KR102355880B1 - 방사선 노출의 검출을 위한 비공진 전자 스핀 공진 프로브 및 연관된 하드웨어 - Google Patents

Abstract

비공진 ESR 기구/프로브는, 투과 모드 전자 스핀 공진 측정들을 통해 획득되는 상자성 밀도에서 방사선 유도 변경들의 측정치로부터 유발되는 방사선 선량을 가진 방사선 대량 이벤트들에서 주로 개인 대용 선량계로서의 역할을 하기 위해, 디바이스 내로 안정적으로 그리고 영구적으로 저장되고 개인, 사람들, 동물들, 또는 객체들에게 전개되는 신뢰성있고 교정된 선량 측정을 제공하는 방사선 민감 재료를 통합하는 식별 카드(또는 유사한 것) 폼 팩터 디바이스를 용이하게 수락할 수 있다.

Description

방사선 노출의 검출을 위한 비공진 전자 스핀 공진 프로브 및 연관된 하드웨어

관련 출원들에 대한 상호 참조

본 출원은 2017년 3월 3일에 출원된 미국 임시 출원 제62/466,478호에 대한 우선권을 주장하며, 그의 전체 내용들은 본원에 상세히 개시된 것처럼 본원에 참조로 개입된다.

미국 정부 권리

글로벌 레조넌스 테크놀로지스, 엘엘씨(Global Resonance Technologies, LLC)("GRT")는 본 출원의 소유자 및 출원인이고 기초 발명은 지명된 발명자들로부터 양도되었다. 미국 국립 표준 기술원(National Institute of Standards and Technology)(NIST, 미국 정부 기관) 및 GRT는 NIST와 GRT 사이의 협정에 제시된 바와 같이 출원 및 기초 발명에 일정한 권리들을 갖는다.

(1.) 발명의 분야

본 발명의 목적은 핵 또는 방사능 대량 사상자 이벤트 후에 자원들의 비효율적 이용 및 의료에 대한 제한된 액세스로 인해 사망 및 질병을 상당히 감소시키는 것이다. 본 발명은 미국 질병 통제 센터(U.S. Center for Disease Control)(CDC)에 의해 설명된 바와 같이 급성 방사선 증후군(acute radiation syndrome)(ARS)에 대한 스크리닝 및 트리아지 카테고리(triage category)들과 일치하는 임상 결정들을 지원하기 위해 필요한 정확도, 인증들 및 신뢰를 가진 재앙적 대량 사상자 핵 또는 방사능 이벤트에 응답하여 환자들을 분류하기 위한 단일 플랫폼 기술을 사용하여 첨단 티어드 시스템(advanced tiered system)을 제공함으로써 그러한 목적을 이행한다. 물리 선량측정 판독들은 용이하게 이용가능할 때, 방사선 응급 의료 관리(Radiation Emergency Medical Management)(REMM) 및 방사선 장해 치료 네트워크(Radiation Injury Treatment Network)(RITN)를 포함하는 다양한 ARS 치료 프로토콜들로 용이하게 통합될 수 있다. 본 발명의 관련된 대상 목적은 CDC의 응급 구조원 건강 감시 및 감독(Emergency Responder Health Monitoring and Surveillance)(EHRMS) 시스템 및 유사한 시스템들이 긴급 구조원들 및 의료계 종사자들의 장기 감독 및 감시를 위해 그리고 방사선 사건 영역의 사람들에 의해 응급 대응 선량측정 시스템(Emergency Response Dosimetry System)(ERDS) 측정들을 통합할 수 있게 하는 것이다. ERDS 코어 기술은 다른 비방사선 대량 사상자 이벤트들에서의 이용을 위해 수정될 수 있다.

추가 목적들은 환자 의료 기록들 또는 입사 특정 데이터베이스가 향상된 능력으로 장기 건강관리 및 감시를 위한 ERDS 측정들을 문서화하고 의료 연구를 위한 임계 데이터를 제공하여 유효성, 타이밍, 도우징, 및 의료 대책들의 관리를 결정할 수 있게 하는 것을 포함한다.

초기 분류 프로세스는 일시적 실명, 화상들 및 장해들을 포함하는 폭풍 효과들을 경험하기 위해 아주 충분히 근접하여 큰 퍼센티지의 모집단을 수반할 수 있다. 인프라스트럭처 및 통신들의 손실은 제한된 의료 자원들을 신속히 압도하는 광범위한 공황을 가진 고조된 불안으로 이어질 것이다. 타겟팅된 대도시권에서, 가능하게는 어린이들을 포함하는 수백만 피해자들, 매우 다양한 장애들을 가진 피해자들, 및 급성 및 만성 상해들 및 질병들을 가진 피해자들은 방사선 노출에 영향을 받았던 것을 믿을 것이고, 또한 즉각적 의료를 요구하지 않을 것이다. 2 Gy보다 더 큰 ERDS 측정들을 가진 개인들은 의료 스크리닝 및 트리아지에 즉시 보내질 수 있다. 2 Gy 아래이고 설정된 기준 노출 위의 ERDS 측정들은 차폐, 산란, 또는 폭풍으로부터의 거리로 인해 부분 노출에서 기인하는 부가 의료 추종, 장기 감독, 또는 부가 트리아지 및 스크리닝을 요구할 수 있다.

정확한 및 신속한 초기 분류는 효율적 트리아지, 스크리닝, 의료 대책들의 관리, 대피, 오염물질 제거, 지원 보호 및 개인 보호 조치들을 초래할 수 있다. 초기 및 의료적으로 정밀한 테라피는 무수한 생명들을 구하고 급성 방사선 질병들의 고통을 최소화할 수 있다. 초기 분류 프로세스에서의 충분한 속도 및 정밀도는 부가 의료 서비스들에 관한 충격을 제한할 수 있어 의료에 대한 제한된 액세스에서 기인하는 부가 질병 및 사망을 최소화한다.

(2.) 배경

잘 의도된 이전 특허 및 비특허 시스템들 및 프로세스들은 소급적 물리 선량측정을 사용하려고 시도했지만 필드 전개, 대량 재앙적 핵 또는 방사능 대량 사상자 이벤트의 이전 또는 이후에 필요한 엄중한 요건들을 충족시키는 실용적 디바이스 또는 시스템을 제공하지 못했다. 열 및 광 발광 디바이스들, 지리적 선량측정 계산 분석, 전자 스핀 공진(electron spin resonance)(ESR), 및 다수의 바이오마커(백혈구 수치들, 혈청 아밀라아제, C-반응 단백질, γH2AX 단백질 바이오마커, 염색체 이상들, 유전자 연구들 및 돌연변이 분석들, 및 치아 및 손톱 선량측정을 포함함)를 포함하는 소급적 선량측정을 조작하는 수십 년의 노력은 비용들, 환경 변수들, 교정, 인증, 스캔 및 사이클 시간들, 안정성, 크기, 정확성, 신뢰성, 검출의 임계치, 이동 불안정성, 필드 전개성, 직원 요건들, 및 의료계에 의한 수락을 포함하는 다양한 이유들로 부적당한 것으로 증명되었다. 종래의 ESR 머신들의 기술적 제한들은 대응하는 증가된 중량, 크기, 복잡성, 스캔 시간, 전체 사이클 시간, 안전 위험들, 전력 요건들, 숙련된 직원 요구들, 나쁜 신뢰성 및 부정확한 측정들을 가진 전자석들 및 공진 챔버들을 포함한다. 다수의 환경 변수 및 정확성 쟁점이 해결되지만; 크기, 복잡성 및 비용은 대량 사상자 이벤트에서 그들의 사용을 항상 제한할 것이다. 치아 및 손톱 판독들은 임상적으로 사소한 양들의 인근 골수를 가진 영역들에서의 노출 측정들로 인해 임상 값을 구체적으로 제한했다. 일부 참고문헌들은 이하와 같이 열거된다:

https://emergency.cdc.gov/radiation/pdf/ars.pdf

http://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/09553002.2016.1227106

https://doi.org/10.1371/jounal.pone.0131913

http://eurados.org/~/media/Files/Eurados/documents/Working_Groups/2015/progressreport/WG10.pdf?la=en

https://www.ncbi,nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4086260/

http://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/09553002.2016.1221545

https://www.remm.nlm.gov/AinsburyTable1.pdf

https://www.ncbi.nhn.nih.gov/pubmed/27919334

https://thebulletin.org/measuring-radiation-doses-mass-casualty-emergencies11162

https://www.epa.gov/sites/production/files/2017-01/documents/epa_pag_manual_final_revisions_01-11-2017_cover_disclaimer_8.pdf

U.S. Published Application No. 2009/0224176

USP 9,507,004 Campbell et al.

USP 9,400,331 Gougelet et al.

USP 9,261,604 Gougelet et al.

Campbell et al. ESR Scanning Probe spectra scope for Biochemical Studies, Analytical Chemistry(4/13/15) pp. 4810-4916.

P.F. Regulla et al., "Dosimetry by ESR spectroscopy of alanine," 33 Journal of Applied Radiation and ISOT 1101-14(1982)

McLaughlin et al., "Dosimetry systems for radiation on processing" 46 Radiat. Phys. Chem. 1163-74(1995)

M. A. V. Alenca, "The TL Aided OSL Study of Hydroxyapatite for Dosimetric Applications," 2009 Int'l Nuclear Atlantic Conf. INAC 2009, ISBN 978-85-991-03-8

N. Dankov et al. "Modification of the Structures and Compositions of Ca₁₀(P0₄)₆(OH)₂ Ceramic Coatings by changing the deposition conditions in O₂ and Ar₁ " 2014 J. Physic. Series 514-012017

M. Prakasam et al. "Properties and applications of Dense Hydroxypatite: A Review" J. Functional BioMat'ls 2015(6), 1099-1140

모든 이러한 참고문헌들은 본원에 상세히 제시된 것처럼 본원에 참조로 포함된다.

