JP2009085622A - 試料分析装置およびデータ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の構成が複雑化するのを抑制し、また製造コストを低減することが可能な試料分析装置を提供する。
【解決手段】この血液分析装置１は、測定ユニット２と、データ処理ユニット３とを備え、測定ユニット２は、試料を分析するための分注用アクチュエータ７と、測定データを出力する測定用アクチュエータ９および検出部４と、駆動回路５、８および１０とを含み、データ処理ユニット３は、制御データを生成するための処理を所定時間（約１００ｍｓｅｃ）毎に実行するＣＰＵ３０１ａを含み、ＣＰＵ３０１ａによって生成された制御データは、測定ユニット２に送信されるとともに、測定ユニット２の駆動回路５、８および１０は、測定ユニット２によって受信された制御データに基づいて、検出部４、分注用アクチュエータ７および測定用アクチュエータ９を駆動するように構成されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、試料分析装置およびデータ処理装置に関し、特に、試料を測定する試料分析装置およびデータ処理装置に関する。

従来、試料を測定する試料分析装置およびデータ処理装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に記載の液体クロマトグラフ分析装置（試料分析装置）は、目的試料の分析を行う分析部と、分析部により取得されたデータを解析処理することにより解析結果を得るデータ処理部とを備えている。分析部には、分析部の動作制御を行う制御部が設けられている。また、データ処理部は、パーソナルコンピュータにより構成されており、分析部により取得されたデータの解析処理を行うように構成されている。

特開平１０−１９７５０９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の液体クロマトグラフ分析装置では、分析部およびデータ処理部のそれぞれに制御部が設けられているため、装置の構成が複雑になり、また製造コストが嵩むという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、装置の構成が複雑化するのを抑制し、また製造コストを低減することが可能な試料分析装置を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

この発明の第１の局面による試料分析装置は、試料を測定し、測定データを出力する測定ユニットと、測定ユニットにより出力された測定データを処理するデータ処理ユニットとを備え、測定ユニットは、試料を分析するための動作機構と、動作機構を駆動する駆動回路と、外部との通信が可能な第１通信部とを備え、データ処理ユニットは、動作機構を制御するための制御データを生成するための処理を所定時間毎に実行するマイクロプロセッサと、第１通信部と通信可能であり、マイクロプロセッサによって生成された制御データを第１通信部へ送信する第２通信部とを備え、駆動回路は、第１通信部によって受信された制御データに基づいて、動作機構を駆動するように構成されている。

この発明の第１の局面による試料分析装置では、上記のように、データ処理ユニットに、動作機構を制御するための制御データを生成するための処理を所定時間毎に実行するマイクロプロセッサを設け、マイクロプロセッサによって生成され、第１通信部によって受信された制御データに基づいて、駆動回路が動作機構を駆動するように構成することによって、測定ユニットにマイクロプロセッサ（制御部）を設けることなく、測定ユニットの動作機構を駆動することができる。これにより、装置の構成が複雑になるのを抑制することができる。また、測定ユニットに動作機構制御用のマイクロプロセッサを設ける必要がないため、装置の製造コストを低減することが可能となる。

上記第１の局面による試料分析装置において、好ましくは、測定ユニットは、マイクロプロセッサを有しないように構成されている。このように構成すれば、容易に、装置の構成が簡素化された試料分析装置を得ることができる。

上記第１の局面による試料分析装置において、好ましくは、第１通信部と、第２通信部とは、ＵＳＢインタフェースである。このように構成すれば、広く普及している規格品のＵＳＢインタフェースを用いることにより、装置の開発工数を低減し、且つ低廉なコストで装置を製造することができる。

上記第１の局面による試料分析装置において、好ましくは、第１通信部および第２通信部は、それぞれ、インタラプト転送により制御データの送受信を行うように構成されている。測定ユニットの動作機構は、たとえば、１００ｍｓｅｃ以下の微少な単位時間毎に制御される必要がある。また、ＵＳＢのインタラプト転送では、設定された期間毎にデータの転送が行われる。したがって、このように構成すれば、データ処理ユニットにより生成された制御データを、所定の単位時間内に測定ユニットに転送することができるので、測定ユニットの動作機構を単位時間内に制御することができる。

上記第１の局面による試料分析装置において、好ましくは、データ処理ユニットは、制御データを生成するための制御プログラムを記憶する記憶部を備え、マイクロプロセッサは、記憶部に記憶された制御プログラムを、ＯＳのカーネルレベルにより実行するように構成されている。このように構成すれば、所定時間毎に制御データを生成する必要がある制御プログラムを、他のアプリケーションプログラム等のカーネルレベルよりも下位のレベルにより実行されるプログラムに優先して実行することができる。したがって、他のアプリケーションプログラムの実行にマイクロプロセッサが使用されることにより所定時間毎の制御データの生成が妨害されることを抑制することができる。

上記制御プログラムをＯＳのカーネルレベルにより実行するマイクロプロセッサを備えた試料分析装置において、好ましくは、動作機構は、試料を測定して測定データを生成する測定機構を含み、第１通信部は、測定機構によって生成された測定データを第２通信部へ送信するように構成されており、記憶部は、測定データを処理するための測定データ処理プログラムをさらに記憶し、マイクロプロセッサは、記憶部に記憶された測定データ処理プログラムにより測定データを処理するように構成されている。このように構成すれば、測定ユニットの動作機構を駆動するのみならず、データ処理ユニットにおいて測定データを処理することが可能となる。

