JP4487725B2 - 分析データ処理システム及び分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体クロマトグラフ、ガスクロマトグラフ、質量分析計等の分析装置を用いた分析に関連するデータを処理するための分析データ処理システムに関する。本明細書において、「分析に関連するデータ」とは、例えば、分析装置の監視や制御に用いられるパラメータや、分析装置を用いた試料の分析により得られた分析データ等、分析装置の各種入出力データのことをいう。また、本発明は、上記のような分析データ処理システムの機能を組み込んだ分析装置に関する。

従来、分析装置の監視や制御は、その分析装置専用の分析制御アプリケーションを使用して専用プロトコルで分析装置に各種パラメータ等を送信することにより行われていた。ところが、一般にメーカーや機種が異なれば通信プロトコルや制御パラメータも異なる。従って、前記方法では、メーカー毎あるいは機種毎に専用の分析制御アプリケーションを用意しなければならず、そのために相当なコストと労力が必要となっていた。

上記のような問題に対し、ＬＡＮ（Local Area Network）等のデータ通信ネットワークを介して遠隔端末から監視や制御を行うことができる分析装置が提案されている。このような分析装置の例として、特開2001-281258号公報（特許文献１）や特開2002-372543号公報（特許文献２）に記載のものが挙げられる。

特許文献１に記載の分析装置では、システム構成情報、測定条件情報、メンテナンス情報、ログ情報をＸＭＬ（eXtensible Markup Language）等のマークアップ言語で記述し、ネットワーク経由で他のコンピュータに送信したり、他のコンピュータから受信したりすることができる。各情報をＸＭＬで記述することにより、市販のＸＭＬビューア等の汎用ソフトウェアを用いてそれらの情報を遠隔から閲覧することができる。また、オンライン手段を通じて外部の検査システム（ＬＩＳ）や病院システム（ＨＩＳ）とネットワーク接続したり、外部コンピュータによるリモートメンテナンス（動作監視、エラー修復等）を行ったりすることも可能である。

特許文献２に記載の分析装置では、分析情報をＨＴＭＬ（HyperText Markup Language）等のマークアップ言語で出力することにより、市販のブラウザを搭載した端末にて分析情報を遠隔から閲覧可能にしている。また、分析装置の制御プログラムをＣＧＩ（Common Gateway Interface）で作成することにより、遠隔端末のブラウザから分析装置に制御命令を送信することも可能になっている。
特開2001-281258号公報（[0047]〜[0054]） 特開2002-372543号公報（[0027]〜[0029]）

上記各特許文献に記載の分析装置では、データ入出力形式としてＸＭＬ形式やＨＴＭＬ形式といった標準形式を採用することにより、市販のブラウザやビューアを使用してネットワーク経由で分析装置の監視や制御を行うことを可能としている。しかし、分析装置の監視や制御のために独自のクライアントアプリケーションを開発する場合は、従来と同様に、分析装置で動作しているサーバプログラムのインターフェース仕様（通信プロトコル、送受信されるデータの構造等）の解析が必要であり、相当な労力とコストがかかる。

上記問題は、異なるベンダーの分析装置に対応した情報処理システム（データベース管理システム（ＤＢＭＳ）、ラボラトリ情報管理システム（ＬＩＭＳ）等）を開発する場合に特に顕著になる。このようなマルチベンダー対応システムを開発するには、各ベンダーにより提供される仕様書に基づいて、各分析装置に搭載されたサーバのインターフェース仕様を解析し、そのインターフェースに対応した通信モジュールを分析装置毎に開発する必要がある。ところが、一般に仕様書の書き方はベンダーによって異なっているため、仕様の解析には相当な労力とコストがかかる。また、いずれかの機器やシステムの仕様が変更になったり、新たな機器やシステムが追加されたりした場合、それに合わせた分析システムの保守、変更が必要になるが、このようなメンテナンスにも相当な労力とコストがかかる。

本発明は以上のような課題を解決するために成されたものであり、その目的は、通信相手となる外部のクライアントアプリケーションや情報処理システムを少ない労力で容易に開発できるようなネットワーク対応型の分析データ処理システム及び分析装置を提供することにある。