요약하면, 소급적 개인 선량측정의 성공적 이용은 의도적 또는 우발적 핵 폭발 노출(또는 다른 방사선 노출, 예를 들어, 돌발 반응기 고장) 대량 사상자 이벤트에 응답하여, 이온화 방사선의 임상적으로 중요한 선량들을 수용했던 그러한 피해자들을 효과적으로 그리고 신뢰성있게 식별할 것이다. 중요 우선순위는 의료 대책들의 즉시 관리가 강제적인 사람들, 추종 보호가 지연될 수 있는 사람들 또는 고통 완화 처치를 요구하는 사람들을 카테고리화하거나 분류하는 것이다. 가능하게는 90%를 초과하는, 상당한 퍼센티지의 제시 모집단은 긴급 보호를 요구하지 않을 것이며, 또한 제한된 의료 자원들을 압도할 것이다. 유효 대량 사상자 소급적 선량측정에서의 다수의 시도는 고유 재료, 환경 가변성들, 비용 및 물류 쟁점들로 인해 효과적이지 않았다. 따라서, 새로운 방법이 요구된다.

본 발명에 제공되는 응급 대응 선량측정 시스템(ERDS)은 다른 혈액 기반 및 치아/손톱 방사선 선량 접근법의 부적절성들을 효과적으로 극복하고 개인의 수용된 선량의 전문 기술적 또는 의료 지원을 요구하지 않는 신속한 자기 평가가 가능하다. ERDS 시스템은 대량 사상자 방사선 노출 이벤트의 여파에서 환자들의 선량들을 신속히 평가하는 방법 및 장치/디바이스들을 포함한다. 본 발명은 높은 처리량 ERDS 기구들과 호환가능한 통상적 식별(identification)(ID) 카드들(개인에게 다른 방법으로 아주 근접한 의류 또는 개인 액세서리들 또는 객체들에 내장되는 도그 태그들, 전자 열쇠들, 라펠 또는 랜야드 핀들 또는 임의의 그러한 카드 또는 대체 폼 팩터 아이템들을 포함함)과 유사한, 상업적 및 비상업적 매체들에 내장되는 유비쿼터스 선량계를 사용하여 시민들이 자신들을 (2 ± 0.5 그레이(Gy) 노출 레벨에서) 평가하는 것을 허용한다. 이러한 시스템의 자기 평가 특징은 환자들이 안심되고, 심리적으로 위안되고, 정보를 제공하여 통지된 결정들을 하는 것을 허용한다. 그 다음, 환자들은 중간 정도로 또는 고도로 숙련된 긴급 구조원들 및/또는 공중 보건 공무원들에 의한 중재를 갖지 않거나 그러한 사람들의 최소 원조를 가지고, 적절한 조치를 찾거나, 이 조치를 지시받을 수 있다.

자기 평가 시스템은 자발적이거나 당국에 응답함으로써, 선량 측정(dosimetry measurement)들, 스크리닝 및 트리아지, 관리를 지원하는 이용가능 의료 및 기술 담당자로부터의 다양한 정도들의 지원으로 대체되거나 보충될 수 있으며, 지원 및 행동 건강관리의 관리는 의료 대책들의 관리를 포함한다. 사건 지휘자들 및 방사선 지원 전문가들과 ERDS 측정들의 진행 중인 대화 통신은 응답 및 회복 노력들을 추가로 지원할 것이다.

실제 개인 수용된 선량은 방사선 민감 재료의 고정된 체적에 존재하는 자유 라디칼들의 수 또는 밀도의 전자 스핀 공진 측정을 통해 유발된다. 방사선 민감 재료의 중요한 속성은 이온화 방사선에 응답하는 안정한 자유 라디칼들의 발생이다. 이러한 시나리오에서, 방사선 민감 재료에 존재하는 자유 라디칼들의 수는 수용된 선량에 정비례한다. 수개의 그러한 재료들은 이온화 방사선에 응답하여 자유 라디칼들을 비례적으로 발생시키는 것으로 공지되어 있다. 이들은 L-알라닌, 칼슘 및 리튬 포메이트 및 하이드록시아파타이트를 포함한다(그러나 이들에 제한되지 않음). 본 발명은 ID 카드의 폼 팩터(또는 유사한 디바이스, 상기 표시된 바와 같음) 내로 이러한 방사선 민감 재료의 통합을 수반한다. 방사선 민감 재료는 카드 상의 어디든지 배치되지만, 에지 근방의 카드 내에 측방으로 우선적으로 위치될 수 있다. 매입형 또는 캡슐형 방사선 민감 재료, 이러한 경우에 알라닌은 유비쿼터스 ID 카드를 개인 물리 선량계로 변환하여, 장기 누적 판독들 및 정밀한 개인 이송 선량측정, 및 따라서 대량 사상자 이벤트들 동안 유효 개인 대용품이 가능하다. 개별 확인 측정들을 위한 어떠한 부가 요건들도 없으며 선량측정 카드의 부분 또는 전부 파괴에 대한 요건도 없다.

이러한 ID 카드 기반 개인 이송 선량계는 선택된 방사선 민감 재료의 ESR 스펙트럼을 신속히 그리고 정확히 검출하기 위해 특별히 조정되는, 최적화된 고선명 자기 공진(High Definition Magnetic Resonance)(HDMR) 검출기 기구에 의해 보완된다. ESR 조건은 이하의 적용에 의해 달성된다: (1) 방사선 민감 재료의 체적에 걸쳐 균질한 적절히 큰 준-DC 자기장 및 (2) 동일한 방사선 민감 재료의 체적에 적절한 마이크로웨이브 자기장의 동시 인가. 이러한 실시예에서, 큰 준-DC 자기장은 영구 자석 또는 종래의 전자석을 통해 충족된다. 그러나, 마이크로웨이브 자기장은 새로운 방식으로 달성된다: 그것은 방사선 유도 자유 라디칼 공진들을 여기시키는 것, 및 나중에 검출하는 것 둘 다를 하기 위해 송신 라인 구조를 사용함으로써 방사선 민감 재료 내로 결합된다. 비공진 프로브는 이전 특허(USP 9,507,004)의 교시들을 기반으로 하지만 대신에 바람직하게는 아래에 설명되는 아티팩트를 사용하거나 유사한 모드 구현('004 특허에서와 같이 반사 모드가 아님)을 위한 다른 아티팩트들을 사용하여 투과 모드에서 작동한다. 비공진 프로브는 간단한 마이크로웨이브 마이크로스트립 송신 라인 구조(접지 평면 상에 오버레이되는 금속 신호 라인)을 사용하여, 바람직한 디자인 실시예들, 및 다른 것들 내로 통합될 수 있다. 송신 라인의 디자인은 방사선 민감 재료를 포함하는 ID 카드가 신호 라인과 접지 평면 사이에 삽입될 수 있도록 된다. 송신 라인 아래에 적절한 마이크로웨이브 신호를 송신할 시에, 마이크로웨이브 자기장은 ID 카드의 두께 내의 신호 라인 평면에 직교하여 발생된다. 이러한 비공진 마이크로웨이브 송신 라인 배열은 극도로 넓은 밴드 방법이 신호 라인과 접지 평면 사이에 마이크로웨이브 자기장들을 도입하고 검출하는 것을 야기한다. 방사선 유도 프리 라디칼들의 공진 조건에서, 큰, 준-DC 자기장 및 마이크로웨이브 자기장의 조합은 자유 라디칼들의 수/밀도에 비례하는, 순 흡수 및 분산을 유도한다. 따라서, 송신된 마이크로웨이브 신호에서 이러한 순 흡수 및 분산의 측정은 자유 라디칼들의 수/밀도의 측정치, 및 더 나아가, 사람의 수용된 방사선 선량을 제공한다. 배열은 ID 카드 내에 포함되는 방사선 민감 재료에 흡수되는 선량을 측정하기 위해 사용자 액세스가능 방법을 표현한다. 방사선 선량의 ESR 유발 측정이 잘 설정된 실시이지만, 비공진 전자 스핀 공진 프로브를 통합하는 것은 방사선 선량측정에 전적으로 새롭고, 다른 전개가능한 ESR 기반 선량측정 노력들의 거의 모든 현재 제한들을 완화한다.

이러한 실시예에서, 검출 방법들(초민감 마이크로웨이브 브리지 디자인)은 상기 인용된 '004 특허로부터 전체적으로 차용될 수 있다. 그러나, 비공진 프로브 및 개인 선량계 ID 카드의 디자인은 전적으로 새롭고 본 개시의 대상이다. 이러한 새로운 ESR 센서 시스템은 더 짧은 지속 및 임상적으로 정확한 스캔들을 직접 초래하는 크게 향상된 감도를 제공하며, 둘 다 대량 사상자 방사선 또는 핵 이벤트들에 결정적으로 필요하다. 단일 선택된 방사선 민감 재료의 스펙트럼의 감도를 최대화하는 ESR 센서의 추가 최적화는 선량의 고도로 자동화된 측정을 용이하게 하여, 비용, 정확성, 안전성 및 사용 용이성을 이행하며; 재앙적 대량 사상자 이벤트에서 수락 및 사용에 모두 필요하다. 방사선 민감 재료들은 단일 또는 다수의 방사선 타입의, 증가된 감도를 위해 단독으로 또한 조합으로 추가될 수 있다.

본 발명은 의도적 또는 우발적 이온화 방사선 노출의 결과로 급성 및 만성 질병에 대한 위험에서 큰 모집단들에 걸쳐 사전 전개되는 비용 효과적 및 운영 소급적 공중 보건 대책을 허용하도록 최적으로 디자인되는 수개의 혁신적 및 파괴적 기술들의 조합을 제공한다. ERDS는 2개의 주요 컴포넌트; 즉 고선명 자기 공진 자동화된 선량측정 판독기(automated dosimetry reader)(ADR) 및 상보적 자동화된 선량측정 카드(automated dosimetry card)(ADC)를 갖는다. ADC는 국가 표준들로 교정되고, 문서화되고 추적될 수 있는 L-알라닌과 같은, 정제된 선량측정 재료로 폭넓게 분산될 것이다. 비공진 ESR 프로브 및 연관된 하드웨어 및 소프트웨어의 증가된 정확성과 조합되는 ADC는 긴급 의료의 요구 시에 피해자들을 분류하고 취약성들을 감소시키고 재앙적 핵 또는 방사능 이벤트의 이벤트후 결과들을 경감하기 위해 사용될 수 있는 실시간 이온화 노출 측정들을 신뢰성있게 제공할 것이다. 이것은 재앙적 대량 사상자 핵 또는 방사능 이벤트에서 효과적 공중 보건 대책으로서 운영적으로 전개될 수 있는 우선 설명된 시스템이다.