この場合において、好ましくは、マイクロプロセッサは、測定データ処理プログラムを、ＯＳのユーザレベルにより実行するように構成されている。このように構成すれば、制御プログラムが測定データ処理プログラムよりも優先的に処理されるので、マイクロプロセッサが測定データ処理プログラムを実行するのに伴って、所定時間毎の制御プログラムの実行が妨害されるのを抑制することができる。これにより、測定データ処理用のプログラムの処理状況に関わらず、測定ユニットの動作機構を安定した状態で動作させることができる。

上記第１の局面による試料分析装置において、好ましくは、マイクロプロセッサは、動作機構を制御するための制御データを生成するための処理を平均して１００ｍｓｅｃ以下の時間毎に実行するように構成されている。このように構成すれば、約１００ｍｓｅｃ以下の時間毎に測定ユニットを制御することが可能となる。

上記第１の局面による試料分析装置において、好ましくは、動作機構は、試料の分注に用いられる第１アクチュエータと、試料の測定に用いられる第２アクチュエータと、試料を検出する検出部とを含み、第１アクチュエータ、第２アクチュエータおよび検出部は、マイクロプロセッサによって生成された制御データに基づいて動作されるように構成されている。このように構成すれば、マイクロプロセッサによって生成された制御データにより、測定ユニットの第１アクチュエータおよび第２アクチュエータを駆動し、且つ検出部の動作制御も実行することが可能となる。

上記第１の局面による試料分析装置において、好ましくは、測定ユニットは、マイクロプロセッサによって生成された制御データを格納する記憶部をさらに備え、動作機構は、測定ユニットの記憶部に格納された制御データに基づいて駆動されるように構成されている。このように構成すれば、測定ユニットの記憶部に格納された制御データに基づいて、容易に、測定ユニットの動作機構の動作制御を実行することができる。

この発明の第２の局面によるデータ処理装置は、動作機構を備えており、動作機構が動作することによって試料を測定する測定装置の動作機構を制御するための制御プログラムを記憶する記憶部と、記憶部に記憶された制御プログラムを実行し、動作機構を制御するための制御信号を所定時間毎に生成するマイクロプロセッサと、測定装置と通信可能に接続されており、マイクロプロセッサによって生成された制御信号を測定装置へ送信する通信部とを備える。

この発明の第２の局面によるデータ処理装置では、上記のように、測定装置の測定機構を制御するための制御信号を生成するための処理を所定時間毎に実行するマイクロプロセッサが設けられ、マイクロプロセッサによって生成された制御信号を、測定装置へ送信することによって、測定装置にマイクロプロセッサを設けることなく、測定装置の動作制御を行うことができる。したがって、測定装置の構成が複雑になるのを抑制することができる。また、測定装置に動作機構制御用のマイクロプロセッサを設ける必要がないため、測定装置の製造コストを低減することが可能となる。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態による血液分析装置の全体構造を示す斜視図である。図２は、本発明の一実施形態による測定ユニットおよびデータ処理ユニットの構成を示すブロック図である。図３は、図１に示した一実施形態による血液分析装置の構成を説明するための図である。まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態による血液分析装置１の全体構成について説明する。

本発明の一実施形態による血液分析装置１は、細胞および血球などの粒子をフローセルに導くと共に各粒子にレーザ光を照射し、各粒子から散乱光および蛍光を検出することにより、血液中の血球分析を行う装置である。

この血液分析装置１は、図１に示すように、試料である血液の測定を行う機能を有する測定ユニット２と、測定ユニット２から出力された測定結果を処理して分析結果を得るデータ処理ユニット３とにより構成されている。測定ユニット２は、図２に示すように、血球の検出部４と、検出部４を駆動（動作）させる駆動回路５と、検出部４が出力する信号対して波形処理を行う波形処理回路６と、試料を分注する際に駆動される分注用アクチュエータ７と、分注用アクチュエータ７を駆動させる駆動回路８と、測定データを出力する測定用アクチュエータ９と、測定用アクチュエータ９を駆動させる駆動回路１０とを備えている。

検出部４は、光学式検出部として構成されている。具体的には、検出部４は、フローサイトメトリー法により血液中の細胞および血球などの粒子を検出するように構成されている。なお、フローサイトメトリー法は、細胞およびその他の生物学的な粒子を細い通路の中に通過させることにより、細胞およびその他の生物学的な粒子の物理的な性質および化学的な性質を測定するための方法である。この検出部４は、レーザ光が照射された血球から発せられる前方散乱光、側方散乱光および側方蛍光を検出するように構成されている。

具体的には、検出部４には、駆動回路５が接続されており、駆動回路５は、レジスタ１１に接続されている。そして、検出部４は、駆動回路５がレジスタ１１に記憶されている後述する制御データに応じた信号を出力することによって、レーザ光の発振などの動作および駆動が行われるように構成されている。

また、検出部４は、検出された前方散乱光、側方散乱光および側方蛍光を、それぞれ、光信号から電気信号に変換可能に構成されている。また、検出部４には、波形処理回路６が接続されており、波形処理回路６には、各々の光信号から変換された電気信号が伝達される。そして、波形処理回路６は、前方散乱光、側方散乱光および側方蛍光の各電気信号を増幅し、増幅した側方散乱光の電気信号を波形処理するように構成されている。また、波形処理回路６は、レジスタ１１に接続されており、波形処理回路６により波形処理された電気信号は、レジスタ１１に格納されるように構成されている。

