(57)【要約】【課題】使用者に不安感を抱かせることなく放射線量の測定値およびその誤差の情報を表示することが可能な放射線測定装置を提供する。【解決手段】放射線測定装置１において、放射線センサ２１は、放射線を検出したときにパルスを出力する。信号処理部４０は、放射線の測定開始から現時刻までに放射線センサ２１から出力されたパルスの数に基づいて、放射線量および統計誤差を算出する。第１の表示部１２Ｃは、信号処理部４０によって算出された放射線量を表示する。第２の表示部１２Ｄは、放射線センサ２１の性能に応じて予め定められた誤差限界と比較して信号処理部４０によって算出された統計誤差がどの程度まで低下したかを表わす統計誤差の低下度を表示する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を検出したときにパルスを出力する放射線センサと、
放射線の測定開始から現時刻までに前記放射線センサから出力されたパルスの数に基づいて、放射線量および統計誤差を算出する信号処理部と、
前記信号処理部によって算出された放射線量を表示する第１の表示部と、
前記放射線センサの性能に応じて予め定められた誤差限界と比較して前記信号処理部によって算出された統計誤差がどの程度まで低下したかを表わす統計誤差の低下度を表示する第２の表示部とを備えた放射線測定装置。
【請求項２】
前記第２の表示部は、前記統計誤差の低下度を表わす図形を表示する、請求項１に記載の放射線測定装置。
【請求項３】
前記信号処理部によって算出された放射線量および統計誤差に基づく放射線量の下限値および上限値を、現時刻における測定値の範囲として表示する第３の表示部をさらに備える、請求項１または２に記載の放射線測定装置。
【請求項４】
前記誤差限界を絶対誤差で表わした値と前記信号処理部によって算出された統計誤差を絶対誤差で表わした値とを、現時刻における絶対誤差の範囲として表示する第３の表示部をさらに備える、請求項１または２に記載の放射線測定装置。
【請求項５】
前記第１〜第３の表示部は、共通の表示パネル上に定められた表示領域である、請求項３または４に記載の放射線測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は放射線測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
市販の放射線測定装置の中には、測定結果として、放射線量（率）と統計誤差とを表示する製品がある。たとえば、ＥＣＯＴＥＳＴ社製の放射線測定器は（Ecotest  STORA-TU  RKS-01）は、測定した放射線量（率）、統計誤差（パーセント表示）、設定値、および時計などを同時に表示する。測定値の統計誤差が予め設定された誤差限界を超えていることを、誤差表示値が点滅することで知らせる（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】放射線測定器（Ecotest  STORA-TU  RKS-01）製品情報、［平成２４年５月１７日検索］、インターネット<URL：http://www.ambient.ne.jp/product/stora.html>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
放射線測定器、特に個人線量計に用いられるフォトダイオード式の測定器で信頼性の高い測定を行うためには、十分な時間継続して測定を行う必要がある。特に放射線量の比較的低い場所では、十分な測定時間が得られないと統計誤差（相対誤差）が比較的大きな値になってしまう。この結果、上述のように測定線量とともに測定精度を表示する放射線測定器では、測定精度が非常に悪く表示されてしまい、実際には安全な放射線量の値であるにも拘らず使用者の不安を煽ってしまう問題が生じる。
【０００５】
たとえば、放射線測定の結果、測定線量が０．０１μＳｖ／ｈ、測定誤差が１００％と表示された場合には、測定場所の放射線量は最大でも０．０２μＳｖ／ｈと計算できる。０．０２μＳｖ／ｈという線量は、人体に影響を及ぼす被曝量には程遠いものであるが、測定誤差が１００％と表示されると知識のない使用者は不安に思ってしまう。
【０００６】
