相關(guān)申請案的交叉引用

本申請案主張2016年2月29日申請的美國臨時專利申請案第62/301,005號的權(quán)益。本申請案的內(nèi)容以其全文引用的方式并入。

本發(fā)明涉及有源輻射劑量計和其使用方法。

背景技術(shù)：

輻射劑量計通常是指測量電離輻射的暴露量的裝置并且對存在常規(guī)輻射暴露的特定行業(yè)中的工人起著至關(guān)重要的作用。對這些工人來說重要的是監(jiān)測隨時間推移的累計劑量，以確保其暴露量不超出安全水平值。存在多種類型的可用輻射劑量計，所述輻射劑量計分成兩個通用類別。第一類別被稱作“無源”劑量計，其對電離輻射具有敏感性且記錄累計輻射劑量值(有時被稱作“有效劑量”值或“等效劑量”值，其以“西沃特(sievert)”(例如，sv)為單位進(jìn)行測量)。無源劑量計的典型實施例不具有主動將劑量值傳達(dá)給用戶的能力。第二類別的劑量計被稱作“有源”劑量計，其將劑量值的交流報告提供給用戶。另外，有源劑量計的多種實施例通常包含告警功能，所述功能為用戶提供已達(dá)到門限劑量值的聽覺和/或視覺指示。

針對電離輻射的有源放射量測定法傳統(tǒng)上聚焦于對被稱作“個人劑量當(dāng)量”的要素的測量。如本文所使用的術(shù)語“個人劑量當(dāng)量”通常是指一定量的電離輻射，其表示國際輻射單位與測量委員會(icru)針對身體上一指定點下深度(d)處的組織中的劑量當(dāng)量所建議的暴露量安全閾值。個人劑量當(dāng)量的實例包含約hp(10)的深部劑量當(dāng)量安全閾值(例如，針對胸部暴露)和約hp(0.07)的淺表劑量當(dāng)量安全閾值(例如，針對皮膚暴露)。相關(guān)技術(shù)的所屬領(lǐng)域技術(shù)人員了解，單獨(dú)地監(jiān)測肢端(手指、手、手腕)和眼睛劑量的劑量當(dāng)量值為有利的，對于作為職業(yè)的一部分而可能常規(guī)地暴露的人員(例如，在介入性放射學(xué)和心臟病學(xué)以及核動力行業(yè)領(lǐng)域中工作的人員)來說，所述劑量當(dāng)量值可包含約hp(3)的安全閾值。

無源放射量測定裝置，例如熱釋光劑量計(tld)或被稱作“集成式劑量計”的劑量計，已經(jīng)用于監(jiān)測輻射的肢端暴露量。集成式劑量計的一些實施例可能夠?qū)⒆x數(shù)傳達(dá)給用戶，然而，此類裝置不會在其接收可能有害輻射暴露時將實時通知提供給用戶。確切地說，集成式劑量計裝置的實施例提供在經(jīng)延長時間段內(nèi)出現(xiàn)的單次累計暴露讀數(shù)，其中提供所述暴露讀數(shù)時通常太晚而無法在實際暴露于電離輻射的時段期間采取行動。真正的有源放射量測定法提供優(yōu)于無源放射量測定法的顯著益處，原因在于當(dāng)用戶進(jìn)入構(gòu)成短期或長期危險的輻射場時，可“實時地”告知用戶，且為用戶提供離開危險位置的機(jī)會。如本文所使用的術(shù)語“實時”通常是指以與事件展開相同的速度且有時與事件展開同時地對事件進(jìn)行報告、描繪或做出反應(yīng)，而非延遲報告或行動。

傳統(tǒng)的有源劑量計體積太大(例如，超過2.5cm寬、40cc體積和50gm)而導(dǎo)致無法佩戴在除用戶軀干外的任何地方。舉例來說，傳統(tǒng)的體積龐大且沉重的有源劑量計可分散用戶注意力，增加用戶疲勞，且限制用戶的移動自由。傳統(tǒng)有源劑量計的所有這些方面妨礙用戶有效執(zhí)行其職位所要求的任務(wù)的能力。