また、分注用アクチュエータ７には、駆動回路８が接続されており、測定用アクチュエータ９には、駆動回路１０が接続されている。これら駆動回路８および駆動回路１０は、それぞれ、レジスタ１１に接続されており、分注用アクチュエータ７および測定用アクチュエータ９は、駆動回路８および駆動回路１０がレジスタ１１に記憶（格納）されている後述する制御データに応じた制御信号を出力することによって、前記制御データにしたがい駆動されるように構成されている。

また、レジスタ１１には、通信インタフェース１２が接続されている。通信インタフェース１２は、ＵＳＢのシリアルインターフェースであり、後述するデータ処理ユニット３の通信インタフェース３０１ｆとの間をＵＳＢケーブル２０により接続可能に構成されている。これにより、データ処理ユニット３に対してデータの送受信を行うことが可能である。

データ処理ユニット３は、図１に示すように、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などからなり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなる制御部３０１と、表示部３０２と、入力デバイス３０３とを含んでいる。また、表示部３０２は、測定ユニット２から送信されたデジタル信号のデータを処理して得られた分析結果を表示するために設けられている。

次に、データ処理ユニット３の構成について説明する。データ処理ユニット３は、図２に示すように、制御部３０１と、表示部３０２と、入力デバイス３０３とから主として構成されたコンピュータによって構成されている。制御部３０１は、ＣＰＵ３０１ａ（たとえば、Ｃｅｌｅｒｏｎ２０００Ｍｈｚ）と、ＲＯＭ３０１ｂと、ＲＡＭ３０１ｃ（たとえば、５１２ＭＢのＲＡＭ）と、ハードディスク３０１ｄと、読出装置３０１ｅと、通信インタフェース３０１ｆと、画像出力インタフェース３０１ｇとから主として構成されている。ＣＰＵ３０１ａ、ＲＯＭ３０１ｂ、ＲＡＭ３０１ｃ、ハードディスク３０１ｄ、読出装置３０１ｅ、通信インタフェース３０１ｆおよび画像出力インタフェース３０１ｇは、バス３０１ｈによって接続されている。

ＣＰＵ３０１ａは、ＲＯＭ３０１ｂに記憶されているコンピュータプログラムおよびＲＡＭ３０１ｃにロードされたコンピュータプログラムを実行することが可能である。そして、後述するようなアプリケーションプログラム３０４ａおよび制御プログラム３０４ｂをＣＰＵ３０１ａが実行することにより、コンピュータがデータ処理ユニット３として機能する。また、本実施形態では、ＣＰＵ３０１ａは、測定ユニット２の検出部４、分注用アクチュエータ７および測定用アクチュエータ９を制御するための制御データ（制御信号）を生成するための処理を所定時間毎（平均約１００ｍｓｅｃ毎）に実行するように構成されている。

ＲＯＭ３０１ｂは、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、またはＥＥＰＲＯＭなどによって構成されており、ＣＰＵ３０１ａに実行されるコンピュータプログラムおよびこれに用いるデータなどが記録されている。

ＲＡＭ３０１ｃは、ＳＲＡＭまたはＤＲＡＭなどによって構成されている。ＲＡＭ３０１ｃは、ＲＯＭ３０１ｂおよびハードディスク３０１ｄに記録されているコンピュータプログラムの読み出しに用いられる。また、これらのコンピュータプログラムを実行するときに、ＣＰＵ３０１ａの作業領域として利用される。

ハードディスク３０１ｄは、オペレーティングシステムおよびアプリケーションプログラムなど、ＣＰＵ３０１ａに実行させるための種々のコンピュータプログラムおよびそのコンピュータプログラムの実行に用いるデータがインストールされている。後述するアプリケーションプログラム３０４ａおよび制御プログラム３０４ｂも、このハードディスク３０１ｄにインストール（記憶）されている。

読出装置３０１ｅは、フレキシブルディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、またはＤＶＤ−ＲＯＭドライブなどによって構成されており、可搬型記録媒体３０４に記録されたコンピュータプログラムまたはデータを読み出すことができる。また、可搬型記録媒体３０４には、コンピュータにデータ処理ユニットとしての機能を実現させるためのアプリケーションプログラム３０４ａおよび制御プログラム３０４ｂが格納されており、コンピュータがその可搬型記録媒体３０４からアプリケーションプログラム３０４ａおよび制御プログラム３０４ｂを読み出し、そのアプリケーションプログラム３０４ａおよび制御プログラム３０４ｂをハードディスク３０１ｄにインストールすることが可能である。

なお、上記アプリケーションプログラム３０４ａおよび制御プログラム３０４ｂは、可搬型記録媒体３０４によって提供されるのみならず、電気通信回線（有線、無線を問わない）によってコンピュータと通信可能に接続された外部の機器から上記電気通信回線を通じて提供することも可能である。たとえば、上記アプリケーションプログラム３０４ａおよび制御プログラム３０４ｂがインターネット上のサーバコンピュータのハードディスク内に格納されており、このサーバコンピュータに上記コンピュータがアクセスして、そのアプリケーションプログラム３０４ａおよび制御プログラム３０４ｂをダウンロードし、これをハードディスク３０１ｄにインストールすることも可能である。