본 발명, ERDS는 광범위하고 효과적 공중 보건 완화 전략으로서 필드 전개를 위한 모든 요건들 및 운영 능력들을 충족시키는 카드에 내장되는 알라닌 선량계와 현재 매칭되는, 혁신적 프로브 및 자석 어셈블리를 가진 고유 고선명 자기 공진 기반 ADR의 조합이다. 선량측정 스캔들은 타겟팅된 티어드 응답으로 이루어질 수 있어, 처리량 및 정확도를 상당히 증가시킨다. 임상적으로 중요한 측정들은 증가된 스캔 시간에 따라 획득되는 점점 더 민감한 측정들에 의해 몇 초안에 획득될 수 있다.

ERDS 티어 1. 제1 티어 스캔은 생명 위협 노출 레벨들에서 및 따라서 급성 방사선 증후군을 발전시킬 높은 위험에서 그러한 피해자들을 선별하는 높은 처리량 및 정확도를 강조하는 가장 중요한 측정이다. 더 높은 노출을 가진 피해자들은 더 빠른 스캔 시간들을 가질 것이다. 최소 직원 및 인원을 요구하는 엄격한 환경에서, 휴대가 쉽고, 내구성이 높고 사용자 친화 소형화된 ATM 타입 폼 팩터를 이용하는 신속한 자기 평가는 피해자들을 위해 최신 시각 지시들을 가진 근 실시간 및 정확한 판독을 제공할 것이다. 티어 1 임계치는 분류의 초기 위상 동안 2 그레이(감마 방사선)로 설정되고, 후속 트리아지, 스크리닝 및 응답 활동들을 위해 필수 빌딩 블록을 제공할 것이다. 2 Gy를 넘는 스캔 판독을 가진 그러한 사람들은 부가 스크리닝 및 트리아지를 요구할 것이고 가용 의료 자원들에게 즉시 송신되어야 한다. 2 Gy 아래의 피해자들은 안전하게 대피되고, 개인 보호 조치들을 취하고, 지속적 의료 및 지원 보호를 제공받고, 시간에 따라 감시되고 가족 및 주민과 재통합될 수 있다. 확인 및 누적 판독들은 자원들이 이용가능해짐에 따라 취해질 수 있다. 티어 1 필드 전개가능한 측정소들, 신속히 전개가능한 휴대용 자기 평가 유닛들, 도수 운반 멜빵(hand carried shoulder harness), 넥 슬링(neck sling) 또는 백 팩 폼 팩터 이동 장착 및 수송 어레이들은 ERDS를 모두 용이하게 수용할 수 있다. 소프트웨어는 피해자들을 안락하게 하고 안심시키기 위해 속도, 정확성, 안전성, 및 사용 용이성을 위해 구체적으로 구성될 것이다. 고유 번호를 가진 개인 특정 및/또는 사건 특정 전자 의료 기록(electronic medical record)(EMR)은 ERDS 티어 1 레벨에서 개시될 수 있다. 인구 데이터는 운전 면허증 또는 ID 카드들 및 측정들로부터 획득될 수 있고, GPS 위치, 및 시간은 EMR에 자동적으로 추가되며, 바람직하게는 동일한 또는 연관된 매체들 상의 선량 레코딩에 추가될 것이다. 이러한 데이터는 캐싱되거나, 클라우드 기반되거나, 개별 ADC들 상에 물리적으로 또는 전자적으로 내장될 수 있다. 모든 ADR들은 데이터를 국부적으로 캐싱하는 능력뿐만 아니라 다수의 중복 통신 능력들을 가질 것이다. ERDS 측정들은 예상된 증가한 수의 피해자들이 ARS의 초기 단계에 생존하기 위해 요구되는 진단, 치료, 및 문서화를 지원할 것이다.

ERDS 티어 2. 부가 스크리닝, 트리아지 및 의료 치료 전에, 피해자의 ADC는 확인 초기 및 중요한 진행 중 누적 노출 측정들을 위해 제2 티어 측정에 삽입된다. 티어 2는 부가 필수 정보의 입력을 지원할 것이다. 피해자들은 알레르기들, 징후들, 노출 위치, 공존 의료 조건들 등과 같은 정보를 제공할 수 있는 반면에, 긴급 구조원들 및 의료계 종사자들은 트리아지 레벨, 바이탈 사인들, 장해 및 질병 평가들, 및 약물 도우징 및 관리 시간을 제공할 수 있다. 개인 대용 카드 자체로부터의 의료 이력 또는 무선 및/또는 유선 네트워크들을 통한 외부 기록들로부터의 액세스를 포함하는 다른 데이터가 액세스될 수 있다. 티어 2 디자인 및 구성은 풀 다운 메뉴들 및 터치 스크린들을 통해 부가 정보의 제한된 입력을 허용할 수 있다. 티어 1 및 티어 2 절차들의 일부는 특정 상황들에서 해석되거나 반전될 수 있다.

ERDS 티어 3. 제3 ERDS 티어는 2 Gy 미만의 사람들 및 연속적 안심, 부가 확인 또는 장기 감시 및 추종을 요구하는 사람에게 이용가능할 것이다. 이러한 그룹은 검출의 상당히 더 큰 정확도 및 더 낮은 임계치를 위한 연장된 스캔 시간을 허용하는 초기 위기 위상 밖에 있다. 이러한 측정들은 건강관리 감독을 지원하고 미결정된 임상 중요성을 가진 준임상 방사선 노출의 장기 결과들을 위한 데이터를 제공한다. 다수 중 일 예는 방사선 백내장발생의 백내장 발전에 관한 효과적인 낮은 선량 노출이지만, 짧은 시간 기간에 걸쳐 단일 급성 노출에 대해 거의 알려져 있지 않다.

ERDS 긴급 구조원 및 의료계 종사자. ADC들은 이벤트 직후에 작전 준비 태세 및 초기 노출 판독을 확인하기 위해 직장 환경 내에서 그리고 응답 및 전쟁터 조건들 하에서의 자기 평가를 위한 ADR들의 가용성을 가진 긴급 구조원들, 의료계 종사자들, 및 군 및 연방 정부 인원에 의해 이벤트 전에 전개될 수 있다.

ERDS 상업 적용들. 민간인 모집단들 및 위험 점유 노출들에 대한 시간에 따른 누적 판독들은 장기 만성 노출들을 문서화하고 배경 및 기준 점유들, 지리적 및 환경 노출들을 축적함으로써 공중 보건 대책들을 추가로 지원할 수 있으며 그것에 의해 급성 노출 판독들의 정확도를 증가시킨다.

감도, 사이클 시간 및 관련 기능들, 의료 조치들 및 추정된 제시 모집단의 전형적 티어 1 내지 3 할당은 이하일 수 있다:

본 발명은 수용되는 실제 선량에 대한 선형 및 증명된 상관을 가진 특정 교정된 선량 반응 재료의 사용을 포함하며 따라서 첫번째 임계 시간 내지 일(day)에서 그리고 다른 수단이 실용적이지 않거나 물류적으로 이용가능하지 않을 때 체내 측정을 통해 상당한 개선을 제공한다. 그러한 지정들은 상당한 비용 및 물류 쟁점들뿐만 아니라 표현의 가변 시작 및 지속을 갖는 최신 바이오마커들에 의해 어려움들을 회피한다.

본 발명은 개인 식별 카드들 또는 유사한 개인 대용품에 내장되는 결정성 알라닌의 마이크로샘플에 수용되는 소급적 선량을 신속히 유발하는 전개가능한 비공진 ESR 기반 센서를 제공한다. 식별 카드와 ESR 기반 센서 사이의 인터페이스는 상당히 더 작은 폼 팩터에서이지만, 일반 대중에게 거의 일반적인 친밀성을 가진, ATM 머신 또는 단순화된 키오스크와 유사하다. 집합적으로, 이러한 접근법은 시기적절하고 효율적인 응급 의료 대응을 가능하게 하고 도움이 가장 필요한 사람들에게 부가 임상 및 실험실 스크리닝 및 트리아지를 지원한다. 비공진 ESR 기반 센서는 마이크로스트립 송신 라인 기반 식별 카드 디바이스 인터페이스, 매우 민감한 마이크로웨이브 검출 브리지 회로, 및 소형 영구 자석 장치를 사용하여 결정성 알라닌의 감마 유도 탈아미노화를 검출한다. 결정성 알라닌 선량계 재료는 식별 카드에 내장된다. 알라닌 내장 카드들의 비용 효과 대량 제조는 효과적 공중 보건 이벤트전 완화 활동의 필수 특징이고 광범위한 분포에 대한 상당한 장벽을 제거한다. 이러한 시스템은 식별 카드가 마이크로웨이브 송신 라인의 신호 라인과 접지 평면 사이에 물리적으로 삽입되도록 디자인된다. 매우 민감한 X-밴드 마이크로웨이브 검출 브리지 회로는 중심 알라닌 피크의 공진 조건들로 신속히 조정된다. 자기장은 알라닌 ESR 스펙트럼에서 중심 피크를 검출하기 위해 작은 코일들에 의해 스위프되고 변조된다. 선량은 교정된 식별 카드의 진폭과 개인의 식별 카드 내의 중심 피크의 진폭의 비교로부터 유발된다. 영구 자석들은 낮은 전력 소비를 가진 소형 현장 적시 시스템을 허용하기 위해 정적 필드의 다수를 발생시키는데 이용된다.

비공진 ESR 기반 센서는 2분 미만에서 2 ± 0.5 Gy를 신뢰성있게 검출할 수 있다. ESR 기반 센서는 운영 전문지식을 요구하지 않으므로, 셀프 스크리닝은 아주 적은 실수로 진행될 수 있어 훈련된 의료 직원이 도움이 가장 필요한 환자들의 치료에 집중하는 것을 허용한다. 게다가, 알라닌 선량계들의 누적 응답은 조사의 다른 환경 소스들을 식별할 수 있는 장래의 선량 평가들을 허용한다. 따라서, 핵 이벤트의 여파에서 개인들의 신속하고 신뢰성있는 스크리닝은 알라닌 선량계들 및 매우 민감한 소형 비공진 ESR 센서가 내장되는 식별 카드들을 사용함으로써 달성될 수 있다.