因此，應(yīng)了解，高度合乎需要的是具有輕便且小型的有源放射量測定裝置，其可舒適地佩戴在肢端上或附近，所述肢端包含手指、手、手腕、腿、腳踝、腳、大腦、子宮(例如，用于測量胚胎暴露量)和眼睛。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本文關(guān)于說明性、非限制性實施方案來描述解決這些和其它需求的系統(tǒng)、方法和產(chǎn)品。各種替代方案、修改和等效物是可能的。

本發(fā)明描述一種用于實時檢測和傳達(dá)輻射劑量的有源劑量計系統(tǒng)的一實施例，其包括：外圍檢測器，其經(jīng)配置以佩戴在用戶的肢端或頭端區(qū)域上，所述外圍檢測器包含用以檢測電離輻射的輻射傳感器、用以確定所述電離輻射的水平的處理器，以及用以發(fā)送包括所述電離輻射的所檢測水平的發(fā)射的無線裝置，其中所述電離輻射水平的所述確定和所述發(fā)射實時發(fā)生；以及極接近于所述用戶定位的接收器，其接收所述發(fā)射且包括告知所述用戶所述電離輻射的所檢測水平的接口。

另外，在一些實施例中，所述外圍檢測器與所述接收器通信，所述接收器自身為包括用戶接口的全身劑量計或另一件個人保護(hù)性設(shè)備(ppe)。告知所述用戶可包括通知(與特定閾值有關(guān)的視覺、聽覺或觸覺警示)且可包括量化(與所檢測水平成比例的視覺、聽覺或觸覺表示)。

上述實施例和實施方案彼此不一定為包含性的或排它性的，且無論其是否與同一或不同實施例或?qū)嵤┓桨附Y(jié)合呈現(xiàn)，所述實施例和實施方案都可以不沖突的和其它可能的任何方式進(jìn)行組合。一個實施例或?qū)嵤┓桨傅拿枋霾灰鈭D就其它實施例和/或?qū)嵤┓桨竵碚f為限制性的。另外，在替代實施方案中，在本說明書中其它地方描述的任何一或多個功能、步驟、操作或技術(shù)可與本發(fā)明內(nèi)容中描述的任何一或多個功能、步驟、操作或技術(shù)組合。因此，上述實施例和實施方案為說明性的而非限制性的。

附圖說明

從結(jié)合附圖進(jìn)行的以下詳細(xì)描述中將更清楚地理解以上以及其他特征。在圖式中，相同的參考標(biāo)號指示相同的結(jié)構(gòu)、元件或方法步驟，且參考標(biāo)號的最左邊數(shù)字指示參考元件第一次出現(xiàn)的圖的編號(例如，元件110第一次出現(xiàn)在圖1中)。然而，所有這些慣例既定是典型的或說明性的，而非限制性的。

圖1為用戶可佩戴的外圍檢測器以及接收器的一個實施例的簡化圖形表示；以及

圖2為圖1的外圍檢測器的一個實施例的簡化圖形表示，所述外圍檢測器包括輻射傳感器和佩戴傳感器。

圖3為圖2的輻射傳感器的一個實施例的簡化圖形表示，所述輻射傳感器包括檢測器、放大器、信號處理功能和一或多個事件計數(shù)器。

在整個圖式的若干視圖中，相同的參考標(biāo)號指代對應(yīng)的部分。

具體實施方式

如下文將更詳細(xì)地描述，所描述發(fā)明的實施例包含有源劑量計系統(tǒng)，其被配置成可佩戴在用戶的肢端或頭端區(qū)域上的外圍檢測器，所述外圍檢測器將實時通信提供到位于極接近所述用戶處的接收器裝置。另外，一些實施例包含包括輻射傳感器和佩戴傳感器的可佩戴外圍檢測器，所述佩戴傳感器經(jīng)配置以檢測來自用戶的指示所述外圍檢測器正佩戴在用戶身體上的一多個信號。