また、ハードディスク３０１ｄには、たとえば、米マイクロソフト社が製造販売するＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）などのグラフィカルユーザインタフェース環境を提供するオペレーティングシステム（ＯＳ）がインストールされている。以下の説明においては、本実施形態に係るアプリケーションプログラム３０４ａおよび制御プログラム３０４ｂは上記オペレーティングシステム上で動作するものとしている。

通信インタフェース３０１ｆは、上記した通信インタフェース１２と同様に、ＵＳＢのシリアルインターフェースである。また、通信インタフェース３０１ｆには、キーボードおよびマウスからなる入力デバイス３０３（図１参照）が接続されており、ユーザがその入力デバイス３０３を使用することにより、データ処理ユニット３にデータを入力することが可能である。また、本実施形態では、データ処理ユニット３の通信インタフェース３０１ｆおよび測定ユニット２の通信インタフェース１２は、それぞれ、データの転送時間が保証される転送方法であるインタラプト転送により、制御プログラム３０４ｂに基づいて生成される制御データ（制御信号）の送受信を行うように構成されている。これにより、本実施形態による測定ユニット２およびデータ処理ユニット３は、データ処理ユニット３のＣＰＵ３０１ａにより生成された制御データ（制御信号）が一定の時間内に測定ユニット２に受信されるように構成されている。なお、インタラプト転送とは、所定のデータ量（たとえば１０００バイト）を所定時間（たとえば１２５ｍｓｅｃ）毎に略確実に転送する転送方法である。

画像出力インタフェース３０１ｇは、ＬＣＤまたはＣＲＴなどで構成された表示部３０２に接続されており、ＣＰＵ３０１ａから与えられた画像データに応じた映像信号を表示部３０２に出力するようになっている。表示部３０２は、入力された映像信号に基づいて画像（画面）を表示するように構成されている。

ここで、本実施形態では、データ処理ユニット３の制御部３０１のハードディスク３０１ｄにインストールされたアプリケーションプログラム３０４ａは、測定ユニット２の通信インタフェース１２から送信された側方散乱光、前方散乱光、側方蛍光（デジタル信号のデータ）を用いて測定試料の血球の量を測定するとともに、測定されたデータの処理を行うように構成されている。また、ハードディスク３０１ｄにインストールされた制御プログラム３０４ｂは、各駆動回路５、８および１０と、波形処理回路６とを制御するための制御データ（制御信号）を生成するとともに、生成された制御データは、通信インタフェース３０１ｆに接続されているＵＳＢケーブル２０を介して測定ユニット２に送信される。その送信された制御データは、通信インタフェース１２に接続されたレジスタ１１に書き込まれる（格納される）。これにより、測定ユニット２にＣＰＵなどのマイクロプロセッサを設けることなく、データ処理ユニット３のＣＰＵ３０１ａによって生成された制御データに基づいて測定ユニット２を制御することが可能となり、測定ユニット２の検出部４、分注用アクチュエータ７および測定用アクチュエータ９を駆動および動作させることが可能となる。また、制御プログラム３０４ｂは、上記した測定ユニット２の検出部４、分注用アクチュエータ７および測定用アクチュエータ９のみならず、測定ユニット２のその他の機構部についても動作制御を行うように構成されている。

また、本実施形態では、測定データ処理用のプログラムであるアプリケーションプログラム３０４ａは、ＯＳであるＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）のユーザレベルにより実行されるように構成されているとともに、駆動回路５、８および１０の制御用プログラムである制御プログラム３０４ｂは、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）のユーザレベルよりも処理の優先順位が高いカーネルレベルにより実行されるように構成されている。

具体的には、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）には、図３に示すように、複数の割り込み要求レベル（ＩＲＱＬ）が設けられており、ＩＲＱＬは、０から３１の階層を有するように構成されている。このＩＲＱＬの数字が大きい階層で行われる処理は、その数字よりも数字が小さい階層で行われる処理よりも優先的に実行される。したがって、ＩＲＱＬの数字が大きい階層（高階層）で行われる処理を実行する際に、数字が小さい階層（低階層）の処理が実行されている場合でも、低階層で行われる処理が中断されて高階層の処理が実行される。そして、本実施形態による血液分析装置１の測定データ処理用のプログラムであるアプリケーションプログラム３０４ａは、図３のＰＡＳＳＩＶＥ＿ＬＥＶＥＬ（ユーザレベル）において実行されるように構成されており、測定ユニット２の駆動回路５、８および１０の制御用プログラムである制御プログラム３０４ｂは、図３のＤＩＳＰＡＴＣＨ＿ＬＥＶＥＬ（カーネルレベル）において実行されるように構成されている。なお、図３のＤＩＳＰＡＴＣＨ＿ＬＥＶＥＬよりも高い階層で行われる処理は、ハードウェア割り込みと言われ、ハードウェア割り込みは、ＣＰＵ３０１ａが演算処理する間、不定期に複数回実行される。

また、本実施形態では、ＣＰＵ３０１ａは、測定ユニット２の検出部４、分注用アクチュエータ７および測定用アクチュエータ９を制御するための制御データ（制御信号）を生成するための処理を所定時間毎（平均約１００ｍｓｅｃ毎）に実行するように構成されている。