본 발명은 대량 사상자 방사선 노출 이벤트의 여파에서 환자들을 신속히 분류하기 위해 방법 및 시스템(장치/디바이스들)을 포함한다. 본 발명은 통상적 식별 카드들과 유사한 정부(또는 다른 당국) 발행 ID 카드 스톡 및 상업적 매체들에 내장되는 유비쿼터스 선량계; 의류, 개인 액세서리들에 내장되거나, 신속한 ERDS 디바이스들에 아주 근접하며, 이 디바이스들 도처에서 높게 호환가능한, 태그들, 전자 열쇠들, 라펠 및 랜야드 핀들, 도그 태그들 또는 임의의 그러한 카드 폼 팩터 또는 대체 아이템들을 사용하여 시민들이 자신들을 (2 그레이(Gy) ± 0.5 Gy 노출 레벨에서) 평가하는 것을 허용한다. 이러한 용이하게 액세스가능한 선량 정보를 갖추고 있으면, 환자들은 이때 처음 고도로 숙련된 구조원 및/또는 공중 보건 공무원 중재의 요구 없이 적절한 조치를 찾거나 적절한 조치를 찾는지 및 찾는 법에 관해 지시받을 수 있다. 개인 연관 카드 데이터 및 측정은 또한 원본이 분실되면 카드의 대체 및/또는 연구에 관한 데이터의 사용을 가능하게 하기 위해 중앙 시스템들에 카피될 수 있다.

본 발명은 주파수 스펙트럼 스크리닝 없이(즉, 비-분광(non-spectroscopic)) 일반적으로 방사선 노출에서 발생하는 상자성 중심들의 밀도의 전자 스핀 공진을 수행하기 위해 식별 카드(또는 상기 표시된 바와 같은 유사한 것) 폼 팩터 디바이스 내로 비공진 전자 스핀 공진 방사선 민감 재료(radiation sensitive material)(RSM)의 통합을 수반한다. 재료는 방사선 선량을 캡처하고 안정적으로 유지할 수 있다. 그 다음, 이러한 재료는 특정 RSM 스펙트럼들의 검출을 위해 디자인되며, 바람직하게는 반사 모드보다는 오히려 투과 모드에서의 동작을 위해 구성되는 최적화된 전자 스핀 공진(ESR) 기구에 의해 보완된다. 이러한 조합은 전자 스핀 공진 기구의 물리 중량 및 풋프린트를 대폭적으로 감소시키고 각각의 개인에게 아주 근접하여 카드 폼 팩터 디바이스 등에 소지되는 개인 선량계 재료의 통합을 용이하게 한다. ADR은 이벤트전, 동안 또는 직후(바람직하게는 직전에) 전개될 수 있다.

카드 폼 팩터 디바이스들 및 검출기 기구들의 전개의 이러한 선량계 시스템 및 방법의 최적화된 디자인은 폭넓게 전개된 일반 공중 기구들(키오스크들 또는 ATM들)과 용이하게 인터페이스되는 선량의 매우 고도로 자동화된 측정을 용이하게 하는 스핀 라벨 샘플들이 되기 위해 지속적 효과들을 가진 재료에 영향을 주는 방사선량과 연관되는 특정 측정 투여량(specific measurement dosage)의 검출에 집중한다.

비공진 기구는 이전 특허(USP 9,507,004)의 교시들을 기반으로 하지만 대신에 투과 모드(반사 모드가 아님)에서 작동한다. 비공진 기구는 바람직한 실시예들에서, 특히, 간단한 마이크로웨이브 마이크로스트립 송신 라인 구조(접지 평면 상에 오버레이되는 금속 라인)를 포함할 수 있다. 이러한 프로브는 프로브에 아주 근접하여 배치되는 샘플들에서 전자 스핀 공진 전이들을 여기시키는 것 및 검출하는 것 둘 다를 하기 위해 안테나로서의 역할을 한다. 라인은 (1) 식별 카드(또는 유사한 것) 선량계 디바이스 상에 직접 통합되거나 (2) 측정 동안 식별 카드(또는 유사한 것)에 아주 근접하여 배치될 수 있다. 방사선 선량의 전자 스핀 공진 유발 방안들이 잘 설정된 실시이지만, 고정된 주파수를 가진 비공진 전자 스핀 공진, 변조를 위해 추가되는 최소 전자기(electromagnetic)(EM) 코일들을 가진 영구 자기 어셈블리들의 사용을 통합하는 것은 방사선 선량측정에 전적으로 새롭고, 다른 전개가능한 ESR 기반 선량측정 노력들 및 다른 최신 노력들의 현재 제한들의 거의 모두를 완화한다. 교정은 공지된 특정 레벨 예를 들어 2Gy +1-0.5Gy로 조사되고 기구의 추가된 마이크로웨이브 송신 라인에 근접한 ESR 기구에 배치되는 카드로서 공지된 교정 표준을 사용함으로써 설정될 수 있다. 참조 카드는 주어진 시간 간격들(예를 들어, 매일, 매주)에서 또는 사용 간격들에서(즉, 개인 대용 카드 디바이스들에 의한 각각의 1000 테스트 후에) 기구를 재테스트하기 위해 사용될 수 있다. 참조 카드 내의 방사선 민감 재료는 자유 라디칼 스캐빈저들 또는 수소 도너들로서 그리고 전자 상자성 신호들의 위치 및 세기의 표준으로서 사용을 위해 그 자체로 널리 공지된, 개인 대용 카드들에서와 같은 L-알라닌 또는 DPPH(2,2-디페닐-1-피크리하드라질(picryhadrazyl))과 같은 다른 방사선 민감 재료일 수 있다. ESR에 대한 DPPH 교정의 사용의 일 예는 http://wanda.fiu.edu/teaching/courses/modern-lab-manual/ESR.html에서 주어진다. 바람직하게는 필드에서, 비축되는 동안 정기 보수를 위해 표준화되고 인증되고 전개되는 동안 더 자주 이용되는, 조사된 참조 카드들의 사용이 있을 것이다.

전자 스핀 공진(ESR) 분광법은 또한 논문 "Electron Spin Resonance Scanning Probe Spectroscopy for Ultrasensitive Biochemical Studies", Campbell et al. published April 13, 2015, Analytical Chemistry pp. 4910-4916, reviewing prior developments and introducing an enhanced capability for investigation of paramagnetic free radicals(or electron spins) in soft matter or solid-state material에 설명된다. 설명된 기구는 상업적 시스템들보다 더 양호한 20x10³의 감도 개선을 제공한다. 상기 인용된 '004 특허 및 분석 화학 논문의 전체 내용들은 본원에 상세히 개시된 것처럼 본원에 참조로 포함되며, 본원에 제시된 바와 같이 수정 또는 변화를 받는다.

샘플 제한들의 거의 제거는 주어진 샘플 및 그것의 캐리어를 최상으로 보완하기 위해 비공진 프로브의 현저한 기하학적 최적화를 허용한다. 이것은 샘플이 측정을 보완하기 위해 수정되어야 하는 다른 전자 스핀 공진 기반 검출 시스템들과 극명히 대조된다. 정의에 의해, 식별 카드 등(RSM가 내장됨)은 표준화된 규칙적 샘플 구조를 제시하는 것을 고려하면, 종래 기술 접근법들에 비해 대량 인과 분류의 감도, 속도 및 관리의 큰 개선을 야기한다.

디바이스들 및 방법들은 인간들에 대한 일차 적용을 갖고, 본원에 설명되는 카드 폼 팩터 디바이스 선량계들과 유사한 시스템은 또한 빈번한 및/또는 높은 세기 x-선 노출들과 같은 다른 방사선 이미징 이벤트들을 포함하는 다른 대량 인과 조건들을 처리하기 위해 큰 모집단의 신속하고 광범위한 분석을 위해 사용될 수 있다. 중요한 이차 적용들은 예를 들어, 보편적 실시간 감시가 비현실적이고 비용이 비싼 인구 급증 지구에서 관심 우선순위의 서비스 및 애완 동물들 및 식물들 및 객체들을 포함할 수 있다. 디바이스 및 방법들은 또한 일체형 또는 나중에 부착된 시스템으로서 미세 유체 공학, 마이크로피페트 또는 대안적인 소형화된 샘플 수집 및 측정 시스템을 이용하는 개인 대용 카드 또는 대체 샘플링 메커니즘 내의 또는 상의 재료에서 본원에 설명되는 프로브에 의해 측정가능한 안정한 자유 라디칼들 또는 자유 라디칼 대사산물들을 발생시키는 동안 또는 간접적으로 캡처되는 생물학적 및 화학적 재앙들을 포함하는 비방사선 실제 또는 의심 대량 사상자 이벤트들에 적용될 수 있다.

전염병들 및 유행병들을 진화시키는, 독성 화학적 또는 생물학적 방출들과 같은 특정 비방사선 에너지 대량 인과 이벤트들은 또한 본 발명의 기본 시스템/프로세스를 통해 처리될 수 있다. 동일한 카드 폼 팩터 내에서, 교정되고 정확한 양의 알라닌 샘플을 위해 현재 사용되는 채널은 공지되거나 비공지된 체내 또는 체외 샘플들을 직접 수락하기 위해 수정될 수 있다. 이러한 샘플들은 화학적, 생물학적 또는 핵 작용제들의 직접 식별 또는 직접 생리적 효과를 표시하는 간접 특정 또는 비특정 바이오마커들을 포함할 수 있다.

식별 카드 폼 팩터는 또한 노출 감시(현재 또는 소급)뿐만 아니라 이름 및/또는 카드 식별, 연관, 제휴들, 의료 또는 유사한 조건들 또는 이력 및 특수 요구들과 같은, 그것을 소지하는 대상의 관련 정보를 반송할 수 있거나 그것을 부착하거나 내장할 수 있다. 그들은 바람직하게는 가시적으로, 광학적으로, 전기적으로 또는 자기적으로 배치되는 방식으로 저장될 것이다. 측정들을 위한 정밀한 디자인, 정확도 및 낮은 전력 요건들은 ADC들 상에 배치되는 자기 또는 전자 정보와 인터페이스되지 않을 것이다. ERDS 판독들, 스크리닝, 트리아지, 약품 선량 및 관리 시간들은 인쇄 또는 전자 수단을 통해 카드 위로 통합될 수 있으며, 따라서 환자에게 남아 있는 사건 특정 또는 이송 전자 의료 기록의 초기 형성을 허용한다. 본 카드가 광학적으로 투명 표면을 (광학적으로 자극된 발광 선량측정에서와 같이) 요구하지 않기 때문에, 상기 부수적 정보는 표면들에 적용될 수 있다.