上記課題を解決するために成された本発明に係る分析データ処理システムは、
分析に関連するデータを処理するための分析データ処理システムにおいて、
データ通信ネットワークを通じて外部システムから要求メッセージを受信し、該要求メッセージの内容に応じた処理を実行し、前記処理の結果を含む応答メッセージを前記データ通信ネットワークを通じて前記外部システムへ送信するサーバ
を備え、前記サーバは、
標準規格の通信プロトコル及び標準規格のメッセージ形式を用いて前記要求メッセージの受信及び前記応答メッセージの送信を行うためのインターフェース、及び、
前記インターフェースの仕様をコンピュータに理解可能な標準規格の記述言語で記述した仕様書を前記データ通信ネットワークを通じて、要求に応じて送信する仕様公開部、
を備えることを特徴としている。

また、本発明に係る分析装置は、上記分析データ処理システムのサーバが組み込まれていることを備えることを特徴としている。

本発明は、分析に関連するデータを外部システムと受け渡しするために分析データ処理システムや分析装置に搭載されるサーバのインターフェースを特定のベンダーに限定されない汎用的な標準技術に準拠させるとともに、そのインターフェースの仕様を標準の記述言語で記述した仕様書を公開することにより、前述の問題を解決するものである。

一般に、サーバに対して要求メッセージを送信し、所望の応答メッセージを得るには、当該サーバのネットワークアドレス（ＵＲＬ等）、通信プロトコル、要求メッセージの形式、応答メッセージの形式等、通信に関する様々な情報を入手すること、すなわち、サーバのインターフェース仕様を知ることが必要である。本発明では、サーバのインターフェースの仕様書を標準の記述言語で作成し、外部に公開する。このようにすれば、従来のように仕様書がベンダー毎に異なる書き方で作成される場合に比べて、インターフェース仕様の解析にかかる労力及びコストが少なくなる。

本発明に係る分析データ処理システム及び分析装置に搭載されるサーバは、いわゆる「Ｗｅｂサービス」に関する各種規格に準拠するように構成することが好ましい。例えば、本発明における「標準の通信プロトコル」にはＨＴＴＰ（Hyper Text Transfer Protocol）を採用することができる。また、「標準のメッセージ形式」としてはＳＯＡＰ（Simple Object Access Protocol）メッセージ形式やＨＴＴＰ−ＰＯＳＴ／ＧＥＴ形式を採用することができる。また、「標準の記述言語」としてはＷＳＤＬ（Web Services Description Language）を採用することができる。これらＷｅｂサービス関連の標準技術に対応したライブラリ、モジュール、ツール等のソフトウェア資源は既に多数存在しており、これらを適宜利用することにより、システム開発をより効率化することができる。

本発明の仕様書は、コンピュータに理解可能な記述言語でインターフェース仕様を記述したものとなっている。この仕様書には、要求メッセージをサーバに送信し、サーバからの応答メッセージから必要な情報を取り出すためのソフトウェアモジュール（クラス、ライブラリ等）を開発するために必要十分な情報が含まれている。従って、この仕様書に基づいて、前記インターフェース仕様に準拠したソフトウェアモジュールを自動的（又は半自動的）に生成するようなツールを開発することが可能である。特に、記述言語としてＷＳＤＬを採用すれば、ＷＳＤＬ文書から通信モジュール（プロキシまたはスタブと呼ばれる）を自動生成する既存のツールが利用できるため、システム開発がより効率化される。更に、インターフェース仕様が変更された場合は、新たなＷＳＤＬ文書を入手し、前記ツールを用いて新たな通信モジュールを自動生成するだけでよい。従って、システムのメンテナンスにかかる労力及びコストも極めて少なくなる。

以下、分析装置を例にとって、ＷＳＤＬ文書を利用したアプリケーション開発について具体的に説明する。

まず、分析装置のベンダーが、装置制御パラメータ、分析条件、分析スケジュール等の設定データを分析装置に入力したり、分析で得られた生データ、メタデータ、各種ログ等の分析結果データを分析装置から出力したりするためのデータタイプ（クラス又はデータ構造体）やメソッドをＷＳＤＬで記述し、ＷＳＤＬ文書としてサーバ上で公開する。