図４は、図１に示した一実施形態による血液分析装置のＣＰＵの動作時間について説明するためのタイミングチャートである。このタイミングチャートは、図３に示したＩＲＱＬの優先順位の高さを縦軸に表しているとともに、時間を横軸に表している。図２〜図４を参照して、次に、ＣＰＵ３０１ａがアプリケーションプログラム３０４ａおよび制御プログラム３０４ｂを実行する際の処理方法の一例について説明する。

まず、図４に示すように、ＣＰＵ３０１ａにより、ＰＡＳＳＩＶＥ＿ＬＥＶＥＬでアプリケーションプログラム３０４ａが実行されている場合に、時間ｔ０において、ＤＩＳＰＡＴＣＨ＿ＬＥＶＥＬで制御プログラム３０４ｂが制御データを生成するための処理が開始される。この際、ＣＰＵ３０１ａは、ＤＩＳＰＡＴＣＨ＿ＬＥＶＥＬの制御プログラム３０４ｂを優先的に処理するため、制御プログラム３０４ｂを処理している間、ＰＡＳＳＩＶＥ＿ＬＥＶＥＬのアプリケーションプログラム３０４ａの処理を中断する。

そして、ＣＰＵ３０１ａにより、ＤＩＳＰＡＴＣＨ＿ＬＥＶＥＬで制御プログラム３０４ｂが実行されている場合に、時間ｔ１において、ＤＩＲＱＬでハードウェア割り込みが立ち上げられる。この際、ＣＰＵ３０１ａは、ＤＩＲＱＬのハードウェア割り込みを優先的に処理するため、ハードウェア割り込みを処理している間、ＤＩＳＰＡＴＣＨ＿ＬＥＶＥＬの制御プログラム３０４ｂの処理を中断する。

その後、時間ｔ２において、ＤＩＲＱＬのハードウェア割り込みが終了する。そして、ハードウェア割り込みが終了するのに伴って、ＤＩＳＰＡＴＣＨ＿ＬＥＶＥＬの制御プログラム３０４ｂの処理が再開される。この際、ＣＰＵ３０１ａは、ＤＩＳＰＡＴＣＨ＿ＬＥＶＥＬの制御プログラム３０４ｂを優先的に処理するため、制御プログラム３０４ｂを処理している間、ＰＡＳＳＩＶＥ＿ＬＥＶＥＬのアプリケーションプログラム３０４ａの処理は再開しない。

その後、時間ｔ３において、ＤＩＳＰＡＴＣＨ＿ＬＥＶＥＬの制御プログラム３０４ｂの処理が終了する。そして、制御プログラム３０４ｂの処理が終了するのに伴って、ＰＡＳＳＩＶＥ＿ＬＥＶＥＬのアプリケーションプログラム３０４ａの処理が再開される。

そして、時間ｔ０から約１００ｍｓｅｃ後の時間ｔ４において、ＤＩＳＰＡＴＣＨ＿ＬＥＶＥＬの制御プログラム３０４ｂが制御データを生成するための処理が再度開始され、ＰＡＳＳＩＶＥ＿ＬＥＶＥＬのアプリケーションプログラム３０４ａおよびＤＩＳＰＡＴＣＨ＿ＬＥＶＥＬの制御プログラム３０４ｂの処理が終了するまで上記と同様の動作が繰り返される。

なお、制御プログラム３０４ｂが制御データを生成するための処理が開始される時間ｔ０と、制御データを生成するための処理が終了する時間ｔ３との間の時間間隔（ｔ３−ｔ０）は、ＣＰＵにＣｅｌｅｒｏｎ２０００Ｍｈｚが使用され、ＲＡＭが５１２ＭＢの場合において、約０．５ｍｓｅｃであり、制御プログラム３０４ｂが制御データを生成するための処理が再度開始されるまでの時間間隔（ｔ４−ｔ０：約１００ｍｓｅｃ）の約０．５％である。また、ハードウェア割り込みが開始される時間ｔ１と、ハードウェア割り込みが終了する時間ｔ２との間の時間間隔（ｔ２−ｔ１）は、一般的にたかだか約０．１ｍｓｅｃであり、通常無視することができる程度の微少時間である。つまり、制御プログラム３０４ｂが制御データを生成するための処理およびハードウェア割り込みがＰＡＳＳＩＶＥ＿ＬＥＶＥＬのアプリケーションプログラム３０４ａの処理に及ぼす影響を実質的に無視することが可能である。また、上記数値などは、実際に血液分析装置１を使用した場合と同等の負荷をＣＰＵ３０１ａに与えた状態で行われたシミュレーション結果に基づいて記載しており、再現可能である。

図５および６は、図１に示した本実施形態による血液分析装置の測定ユニットおよびデータ処理ユニットの測定および処理フローを説明するためのフローチャートである。次に、図１、図２、図５および図６を参照して、本発明の一実施形態による血液分析装置１のＣＰＵ３０１ａがアプリケーションプログラム３０４ａおよび制御プログラム３０４ｂの処理を行う際の動作について説明する。

図５のステップＳ１において、データ処理ユニット３（図１参照）の図示しないメインスイッチがオンされると、ＣＰＵ３０１ａ（図２参照）の初期化が行われた後に、データ処理ユニット３のＯＳであるＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）が起動される。

