KR20150003393A - 직업적 및 환경적 선량계측을 위한 무선, 움직임 및 위치-감지, 집적형 방사선 센서 - Google Patents
직업적 및 환경적 선량계측을 위한 무선, 움직임 및 위치-감지, 집적형 방사선 센서 Download PDFInfo
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Abstract
직업적 및 환경적 선량측정 시에 사용되면서, 다수의 센서 디바이스들 (하나 이상의 수동 집적형 전자적 방사선 센서, MEMS 가속도계, 무선 송신기 및 선택사양적으로 GPS, 써미스터, 또는 다른 화학적, 생물학적 또는 EMF 센서들) 및 이온화 방사선, 움직임, 및 글로벌 위치를 검출하고 무선으로 전송하는 것을 동시에 하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 방사선 선량계가 개시된다. 기술된 선량계는 독립식 수동 집적형 선량계를 생성하기 위한 새로운 프로세스들 및 알고리즘들을 사용한다. 또한, 개시된 실시예들은 MEMS 및 나노기술 제조 기법을 사용하여서 센서 요소 주위에 "필터링 버블"을 제공하는 방사선 감쇠 재료 내에 개별 이온화 방사선 센서를 캡슐화하고, 다수의 센서 요소들 주변에 다수의 감쇠 재료들 (필터들) 을 사용하고, 상이한 타입들의 이온화 방사선 및 상이한 방사선 에너지 간을 구별하기 위한 소프트웨어 알고리즘을 사용한다.
Description
관련 출원에 대한 교차 참조
본원은 2013년 5월 31일에 Valentino 등에 의해서 출원된 미국 특허 출원 번호 13/906,553 "Wireless, Motion and Position-Sensing, Integrating Radiation Sensor for Occupational and Environmental Dosimetery"에 대한 우선권을 주장하며, 이 553 출원은 2012년 6월 1일에 Valentino 등에 의해서 출원된 미국 가 특허 출원 번호 61/654,162 "Wireless, Motion and Position-Sensing, Integrating Radiation Sensor for Occupational and Environmental Dosimetery" 에 대한 우선권을 주장하며, 이 문헌들은 그 전체 내용이 본 명세서에서 참조로서 인용된다.
본 발명은 검출기들의 네트워크들 및 검출기 시스템들에 관한 것이며, 특히, 이벤트의 시간, 위치, 주변 온도, 움직임 및 강도를 기록하고; 방사선 이벤트로 인한 흡수된 도즈량 (dose) 등가치를 정확하게 계산하고; 무선 네트워크를 통해서 매우 많은 수의 센서 시스템들로부터 수집된 데이터를 사용함으로써 이벤트들의 분포를 맵핑하고; 및 수집된 센서 데이터 네트워크를 분석하여서 이벤트의 가능성이 있는 심각성을 예측함으로써, 이온화 방사선으로의 피폭과 같은 측정가능한 이벤트를 검출 및 정량화할 수 있는 센서 시스템의 설계에 관한 것이다.
직업적 방사선 피폭 이벤트는 헬스케어, 오일 및 가스 산업, 군대 및 이온화 방사선을 방출하는 재료들 또는 디바이스들의 사용이 의도하지 않게 또는 직업적으로 회피불가능한 피폭 이벤트들을 낳을 수 있는 다른 산업 환경들에서 발생할 수 있다.
비상상황 방사선 피폭 이벤트들은 RDD (Radiological Dispersal Device), IND (Improvised Nuclear Device), 또는 방사성 재료의 다른 소스가 배출되어서 소정의 구역을 오염시키는 경우에 발생할 수 있다.
방사선 선계량 프로그램들은 방사선에 피폭될 수 있는 작업자를 모니터링하고 보호하기 위해서 개발되었다. 방사선 선량계를 사용하여서 측정된 개인 도즈량 등가치 (individual dose equivalent) 는 통상적으로 개인에 대한 방사선 도즈량을 모니터링하는데 사용된다. 개인 도즈량 등가치를 방사선 피폭 이벤트로부터 정확하면서 신뢰하게 측정하는 것은 방사선 선량계의 핵심 요소이다. 개인 도즈량 등가치는 통상적으로 상이한 방사선 소스들로부터 그리고 광범위한 에너지들을 통해서 측정되며, 이러한 소스들은 x 선들, 감마 선들, 알파 입자들, 베타 입자들 및 중성자들을 포함할 수 있다. 상이한 방사선 소스들로부터 도즈량을 정확하게 측정하기 위해서, 다수의 개인 선량계들은 검출기 요소들의 어레이를 포함하며, 각 검출기 요소는 다양한 타입의 방사선 필터 재료들을 가지며, 도즈량 계산 알고리즘을 사용하여서 각 검출기 요소로부터의 응답들의 수치적 결합으로부터 개인 도즈량 등가치를 정확하게 계산한다.
보다 최근에, 비상상황 관리 플랜들은 비상상황 방사선 이벤트들에 대하여 안전하면서 적시에 응답할 수 있도록 개발되었다. 방사선 이벤트 이후의 임의의 비상상황 관리 플랜의 중요한 측면은 소방관, 경찰관 및 다른 비상상황 구조자들 ("응급 구조자들"), 헬스케어 작업자들, 및 방사선 또는 핵관련 디바이스로부터 기인되는 방사선에 피폭될 수 있는 시민들의 안전을 보장하는 것이다. 응급 구조자들 및 헬스케어 작업자들의 방사선 피폭은 때로 적어도 부분적으로는 통상적인 방사선 검출 디바이스들을 사용하여서 모니터링되지만, 잠재적으로 수만명의 시민들의 피폭은 보다 복잡한 문제를 낳는다.
또한, 제거가능한 오염이 제거된 후에, 공중의 개별 구성원들 및 많은 수의 작업자들에 대한 외부적 개인 선량계 모니터링을 위한 필요가 존재할 수 있다. 사이트 복구는 긴 프로젝트이며 사회 혼란을 최소화하기 위해서, 거주자들이 완벽한 세정이 이루어지기 전에 특정 구역들로의 접근을 허용할 필요가 있을 수 있다. 예를 들어서, 시민들이 환승 센터, 직통로 또는 건물의 특정 구역들을 통과하게 허용하는 것은 정부 작전, 상업, 가족 재회, 일상적인 의료 처리들 등을 용이하게 할 것이다. 개인들이 오염된 지역을 통해서 이동할 때에는, 방문한 각 위치에서의 피폭 시간 및 도즈량을 아는 것이 가치있을 수 있다. 이러한 도즈 측정치들은 도즈량의 모델 기반 추정치들에 대한 의존도를 감소시키며 잠재적으로 여전히 오염된 구역에 걸쳐서 도즈 이벤트 데이터를 수집하는 매우 많은 선량계들로부터 재구성된 동적 도즈량 분포의 지형학적 맵을 제공함으로써 불필요한 지역 제한들을 피할 수 있다. 사회에 거의 비용이 들지 않으면서 공중이 배제될 수 있는 폐기된 시설에서의 세정작업과는 달리, 도시 환경에서, 시간은 본질적인 요소이며 배제 비용이 상대적으로 낮은 방사선 도즈량으로의 피폭을 피하는 이점보다 클 수 있다. 세정작업 후에, 선량계가 그들의 개인 도즈량이 허용가능한 임계치들보다 작고 최종 세정작업이 유효하다는 것을 공중에게 확신시키는 것을 촉진할 수 있다.
방사선 이벤트들의 경우들에서, 몇 개의 방사선 측정 기법들이 현재 존재하는데 이들은 TLD 선량계들, OSL 선량계들, 전자적 선량계들, 석영 또는 탄소 섬유 일렉트릿 (electret), 및 다른 고체상 방사선 측정 디바이스들을 포함한다.
TLD (Thermoluminescent Dosimeter) 뱃지들 (badges) 은 방사선으로부터 축적된 에너지를 유지하는 특정 재료 (예를 들어서, 리튬 플루오라이드) 를 사용하는 개인 모니터링 디바이스들이다. TLD 뱃지들은 TLD 재료가 TLD 판독기 (비례적 전류를 제공하도록 캘리브레이션됨) 에 의해서 검출된 광을 방출하게 하는 열을 사용하여서 판독된다. TLD 뱃지들의 상당한 단점은 이 디바이스의 신호가 판독 동안에 소거 또는 제로화되며, 상당한 시간이 판독결과를 얻는데 요구되며, 선량계들이 판독을 위해서 프로세싱 랩 (laboratory) 으로 반환되어야 한다는 것이다.
OSL (Optically Stimulated Luminescence) 뱃지들은 OSLM (optically stimulated luminescent material) (즉, 알루미늄 산화물) 을 사용하여서 방사선 에너지를 유지한다. OSL 재료 내의 작은 결정 트랩들 (crystal traps) 이 방사선 피폭로부터의 에너지를 트랩 및 저장한다. 피폭량이 일 칼라 (즉, 녹색) 의 자극 광으로 결정 트랩들을 조사하고 다른 칼라 (즉, 청색) 의 방출된 광의 양을 측정함으로써 결정된다. 이와 달리, 펄싱된 광 자극이 사용되어서 자극 광과 방출 광 간을 구별하는데 사용될 수 있다 [예를 들어서, 미국 특허 번호 5,892,234 및 5,962,857 참조]. TLD 시스템들과는 달리, OSL 시스템들은 단지 몇 초만에 판독결과를 제공하며 피폭 신호의 단지 매우 작은 비율만이 판독 동안에 고갈되기 때문에, 이 선량계들은 다수회로 판독될 수 있다. OSL 선량계들은 작고, 현장-이동가능한 판독기들을 사용하여서 현장에서 판독될 수 있지만, 이 판독기들은 매우 크며 느리며 고가여서 현장에서의 개별적인 실시간 판독들이 어렵다. 기록된 도즈량을 보고하기 위한 현재 존재하는 OSL 선량계 프로그램들에서, 선량계들은 판독을 위해서 프로세싱 랩으로 반환되어야 한다.
OSL (Optically Stimulated Luminescence) 뱃지들은 OSLM (optically stimulated luminescent material) (즉, 알루미늄 산화물) 을 사용하여서 방사선 에너지를 유지한다. OSL 재료 내의 작은 결정 트랩들 (crystal traps) 이 방사선 피폭로부터의 에너지를 트랩 및 저장한다. 피폭량이 일 칼라 (즉, 녹색) 의 자극 광으로 결정 트랩들을 조사하고 다른 칼라 (즉, 청색) 의 방출된 광의 양을 측정함으로써 결정된다. 이와 달리, 펄싱된 광 자극이 사용되어서 자극 광과 방출 광 간을 구별하는데 사용될 수 있다 [예를 들어서, 미국 특허 번호 5,892,234 및 5,962,857 참조]. TLD 시스템들과는 달리, OSL 시스템들은 단지 몇 초만에 판독결과를 제공하며 피폭 신호의 단지 매우 작은 비율만이 판독 동안에 고갈되기 때문에, 이 선량계들은 다수회로 판독될 수 있다. OSL 선량계들은 작고, 현장-이동가능한 판독기들을 사용하여서 현장에서 판독될 수 있지만, 이 판독기들은 매우 크며 느리며 고가여서 현장에서의 개별적인 실시간 판독들이 어렵다. 기록된 도즈량을 보고하기 위한 현재 존재하는 OSL 선량계 프로그램들에서, 선량계들은 판독을 위해서 프로세싱 랩으로 반환되어야 한다. OSL 재료들 및 시스템들에 대한 보다 많은 정보를 위해서, Miller에게 공고된 미국 특허 번호 5,731,590; Akselrod에게 공고된 미국 특허 번호 6,846,434; Schwietzer 등에게 공고된 미국 특허 번호 6,198,108; Yoder 등에게 공고된 미국 특허 번호 6,127,685; Akselrod 등에게 공고된 미국 특허 출원 일련 번호 10/768,094을 참조하면 되며, 이 문헌들 모두는 그 전체들이 본 명세서에서 참조로서 인용된다. 또한, 다음의 문헌들을 참조하면 된다: Optically Stimulated Luminescence Dosimetry, Lars Botter-Jensen et al., Elesevier, 2003; Klemic, G., Bailey, P., Miller, K., Monetti, M. External radiaton dosimetry in the aftermath of radiological terrorist event, Rad. Prot. Dosim, in press; Akslerod, M. S., Kortov, V. S., and Gorelova, E. A., Preparation and properties of Al.sub.2O.sub.3:C. Radiat. Prot Dosim 47, 159-164 (1993); and Akselrod, M. S., Lucas, A. C., Polf, J. C., McKeever, S. W. S. Optically stimulated luminescence of Al.sub.2O.sub.3:C. Radiation Measurements, 29, (3-4), 391-399 (1998) (이 문헌들 모두는 그 전체들이 본 명세서에서 참조로서 인용된다).
고체상 센서들은 반도체들과 같은 고체상 재료들을 사용하여서 반도체 매체 내에서의 전하의 수집을 통해서 방사선 상호작용을 정량화한다. 방사선 입자가 반도체 매체를 통해서 이동함에 따라서, 전자-홀 쌍들이 입자 경로를 따라서 생성된다. 인가된 전계 내에서의 전자-홀 쌍의 이동은 검출기로부터의 기본 전기적 신호를 생성한다. 2 개의 주요 범주의 고체상 센서들, 즉 능동 타입 및 수동 타입이 존재한다. 능동 센서들은 때로 일정한 전력을 요구하는 외부에서 전력을 공급받는 전계에 의해서 바이어스되는 반도체를 사용한다. 능동 센서들은 이 센서를 스트라이킹하는 각 방사성 입자를 위한 전기적 펄스들을 생성한다. 올바른 방사선 도즈량을 기록하기 위해서 이러한 펄스들은 연속하여서 카운트되어야 한다. 전력 손실은 어떠한 도즈량도 측정되지 않음을 의미한다. 능동 상태 센서들은 통상적으로 실리콘 및 다른 반도체들로부터 이루어진다. 수동 고체상 센서들은 외부 전력을 끌어들이지 않으면서 전자-홀 쌍들을 분리하는데 필요한 전계를 유지하는 온-디바이스 대전된 매체 (on-device charged medium) 를 사용한다. 수동 고체상 선량계들은 때로 전자적으로 고립되도록 검출 매체 내에서 게이트가 내장되는 이른바 플로팅 게이트로 지칭되는 것을 사용한다. 플로팅 게이트는 대전되며 전하 분리를 위한 전계를 제공한다. Tarr에 공고된 6,172,368 를 참조하면 된다. 플로팅 게이트 위의 매체는 통상적으로 실리콘 산화물과 같은 절연체이지만, 또한 실링된 가스 챔버 (sealed gas chamber) 일 수 있다. Kahilainen에 공고된 미국 특허 번호 5,739,541를 참조하면 된다. 수동 고체상 전자적 검출기들은 본 발명과 양립하는 방사선 모니터링 수단을 제공한다.
전자적 선량계들은 배터리로 전력을 공급을 받으며 통상적으로 디지털 디스플레이, 또는 다른 시각적, 청각적 또는 진동 알람 기능을 포함한다. 이러한 도구들은 때로 착용자에게 실시간 도즈 레이트 정보를 제공한다. 미국에서의 통상적인 직업적인 방사선 설정사항들에 있어서, 전자적 선량계들이 대체적으로 그러나 엄밀하지 않게는 접근 제어를 위해서 사용되지만 기록된 도즈량을 위해서는 사용되지 않는다. 다수의 시들 및 주들이 그들의 비상상황 반응 플랜들의 일부로서 HAZMAT 팀들에게 전자적 선량계들을 공고한다. 예를 들어서, 본토 보안 목적을 위해서 현재 수만개의 전자적 선량계들이 배치되어 있지만, 전자적 선량계들은 비용이 높기 때문에 광범위하게 사용되기에 현실적이지 않다.
석영 또는 탄소 섬유 일렉트릿들은 광까지 자신을 홀딩하고 일 단부에서 접안렌즈를 통해서 눈금 상에서 섬유의 위치를 봄으로써 도즈량이 판독되는 원통형 검전기들 (cylindrical electroscopes) 이다. 수동으로 전력이 공급되는 대전기 (manually powered charger) 가 선량계를 제로화하기 위해서 필요하다. 석영 섬유 일렉트릿은 수많은 비상상황 플랜들의 중요한 요소이다. 예를 들어서, 일부 플랜들은 응급 구조자들이 매 30 분마다 판독결과들을 기록하기 위한 카드 및 누적 선량계 뱃지 또는 월릿 카드와 함께 석영 섬유 일렉트릿을 착용할 것을 요구한다. 이들은 핵발전소 비상상황 시에 사용되기에 특정된 반면에, NRC는 이들이 NVLAP 승인을 받을 것을 요구하지 않으며 오직 이들은 주기적으로 캘브레이션된다.
기존의 수동 개인 방사선 모니터링 디바이스들은 기록된 도즈량 측정치들로의 즉각적 접근을 제공하지 못한 한편, 능동 디바이스들은 통상적으로 정상적인 재충전을 요구할 정도로 충분한 전력을 소비한다. 어떠한 기존의 디바이스들도 완벽한 "방사선 이벤트"를 측정하지 못한다.
일반적으로, 다음과 같은 특성들을 갖는, "이벤트 검출" 디바이스들, 예를 들어서 방사선 선량계들 또는 다른 검출 디바이스들이 필요하다: (1) 작아서 고정된 구조체들 또는 이동체들에 용이하게 장착되거나 이에 의해서 운반되는 특성; (2) 이벤트의 측정된 강도 또는 진폭, 이벤트 시간, 이벤트 위치, 주변 온도, 검출기의 움직임 및 다른 검출기에 대한 근접성을 포함하여 도즈 이벤트를 측정할 수 있는 특성; (3) 도즈량의 정확한 계산, 예를 들어서, 넓은 도즈량 범위, 넓은 에너지 범위 및 큰 각도들의 입사각들에 걸친 PDE (Personal Dose Equivalent) 의 정확한 계산 특성; (4) 사용자에게 이례적인 이벤트를 알리기 위해서 그리고 사설 네트워크 및 공용 네트워크를 통해서 측정된 도즈량을 도즈 이벤트 저장소에 전송하기 위해서, 개인 모바일 디바이스를 사용하여서 또는 검출기 상에서 측정된 도즈 이벤트를 디스플레이하는 능력; (5) 전력 소스를 외부에서 충전하거나 교체하지 않으면서 연장된 기간 동안에 현장에서 도즈 이벤트들을 추적 및 보고하는 능력; (6) 지형학적 구역에 걸쳐서 도즈량의 분포를 맵핑하고, 의례적인 도즈량 분포들을 식별하고, 소스들을 동적으로 추적하고 이례적인 도즈 이벤트들을 당국에게 보고하는 능력.
제 1 넓은 양태에 따라서, 본 발명은 인쇄 회로 보드 (PCB) 상에 장착된 하나 이상의 방사선 센서들을 포함하는 방사선 센서 어레이를 포함하며, 하나 이상의 방사선 센서들은 최적의 각응답 (angular response) 을 제공하도록 필터 재료에 의해서 둘러싸인, 디바이스를 제공한다.
제 2 넓은 양태에 따라서, 본 발명은 집적된 센서 모듈을 제공하며, 이 모듈은 방사선 센서 어레이; 온-보드 움직임 센서; 온-보드 지리공간 포지셔닝 센서 (geospatial positioning sensor); 온-보드 전력 하비스터 (power harvester); 온-보드 무선 송신기; 및 온-보드 온도 센서를 더 포함하는, 센서 모듈을 포함한다.
제 3 넓은 양태에 따라서, 본 발명은 집적된 센서 모듈을 제공하며, 이 모듈은 방사선 센서 어레이; 온-보드 움직임 센서; 온-보드 지리공간 포지셔닝 센서 (geospatial positioning sensor); 온-보드 전력 하비스터 (power harvester); 온-보드 무선 송신기; 및 온-보드 온도 센서를 더 포함하는, 센서 모듈을 포함한다.
제 4 넓은 양태에 따라서, 본 발명은 실체들 (materials) 의 위치 및 분포를 추적하기 위한 자율적 이동 센서 네트워크를 제공하며, 이 네트워크는 집적된 센서 모듈을 포함하며, 이 모듈은 방사선 센서 어레이; 온-보드 움직임 센서; 온-보드 지리공간 포지셔닝 센서 (geospatial positioning sensor); 온-보드 전력 하비스터 (power harvester); 온-보드 무선 송신기; 및 온-보드 온도 센서를 포함한다. 이 센서 네트워크는 통신 디바이스; 무선 네트워크; 공중 데이터 네트워크; 및 원격 데이터 서버를 포함하고, 통신 디바이스는 집적된 센서 모듈 무선 네트워크와 통신하도록 구성되며, 무선 네트워크는 또한 공중 데이터 네트워크와 통신하도록 구성되며, 공중 데이터 네트워크는 원격 데이터 서버와 통신하도록 구성된다.