一方、分析装置とデータの受け渡しを行う外部システム（分析制御アプリケーション、データ解析アプリケーション、ＤＢＭＳ、ＬＩＭＳ等）の開発者は、分析装置との通信を行うためのインターフェースを実装する際に、分析装置のサーバからＷＳＤＬ文書を取得し、既存の開発ツールを用いて通信モジュールを自動生成する。この際、サーバとの通信に関連するデータタイプやメソッドのコーディング作業を行う必要は全くないか、わずかな作業が必要になるのみである。開発者は、自動生成された通信モジュールに組み込まれたデータタイプやメソッドを適宜利用して、システムのユーザインターフェースを実装したり、サーバから生データやメタデータを取り込むための機能（メソッド）を実装したりすることができる。

ＳＯＡＰやＷＳＤＬはＸＭＬで記述されるため、ＸＭＬ Ｓｃｈｅｍａによってデータ構造を定義することができる。このＸＭＬ Ｓｃｈｅｍａが公開されていれば、サーバへの入力データやサーバからの出力データの構造や値の範囲を検証することが可能になる。

組み込み用ＣＰＵやリアルタイムＯＳを用いて制御を行っている分析装置に本発明を応用する場合、外部システムとの通信に関連する処理の負荷はできるだけ小さくしなければならない。そのためには、サーバのインターフェースを単純な構成にすることが望ましい。一例として、ＨＴＴＰにより外部システムと通信を行うＣＧＩプログラムを用いて、ＸＭＬ形式の要求メッセージや応答メッセージをＳＯＡＰ形式で送受信する、という構成が挙げられる。

以上のように、本発明では、分析データ処理システムや分析装置に搭載されるサーバのインターフェースを特定のベンダーに限定されない汎用的な標準技術（ＨＴＴＰ、ＳＯＡＰ等）に準拠させるとともに、そのインターフェースの仕様を標準の記述言語（ＷＳＤＬ等）で記述した仕様書を公開する。これにより、当該分析データ処理システムや分析装置と連携する各種外部システムの開発が効率化される。

本発明に係る分析装置を含む分析システムの一実施形態について図１を参照しながら説明する。

図１の分析装置１０は、試料の分析を行うための分析部１１、該分析部１１の動作を制御する分析制御部１２、ＬＡＮ等のネットワーク１４を通じて外部システム１６とＨＴＴＰ通信を行うためのＷｅｂサーバ１８、該Ｗｅｂサーバ１８からの要求に応じて各種処理を実行し、その結果を返すＣＧＩプログラム２０、及び、ハードディスクやメモリ等で構成された文書保存部２２を備えている。Ｗｅｂサーバ１８及びＣＧＩプログラム２０は、分析装置１０に実装された組み込み型オペレーティングシステム（ＯＳ）上で動作している。

文書保存部２２には、ＷＳＤＬ文書２４及びＸＭＬ Ｓｃｈｅｍａ２６が保存されている。ＷＳＤＬ文書２４では、制御装置パラメータ、分析条件及び分析スケジュールを設定／取得するためのメソッド、ならびに、生データ、メタデータ及び各種ログを取得するためのメソッドが定義されている。ＸＭＬ Ｓｃｈｅｍａでは、装置制御パラメータ、分析条件、分析スケジュール、生データ、メタデータ、各種ログのデータタイプが定義されている。