위에서 언급한 바와 같이, 임상적으로 중요한 스캔들은 스캔 시간을 증가시킴으로써 간단히 획득된 준임상 측정들에 의해 몇 초 안에 획득될 수 있고 초기 임계치들은 분류, 트리아지 및 스크리닝의 하나 이상의 초기 위상 동안 2 Gy로 설정될 수 있다. 그러한 위상(들)의 스크리닝된 환자들은 오염물질 제거되고, 대피되고, 지속적 의료 및 지원 보호를 제공하고 그들의 가족들 및 주민들과 재통합될 수 있다. 제한된 인간 기계 기구들 및 통신 소스들에 의해 완화의 실현가능한 범위를 확장한다.

증가된 감도는 또한 분류의 방대한 확장이 다른 의료 스크리닝 및 트리아지와 상당히 오버래핑되는 것을 허용하고 치료가 진행됨에 따라 부가 의료 결정을 하는 것에 기여한다.

발명의 다른 목적 특징들, 및 양태들은 발명의 실시예들을 도시하는 이하의 참조 도면들 및 문서로부터 분명할 것이다.

이하의 기재들은 도면들을 참조하여, 제품이 어떻게 기능하는지를 설명하지만, 사용의 가능한 제한들을 표시하지 않는다.
도 1a 및 도 1b는 얇은 카드 내에 방사선 민감 재료의 '포켓'(컷 아웃/채널 영역)에 내장되는 개인 선량계를 포함하는 식별(ID) 카드 실시예를 도시하며, 도 1a는 카드 및 선량계의 상단 측면 단부도들을 도시하고, 도 1b는 카드에 배치될 섹션/채널 영역 재료에 방사선 민감 재료를 수용하기 위한 카드의 상단 측면도 및 단부도를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 예를 들어 도 2b의 분해된 라미네이트 구성에서와 같이, 개인 선량계, 카드의 전체 도처에 분산되는 방사선 민감 재료 또는 그것의 층을 포함하는 ID 카드의 다른 실시예를 도시한다.
도 3은 상단 신호 라인과 하단 접지 평면 사이에 삽입되는 방사선 민감 ID 카드를 보완하는 중공 영역(hollowed-out region)을 포함하는 검출 ESR 기구 프로브 컴포넌트(프로브)의 비공진, 송신 라인 구조를 상면도, 측면도 및 단부도로 도시한다(도 1에서와 동일한 저면도, 단부도 및 측면도).
도 4는 상단 연결 라인(신호 라인)과 하단 접지 평면 사이의 마이크로웨이브 자기장(B1)의 유한 요소 시뮬레이션들로 오버레이되는 비공진 송신 라인의 단면도(도 3의 섹션 A)이며, 음영 농담들은 전기장 방향을 표시하기 위해 마이크로웨이브 자속 밀도를 비례 화살표들에 의해 μΤ로 표시한다(시뮬레이션은 +25 dBm의 입력 전력과 8.5 GHz에 대해 도시됨).
도 5는 검출기 기구를 구현하는 장치의 일 실시예를 도시하는 회로도이다.
도 6은 비공진 송신 라인 프로브 내에 삽입되는 방사선 민감 재료를 포함하는 개인 선량계 ID 카드를 도시하며, 그것은 적절한 자석의 극들 사이에 위치된다. 이러한 실시예에서, 방사선 민감 재료는 큰 준정적 자기장(B₀), 마이크로웨이브 자기장(B₁), 및 큰 준정적 자기장(B_m)의 오디오 주파수 변조를 동시에 받는다.
도 7은 비공진 송신 라인 매치 방사선 민감 '포켓'과 근접하여 삽입되는 카드, 및 검출기 기구의 자석 장치의 사진이다.
도 8은 비공진 송신 라인, 방사선 민감 '포켓'을 가진 ID 카드, 및 검출기 기구의 자석 장치의 추가 측면도 사진이다.
도 9는 L-알라닌 자유 라디칼 전자 스핀 공진 스펙트럼의 중심 피크의 전자 스핀 공진 일차 도함수 흡수 스펙트럼의 트레이스이며, 10 ms의 전체 측정 시간 동안 ID 카드 매체에 내장되는 50 mg의 L-알라닌의 1,000 Gy의 감마 방사선의 결과이다.
도 10은 L-알라닌 자유 라디칼 전자 스핀 공진 스펙트럼의 중심 피크의 ESR 일차 도함수 흡수 스펙트럼의 트레이스이며, 7분의 전체 측정 시간 동안 ID 카드 매체에 내장되는 50 mg의 L-알라닌의 1 Gy의 감마 방사선의 결과이다.

도 1a는 상단 측면 에지도 및 단부도로 도시하고 도 1b는 ID 카드(1)의 일부가 포켓(컷 아웃 채널 영역)에 방사선 민감 재료(RSM)(2)를 포함하는 것을 유사한 도면들 및 분해된 형태로 도시한다. 이러한 포켓 포함 RSM은 제조 동안(전형적으로 적층화 또는 캡슐화에 의해) ID 카드의 두께 내에 내장되고 위치되는 선량계의 역할을 한다. 이러한 방식으로, ID 카드는 대량 제조될 수 있다. 방사선 민감 ID 카드 스톡은 연방, 주, 및 지방 정부 발행 ID 카드들, 주 발행 운전 면허증들, 군 발행 ID 카드들, 및 상업적 발행 카드들 예컨대 은행 발행 신용 및 ATM 액세스 카드들을 포함하지만 이들에 제한되지 않는, 다양한 적용들의 제조에서 출발 재료로서 이용될 수 있다.

매입형 RSM의 체적은 선택된 RSM의 조성 및 최종 ID 카드 치수들에 의존할 것이다. ESR 유도 선량측정은 이송 선량 측정(transfer dosimetry measurement)이다. 그것에 의해, RSM에서 발생되는 안정한 자유 라디칼들의 전체 수의 ESR 측정은 교정된 전체 흡수된 선량과 관련된다. 따라서, RSM의 체적은 개인 선량을 평가하기 위해 요구되는 요구된 선량 감도에 의존한다. 방사선의 더 높은 선량들은 더 큰 수들의 ESR 가시 자유 라디칼들을 발생시키고 더 작은 체적들의 RSM이 교정된 선량에 도달하는 것을 요구한다. 방사선의 더 낮은 선량들은 비교적 더 작은 수들의 ESR 다시 자유 라디칼들을 발생시키고 더 큰 체적들의 RSM을 요구한다. 이러한 체적 비율은 고정된 ESR 측정 시간을 가정한다. ESR 측정 시간들이 연장될 수 있으면, 이때 RSM의 유사한 체적들은 더 높은 및 더 낮은 선량 평가들 둘 다를 위해 사용될 수 있다.

ID 카드의 두께 내의 RSM의 배치는 다소 중요하지 않다. ESR 측정은 ID 카드 도처의 RSM의 체적에 민감하다. RSM의 포켓은 상단 또는 하단 면들에 오프셋될 수 있으며, 선량 평가에 대한 매우 적은 결과의 경우, 영역 배치는 검출기 기구 프로브 정렬을 받는다.

도 2는 등각 형태를 도시하고 도 2a는 부가 실시예가 ID 카드로 구성될 수 있는 것을 분해된 형태로 도시하며 여기서 RSM은 ID 카드 도처에서 충분한 밀도로 분산된다. 이러한 경우에, 카드(1)의 임의의 또는 모든 부분들은 ESR 송신 라인 구조 디자인이 이러한 더 큰 체적의 RSM(2)을 수락하기 위해 수정되었다면, 개인 선량의 ESR 측정 및 연관된 유래에 사용될 수 있다.

도 3은 방사선 선량 검출기 기구의 검출 슬롯(7) 내로 삽입되는 카드의 관계를 부분 단면 상면도, 측면 에지도 및 단부도로 도시하며, ID 카드 내의 RSM의 측방 배치는 비공진 ESR 송신 라인 구조의 구성에만 의존한다. 송신 라인(4)(연결 단자들(6)과 접지 평면(5) 사이임) 구조는 ESR 측정이 프로빙되는 활성 체적을 정의한다. 송신 라인 구조 디자인 및 제작의 용이성의 간단한 이유를 위해, 이러한 영역은 ID 카드의 에지 근방에 통상 위치된다. RSM의 포켓은 ESR 송신 라인 구조(도 3)가 선택된 배치에 액세스하도록 디자인되었다면 ID 카드 내의 어디든 측방으로 위치될 수 있다. 공통 마이크로스트립 기하학적 구조와 유사한 ESR 송신 라인 구조는 유전체의 일 측면 상의 정의된 전도 라인(신호 라인)(4) 및 유전체(3)의 다른 측면 상의 전도 접지 평면(5)을 가진 유전체 재료(3)의 슬랩을 포함한다. 마이크로웨이브 신호는 적절한 고주파수 동축 연결들(6)을 통해 대칭 송신 라인 구조 내로 도입된다. 이들은 공통 SMA 커넥터들, 2.4 mm 커넥터들, 및 1.8 mm 커넥터들을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는다. 송신 라인 구조의 대칭은 신호 전파 방향으로 보편성을 지시하며, 송신 라인 구조의 어느 하나의 측면은 마이크로웨이브 신호 입력으로서의 기능을 할 수 있는 반면에 상보적 측면은 마이크로웨이브 신호 출력의 역할을 한다. 유전체 재료의 조성, 유전체 재료의 두께, 및 신호 라인의 기하학적 구조는 마이크로웨이브 신호 송신에 대한 송신 라인 구조의 유효 임피던스을 결정하도록 디자인될 수 있다. 송신 라인 구조의 목적은 구조를 통해 마이크로웨이브 신호의 교대 전기장들 및 자기장들을 안내하는 것이다. 교대 전기장 및 자기장의 대부분은 신호 라인과 접지 평면 사이에, 즉 신호 라인 직하에 위치된다. 개인 선량을 유도하기 위해 사용되는 ESR 측정들은 RSM에 균일한 마이크로웨이브 자기장(B₁)의 인가를 요구한다. 정확도 및 속도는 자기장 변조를 개선하기 위해 송신 라인 전도 표면들에 천공들 또는 틈들을 통합함으로써 향상될 수 있으며 그것에 의해 더 빠른 스캔들 및 신속한 스캐닝 검출 아티팩트들의 사용을 허용하여, 측정들의 속도 및 정확도를 둘 다 증가시킨다.

