JP6185568B2 - 検査診断用分散型自動化装置 - Google Patents

Description

本発明は、検査診断用分散型自動化装置に関する。

現在、生体試料の検査室では、生体物質の専用コンテナ内において、試料自体への様々な処理（コンテナの蓋を外す、蓋を再装着する、内容物を遠心分離するなど）が実行されるよう適合された経路に沿った様々な装置やモジュール、又は異なる機能を有する他のモジュール、すなわち試料自身の実際の試験装置により生体コンテナをインターフェース接続する、に対応する試料が搬送されるモーター駆動システムが一般に使用されている。

様々なモジュールに沿って存在する自動化された試料の位置指定の管理は、中央制御装置すなわちそれぞれ特定の作動要求事項に応じて試料を好適に分類するよう設計されたソフトウェアを備えたコンピュータにより制御されており、そのようなソフトウェアには、実際に自動化全体の経路にわたり、それぞれ単一の試料ごとに求められる作業に必要な全ての情報が含まれている。

これについて、各単一モジュールの様々な作業工程の段階的な管理と共に、作業フロー全体を管理するタスクは、中央制御装置に付与された特権であるため、システムのアーキテクチャは、集中型のアーキテクチャとなる。自動化に伴う各モジュール（予備検査、事後検査又は分析装置とのインターフェース接続モジュール）は、中央制御装置から受け取った指令を単に実行する装置であり、それぞれ単一の作業工程の実施において制御装置によりガイドされなければならない。

この種の集中化アーキテクチャでは、中央制御装置は、特定モジュールの各作業インスタンスを特徴付ける構成部品（ハードウェア及びソフトウェア）を管理するよう設計されているため、問題が発生する。

自動化システムに伴う同一モジュールの複数のインスタンスの導入により、中央制御装置に対してかなりの設計修正が発生し、中央制御装置は、同じ作業を実施できる、複数の同一モジュールを同時に存在させるよう構成されなければならない。

従って、各検査室の特定の要求事項に応じて、各システムは、異なるモジュールと、各モジュールについて異なる数のインスタンスを有するため、中央制御装置に対する設計修正は、例えば互いに再生や再利用ができないよう、上記システムのそれぞれについて固有のものとなる。

更に、自動化システムに伴うモジュールのうち一台でも故障したり、保守手順を開始する場合、制御装置による集中化管理が、システム内の障害モジュールをシステムの「ボトルネック」とみなし、これに関する作動が、他のモジュールの作動と厳密に関連するため（すなわち、ソフトウェアの観点からは、他とは独立していない）、また、このシステムは、他のモジュールによって試料の処理が継続されるよう、障害モジュールだけを一時的に分離することができないため、システム全体を待機状態としなければならない。

最終的には、自動化に近い現場のグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）の存在により、様々な自動化構成部品が、オペレータによって手動制御で管理されている。この場合、制御操作を実施し、任意で試料の位置指定や、様々なシステム構成部品モジュールに対するタスクの動的な再割り当てを実施するため、オペレータがいつでもシステムの近くに待機していることが要求される。

特許文献１及び特許文献２は、生体試料の連続ワークフロー処理装置を開示している。

米国特許出願公開第２００６／０１４８０６３号明細書 米国特許出願公開第２００５／０３６９１２号明細書

本発明の目的は、アーキテクチャの観点から、装置自身における生体試料の位置指定を動的に管理して、上記問題を解決可能とすることで、従来と比較して試料の流れをより円滑にする自動化装置を提供することにある。

本発明の更なる目的は、自動化にかかわる一つ以上のモジュールの故障又は保守時に、自動化装置全体が停止することを防ぐことにある。

更に別の目的は、オペレータが、常に自動化システムの近くに待機する必要をなくすことにある。

上記の目的は、請求項１に開示されているような検査診断用分散型自動化システムによって達成される。

本発明の検査診断用分散型自動化装置によれば、上述した目的を達成することができる。

本発明にかかる装置の主要素のブロック図である。 中央制御装置と様々なモジュールとのインターフェース接続をより詳細に示す。

本発明の上記の特徴は、以下の図面が参照される非限定的な例としての実施例の詳細な記載により、更に明確になるであろう。

検査自動化装置は、例えば専用の搬送装置３２に挿入されたチューブ３１などの生体コンテナ３１を、装置自身のある点から別の点へと、特に装置の一つのモジュールから別のモジュールへと、適正なコンベヤベルト３０により搬送するよう構成された自動コンベヤ３５から構成される。より詳細には、これらのモジュールは、検査システムにおいて最も多様な作業を実行する生体コンテナ３１の処理作業を自律的に管理できるモジュール１（チューブ３１の蓋の取外し、蓋の再装着、内容物の遠心分離、親チューブ３１の内容物を複数の子チューブに分割するなど）又は、チューブ３１上で作業せず、チューブ３１の生体試料を試験するための実際の分析装置２０を備えた自動化装置のインターフェースモジュールとしてのモジュール２である。

