰＳデータ）を含んでもよい。

図５に示される携帯電話８０は、本発明に適した標準の電話である。携帯電話８０は、従来の通信回路８２と、電話８０がアドホックネットワークの一部であること、すなわち、線量計と通信することを可能にする線量計通信アプリケーション８４とを含む。携帯電話８０は、例えば、任意のスマートフォンであってもよい。携帯電話８０は、単に線量計と中央局との間の通信リンクである。伝送処理は線量計によって始動される。データ処理は携帯電話によっては実行されず、携帯電話は伝送デバイスにすぎない。

中央局３４は、その中央局が受信する全てのデータを解析するクライアントサーバまたは他のデータプロセッサを含む。通し番号／識別データは、放射線量を決定するために、データベース内に配置された個々のセンサからのデータが解析されることを可能にする。次いで、アクセス権限を付与された個人は、例えば携帯電話によってまたはインターネットを通じて、中央局から線量データを取得してもよい。

本技術は、好適には、線量計からのデータを中央局で収集する方法を含む。例示的なフローチャートは図６に示される。ステップ９０では、線量計はデータを送信するために作動される。ステップ９２では、アドホックネットワーク内の携帯電話または単一の電話への無線接続が確立される。ステップ９４では、データは線量計から携帯電話に無線で送信される。ステップ９８では、次いで、データは、様々な通信技術を用いて携帯電話から中央局に中継される。

本技術は、好適には、複数の線量計からデータを効率的に収集し、処理のためにデータを中央局に伝送するための装置および方法を提供する。本発明は、原子力発電所における人員、ならびに放射性診断および／または放射線療法を行う医療センターにおける人員のための放射線被曝を監視する際に特に使用される。

上記の記載は多くの詳細を含むが、これらは、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではなく、この発明の現在の好適な実施形態のいくつかの例示を単に提供するものと解釈されるべきである。したがって、本発明の範囲は、当業者にとって明らかになるであろう他の実施形態を十分に包含することと、それゆえに、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲以外の何ものによっても限定されないこととが理解されるであろう。その特許請求の範囲において、単数形の要素への参照は、そのように記載されない限り「１つのおよび１つだけの」を意味することを意図されず、むしろ「１つ以上の」を意味することが意図される。当業者に知られる上記好適な実施形態の要素への全ての構造上および機能上の同等物は、参照によって本明細書に明白に組み込まれ、本特許請求の範囲によって包含されることが意図される。その上、デバイスが、本特許請求の範囲によって包含されるために、本発明によって解決すべき課題のそれぞれおよび全てを扱う必要は無い。なおその上に、本開示における要素または構成要素は、その要素または構成要素が特許請求の範囲に明白に記載されているかどうかに関わらず、公に貢献することを意図しない。本明細書における請求要素は、その要素が「〜するための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」という語句を用いて明白に記載されない限り、米国特許法第１１２条の第６段落の下で解釈されない。

本明細書に記載された要素、部分、およびステップの全ては好適に含まれる。これらの要素、部分、およびステップのいずれかは、当業者にとって明らかであろうように、他の要素、部分、およびステップに置き換えられてもよいし、あるいは全体的に省略されてもよいことが理解される。

概してこの文書は、少なくとも以下を開示する。すなわち、無線通信機能を有する線量計は、作動時に、線量計と通信することが可能なアプリケーションを有する携帯電話または他のデータキャプチャおよび中継デバイス（ＤＣＲＤ）と通信する。携帯電話または他のＤＣＲＤは、単一のデバイスまたはアドホックネットワークの一部である。携帯電話または他のＤＣＲＤは、生データを線量計から一旦受信すると、移動電話またはＷｉ−Ｆｉもしくは他の通信ネットワークを用いてデータを中央局に中継する。データは、中央局で処理され、インターネットまたは携帯電話を通じて利用可能である。

この文書はまた、少なくとも以下の概念を開示する。

概念（コンセプト）１． 線量測定データを中央局で収集するための装置であって、
線量計データを伝送するために、通常休止状態にある無線通信機能を有する線量計と、
少なくとも１つの無線データキャプチャおよび中継デバイス（ＤＣＲＤ）であって、各ＤＣＲＤは、前記無線通信機能が作動され、前記ＤＣＲＤへの通信および伝送が前記線量計によって始動されると、線量計が前記ＤＣＲＤに通信し前記線量計データを前記ＤＣＲＤに伝送することを可能にする線量計通信アプリケーションを有する、少なくとも１つの無線データキャプチャおよび中継デバイス（ＤＣＲＤ）と、
前記ＤＣＲＤによって受信された線量計データを前記中央局に伝送するための通信システムと、を備える、装置。