圖1提供極接近于用戶101的肢端或頭端區(qū)域佩戴的外圍檢測器110的簡化說明性實例。肢端可為手指、手、手腕、手臂、腳踝、腿或身體中可能需要單獨(dú)監(jiān)測輻射劑量的任何其它區(qū)域。舉例來說，外圍監(jiān)測功能可同樣適用于已聲明懷孕工人的補(bǔ)充性胚胎暴露監(jiān)測。圖1還說明接收器130，所述接收器從外圍檢測器110接收一或多個無線通信且基于所接收通信為用戶101提供關(guān)于外圍檢測器110所檢測到的輻射劑量的實時信息。在所描述實施例中，接收器130極接近于用戶101定位，且可包含例如用戶101佩戴的一件個人保護(hù)性設(shè)備(例如，全身劑量計或另一檢測器)的一裝置，所述裝置包括處理器、數(shù)據(jù)存儲元件和用戶接口，例如顯示器(例如，圖形用戶接口(gui)或其它類型的接口)和/或用于聽覺通信(例如，警示消息或告警)的揚(yáng)聲器接口。舉例來說，全身劑量計中的處理器可合并外圍檢測器110所檢測到的電離輻射水平與全身劑量計所檢測到的電離輻射水平。在本實例中，來自外圍檢測器和全身劑量計的經(jīng)合并電離輻射水平可被配置成用戶劑量記錄中的多個劑量變量，所述用戶劑量記錄存儲于全身劑量計中(至少持續(xù)一過渡期)且被傳達(dá)到集中式數(shù)據(jù)儲存庫。

可替代地，接收器130可包含智能手機(jī)、平板計算機(jī)或其它通用的具有無線功能的裝置。另外，接收器130可包含可佩戴裝置，例如確切地說意圖將通知提供給佩戴者的戒指或手環(huán)。此類可佩戴裝置可包括告知用戶輻射事件的接口。如本文中關(guān)于接收器130與用戶101之間的空間關(guān)系所使用的術(shù)語“極接近”通常是指用戶101可明確地識別來自接收器130的信號且據(jù)此作出響應(yīng)的位置范圍內(nèi)的位置。舉例來說，可接受范圍可取決于接收器130所提供的信號或信號組合(例如，聽覺信號、視覺信號或機(jī)械(例如，振動)信號)的類型和/或強(qiáng)度。另外，接收器130的一些或所有實施例可包含處理器或微處理器以及數(shù)據(jù)存儲元件。

在所描述發(fā)明的一些實施例中，外圍檢測器110和/或接收器130可額外提供電子訪問控制和/或跟蹤能力，以在用戶101處于特定位置(例如，需要安全性權(quán)限的位置)時給予許可和/或進(jìn)行跟蹤。舉例來說，外圍檢測器110和/或接收器130可包含某一形式的所謂的射頻識別(rfid)或安全性裝置可辨識的其它合適技術(shù)，所述安全性裝置控制對進(jìn)入受到限制和/或跟蹤的位置的進(jìn)入。在本實例中，外圍檢測器110和/或接收器130中的rfid元件將用戶101識別到安全性裝置，且將在已授予適當(dāng)權(quán)限時允許用戶101進(jìn)入所述位置。另外，外圍檢測器110和/或接收器130可記錄識別用戶101何時處于所述位置的數(shù)據(jù)。

另外在一些實施例中，外圍檢測器110和/或接收器130可經(jīng)配置以在被用戶101使用或未使用時與中心基站接合。中心基站的實施例可為外圍檢測器110和/或接收器130提供充電能力以及網(wǎng)絡(luò)連接，所述網(wǎng)絡(luò)連接為外圍檢測器110和/或接收器130提供經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)(例如，經(jīng)由無線或直接連接)發(fā)射到其它計算裝置和/或接收信息(例如，軟件更新、檢測參數(shù)、安全識別符等)的能力。另外，中心基站的一些或所有實施例可包含處理器或微處理器以及可在穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)連接不可用時尤其有用的數(shù)據(jù)存儲元件。

圖2提供外圍檢測器110的說明性實例，所述檢測器在物理上小型且輕量，使得用戶101可在較長時間段內(nèi)舒適地佩戴且允許完全自由的移動。在一些實施例中，物理上小型性質(zhì)使得外圍檢測器110能夠被用戶101謹(jǐn)慎地佩戴，且在一些情況下不易被辨識為輻射劑量計裝置。舉例來說，在一些實施例中，外圍檢測器110經(jīng)設(shè)計以在由用戶101佩戴時不顯眼，使得其能夠用于隱蔽應(yīng)用中。

