米乐m6官方网站 [会长：石村和彦]（以下简称“AIST”）分析测量标准研究部 [研究主任：石井顺太郎] 铃木良一，辐射标准研究组首席研究员 黑泽忠宏，安全科学研究部研究组组长 [研究主任：绪方雄二] 风险评估战略组渡Naito 研究小组领导者开发了一种紧凑型辐射剂量计，在两年以上的较长时间内不需要更换电池，并且可以使用省电无线技术管理多个剂量计。
该剂量计是AIST针对福岛第一核电站事故而开发的最新低功耗辐射剂量计技术IoT（物联网）通过结合技术，您可以直接在剂量计显示屏或智能手机等信息终端上检查辐射剂量的时间进程，而无需担心电池消耗。此外，可容纳1000多个剂量计的专用无线机制和光通信机制的结合将可以通过高效校准来保持精度，并且预计可以通过分析大量剂量计的监测数据来采取有效措施来减少辐射暴露。
这项技术的详细信息将于 2021 年 2 月 1 日至 5 日在线举行的 2020 年计量中心成果展示会上公布。
开发辐射剂量计
东日本大地震造成的福岛第一核电站事故即将过去十年。难以返回的高辐射区域从一开始就已经减少，但仍然存在，返回这些区域的准备工作正在进行中。此外，预计未来核反应堆的拆除工作将全面展开。人们希望尽可能减少回国居民和辐射工作场所的辐射暴露，因此需要辐射剂量监测技术来识别暴露剂量高的地点和时间并反映在对策中。此外，在医学、无损检测和空间领域，需要能够轻松可靠地测量工作期间辐射剂量的时间过程的技术，以减少辐射暴露。
针对 2012 年福岛第一核电站事故，AIST 为居民开发了一种辐射剂量计，可以在不更换电池的情况下记录一年多的每日暴露剂量。2012 年 2 月 13 日，AIST 新闻稿）。该剂量计已商品化并分发给福岛县各市町村的居民，用于测量当地居民的剂量。虽然这种剂量计没有显示器显示剂量，但它每天24小时连续测量和记录剂量，并且可以通过光学或无线通信与显示或控制设备通信来确认剂量记录。然而，无线通信消耗大量电力，并且在通过定期无线通信监测辐射剂量的应用中，电池寿命明显短于一年。
AIST因此致力于开发一款辐射剂量计，该辐射剂量计改进了2012年开发的低功耗剂量计的技术，并将其与最新的物联网技术相结合，以进一步延长操作时间，在剂量计本身上显示时间变化，并使用省电无线技术监测剂量。
这项研究和开发得到了环境部“辐射健康管理和健康焦虑对策项目（辐射对健康影响的研究和调查项目）”的研究项目“有助于有效个人暴露剂量管理的剂量测量和评估的实用研究（2018-2020年度）”的支持。
新开发的剂量计由辐射传感器和震动传感器组成的传感器单元、显示器、LED（也用于光通信）、蜂鸣器、具有无线通信功能的微控制器单元（MCU）和电池组成。它是一种电子剂量计，可检测伽马射线进入辐射传感器时发生的微小电流变化，并将变化的数量转换为剂量。
传感器单元使用半导体元件检测伽马射线，但外部冲击也会导致微弱的电流变化，从而导致错误检测。为此，2012年开发的剂量计在传感器部分配备了震动传感器，以防止误检测。这次，通过改变传感器部分的信号处理方法，我们缩短了MCU的运行时间，并降低了检测伽马射线信号所需的功耗。
显示的是内存像素 LCD 显示屏，您可以随时在剂量计上显示过去一天每一小时或过去一小时每一分钟的剂量率时程图，而无需消耗太多电量，让您随时查看当前剂量和剂量时程（图1）。此外，如果剂量突然增加，可以使用 LED 或蜂鸣器发出警告。该 LED 还可用作光通信机制。这种光通信可以将等待接收数据时的功耗降低到几乎为零，因此通过将其与无线通信相结合，可以减少等待无线通信接收数据时的功耗和通信时间，从而实现高效通信。另外，在信息安全方面，通信变得比单独的无线通信更加安全。
图1新开发的辐射剂量计的显示
（左）过去一天时间变化的图表显示，（右）过去一小时时间变化。
对于无线通信，蓝牙低功耗 (BLE)的省电无线通信技术，可以传输以固定时间间隔（例如每分钟）测量的剂量数据。在每分钟测量、显示和无线传输数据的模式下，使用单节3V纽扣电池（CR2450型）可连续工作两年以上（约20,000小时）。此外，当用于测量辐射工作场所（辐射控制区域）中工作人员的剂量时，可以通过与出入控制系统联动来减少功耗，该系统可以跟踪工作人员的工作时间并在工作时间之外停止测量和数据传输。如果每年工作2000小时左右，可以使用10年左右，无需更换电池。还可用于连续24小时监测环境中的辐射水平，并采用自放电低的圆柱电池，可连续运行10年以上，无需更换电池。
在辐射工作场所中，经常会同时使用许多辐射剂量计，但一般 PC 中安装的 BLE 设备会优先考虑与许多设备的连接来执行各种处理，因此在监测大量剂量计时经常会丢失数据。因此，我们开发了专用的BLE收发器和相应的监控软件（图2）。每个BLE收发器可以改变多达1,000个剂量计的运行状态并收集数据。此外，在BLE通信中，可以根据接收到的无线电波的强度水平来估计从BLE设备（剂量计）到发射器/接收器的距离，因此通过使用安装在不同位置的多个BLE发射器/接收器，可以估计每个剂量计的位置。此外，还可以使用智能手机等信息终端接收并显示来自剂量计的数据（图3）。在户外时，您还可以使用智能手机的 GPS 功能将位置信息与暴露剂量信息相关联。
长期使用辐射剂量计时，需要定期（每年一次）对剂量计进行校准和检查，以保证和保持测量数据的准确性和运行的可靠性。 2012年开发的剂量计由于校准过程中的通信消耗了大量电量，每次校准影响电池寿命高达10%，电池寿命约为10,000小时，因此每年需要更换电池。相比之下，新开发的剂量计采用了光通信机制和专用BLE通信机制相结合的系统，将校准期间的功耗和通信时间降低到1/20以下。因此，即使每年定期进行一次校准，对电池寿命也几乎没有影响。此外，由于该系统可以同时校准大量剂量计，因此有望在很长一段时间内保持精度。
新开发的辐射剂量计可以监测辐射水平，而无需担心电池消耗。从这些监测信息中，可以几乎实时地确定有关何时、何地、谁受到辐射以及辐射程度的信息，因此，如果辐射剂量可能增加，可以迅速采取诸如发出警告或改变行为等对策，从而有望减少辐射暴露。
图 2 使用专用 BLE 收发器收集的辐射剂量计数据的时间进程显示
图3 智能手机显示屏
我们将把新研制的辐射剂量计应用于测量实际辐射工作的剂量，以验证其有效性，同时也考虑将其应用于医疗诊断、无损检测、空间领域等领域。