外部システム１６は、ネットワーク１４に接続されたパーソナルコンピュータであり、その上で、分析装置１０の監視／制御用アプリケーション２８が動作している。通信モジュール３０は、Ｗｅｂサーバ１８との通信を行うためのデータタイプやメソッドが組み込まれたソフトウェアコンポーネントである。例えば、外部システム１６のＯＳとしてマイクロソフト社のＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）を用いる場合、通信モジュール３０は、必要なデータタイプやメソッドをパッケージ化したダイナミックリンクライブラリ（ＤＬＬ）の形で実装することができる。通信モジュール３０は、所定の開発ツールにより、ＷＳＤＬ文書２４から自動生成される。ここで、「自動生成」とは、少なくとも、ＷＳＤＬ文書から所定のプログラミング言語（Ｃ＋＋、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ、Ｃ＃等）のソースコードが自動的に生成されることを意味する。アプリケーション２８の開発者は、生成されたソースコードをコンパイラでコンパイルすることにより通信モジュール３０（ＤＬＬ）を生成し、外部システム１６内の所定の場所（フォルダ）に配置する。なお、ＷＳＤＬ文書からプロキシＤＬＬのソースコードを生成するツールの例としては、ｗｓｄｌ．ｅｘｅと呼ばれるコマンドラインツールや、マイクロソフト社が提供している「Ｖｉｓｕａｌ Ｓｔｕｄｉｏ ．ＮＥＴ」が挙げられる。ソースコードだけでなくＤＬＬの生成まで全て自動的に実行できるような開発ツールを使用することももちろん可能である。

本実施形態の分析装置１０及び外部システム１６の動作について説明する。

（１）ユーザがアプリケーション２８のユーザインターフェース上で目的の機能に対応する所定の操作を実行する。操作の例としては、「分析装置制御パラメータの設定画面でパラメータを設定し、送信ボタンを押す」という操作や、「分析状態を確認するボタンを押す」といった操作が挙げられる。
（２）前記操作を受けたアプリケーション２８が、通信モジュール３０にアクセスし、該当操作に対応するメソッドを呼び出す。メソッドの例としては、分析装置制御パラメータの設定メソッド、分析条件の設定メソッド、分析状態の取得メソッド、分析生データの取得メソッド等が挙げられる。メソッドの呼び出し時には、必要に応じて、Ｗｅｂサーバ１８に送信すべき情報を所定のクラス（又は構造化データ）に格納し、引数として前記メソッドに渡す。引数となるクラスの例としては、分析装置制御パラメータの設定値を格納するためのクラス、分析条件の設定値を格納するためのクラス等が挙げられる。
（３）前記メソッドが呼び出されたら、通信モジュール３０が、前記クラスに格納された情報を含むＳＯＡＰ形式の要求メッセージを生成し、ＨＴＴＰ手順でＷｅｂサーバ１８に送信する。
（４）前記要求メッセージを受信したＷｅｂサーバ１８が、ＣＧＩプログラム２０を呼び出す。
（５）呼び出されたＣＧＩプログラム２０が、前記要求メッセージから要求内容を特定し、分析制御部１２に処理要求を出す。この処理要求には、処理内容の指示の他、前記処理に必要なパラメータがあればその値が含まれる。
（６）前記処理要求を受けた分析制御部１２が、要求された処理を実行する。この処理の例としては、分析部１１の制御パラメータの設定、分析条件の設定、分析部１１の動作状態の取得、分析で得られた生データの取得等が挙げられる。
（７）前記処理が終わったら、分析制御部１２がＣＧＩプログラム２０に処理結果を返す。処理結果の内容は、先に呼び出されたメソッドに対応する。処理結果の内容例としては、制御パラメータや分析条件の設定が正常に行われたかどうかを示す値（エラーが発生した場合はその内容を示す値）、分析部１１の動作状態を示す値、分析で得られた生データ等が挙げられる。
（８）前記処理結果を受け取ったＣＧＩプログラム２０が、その処理結果を含むＳＯＡＰ形式の応答メッセージを作成し、Ｗｅｂサーバ１８に渡す。
（９）前記応答メッセージを受け取ったＷｅｂサーバ１８が、その応答メッセージをＨＴＴＰ手順で通信モジュール３０に送信する。
（１０）前記応答メッセージを受信した通信モジュール３０が、その応答メッセージから処理結果の情報を取り出して所定のクラス（又は構造化データ）に格納し、前記メソッドの戻り値としてアプリケーション２８に返す。