次に、ステップＳ２において、ＣＰＵ３０１ａ（図２参照）により、ＵＳＢケーブル２０がデータ処理ユニット３の通信インタフェース３０１ｆと測定ユニット２の通信インタフェース１２との両方に接続されているか否かが判断される。そして、ステップＳ２において、ＵＳＢケーブル２０がデータ処理ユニット３の通信インタフェース３０１ｆと測定ユニット２の通信インタフェース１２との両方に接続されていないと判断された場合には、後述するステップＳ１６に進む。また、ステップＳ２において、ＵＳＢケーブル２０がデータ処理ユニット３の通信インタフェース３０１ｆと測定ユニット２の通信インタフェース１２との両方に接続されていると判断された場合には、ステップＳ３に進む。

その後、ステップＳ３において、ＣＰＵ３０１ａにより、制御プログラム３０４ｂがカーネルレベルのＤＩＳＰＡＴＣＨ＿ＬＥＶＥＬにおいて起動され、ステップＳ４に進む。そして、ステップＳ４において、スタートメニューから選択、または、デスクトップ上の所定のアイコンがダブルクリックされることによって、アプリケーションプログラム３０４ａの起動指示を受け付けたか否かが判断される。そして、ステップＳ４において、ＣＰＵ３０１ａにより、アプリケーションプログラム３０４ａの起動指示を受けたと判断された場合には、ステップＳ５において、ＣＰＵ３０１ａにより、アプリケーションプログラム３０４ａがユーザレベルのＰＡＳＳＩＶＥ＿ＬＥＶＥＬにおいて起動され、ステップＳ６に進む。また、ステップＳ４において、ＣＰＵ３０１ａにより、アプリケーションプログラム３０４ａの起動指示を受けていないと判断された場合には、後述する図６のステップＳ１４に進む。

次に、ステップＳ６において、測定ユニット２に設けられた図示しないスタートスイッチが押されることによって、ＵＳＢケーブル２０を介してデータ処理ユニット３に測定開始指示が送信されたか否かが判断される。そして、ステップＳ６において、データ処理ユニット３に測定開始指示が送信されたと判断されていない場合には、後述する図６のステップＳ１１に進む。また、ステップＳ６において、データ処理ユニット３に測定開始指示が送信されたと判断された場合には、ステップＳ７に進み、アプリケーションプログラム３０４ａと、制御プログラム３０４ｂとのプログラム間通信により、測定ユニット２に測定を開始させるように測定開始要求が制御プログラム３０４ｂへ発行される。これにより、制御プログラム３０４ｂに基づいて、上述したようにＣＰＵ３０１ａにより約１００ｍｓｅｃ毎に制御データが生成されるとともに、生成された制御データは、ＵＳＢケーブル２０を介して測定ユニット２のレジスタ１１に書き込まれ、駆動回路５、８および１０が駆動される。

その後、ステップＳ８において、ＣＰＵ３０１ａにより、測定ユニット２の検出部４により検出された後に波形処理回路６により処理された測定データが受信されたか否かが判断される。そして、ステップＳ８において、測定データが受信されていないと判断された場合には、ステップＳ８の処理を繰り返す。また、ステップＳ８において、測定データが受信されたと判断された場合には、ステップＳ９に進む。

その後、ステップＳ９において、ＣＰＵ３０１ａにより、受信された測定データが処理され、ステップＳ１０に進む。そして、ステップＳ１０において、表示部３０２に分析結果が表示され、図６のステップＳ１１に進む。

その後、図６に示すように、ステップＳ１１において、ＣＰＵ３０１ａにより、ユーザから血液分析装置１のシャットダウン指示を受け付けたか否かが判断される。ユーザは、データ処理ユニット３の表示部３０２に表示された図示しないシャットダウンアイコンをクリックすることにより、またはアプリケーションプログラム３０４ａの表示画面中のメニューからシャットダウンメニューを選択することにより、血液分析装置１のシャットダウンの指示を行うことができる。ＣＰＵ３０１ａは、ステップＳ１１において、シャットダウン指示が受け付けられたと判断されていない場合には、図５のステップＳ６に処理を戻し、これによってステップＳ６からステップＳ１１の動作が繰り返される。また、ステップＳ１１において、血液分析装置１のシャットダウン指示が受け付けられたと判断された場合には、ステップＳ１２に進み、アプリケーションプログラム３０４ａと、制御プログラム３０４ｂとのプログラム間通信により、測定ユニット２にシャットダウンさせるようにシャットダウンの指示要求が制御プログラム３０４ｂに発行される。そして、ＣＰＵ３０１ａによる制御プログラム３０４ａの実行により、測定ユニット２の各部が洗浄動作等のシャットダウン動作を実行し、その後測定ユニット２の電源が切断される。

その後、ステップＳ１３において、ＣＰＵ３０１ａにより、アプリケーションプログラム３０４ａが終了されるとともに、ステップＳ１４に進む。そして、ステップＳ１４において、ＵＳＢケーブル２０が取り外されることにより、データ処理ユニット３の通信インタフェース３０１ｆと、測定ユニット２の通信インタフェース１２との接続が切断されたか否かが判断される。そして、ステップＳ１４において、データ処理ユニット３の通信インタフェース３０１ｆと、測定ユニット２の通信インタフェース１２との接続が切断されていないと判断された場合には、データ処理ユニット３の通信インタフェース３０１ｆと、測定ユニット２の通信インタフェース１２との接続が切断されるまでステップＳ１４の判断が繰り返される。また、ステップＳ１４において、データ処理ユニット３の通信インタフェース３０１ｆと、測定ユニット２の通信インタフェース１２との接続が切断されたと判断された場合には、ステップＳ１５に進むとともに、ステップＳ１５において、ＣＰＵ３０１ａにより、制御プログラム３０４ｂが終了され、ステップＳ１６に進む。