概念２． 前記ＤＣＲＤは携帯電話である、概念１の装置。

概念３． 前記少なくとも１つのＤＣＲＤは、ＤＣＲＤのアドホックネットワークを備える、概念１または２の装置。

概念４． 前記通信システムは、Ｗｉ−Ｆｉシステムまたは３Ｇもしくは４Ｇデータネットワークである、概念１の装置。

概念５． 前記線量計無線通信機能は、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈまたはＡＮＴである、概念１の装置。

概念６． 前記線量計は、直接イオン蓄積（ＤＩＳ）線量計である、上記概念のいずれか一つの装置。

概念７． 前記線量計は、所望のときに、前記線量計の前記通常休止状態にある通信機能をスリープ解除するスリープ解除作動装置を更に備える、上記概念のいずれか一つの装置。

概念８．
放射線検出器と、
前記放射線検出器に接続された制御回路と、
前記制御回路に接続された通常休止状態にある通信回路と、
前記制御回路に接続された電源と、
選択された時間に前記通信回路を作動するために前記制御回路に接続されたスリープ解除作動装置と、を備える、線量計。

概念９． 前記放射線検出器は、直接イオン蓄積（ＤＩＳ）検出器である、概念９の線量計。

概念１０． 前記通信回路は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）回路またはＡＮＴ回路である、概念８または９の線量計。

概念１１． データを線量計から受信し、前記データを中央局に伝送するためのアドホックネットワーク用通信デバイスであって、
通信回路を有するデータキャプチャおよび中継デバイス（ＤＣＲＤ）と、
線量計が前記ＤＣＲＤに通信することを可能にするために前記通信回路に接続された線量計通信アプリケーションと、を備える、通信デバイス。

概念１２． 通常休止状態にある通信機能を有する線量計から中央局でデータを収集する方法であって、
データを送信するために前記線量計の前記通常休止状態にある通信機能を作動することと、
データキャプチャおよび中継デバイス（ＤＣＲＤ）への無線接続を確立することと、
データを前記線量計から前記ＤＣＲＤに無線で送信することと、
前記線量計データを前記ＤＣＲＤから前記中央局に伝送することと、を含み、前記通常休止状態にある通信機能を作動することと、無線接続を確立することと、データを無線で送信することとは、選択された時間の前記線量計によって始動される、方法。

概念１３． 前記データは、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈまたはＡＮＴによって前記線量計から前記ＤＣＲＤに送信される、概念１２の方法。

概念１４． 前記線量計データは、Ｗｉ−Ｆｉまたは３Ｇもしくは４Ｇデータネットワークによって前記ＤＣＲＤから前記中央局に送信される、概念１２の方法。

概念１５． 前記ＤＣＲＤは携帯電話である、概念１２〜１４のいずれか一つの方法。

概念１６． 前記線量計の前記通常休止状態にある通信機能は、前記線量計上の押しボタンによって、または前記線量計内のプログラム可能なファームウェアによって構成される周期的間隔で作動される、概念１２、１３、または１４の方法。

概念１７． 前記スリープ解除作動装置は押しボタンである、概念７または８の装置／線量計。

概念１８． 前記スリープ解除作動装置は、データを周期的に伝送するようにスリープ解除間隔を構成するためのプログラム可能なファームウェアを備える、概念７または８の装置／線量計。

Claims (4)

1. 放射線検出器と、
   前記放射線検出器に接続された制御回路と、
   前記制御回路に接続され、通信することを所望された時にのみ、電力が供給されるように構成された通信回路と、
   前記制御回路に接続された電源と、
   周期的に前記通信回路を作動して、線量計からのデータを含むデータパケットの形態でデータを伝送するために前記制御回路に接続されたスリープ解除作動装置と、
   伝送されたデータは、伝送シーケンス番号または伝送タイミングデータを含み、中央局はデータのパケットが未だ受信されていないことをその伝送シーケンス番号または伝送タイミングデータから判断することができる、伝送されたデータを格納するメモリまたはレジスタを含む制御回路と、を備える、線量計。
2. 前記放射線検出器は、直接イオン蓄積（ＤＩＳ）検出器である、請求項１に記載の線量計。
3. 前記スリープ解除作動装置が、前記放射線検出器の電力供給とは無関係に通信回路を作動する、請求項１に記載の線量計。
4. 通信システムであって、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の線量計と、
   前記通信回路から伝送されたデータを受信し、且つ、前記データを中継するように構成された、少なくとも一つのデータキャプチャ及び中継デバイス（ＤＣＲＤ）と、を含む、通信システム。
   

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