通信モジュール３０とＷｅｂサーバ１８との間で送受信されるＳＯＡＰ形式の要求メッセージ及び応答メッセージの例をそれぞれ図２及び図３にそれぞれ示す。図からわかるように、要求メッセージ及び応答メッセージはＸＭＬ形式で記述されている。そして、その中に記述されているパラメータのタイプや取り得る値の範囲等の制約条件はＸＭＬ Ｓｃｈｅｍａ２６で定義されている。このＸＭＬ Ｓｃｈｅｍａ２６に基づいて、メソッドの引数、要求メッセージ、応答メッセージ又はメソッドの戻り値に含まれる各種設定値を検査することができる。この検査はアプリケーション２８又はＣＧＩプログラム２０のいずれによっても実行可能である。

本発明に係る分析データ処理システムを含む分析システムの一実施形態について図４を参照しながら説明する。図４のシステムは、分析データ処理システム４０、ネットワーク４１、液体クロマトグラフ６０及び質量分析装置８０から主として構成されている。

分析データ処理システム４０は、Ｗｅｂサーバ４２、サーバサイドスクリプト４４（以下、スクリプト４４）、通信モジュール９０、分析制御／データ管理部４６、文書保存部４８及び分析データ保存部５０を備えている。

Ｗｅｂサーバ４２は、スクリプト４４を実行することにより、外部システム（ここでは液体クロマトグラフ６０の通信モジュール１００）を相手にＨＴＴＰ手順でＳＯＡＰメッセージの送受信を行う。Ｗｅｂサーバ４２のインターフェースは文書保存部４８に保存されたＷＳＤＬ文書５２で定義されており、ＳＯＡＰメッセージでやり取りされる各パラメータタイプや取り得る値の範囲等の制約条件はＸＭＬ Ｓｃｈｅｍａ５４で定義されている。

データ管理部４６は、質量分析装置８０から送られてくるデータ（ＭＳデータ）や液体クロマトグラフ６０から送られてくるデータ（ＬＣデータ）を分析データ保存部５０に保存する処理や、Ｗｅｂサーバ４２からの指示に応じて分析データ保存部５０からデータを取り出す処理を実行する。分析データ保存部５０には、ＬＣデータとＭＳデータが相互に関連づけられて保存されている。

液体クロマトグラフ６０は、Ｗｅｂサーバ６２、ＣＧＩプログラム６４、通信モジュール１００、分析制御部６６、分析部６８及び文書保存部７０を備えている。

Ｗｅｂサーバ６２は、ＣＧＩプログラム６４と連携して、外部システム（ここでは分析データ処理システム４０の通信モジュール９０）を相手にＨＴＴＰ手順でＳＯＡＰメッセージの送受信を行う。Ｗｅｂサーバ６２のインターフェースは文書保存部７０に保存されたＷＳＤＬ文書７２で定義されており、ＳＯＡＰメッセージでやり取りされる各パラメータのタイプや取り得る値の範囲等の制約条件はＸＭＬ Ｓｃｈｅｍａ７４で定義されている。

分析制御部６６は、ＣＧＩプログラム６４からの指示に従って、分析部６８を対象とする各種処理（制御パラメータの設定、動作状態の確認、分析データの取得等）を行う。

図４のシステムでは、分析データ処理システム４０及び液体クロマトグラフ６０のいずれもサーバとして機能することが可能である。以下では、分析データ処理システム４０がサーバであり、液体クロマトグラフ６０がクライアントであるものとして説明を行う。

図４のシステムでは、液体クロマトグラフ６０により得られた分析データ（ＬＣデータ）を以下のような手順で分析データ処理システム４０に送信（エキスポート）することが可能である。