その後、ステップＳ１６において、ＣＰＵ３０１ａにより、データ処理ユニット３のＯＳであるＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）のスタートメニューからシャットダウンが選択されることによってＯＳのシャットダウンが指示されたか否かが判断される。そして、ステップＳ１６において、ＯＳのシャットダウンが指示されていないと判断された場合には、図５のステップＳ２に戻る。また、ステップＳ１６において、ＯＳのシャットダウンが指示されたと判断された場合には、ステップＳ１７に進み、ＣＰＵ３０１ａにより、データ処理ユニット３のＯＳであるＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）のシャットダウン処理が行われ、処理が終了する。

本実施形態では、上記のように、データ処理ユニット３に、検出部４、分注用アクチュエータ７および測定用アクチュエータ９を制御するための制御データを生成するための処理を所定時間（約１００ｍｓｅｃ）毎に実行するＣＰＵ３０１ａを設け、ＣＰＵ３０１ａによって生成された制御データを、測定ユニット２に送信し、測定ユニット２の駆動回路５、８および１０を、測定ユニット２から送信された制御データに基づいて、検出部４、分注用アクチュエータ７および測定用アクチュエータ９を駆動するように構成することによって、測定ユニット２にＣＰＵを設けることなく、測定ユニット２の検出部４、分注用アクチュエータ７および測定用アクチュエータ９を駆動することができる。これにより、装置の構成が複雑になるのを抑制し、装置の製造コストを低減することができる。

また、本実施形態では、上記のように、駆動回路５、８および１０を制御する制御プログラム３０４ｂを、ユーザレベルよりも処理の優先順位が高いＯＳのカーネルレベルにより実行することによって、駆動回路５、８および１０を制御する制御プログラム３０４ｂが測定データ処理用のアプリケーションプログラム３０４ａよりも優先的に処理されるので、ＣＰＵ３０１ａが測定データ処理用のアプリケーションプログラム３０４ａを実行するのに伴って、駆動回路５、８および１０を制御する制御プログラム３０４ｂの所定時間毎の実行が妨害されるのを抑制することができる。これにより、測定データ処理用のアプリケーションプログラム３０４ａの処理状況に関わらず、測定ユニット２の検出部４、分注用アクチュエータ７および測定用アクチュエータ９を安定した状態で動作させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、データ処理ユニット３および測定ユニット２を、それぞれ、インタラプト転送により制御データの送受信を行うように構成することによって、データ処理ユニット３により生成された制御データを、一定時間内に測定ユニット２に転送することができるので、測定ユニット２の検出部４、分注用アクチュエータ７および測定用アクチュエータ９を安定した状態で動作させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、ＵＳＢインタフェースである通信インタフェース３０１ｆ，１２により制御データをインタラプト転送する構成について述べたが、これに限定されるものではなく、たとえば、バルク転送により制御データを転送することもできる。しかしながら、バルク転送の場合には、ＵＳＢメモリー等のＵＳＢデバイスを使用した場合に、その影響により制御データの転送が１００ｍｓｅｃ（所定時間）毎に行われなくなる場合がある。インタラプト転送を場合にはこのような影響を排除することができるため、インタラプト転送を用いることが好適である。

また、本実施形態では、上記のように、測定ユニット２の検出部４、分注用アクチュエータ７および測定用アクチュエータ９を、レジスタ１１に格納された制御データに基づいて駆動されるように構成することによって、測定ユニット２側にマイクロプロセッサ（制御部）が設けられていなくても、測定ユニット２のレジスタ１１に格納された複数の制御データに基づいて、駆動回路５、８および１０が、測定ユニット２の検出部４、分注用アクチュエータ７および測定用アクチュエータ９を駆動することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許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。

たとえば、上記実施形態では、本発明を試料分析装置の一例である血液分析装置に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、測定ユニットとデータ処理ユニットとを備えた試料分析装置であれば、尿分析装置、血液凝固測定装置、免疫分析装置、遺伝子増幅測定装置などの他の試料分析装置に適用してもよい。