モジュール１、２の各々は、各試料に必要な異なる処理又は試験に従い、数本のチューブ３１のみに関連する。従って専用の搬送装置３２（図示せず。「キャリア」とも称する。）に挿入されたチューブ３１は、自動コンベヤ３５に沿って移動し、適正な位置のモジュール１、２に指定される。

ノード３、４（図１のモジュール１、２でそれぞれ示す。）に対応する自動化装置の各モジュール１、２は、ソフトウェアレベルにおいて分類タスクを有し、各搬送装置３２はモジュール１、２に到達しない。従ってコンベヤ３５の第一レーンから第二レーンへとチューブ３１内の試料を転送するか、チューブ３１内の試料の位置をコンベヤ３５のＵ形状又はＴ形状部に指定することで、これらをモジュール１、２とインターフェース接続させる。

全体の作業フローは、ノード３、４にワークリスト６を提供することで、装置内の各ノード３、４とインターフェース接続する中央制御装置５により管理され、このワークリストには、モジュール１、２で処理される搬送装置３２のリスト、自動化装置内の各搬送装置３２及び/又は関連するチューブ３１が参照される、変数属性及び/又は識別コードを示す一連の変数、搬送装置３２の状態及びチューブ３１の状態が含まれている。前記中央制御装置５は、前記ワークリスト６を動的に読出し及び更新する。

ワークリスト６は、各搬送装置３２（及び各装置３２に含まれた関連すると想定されるチューブ３１）の状態についての正確な情報についてノード３、４のそれぞれに適宜提供される。各モジュール１、２は搬送装置３２及びチューブ３１とインターフェース接続され、その結果、各モジュール１、２が中央装置５から独立して決定した最も適正な作業シーケンスに従い、各モジュール１、２がワークリスト６を動的に読出し及び更新して、搬送装置３２やチューブ３１の処理を個別に実行することができる。

本来、中央制御装置５によって管理される装置全体の情報は、各チューブ３１が必要とする作業を実施する適正モジュール１及び／又はチューブ３１内の試料の適正な分析装置２０を備えるインターフェースモジュール２に向けて生体コンテナ３１を分類するノード３、４によって読出されるワークリスト６を更新することで、搬送装置３２及び関連するチューブ３１の位置を指定する。ノード３、４は、中央制御装置５がノード３、４でワークリスト６を更新するよう、上記分類をこの中央制御装置５に伝達する。

しかしながら、より一般的に、位置の指定は、何も入っていない搬送装置３２、すなわちチューブ３１を含まない装置に関連する。これは、例えば搬送装置３２がチューブ３１を含むか否かに関わらず、コンベヤ３５の第一レーンから第二レーンへと転送することで、ノード３、４で搬送装置３２を分類するため、中央制御装置５は、ワークリスト６を更新する必要があるためである。

中央制御装置５は、自動化装置の単一ノード３、４との通信が可能であり、自動化装置を適宜変更するチューブ３１の作業要求事項の変更により、各ノード３、４に関連するワークリスト６を動的に読出し及び更新することも可能なソフトウェア７を備えるコンピュータである。前記更新は、例えば搬送装置３２（及びチューブ３１内の関連試料）をワークリスト６へ／からの追加若しくは削除、又はチューブ３１内の試料の作業優先レベルの修正などに関連する。

同様に、自動化装置に伴い移動する各搬送装置３２の現在の状態についての情報及び更新は、中央制御装置５によって読込まれるワークリスト６において更新されなければならない。

実用上、制御装置５と各ノード３、４との通信は双方向である。インターフェース接続は、ＣＡＮネットワーク８により実行され、プロトコルとしてＣＡＮｏｐｅｎが使用される（図２）。

従って中央制御装置５は、一方の側が自動化ネットワーク９（図１）によってノード３、４に接続され、他方の側は、各モジュール１、２がオペレータにより手動制御で管理され（実際にはタッチスクリーンによる）、又は単一モジュールのログ分析や診断などの作業を実行するよう構成された多様なグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）１１にイーサネット１０を介して接続されている。中央制御装置５は、適正モード３、４で適切なワークリスト６を更新することで、オペレータの手動による制御が十分に適切なモジュール１、２に反映される。このような接続は、ＬＡＮケーブルにより直接なされてもよいし、インターネット経由で遠隔でも可能である。ノード３、４は、それぞれの自動化モジュール１又はインターフェース接続モジュール２によって双方向に分析装置２０に接続される。モジュール１、２は、各ワークリスト６が中央制御装置５から独立して作業を実行する際に、このワークリストを更新する。