（１）液体クロマトグラフ６０において、分析部６８による分析が終了したら、分析制御部６６が分析により得られたＬＣデータ（生データ、メタデータ、各種ログ）を取得し、通信モジュール１００に渡す。
（２）ＬＣデータを受け取った通信モジュール１００が、そのデータを含むＳＯＡＰ形式の要求メッセージを生成し、ＨＴＴＰ手順で分析データ処理システム４０のＷｅｂサーバ４２に送信する。
（３）前記要求メッセージを受信したＷｅｂサーバ４２が、スクリプト４４を実行することにより、前記要求メッセージからＬＣデータを取り出し、データ管理部４６に渡す。
（４）前記ＬＣデータを受け取ったデータ管理部４６が、そのＬＣデータを、それに対応するＭＳデータと関連づけて分析データ保存部５０に保存した後、保存処理の結果（正常／エラー）をスクリプト４４に返す。
（５）前記結果を受け取ったスクリプト４４がＷｅｂサーバ４２に戻り値を返すと、Ｗｅｂサーバ４２のライブラリが前記結果を含むＳＯＡＰ形式の応答メッセージを作成し、ＨＴＴＰ手順で液体クロマトグラフ６０の通信モジュール１００に送信する。

以上、本発明に係る分析装置及び分析データ処理システムの実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまで例に過ぎないことは言うまでもない。例えば、上記実施形態ではＣＧＩはＳＯＡＰ形式のメッセージを解析・生成する機能を有し、サーバサイドスクリプト（スクリプト）はその機能を有しておらず、Ｗｅｂサーバのライブラリが処理するとしたが、その逆もあり得る。以下に更に別の変形例を挙げる。

（変形例１）上記実施形態ではＳＯＡＰ形式でメッセージの送受信を行うものとしたが、このようにする場合、ＳＯＡＰヘッダーを処理できるサーバを中継器として利用することで、分散処理を行ったり、遠隔地のデータ管理システムにデータを送ったりすることができる。

（変形例２）上記実施形態では、アプリケーション開発者が開発ツールを用いてＷＳＤＬ文書からプロキシＤＬＬを生成し、外部システム１６内の所定の場所に配置した。これは、いわゆる静的プロキシを用いる形態（静的バインディング）である。これに対し、実際にサーバにアクセスする際にＷＳＤＬ文書を取得し、動的にプロキシを生成するという形態（動的バインディング）にすることも可能である。

（変形例３）図４の実施形態では、液体クロマトグラフ６０側にもサーバ機能を持たせているため、まず分析データ処理システム４０側から液体クロマトグラフ６０にデータ送信要求を送り、それに応じて液体クロマトグラフ６０がＬＣデータをエクスポートするようにすることも可能である。この場合、液体クロマトグラフ６０側のＷＳＤＬ文書７２から生成された通信モジュールを分析データ処理システム４０内の所定の場所に配置する。

上記の他にも、本発明の精神及び範囲内で様々な実施形態が考えられることは言うまでもない。

本発明に係る分析装置を含む分析システムの一実施形態を示す図。 ＳＯＡＰ形式の要求メッセージの例。 ＳＯＡＰ形式の応答メッセージの例。 本発明に係る分析データ処理システムを含む分析システムの一実施形態を示す図。

符号の説明

１０…分析装置
１１、６８…分析部
１２、６６…分析制御部
１６…外部システム
１４、４１…ネットワーク
１８、４２、６２…Ｗｅｂサーバ
２０、６４…ＣＧＩプログラム
２４、５２、７２…ＷＳＤＬ文書
４０…分析データ処理システム
４６…データ管理部
５０…分析データ保存部
６０…液体クロマトグラフ

Claims (2)

1. 分析に関連するデータを処理するための分析データ処理システムにおいて、
   データ通信ネットワークを通じて外部システムから要求メッセージを受信し、該要求メッセージの内容に応じた処理を実行し、前記処理の結果を含む応答メッセージを前記データ通信ネットワークを通じて前記外部システムへ送信するサーバ
   を備え、前記サーバは、
   標準規格の通信プロトコル及び標準規格のメッセージ形式を用いて前記要求メッセージの受信及び前記応答メッセージの送信を行うためのインターフェース、及び、
   前記インターフェースの仕様をコンピュータに理解可能な標準規格の記述言語で記述した仕様書を前記データ通信ネットワークを通じて、要求に応じて送信する仕様公開部、
   を備えることを特徴とする分析データ処理システム。
2. 請求項１に記載の分析データ処理システムのサーバが組み込まれていることを特徴とする分析装置。

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