도 3은 안내된 마이크로웨이브 자기장에 대한 시야 액세스를 얻기 위해 7로 도시된 바와 같이, 제거된 유전체 슬랩의 일부를 도시한다. 제거된 일부는 방사선 민감 ID 카드의 치수들을 보완하도록 디자인될 수 있다. 이러한 실시예에서, ID 카드는 RSM이 신호 라인과 접지 평면 사이에 전적으로 위치되도록 송신 라인 구조 내의 슬롯(7) 내로 삽입될 수 있으며, 따라서 마이크로웨이브 자기장에 노출을 최대화하고 안정한 자유 라디칼들 및 결과적 이송 선량측정의 ESR 검출을 용이하게 한다. 유전체 재료의 조성, 유전체 재료의 두께, 및 신호 라인의 기하학적 구조, 유전체 슬랩 내의 슬롯의 기하학적 구조, 식별 카드의 재료 조성 및 RSM의 재료 조성은 송신 라인 구조의 유효 임피던스를 결정하도록 디자인될 수 있다. 이러한 실시예에서, 임피던스는 50 옴이도록 디자인되어, 그것은 절대 다수의 마이크로웨이브 장비와 호환가능할 것이지만, 원칙적으로, 임의의 임피던스가 디자인될 수 있다.

도 4는 상단 신호 라인(4)과 하단 접지 평면(5) 사이의 마이크로웨이브 자기장을 표시하는 송신 라인 구조의 단면도(도 3의 섹션 A)이다. 유한 요소 시뮬레이션들은 그러한 구조에 존재하는 전형적 자기장들의 표시를 제공하기 위해 오버레이된다. 음영 농담들은 마이크로테슬라의 단위들로 자속 밀도를 표시하는 반면에 비례 화살표들은 전기장의 방향을 표시한다. 시뮬레이션들은 8.5 GHz에서 입력 마이크로웨이브 신호 +25 dBm에 대해 수행되었다. 이러한 시뮬레이션들은 상단 신호 라인과 접지 평면 사이의 그러한 송신 라인 구조에 존재하는 마이크로웨이브 자기장의 균일성 및 크기의 표시의 역할을 한다. 종래의 ESR 측정들(공진 캐비티 검출기를 이용함)은 거의 10 마이크로테슬라의 마이크로웨이브 자속 밀도들을 요구한다. 도 4에서의 시뮬레이션들은 ID 카드들(1) 내에 위치되는 RSM(3)에서 ESR 전이들을 유도하는데 적절한 것보다 더 많은 레벨들에서 마이크로웨이브 자기장들의 존재를 표시한다.

도 5는 ESR 기반 방사선 선량측정 센서의 회로도이다. 측정 구역의 중심에는 비공진 송신 라인 프로브가 있다. RSM을 포함하는 ID 카드는 비공진 송신 라인 프로브 내의 상보적 슬롯에 삽입된다. 이러한 2개의 구조는 큰 준정적 자기장(B₀)을 제공하는 적절한 자석(8)의 극들 사이에 공동 위치되며, 그것은 스펙트럼을 스위프 아웃하는 ESR 조건 주위에서 전자기 코일들(30)의 도움을 통해 느리게 변환된다. 이러한 실시예에 대해, B₀은 거의 300 mT이며, 그것은 거의 9 Ghz의 입력 마이크로웨이브 주파수들에 대한 ESR 전이들을 유도하는데 적절하다. 제2 자기장(B_m)은 또한 30을 사용하여 발생되고 거의 ≤ 1 mT의 진폭들을 가진 오디오 주파수들에서의 준정적 자기장의 사인파 변조이다. 이러한 변조 자기장(B_m)은 종래의 위상 민감 검출(로크인 증폭기)을 사용하여 측정 감도를 향상시키는 역할을 한다. 비공진 송신 라인 구조는 RSM에서 ESR 전이들을 여기시키는 것 및 검출하는 것 둘 다를 하기 위해 사용되는 초민감 ESR 브리지 회로와 인터페이스된다. 초민감 브리지 회로는 또한 상기 참조된 '004 특허에서 도 5에 도시된 정도까지 차용된다. 마이크로웨이브 브리지 회로의 동작 및 외부로 인가된 자기장을 동시에 스위프하고 변조하기 위해 요구되는 상세한 단계들은 아래에 논의된다. 선량 의존 RSM의 ESR 검출은 '004 특허에 논의되는 방식으로 본래 진행되어 본 구성에서 비공진 ESR 송신을 허용한다.

도 5는 헤테로다인 검출 시스템 브리지 회로(24)를 포함하는 전자 스핀 공진 분광계 실시예를 도시한다. 여기서, 여기 주파수는 여기 소스(9)에서 나온다. 증폭기(10)는 여기 주파수가 브리지(24)에 송신되기 전에 여기 주파수를 증폭하며, 여기 주파수는 스플리터(11)에 의해 분할되고 국부 발진기 아암(32)에 송신된다. 국부 발진기 아암(32)을 따라, 여기 주파수는 혼합기(23)의 국부 발진기 입력(33)에 의해 수신되기 전에 감쇠기(14)에 의한 감쇠 및 위상 시프터(15)에 의한 위상 시프트를 받는다. 혼합기(23)는 또한 조합기(20)로부터 출력되는 조합된 주파수를 수신하며, 이 주파수는 증폭기(22)에 의해 증폭된다.

국부 발진기 아암(32)에 송신되는 것 외에, 스플리터(11)로부터의 여기 주파수의 전력의 일부는 스플리터(17)에 의해 분할되고 참조 아암(16) 및 샘플 아암(31)을 통해 동시에 송신되기 전에 고주파수 동축 커넥터들(6)을 통해 감쇠기(12) 및 픽오프 티(pick-off tee)(13)를 경유하여 비공진 프로브(4,5)에 송신된다. 이러한 에너지는 공진 프로브를 통해 조합기(20)에 송신된다.

동시에, 참조 아암(16)은 샘플 아암(31) 및 참조 아암(16)으로부터의 여기 주파수가 조합기(20)에서 일치하고 파괴적으로 조합될 수 있도록 여기 주파수를 여기 소스(9)로부터 감쇠기(18) 및 위상 시프터(19)를 통해 전달한다. 참조 아암(16)(여기 주파수) 및 샘플 아암(31)(샘플에 의한 흡수의 부재에서 비공진 프로브(4,5) 및 고주파수 동축 커넥터들(6)을 통해 송신되는 여기 주파수)으로부터의 조합기(20)에서 조합되는 여기 주파수의 파괴적 조합으로 인해 여기 주파수는 위상 안에 있고 건설적으로 조합되거나 위상 밖에 있고 파괴적으로 조합된다. 참조 아암(16) 및 샘플 아암(31)으로부터의 여기 주파수들의 조합의 결과적 중첩은 브리지(24)가 밸런싱되고 제로 진폭 또는 매우 낮은 진폭을 갖는 조합된 주파수를 생성하도록 위상 시프터(19)를 조정함으로써 제로 진폭(또는 거의 제로 진폭)을 갖기 위해 이루어질 수 있다.

참조 아암(16) 및 샘플 아암(31)으로부터의 여기 주파수가 조합기(20)에 존재할 때, 참조 아암(16) 및 샘플 아암(31)은 밸런싱되고 조합기(20)로부터 출력되는 조합된 주파수는 낮은 진폭, 아마도 제로를 갖는다. 그러나, RSM이 여기 주파수를 흡수하고, 신호 주파수가 조합기(20)에 존재할 때, 참조 아암(16) 및 샘플 아암(31)은 언밸런싱된다. 언밸런싱된 경우에 대해, 조합기(20)로부터 출력되는 조합된 주파수는 여기 주파수로부터 전력을 흡수하는 여기 체적 비공진 프로브(4,5)에 존재하는 페어링되지 않은(unpaired) 전자들의 수에 비례한다. 언급된 바와 같이, 조합기(20)는 조합된 주파수를 혼합기(23)의 라디오주파수 입력(34)에 송신한다. 픽오프 티(21)는 조합된 주파수의 감시를 허용하기 위해 조합기(20)와 증폭기(22) 사이에 삽입될 수 있다.

혼합기(23)는 라디오주파수 입력(34)에서의 조합된 주파수 및 국부 발진기 입력(33)에서의 여기 주파수를 혼합하고 혼합기(23)의 출력 포트(35)에서 검출 주파수(예를 들어, 중간 주파수)를 생성한다. 검출 주파수는 위상 민감 검출기(25)에 나중에 송신되며, 그것은 참조 발진기(26)의 위상 및 주파수에 고정된다. 이러한 배열에서, 참조 주파수의 주파수 및 위상에서 검출 주파수를 감시하는 위상 민감 검출기(25)의 사용은 여기 주파수 및 자기장 강도의 함수로서 RSM에 의해 여기 주파수의 공진 흡수의 헤테로다인 검출을 달성한다. 따라서, 일 실시예에서, 전자 스핀 공진 분광계는 혼합기를 포함하는, 국부 발진기 아암을 갖는 브리지를 포함하여, 브리지는 검출 주파수를 생성하고 검출 주파수를 검출기에 송신하도록 구성된다.