自動化装置の分析装置２０により実行され、前記各ＧＵＩ１１の画面に表示可能な、試料の様々な試験結果は、検査情報システム（ＬＩＳ）１２、すなわち患者の個人情報の管理システムに供給される。また自動化装置に伴う様々な機械により生成された情報の処理及び格納により、診断書向けに解釈可能な全てのデータと出力データとを組み合わせることができる。病院経営や臨床フローを管理する保健領域で使用される全ての情報機器を対象として、ＬＩＳ１２は広義で病院情報システム（ＨＩＳ）１３とのインターフェース接続が可能となる。

自動化装置全体について、所定時間内での数個の試料の所望な処理スループットは、自動化装置全体に属する複数モジュール１、２の協働作動により決まる。従って、単一モジュール１、２のスループットを最大化し、広義では自動化装置全体のスループットを最大化するため、全モジュール１、２の協働作動を同期化することが好適である。

本発明の新規な特徴は、自動化装置に使用される各モジュール１、２が互いに独立して、チューブ３１内の生体試料の処理工程フローや、モジュール１、２による処理実行時のワークリスト６の読出しや更新に基づき、同３１で実施される作業を自律的に管理可能とする制御盤５０をそれぞれ備えている点にある。中央制御装置５とのインターフェース接続は、この制御装置５が、ワークリスト６の読出し、通信又は更新により、関連するノード３、４と通信する際になされる。一方、モジュール１、２がワークリスト６を読出し及び更新する工程では、制御装置５との通信はノード３、４により実行される。モジュール１、２は、試料の処理結果をノード３、４に伝達し、ノード３、４は、この結果を制御装置５に伝達する。加えて、搬送装置３２と、任意では、処理中において関連するチューブ３１のモジュール１、２への展開のトレーサビリティを保持するため、モジュール１、２により、各搬送装置３２及びチューブ３１の論理／物理状態について、連続的な更新がノード３、４、そして中央制御装置５へと提供される。

試料の処理において、各モジュール１、２は、自律的かつ中央制御装置５から独立して作業を管理する。実際に、モジュール１、２が搬送装置３２に対応すると、既知のシステムのモジュールでの中央制御装置５の特性としての論理とは異なり、作業論理は、モジュール１、２自身の特権となる。この場合、集中化アーキテクチャから高速かつ分散化アーキテクチャへ好適に切替が実施される。

言い換えれば、装置に接続されている各モジュール１、２の管理に関するソースコードは、モジュール１、２、より好適には制御盤５０に直接格納されている。一方、従来の装置では、各単一モジュールの管理に関するコードは、中央制御装置５内の単一コードの一体部分となっている。

このようにして、それぞれのノード３、４からワークリスト６を受け取ると（ＣＡＮネットワーク８及び関連する通信プロトコルＣＡＮｏｐｅｎを介して）、各モジュール１、２は関連する作業フローを自律的に管理することができ、チューブ３１内の試料を処理することができる。反対に、最小単位の場合でも、各モジュールが、各作業の実施において中央制御装置５により段階的な指示を必要とするような従来技術では、このようなことは起こらない。

このことは、本発明のように、分散アーキテクチャに関する更に重要な観点を示す。実際、何らかの理由で装置のモジュール１、２のうちいずれか一方を示すソースコードの一部の修正が必要になった場合には、このような修正は、他方のモジュール及び中央制御装置５とは関係なく、独立したソースコードを対象とする。反対に、従来技術では、どのモジュールが修正対象であっても、修正されるコード全体が中央制御装置５に存在しており、関連するモジュールと、修正とは無関係と思われるモジュールを含むその他すべてとの相関関係について常に考慮する必要があるため、コード自体の修正はかなり複雑である。

これにより、結果的に非常に顕著な実用上の利点が得られる。本発明によれば、自動化装置に属するモジュール１、２のうちの一方において保守又はトラブルシューティングの実施が必要な場合、これを待機状態として、自動化装置の残りの構成要素から一時的に分離して通常作動を継続する。これに対して、従来技術では、上述したように集中化アーキテクチャに特徴づけられているため、このようなことは可能ではない。モジュール１、２はあたかも常に相互接続されているようなので、一方を待機状態にすることは、自動化装置全体を待機状態にすることと同義になる。

更に、分散型アーキテクチャにより、理論上は台数に制限のない複数のモジュール１、２、任意では同じ機能を実行するよう適合された異なるモジュール１、２を、例えば生体試料の処理速度を更に上昇させる自動化装置の異なる箇所で、自動化装置とインターフェース接続することができる。このように、従来技術における上記の問題、すなわち中央制御装置５のレベルで示唆する設計修正により、単一システムを、同じモジュールの複数インスタンスにインターフェース接続するという困難な問題が解決される。一方、上記の解決策において、新たなモジュール１、２の追加は、上記の意味での修正ではなく、各システムの要求事項に従ってこれらのモジュールを自由に追加することができる。