外圍檢測器110的實施例可包含舒適地擬合貼近需要輻射測量的肢端或頭端區(qū)域的可佩戴設(shè)計。可佩戴設(shè)計的實例包含例如戒指、項鏈、吊墜、手鐲、耳機(jī)、眼鏡或極貼近肢端或頭端區(qū)域的其它類型可佩戴裝飾品的設(shè)計。類似地，可佩戴設(shè)計的其它實例可包含例如手套、帽子、鞋子或其它類型衣服設(shè)計的衣服設(shè)計。在本實例中，外圍檢測器110的殼體或封裝元件可由任何合適的輕量材料構(gòu)造，所述材料例如橡膠、天然纖維、塑料、聚合物、金屬、玻璃或其它合適材料或材料組合。

如圖2中所說明，所描述發(fā)明的實施例包含輻射傳感器215，其產(chǎn)生與用戶101的肢端和/或頭端區(qū)域處所經(jīng)歷的輻射205的劑量暴露量成正比的信號。在所描述實施例中，輻射205可包含電離輻射，例如x射線、γ射線、β粒子和中子。圖2還說明佩戴傳感器225，其檢測佩戴信號207且產(chǎn)生指示外圍檢測器110正由用戶101佩戴，且在一些實施例中佩戴于距需要輻射劑量測量的肢端或頭端區(qū)域恰當(dāng)距離處的信號(例如，以指示外圍檢測器110用作輻射傳感器)。舉例來說，佩戴信號207可包含一或多個生物學(xué)指標(biāo)，例如溫度(例如，在佩戴時大體上對應(yīng)體溫的溫度)、身體分泌物(例如，汗水)、電活動(例如，神經(jīng)肌肉活動)、組織密度(例如，經(jīng)由紅外光學(xué)檢測)或其它可測量指標(biāo)。在本實例中，佩戴信號207還可包含可通過元件檢測的基于活動的信號，所述元件例如加速度計(例如，在由用戶101佩戴時檢測肢端的運(yùn)動)或壓力繼電器(例如，檢測用戶101佩戴外圍檢測器110(例如，手環(huán))所需要的壓力)。

在相同或替代實施例中，佩戴信號207還可包含基于精確位置的信息，例如可包含所謂的“接收信號強(qiáng)度指示”(rssi)技術(shù)的信息。rssi為一種用于電信行業(yè)中的技術(shù)，所述技術(shù)通常包含測量所接收無線電信號中存在的功率，所述功率可以分貝(db)每毫瓦分貝(dbm)為單位進(jìn)行表達(dá)。舉例來說，rssi測量值包含0(零)到120db的范圍，且測量值越接近于零，信號越強(qiáng)。在所描述實施例中，rssi可用于使用佩戴信號207的相對強(qiáng)度的測量值來精確地識別外圍檢測器110相對于用戶101所攜帶或佩戴的(例如，可包含接收器130的)一或多個其它裝置的位置。

舉例來說，外圍檢測器110可包含可佩戴眼鏡樣式，所述可佩戴眼鏡樣式使用rssi或重力加速度來精確地識別所述眼鏡正被佩戴且位于用戶101的眼睛上方，而非被推到頭頂、從口袋懸掛下來或用戶101的身體上并非電離輻射暴露檢測的既定位置的一些其它位置。換句話說，來自一或多個其它裝置的佩戴信號207的強(qiáng)度可通過佩戴傳感器225檢測且通過處理器245處理，以基于佩戴信號207的所測量強(qiáng)度和所檢測強(qiáng)度與相對于發(fā)出佩戴信號207的一或多個裝置的身體上位置的已知相關(guān)性來識別外圍檢測器110在用戶101身體上的特定位置。應(yīng)了解，外圍檢測器110可包含各種可佩戴樣式，且因此當(dāng)前所描述實例不應(yīng)為限制性的。