この発明は上記の問題を考慮してなされたものであり、その目的は、使用者に不安感を抱かせることなく放射線量の測定値およびその誤差の情報を表示することが可能な放射線測定装置を提供することである。その他の課題と新規な特徴は、この明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は一局面において放射線測定装置であって、放射線センサと、信号処理部と、第１の表示部と、第２の表示部とを備える。放射線センサは、放射線を検出したときにパルスを出力する。信号処理部は、放射線の測定開始から現時刻までに放射線センサから出力されたパルスの数に基づいて、放射線量および統計誤差を算出する。第１の表示部は、信号処理部によって算出された放射線量を表示する。第２の表示部は、放射線センサの性能に応じて予め定められた誤差限界と比較して信号処理部によって算出された統計誤差がどの程度まで低下したかを表わす統計誤差の低下度を表示する。
【０００８】
好ましくは、第２の表示部は、統計誤差の低下度を表わす図形を表示する。
好ましくは、放射線測定装置は、信号処理部によって算出された放射線量および統計誤差に基づく放射線量の下限値および上限値を、現時刻における測定値の範囲として表示する第３の表示部をさらに備える。
【０００９】
もしくは、好ましくは、放射線測定装置は、誤差限界を絶対誤差で表わした値と信号処理部によって算出された統計誤差を絶対誤差で表わした値とを、現時刻における絶対誤差の範囲として表示する第３の表示部をさらに備える。
【００１０】
好ましくは、第１〜第３の表示部は、共通の表示パネル上に定められた表示領域である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、使用者に不安感を抱かせることなく放射線の測定値および誤差の情報を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施の形態による携帯電話機１のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１の携帯電話機１において放射線測定に関する部分の機能的構成を示すブロック図である。
【図３】各測定時間に対して求められた放射線量［μＳｖ／ｈ］と統計誤差［％］との関係を表わす図である。
【図４】表示パネル上への放射線測定結果の表示例を示す図である。
【図５】図２の携帯電話機１による放射線測定手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。以下の説明では、放射線センサを備えたスマートフォンなどの携帯電話機（携帯通信端末）を放射線測定装置として用いた例について説明する。もっとも、この発明の適用対象は放射線センサを備えた携帯電話機に限られるものでなく、通信機能を備えていない専用の放射線測定装置もこの発明の実施の形態の１つである。
【００１４】
なお、以下の説明において、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない場合がある。
【００１５】
［携帯電話機（放射線測定装置）の全体構成］
図１は、一実施の形態による携帯電話機１のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。携帯電話機１は、中央処理装置（ＣＰＵ：Central  Processing  Unit）２、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）３、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）４、不揮発性メモリ５、通信装置６、アンテナ７、マイク８、スピーカ９、音声信号処理回路１０、表示部１２、入力部１１、および放射線検出器２０などを含む。
【００１６】
ＣＰＵ２は、ＲＯＭ４および不揮発性メモリ５に格納されたプログラムを実行することによって、携帯電話機１の全体の動作を制御する。ＲＡＭ３およびＲＯＭ４は、ＣＰＵ２の主記憶として用いられる。
【００１７】