제 5 넓은 양태에 따라서, 본 발명은 실체들 (materials) 의 위치 및 분포를 추적하기 위한 자율적 이동 무선 센서 기지국 네트워크를 제공하며, 이 네트워크는 집적된 센서 모듈을 포함하며, 이 모듈은 방사선 센서 어레이; 온-보드 움직임 센서; 온-보드 지리공간 포지셔닝 센서 (geospatial positioning sensor); 온-보드 전력 하비스터 (power harvester); 온-보드 무선 송신기; 및 온-보드 온도 센서를 포함한다. 이 자율적 이동 무선 센서 기지국 네트워크는 무선 센서 기지국; 무선 네트워크; 공중 데이터 네트워크; 및 분산형 데이터 서버를 포함하고, 무선 센서 기지국은 집적된 센서 모듈 및 무선 네트워크와 통신하도록 구성되며, 무선 네트워크는 또한 공중 데이터 네트워크와 통신하도록 구성되며, 공중 데이터 네트워크는 또한 분산형 데이터 서버와 통신하도록 구성된다.
본 명세서에서 포함되고 본 명세서의 일부를 구성하고 본 발명의 예시적인 실시예들을 예시하는 첨부 도면들이 위에서 주어진 대략적인 설명 및 아래에서 주어지는 상세한 설명과 더불어서 본 발명의 특징들을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 복수의 이온화 방사선에 대한 "필터링 버블 (filteration bubble)" 을 캡슐화하는 분할 구 (split sphere) 를 예시한다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 집적된 센서 모듈을 예시한다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 원격 센서 네트워크를 예시한다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 AMS (autonomus mobile sensor) 네트워크를 예시한다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 집적된 센서 모듈 로직 흐름을 예시한다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 센서 판독 로직 흐름을 예시한다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 피폭 판독 로직 흐름의 시점을 예시한다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 무선 센서 기지국 구성을 예시한다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 계산적 절차를 예시한다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 알고리즘을 채용하기 위한 개시된 계산적 절차의 흐름도를 예시한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 복수의 이온화 방사선에 대한 "필터링 버블 (filteration bubble)" 을 캡슐화하는 분할 구 (split sphere) 를 예시한다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 집적된 센서 모듈을 예시한다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 원격 센서 네트워크를 예시한다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 AMS (autonomus mobile sensor) 네트워크를 예시한다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 집적된 센서 모듈 로직 흐름을 예시한다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 센서 판독 로직 흐름을 예시한다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 피폭 판독 로직 흐름의 시점을 예시한다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 무선 센서 기지국 구성을 예시한다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 계산적 절차를 예시한다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 알고리즘을 채용하기 위한 개시된 계산적 절차의 흐름도를 예시한다.
정의
본 명세서에서 사용하는 용어의 정의가 일반적으로 사용되는 의미로부터 벗어나는 경우, 본원 특허 출원인은 구체적으로 표시하지 않는 한, 아래에 명시된 정의를 이용하는 것으로 의도한다.
본 발명의 목적을 위해서, "상단 (top), 하단 (bottom), 상부 (upper), 아래쪽 (lower), 위 (above), 아래 (below), 왼쪽 (left), 오른쪽 (right), 수평 (horizontal), 수직 (vertical), 상부 방향 (upward), 아래쪽 방향 (downward) 등과 같은 방향을 나타내는 용어"는, 본 발명의 다양한 실시예를 기술하기 위한 편의에서만 사용된다.
본 발명의 목적을 위해서, 용어 "가속도계"는 정적력 또는 동적력을 포함하여 가속력을 측정하기 위한 전기기계적 디바이스를 지칭한다. 가속도계는 자유 낙하에 대해서 자신이 경험하는 가속도이고 사람들 및 대상들에 의해서 느껴지는 가속도인 적합한 가속도를 측정한다. 달리 말하면, 공간 시간 내의 임의의 포인트에서, 등가 원리는 국부적 관성 프레임의 존재를 보장하며, 가속도계는 이 프레임에 대한 가속도를 측정한다. 이러한 가속도들은 통상적으로 g-포스 (g-force) 차원에서 측정된다. 가속도계의 단일-축 모델 및 다중-축 모델은 벡터 정량으로서, 적합한 가속도 (또는 g-포스) 의 크기 및 방향을 검출하는데 이용되며, 배향 (중량의 방향이 변하기 때문임), 좌표 가속 (coordinate acceleration) (g-포스를 생성하거나 g-포스에서의 변화를 생성하는 한), 진동, 충격 및 저항성 매체 내에서의 하강 (적합한 가속도가 변화는 경우에, 이는 제로에서 시작하여서 이어서 증가하기 때문임) 을 감지하는데 사용된다. 미세 가공된 가속도계들은 휴대용 전자 디바이스들 및 비디오 게임 제어기들에서 점점 더 사용되고 있으며 이 디바이스의 위치를 검출하거나 게임 입력을 제공한다. 공간 영역에 걸쳐서 확장된 가속도계들의 쌍들은 이러한 포인트들과 연관된 기준들의 프레임들의 적합한 가속도들에서의 차이들 (구배들) 을 검출하는데 사용될 수 있다. 이 디바이스들은 이른바 중력 그라디오미터들 (gravity gradiometers) 로 지칭되는데 그 이유는 이들이 중력 장에서의 구배들을 측정하기 때문이다. 이러한 가속도계들의 쌍은 이론상 또한 중력 파들 (gravitational waves) 을 검출할 수 있다.
본 발명의 목적을 위하여, "입사각 (angle of incidence)" 이란, 검출기 표면의 수직선과 방사선 궤도 (trajectory) 사이의 각도를 의미한다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "AMS (autonomous mobile sensor) 네트워크"는 독립적으로 기능하는 이동 센서들의 네트워크를 말하며, 각 이동 센서는 검출된 이벤트의 강도 및 다른 이동 센서들에 대한 그들의 근접도에 응답하여서 이동할 수 있으며 이로써 이동 센서들의 그룹이 강도가 시간에 따라서 변하거나 지형학적 영역에 걸쳐서 또는 건물 또는 구조체 내에서 분포되는 때에 추적된 개체의 동적 분포를 자동으로 따른다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "ANT" 또는 "ANT+"는 공존을 위한 표준 규칙들, 데이터 표현, 시그널링, 인증 및 에러 검출을 확립함으로써 RF 스펙트럼의 2.4 GHz 산업적, 과학적, 및 의료적 할당 영역 ("ISM 대역") 에서 동작하는 반도체 무선부들이 통신하게 하는 무선 통신 프로토콜 스택을 특징으로 구비한 독점적 무선 센서 네트워크 기술을 지칭한다. ANT는 저 계산적 오버헤드 (low computational overhead) 및 중저 효율 (low to medium efficiency) 에 의해서 특성화되며, 이로써 이 프로토콜을 지원하는 무선부들에 의한 저 전력 소비를 낳는다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "Bluetooth®"은 고정된 디바이스 및 이동 디바이스로부터 (2400 내지 2480 MHz ISM 대역에서의 단파장 무선 전송들을 사용하여서) 근거리에 걸쳐서 데이터를 교환하고, 높은 레벨의 보안성을 갖는 PAN (personal area network) 을 생성하는 무선 기술 표준을 지칭한다. 이는 1994년 텔레콤 벤더 Ericsson에 의해서 생성될 때에, 처음에는 RS-232 데이터 케이블들에 대한 무선 대안으로서 고안되었다. 이는 몇 개의 디바이스들을 연결할 수 있으며 동기화 문제들을 극복한다. Bluetooth®은 전화통신, 컴퓨팅, 네트워킹, 및 소비자 전자디바이스들의 분야에서 18,000 이상의 회원사들을 갖는 Bluetooth® Special Interest Group (SIG) 에 의해서 관리되고 있다. Bluetooth®은 IEEE 802.15.1로서 표준화되었지만, 이 표준은 더 이상 유지되지 않는다. 이 SIG가 사양의 발전을 관리하고, 자격취득 프로그램 (qualification program) 을 관리하고, 상표를 보호하고 있다. Bluetooth® 디바이스로서 시장에서 판매되기 위해서, 이 디바이스는 SIG에 의해서 규정된 표준들에 맞게 자격을 가져야 한다. 특허 망이 이 기술을 구현하는데 요구되며 이러한 자격을 갖춘 디바이스들에 대해서만 실시허가된다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "화학적 센서"는 가스, 액체 또는 고체상 내에서의 원소 또는 분자와 같은 소정의 화학적 개체의 존재, 농도 또는 절대 정량을 측정하는 디바이스를 말한다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "클라우드 컴퓨팅"은 멀리 위치하며 인터넷 ("클라우드") 을 통해서 액세스되는 컴퓨터들에 의해서 수행되는 컴퓨팅과 동의어이다. 이는 컴퓨팅 리소스들이 "서비스로서" 제공되어서, 사용자로 하여금 이들을 지원하는 기술 인프라스트럭처에 대한 지식, 제어 또는 전문성 없이도 "클라우드 내에서" 기술-인에이블된 서비스들 액세스하게 하는 컴퓨팅 스타일이다. IEEE Computer Society에 따르면, 이는 "정보가 인터넷 상의 서버들 내에서 영구적으로 저장되고 데스크탑들, 엔터테인먼트 센터, 테이블 컴퓨터, 노트북들, 월 컴퓨터, 핸드헬드 등을 포함하는 클라이언트들 상에서 임시적으로 캐싱되는" 패러다임이다. 클라우딩 컴퓨팅은 가상화된 저장, 컴퓨팅 및 웹 서비스들 및 때로 SaaS (software as a service) 를 포함하는 일반적 개념이며, 여기서 공통 주제는 사용자들의 컴퓨팅 필요들을 만족시키기 위해서 인터넷에 의존하는 것이다. 예를 들어서, Google Apps은 웹 브라우저로부터 액세스되는 공통 비니지스 애플리케이션들 (common business applications) 을 온라인으로 제공하며 소프트웨어 및 데이터가 서버들 상에 저장된다. 일부 성공적인 클라우드 아키텍처들은 거의 또는 전혀 확립된 인프라스트럭처 또는 청구 시스템들을 가질 수 없으며, 예를 들어서 BitTorrent 및 Skype와 같은 피어-투-피어 네트워크들 및 SETI@home과 같은 볼론티어 컴퓨팅을 포함한다. 다수의 클라우드 컴퓨팅 인프라스트럭처는 현재 컴퓨터 및 저장 가상화 기술들 상에서 구축된 차세대 데이터 센터들을 통해서 전달되는 신뢰할만한 서비스들로 구성된다. 이 서비스들은 클라우드가 데이터 소비자들의 컴퓨팅 필요들 모두에 대한 액세스의 단일 지점으로서 출현하면서 세계에서 어느 곳에서 액세스가능할 수 있다. 상업적인 제공사항들은 고객들의 서비스 요구사항들의 품질을 만족시킬 필요가 있으며 서비스 레벨 계약사항들을 제공할 수 있다. 개방된 표준들 및 개방된 소스 소프트웨어는 또한 클라우드 컴퓨팅 성장에 중요하다. 고랙들이 대체적으로 인프라스트럭처를 소유하지 않기 때문에, 이들은 단지 액세스하거나 렌트하고 그들이 사용한 것에 대해서 지불을 하는 대신에 서비스로서 리소스들을 소비하고 자금 지출을 없이 할 수 있다. 다수의 클라우드 컴퓨팅 제공사항들은 전기와 같은 통상적인 유틸리티가 소비되는 방식과 유사한 유틸리티 컴퓨팅 모델을 채용한 반면에, 다른 것들은 가입 기반으로 청구된다. "소멸가능하고 무형의" 컴퓨팅 전력을 다수의 테넌트들 간에서 공유함으로써, 활용 레이트들이 (서버들이 유휴 상태로 유지되지 않기 때문에) 개선될 수 있으며 이는 애플리케이션 개발 속도를 증가시키면서 비용을 크게 줄일 수 있다. 이 방식의 부작용은 고객들이 피크 부하에 대하여 처리할 수 없기 때문에 "컴퓨터 용량이 극적으로 증가할 수 있다"는 것이다. "증가된 고속 대역폭"에 의해서 그 채용이 실현되어서 이는 다른 사이트들에서 중앙화된 인프라스트럭처로부터 동일한 응답 시간들을 수신할 수 있게 한다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "컴퓨터"는 머신 판독가능한 매체 상에 저장된 인스트럭션들의 시퀀스에 따라서 데이터를 조작하는 머신을 말한다. 컴퓨터는 때로 컴퓨터 그 자체를 포함하여서 하나 이상의 전자적 디바이스들이 동작 세트를 수행하게 하는 이러한 인스트럭션 시퀀스를 실행하는 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수 있다. 개인용 컴퓨터들은 다양한 형태들에서 정보 시대의 아이콘이며 대부분의 사람들이 "컴퓨터"로서 생각할 수 있는 것이지만, 요즘 사용되는 가장 흔한 형태의 컴퓨터는 내장형 컴퓨터이다. 내장형 컴퓨터는 다른 디바이스들을 제어하는데 사용되는 작고 간단한 디바이스들이며, 예를 들어서, 이들은 전투용 비행기에서 산업용 로봇들, 디지털 카메라들 및 어린이들의 장난감들에 이르는 범위의 머신들에서 발견될 수 있다. 프로그램들이라고 지칭되는 인스트럭션들의 리스트들을 저장 및 실행하는 능력은 컴퓨터가 매우 다재다능하게 만들었으며 이들을 계산기들과는 구별되게 한다. "Church-Turing" 이론은 이러한 다재다능성의 수학적 진술이며: 특정 최소 능력을 갖는 임의의 컴퓨터도 원칙적으로 임의의 다른 컴퓨터가 수행할 수 있는 태스크들과 동일한 태스크들을 수행할 수 있다는 것이다. 따라서, PDA의 능력 및 복잡도에서 슈퍼컴퓨터의 그것에 이르는 능력 및 복잡도를 갖는 컴퓨터들은 모두가 동일한 계산적 태스크들을 충분한 시간 및 저장 용량이 주어지면 수행할 수 있다. 컴퓨터들이 대량의 데이터를 분석하고 복잡한 계산을 요구하는 태스크들을 처리하고 정량적 정보를 추출하기 위해서 필수불가결하다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "컴퓨터 하드웨어"는 하드 디스크와 같은 하드웨어 디바이스 상에 저장되는, 컴퓨터 소프트웨어와는 반대되는, 컴퓨터 시스템의 디지털 회로 및 물리적 디바이스들이다. 대부분의 컴퓨터 하드웨어는 정상적인 사용자들에 의해서 보여지지 않는데 그 이유는 그것이 다른 것들 중에서도, 자동차들, 마이크로 오븐들, 심전도 머신, CD 플레이어 및 비디오 게임들과 같은 다양한 매일 보는 시스템들 내에서 내장되어 있기 때문이다. 통상적인 개인용 컴퓨터는 타워 형상으로 된 케이스 또는 새시 (데스크탑) 및 다음과 같은 부분들로 구성된다: 마더보드, CPU, RAM, 펌웨어, 내부 버스들 (PIC, PCI-E, USB, HyperTransport, CSI, AGP, VLB), 외부 버스 제어기들 (병렬 포트, 직렬 포트, USB, Firewire, SCSI. PS/2, ISA, EISA, MCA), 전력 공급부, 냉각 팬을 갖는 케이스 제어부, 저장 제어기들 (CD-ROM, DVD, DVD-ROM, DVD Writer, DVD RAM Drive, Blu-ray, BD-ROM, BD Writer, 플로피 디스크, USB Flash, 테이프 드라이브들, SATA, SAS), 비디오 제어기, 사운드 카드, 네트워크 제어기들 (모뎀, NIC), 및 주변 디바이스들, 예를 들어서 마우스, 키보드, 포인트 디바이스, 게임 디바이스, 스캐너, 웹캠, 오디오 디바이스, 프린터, 모니터 등.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "컴퓨터 네트워크"는 상호접속된 컴퓨터들의 그룹을 지칭한다. 네트워크들은 다양한 범위의 특성들에 따라서 분류될 수 있다. 가장 흔한 타입의 컴퓨터 네트워크는 크기 순서로 PAN (Personal Area Network), LAN (Local Area Network), CAN (Campus Area Network), MAN (Metropolitan Area Network), WAN (Wide Area Network), GAN (Global Area Network), Internetwork (인트라넷, 엑스트라넷, 인터넷), 및 다양한 타입들의 무선 네트워크들을 포함한다. 모든 네트워크들은 네트워크 노드들, 예를 들어서 NIC (Network Interface Cards), Bridges, Hubs, Switches, 및 Routers을 상호접속하는 기본 하드웨어 구축 블록들 (basic hardware building blocks) 로 구성된다. 또한, 이러한 빌딩 블록들을 접속하는 일부 방법은 통상적으로 갈바닉 케이블 (galvanic cable) (가장 흔하게 카테고리 5 케이블) 의 형태로 요구된다. 마이크로파 링크들 (IEEE 802.11에서와 같음) 또는 광학적 케이블 ("광섬유") 은 덜 흔하다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "컴퓨터 소프트웨어"는 컴퓨터 시스템 상에서 일부 태스크들을 수행하는 컴퓨터 프로그램들, 절차들 및 문서의 집합을 말한다. 이 용어는 사용자들을 위한 생산적인 태스크들을 수행하는 워드 프로세서들과 같은 애플리케이션 소프트웨어, 애플리케이션 소프트웨어를 위해서 필요한 서비스들을 제공하기 위해서 하드웨어와 인터페이싱하는 운영 체제들과 같은 시스템 소프트웨어 및 분산된 시스템들을 제어 및 조율하는 미들웨어를 포함한다. 소프트웨어는 웹사이트, 프로그램들, 비디오 게임 등을 포함할 수 있으며 이들은 C, C++, Java, 등과 같은 프로그래밍 언어로 코딩된다. 컴퓨터 소프트웨어는 통상적으로 하드웨어를 제외한 임의의 것으로서 간주되며, 이는 "하드"는 (홀딩할 수 있는) 유형의 부분들이며, "소프트"는 컴퓨터 내의 무형의 객체들임을 의미한다. 또한 컴퓨터 소프트웨어는 소프트웨어를 저장 및 실행 (또는 운영) 하기 위해서 필요한 물리적 상호접속부 및 디바이스들을 포함하는 컴퓨터 하드웨어와는 구별되게 지칭된다. 최저 레벨에서, 소프트웨어는 개별 프로세서에 대해 특정된 머신 언어로 구성된다. 머신 언어는 그의 선행하는 상태로부터 컴퓨터의 상태를 변화시키는 프로세스 인스트럭션들을 부호화한 이진 값들의 그룹으로 구성된다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "컴퓨터 시스템"은 개인용 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 미니컴퓨터 등과 같은 개별 컴퓨터를 포함하여 소프트웨어를 구현하는 임의의 타입의 컴퓨터 시스템을 지칭한다. 또한, 컴퓨터 시스템은 기업 내의 컴퓨터들의 네트워크, 인터넷, PDA, 셀 전화와 같은 디바이스들, 텔레비전, 비디오게임 콘솔, MP3 플레이어 또는 DVD 플레이어와 같은 압축된 오디오 또는 비디오 플레이어, 마이크로파 오븐 등과 같은, 임의 타입의 컴퓨터들의 네트워크를 지칭한다. 개인용 컴퓨터는 다음의 컴포넌트들을 통상적으로 포함하는 일 타입의 컴퓨터 시스템이다: 타워 형태의 케이스 또는 새시 (데스크탑) 및 다음 부품들: 마더보드, CPU, RAM, 펌웨어, 내부 버스들 (PIC, PCI-E, USB, HyperTransport, CSI, AGP, VLB), 외부 버스 제어기들 (병렬 포트, 직렬 포트, USB, Firewire, SCSI. PS/2, ISA, EISA, MCA), 전력 공급부, 냉각 팬을 갖는 케이스 제어부, 저장 제어기들 (CD-ROM, DVD, DVD-ROM, DVD Writer, DVD RAM Drive, Blu-ray, BD-ROM, BD Writer, 플로피 디스크, USB Flash, 테이프 드라이브들, SATA, SAS), 비디오 제어기, 사운드 카드, 네트워크 제어기들 (모뎀, NIC), 및 주변 디바이스들, 예를 들어서, 마우스, 키보드, 포인팅 디바이스, 게임 디바이스, 스캐너, 웹캠, 오디오 디바이스, 프린터, 모니터 등.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "데이터"는 통신, 해석, 또는 프로세싱에 적합한 형식화된 방식으로의 정보의 재해석가능한 표현을 의미한다. 일 타입의 공통 타입 데이터는 컴퓨터 파일이지만, 데이터는 또한 스트리밍 데이터, 웹 서비스 등일 수 있다. 용어 "데이터"는 데이터의 하나 이상의 피스들을 지칭하는데 사용된다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "데이터베이스" 또는 "데이터 레코드"는 컴퓨터 시스템 내에 저장된 데이터 또는 레코드들의 구조화된 집합을 말한다. 이 구조는 데이터베이스 모델에 따라서 데이터를 구성함으로써 달성된다. 오늘날 가장 흔하게 사용되는 모델은 관계형 모델이다. 계층 모델 및 네트워크 모델과 같은 다른 모델들이 관계들의 보다 명시적 표현을 사용한다 (다양한 데이터베이스 모델들의 설명을 위해서 이하를 참조하면 된다). 컴퓨터 데이터베이스는 데이터의 저장을 구성하기 위해서 소프트웨어에 의존한다. 이 소프트웨어는 DBMS (database management system) 로 알려져 있다. 데이터베이스 관리 시스템들은 이들이 지원하는 데이터베이스 모델에 따라서 범주화된다. 이 모델은 데이터베이스를 액세스하기 위해서 가용한 쿼리 언어를 결정하는 경향이 있다. 그러나, DBMS의 내부 엔지니어링의 상당한 부분은 데이터 모델과 독립적이며 성능, 동시수행성, 무결성 및 하드웨어 고장으로부터의 복구성과 같은 관리 팩터들과 관련된다. 이러한 영역들에서, 제품들 간에서 큰 차이가 있다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "데이터베이스 관리 시스템 (DBMS)"는 다양한 데이터 모델들에 기초하여서 데이터베이스들을 관리하기 위해서 설계된 컴퓨터 소프트웨어를 나타낸다. DBMS는 데이터베이스 내의 데이터의 구성, 저장, 관리 및 검색을 제어하는 소프트웨어 프로그램들의 세트이다. DBMS는 그들의 데이터 구조들 또는 타입들에 따라서 범주화된다. 이는 데이터베이스를 저장, 업데이트 및 검색하는데 사용되는 사전기록된 프로그램의 세트이다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "데이터 저장 매체" 또는 "데이터 저장 디바이스"는 컴퓨터 시스템에 의해서 사용되기 위해서 데이터가 저장될 수 있는 임의의 매체 또는 매체들을 지칭한다. 데이터 저장 매체의 실례들은 플로피 디스크, ZipTM 디스크들, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD, DVD-R, 메모리 스틱들, 플래시 메모리, 하드 디스크들, 고체상 디스크들, 광학 디스크 등을 포함한다. 단일 데이터 저장 매체와 유사하게 동작하는 2 개 이상의 데이터 저장 매체는 본 발명의 목적들을 위하여 "데이터 저장 매체"로서 지칭될 수 있다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "선량계"는 환경 내의 어떤 것에, 특히 해를 가하는 누적 영향에 장기간 동안에 또는 수명 동안에 노출되는 개인의 피폭 또는 대상의 피폭을 측정하는 디바이스를 지칭한다. 본 명세서는 이온화 방사선에 대한 피폭을 측정하는 방사선 선량계에 집중한다. 방사선 선량계는 방사선 선량계 및 헬스 물리학의 훈련에서 기본적인 중요성을 갖는다. 다른 타입의 선량계들은 사운드 선량계들, 자외선 선량계들, 및 전자계 선량계들이다. 이온화 방사선, 예를 들어서, x 선, 알파선, 베타선, 및 감마선은 인간의 감각으로 검출되지 않으며 따라서 선량계와 같은 측정 디바이스가 이를 검출, 측정 및 기록하는데 사용되며, 일부 경우들에서 사전설정된 레벨이 넘으면 경보를 제공한다. 몸에 대한 이온화 방사선 손상은 누적되며 피폭된 총 도즈량에 관련되며 이 도즈량의 SI 단위는 시버트이다. 따라서, 방사선에 피폭된 작업자들, 예를 들어서, 방사선 기사들, 핵발전소 작업자, 방사선 치료를 사용하는 의사들, 방사성 핵종들을 사용하는 랩에 있는 사람들, 및 일부 HAZMAT 팀들은 선량계들을 착용할 필요가 있으며 따라서 그들을 채용한 사람들은 피폭 정도가 법적으로 규정된 한계치 아래에 있는지를 확인하기 위해서 그들의 피폭 정도를 기록할 수 있다. 이러한 디바이스들은 "법적 선량계들"로서 인식될 수 있으며, 이는 이들이 규정적 목적을 위해서 개인의 도즈량을 기록할 시에 사용되도록 승인되었음을 의미한다.