자극들(8)은 전자 스핀 공진 분광계의 프로브(4,5)에 근접하여 배치되고, 변조 코일(30)은 자석(8)의 표면 상에 배치된다. 전자 스핀 공진 분광계는 비공진 프로브(4,5), 변조 코일(30), 및 자석(8)에 근접한 ID 카드 폼 팩터에서 RSM을 수신하도록 구성된다. 자석(8)은 자기장을 RSM에 인가하고, 변조 코일(30)은 RSM에 인가되는 자기장의 강도를 수정한다. RSM이 페어링되지 않은 전자를 포함할 때, 자석(8) 또는 변조 코일(30)로부터의 인가된 자기장은 제만 효과에 따라 자기 스핀 양자 수와 연관되는 에너지 레벨들을 교란시킨다. 그 결과, 페어링되지 않은 전자와 연관되는 에너지 레벨들은 자기장 강도의 함수로서 분할되고, 전자의 스핀 상태들(m, =±½) 사이의 전이는 여기 주파수가 페어링되지 않은 전자의 2개의 자기 스핀 상태 사이의 에너지 차이로 공진될 때 발생한다. 여기서, 단일 페어링되지 않은 전자가 논의되지만, RSM은 자기장에 의해 잠재적으로 교란되는 복수의 페어링되지 않은 전자를 포함할 수 있다. 따라서, 전자 스핀 공진 전이(즉, 자기 양자 수(m)에 의해 주어지는 전자 자기 스핀 상태들 사이의 전이)는 비공진 프로브(4,5)를 통해 RSM을 받는 여기 주파수가 페어링되지 않은 전자의 자기 서브레벨들 사이의 주파수 분리와 매칭할 때 자석(8)으로부터의 인가된 자기장에 존재하는 RSM에 대해(또는 변조 코일(30)에 의해 수정된 바와 같이) 발생한다. 이러한 방식으로, 샘플 RSM은 비공진 프로브(4,5)로부터의 여기 주파수에서 일부 전력을 흡수한다. 그 결과, 비공진 프로브(4,5)를 통해 송신되는 여기 주파수의 전력의 양은 전자 스핀 공진 전이를 겪는 RSM이 없을 때에 여기 주파수의 전력보다 더 적다. 아래에 논의되는 바와 같이, 전자 스핀 공진 전이가 발생할 때, 송신된 여기 주파수는 변조 코일(30)로부터 RSM으로 인가되는 참조 주파수에 관한 정보를 포함하기 때문에 신호 주파수로 언급된다. 더욱이, RSM이 없거나 여기 주파수로부터 전력을 흡수하지 않을 때(여기 주파수가 페어링되지 않은 전자의 에너지 레벨들의 제만 분할로 공진되지 않기 때문에), 여기 주파수는 브리지(24)가 밸런싱된 채로 남아 있도록 조합기(20)에 송신된다.

RSM이 여기 주파수로부터 전력을 흡수할 때, 신호 주파수는 조합기(20)에 송신된다. 그러나, 브리지(24)는 비공진 프로브(4,5)에 송신되는 여기 주파수에 대해 밸런싱되었고 비공진 프로브(4,5)를 통해 송신되는 신호 주파수에 대해 밸런싱되지 않았다. 조합기(20)에서 신호 주파수가 있을 때, 브리지(24)는 조합기(20)로부터 출력되는 조합된 주파수가 신호 주파수에 비례하는 진폭(즉, RSM에 의해 흡수되는 여기 주파수의 전력의 양)을 갖도록 언밸런싱된다.

참조 발진기(26)는 참조 주파수를 생성하고 위상 민감 검출기(25)뿐만 아니라 자극들(8)과 비공진 프로브(4,5) 사이에 삽입되는 변조 코일(30)에 송신한다. 바이어스 티(28)는 증폭기(27)로부터의 참조 주파수 및 전력원(29)(예를 들어, 스위프 발생기)으로부터의 바이어스 전압을 수신하고 (변조 코일(30)에 대한 출력으로서) 바이어스 전압의 레벨에서 바이어싱되는 참조 주파수를 송신한다. 그러므로, 변조 코일(30)은 변조 코일(30)이 비공진 프로브(4,5)에 인가되는 자석(8)으로부터의 자기장 강도를 변조하도록 바이어스 전압의 레벨에서 바이어싱되는 참조 주파수를 수신한다. 변조 코일(30)은 바이어스 전압, 참조 주파수, 또는 그것의 조합을 수신하도록 구성되는 것으로 생각된다. 이러한 방식으로, 비공진 프로브(4,5)를 통해 송신되는 신호 주파수는 인가된 자기장 내의 RSM의 변조된 흡수에 대응하는 참조 발진기(26)의 참조 주파수에서 변조된다. 이러한 배열에서, 위상 민감 검출기(25)는 호모다인 검출 시스템의 일부이며, RSM에 의한 여기 주파수의 흡수는 참조 주파수의 주파수에서 변조되고, 흡수의 진폭은 비공진 프로브(4,5)의 여기 체적 내에 있는 RSM 내의 페어링되지 않은 전자들의 수(또는 결함 밀도)에 비례한다. 더욱이, RSM에 의한 흡수는 자석(8) 및 변조 코일(30)의 조합으로부터의 자기장의 강도로 인해 전자 자기 스핀 상태들의 분리로 공진되는 여기 주파수의 주파수에서 발생한다.

도 6은 RSM을 포함하는 ID 카드를 개략적으로 도시하고 송신 라인 구조는 적절한 자석(8)의 극들 사이에 배치된다. 송신 라인 구조는 신호 라인(4) 및 접지 평면(5)이 자석의 극 면들과 평행하거나, B₀에 수직이도록 정렬된다. 이것은 B₁과 B₀ 사이의 직교성을 보장하고 따라서 ESR 전이들을 용이하게 한다. RSM을 포함하는 ID 카드는 송신 라인 구조 내의 유전체 슬랩(7)의 슬롯 내에 배치된다. 적절한 외부 자석은 많은 형태들로 존재할 수 있으며, 그것은 ESR 전이들을 유도하는 값들에서 B₀을 스위프하고 변조하기 위해 요구되는 적절한 코일들을 가진 종래의 저항 전자석들, 종래의 초전도 자석들, 및 영구 자석 배열들을 포함하지만 이들에 제한되지 않는다.

도 7 및 도 8은 방사선 민감 '포켓'(2)을 가진 ID 카드(1)를 포함하는 실험 장치의 프로토타입들의 사진들이다. 송신 라인 구조는 마이크로웨이브 신호 입력 및 출력 커넥터들(6)만이 보이는 상태에서 자기 장치(8)의 극들과 코일들 사이에서 다소 모호하다. 기구의 다른 특징들은 본원에 달리 수정된 것을 제외하고, 상기 인용된 US 특허 9,507,007('004)에 제시된다.

도 9는 결정성 아미노산, L-알라닌에서의 감마 방사선 유도 안정한 자유 라디칼과 연관되는 중심 피크의 일차 도함수 ESR 흡수 스펙트럼의 마이크로그래프 트레이스이다. 결정성 L-알라닌(90중량%)은 폴리에틸렌(10중량%)과 혼합되었고 종래의 필 프레스를 사용하여 150 C에서 15 mm x 4 mm x 0.6 mm 펠릿으로 프레스되었다. L-알라닌 펠릿의 최종 질량은 거의 50 mg이었다. 그 다음, 펠릿은 L-알라닌 펠릿을 수용하기에 충분히 큰 포켓 내의 0.762 mm 두께 표준 크기 식별 카드에 내장되었다. 그 다음, 전체 ID 카드는 1,000 Gy의 감마 방사선을 받았다. 중심 피크의 일차 도함수 스펙트럼의 피크 대 피크 높이는 환자 수용 선량에 대한 프록시의 역할을 한다. 스펙트럼은 +25 dBm의 전력에서 8.8 GHz로 취해졌다. 자기장 중심은 거의 300 mT이었고 100 kHz에서의 0.8 mT 변조 필드에 의해 거의 10 mT로 스캐닝되었다. 변조 주파수에 참조되는 로크인 증폭기는 흡수를 기록했다. 전체 취득 시간은 10 ms(1 스캔)이었다.

유효 RSM의 형태들은 예를 들어, (a) 1 킬로그램의 재료의 수율의 증가를 초래하는 상기 사용된 15mm x 4mm x 0.6mm에서 더 작은 크기들 예를 들어 5mm x 4.5mm x .6mm(약 15mg)까지의(15mm x 4mm x 0.6mm에서의 약 100,000 펠릿에서 5mm x 5mm x 0.6mm에서의 약 300,000까지의) 펠릿 크기의 감소, (b) 원형, 정사각형, 타원형, 직사각형 펠릿들 또는 디쉬들 또는 다른, 사면체, 구형, 로드 또는 편원 고체 형태들, (c) 겔들로서 또는 (d) 슬러리들 및 에멀젼들을 포함하는 유체 형태로 포함하는 상기 설명된 펫릿으로부터 변화될 수 있다. 유체 형태들은 분광계 자기장을 인터페이싱하기 위한 격실에 존재하거나 다른 곳에 포함되고 측정 시에 컴포넌트들에 공급될 수 있으며, 미세유체 채널들은 연동 롤들, 손가락 압력, 정전기, 전자기 또는 다른 방법을 포함하는 다양한 형태들의 드라이브 하에 격실로 이어진다. 대안적으로, 카드의 RSM 함량의 다양한 RMS 위치들은 컴포넌트 필드에 순차적으로 제공될 수 있고 판독들은 합산될 수 있다.

도 10은 결정성 알라닌 내의 감마 방사선 유도 자유 라디칼과 연관되는 중심 피크의 일차 도함수 ESR 흡수 스펙트럼을 도시하며, 그것은 1 Gy의 감마 방사선을 받았다. 샘플 준비는 도 9에 대해 설명된 것과 동일했으며, 단지 차이는 수용된 방사선 선량이다. 이러한 측정을 위한 전체 취득 시간은 7분이었다. 도 10에 예시된 스펙트럼은 도 9에 도시된 것보다 실질적으로 더 민감하다. 이것은 다양한 실험 최적화들로 인한 것이며, 그것은 송신 라인 구조가 ID 카드를 더 양호하게 보완하는 것을 허용한다. 이러한 최적화들은 송신 라인 구조(ID 카드가 삽입됨)의 양호한 임피던스 매칭을 보증하기 위해 송신 라인 구조의 신호 라인(4)에 대한 미묘한 기하학적 변경들을 포함한다. 일반적으로, 이러한 최적화들은 송신 라인 기하학적 구조 및 임피던스를 표준 ID 카드 폼 팩터에 최상으로 매칭시키기 위해 일련의 단계들을 표현한다.