不揮発性メモリ５は、たとえば、フラッシュメモリなどのＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  Read-Only  Memory）によって構成される。不揮発性メモリに代えてハードディスクを設けてもよい。不揮発性メモリ５は、ＣＰＵ２から出力されるデータを格納する。特にこの実施の形態の場合、不揮発性メモリ５は、放射線検出器２０の出力信号に基づくデータを格納する。
【００１８】
通信装置６は、ＣＰＵ２の指令に基づいて、アンテナ７を介して無線基地局との間で音声信号およびデータ信号の無線通信を行なう。
【００１９】
音声信号処理回路１０は、マイク８で検出した音声信号をＡＤ（Analog-to-Digital）変換し、変換後のデジタル音声信号に対して符号化およびノイズ除去などの信号処理を行なう。音声信号処理回路１０は、さらに、音響出力すべきデジタル信号に対して所定の信号処理を行なってスピーカ９に出力する。なお、図１の場合と異なり、音声信号処理回路１０を設けずに、音声信号処理回路１０の機能をプログラムに基づいてＣＰＵ２が実行するようにしてもよい。
【００２０】
表示部１２は、液晶表示パネルなどによって構成され、ＣＰＵ２の指令に基づいて文字情報および画像を表示する。
【００２１】
入力部１１は、ユーザが携帯電話機１に数字および文字などの入力操作を行なうためのハードウェアキーを含む。もしくは、携帯電話機１がスマートフォンなどの場合には、入力部１１は、表示部１２と一体化されたタッチパネルを含むように構成されていてもよい。この場合、ユーザは入力操作の大部分をタッチパネルを介して行なうので、ハードウェアキーとして、電源キーおよび音量キーなどの少数のキーのみが設けられ、数字および文字用のキーは設けられていなくてもよい。
【００２２】
放射線検出器２０は、放射線を検出する放射線センサを含む。放射線検出器２０の詳細な構成は、図２を参照して後述する。
【００２３】
なお、専用の放射線測定装置の場合には、上記の通信装置６、アンテナ７、マイク８、スピーカ９、および音声信号処理回路１０は設けられていなくてもよい。
【００２４】
［放射線測定について］
図２は、図１の携帯電話機１において放射線測定に関する部分の機能的構成を示すブロック図である。図１、図２を参照して、放射線検出器２０は、放射線センサ２１、信号変換部２２、およびカウンタ２３を含む。
【００２５】
放射線センサ２１は、放射線を検知したときにパルス信号を出力する。たとえば、放射線センサ２１は、逆方向にバイアス電圧が印加されたシリコンＰＩＮフォトダイオードを含む。この場合、放射線が空乏層を通過したときに発生する電子正孔対によって、パルス状の電流信号が生成される。
【００２６】
信号変換部２２は、放射線センサ２１から出力されたパルス信号を増幅する増幅器と、比較器とを含む。放射線センサがＰＩＮフォトダイオードによって構成される場合には、増幅器は電流パルスを電圧パルスに変換して増幅する。比較器は、増幅器の出力電圧を参照電圧と比較し、増幅器の出力電圧が参照電圧以上のときにハイレベルとなり、増幅器の出力電圧が参照電圧未満のときにローレベルとなる信号（すなわち、整形されたパルス信号）を出力する。
【００２７】
カウンタ２３は、信号変換部２２から出力されたパルスの個数をカウントする。単位時間当たりのパルス数が放射線量率（この明細書では、単に放射線量とも記載する）に相当する。
【００２８】
ＣＰＵ２は、線量算出部３０、およびシステム制御部３１としての機能を有する。これらの機能は、放射線測定プログラムがＣＰＵ２によって実行されることによって実現される。
【００２９】
線量算出部３０は、カウンタ２３のカウント結果に基づく単位時間あたりのパルス数［単位：ｃｐｍ（counts  per  minute）］に換算係数を乗ずることによって放射線量率［単位：μＳｖ／ｈ］を算出する。さらに、線量算出部３０は、カウンタ２３のカウント数に基づいて統計誤差を算出する。
【００３０】
一般に、放射性崩壊によって計測時間ｔの間に全計数Ｎが検出される場合、全計数Ｎおよび単位時間あたりの計数（計数率）ｎ＝Ｎ／ｔは、ポアソン分布に従うことが知られている。比較的大きな放射能の場合、ポアソン分布はガウス分布に近似できる。この場合、全計数Ｎの標準偏差（絶対誤差）σ1は全計数Ｎの平方根（「Ｎ1/2」と記載する）に等しく、計数率ｎの標準偏差（絶対誤差）σ2はｎ／ｔの平方根（（ｎ／ｔ）1/2）に等しい。したがって、相対誤差、すなわち、σ1／Ｎおよびσ2／ｎは、