본 발명의 목적들을 위하여, "에너지 보상 재료 (energy compensation material)" 는, 보상 재료 또는 필터링 재료가 없이 노출된 OSLM 과 비교하여, 감마 에너지 또는 엑스선 에너지의 범위에 대한 응답을 바꾸는 감마선 또는 엑스선 방사선과 OSLM 사이에 위치한 물질을 의미한다. 에너지 보장 재료들의 실례들은 구리 및 알루미늄이다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "플록킹-알고리즘 (flocking-algorthm)" 은, 이동 센서들의 네트워크가 측정된 이벤트의 동적 움직임 및 분포를 추적하는 합력하는 자기-구성되는 방식으로 자율적으로 이동하도록, 측정된 이벤트의 강도 또는 진폭 및 다른 이동 센서들에 대한 각 센서의 근접도의 함수로서 이동 센서들의 네트워크가 이동하게 하는 계산적 절차를 말한다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "인터넷"은 표준화된 인터넷 프로토콜 슈트 (TCP/IP) 를 사용하는 패킷 스위칭에 의해서 데이터를 상호교환하는 상호접속된 컴퓨터 네트워크들의 글로벌 시스템이다. 이는 구리 와이어, 광섬유 케이블, 무선 접속, 및 다른 기술들에 의해서 링크된 로컬 범위에서 글로벌 범위까지의 수백 만개의 사설 및 공중, 학문적, 기업적 및 정부의 네트워크들로 구성된 "네트워크들의 네트워크"이다. 인터넷은 다양한 정보 리소스들 및 서비스들, 예를 들어서, 전자 메일, 온라인 채팅, 파일 전송, 파일 공유, 온라인 게임 및 World Wide Web (WWW) 의 상호-링크된 하이퍼텍스트 문서들 및 다른 리소스들을 반송한다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "인터넷 프로토콜" 은 표준화된 인터넷 프로토콜 슈트 (TCP/IP) 를 사용하는 패킷-스위칭된 인터네트워크에 걸쳐서 데이터를 통신하기 위해서 사용되는 프로토콜을 지칭한다. IP는 인터넷 프로토콜 슈트의 인터넷 층 내의 주 프로토콜이며 그의 어드레스에 기초하여서 소스 호스트에서 수신지 호스트로 데이터그램들 (패킷들) 을 전달하는 태스크를 갖는다. 이를 위해서, 인터넷 프로토콜은 데이터그램 캡슐화를 위한 어드레싱 방법들 및 구조들을 규정한다. 이제 Internet Protocol Version 4 (Ipv4) 로서 지칭되는 어드레싱 구조의 제 1 의 주요한 버전은 여전히 인터넷의 지배적인 프로토콜이지만, 후속 프로토콜, Internet Protocol Version 6 (Ipv6) 이 적극적으로 글로벌에 걸쳐서 배치되고 있다. 일 실시예에서, 본 발명의 EGI-SOA은 이러한 프로토콜 양자들을 모두 심리스하게 (seamlessly) 구현하도록 특정하게 설계될 수 있다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "인트라넷"은 단일 관리적 개체의 제어 하에 있는 웹 브라우저들 및 파일 전달 애플리케이션들과 같은 인터넷 프로토콜 및 IP 기반 툴들을 사용하는, 네트워크들의 세트를 지칭한다. 이러한 관리적 개체는 모두에게는 인트라넷을 폐쇄하고 일부 허가된 사용자들에게는 개방한다. 가장 흔하게는, 인트라넷은 일 기관의 내부 네트워크이다. 대형 인트라넷은 통상적으로 사용자들에게 기관 정보를 제공하게 적어도 하나의 웹 서버를 가질 것이다. 인트라넷들은 인터넷에 접속될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 인트라넷이 인터넷에 접속되면, 인트라넷은 정상적으로는 적합한 승인이 없으면 인터넷으로부터의 액세스되는 것이 방지된다. 인터넷은 인트라넷의 일부가 되는 것으로 간주되지 않는다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "이온화 방사선"은 양으로 대전된 이온 및 음으로 대전된 이온 쌍으로 원자들을 해리할 수 있는 임의의 입자적 또는 전자기적 방사선을 말한다. 본 발명은 직접적으로 이온화하는 방사선 및 간접적으로 이온화하는 방사선 모두의 도즈들을 규정하는데 사용될 수 있다. 이온화 방사선은 원자 또는 분자로부터의 전자를 해방시켜서 이를 이온화하는데 충분한 운동 에너지를 개별적으로 반송하는 입자들로 구성된 방사선이다. 이온화 방사선은 인공적이든 자연적이든 핵반응을 통해서, 매우 고온 (예를 들어서, 플라즈마 방전 또는 태양의 코로나) 에 의해서, 분자 가속기들 내에서의 고 에너지 입자들의 생성을 통해서 또는 번개에서 초신성 폭발까지의 자연적 프로세스에 의해서 생성된 전자계들에 의한 대전된 입자들의 가속으로 인해서 생성된다. 이온화 방사선이 원자에 의해서 방출되거나 이에 의해서 흡수되는 때에, 이는 원자적 입자 (통상적으로, 전자, 프로톤, 또는 중성자 그러나 때로는 전체 핵) 를 원자로부터 해방시킬 수 있다. 이러한 이벤트는 화학적 결합을 변화시켜서 이온들을 통상적으로 특히 화학적으로 반응성이 있는 이온 쌍들로 생성한다. 이는 이 프로세스에서 화학적 결합들이 깨어질 것이기 때문에 방사선의 단위 에너지당 화학적 및 생물학적 손상을 매우 증가시킨다. 원자가 고체 상 내에서 결정 격자 내에 있으면, "홀"이 최초의 원자가 존재한 곳에서 존재할 것이다. 이온화 방사선은 우주선 (cosmic rays), 알파 입자들, 베타 입자들, 감마 선들, x 선들을 포함하며 일반적으로 상대론적 속도 (relativistic speeds) 로 이동하는 대전된 입자를 포함한다. 중성자들은 임의의 속도에서 이온화 방사선으로서 간주된다. 이온화 방사선은 상황에 따라서 자외선 스펙트럼의 일부 부분을 포함한다. 무선 파들, 마이크로파들, 적외선 광, 및 가시 광선은 정상적으로 비이온화 방사선으로 고려되지만, 이러한 방사선들의 매우 높은 강도의 빔들은, 화학적 결합들을 변화시켜서 전자들을 원자들로부터 분리시킴으로써 이온화 방사선과 일부 유사한 특성들을 보이는데 충분한 열을 생성할 수 있다. 이온화 방사선은 환경에서 편재적이며 자연적으로 발생하는 방사성 재료들 및 우주선들로부터 온다. 통상적인 인공의 소스들은 인공으로 생성된 방사성 동위 원소들, X 선 튜브들 및 입자 가속기들이다. 이온화 방사선은 볼 수 없으며 인간의 감각들에 의해서 감지되지 않으며 따라서 통상적으로 Geiger 카운터들과 같은 도구들이 그의 존재를 검출하는데 요구된다. 일부 경우들에서, 이는 체렌코프 방사 및 방사선 발광에서와 같이, 물질과의 상호작용 시에 가시광선의 2 차 방출로 이어질 수 있다. 이는 의료, 연구, 건설 및 다른 분야에서 많은 실용적 용도를 갖지만 부적합하게 사용되는 경우에 건강에 해롭게 된다. 이온화 방사선에 대한 피폭은 살아있는 조직 손상을 유발하며 돌연변이, 방사선증, 암 및 죽음으로 이어질 수 있다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "이온화 방사선 센서"는 이온화 방사선을 방출 또는 생성하는 물질 또는 재료의 존재 또는 활동도를 측정하는 디바이스를 말한다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "조사"는 용어 "조사"의 통상적인 의미, 즉 고 에너지 전하 입자들, 예를 들어서, 전자들, 프로톤들, 알파 입자들, 등 또는 가시광선의 파장보다 짧은 파장의 전자기 방사선, 예를 들어서 감마 선들, x 선들, 자외선 등으로의 노출을 말한다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "local area network (LAN)" 는 홈, 사무실, 또는 건물과 같은 작은 지형학적 구역을 커버하는 네트워크를 말한다. 현재의 LAN들은 이더넷 기술에 기초할 가능성이 가장 높다. 서버들로의 케이블들은 통상적으로 IEEE 802.3를 1 Gbit/s로 지원하는 Cat 5e 강화된 케이블 상에 있다. 무선 LAN은 상이한 IEEE 프로토콜, 802.11b, 802.11g 또는 가능하게는 802.11n을 사용하여서 존재한다. WAN들과는 대조하여서 LAN들의 구성적인 특성들은 그들의 보다 높은 데이터 전달 레이트들, 보다 작은 지형학적 범위 및 전세된 전화통신선들의 불필요를 포함한다. 현 이더넷 또는 다른 IEEE 802.3 LAN 기술들은 10 Gbit/s 까지의 속도로 동작한다.
본 발명의 목적들을 위해서, 용어 "저 전력공급된 무선 네트워크"는 센서 노드들과 중앙화된 디바이스 간의 매우 낮은 전력이 공급되는 무선 네트워크를 말한다. 이러한 매우 낮은 전력은 소형의 배터리의 에너지 획득 기술로부터 연장된 기간들 동안에 동작할 필요가 있는 디바이스들에 의해서 필요로 된다. 이러한 낮은 전력을 공급받은 무선 네트워크들의 실례들은 ANT, ANT+, BLE (Bluetooth Low Energy), ZigBee 및 WiFi이다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "MEMS"는 Micro-Electro-Mechanical Systems의 약칭이다. MEMS은 그의 가장 일반적인 형태로 말하자면 미세가공 기법을 사용하여서 제조되는 소형의 기계적 및 전기-기계적 요소들 (예를 들어서, 소자들 및 구조체들) 로서 구성될 수 있는 기술이다. MEMS 소자들의 임계적 물리적 치수들은 치수적 스펙트럼의 하위 끝부분 상의 1 마이크론 아래로부터 쭉 수 밀리미터까지 변할 수 있다. 마찬가지로, MEMS 소자들의 타입은 이동 요소들을 가지지 않은 상대적으로 간단한 구조체들로부터 집적된 미세전자소자들의 제어 하에서 다수의 이동 요소들을 갖는 극히 복잡한 전기기계적 시스템들까지 변할 수 있다. MEMS의 주 기준은 일부 종류의 기계적 기능성을 갖는 적어도 일부 요소들이, 이들 요소들이 움직일 수 있는지의 여부와 상관 없이 존재하는 것을 포함할 수 있다. MEMS를 규정하는데 사용되는 용어는 전 세계의 여러 지역에서 변한다. 미국에서, 이들은 주로 MEMS로 지칭되는 한편, 일부 다른 지역에서는 이들은 "Microsystems Technology" 또는 "미세가공된 소자들"로서 지칭된다. MEMS의 기능적 요소들이 소형화된 구조체들, 센서들, 액추에이터들, 및 미세전자소자들이지만, 가장 주목할만한 요소들은 마이크로센서들 및 마이크로액추에이터를 포함할 수 있다. 마이크로센서들 및 마이크로액추에이터는 에너지를 일 형태에서 다른 형태로 변환하는 디바이스들로서 규정되는 "트랜스듀서들"로서 적합하게 범주화될 수 있다. 마이크로센서의 경우에, 이 소자는 통상적으로 측정된 기계적 신호를 전기적 신호로 변환한다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "메시 네트워킹"은 각 노드가 그 자신의 데이터를 캡처 및 전파할 뿐만 아니라 다른 노드들에 대한 릴레이 역할을 하는, 즉 네트워크 내에서 데이터를 전파시키는데 협력을 해야 하는 네트워킹 타입을 지칭한다. 메시 네트워크는 플러딩 기법 또는 라우팅 기법을 사용하여서 설계될 수 있다. 라우팅 기법을 사용하는 경우에, 메시지는 수신지에 도달하기까지 노드 간에서 호핑함으로써 경로를 따라서 전파된다. 그의 경로들 모두의 가용성을 보장하기 위해서, 라우팅 네트워크는 자기-치유 알고리즘을 사용하여서 고장되거나 차단된 경로들에 대한 연속적인 접속 및 재구성을 실현해야 한다. 모두가 서로 접속된 노드들을 갖는 메시 네트워크는 완전하게 접속된 네트워크이다. 메시 네트워크들은 애드 호크 네트워크의 일 타입으로서 간주될 수 있다. 이동 애드 호크 네트워크들 및 메시 네트워크들은 따라서 근접하게 서로 관련되지만, 이동 애드 호크 네트워크들은 또한 노드들의 이동성에 의해서 유도되는 문제들을 다루어야 한다. 자가 치유 능력은 라우팅 기반 네트워크가 일 노드가 고장나거나 접속이 불량일 때에 동작할 수 있게 한다. 이로써, 이 네트워크는 통상적으로 매우 신뢰할만하는데 이는 때로 네트워크 내에서 소스와 수신지 간에 2 개 이상의 경로가 존재할 때에 그러하다. 무선 상황들에서 주로 사용되지만, 이 개념은 또한 유선 네트워크 및 소프트웨어 상호작용에도 적용될 수 있다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "이동 애드 호크 네트워크"는 무선으로 접속된 이동 디바이스들의 자기-구성 무인프라스트럭처 네트워크 (self-configuring infrastructureless network) 이다. 애드 호크 (Ad hoc) 는 라틴어이며 "이러한 목적을 위하여"를 의미한다. 이동 애드 호크 네트워크 내의 각 디바이스는 임의의 방향으로 독립적으로 이동하도록 자유로우며 따라서 빈번하게 다른 디바이스들로의 그의 링크들을 변화시킬 것이다. 각각은 그의 자신의 사용과 관련되지 않은 트래픽을 포워딩해야 하며 따라서 라우터일 수 있다. 이동 애드 호크 네트워크를 구축하는데 있어서 주요한 과제는 적합하게 트래픽을 라우팅하는데 요구되는 정보를 계속하여서 유지하도록 각 디바이스를 구비시키는 것이다. 이러한 네트워크들은 자체적으로 동작하거나 보다 큰 인터넷에 접속될 수 있다. 이동 애드 호크 네트워크는 통상적으로 링크 층 애드 호크 네트워크의 상단에서 라우팅가능한 네트워킹 환경을 갖는 일종의 무선 애드 호크 네트워크이다. 랩탑 및 무선 네트워크의 성장은 이동 애드 호크 네트워크가 1990년대 중반 이후로 인기있는 연구 과제가 되게 하였다. 수많은 학술적 문헌들이 프로토콜들 및 그의 능력들을, 경계진 공간 내에서 이동성의 가변 정도를 가정하면서, 통상적으로 모든 노드들이 서로의 몇 개의 호프들 내에 있으면서, 평가하였다. 이어서, 상이한 프로토콜들이 패킷 드랍 레이트, 라우팅 프로토콜에 의해서 도입되는 오버헤드, 엔드-투-엔드 패킷 지연들, 네트워크 처리량과 같은 측정치에 기초하여서 평가된다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "네트워크 허브"는 다수의 포트들을 포함하는 전자적 디바이스를 말한다. 패킷이 일 포트에 도달하면, 패킷은 전송을 위해서 허브의 모든 포트들로 카피된다. 패킷들이 카피되면, 프레임 내의 수신지 어드레스는 브로드캐스트된 어드레스로 변화되지 않는다. 그것이 이를 기초적인 방식으로 수행하며, 이는 간단하게 데이터를 허브에 접속된 모드 노드들로 카피한다. 이 용어는 또한 허브로서 알려진다. 용어 "이더넷 허브" 또는 "능동 허브", "네트워크 허브", "리피터 허브", "멀티포트 허브" 또는 "허브"는 또한 다수의 이더넷 디바이스들을 서로 접속시키고 이들이 단일 네트워크 세그먼트로서 작용하게 하는 디바이스를 말한다. 그것은 다수의 입출력 포트들을 가지며, 여기서 임의의 포트의 입력부에 도입된 신호는 최초에 들어온 것을 제외하고 매 포트의 출력부에서 나타난다. 허브는 OSI 모델의 물리 층 (층 1) 에서 동작한다. 이 디바이스는 다중포트 리피터의 형태이다. 리피터 허브는 또한 충돌 검출에 참여하며 충돌을 검출하면 잼 신호를 모든 포트들에 전송한다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "방사선 감쇠 재료"는 이 재료 내에서 방사선 에너지의 일부 또는 전부를 흡수함으로써 입사하는 방사선의 강도를 줄이는 재료를 말한다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "방사선 선량측정"은 용어 "방사선 선량측정"의 통상적인 의미, 즉 재료, 대상 또는 개인의 몸 내에 흡수된 방사선 도즈량 측정을 말한다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "방사선 감지 재료"는 방사선 센서 내에서 방사선을 감지하는데 사용되는 재료를 말한다. 방사선 감지 재료의 실례는 OSL 센서들을 위한 광학적으로 자극되는 발광 재료들 (optically stimulated luminescent materials), TLD 센서들을 위한 열발광 재료들 (thermoluminescent materials) 등을 포함한다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "RAM (random-access memory)"는 일 타입의 컴퓨터 데이터 저장부를 말한다. 오늘날, 이는 저장된 데이터가 임의의 순서로, 즉 랜덤하게 액세스되게 하는 집적 회로 형태를 취한다. 용어 랜덤은 따라서 임의의 피스의 데이터가 그의 물리적 위치에 상관 없이 그리고 그것이 데이터의 이전의 피스와 관련되는지와 상관없이, 일정한 시간에 복귀될 수 있다는 사실을 말한다. 이는 기록 매체 또는 판독 헤드의 물리적 이동에 의존하는 테이프들, 자기 디스크 및 광학 디스크와 같은 저장 메카니즘과는 대조된다. 이러한 디바이스들에서는, 이동은 데이터 전달보다 긴 시간을 차지하며 검색 시간은 다음 항목의 물리적 위치에 따라서 변한다. 용어 RAM은 주로, 정보가 전력이 오프로 전환된 후에는 사라지는 휘발성 메모리 타입들 (예를 들어서, DRAM 메모리 모듈들) 과 연관된다. 