替代地，接收器130可使用外圍檢測器110的無線裝置255發(fā)出的信號，以使用rssi技術(shù)來計算用戶101的身體上的特定位置。舉例來說，如果外圍檢測器110在用戶101身體上的位置與接收器130所檢測到的經(jīng)測量功率之間的相關(guān)性為已知的，那么可容易地計算出外圍檢測器110在用戶101身體上的特定位置。

重要的是，輻射傳感器215和佩戴傳感器225兩者具有低功率需求。在本文中所描述的實施例中，外圍檢測器110的小型性質(zhì)可限制可存儲于電源210中的電量。另外，可能需要外圍檢測器110在較長時間段內(nèi)進(jìn)行操作，在此情況下隨時間推移的極有效電力使用為有利的。因此，高度合乎需要的是外圍檢測器110的所有組件在操作期間消耗盡可能少的功率。

如圖2中所說明，輻射傳感器215和佩戴傳感器225兩者與處理器245通信。在所描述實施例中，處理器245可包含任何類型的合適處理器/微處理器、控制器/微控制器或相關(guān)技術(shù)中已知的其它類型信息處理裝置或其組合。另外，處理器245的實施例可包含各種已知存儲器存儲裝置中的任一者，所述存儲器存儲裝置可包含存儲于其上的一或多個庫文件。另外，存儲器存儲裝置可具有存儲于其中的控制邏輯(計算機(jī)軟件程序，包含程序代碼)，所述控制邏輯在由處理器245執(zhí)行時使得處理器245執(zhí)行本文中所描述的功能。

如圖3中所說明，輻射傳感器215的實施例通常包括檢測器310、放大器320、信號處理器330和一或多個事件計數(shù)器340。檢測器310可包含半導(dǎo)體晶體、pin二極管、mosfet(例如，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)、具有光電倍增管的閃爍晶體或相關(guān)技術(shù)中已知的其它類型輻射傳感器。在其它實施例中，處理器245包含這些組件中的一些，例如擴(kuò)增和信號處理器，其將對應(yīng)于輻射檢測器310所檢測到的輻射205的水平的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。類似地，在一些實施例中，擴(kuò)增和信號處理器將對應(yīng)于佩戴傳感器225所檢測到的佩戴信號207的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。另外，一些實施例還可包含記錄來自傳感器215和/或225的細(xì)節(jié)的一或多個事件計數(shù)器340，所述細(xì)節(jié)例如所檢測到的輻射劑量事件的數(shù)目和在一些實施方案中所檢測事件是否在外圍檢測器110極接近于所關(guān)注肢端或頭端區(qū)域時出現(xiàn)。

另外，處理器245的一些實施例使來自輻射傳感器215的數(shù)據(jù)與來自佩戴傳感器225的數(shù)據(jù)相關(guān)，以產(chǎn)生對用戶101的實際輻射暴露量的精確評估。另外，處理器245還可使來自輻射傳感器215的數(shù)據(jù)和/或來自佩戴傳感器225的數(shù)據(jù)與相關(guān)聯(lián)于如上文所描述的安全訪問的數(shù)據(jù)相關(guān)，以便使用戶101所接收的輻射暴露量與特定位置相關(guān)。在所描述實施例中的一些或全部中，接收器130的處理器245和/或處理元件可集成在一段時間內(nèi)接收的數(shù)據(jù)以供存儲和稍后報告(例如，經(jīng)由接收器130或通過中心基站報告到如上文所描述的一或多個計算裝置)。舉例來說，處理器245可針對用戶101在一特定位置處花費(fèi)的整個時期報告用戶101所經(jīng)歷的輻射暴露量。

舉例來說，對于用戶101的輻射暴露量的計算，處理器245可僅包含來自輻射傳感器215的在佩戴傳感器225指示用戶101正佩戴外圍檢測器110時的時間期間所俘獲的測量值。換句話說，如果用戶101在其可能接收輻射暴露的移動期間未佩戴所述裝置，那么有可能通過佩戴傳感器225和接收器130兩者檢測不符合項，從而有可能限制對輻射源的接近或使用以防止無監(jiān)測暴露。相反地，在輻射暴露時如果外圍檢測器110未佩戴或未正確地佩戴(例如，處于用戶101身體上的正確位置)，那么即使輻射傳感器215可記錄可基于安全指標(biāo)報告的輻射暴露水平，也可能不會認(rèn)為所述事件對于用戶101的輻射暴露量的計算具有顯著意義。