σ1／Ｎ＝σ2／ｎ＝１／Ｎ1/2      …(1)
と表わされる。これらの絶対誤差および相対誤差を統計誤差と称する。
【００３１】
システム制御部３１は、線量算出部３０によって算出された放射線量を表示部（表示パネル）１２の表示領域１２Ｃに表示させ、算出された統計誤差を表示部１２の表示領域１２Ｄ，１２Ｅに表示させる。ただし、以下に詳しく説明するように、システム制御部３１は、統計誤差をパーセント表示（相対誤差表示）で表示領域１２Ｄに表示させるのではなく、放射線センサの性能に応じて予め定められた誤差限界と比較して統計誤差がどの程度まで低下したかを表わす統計誤差の低下度を図形的に表示させる。システム制御部３１は、さらに、測定値の範囲もしくは絶対誤差の範囲を表示領域１２Ｅに表示させる。
【００３２】
システム制御部３１はまた、入力部１１を介して使用者から放射線測定開始の要求を受けたときには、放射線検出器２０に放射線の測定を開始させる。
【００３３】
なお、この明細書では、図２の信号変換部２２、カウンタ２３、およびＣＰＵ２を信号処理部４０と称する。信号処理部４０は、放射線センサ２１から出力されたパルス信号を受け、出力パルスの数をカウントし、カウントした結果に基づいて放射線量および統計誤差を算出する。
【００３４】
［従来の問題点］
図３は、各測定時間に対して求められた放射線量［μＳｖ／ｈ］と統計誤差［％］との関係を表わす図である。図３では、計数率［ｃｐｍ］を放射線量［μＳｖ／ｈ］に変換するときの換算係数を０．０５とした場合を示している。測定時間は、３０秒、１分、２分、６０分の場合がそれぞれ示されている。
【００３５】
図３に示すように、測定時間を長くすればするほど測定精度をより高く（統計誤差をより低く）することが可能である。一方、放射線量が比較的高い場合と放射線量が比較的低い場合とを比較すると、放射線量が比較的高い場合には数分程度（一般の線量計の測定時間）で十分な測定精度（十分低い統計誤差）を得ることができる。しかしながら、放射線量が低い場合には数分程度の測定では十分な測定精度（十分低い統計誤差）を得ることはできない。
【００３６】
市販の多くの個人線量計では、表示画面上に放射線量の測定値と相対誤差値（パーセント）で表わした測定誤差（統計誤差）とを表示させることで測定結果が使用者に提示される。このため、放射線量が比較的低い場所では、統計誤差（相対誤差）が比較的大きな値になってしまいがちであり、実際には安全な放射線量値であるにも拘らず使用者の不安感を抱かせてしまうという問題があった。
【００３７】
［測定精度の表示方法］
図４は、表示パネル上への放射線測定結果の表示例を示す図である。図４を参照して、表示部１２の表示面上には、測定開始から現時点までに得られたデータから計算された放射線量の値を示す領域１２Ｃと、統計誤差を示す領域１２Ｄ，１２Ｅとが設けられる。
【００３８】
領域１２Ｄには、放射線センサの性能に応じて予め定められた誤差限界と比較して統計誤差がどの程度まで低下したかを表わす統計誤差の低下度が図形的に表示される。図４の場合、領域１２Ｄは、複数（７個）の星型のマークが一列に表示される。測定開始時点では全ての星型マークが着色されていない状態で表示される。統計誤差が誤差限界に到達したときに全ての星型マークが着色された状態で表示される。
【００３９】
領域１２Ｅには、絶対誤差で表わした誤差限界と絶対誤差で表わした統計誤差とが絶対誤差の範囲として表示される。絶対誤差の範囲に代えて現時点の放射線量と統計誤差とによって算出される測定値の下限および上限を測定値の範囲として表示してもよい。
【００４０】
たとえば、測定値が０．０５μＳｖ／ｈであり、相対誤差が８０％であり、放射線センサの性能に応じた誤差限界が２０％であるとする。この場合、領域Ｃには測定値として０．０５μＳｖ／ｈが表示される。領域Ｄには、たとえば、７個の星型マークのうち左から３個分が着色された状態が表示される。領域Ｅには、絶対誤差の範囲として、０．０１〜０．０４μＳｖ／ｈが表示される。絶対誤差の範囲に代えて測定値の範囲、すなわち、０．０１〜０．０９μＳｖ／ｈを表示するようにしてもよい。
【００４１】
図４では、統計誤差の低下度を一列に並んだ星型マークで表示しているが、統計誤差が誤差限界に到達したか否かが分かるような表示方法であれば、他の図形によって表示しても構わない。たとえば、温度計のように、細長い矩形状の図形のうち一部の着色を変化させる方法で統計誤差の低下度を表示してもよい。