그러나, 수많은 다른 타입들의 메모리가 역시 RAM이며 이는 대부분의 타입들의 ROM 및 NOR-Flash로 지칭되는 일종의 플래시 메모리를 포함한다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "ROM (read-only memory)"은 컴퓨터들 및 다른 전자적 디바이스들 내에서 사용되는 일 부류의 저장 매체를 말한다. ROM 내에 저장된 데이터는 수정될 수 없기 때문에 (적어도 매우 신속하게 또는 용이하게 수정될 수 없음), 이는 주로 펌웨어 (특정 하드웨어에 매우 밀접하게 결합되지만 빈번한 업데이트들을 요구할 가능성이 낮은 소프트웨어) 를 배포하는데 사용된다. 엄밀하게는, ROM은 오직 그 내에 영구적으로 저장된 목표된 데이터로 가공되고 결코 수정될 수 없는 마스크 ROM (가장 오래된 타입의 고체상 ROM) 만을 지칭한다. 그러나, EPROM 및 플래시 EEPROM와 같은 보다 최신의 다른 타입들은 다수회 소거 및 재프로그래밍될 수 있으며; 이들은 여전히 판독 전용 메모리로서 기술되는데 그 이유는 재프로그래밍 프로세스는 일반적으로 빈번하지 않으며 비교적으로 느리며 때로 개별 메모리 위치들로의 랜덤 액세스 기록들을 허용하지 않기 때문이다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "실시간 프로세싱"은 계속하여서 변하는 상태를 갖는 작업부하들을 다루도록 설계된 프로세싱 시스템을 말한다. 실시간 프로세싱은 트랜잭션 이벤트들이 생성되는 때에 결과들이 다시 돌아오고 동작될 수 있도록 충분하게 신속하게 트랜잭션이 프로세싱되는 것을 의미한다. 데이터베이스의 맥락에서, 실시간 데이터베이스는 실시간으로 신뢰할만한 응답을 산출할 수 있는 데이터베이스이다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "라우터"는 헤더들을 사용하여서 네트워크들 간에서 데이터 패킷들을 포워딩하고 패킷들을 포워딩하기 위해서 최상의 경로를 규정하는 표들을 포워딩하는 네트워킹 디바이스를 말한다. 라우터는 OSI 모델의 층 3 또는 TCP/IP 모델의 네트워크 층에서 동작한다. 라우터들은 또한 유사한 매체 디바이스들과 비유사한 매체 디바이스들 간의 상호접속성 (interconnectivity) 을 제공한다. 라우터는 적어도 2 개의 네트워크들, 통상적으로 2 개의 LAN들 또는 WAN들 또는 LAN 및 그의 ISP의 네트워크에 접속된다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "센서"는 정보 및/또는 데이터의 수집기 및/또는 생성기를 말한다. 센서는 도구이거나 살아있는 기관 (예를 들어서, 인간) 일 수 있다. 예를 들어서, 센서는 GPS 디바이스, 써모미터 (thermometer), 이동 전화 (mobile phone), 보고사항을 기록하는 개인 등일 수 있다. 센서는 현상을 관찰하고 관측된 값을 돌려보내는 개체이다. 예를 들어서, 수은 써모미터는 측정된 온도를 액체의 팽창 및 수축으로 변환시키고 이 팽창 및 수축은 캘리브레이션된 유리 튜브에서 판독될 수 있다. 써모커플은 온도를 출력 전압으로 변환시키고 이 전압은 볼트미터에 의해서 판독될 수 있다. 정확성을 위해서, 모든 센서들은 때로 알려진 기준들에 대하여 캘리브레이션된다. 센서는 물리적 특성을 검출 또는 측정하고 이 물리적 특성을 기록, 표시 또는 이에 반응하는 디바이스를 포함할 수 있다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "서버"는 네트워크 서비스를 제공하거나 이를 제공하는 것을 지원하도록 컴퓨터 네트워크를 통해서 요청들에 응답하는 시스템 (소프트웨어 및 적합한 컴퓨터 하드웨어) 을 지칭한다. 서버들은 또한 "서버"로 지칭되는 전용 컴퓨터 상에서 실행될 수 있지만, 수많은 네트워킹된 컴퓨터들이 서버들을 호스트할 수 있다. 수많은 경우들에서, 컴퓨터는 몇몇 서비스들을 제공할 수 있으며 몇몇 실행되는 서버들을 가질 수 있다. 서버들은 클라이언트-서버 아키텍처 내에서 동작할 수 있으며 다른 프로그램들-클라이언트들의 요청들을 서비스하도록 실행되는 컴퓨터 프로그램들을 포함할 수 있다. 따라서, 서버는 클라이언트 대신에 일부 태스크를 수행할 수 있다. 클라이언트는 통상적으로 네트워크를 통해서 서버에 접속되지만 동일한 컴퓨터 상에서 실행될 수도 있다. 인터넷 프로토콜 (IP) 네트워킹의 상황에서, 서버는 소켓 리스너 (socket listener) 로서 동작하는 프로그램이다. 서버들은 때로 네트워크를 통해서 필수적 서비스들을 대형 기관 내의 사설 사용자에게 또는 공중 사용자에게 인터넷을 통해서 제공할 수 있다. 통상적인 컴퓨팅 서버들은 데이터베이스 서버, 파일 서버, 메일 서버, 인쇄 서버, 웹 서버, 게임 서버, 애플리케이션 서버, 또는 다른 종류의 서버이다. 수많은 시스템들이 웹 사이트들 및 이메일 서비스들을 포함하는 이러한 클라이언트/서버 네트워킹 모델을 사용한다. 다른 모델로서, 피어-투-피어 네트워킹은 모든 컴퓨터들이 필요한대로 서버 또는 클라이언트 역할을 하게 한다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "고체상 전자소자들"은 전체가 고체 재료로 구축된 그러한 회로들 또는 디바이스들을 말하며, 그 내에서 전자 또는 다른 전하 캐리어들이 고체 재료 내에서 전체적으로 한정된다. 이 용어는 때로 진공 및 가스방전 튜브 디바이스들의 초기 기술과 대조되게 사용되었으며 또한 용어 고체상으로부터 전기-기계적 디바이스들 (릴레이, 스위치, 하드 드라이브 및 움직이는 부분들을 갖는 다른 디바이스들) 을 배제하는 것이 통상적이다. 고체상은 결정질, 다결정질, 및 비정질을 포함할 수 있으며 전기 도전체, 절연체 및 반도체를 지칭할 수 있지만, 구축 재료는 가장 흔하게는 결정질 반도체이다. 통상적인 고체상 디바이스들은 트랜지스터들, 마이크로프로세서 칩들 및 RAM을 포함한다. 플래시 RAM으로 지칭되는 특정화된 타입의 RAM은 플래시 드라이브에서 사용되고 보다 최근에는 기계적으로 회전하는 자기 디스크 하드 드라이브들을 대신하도록 고체상 드라이브에서 사용된다. 보다 최근에는, 집적 회로 (IC), 발광 다이오드 (LED), 및 액정 디스플레이 (LCD) 는 고체상 디바이스의 다른 실례들로서 출현하였다. 고체상 컴포넌트에서, 전류는 전류를 스위칭 및 증폭하도록 특정하게 엔지니어링된 고체 원소들 및 화합물들로 한정된다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "고체상 센서"는 가스방전 또는 전기-기계적 센서들과 반대로 측정된 정량에 응답하여서 생성된 전자들 또는 다른 전하 캐리어들이 검출기의 고체 볼륨 내에서 전부 유지되도록 고체상 재료로부터 전부가 구축되는 센서를 말한다. 순수한 고체상 센서들은 어떠한 움직이는 부분들도 가지지 않으며 기계적 움직임이 측정된 정량과 비례하여서 생성되는 전기-기계적 트랜스듀서 또는 액추에이터와는 구별된다.
본 발명의 목적을 위해서, 용어 "저장 매체"는 정보의 비트들을 저장하는데 사용될 수 있는 임의의 저장부를 말한다. 저장부의 실례는 휘발성 메모리 및 비휘발성 메모리, 예를 들어서 MRRAM, MRRAM, ERAM, 플래시 메모리, RFID 태그, 플로피 디스크, ZipTM 디스크, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD, DVD-R, 하드 디스크, 광학 디스크 등을 포함한다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "TCP (transmission control protocol)" 는 인터넷 프로토콜 슈트의 코어 프로토콜들 중 하나를 지칭한다. TCP는 전체 슈트가 때로 "TCP/IP"로 지칭되게 중앙적이다 (central). IP는 메시지가 인터넷을 통해서 진행함에 따라서 컴퓨터들 간에서 보다 낮은 레벨의 전송을 다룬 반면에, TCP는 2 개의 엔드 시스템들, 예를 들어서, 웹 브라우저 및 웹 서버와만 관련된 보다 높은 레벨에서 동작한다. 특히, TCP는 일 컴퓨터 상의 일 프로그램으로부터 다른 컴퓨터 상의 다른 프로그램으로의 바이트들의 스트림의 신뢰할만한, 순서화된 전달 (reliable, ordered delivery) 을 제공한다. 웹 이외에, TCP의 다른 통상적인 애플리케이션들은 전자메일 및 파일 트랜스퍼를 포함한다. 그의 관리 태스크들 중에서도, TCP는 메시지 크기, 메시지가 교환되는 레이트, 및 네트워크 트래픽 충돌을 제어한다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "시간"은 이벤트들을 시퀀싱하고, 이벤트들 간의 인터벌 및 이벤트들의 기간들을 비교하고, 객체들의 움직임을 정량화하기 위해서 사용되는 측정 시스템의 성분을 말한다. 시간은 소수의 기초적인 정량들 중 하나로서 고려되며 정량들, 예를 들어서 속도를 규정하는데 사용된다. 하나 이상의 표준 주기적 이벤트의 소정 회수의 반복들 (예를 들어서, 자유롭게 스윙하는 진자의 이동) 을 관찰하는 것은 일 표준 단위, 예를 들어서 초를 구성하는, 시간의 동작상의 정의는 진보된 실험들 및 일상의 일들 양자의 수행 시에 매우 유용한 가치를 갖는다. 시간적 측정은 과학자들 및 기술학자들을 바쁘게 하였으며 네비게이션 및 천문학에서 주 동기이었다. 주기적 이벤트들 및 주기적 움직임은 시간의 단위들에 대한 표준들로서 오래동안 역할을 하였다. 실례들은 하늘에서 움직이는 태양의 명시적 움직임, 달의 위상들, 진자의 움직임, 및 가슴의 진동을 포함한다. 현재, 시간의 국제 단위 초는 세슘 원자들에 의해서 방출되는 방사선의 측면에서 규정된다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "타임스탬프 (timestamp)" 는 특정 이벤트가 발생한 일자 및/또는 시간을 말하는 부호들의 시퀀스를 지칭한다. 이 데이터는 통상적으로 일관된 포맷으로 제공되며 2 개의 상이한 기록들 간의 용이한 비교 및 시간에 따른 진행을 추적하는 것을 가능하게 한다; 실제 데이터와 함께 일관된 방식으로 타임스탬프들을 기록하는 행위는 타임스탬핑으로서 지칭된다. 타임스탬프는 통상적으로 이벤트들을 로깅하기 위해서 사용되며, 이 경우에 로그 내의 각 이벤트는 타임스탬프로 마킹된다. 파일 시스템들에서, 타임스탬프는 파일의 생성 또는 수정의 저장된 일자/시간을 의미할 수 있다. ISO (International Organization for Standardization) 는 타임스탬프들 표준화하는 ISO 8601을 규정하였다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "시각적 디스플레이 디바이스" 또는 "시각적 디스플레이 장치"는 임의의 타입의 시각적 디스플레이 디바이스 또는 장치, 예를 들어서 CRT 모니터, LCD 스크린, LED들, 투영된 디스플레이, 이미지, 예를 들어서 화상 및/또는 텍스트 등을 인쇄하기 위한 프린터를 포함한다. 시각적 디스플레이 디바이스는 다른 디바이스, 예를 들어서 컴퓨터 모니터, 텔레비전, 프로젝터, 전화, 셀 전화, 스마트폰, 랩탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 핸드헬드 음악 및/또는 비디오 플레이어, PDA, 핸드헬드 게임 플레이어, 헤드 장착용 디스플레이, HUD (heads-up display), GPS (global positioning system) 수신기, 자동차 네비게이션 시스템, 대시보드, 시계, 마이크로웨이브 오븐, 전자적 오르겐, ATM (automatic teller machine) 등의 일부분일 수 있다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "웹 서비스"는 W3C에 의해서 "네트워크를 통해서 상호동작가능한 머신 간 상호작용을 지원하도록 설계된 소프트웨어 시스템"으로서 규정된 용어를 지칭한다. 웹 서비스들은 흔하게는 단지 네트워크, 예를 들어서 인터넷을 통해서 액세스될 수 있으며 요청된 서비스들을 호스팅하는 원격 시스템 상에서 실행되는 웹 API들이다. W3C Web 서비스 규정은 수많은 상이한 시스템들을 포함하지만 통상적인 사용 시에 이 용어는 SOAP 표준을 따르는 XML 메시지를 사용하여서 통신하는 클라이언트 및 서버를 지칭한다. 이러한 시스템들에서, WSDL (Web Services Description Language) 로 기록된 서비스에 의해서 제공되는 연산들의 머신 판독가능한 디스크립션이 때로 존재한다. 후자는 SOAP 엔드포인트의 요건은 아니지만 수많은 자바 및 .NET SOAP 프레임워크들에서 자동화된 클라이언트측 코드 생성을 위한 전제조건이다. 일부 산업 기관들, 예를 들어서 WS-I는 웹 서비스의 그들의 규정 시에 SOAP 및 WSDL를 모두 강제한다. 보다 최근에는, RESTful Web 서비스들이 인기를 다시 얻었다. 이들은 또한 W3C 규정을 만족시키며 때로 SOAP-기반 서비스보다 HTTP와 보다 양호하게 통합된다. 이들은 XML 메시지들 또는 WSDL 서비스-API 규정사항들을 요구하지 않는다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "WAN (wide area network)" 는 상대적으로 넓은 지형학적 구역 (즉, 일 도시에 다른 도시로의 범위 및 일 국가에서 다른 국가로의 범위) 를 커버하고 때로 공통 캐리어들, 예를 들어서, 전화 회사들에 의해서 제공되는 전송 설비들을 사용하는 데이터 통신 네트워크를 지칭한다. WAN 기술들은 대체적으로 OSI 레퍼런스 모델의 하위 3 개의 층들에서 동작하는데, 그 층들은 물리적 층, 데이터 링크 층 및 네트워크 층이다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "W3C (World Wide Web Consortium)" 은 월드 와이드 웹 (줄여서 WWW 또는 W3) 에 대한 주 국제적 표준 기관을 말한다. 이 기관은 월드 와이드 웹에 대한 표준을 개발할 시에 서로 협력하기 위해서 전임 직원을 유지하는 멤버 기관들을 갖는 컨소시엄으로서 구성된다. W3C는 또한 교육 및 봉사에 참여하고 소프트웨어를 개발하고 웹에 대한 토론을 위한 공개 포럼을 제공하기도 한다. W3C 표준들은 CSS, CGI, DOM, GRDDL, HTML, OWL, RDF, SVG, SISR, SOAP, SMIL, SRGS, SSML, VoiceXML, XHTML+Voice, WSDL, XACML. XHTML, XML, XML Events, Xforms, XML Information, Set, XML Schema, Xpath, Xquery 및 XSLT을 포함한다.
본 발명의 목적들을 위하여, 용어 "ZigBee"는 소형, 저전력 디지털 무선부들로 구축된 PAN (personal area networks) 을 생성하는데 사용되는 하이 레벨 통신 프로토콜의 슈트에 대한 명세를 지칭한다. ZigBee는 IEEE 802 표준을 기초로 한다. 저전력의 지그비 디바이스들은 때로 보다 먼 거리의 디바이스들에 도달하기 위해서 중간의 디바이스들을 통해서 데이터를 전달함으로써 보다 긴 거리에 걸쳐서 데이터를 전송하지만, 메시 네트워크, 즉 네트워킹된 디바이스들 모두에 도달할 수 있는 고전력 송신기/수신기 또는 중앙화된 제어를 가지지 않는 네트워크를 생성한다. 이러한 무선 애드-호크 네트워크들의 탈중앙화된 특성은 이들이 중앙 노드가 의존될 수 없는 애플리케이션들에 적합하게 한다. ZigBee는 로우 데이터 레이트, 긴 배터리 수명, 및 안전한 네트워크를 요구하는 애플리케이션들에서 사용될 수 있다. ZigBee는 센서 또는 입력 디바이스로부터의 단일 신호 전송 또는 주기적 또는 단속적 데이터에 가장 적합한, 규정된 레이트 250 kbit/s 를 갖는다. 애플리케이션들은 무선 광 스위치들, 홈 내 디스플레이들 (in-home-displays) 을 갖는 전기적 미터들, 트래픽 관리 시스템들 및 상대적으로 낮은 레이트들로 데이터의 단거리 무선 전달을 요구하는 다른 소비자 및 산업용 장비를 포함한다. ZigBee 명세에 의해서 규정된 기술은 다른 WPAN들, 예를 들어서 Bluetooth® 또는 Wi-Fi보다 간단하고 비용이 덜든다고 의도된다. Zigbee 네트워크는 128 비트 암호화 키들에 의해서 보안된다.
설명
기존의 수동, 집적된 방사선 모니터링 디바이스들, 예를 들어서, 막, TLD 또는 OSL 센서들에서, 입사 방사선은 어떠한 전력도 필요 없이 센서의 분자적 구조 내에 축적 및 저장된다. 이 특성은 수동 센서들이 전력 차단 위험이 허용불가능한 상황에서 이상적이 되게 한다. 다수의 방사선 센서들은 대체적으로 이 센서들에 도달할 수 있는 방사선의 양들, 에너지들 및 타입들을 변화시키는 하나 이상의 필터들을 포함하는 홀더 내에 장착된다. 이러한 필터들은 통상적으로 방사선이 다양한 입사각으로부터 선량계에 들어갈 때에 올바른 평가치들을 달성하도록 센서들을 샌드위치한다. 센서들을 분석하기 위해서, 이들은 필터들 간으로부터 그리고 홀더로부터 제거되고 방사선으로의 피폭 이후에 센서에 의해서 보여지는 정량적 속성을 유도하기 위해서 요구되는 프로세싱 시스템으로 물리적으로 제공되어야 한다.