相關(guān)技術(shù)中的所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解，上文所描述的元件或功能中的一些或全部可利用各種硬件或軟件/固件配置或其組合。舉例來說，處理器245可包含一或多個軟件元件，所述軟件元件提供對于上文所描述特征以及其它特征的處理能力，例如產(chǎn)生信息的通信封包以供經(jīng)由無線裝置255發(fā)射。另外，在當(dāng)前所描述實例中，放大器320和信號處理器330可包含提供上文所描述特征的一或多個硬件元件和/或軟件元件或兩者的任何組合。

圖2進(jìn)一步說明無線裝置255的一實施例，其可包含無線電元件和無線天線。無線裝置255可經(jīng)由相關(guān)技術(shù)中的所屬領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何無線技術(shù)與接收器130通信且可至少部分地取決于各種指標(biāo)。所述指標(biāo)可包含(但不限于)發(fā)射范圍、數(shù)據(jù)安全、功率需求、無線電和/或天線的物理維度、單向或雙向通信或其它指標(biāo)。舉例來說，可使用通常所謂的“藍(lán)牙”技術(shù)來實現(xiàn)直接裝置到裝置通信，所述藍(lán)牙技術(shù)已成為使用短波長uhf無線電波近距離交換數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。替代地，無線裝置255可經(jīng)由媒介與接收器130通信。使用中間裝置的通信媒介的一些實例包含經(jīng)由無線路由器裝置進(jìn)行通信的所謂的wi-fi和利用電信提供商所支持的蜂窩通信點的基于蜂窩通信。在本實例中，無線裝置255可使用與接收器130的基于文本通信(還被稱作“短消息業(yè)務(wù)”(sms))或本領(lǐng)域中已知的其它通信協(xié)議。

此外，處理器245和無線裝置255兩者具有低功率需求。舉例來說，處理器245可利用所謂的“固態(tài)”組件，其通常具有低功率利用特性。類似地，無線裝置255可利用相關(guān)技術(shù)中的所屬領(lǐng)域技術(shù)人員已知的所謂的“低功率”或“超低功率”無線發(fā)射器。

另外，如圖2中所說明，當(dāng)前所描述發(fā)明的實施例包含電源210，其為小型的且滿足外圍檢測器110在各種環(huán)境條件(例如，熱、冷等)中在較長時期內(nèi)使用的功率需求。另外，在一些實施例中，電源210可容易地進(jìn)行更換，或替代地可持續(xù)地置入外圍檢測器110的結(jié)構(gòu)中。在所描述實施例中，電源210可包含使用基于nimh或li的化學(xué)物質(zhì)的可再充電電池。類似地，電源210可包含可更換的一次電池，其可為或可不為可再充電的，例如標(biāo)準(zhǔn)堿性電池或所謂的“高值電容器”或“雙電層電容器”。電源210還可包含這些元件的組合，例如一次電池加電容器或一次電池加可再充電電池，或相關(guān)技術(shù)中的所屬領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它組合。

在本文中所描述的實施例中，外圍檢測器110與接收器130規(guī)則通信以為用戶101提供關(guān)于輻射暴露量的實時信息。如本文所使用的術(shù)語“規(guī)則通信”是指基本上持續(xù)通信或以較短間隔周期通信，例如以約每1秒到10秒的周期發(fā)送信息。在一些實施例中，規(guī)則通信僅在用戶101佩戴外圍檢測器110時(例如，如由佩戴傳感器225所檢測)發(fā)生。在所描述實施例中，輻射傳感器215和經(jīng)由無線裝置255的通信可被置于待用模式或完全關(guān)閉，以在用戶101未佩戴或攜帶外圍檢測器110的時間期間節(jié)約電力。

已描述各種實施例和實施方案，對于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說應(yīng)顯而易見的是，僅借助于實例呈現(xiàn)的前述內(nèi)容僅為說明性的且并非限制性的。將功能分布在所說明實施例的各種功能元件中的許多其它方案是可能的。任何元件的功能可在替代實施例中以不同方式執(zhí)行。