【００４２】
表示パネルの他の領域には、その他の情報も表示される。図４の場合、領域１２Ａには、放射線を測定中であることが表示されている。領域１２Ｂには、放射線の測定中には携帯電話機を動かさないようにという、使用者への注意が表示されている。領域１２Ｆ，１２Ｇには、残りの測定時間が図形および数値で表示されている。領域１２Ｈ，１２Ｉには、放射線の測定をキャンセルまたは終了するときに用いる入力ボタンが表示されている。図４の場合、図２の入力部１１は、表示部１２と一体的に形成されたタッチパネルによって構成される。使用者が画面上の領域１２Ｈまたは１２Ｉに指を接触させることによって、測定のキャンセルまたは終了の指令を入力することができる。
【００４３】
［放射線測定手順］
図５は、図２の携帯電話機１による放射線測定手順を示すフローチャートである。以下、図２、図５を参照して、放射線測定についてのこれまでの説明を総括する。
【００４４】
図５の測定手順は、放射線測定を要求する使用者の入力操作によって開始される（ステップＳ１０１でＹＥＳ）。
【００４５】
放射線測定開始の要求を受けて、システム制御部３１は、放射線検出器２０に放射線の測定を開始させる。放射線測定を行ないながら、線量算出部３０は測定開始時点から現時点までに得られた放射線の測定データに基づいて放射線量および統計誤差を算出する（ステップＳ１０３）。システム制御部３１は、算出された放射線量および統計誤差を表示部１２の領域１２Ｃ，１２Ｄにそれぞれ表示させる（ステップＳ１０４）。ここで、領域１２Ｄには、誤差限界と比較して統計誤差（相対誤差）がどの程度まで低下したかを表わす低下度が図形的に表示される。統計誤差の図形表示と同時に、測定値の範囲または絶対誤差の範囲が領域１２Ｅに数値で示される。
【００４６】
放射線量および統計誤差の算出（ステップＳ１０３）とその表示（ステップＳ１０４）は、所定の時間間隔をあけて（たとえば、１０秒など一定時間ごとに）行なうようにしてもよい。
【００４７】
使用者によって測定終了の指令が入力部１１に入力されるか、所定の測定時間が経過するか、もしくは、算出した統計誤差が誤差限界に達した場合には（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、システム制御部３１は、放射線検出器２０に放射線の測定を終了させる（ステップＳ１０６）。
【００４８】
［効果］
以上のとおり、この実施の形態の携帯電話機（放射線測定装置）１によれば、測定精度を相対誤差（パーセント）で表示せずに、測定値の範囲または絶対誤差の範囲で表示する。したがって、放射線量が低い場合においてたとえ測定時間が短く統計誤差が大きい場合であっても、測定値の範囲が安全圏内であることが一目でわかるため、ユーザに不安感を抱かせることがない。
【００４９】
さらに、この実施の形態では、放射線センサの性能に応じて予め定められた誤差限界と比較して統計誤差がどの程度まで低下したかを表わす統計誤差の低下度が図形的に表示される。したがって、測定時間を延長することによってより正確な測定値を得られるか否かが一目でわかるようになるので、使用者が測定終了のタイミングを容易に把握できるようになる。
【００５０】
さらに、測定値または絶対誤差の範囲を数値で表示するのと同時に、統計誤差の低下度を図形で表示するようにすれば、統計誤差が限界誤差に達したときの測定値または絶対誤差の範囲の表示によって、使用者は、センサの性能限界を把握することが可能になる。
【００５１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５２】
１  携帯電話機（放射線測定装置）、２  ＣＰＵ、１１  入力部、１２  表示部、１２Ａ〜１２Ｉ  表示領域、２０  放射線検出器、２１  放射線センサ、２２  信号変換部、２３  カウンタ、３０  線量算出部、３１  システム制御部、４０  信号処理部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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