L-알라닌은 알려진 안정된 방사선 유도 자유 라디칼을 가짐에 따라, 이러한 측정들을 위해 선택되었다. 그러나, 본 발명들은 L-알라닌에 제한될 필요는 없지만, 그것은 이러한 적용에 적절한 다양한 다른 방사선 민감 재료(RSM) 후보들, 예를 들어 고밀도 하이드록시아파타이트 [Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂]; 리튬 또는 칼슘 포메이트가 있음에 따라, 현재 바람직하다. 측정들은 또한 거의 300 mT의 B₀ 값들 및 거의 9 GHz의 마이크로웨이브 주파수들에서 취해졌다. 이러한 공진 조건들은 종래의 실온 ESR 측정들과의 호환성을 위해 선택되었고 동작 조건들에 관한 제한들을 표현하지 않는다. 원칙적으로, 공진 조건이 충족되는 한, B₀ 및 마이크로웨이브 주파수들 둘 다는 적용의 요구들을 충족시키기 위해 스케일링될 수 있다.

일반 대중은 이하와 같이 ESR 기반 선량측정 시스템의 이러한 디자인을 이용할 것이다. 개인은 ID 카드를 ESR 센서 내로 삽입할 것이며, 그 후 시스템은 장래의 조치를 위해 수용된 선량 값 및 명령어들을 반환한다. 비공진 송신 라인 구조를 사용하는 것은 또한 많은 보조 인프라 장비의 다운사이징을 허용한다. 완성된 시스템은 대량 사상자 방사선 이벤트 동안 또는 바로 뒤에(바람직하게는 전에) 배달에 적절한 높이 전개가능한 패키지들에서, ESR 분광계의 물리 중량 및 풋프린트를 대폭적으로 감소시키고, 개인 선량계들 및 검출기 기기의 사용을 용이하게 한다.

디바이스들 및 방법들은 신속한 완화 단계들을 요구하는 방사선 후에 인간들, 동물들, 식물들 및 객체들에 아주 근접하여 방사선 선량을 측정하거나, 아무것도 확인하지 않거나 중요하지 않은 장해를 확인하고, 대상들을 제거하여 유효 완화 활동들을 허용하기 위해 사용될 수 있다. 디바이스 및 시스템은 전체로서(즉, 상기 설명된 카드 폼 팩터 선량계들과 유사한 디바이스들을 가짐) 또한 큰 모집단들의 신속하고 광범위한 분석을 위해 사용될 수 있어, 다양한 벡터들을 통한 화학적 독성 생물학적 방출들, 또는 감염 확산들/ 유행병들과 같은 방사선 에너지 스펙트럼 이벤트들 외에 다른 대량 사상자 조건들(실제적 또는 가정된)을 처리한다.

식별 카드 폼 팩터는 또한 예를 들어, 그것을 소지하는 예상된 대상에 관한 관련 정보를 반송할 수 있다(또는 그것을 부착하거나 내장할 수 있음): 카드 식별/연관, 제휴들, 의료 조건들 또는 이력, 비상 연락 정보, 특수 요구들, 및/또는 노출 감시(현재 또는 소급).

하나 이상의 실시예가 도시되고 설명되었지만, 수정들 및 치환들은 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나는 것 없이 그것에 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 예시들로서 설명되었고 제한으로서 설명되지 않았다는 점이 이해되어야 한다. 본원에서의 실시예들은 독립적으로 사용될 수 있거나 조합될 수 있다.

본원에 개시되는 모든 범위들은 종점들을 포함하고, 종점들은 서로 독립적으로 조합가능하다. 범위들은 연속적이고 따라서 범위에서 모든 값 및 그것의 서브세트를 포함한다. 달리 진술되거나 맥락적으로 적용가능하지 않는 한, 모든 퍼센티지들은 양을 표현할 때, 중량 퍼센티지들이다. 본원에 사용된 바와 같은 접미사 "(들)"은 그것이 수정하는 용어의 단수 및 복수 둘 다를 포함하며, 그것에 의해 그러한 용어 중 적어도 하나를 포함하도록 의도된다(예를 들어, 착색제(들)은 적어도 하나의 착색제들을 포함함). "임의적" 또는 "임의로"는 나중에 설명된 이벤트 또는 상황이 발생할 수 있거나 발생할 수 없는 것, 및 이벤트가 발생하는 사례들 및 이벤트가 발생하지 않는 사례들을 설명이 포함하는 것을 의미한다. 본원에 사용되는 바와 같이, "조합"은 블렌드들, 혼합물들, 합금들, 반응 생성물들 등을 포함한다.

본원에 사용되는 바와 같이, "그것의 조합"은 임의로 동일한 종류의 성분들, 컴포넌트들, 화합물들, 또는 요소들 중 하나 이상과 함께, 지명된 성분들, 컴포넌트들, 화합물들, 또는 요소들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 언급한다.

인용 또는 인용 없는 설명에 의해 본원에 언급되는 모든 참고문헌들은 본원에 참조로 그리고 종래 기술 또는 다른 중요한 관련을 특허성에 대조하는 편견 없이 포함된다. 발명을 설명하는 맥락에서(특히 이하의 청구항들의 맥락에서) 용어들 "하나의(a 및 an)" 및 "상기(the)" 및 유사한 지시대상들의 사용은 본원에 달리 표시되거나 맥락에 의해 분명히 모순되지 않는 한, 단수 및 복수 둘 다를 커버하는 것을 해석되어야 한다. "또는"은 "및/또는"을 의미한다. 본원에서의 용어들 "제1", "제2", "일차", "이차" 등은 임의의 순서, 양, 또는 중요성을 나타내는 것이 아니라, 오히려 하나의 요소를 다른 요소와 구별하기 위해 사용된다는 점이 추가로 주목되어야 한다. 양과 관련하여 사용되는 수식어 "약"은 정해진 값을 포함하고 맥락에 의해 지시되는 의미를 갖는다(예를 들어, 그것은 특정 양의 측정과 연관되는 에러의 정도를 포함함). 접속사 "또는"은 리스트 또는 대안들의 객체들을 연결하기 위해 사용되고 분리되지 않으며; 오히려, 요소들은 개별적으로 사용될 수 있거나 적절한 상황들 하에 함께 조합될 수 있다.

Claims (9)

1. 운영 물리 선량측정 시스템(operational physical dosimetry system)으로서,
   (a) 사람들, 또는 일상적인 또는 가까이 근접한 다른 객체들에 소지되고 방사선 상태 기구에 의해 용이하게 액세스되는 식별 카드 폼 팩터의, 인간들 및 서비스 동물들(service animals), 또는 보호될 상기 객체들에 대한 개별 개인 대용 디바이스들(individual personal surrogate devices),
   (b) 상기 디바이스 내로 또는 상기 디바이스 상에 통합되는 방사선 가변 재료 - 전자기 스펙트럼의 하나 이상의 밴드에서의 입사 방사선 노출에 응답하는 상기 방사선 가변 재료의 특성은 그러한 노출의 초기의 결과로서 시프트되고, 상기 방사선 노출 후에 상기 방사선 가변 재료는 그러한 시프트를 유지함 -,
   (c) 이온화 방사선의 결과로서 예측가능 전자 스핀 변경들을 검출하는 방사선 상태 기구, 및
   (d) 검출기 기구에 의한 상기 방사선 가변 재료의 판독을 가능하게 하기 위한 수단
   을 포함하며,
   (f) 상기 기구는, 영구 자석 극들을 갖고, 추출 및 검출 동작을 위한 송신 라인 마이크로웨이브 프로브로 구성되고, 유효 공진 피크를 설정하고 기록하기 위해 자기장들을 스위프하고 변조하는 코일들을 포함하는 ESR 검출기 기구인,
   운영 물리 선량측정 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 ESR 검출기 기구는 단일 ESR 스펙트럼 모드에서 동작하도록 구성된 전자 스핀 공진 분광 기구이며,
   상기 시스템은,
   (e) 상기 개별 개인 대용 디바이스들의 상기 방사선 가변 재료의 방사선 상태의 여기 및 검출을 위해 구성되고 배열되는 송신 라인
   을 추가로 포함하는 운영 물리 선량측정 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 방사선 가변 재료는, 알라닌, 고밀도 하이드록시아파타이트, 리튬 또는 칼슘 포메이트로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 운영 물리 선량측정 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 방사선 가변 재료는, L-알라닌인, 운영 물리 선량측정 시스템.
7. 운영 물리 선량측정 시스템(operational physical dosimetry system)을 위한 방법으로서,
   (a) 사람들, 또는 일상적인 또는 가까이 근접한 다른 객체들에 소지되고 방사선 상태 기구에 의해 용이하게 액세스되는 식별 카드 폼 팩터의, 인간들 및 서비스 동물들(service animals), 또는 보호될 상기 객체들에 대한 개별 개인 대용 디바이스들(individual personal surrogate devices)을 제공하는 단계;
   (b) 상기 디바이스 내로 또는 상기 디바이스 상에 통합되는 방사선 가변 재료를 제공하는 단계 - 전자기 스펙트럼의 하나 이상의 밴드에서의 입사 방사선 노출에 응답하는 상기 방사선 가변 재료의 특성은 그러한 노출의 초기의 결과로서 시프트되고, 상기 방사선 노출 후에 상기 방사선 가변 재료는 그러한 시프트를 유지함 -;
   (c) 이온화 방사선의 결과로서 예측가능 전자 스핀 변경들을 검출하는 방사선 상태 기구를 제공하는 단계; 및
   (d) 검출기 기구에 의한 상기 방사선 가변 재료의 판독을 가능하게 하기 위한 수단을 제공하는 단계
   을 포함하고,
   상기 기구는, 영구 자석 극들을 갖고, 추출 및 검출 동작을 위한 송신 라인 마이크로웨이브 프로브로 구성되고, 유효 공진 피크를 설정하고 기록하기 위해 자기장들을 스위프하고 변조하는 코일들을 포함하는 ESR 검출기 기구인, 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 방사선 가변 재료는, 알라닌, 고밀도 하이드록시아파타이트, 리튬 또는 칼슘 포메이트로 구성되는 그룹으로부터 선택되고,
   상기 식별 카드 폼 팩터의 제조 공정 및 수명 동안 구조적 완전성을 유지하기 위해 상기 식별 카드 폼 팩터에 충전 재료(filler material)가 포함되는, 방법.
9. 삭제

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