OSL (optically stimulated luminescence) 기반의 방사선 선량계는 광학적 경로를 사용하며 이로써 광의 자극 빔이 OSL 센서(들)를 조사하며 결과적인 방사선 유도된 발광이 동일하거나 다른 광학적 경로를 통해서 다시 광 검출기, 예를 들어서 발광된 광량의 정량화하는 광멀티플라이어 튜브 (photomultiplier tube) 로 라우팅될 수 있다. OSL 재료들 및 시스템들에 대한 보다 많은 정보를 위해서, 미국 특허 번호 5,731,590 (Miller에게 공고됨); 미국 특허 번호 6,846,434 (Akselrod에게 공고됨); 미국 특허 번호 6,198,108 (Schweitzer 등에게 공고됨); 미국 특허 번호 6,127,685 (Yoder 등에게 공고됨; 미국 특허 출원 일련 번호 10/768,094 (Akselrod 등에 의해서 출원됨) 을 참조하면 되며, 이 문헌들 모두는 그 전체 내용이 본 명세서에서 참조로서 인용된다. 또한 다음과 같은 문헌들을 참조하면 된다: 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., in press; Akselrod, M. S., Kortov, V. S., and Gorelova, E. A., Preparation and properties of Al2O3:C, Radiat. Prot. Dosim. 47, 159-164 (1993); and 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): 역시 이 문헌들도 그 전체 내용이 본 명세서에서 참조로서 인용된다.
본 발명은 다수의 센서 디바이스들 (하나 이상의 수동, 집적된 전자적 방사선 센서들, MEMS 가속도계, 무선 송신기 및 선택사양적으로 GPS, 써미스터, 또는 다른 화학적, 생물학적 또는 EMF 센서들을 포함함) 및 이벤트로부터의 도즈량 (예를 들어서, 개인 도즈량 등가치) 을 계산하고 이온화 에너지, 움직임 및 글로벌 위치의 동시적 검출 및 무선 전송을 위한 알고리즘들 및 프로그램들로 구성되면서 작업적 및 환경적 선량계에서 사용되는 새로운 디바이스 시스템을 제공한다. 본 발명은 생물학적 또는 화학적 측정치들과 같은 이벤트 강도, 이벤트 위치, 이벤트 시간, 온도 및 다른 특정화된 센서 데이터의 고유한 기록사항을 구성하는 독립적인 수동 집적된 선량계를 생성하기 위해서 새로운 프로세스들 및 알고리즘들을 사용하는 고유한 새로운 제품들로 기존의 센서들을 새롭게 구현한 것이다.
따라서, 개시된 발명의 양태들은 센서 요소 주변에 "필터링 버블"을 제공하는 방사선 감쇠 재료 내에 개별 이온화 방사선 센서 요소들을 캡슐화하기 위해서 MEMS 및 나노기술 제조 기법들을 사용하는 것, 다수의 센서 요소들 주변에서 다수의 감쇠 재료들 (필터들) 을 사용하는 것, 및 상이한 타입의 이온화 방사선 및 상이한 방사선 에너지 간을 구별하기 위해서 소프트웨어 알고리즘을 사용하는 것을 제공한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 예시적인 센서 어레이 (100) 는 MEMS 및 나노기술 제조 기법들을 포함하며 각각의 나노스케일의 방사선 센서들 주변에 방사선 감쇠 재료를 캡슐화하는 구성을 생성하도록 채용된다. 예시된 바와 같이, 복수의 이온화 방사선 센서들 (102) 은 이하에서 기술된 바와 같이 예를 들어서 전자적 칩 회로 상에 집적되도록 제공 및 구성가능하다. 이온화 방사선 센서들 (102) 은 센서의 검출 표면 (114) 을 포함하는 고체상 센서 기술을 포함할 수 있다.
이온화 방사선 센서들 (102) 은 하나 이상의 방사선 센서들 (102) 을 포함하며 예를 들어서 이하에서 기술될 바와 같은 인쇄 회로 기판 (PCB) 상에 장착된 센서 어레이들 (204) (도 2) 로 배열될 수 있다.
도 1은 예를 들어서 사전규정된 두께를 갖는 필터링 버블 (110) 또는 특정 방사선 감쇠 재료 (108) 와 같은, 예를 들어서 필터 재료 내에 캡슐화된 제 1 센서 (104) 를 예시한다. "n" 개까지의 센서들 (106) 이 "n" 개까지의 상이한 각각의 필터링 버블들 (112) 내에 제조 및 캡슐화될 수 있으며, 여기서 각 필터링 버블은 유사한 또는 상이한 재료들 또는 유사한 또는 상이한 재료 두께들로 구성될 수 있다. 본 실례에서, 필터링 버블 (108) 은 센서 (106) 가 필터링 버블 (108) 에 의해서 둘러싸이거나 캡슐화되도록 센서 (106) 에 대응한다. 일부 바람직한 실시예들에서, 필터링 버블은 구형 기하구조를 포함할 수 있다. 필터링 버블의 재료들은 예를 들어서 구리, 주석, 알루미늄, 텅스텐 등을 포함하는 금속성 박층들을 포함할 수 있다. 필터링 버블은 예를 들어서 알파 입자들 및 베타 방사선을 필터링할 수 있는 방사선 감쇠 재료(들)를 특징적으로 포함할 것이다. 특정 방사선 감쇠 재료 (108) 또는 "필터링 버블"과 같은 필터 재료는 센서의 응답이 방사선의 입사각 (또는 다른 측정된 정량) 과 독립적인, 즉 센서 (106) 의 출력이 모든 각도들에서 동일한 (또는 "일정한 (flat)") 최적의 각응답 (angular response) 을 제공한다.
개시된 발명의 추가 양태들은 MEMS 및 나노기술 센서들을 사용하여서 움직임, 글로벌 위치 (global position), 방사선 피폭을 동시에 검출하고 예를 들어서 소프트웨어 알고리즘을 사용하여서 시간에 따른 방사선 피폭 레벨을 검출기의 글로벌 위치 및 검출기의 움직임과 상관시키는 프로세스를 제공한다. 따라서, 개시된 실시예들의 특징들은 적어도 다음과 같은 이점을 실현한다: (1) 방사선 피폭 레벨을 검출기의 시간, 움직임 및 글로벌 위치와 상관시켜서 피폭이 어떻게 발생했는지에 대한 고유하고 가치있는 정보를 제공할 수 있음; (2) 온-보드 GPS 센서 (on-board GPS sensor) 를 통해서 또는 접속된 외부 전기적 디바이스, 예를 들어서 내장된 GPS 센서를 구비한 모바일 스마트 디바이스 (예를 들어서, 스마트폰) 에 의해서 또는 네트워킹된 디바이스들의 메시로부터의 추정에 의해서, 글로벌 위치가 검출되게 할 수 있음; (3) 이러한 시간, 움직임 및 글로벌 위치가 검출된 피폭량이 임계 레벨을 초과할 때에 선택사양적으로 기록될 수 있도록 하는 실시예를 제공할 수 있음.
개시된 발명의 하드웨어 컴포넌트들은 도 2에 더 예시되며, 이 도면에서는 모듈식 센서들이 단일 칩 또는 전자적 보드 (202) (예를 들어서, PCB) 상에 집적되며 이로써 집적된 센서 모듈 (200) 를 형성한다. 집적된 센서 모듈 (200) 은 방사선 데이터를 수집하고 결국에는 무선 기지국 또는 다른 무선 통신 디바이스와 같은 원격 위치로 데이터를 전송하도록 구성된다. 집적된 센서 모듈 (200) 은 수많은 상이한 폼 팩터 디바이스들 내에 포함될 수 있는 독립적 센서 시스템으로 설계된다. 집적된 센서 모듈 (200) 의 소형의 독립적 특성은 광범위한 디바이스들, 예를 들어서 뱃지, 네임태그, 키 체인, 팔찌, 손목 시계, 휴대용 전자 디바이스, MP3 플레이어, 호출기, 셀 폰, 스마트폰, 랩탑, 태블릿, 안경, 의류 제품, 지갑, 가방 또는 보석류에 들어갈 수 있다.
주 센서 (220) 는 예를 들어서 도 1의 센서 어레이 (100) 로부터 채용된 주 또는 모듈식 센서 어레이 (204) 를 형성하는 센서들의 매트릭스, 센서들의 선형 어레이 또는 단일 센서일 수 있다. 따라서, 모듈식 센서 어레이 (204) 는 오직 제 1 센서 # 1 (212) 만을 채용할 수도 있다. 이와 달리, 모듈식 센서 어레이 (204) 는 예를 들어서 제 1 센서 # 1 (212) 내지 제 n 센서 # n (214) 로부터의 n 개의 열들을 포함할 수도 있다. 이와 달리 및/또는 추가적으로, 모듈식 센서 어레이 (204) 는 예를 들어서 제 1 센서 # 1 (212) 내지 제 m 센서 # m (218) 로부터의 n 개의 행들을 포함할 수도 있다. 따라서, n 개의 열들 및 m 개의 행들을 갖도록, 모듈식 센서 어레이 (204) 는 제 1 센서 # 1 (212) 로부터 센서 # m, n (218) 으로 확장될 것이다.
"필터링 버블들" (108) 내에 캡슐화된 이온화 방사선 센서들 (102) 은 예시적으로 도시되었으며, 본 기술 분야의 당업자는 이 모듈식 센서 어레이 (220) 는 다른 적합한 타입의 센서들 (예를 들어서, 비이온화 방사선, 해로운 화학물질, 또는 다른 생물학적 물질들을 위한 센서들) 로 구성될 수도 있다는 것을 용이하게 이해할 것이다. 개시된 발명의 다른 실시예는 또한 이온화 방사선 센서 (102) 와 더불어서 및/또는 이에 대한 대안으로서 화학적 또는 다른 센서들을 포함할 수도 있다. 본 발명은 측정치가 획득된 때에 센서의 위치 및 움직임에 대한 고유한 정보를 제공하는 집적된 모듈식 센서 (200) 를 제공한다. 기술된 플랫폼 및 디바이스의 모듈식 특성은 다른 개별 센서들의 사용을 가능하게 하거나 잠재적 최종 사용자들의 필요에 맞게 센서들의 변화가능한 조합으로서 사용되게 할 수 있다. 이러한 모듈식은 시간, 움직임, 위치 및 온도의 수집 및 통신을 다루는 중앙 처리 유닛 (CPU) 에 커플링될 수 있는 호환가능한 모듈들로서 측정 디바이스들을 개발함으로써 달성된다.
주 센서 어레이 (220) 는 움직임 및 글로벌 위치 센서 패키지에 집적될 수 있다. 움직임 및 글로벌 위치 센서 패키지 (206) 는 이 디바이스가 피폭이 계속적으로 측정되는 때에 움직이거나 정지하는 동안에 주 데이터 피폭이 발생하는지를 결정할 단일 3-축 MEMS 기반 가속도계 (single 3-axis MEMS based accelerometer) (222) 로 구성될 것이다. 주 데이터 피폭은 주 센서 어레이 (220) 에 의해서 기록되는 방사성 이벤트이다. 움직임 및 글로벌 위치 센서 패키지 (206) 는 온-보드 GPS 무선부 (223) 에 의해서 및/또는 접속된 무선-구현된 이동 디바이스 (예를 들어서, GPS 감지 기능을 갖는 스마트 폰 또는 태블릿 등) 에 의해서 또는 네트워킹된 디바이스들의 메시를 통한 추정에 의해서 그의 위치를 결정할 글로벌 위치 무선부 (223) 로 구성될 것이다. 주 전력 소스의 전력 소비를 최소화하기 위해서, 이 디바이스는 그것에 대해 가용한 최저 전력 평균을 갖는 위치를 GPS 센서들을 통해서 우선적으로 결정할 것이다. 제 1 로는, GPS 기능을 갖는 접속된 무선-구현된 이동 디바이스에 의해서, 제 2 로는, 온보드 GPS 센서에 의해서 그리고 제 3으로는 네트워킹된 디바이스들의 메시를 통한 추정에 의해서 이루어진다.
무선 SOC (system on a chip) 모듈 (208) 은 집적된 센서 모듈 (200) 에서 구성된다. 무선 SOC 모듈 (208) 은 중앙 처리 유닛 및 무선 송수신기로 구성된 집적된 패키지이다. 무선 송수신기를 SOC 구성 내의 CPU 칩 내로 결합시키는 것은 풋프린트 및 에너지 소비 감소를 가능하게 한다. 무선 SOC 모듈 (208) 은 전자적 통신 목적을 위해서 집적된 센서 모듈 (200) 으로부터의 예를 들어서 다른 전자적 디바이스의 무선 수신기로의 무선 전송을 가능하게 한다. 이러한 통신 능력은 예를 들어서 집적된 센서 모듈 (200) 이 이하에서 더 기술되는 바와 같이 전술한 전자적 디바이스의 범위 내에 있는지를 결정할 시의 노력을 용이하게 한다.
본 발명은 내부 배터리를 재충전하고 집적된 센서 모듈 (200) 의 전력 수명을 늘리기 위해서 미세 기계적 시스템들 (MEMS) 및 광발전 시스템들을 통해서 에너지 하비스팅 (energy harvesting) 을 사용한다. 개시된 발명의 실시예들은 또한 공진 및 진동 기계적 움직임을 전기적 에너지로 변환하도록 집적된 센서 모듈 (200) 의 MEMS 디바이스들을 사용하고 주변 광을 전기적 에너지로 변환하도록 광발전 셀들을 사용하여서 위의 성과를 확장할 수 있다. 본 발명은 MEMS을 사용하여서 인간의 움직임의 랜덤한 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키고 광발전 소자를 사용하여서 주변 광을 전기적 에너지로 변환시키고, 이들 모두는 이 디바이스의 베터리 내에 저장될 수 있으며 나중에 집적된 센서 모듈 (200) 의 상술한 센서들에 전력을 공급하는데 사용될 수 있다. MEMS 기반 에너지 하비스팅은 압전, 정전 또는 마그네토-스태틱 디바이스들을 사용하여서 달성될 수 있다. 압전 에너지 하비스터들 (piezoelectric energy harvesters) 은 진동의 기계적 변형을 전기적 에너지로 변환시킨다. 정전 에너지 하비스터들은 대전된 평행한 커패시터들의 진동 분리의 커패시턴스 변화로부터 에너지를 수거할 수 있다. 마그네토-스태틱 에너지 하비스터들 (magneto-static energy harvesters) 은 전기적 코일 근처에서의 자석의 움직임을 통해서 움직이는 자석의 변하는 자계가 전기적 코일 내에서 전류를 유도함으로써 에너지를 회수한다. 광발전 에너지 하비스터들은 태양광 또는 주변 옥내 광을 전류로 변환시키는 태양전지 셀들에 기초한다. 전력 하비스터 (210) 는 하나 이상의 에너지 하비스팅 디바이스들로 구성될 수 있다. 전력 하비스터 (210) 는 집적된 센서 모듈 (200) 내에 통합되고 배터리에 접속된다. 전력 하비스터 (210) 는 집적된 센서 모듈 (200) 의 움직임 및/또는 이동 및 주변 광을 통해서 에너지를 수집하여서 전자적 보드 (202) 에 전력을 공급하는 배터리를 재충전한다. 이로써, 본 발명은 동작하고 외부 무선 구현된 디바이스들과 능동적으로 통신할 때에 전력을 능동적으로 소비할 것이다. 전력 하비스터 (210) 는 주기적 (공진적) 진동 기계적 움직임을 전기적 에너지로 변화시키는데 MEMS 디바이스들 내에 존재하는 일 (work) 을 이용하여서 집적된 센서 모듈 (200) 의 방사선 측정 센서 능력의 실행시간에 전력을 공급하는 배터리의 수명을 연장할 수 있다.
개인 모니터링 방사선 검출기들의 도즈 레벨들에 대한 광범위한 이력 데이터를 통해서, 사용자들의 95 퍼센트가 정상적인 직업적 도즈 레벨을 받고 있음이 결정되었다. 선택사양적으로 오직 검출된 피폭량이 사전결정된 임계치를 초과할 때에만 움직임 및 위치를 수집함으로써, 디바이스의 전력 소비량은 크게 줄어들 수 있다. 주 피폭 데이터, 시간, 움직임 및 위치의 조합은 방사선 현장들의 위치 및 이러한 현장들을 통한 사용자들의 움직임에 대한 정보를 제공할 수 있는 고유한 데이터 세트를 생성한다.
개시된 발명의 실시예들은 센서 디바이스 (202) 로부터의 측정된 센서 판독사항들을 무선 구현된 이동 디바이스 (예를 들어서, 스마트폰 또는 태블릿 디바이스 등) 으로 초저 전력으로 무선으로 전송하고 이러한 정보를 무선 또는 유선 데이터 네트워크를 통해서 인터넷 기반 서버로 전송하는 것을 가능하게 한다.
개시된 발명의 고유하게 구성된 전자적 모듈식 구성은 몇 개의 장점들을 제공한다. 필터 재료는 구 형태로 머신 프세스되고 (machine pressed) 결과적인 "필터링 버블" (110) 이 이온화 방사선 센서 요소들 (102) 을 포함하는 회로 보드 내로 기계적으로 프레스된다. 본 발명의 개시된 실시예들은 고유한 소프트웨어 알고리즘 (이하에서 자세하게 기술됨) 을 실행하여서 상이한 타입들의 이온화 방사선과 상이한 방사선 에너지들 간을 구별하게 할 수 있다. 이는 에너지 구별 필터링 방식의 고유한 맞춤화를 구현하여서 수동 방사선 검출기를 사용하여서 이온화 방사선 측정의 정확도 및 에너지 분해능을 개선할 수 있다.
방사선 감쇠 재료 (108) 가 사용되어서 비조직 등가치 센서들 (non-tissue equivalent sensors) 의 응답을 수정하여서 광범위한 방사선 정성사항들에 대한 가변하는 응답들을 실현할 수 있게 한다. 이어서, 수정된 응답이 조직 등가치 도즈량을 유도하는 알고리즘에 의해서 사용될 수 있다. 통상적 센서 디바이스들에서 현재 사용되는 거대-필터들 (macro-filters) 은 제어되지 않은 편차들을 도입함으로써 알고리즘들의 유효성을 제한하는 몇몇 단점들을 가지고 있다. MEMS 및 나노기술 제조 프로세스를 사용하여서 "필터링 버블" (110) 로 방사선 센서들을 캡슐화함으로써 통상적인 거대-필터들에 비해서 몇몇 장점들을 제공하여서 제어되지 않은 편차들을 제거할 수 있다. 정밀한 MEMS 및 나노기술 제조 프로세스를 사용하여서 필터의 이격거리, 필터의 두께 및 필터의 위치에서의 거대 차원의 편차들을 제거할 수 있다. 필터링 버블 (110) 은 필터링의 각도 의존성과 관련된 거대 차원의 문제들을 제거할 것이다. 필터링 버블 (110) 은 또한 민감하고 가능하게 깨질 수 있는 센서 (102) 상에 보호성 층을 제공할 수도 있다. 소프트웨어 알고리즘 사용과 함께 다수의 센서들 (102) 주변에 다수의 방사선 감쇠 재료들 (108) 을 사용하여서 이온화 방사선의 타입들과 방사선 에너지 간을 구별하는 정도를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 기술된 실시예들의 추가 이점들은 피폭 레벨들을 상관시키는데 채용된 알고리즘과 함께, 방사선 및 다른 피폭, 온도, 시간, 움직임 및 글로벌 위치를 동시에 검출하도록 MEMS 및 나노기술 센서들을 사용할 수 있다. 집적된 센서 모듈 (200) 의 시간, 움직임 및 글로벌 위치와 함께 검출이 발생하며 칩 (200) 이 피폭이 어떻게 발생하였는지에 대한 고유하고 가치있는 정보를 제공한다. 모듈식 피폭 센서들의 사용은 광범위한 현상들, 예를 들어서, 피폭의 방사선적, 화학적, 생물학적 및 전자기적 소스들에 대한 피폭에 대한 검출 및 분석을 가능하게 한다. 시간, 움직임 및 글로벌 위치를 사용하면 직접된 센서 모듈 (200) 이 피폭 이벤트 동안에 움직이고 있는지의 여부 (예를 들어서, 정적 피복 대 동적 피폭) 를 결정하고, 피폭이 발생한 장소 및 시간을 결정할 수 있게 한다. 본 발명은 정적 피폭 대 동적 피폭 간을 결정하기 위해서 통상적인 센서 디바이스들에 의해서 현재 사용되는 계산 집약적이면서 시간 소모적인 후-프로세싱 및 분석 (computationally intensive and time-consuming post-processing and analysis) 을 대체한다. 본 발명은 또한 피폭의 소스 및 특성을 정확하게 특성화하는데 사용될 수 있는 새로운 시간, 위치 및 다른 정보를 제공할 수도 있다. 이러한 기능은 작업적인 선량계측 시에 특히 유용하고 중요할 수 있다. 개시된 실시예들에서 온도 센서를 포함시키는 것은 측정치들의 온도-기반 편차를 보정할 수 있게 한다.