また、上記実施形態では、測定ユニットとデータ処理ユニット間をＵＳＢケーブルにより接続するように構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、測定ユニットとデータ処理ユニットとをＵＳＢケーブルではなく、ＰＣＩバスにより接続するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、測定ユニットとデータ処理ユニットとにＵＳＢインタフェースを設け、それぞれをＵＳＢケーブルにより接続した例について示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、測定ユニットとデータ処理ユニットとにＩＥＥＥ１３９４など他の通信インタフェースを設け、その通信インタフェース用のケーブルにより接続するようにしてもよい。また、測定ユニットとデータ処理ユニットとをワイヤレスＵＳＢなど、無線通信により接続するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、制御プログラムをカーネルレベルのＤＩＳＰＡＴＣＨ＿ＬＥＶＥＬにより処理するように構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、制御プログラムがユーザレベルのＰＡＳＳＩＶＥ＿ＬＥＶＥＬよりも優先順位の高いＩＲＱＬにより処理されれば、制御プログラムをＤＩＳＰＡＴＣＨ＿ＬＥＶＥＬ以外の優先順位のＩＲＱＬにより処理するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、制御プログラムを、ＣＰＵが制御データを生成するための処理を約１００ｍｓｅｃ毎に実行するように構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、制御プログラムを、ＣＰＵが制御データを生成するための処理を約１００ｍｓｅｃよりも短いまたは長い時間毎に実行するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、アプリケーションプログラムおよび制御プログラムを、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）からなるＯＳにより実行されるように構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、複数の割り込み要求レベルを有するＯＳであれば、アプリケーションプログラムおよび制御プログラムを、たとえば、リナックスなどの他のＯＳにより実行されるように構成してもよい。

本発明の一実施形態による血液分析装置の全体構造を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による測定ユニットおよびデータ処理ユニットの構成を示すブロック図である。 図１に示した一実施形態による血液分析装置において使用するＯＳの構成を説明するための図である。 図１に示した一実施形態による血液分析装置のＣＰＵの動作時間について説明するためのタイミングチャートである。 図１に示した本実施形態による血液分析装置の測定ユニットおよびデータ処理ユニットの測定および処理フローを説明するためのフローチャートである。 図１に示した本実施形態による血液分析装置の測定ユニットおよびデータ処理ユニットの測定および処理フローを説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 血液分析装置
２ 測定ユニット
３ データ処理ユニット
４ 検出部
５、８、１０ 駆動回路
７ 分注用アクチュエータ
９ 測定用アクチュエータ
１１ レジスタ
１２ 通信インタフェース
２０ ＵＳＢケーブル
３０１ａ ＣＰＵ
３０１ｄ ハードディスク
３０１ｆ 通信インタフェース
３０４ａ アプリケーションプログラム
３０４ｂ 制御プログラム

Claims (11)

1. 試料を測定し、測定データを出力する測定ユニットと、
   前記測定ユニットにより出力された測定データを処理するデータ処理ユニットとを備え、
   前記測定ユニットは、
   試料を分析するための動作機構と、
   前記動作機構を駆動する駆動回路と、
   外部との通信が可能な第1通信部とを備え、
   前記データ処理ユニットは、
   前記動作機構を制御するための制御データを生成するための処理を所定時間毎に実行するマイクロプロセッサと、
   前記第１通信部と通信可能であり、前記マイクロプロセッサによって生成された制御データを前記第１通信部へ送信する第２通信部とを備え、
   前記駆動回路は、前記第１通信部によって受信された制御データに基づいて、前記動作機構を駆動するように構成されている、試料分析装置。
2. 前記測定ユニットは、マイクロプロセッサを有しないように構成されている、請求項１に記載の試料分析装置。
3. 前記第１通信部と、前記第２通信部とは、ＵＳＢインタフェースである、請求項１または２に記載の試料分析装置。
4. 前記第１通信部および前記第２通信部は、それぞれ、インタラプト転送により制御データの送受信を行うように構成されている、請求項１に記載の試料分析装置。
5. 前記データ処理ユニットは、前記制御データを生成するための制御プログラムを記憶する記憶部を備え、
   前記マイクロプロセッサは、前記記憶部に記憶された制御プログラムを、ＯＳのカーネルレベルにより実行するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の試料分析装置。
6. 前記動作機構は、試料を測定して測定データを生成する測定機構を含み、
   前記第１通信部は、前記測定機構によって生成された測定データを前記第２通信部へ送信するように構成されており、
   前記記憶部は、前記測定データを処理するための測定データ処理プログラムをさらに記憶し、
   前記マイクロプロセッサは、前記記憶部に記憶された測定データ処理プログラムにより前記測定データを処理するように構成されている、請求項５に記載の試料分析装置。
7. 前記マイクロプロセッサは、前記測定データ処理プログラムを、ＯＳのユーザレベルにより実行するように構成されている、請求項６に記載の試料分析装置。
8. 前記マイクロプロセッサは、前記動作機構を制御するための制御データを生成するための処理を平均して１００ｍｓｅｃ以下の時間毎に実行するように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の試料分析装置。
9. 前記動作機構は、試料の分注に用いられる第１アクチュエータと、試料の測定に用いられる第２アクチュエータと、試料を検出する検出部とを含み、
   前記第１アクチュエータ、前記第２アクチュエータおよび前記検出部は、前記マイクロプロセッサによって生成された制御データに基づいて動作されるように構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の試料分析装置。
10. 前記測定ユニットは、前記マイクロプロセッサによって生成された制御データを格納する記憶部をさらに備え、
    前記動作機構は、前記測定ユニットの記憶部に格納された制御データに基づいて駆動されるように構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の試料分析装置。
11. 動作機構を備えており、前記動作機構が動作することによって試料を測定する測定装置の前記動作機構を制御するための制御プログラムを記憶する記憶部と、
    前記記憶部に記憶された制御プログラムを実行し、前記動作機構を制御するための制御信号を所定時間毎に生成するマイクロプロセッサと、
    前記測定装置と通信可能に接続されており、前記マイクロプロセッサによって生成された制御信号を前記測定装置へ送信する通信部とを備える、データ処理装置。

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