更に、本発明にかかる装置は、ＬＡＮケーブルによる直接接続又は複数のグラフィカルユーザインターフェース１１からインターネットによる遠隔接続でイーサネット１０を介して管理されるよう構成されている。これらの台数は可変であり、検査室や検査室外の異なる箇所の分かりやすい場所に設置可能である。この点が、自動化の現場において単一のグラフィカルユーザインターフェースによってのみ管理可能な従来の自動化装置と比較して、全く新規な特徴である。

実用において、上記の分散型自動化装置は、試料を含むチューブ３１を作動させるよう構成されたモジュール１か、チューブ３１内の生体試料と分析装置２０とのインターフェース接続用モジュール２のいずれかの、論理上は台数に制限のないモジュールを装置に挿入可能であり、装置内における自動化装置に属する各モジュールの独立性を確保する目的を達成するとみなされている。

モジュール１、２のいずれか一方が故障又は保守の対象である場合には、分散論理アーキテクチャにより、故障したモジュール１又は２を一時的に分離することで、自動化装置の残りの部分の作業を継続させ、通常の作業を確保することができる。

更に、数台の異なるワークステーション１１による、自動化装置内の各モジュール１、２の制御可能性により、想定される任意の新しい要求事項に従い修正される、自動化装置のチューブ３１内の試料の位置を指定することができる。これには、厳しい要求がなされている、検査室内でのオペレータの配備が不要となり、任意の場合、何千キロと離れた場所から、一日の任意の時間、例えば夜間において、インターネット接続により遠隔操作がなされる。

更に、制御装置は単一作業の実施において、各モジュール１、２への段階的な指令はもはや不要であり、中央制御装置５と様々なモジュール１、２との間で交換される情報の流れは、従来技術と比較して減少する。これは、モジュール１、２が自律的な制御盤５０によって管理されており、中央制御装置５から独立しているからである。

本発明の範囲を逸脱することなく、本発明においていくつかの修正や変更が可能である。

実施において使用される材料並びに形状やサイズなども、要求事項に合わせることができる。

１、２ モジュール
３、４ ノード
５ 中央制御装置
６ ワークリスト
９ 自動化ネットワーク
１０ イーサネット
１１ ＧＵＩ
１２ 検査情報システム
１３ 全病院情報システム
２０ 分析装置

Claims (4)

1. 自動コンベヤ（３５）で搬送される専用搬送装置（３２）に挿入された生体コンテナ（３１）について様々な種類の作業を実施するモジュール（１）、及び生体試料の分析装置（２０）とインターフェース接続するモジュール（２）とを備え、前記両タイプのモジュール（１，２）が前記コンベヤ（３５）に接続された分散型自動化装置であって、
   自身により動的に読出し及び更新されたワークリスト（６）を各モジュール（１、２）に提供する中央制御装置（５）とを備えるとともに、
   前記それぞれのモジュール（１、２）は、他のモジュール（１、２）とは独立し、かつ独自の制御盤（５０）を有しており、それにより各モジュール（１，２）を待機状態として通常作動を継続する前記分散型自動化装置の残りの構成要素から一時的に分離することが可能であり、
   前記分散型自動化装置は、更に前記中央制御装置（５）と前記モジュール（１、２）との間にノード（３、４）を有するとともに、ノード（３、４）の１つがモジュール（１、２）のそれぞれに対応し、
   前記中央制御装置（５）は、各モジュール（１、２）の各ノード（３、４）にワークリスト（６）を送信する検査診断用分散型自動化装置において、
   各モジュール（１、２）は、前記試料の処理結果により、各ノード（３、４）の各ワークリスト（６）を読出し及び更新し、次に各ノード（３、４）は、前記結果を前記中央制御装置（５）に伝達することを特徴とする検査診断用分散型自動化装置。
2. 前記モジュール（１、２）、前記ノード（３、４）及び前記中央制御装置（５）間の接続は、ＣＡＮネットワーク８及び関連するＣＡＮｏｐｅｎ型通信プロトコルを通じて実現される請求項１に記載の装置。
3. 前記中央制御装置（５）は、自動化ネットワーク（９）を通じて前記ノード（３、４）に接続されているとともに、オペレータによるモジュール（１、２）の手動制御の管理、又は単一モジュール（１、２）のログ分析若しくは診断作業でさえも行うようデザインされている複数のグラフィカルユーザインターフェース（１１）にイーサネット（登録商標）（１０）を通じて接続されている請求項１又は２に記載の装置。
4. 分析装置（２０）により実施された試料の様々な試験結果が、病院経営及び臨床フローを管理する保健領域で使用される全ての情報機器としての全病院情報システム（１３）とのインターフェース接続に適した検査情報システム（１２）に提供される請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。

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