또한, 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 프로세싱 및 재분배를 위해서 수집된 데이터가 중앙 위치로 전송되게 함으로써 통상적인 단독형 선량계들의 능력 및 애플리케이션을 확장시킨다. 도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 원격 센서 네트워크 (300) 를 예시한다. 집적된 센서 모듈 (200) 은 선량계 뱃지 (dosimetry badge) (310) 내로 통합된다. 선량계 뱃지 (310) 는 예를 들어서 본 발명의 집적된 센서 모듈 (200), 배터리들 및 커버를 포함하는 전자디바이스 패키징을 포함하는 패키지로서 예시된다. 집적된 센서 모듈 (200) 은 방사선 데이터를 수집하여서 궁극적으로는 무선 기지국과 같은 원격 위치 또는 이동 통신 디바이스 (308) 와 같은 다른 무선 통신 디바이스로 이 데이터를 전송한다. 집적된 센서 모듈 (200) 의 원격 센서 칩은 데이터를 전송하는데 사용될 수 있다. 이 경우에, 데이터는 비특정된 무선 전송 통신 프로토콜 (312), 예를 들어서 Bluetooth®, ZigBee, ANT, 또는 다른 표준 Wi-Fi 프로토콜 등을 통해서 전송될 수 있다.
이동 통신 디바이스 (308) 의 실례들은 예를 들어서, 스마트 폰, 태블릿 또는 이동 핫-스팟을 포함하거나, 전용 기지국과 같은 고정 네트워크 디바이스일 수 있다. 이동 통신 디바이스 (308) 는 무선 송신기 및 수신기 (316), 데이터 네트워크 인터페이스 (318) 및 GPS (320) 를 포함하도록 구성될 수 있다. 집적된 센서 모듈 (200) 의 무선 SOC 모듈 (208) 은 무선 송신기 및 수신기 (316) 와 통신하게 구성된다. 무선 송신기 및 수신기 (316) 는 이동 통신 디바이스 (308) 에 대한 저 전력이 공급되는 무선 네트워크 인터페이스일 수 있다. 네트워크 인터페이스는 이동 통신 디바이스 (308) 로 하여금 집적된 모듈식 무선 센서 칩 (200) 과 통신하여서 수집된 데이터를 다운로드하게 할 수 있다. 전술한 통신은 이동 통신 디바이스 (308) 가 집적된 센서 모듈 (200) 의 범위 내에 있는지의 여부를 결정하는 것을 용이하게 한다.
이동 통신 디바이스 (308) 는 또한 데이터 네트워크 인터페이스 (318) 를 포함하도록 구성된다. 데이터 네트워크 인터페이스 (318) 는 이동 통신 디바이스 (308) 로 하여금 다른 무선 WAN 네트워크 (306) 와 예를 들어서, 데이터 네트워크 전송 통신 프로토콜 (314) 을 통해서 통신하게 할 수 있다. 데이터 네트워크 전송 통신 프로토콜 (314) 의 실례들은 Wifi, GSM/EDGE, CDMA, UTMS/HSPA+, LTE 또는 다른 고속 무선 데이터 통신 네트워크를 포함할 수 있다. 따라서, 예시적인 실시예에서, Bluetooth®이 채용되어서 선량계 뱃지 (310) 와 이동 통신 디바이스 (308) 간의 통신을 (예를 들어서, 무선 전송 통신 프로토콜 (312) 을 통해서) 가능하게 하며 LTE가 사용되어서 이동 통신 디바이스 (308) 와 병원 또는 연구소와 같은 원격 시설의 무선 네트워크 (306) 간의 통신을 (예를 들어서, 데이터 네트워크 전송 통신 프로토콜 (314) 을 통해서) 가능하게 할 수 있다. 본 실례에서, 로컬 네트워크는 무선 네트워크 (306) 에 의해서 표현되고 공중 네트워크는 공중 데이터 네트워크 (302) 로서 표시될 수 있다. 예를 들어서, 공중 데이터 네트워크 (302) 를 통해서 통신함으로써, 병원 또는 연구소와 같은 전술한 원격 시설은 분산된 데이터 서버 (804) 상에 축적된 정보에 도달, 액세스 및/또는 프로세스할 수 있다.
GPS (320) 는 이동 통신 디바이스 (308) 로 하여금 방사성 이벤트 (radiological event) 의 위치를 결정할 수 있게 한다. 이동 통신 디바이스 (308) 내의 GPS (320) 무선부는 집적된 센서 모듈 (200) 의 위치를 결정하는 대안적 수단을 제공한다. 집적된 센서 모듈 (200) 이 이동 통신 디바이스 (308) 와 패어링되면 (paired), 그것은 그 자신의 전력 소비를 최소화하기 위한 위치를 결정하도록 GPS 센서 (320) 를 우선적으로 사용할 것이다.
무선 네트워크 (306) 는 공중 데이터 네트워크 (예를 들어서, 인터넷) (302) 과 통신하게 구성된다. 원격 데이터 서버 (304) 는 공중 데이터 네트워크 (예를 들어서, 인터넷) (302) 과 통신하게 구성된다.
이동 통신 디바이스 (308) 와 원격 데이터 서버 (304) 간에 형성된 전자적 데이터 전송 링크를 사용하여서, 집적된 센서 모듈 (200) 은 측정된 데이터를 예를 들어서 초저 전력이 공급되는 무선-구현되는 이동 통신 디바이스 (308) (예를 들어서, 스마트폰, 태블릿 또는 다른 이동 또는 비-이동 네트워크 디바이스) 로 전송하여서 이 이동 디바이스의 기존의 데이터 또는 셀룰러 네트워크를 활용하여서 수집된 정보를 중앙 웹 서버로 전송하고 선택사양적으로 이동 통신 디바이스 GPS 를 사용하거나 이동 통신 디바이스 CPU 를 사용하여서 수집된 데이터를 프로세싱할 수 있다. 현재, 독립형 센서 디바이스들은 배터리 수명을 늘리기 위해서 가능한한 많이 보존되어야 하는 한정된 전력 용량을 갖는다. 초저 전력 무선 통신은 규칙적인 업데이트를 위해서 이 디바이스의 전력 소비를 최소화한다. 또한, 통상적인 데이터 또는 셀룰러 통신 안테나들은 상당한 전력을 소비할 수 있으며 따라서 외부 이동 통신 디바이스를 사용하는 것도 또한 방사선 센서의 복잡성을 제한한다.
따라서, 본 발명의 초저 전력 무선 전송 기능을 사용하는 것은 측정된 센서 판독결과들의, 집적된 센서 모듈 (200) 로부터 무선-구현된 이동 디바이스 (308) (예를 들어서, 스마트폰 또는 태블릿 디바이스, 등) 로의 전송을 가능하게 하며, 이러한 정보를 무선 데이터 네트워크 (306) 를 통해서 인터넷 기반 서버 (302) 로 전송하는 것을 가능하게 한다. 이는 판독 및 분석을 위해서 검출기 자체를 중앙 위치로 물리적으로 보낼 필요가 없이 집적된 센서 모듈 (200) 를 채용한 개별 검출기들에 대한 측정된 도즈량들의 분석 및 보고를 가능하게 한다. 이는 데이터를 수신하고 중요한 분석을 수행하기 위한 비용 및 값진 시간을 줄인다. 본 발명의 실시예들은 또한 다수의 시스템들로 하여금 집적된 센서 모듈 (200) 을 갖는 복수의 검출기들로부터 복수의 측정된 도즈량을 수신할 수 있게 한다. 다수의 시스템들로부터의 센서 데이터의 수집은 피폭 소스들 및 이와 관련된 시간에 따른 분포-기반 경향성 (population-based trends over time) 의 분석 및 시각화 및 지형학적 기반 맵핑을 가능하게 한다. 또한, 인터넷으로의 접속은 본 디바이스의 원격 업데이트 및 트러블슈팅 (troubleshooting) 을 가능하게 한다.
본 발명의 개시된 실시예들은 집적된 센서 모듈 (200) 을, 예를 들어서, 다수의, 저비용, 준자율 UAV (semi-autonomous unmanned airborne vehicles), 예를 들어서 저전력 RF 헬리콥터 상에 장착하는 것을 포함한다. 플록킹-알고리즘 (flocking-algorithm) 이 사용되어서 디바이스들의 "플록 (flock)" 이 플록 내에서 머무르면서 공중 방사선, 화학물질 또는 다른 현상의 위치 및 분포를 추적하게 할 수 있으며 플록의 분포는 추적되는 공중 실체의 분포와 연관된다.
따라서, 선정된 실시예들에서, 개시된 발명은 집적된 센서 모듈 (200) 의 이동 플랫폼 내로의 통합을 가능하게 하며, 이 이동 플랫폼은 다수의 준자율 UAV들로 구성될 수 있으며, 이 UAV들은 공중 실체들 (airborne materials) (방사선, 화학물질, 생물 작용제들 (biological agents), 전자계들, 등) 의 위치 및 분포를 추적할 수 있다. UAV-통합된 센서들은 플록킹 알고리즘을 사용하여서 다수의 UAV들 간을 조율하고 공중 입자들의 분포 및 위치를 추적할 수 있다. 도 4로 돌아가면, 예시적인 자율 이동 센서 (AMS) 네트워크 (400) 가 예시된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 공중 (또는 수중) 입자들 (402) 은 예를 들어서 우세한 기상 패턴에 따라서 클러스터링되며 분포할 것이다. 자율적 이동 센서들 (AMS) (404, 406) 이 각각의 분포된 목표 입자들 (408, 410) 을 추적으로 하는 것으로 도시된다. 플록킹 알고리즘은 UAV 상의 센서 어레이 (204) 로부터의 측정치에 비례하는 센서 포스 (Sensor Force) Fs 및 근처의 UAV들까지의 거리에 비례하는 플록킹 포스 (Flocking Force) Ff 를 사용하여서 모든 UAV들 (104) 의 위치를 업데이트하여서 UAV 센서들 (404, 406) 의 위치를 연속적으로 최적화하고 목표 입자들 (408, 410) 의 위치를 최상으로 추적할 수 있다. 이로써, 플록의 분포는 또한 추적되는 공중 실체의 분포와 상관될 것이다.
다른 실시예에서, 개시된 발명은 집적된 센서 모듈 (200) 을 다수의, 저비용 준자율 무인 수중 기반 이동체들 (low-cost, semi-autonomous and unmanned water-based vehicles) 상에 장착하여서 예를 들어서, 수중 입자들을 추적하는 것을 포함할 수 있다. 다시, 이전에 기술된 플록킹 알고리즘을 사용하여서 다수의 무인 수중 기반 이동체들 간을 조율하고 임의의 수중 기반 방사선, 화학물질 또는 다른 현상의 위치 및 분포를 추적할 수 있다.
개시된 발명의 이점은 능동 판독 기능 및 움직임 감지 기능 및 위치 감지 기능을 갖는 수동 집적형 전자적 이온화 방사선 검출기를 생성하도록 먼저 MEMS 및 나노기술의 처음 사용을 제공하고 센서 판독치들의 무선 전송을 제공한다. 현 능동 선량계들은 도즈량을 측정하기 위해서 연속적인 전력을 요구한다. 또한, 현 수동 선량계들은 기록된 도즈량 측정치들로의 즉각적인 액세스를 제공하지 못한다. 이와 달리, 본 발명에 의해서 개시된 수동 방사선 센서 능동적 판독은 전력 손실 이벤트 시의 도즈량 정보를 보존하면서 도즈량 정보로의 즉각적인 액세스를 제공한다. 또한, 본 발명은 종합적인 개인 및 환경적 모니터링을 위한 모듈식 환경적 센서들을 갖는, 움직임, 온도 및 위치를 기록하기 위한 전자적 플랫폼을 기술한다.
집적된 센서 모듈 (200) 에 대한 예시적인 집적된 센서 모듈 로직 흐름 (500) 이 도 5에서 나타난다. 센서를 판독하기 위한 명령이 실행된다 (502). 명령 (502) 은 센서 상에 새로운 임계 도즈량이 존재하는지의 여부 (506) 를 결정하도록 고 감도 센서를 사전 판독 (504) 하는 것을 포함한다.
센서 상에 새로운 임계 도즈량이 존재하는지의 여부 (506) 를 결정할 시에, 센서는 도즈량 값들을 연속적으로 누적하도록 구현된다. 사전 판독이 고 감도 센서 상에서 수행되는 경우에, 누적 값이 생성된다. 선행 도즈량 값이 델타 △ 값을 생성하도록 사전 판독으로부터 생성된 누적 값으로부터 감산된다. 델타 △ 값이 사전규정된 도즈량 임계치보다 크면, 트리거 측정 (trigger measurement) 이 단계 (508) 에서 취해진다. 델타 △ 값이 사전규정된 도즈량 임계치보다 크지 않으면, 센서를 판독하게 (502) 타이밍된 인터벌로 연속적인 측정치들을 취하도록 루프백 함수가 수행된다. 기술된 실시예들은 델타 △ 값이 사전규정된 도즈량 임계치보다 크게 검출될 때까지 고 감도 센서를 사전 판독하도록 (504) 연속적으로 루프 백된다. 일단 델타 △ 값이 사전규정된 도즈량 임계치보다 크다고 검출되면, 트리거 측정이 구현되어서 (508) 고체상 센서 어레이의 판독 (510) (또한 도 6 참조) 및 시간 상의 피폭 시점 또는 이벤트 데이터의 판독 (512) (또한 도 7 참조) 이 동시에 수행된다.
센서 판독 로직 흐름도의 일 개시된 실시예가 도 6에서 예시된다. 고체상 센서 어레이 판독 (600) 은 전체 센서 어레이를 판독하는 개시된 발명의 구성요소이다. 고 감도 센서로부터의 판독결과는 최소 증분적 도즈량 임계치가 도달되었음을 표시한다. 고 감도 센서는 오직 이 임계치 도즈량을 초과하였을 때를 표시하도록만 의도된다. 일단 임계치 도즈량이 초과되면, 전체 도즈량이 판독될 것이다. 전체 도즈량은 1-D 어레이, 2-D 어레이 또는 3-D 매트릭스로부터 판독될 수 있다. 1-D 어레이는 단지 센서들의 열일 수 있다. 2-D 어레이는 센서들의 테이블 또는 센서들의 매트릭스일 수 있다. 3-D 어레이는 다수의 2-D 어레이들을 적층하면 될 것이다. 이를 판독하는 다수의 방식 방식들이 존재할 수 있다. 각 센서를 개별적으로 판독하거나 (602), 또는 센서들의 전체 열 또는 행을 따라서 판독하거나 (604), 또는 센서들 모두로부터의 출력을 합할 수도 있거나 (606), 또는 맞춤 구성 (custom configuration) 을 판독할 수 있다 (608) (예를 들어서, 다수의 센서들 (예를 들어서, 16 개의 센서들) 의 어레이가 존재하면 각 사분면 내에서 4 개의 센서들을 판독함). 따라서, 기술된 발명의 개시된 실시예들은 고체상 센서 어레이를 판독하는 다수의 방식들을 제공한다.
센서 판독 로직 흐름도의 일 개시된 실시예가 도 6에서 예시된다. 고체상 센서 어레이 판독 (600) 은 전체 센서 어레이를 판독하는 개시된 발명의 구성요소이다. 일 실례에서, 고 감도 센서는 뱃지에 고정될 수 있다. 뱃지가 이온화 방사선에 피폭되는 이벤트 시에, 개시된 발명은 피폭의 전체 도즈량을 판독할 수 있다. 개시된 실시예들은 개별적 판독, 센서들의 전체 어레이를 판독, 및 센서들의 맞춤 구성을 판독할 수 있는 능력을 제공한다. 따라서, 센서들의 다양한 구성을 위해서, 본 발명은 여러 판독결과들, 예를 들어서, 개별 센서들에 대한 판독결과들 (602), 또는 예를 들어서 센서들의 열을 포함하는 1 차원 어레이에 대한 판독결과 (604) 를 생성할 수 있다. 추가적으로 또는 이와 달리, 센서들의 차원적 어레이들이 개시된 실시예들에서 의해서 판독될 수 있는데, 예를 들어서, 센서들의 테이블 또는 센서들의 메트릭스가 판독될 수 있다. 센서 구성들의 이러한 실시예들은 예를 들어서 하나 이상의 센서 열들 또는 하나 이상의 센서 행들을 포함하는 센서들의 2 차원 어레이를 포함할 수 있다. 개시된 실시예들은 또한 예를 들어서 서로 적층된 하나 이상의 2 차원 어레이들을 포함하는 3차원 어레이를 제공할 수도 있다. 따라서, 개시된 실시예들은 센서들을 개별적으로 판독하거나 (602), 2 차원 판독을, 예를 들어서, 센서들의 전체 열 또는 전체 행을 따라서 판독하거나 (604), 또는 모든 센서들로부터의 출력들의 총합을 수행하거나 (606), 또는 맞춤 구성 (custom configuration) 을 판독할 수 있다 (608) (예를 들어서, 다수의 센서들 (예를 들어서, 16 개의 센서들) 의 어레이가 존재하면 각 사분면 내에서 4 개의 센서들을 판독함). 따라서, 기술된 발명의 개시된 실시예들은 고체상 센서 어레이를 판독하는 다수의 방식들을 제공한다.
개시된 실시예들은 아날로그 측정치를 생성하도록 전자적 감지 회로를 제공할 수 있다. 아날로그 측정치는 바람직하게는 표준 아날로그 대 디지털 변환 회로를 사용하여서 디지털 측정치로 변환된다 (610). 디지털 데이터로부터, (예를 들어서, 암 프로세서 (arm processor) 를 통해서) SOC (system on chip) 상에서 도즈량을 계산하기 위해서 개시된 발명의 알고리즘을 구현함으로써 도즈량이 계산된다 (612). 계산된 도즈량 값은 이어서 데이터 기록부 상에 기록되며 (614) 이는 본질적으로 연속적인 방식으로 판독치들 모두의 로그 (log) 를 생성할 수 있다.
도 6의 고체상 센서 어레이 판독 (600) 과 병행하여서, 개시된 발명은 시간 상에서의 피폭의 시점 또는 이벤트 데이터의 판독을 실행한다 (512). 피폭 판독 로직 흐름 (700) 의 시점이 도 7에서 예시되며 병렬 회로를 통해서 실행될 수 있다. 온-보드 MEMS 가속도계 디바이스가 센서가 움직이고 있는 중인지를 결정하도록 판독된다 (702). 이어서, 센서의 위치가 추정된다 (704). 이는 예를 들어서 집적된 센서 모듈 상의 GPS 센서를 판독함으로써, 또는 이동 디바이스의 GPS 기능이 지리공간적 위치를 결정하도록 사용되는 이동 디바이스 (예를 들어서, 셀 전화) 와 통신함으로써 이루어질 수 있다. 이동 디바이스의 GPS 수신기는 GPS 인공위성에 의해서 전송된 신호들을 정밀하게 타이밍함으로써 위치를 결정한다. 각 인공위성은 메시지가 전송되는 시간 및 메시지 전송 시의 인공위성 위치를 포함하는 메시지들을 연속적으로 전송한다. GPS 수신기는 자신이 수신한 메시지들을 사용하여서 각 메시지의 트랜짓 시간 (transit time) 을 결정하고 광속도를 사용하여서 각 인공위성까지의 거리를 계산한다. 이러한 거리들 및 인공위성의 위치들 각각은 구 (sphere) 를 규정한다. 이 거리들 및 인공위성들의 위치들이 정확할 때에는 수신기는 이러한 구들의 각각의 표면 상에 있다. 이러한 거기들 및 인공위성들의 위치들은 네비게이션 등식들 (navigation equations) 을 사용하여서 수신기의 위치를 계산하는데 사용된다. 다른 실시예에서, 이 위치는 예를 들어서 센서가 통신하고 있는 알려진 무선 허브로부터의 위치를 3각측량 (triangulating) 함으로써 추정될 수 있다. 무선 3각측량은 무선 네트워크의 몇 개의 노드들 간의 신호 강도를 측정함으로써 일 시점의 위치를 결정하는 프로세스이다. 타임 스탬프가 생성되어서 (706) 측정치가 취해진 시간을 기록한다. 이 측정치는 센서가 판독된 시간에서 움직임 (예를 들어서, 온-보드 MEMS 가속도계 디바이스가 판독된 (702) 지점) 및 위치 (예를 들어서, 센서의 추정된 위치 (704)) 와 상관된다. 타임 스탬프 판독결과들이 이어서 데이터 로그로 송출되거나 기록된다 (706). 이로써, 피폭 이벤트가 데이터 기록부 내에 캡처된다 (708).
다시 도 5로 돌아가면, 위의 설명은 도즈량 값의 생성 (510) 및 시간 상에서의 피폭 시점의 생성 (512) 및 이들의 각기 로그 또는 데이터 기록부 내로의 기록들 (614 및 708) 및 이로써 완성된 데이터 기록부 생성 (514) 을 개략하였다. 완성된 데이터 기록 (514) 이 기록 로그에 저장되거나 업데이트되고 전송 타이머 (send timer) 가 체크된다 (516). 전송 타이머는 데이터가 기지국 (802) 또는 이동 통신 디바이스 (308) 로 업로드되어야 하는 때를, 프로그램가능한 Time To Send 값에 기초하여서 결정한다. 예를 들어서, 도즈량이 사전규정된 임계치를 초과하면, 또는 사전규정된 시간이 경과하면, 이 도즈량 값이 전송되고 기록된다 (522). Time to Send 값에 도달하지 않으면, 디바이스는 판독 단계로 복귀한다 (520).
집적된 센서 모듈 (200) 의 센서 무선 송신기 (208) 로부터 신호를 이동 통신 디바이스 (308) 의 무선 수신기 (316) 으로 전송하는 것을 개시하기 위해서 무선 전송이 시작된다 (524). 센서의 무선 송신기 (208) 는 이통 통신 디바이스 (308) 의 무선 송신기 (316) 로부터의 핸드쉐이크 응답 (handshake response) 을 탐색하여서 이 디바이스가 후속 통신의 범위 내에 있는지의 여부를 결정한다. 집적된 센서 모듈 (200) 의 센서 무선 송신기 (208) 는 다른 전자적 통신 디바이스, 예를 들어서 기지국 (802) 과 통신하여서 그것이 이 전자적 통신 디바이스의 범위 내에 있는지를 결정하게 구성될 수 있다. 수신기가 범위 내에 있고 응답이 수신되면, 동작은 계속된다 (528). 센서가 그 범위 내에 있지 않다고 결정되면, "아니오" 의 결정이 이루어지고 (526) 동작은 다시 센서를 판독하는 단계 (502) 로 돌아간다. 센서가 그 범위 내에 있다고 결정되면, "예"의 결정이 이루어지고 (528), 데이터 기록이 전송되어서 이 데이터 기록이 전송되었다는 것을 나타내도록 로그가 업데이트되고 (530) 시스템이 업데이트되었음을 기록한다. 필요하다면 연속하는 무한정의 개수의 판독들이 집적된 센서 모듈 로직 흐름 (500) 에서 발생할 수도 있다.
도 8은 무선 센서 기지국 구성과의 통신 시의 개시된 발명의 예시적인 실시예 (800) 를 예시한다. 하나 이상의 일반화된 데이터 서버들은 공중 데이터 네트워크, 예를 들어서 인터넷에 접속되어서, 이벤트 데이터 모두가 인터넷을 통해서 액세스가능한 하나 이상의 데이터베이스 내에 저장되는 이벤트 기록부 (event repository) 를 제공하며, 여기서 후속 데이터 분석이 수행될 수 있다. 인터넷은 때로 클라우드로서 지칭되며 후속 분석을 위해서 클라우드를 통해서 데이터로 액세스하는 것은 때로 클라우드 컴퓨팅으로서 지칭된다.
선량계 뱃지 (310) 가 예를 들어서, 본 발명의 집적된 센서 모듈 (200), 배터리들 및 커버를 포함하는 개시된 전자적 패키징을 포함하는 패키지로서 예시된다. 알고리즘 (도 6 및 도 7) 을 사용하여서, 집적된 센서 모듈 (200) 은 데이터를 무선 통신 디바이스로, 예를 들어서 무선 센서 기지국 (802) 으로 전송하도록 구성된다. 선량계 뱃지 (310) 는 무선 센서 기지국 (802) 과 비특정된 무선 전송 통신 프로토콜, 예를 들어서 Bluetooth®, Bluetooth Low Energy (BLE), ZigBee, ANT, ANT+ 또는 다른 표준 무선 통신 프로토콜들을 통해서 통신하도록 구성된다.
무선 센서 기지국 (802) 은 무선 송신기 및 수신기 (816) 를 포함한다. 집적된 센서 모듈 (200) 의 무선 SOC 모듈 (208) 은 무선 송신기 및 수신기 (816) 와 통신하여서 기지국 (802) 이 전술한 바와 같이, 예를 들어서, 위의 도 5의 단계 (532) 에서와 같이 집적된 센서 모듈 (200) 의 범위 내에 있는지의 여부를 결정한다. 무선 센서 기지국 (802) 은 또한 데이터 네트워크 인터페이스 (818) 를 포함한다. 데이터 네트워크 인터페이스 (818) 는 무선 센서 기지국 (802) 으로 하여금 다른 무선 네트워크와, 예를 들어서 데이터 네트워크 전송 통신 프로토콜 (314) 을 통해서 통신하게 한다. 이로써, 예시적인 실시예에서, Bluetooth® Low Energy (BLE) 가 사용되어서 선량계 뱃지 (310) 와 무선 센서 기지국 (802) 간의 통신이 (예를 들어서, 무선 전송 통신 프로토콜 (312) 을 통해서) 가능하게 하고, Wi-Fi가 사용되어서 무선 센서 기지국 (802) 과 병원 또는 연구소와 같은 원격 시설의 무선 네트워크 (306) 간의 통신이 (예를 들어서, 데이터 네트워크 전송 통신 프로토콜 (314) 을 통해서) 가능하게 한다. 본 실례에서, 로컬 네트워크는 무선 네트워크 (306) 에 의해서 표현되고 공중 네트워크는 공중 데이터 네트워크 (302) 로서 표시될 수 있다. 예를 들어서, 공중 데이터 네트워크 (302) 를 통해서 통신함으로써, 전술한 원격 시설, 예를 들어서 병원 또는 연구소는 분산된 데이터 서버 (804) 상에 축적된 정보에 도달, 액세스 및/또는 프로세싱할 수 있다.
선택사양적 구성에서, 무선 센서 기지국 (802) 은 집적된 센서 모듈 (200) 을 포함할 수 있다. 이 구성은 무선 센서 기지국 (802) 을 이벤트 감지 디바이스로서 기능하게 하며 또한 예를 들어서, 환경적 센서로서 동작하게 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 개시된 실시예들은 상이한 타입들의 이온화 방사선 및 상이한 방사선 에너지들 간을 구별하도록 고유한 소프트웨어 알고리즘을 채용할 것이다. 이는 에너지 구별 필터링 방식의 고유한 맞춤화를 실현하여서 수동 방사선 검출기를 사용하여서 이온화 방사선 측정의 정확도 및 에너지 분해능을 개선한다. 개시된 실시예들은 전자적 감지 회로를 제공하여서 아날로그 측정치를 생성한다. 아날로그 측정치는 바람직하게는 표준 아날로그 대 디지털 변환 회로를 사용하여서 디지털 측정치로 변환된다 (610). 디지털 데이터로부터, (예를 들어서, 암 프로세서를 통해서) SOC 상의 도즈량을 계산하기 위해서 개시된 발명의 알고리즘을 구현함으로써 도즈량이 계산된다 (612). 선정된 실시예들은 예를 들어서, 그 상에 저장된 인스트럭션들의 시퀀스들을 갖는 머신 판독가능한 매체를 채용하며, 이 인스트럭션들의 시퀀스들은 하나 이상의 프로세서들에 의해서 실행될 때에 하나 이상의 전자적 디바이스로 하여금 전술한 알고리즘이 수행되게 동작들의 세트를 수행하게 한다. 이어서, 계산된 도즈량은 데이터 기록부 상에 기록되고 (614) 이는 본질적으로 연속하는 방식으로 판독결과들의 모두의 로그를 생성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예는 정확하고 신뢰할만한 개인 선량측정을 위한 수치적으로 최적화된 도즈량 계산 알고리즘을 제공한다. 개시된 실시예들은 다수의 선량계 요소들 (통상적으로 2 개 내지 4 개의 요소들) 을 사용하여서 개인 선량측정을 위한 수치적으로 최적화된 도즈량 계산 알고리즘을 생성하도록 계산적 절차를 제공한다. 본 실시예들은 본 발명의 방법들이 선량측정 신호들을 개인 도즈량 등가치들, 예를 들어서 Hp(10), Hp(3), 및 Hp(0.07) 을 위한 연산적 정량들로 어떻게 변환시키는지를 설명한다. 개시된 발명의 계산적 절차의 일부 이점들은 수치적으로 최적화된 알고리즘을 생성하는 능력, 분기 또는 경험적 결정 지점의 부재, 및 신속한 계산 속도를 포함한다.
개인 도즈량 등가치의 정확하고 신뢰할만한 측정이 방사선 선량계측 프로그램의 핵심 성분이다. 개인 도즈량 등가치는 통상적으로 광범위한 에너지들에 걸쳐서 그리고 상이한 방사선 소스들, 예를 들어서, x-선 및 감마 광자들 (photons), 베타 입자들 (beta particles) 및 중성자들 (neutrons) 로부터 측정된다. 상이한 방사선 소스들로부터 도즈량을 정확하게 추정하기 위해서, 일부 개인 선량계들은 각 요소가 상이한 타입들의 방사선 필터링 물질들을 갖는 다수의 검출기 요소들을 포함하며, 도즈량 계산 알고리즘을 사용하여서 각 검출기 요소로부터의 응답들의 수치적 결합으로부터 개인 도즈량 등가치를 계산한다.
이 도즈량을 계산하기 위한 일 방식은 검출기 요소 응답들의 간단한 선형 결합이다. 이러한 방식들은 단순하고 구현하기 용이하지만, 노이즈에 매우 민감하며 때로 현실적인 조건들 하에서는 도즈량의 정확한 추정치를 신뢰할만하게 제공하지 못한다. 다른 방식은 경험적으로 결정된 분기 및 결정 지점들 (empirically-determined branching and decision points) 을 사용하는 것이다. 예시적인 실시예들에 따라서, 이 방식은 상대적으로 구현하기 용이하며 일부 조건들 하에서 성능을 개선하지만, 경험적 결정들은 특정 조건들에만 고유하며 때로 계통 바이어스 (systematic biases) 를 받을 수 있다. 선형 결합 및 분기 방법들을 모두 방사선 선량계측에 적용하기 위한 기법들이, 예를 들어서, N. Stanford에 의해서 개발되었다. (예를 들어서, N. Stanford, Whole Body Dose Algorithm for the Landauer InLight Next Generation Dosimtery, Algorithm Revision: Next Gen IEC; Sept. 13, 2010 and N. Stanford, Whole Body Dose Algorithm for the Landauer InLight Next Generation Dosimetry, Algorithm Revision: Next Gen NVLAP; Sept. 27, 2010 을 참조하면 된다).
본 발명은 매트릭스 (matrix) 즉, 특정 선량계 타입 (즉, 선량계 검출기 요소들 및 필터들의 특정 결합) 에 대해서 수치적으로 최적화된 도즈량 계산 알고리즘을 자동으로 생성하기 위한 계산적 절차를 제공한다. 계통 바이어스를 최소화하기 위해서, 개시된 실시예, 즉 매트릭스는 어떠한 조사 필드, 검출기 또는 검출기 신호들의 비도 결과적인 도즈량에 영향을 주지 않도록, 대표적인 데이터로부터 가중처리된 평균을 계산한다. 다음의 설명은 이러한 타입의 선량계의 측정치들로부터 획득된 요소 응답들의 매트릭스를 사용하여서 개인 선량측정을 위한 수치적으로 최적화된 도즈량 계산 알고리즘을 생성하는데 사용되는 계산적 절차를 기술한다.
예를 들어서, 다수의 필터링된 검출기 요소들로 구성된 개인 선량계가 주어지면, 각 검출기 요소로부터의 검출된 신호는 요소 응답으로서 지칭되며 소정의 선량계로부터의 요소 응답들의 배열은 검출기의 요소 응답 패턴으로서 지칭된다. 소정의 타입의 선량계에 있어서, 상이하지만 알려진 조사들 시에 다수의 검출기 요소 응답들로부터 기인되는 매트릭스는 요소 응답 매트릭스로서 지칭된다.
요소 응답 매트릭스는 상이한 각도들에서의 알려진 조사들에 선량계를 노출시키고 개별 또는 다수의 소스들의 조합에 선량계를 노출시키고 이어서 각 검출기 요소로부터의 요소 응답들을 판독함으로써 생성된다. 이어서, 미지의 조사된 선량계로부터의 요소 응답 패턴이 요소 응답 매트릭스 내의 패턴과 비교되며, 응답 매트릭스 내의 각 소스에 대해서 도즈량이 계산된다. 최종 보고된 도즈량은 소스 확률 계수 (Source Probability Factor) 만큼 가중처리된 모든 개별 소스 도즈량의 합이다. 소스 확률 계수는 미지의 선량계의 요소 응답 패턴이 알려진 소스들의 개별 요소 응답 패턴과 얼마나 밀접하게 매칭하는지의 척도이다.
걔시된 실시예, 즉 매트릭스 계산적 절차 (900) 에서의 단계들이 도 9의 표 1에서 요약되며, 각 계산적 절차는 이하의 대응하는 부분들에서 기술된다.
단계 (902) 에서, 이러한 타입의 선량계에 대해서 선량계 요소 응답들 및 이에 대응하는 선량계 응답 매트릭스가 입력되고 이어서 변환된 값들이 계산된다. OSL (optically simulated luminescence) 를 채용한 선량계들, 예를 들어서 LANDAUER의 InLight® 선량계들에 있어서, 선량계 요소 응답들은 InLight® Reader로부터의 광멀티플라이어 카운트들에 대응한다. 변환된 값들은 등식 1에서 도시된 바와 같이 PMT 카운트들로부터 계산된다:
이 선량계 타입에 대응하는 응답 매트릭스가 컴퓨터 저장부로부터 판독될 수 있다. 일 개시된 실례에서, 예를 들어서, LANDAUER의 InLight® 선량계들에 있어서, 응답 매트릭스는 소스를 기술하는 엔트리들 (변수들), 개별 요소 응답들, DDE (deep dose equivalent) 변환 계수, 및 이 응답들의 표준 편차들을 포함한다.
응답 매트릭스 선택은 경험적으로 도출된 규칙들에 기초할 수 있다. 특정 애플리케이션에서 최적의 성능을 달성하기 위해서, 응답 매트릭스 내의 소스들의 범위는 제약된다. 이 기법은 방사선 조건들이 선택된 범위 외부에 있으면 계통 오차를 유발할 수 있다. 선택 절삭들 (selection cuts) 을 사용하는 개시된 실시예의 구현은 예를 들어서, Brahim Moreno, LDR-Europe Technical Report on a Hybrid Matrix-Branching dose calculation algorithm, 2013에서 기술된다.
이어서, 도즈량 계산이 수행될 수 있다. 측정된 변환된 값들이 주어지면, 제 1 단계는 응답 매트릭스 내의 각 필드에 대한 G1-4를 계산하는 것이다. 소정의 필드에 대한 G 값들은 소정의 필드가 선량계에 대한 실제 입사 필드와 매칭한다면 SDE가 무엇일지를 표시한다는 것이 주목된다.
소정의 필드에 대한 SDE의 예상 값은 검출기 요소들에 걸친 G의 간단한 평균으로서 취해질 수 있다. 그러나, 이는 일부 입사 조사 필드들에 대해서는, 몇몇 검출기들은 높은 레벨의 불확실성을 갖는 신호들을 가질 수 있다는 사실로 인해서 불충분할 것이다. 이는 0.1 g/cc 이상의 밀도 두께의 필터링을 사용하여서 85Kr 베타-선들이 검출기들로 입사되는 경우에 그러하다고 판명되었다. 이러한 필드는 약하게 침투하기 때문에, 필터링된 요소들로부터 수신된 신호들은 노이즈 레벨에 비해서 너무 낮아서 도즈량을 계산하기 위해서 이들을 사용할 수 없다.
오직 양호한 신호들을 갖는 검출기들만을 사용하여서 도즈량을 계산하는 방식은 예상된 불확실도에 반비례하는 계수만큼 각 검출기의 신호를 가중처리하고 이어서 검출기들에 걸쳐서 가중처리된 평균을 수행하는 것이다. 제 1 세트는 예상된 불확실도를 규정하는 것이다. 각 응답 매트릭스 엔트리는 그에 대한 카운팅 통계치들이 무시할 수 있는 데이터 (고 도즈량) 로부터 결정된다고 가정하자. 이 오차는 조사, 판독, 처리 및 재료 가변성으로 인한 불확실도들의 결합이다. 이 결합된 오차는 응답 매트릭스를 생성하는데 사용된 데이터의 표준 편차로서 계산되며, 이는 σ 로 부호화된다.
필드 j에 대한 SDE의 예상 값은 
에 의해서 주어진다. i 번째 검출기 요소 및 j 번째 방사선 필드에 대한 총 불확실도는 
로 부호화된다.
단일 방사선 필드 j에 대한 적합도 통계치 (fit statistic) 의 양호도가 등식 3으로 주어진다.
필드 j에 대한 가중화 계수 (weighting factor) 는 등식 4로 주어진다.
가중화 계수가 응답 매트릭스 내의 각 필드에 할당되었고, 보고된 SDE 값 Grep가 계산된다는 것이 주목된다. 이는 전체 응답 매트릭스에 걸쳐서 각 방사선 필드 
에 대한 예상 값들의 가중처리된 합을 취함으로써 수행된다. 이는 등식 5로 주어지며, 여기서 합산은 N 개의 필드들의 응답 매트릭스에 걸쳐서 수행된다.
변환된 값들의 측정된 세트의 응답 패턴과 응답 매트릭스 내의 필드들 간의 유사도의 정량화는 임의의 최적화 기법을 사용하여서 도출될 수 있다. 등식 3 및 등식 4는 χ2 최소화에 기초한다. 소스 특정 통계치 및 가중치 계수는 측정된 값들의 세트의 패턴이 응답 매트릭스 내에서 발견된 패턴들과 얼마나 잘 일치하는지를 나타내는 경험적 척도이다.
단계 (904) 에서, 오차 조건 체크가 수행된다. 이 단계에서, 공통 오차 조건들이 체크되고 이가 검출되면 적합한 오차 조건들이 설정된다. 심각한 오차 조건이 검출되면 도즈량은 보고되지 않는다.
단계 (906) 에서, 도즈량 값이 응답 매트릭스 내의 각 소스에 대해서 계산된다. 이 단계에서, Hp(0.07) 및 Hp(10) 에 대해서 가중처리된 값이 각 요소에 대해서 계산되어서 이 선량계에 대한 응답 패턴을 형성한다. 이어서, 적합도 통계치의 양호도가 계산되고 이어서 소스 가중화 계수가 결정된다.
단계 (908) 에서, 개시된 실시예들은 총 보고가능한 도즈량들을 계산한다. 이 단계에서, 각 요소에 대해서 Hp(0.07) 및 Hp(10) 에 대해서 가중처리된 값들이 합산되고 이어서 각 요소에 대하여 소스 가중화 계수들이 합산된다. 보고가능한 Hp(0.07) 및 Hp(10) 도즈량이 계산된다.
단계 (910) 에서, 방사선의 가장 가능성이 높은 소스에 대한 추정이 수행된다. 이 단계에서, 응답 매트릭스 내의 각 소스의 가능성이 있는 기여도가 추정된다. 현재 개시된 알고리즘에서, 광자들 및 베타 입자들의 가능성이 있는 기여도가 추정된다.
단계 (912) 에서, 최종 (순) 도즈량 값들이 계산된다. 이 단계에서, 순 도즈량은 이전에 계산된 도즈량으로부터 제어 도즈량을 감산함으로써 계산된다. 1.0 mrem보다 큰 순 도즈량만이 보고된다.
단계 (914) 에서, 순 도즈량 값들이, 예를 들어서 메모리로부터 저장 디바이스로 출력된다. 이 단계에서, 순 도즈량은 선량계 정보 데이터베이스 내에 저장된 고유한 식별 값을 사용하여서 특정 선량계에 할당된다. 컴퓨터 메모리 내의 계산된 순 도즈량은 데이터베이스 내에 저장되거나 필요하다면 외부 데이터 파일로 송출된다. 이 결과들은 지역적, 국가적 또는 국제적 규제들에 의해서 요구되는 바와 같이 도즈량 기록 고객 도즈량 리포트 (dose-of-record customer dose reports) 를 생성하도록 서식화될 수 있다 (formatted).
개인 선량계들에 대한 수치적으로 최적화된 방사산 도즈량 계산들을 생성하는 알고리즘을 채용하기 위한 개시된 계산적 절차의 흐름도 (1000) 가 도 10에 도시된다. 선량계 판독결과 (1004), 백그라운드 방사선 도즈량 (1006) 및 응답 매트릭스 (1008) 로부터의 정보/데이터가 컴퓨터 저장부 (1002), 예를 들어서 컴퓨터 디스크로부터 판독 및 입력되어서 머신 판독가능한 매체, 예를 들어서 메모리에 저장된다 (1010). 머신 판독가능한 매체 또는 메모리는 그 상에 인스트럭션들의 시퀀스들을 저장 (1010) 할 수 있으며, 이 시퀀스들은, 예를 들어서 하나 이상의 프로세서들에 의해서 실행될 때에 하나 이상의 전자적 디바이스들로 하여금 개시된 컴퓨터 알고리즘이 수행되게 동작들의 세트를 수행하게 한다. 개시된 컴퓨터 알고리즘은 로우 (raw) 데이터 (예를 들어서, 선량계 판독결과 (1004), 백그라운드 도즈량 (background dose) (1006), 및 응답 매트릭스 (1008)) 를 프로세싱하여서 이를 유용한 정보로 변환하고, 이 정보는 이후에 컴퓨터 저장부 (1016), 예를 들어서 컴퓨터 디스크에 기록될 수 있으며, 여기서 상기 정보는 필요하면 표시되도록 구성될 수 있다.
로우 데이터가 메모리로 들어간 후에 (1010), 개시된 실시예들은 오차 조건들에 대하여 체크한다 (1012). 공통 오차 조건들이 체크되고 검출되면 오차가 플래그되며 (1014) 모든 오차들이 컴퓨터 저장부 상에 추적/테이블화된다 (1016). 오차가 존재하지 않으면 (1018), 로우 데이터가 개시된 컴퓨터 알고리즘에 의해서 프로세싱된다 (1020). 컴퓨터 알고리즘 (1020) 은 응답 매트릭스를 최적화하도록 사전규정된 수치적 절차들을 사용하는 수학적 알고리즘을 적용함으로써 시작된다. 이는 데이터-피팅 절차 (data-fitting procedure) 로 예상된 소스 도즈량을 계산하는 것을 포함할 수 있다. 입력들은 변환된 값들 및 소스 응답들이다. 응답 매트릭스 가중화 계수는 적합도 통계치의 양호도 (goodness-of-fit statistic) 를 사용하여서 계산될 수 있다. 가중화 계수는 각 소스가 최종 도즈량에 얼마나 많이 기여하는지를 말한다. 최적화 기법은 사전규정된 성능 기준에 기초하여서 선택될 수 있다. 도즈량 기여도 (dose contribution) 가 가중화 계수, 예상된 소스 도즈량 및 개인 도즈량 등가치 (예를 들어서, Hp(10 mm), Hp (0.07 mm), 및 Hp (3 mm)) 에 대한 도즈량 변환 계수의 곱 (product) 으로부터 계산될 수 있다.
최적 적합도가 일단 구해지고 결정되면, 보고가능한 도즈량들이 각 소스 출력 도즈량에 대한 도즈량 기여도를 합산함으로써 계산된다 (1022). 방사선 정성사항이 소스 에너지 및 입자 식별치 (particle identification) 만큼 승산된 가중화 계수들에 걸쳐서 합산을 수행함으로써 평가된다 (1024). 방사선 정성사항은 컴퓨터 저장부, 예를 들어서 컴퓨터 디스크 (1016) 로 기록될 수 있다 (1028). 순 도즈량은 보고가능한 도즈량 및 백그라운드 도즈량을 감산함으로써 계산된다. 순 도즈량이 컴퓨터 저장부, 예를 들어서 컴퓨터 디스크 (1016) 로 기록될 수 있다 (1030).
개시된 예시적인 실시예들의 디바이스들 및 서브시스템들은 본 명세서에서 기술된 다양한 프로세스들과 관련된 정보를 저장할 수 있다. 이 정보는 개시된 예시적인 실시예들의 디바이스들 및 서브시스템들의 하나 이상의 메모리들, 예를 들어서 하드 디스크, 광학 디스크, 자기-광학 디스크, RAM 등에 기록될 수 있다. 개시된 예시적인 실시예들의 디바이스들 및 서브시스템들의 하나 이상의 데이터베이스는 본 발명의 예시적인 실시예들을 구현하는데 사용되는 정보를 저장할 수 있다. 데이터베이스들은 본 명세서에서 열거된 하나 이상의 메모리들 또는 저장 디바이스들 내에 포함된 데이터 구조들 (예를 들어서, 레코드, 테이블, 어레이들, 필드들, 그래프들, 트리들, 리스트들 등) 을 사용하여서 구성될 수 있다. 개시된 예시적인 실시예에 대하여 기술된 프로세스들은 개시된 예시적인 실시예들의 디바이스들 및 서브시스템들의 하나 이상의 데이터베이스들 내에 개시된 예시적인 실시예들의 디바이스들 및 서브시스템들의 프로세스들에 의해서 수집 및/또는 생성된 데이터를 저장하기 위한 적합한 데이터 구조들을 포함할 수 있다.
개시된 예시적인 실시예들의 디바이스들 및 서브시스템들 모두 또는 일부들은 통상적으로 본 발명의 예시적인 실시예들의 교시사항들에 따라서 컴퓨터 및 소프트웨어 분야들의 당업자에 의해서 이해될 바와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 시스템들, 마이크로프로세서들, 디지털 신호 프로세서들, 마이크로제어기들 등을 사용하여서 구현될 수 있다. 적합한 소프트웨어는 본 발명의 예시적인 실시예들의 교시사항들에 따라서 컴퓨터 및 소프트웨어 분야들의 당업자에 의해서 이해될 바와 같이, 통상적인 기술 수준의 프로그래머들에 의해서 용이하게 준비될 수 있다. 또한, 개시된 예시적인 실시예들의 디바이스들 및 서브시스템들은 전기 분야의 당업자에 의해서 이해될 바와 같이, 통상적인 컴포넌트 회로들의 적합한 네트워크를 상호접속함으로써 또는 애플리케이션-특정 집적된 회로 (ASIC) 를 준비함으로써 구현될 수 있다. 따라서, 예시적인 실시예들은 하드웨어 회로 및/또는 소프트웨어의 임의의 특정 조합으로 한정되지 않는다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 개시된 예시적인 실시예들의 디바이스들 및 서브시스템들을 제어하기 위한 소프트웨어, 개시된 예시적인 실시예들의 디바이스들 및 서브시스템들을 구동하기 위한 소프트웨어, 개시된 예시적인 실시예들의 디바이스들 및 서브시스템들이 인간 사용자와 상호작용하도록 하기 위한 소프트웨어 등을 포함할 수 있으며, 이러한 소프트웨어는 컴퓨터 판독가능한 매체의 임의의 하나 또는 조합 상에 저장된다. 이러한 소프트웨어는 다음으로 한정되지 않지만 디바이스 드라이버들, 펌웨어, 운영 체제, 개발 툴 (development tools), 애플리케이션 소프트웨어, 등을 포함한다. 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 개시된 예시적인 실시예들을 구현하는데 수행되는 프로세싱의 전부 또는 일부 (프로세싱이 분산된 경우임) 를 수행하기 위한 본 발명의 실시예의 컴퓨터 프로그램 제품을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예들의 컴퓨터 코드 디바이스들은 임의의 적합한 해석가능한 또는 실행가능한 코드 매카니즘을 포함할 수 있으며, 이러한 코드 매카니즘은 다음으로 한정되지 않지만, 스크립트들, 해석가능한 프로그램들, DLL들 (dynamic link libraries), 자바 클래스 및 애플릿들, 컴퓨터 실행가능한 프로그램들, CORBA (Common Object Request Broker Architecture) 객체 등을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 예시적인 실시예들의 프로세싱의 일부분들은 보다 양호한 성능, 신뢰성, 비용 등을 위해서 분산될 수 있다.
상술한 바와 같이, 개시된 예시적인 실시예들의 디바이스들 및 서브시스템들은 본 발명의 교시사항들에 따라서 프로그램된 인스트럭션들을 유지하기 위한 그리고 본 명세서에서 기술된 데이터 구조들, 테이블들, 레코드들 및/또는 다른 데이터를 유지하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체 또는 메모리들을 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 실행을 위해서 인스트럭션을 프로세서에 제공하는데 참여하는 임의의 적합한 매체를 포함할 수 있다. 이러한 매체는 다음으로 한정되지 않지만 비휘발성 매체, 휘발성 매체, 전송 매체, 등을 포함하는 수많은 형태를 취할 수 있다. 비휘발성 매체는 예를 들어서, 광학 또는 자기 디스크들, 자기-광학 디스크들, 등을 포함한다. 휘발성 매체는 동적 메모리들 등을 포함할 수 있다. 전송 매체는 동축 케이블, 구리선, 광 섬유 등을 포함할 수 있다. 전송 매체는 또한 음향 형태, 광학 형태, 전자기파 형태 등을 취할 수 있는데, 예를 들어서 무선 주파수 (RF) 통신 동안에 생성된 값들, 적외선 (IR) 데이터 통신 등을 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체의 통상적인 형태들은 예를 들어서, 플로피 디스크 (floppy disk), 플렉시블 디스크 (flexible disk), 하드 디스크 (hard disk), 자기 테이프 (magnetic tape), 임의의 다른 적합한 자기 매체, CD-ROM, CDRW, DVD, 임의의 다른 적합한 광학 매체, 펀치 카드들 (punch cards), 종이 테이프 (paper tape), 광학 마크 시트들, 홀들의 패턴들을 갖는 임의의 다른 적합한 물리적 매체, 또는 다른 광학적으로 인식가능한 표시부를 갖는 물리적 매체, RAM, PROM, EPROM, FLASH-EPROM, 임의의 다른 적합한 메모리 칩 또는 카트리지, 캐리어 파, 또는 컴퓨터가 판독할 수 있는 임의의 다른 적합한 매체를 포함한다.
본 발명이 특정 실시예들을 참조하여서 개시되었지만, 기술된 실시예들에 대한 다양한 수정, 변경 및 변화가 본 발명의 사상 및 범위 내에서 첨부된 청구항들에서 규정된 바와 같이 가능하다. 따라서, 본 발명은 기술된 실시예들로 한정되지 않고 다음의 청구범위의 언어 및 이의 균등범위로 규정된 전범위를 갖는 것이 의도된다.
Claims (45)
- 인쇄 회로 보드 (PCB) 상에 장착된 하나 이상의 방사선 센서들을 포함하는 방사선 센서 어레이를 포함하며,
상기 하나 이상의 방사선 센서들은 최적의 각응답 (angular response) 을 제공하도록 필터 재료에 의해서 둘러싸인, 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 방사선 센서들은 이온화 방사선 센서들인, 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 방사선 센서들은 비이온화 방사선 센서들, 유해 화학물질 센서들, 또는 다른 생물학적 물질 센서들인, 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
온-보드 움직임 센서;
온-보드 지리공간 포지셔닝 센서 (geospatial positioning sensor);
온-보드 전력 하비스터 (power harvester);
온-보드 무선 송신기; 및
온-보드 온도 센서를 더 포함하는, 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 필터 재료는 방사선 감쇠 재료를 포함하는, 디바이스. - 제 5 항에 있어서,
상기 방사선 감쇠 재료는 x-선들 및 감마-선들을 감쇠할 수 있는, 디바이스. - 제 5 항에 있어서,
상기 방사선 감쇠 재료는 알파 입자들 및 배타 방사선을 필터링 제거할 수 있는, 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 방사선 센서들은 상기 필터 재료에 의해서 캡슐화되는, 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 필터 재료는 구형 또는 반구형 (돔형) 기하구조이거나 포함하는, 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 필터 재료는 구리, 주석, 알루미늄 및 텅스텐 중 적어도 하나로부터 선택된 금속성 박층들이거나 포함하는, 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 디바이스는 비특정된 무선 전송 통신 프로토콜을 통해서 데이터를 전송하도록 구성된 원격 센서 칩을 포함하는, 디바이스. - 집적된 센서 모듈로서,
방사선 센서 어레이;
온-보드 움직임 센서;
온-보드 지리공간 포지셔닝 센서 (geospatial positioning sensor);
온-보드 전력 하비스터 (power harvester);
온-보드 무선 송신기; 및
온-보드 온도 센서를 더 포함하는, 센서 모듈. - 제 12 항에 있어서,
상기 방사선 센서 어레이는 이온화 방사선 센서들을 포함하는, 디바이스. - 제 12 항에 있어서,
상기 방사선 센서 어레이는 비이온화 방사선 센서들, 유해 화학물질 센서들, 또는 다른 생물학적 물질 센서들을 포함하는, 디바이스. - 제 12 항에 있어서,
상기 온보드 무선 송신기는 비특정된 무선 전송 통신 프로토콜을 통해서 데이터를 전송하도록 구성된, 디바이스. - 제 12 항에 있어서,
상기 집적된 센서 모듈은 선량계 뱃지 (dosimetry badge) 내로 통합되는, 디바이스. - 제 12 항에 있어서,
상기 집적된 센서 모듈은 UAV (unmanned airborne vehicle) 내에 통합되는, 디바이스. - 제 17 항에 있어서,
상기 집적된 센서 모듈은 다수의 UAV들 간을 조율하고 실체들 (materials) 의 위치 및 분포를 추적하도록 플록킹 알고리즘 (flocking algorithm) 을 채용하는, 디바이스. - 제 12 항에 있어서,
상기 집적된 센서 모듈은 무인 수중-기반 이동체들 내로 통합되는, 디바이스. - 제 19 항에 있어서,
상기 집적된 센서 모듈 아키텍처는 다수의 무인 수중-기반 이동체들 간을 조율하고 실체들 (materials) 의 위치 및 분포를 추적하도록 플록킹 알고리즘 (flocking algorithm) 을 채용하는, 디바이스. - 실체들 (materials) 의 위치 및 분포를 추적하기 위한 자율적 이동 센서 네트워크로서,
집적된 센서 모듈;
통신 디바이스;
무선 네트워크;
공중 데이터 네트워크; 및
원격 데이터 서버를 포함하고,
상기 집적된 센서 모듈은,
방사선 센서 어레이;
온-보드 움직임 센서;
온-보드 지리공간 포지셔닝 센서 (geospatial positioning sensor);
온-보드 전력 하비스터 (power harvester);
온-보드 무선 송신기; 및
온-보드 온도 센서를 포함하며,
상기 통신 디바이스는 상기 집적된 센서 모듈 및 상기 무선 네트워크와 통신하도록 구성되며,
상기 무선 네트워크는 또한 상기 공중 데이터 네트워크와 통신하도록 구성되며,
상기 공중 데이터 네트워크는 상기 원격 데이터 서버와 통신하도록 구성되는, 자율적 이동 센서 네트워크. - 제 21 항에 있어서,
상기 방사선 센서 어레이는 이온화 방사선 센서들을 포함하는, 디바이스. - 제 21 항에 있어서,
상기 방사선 센서 어레이는 비이온화 방사선 센서들, 유해 화학물질 센서들, 또는 다른 생물학적 물질 센서들을 포함하는, 디바이스. - 제 21 항에 있어서,
상기 온보드 무선 송신기는 비특정된 무선 전송 통신 프로토콜을 통해서 데이터를 전송하도록 구성된, 디바이스. - 제 21 항에 있어서,
상기 실체들은 방사선, 화학물질, 생물 작용제들, 또는 전자계들 중 적어도 하나를 포함하는, 디바이스. - 제 21 항에 있어서,
상기 실체들은 공중에 있는, 디바이스. - 제 21 항에 있어서,
상기 실체들은 수중에 있는, 디바이스. - 제 21 항에 있어서,
상기 집적된 센서 모듈은 선량계 뱃지 (dosimetry badge) 내로 통합되는, 디바이스. - 제 21 항에 있어서,
상기 통신 디바이스와 상기 집적된 센서 모듈 간의 통신은 비특정된 무선 전송 통신 프로토콜을 통해서 발생하는, 디바이스. - 제 21 항에 있어서,
상기 통신 디바이스와 상기 무선 네트워크 간의 통신은 데이터 네트워크 전송 통신 프로토콜을 통해서 발생하는, 디바이스. - 제 21 항에 있어서,
상기 무선 네트워크와 상기 공중 데이터 네트워크 간의 통신은 인터넷을 통해서 발생하는, 디바이스. - 제 21 항에 있어서,
상기 공중 데이터 네트워크와 상기 원격 데이터 서버 간의 통신은 인터넷을 통해서 발생하는, 디바이스. - 실체들 (materials) 의 위치 및 분포를 추적하기 위한 자율적 이동 무선 센서 기지국 네트워크로서,
집적된 센서 모듈;
무선 센서 기지국;
무선 네트워크;
공중 데이터 네트워크; 및
분산형 데이터 서버를 포함하고,
상기 집적된 센서 모듈은,
방사선 센서 어레이;
온-보드 움직임 센서;
온-보드 지리공간 포지셔닝 센서 (geospatial positioning sensor);
온-보드 전력 하비스터 (power harvester);
온-보드 무선 송신기; 및
온-보드 온도 센서를 포함하며,
상기 무선 센서 기지국은 상기 집적된 센서 모듈 및 상기 무선 네트워크와 통신하도록 구성되며,
상기 무선 네트워크는 또한 상기 공중 데이터 네트워크와 통신하도록 구성되며,
상기 공중 데이터 네트워크는 또한 상기 분산형 데이터 서버와 통신하도록 구성되는, 자율적 이동 센서 네트워크. - 제 33 항에 있어서,
상기 방사선 센서 어레이는 이온화 방사선 센서들을 포함하는, 디바이스. - 제 33 항에 있어서,
상기 방사선 센서 어레이는 비이온화 방사선 센서들, 유해 화학물질 센서들, 또는 다른 생물학적 물질 센서들을 포함하는, 디바이스. - 제 33 항에 있어서,
상기 온보드 무선 송신기는 비특정된 무선 전송 통신 프로토콜을 통해서 데이터를 전송하도록 구성된, 디바이스. - 제 33 항에 있어서,
상기 실체들은 방사선, 화학물질, 생물 작용제들, 또는 전자계들 중 적어도 하나를 포함하는, 디바이스. - 제 33 항에 있어서,
상기 실체들은 공중에 있는, 디바이스. - 제 33 항에 있어서,
상기 실체들은 수중에 있는, 디바이스. - 제 33 항에 있어서,
상기 집적된 센서 모듈은 선량계 뱃지 (dosimetry badge) 내로 통합되는, 디바이스. - 제 33 항에 있어서,
상기 무선 센서 기지국은,
무선 송신기 및 수신기;
데이터 네트워크 인터페이스; 및
제 2 집적된 센서 모듈을 포함하며,
상기 제 2 집적된 센서 모듈은,
방사선 센서 어레이;
온-보드 움직임 센서;
온-보드 지리공간 포지셔닝 센서 (geospatial positioning sensor);
온-보드 전력 하비스터 (power harvester);
온-보드 무선 송신기; 및
온-보드 온도 센서를 포함하는, 디바이스. - 제 33 항에 있어서,
상기 무선 센서 기지국과 상기 집적된 센서 모듈 간의 통신은 비특정된 무선 전송 통신 프로토콜을 통해서 발생하는, 디바이스. - 제 33 항에 있어서,
상기 무선 센서 기지국과 상기 무선 네트워크 간의 통신은 데이터 네트워크 전송 통신 프로토콜을 통해서 발생하는, 디바이스. - 제 33 항에 있어서,
상기 무선 네트워크와 상기 공중 데이터 네트워크 간의 통신은 인터넷을 통해서 발생하는, 디바이스. - 제 44 항에 있어서,
상기 공중 데이터 네트워크와 상기 분산형 데이터 서버 간의 통신은 인터넷을 통해서 발생하는, 디바이스.
Applications Claiming Priority (5)
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