JP4779318B2 - 分析システム - Google Patents

Description

本発明は、液体／ガスクロマトグラフ装置、質量分析装置等の分析装置、及び、ネットワークを介してこうした分析装置に接続されたパーソナルコンピュータから成る分析システムに関する。

最近の分析装置は、分析装置本体の他に、その分析装置本体に信号接続線を介して接続されたパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと呼ぶ）を備えることが多い。分析装置本体には、分析装置を細かく制御するためのマイクロプロセッサが備えられているが、ＰＣは主に操作者・利用者とのインタフェースを担当するために設けられ、各種分析条件・パラメータの入力・選択や、分析により得られたデータの表示及び高度な解析を行うことができるようになっている。ＰＣには、これらの制御或いは解析等を行うため、その分析装置専用のプログラムが搭載されている。

例えばオートサンプラを備えた液体クロマトグラフ装置では、まずサンプルラックの種類、バイアルの有無、フローセルのタイプ、溶媒のリーク、ランプカバーの状態、カラムオーブンのドア状態などをセンサにより自動認識し、分析開始後はベースラインの安定性、システムの状態などのオートチェックを行う。また、予め定められたタイミングには、オートバリデーション（自動校正）を行い、分析結果の信頼性を確保する（例えば、非特許文献１参照）。

分析装置にＰＣが付設され始めた当初は、両者を接続する信号接続線には専用線が用いられていた。しかし、分析装置の数が多くなり、また、ＰＣの性能が向上するにつれ、個々の分析装置毎にＰＣを設けるのではなく、1台のＰＣで複数台の分析装置を制御し、それら複数台の分析装置からのデータをそのＰＣで表示・解析するようになってきた。この場合、ＰＣと分析装置との接続においても、ＰＣと一般周辺機器との間或いはＰＣ間の接続に一般に用いられるネットワークが用いられるようになり、更には、ネットワークの規模が大きくなるにつれ、一般のネットワークで用いられるプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）が分析装置との間の通信にも用いられるようになってきた。この場合、ＰＣでは、一般のブラウザ（例えば、インターネット・エクスプローラ（マイクロソフト・コーポレイションの登録商標）やネットスケープ（ネットスケープ・コミュニケーションズ・コーポレーションの登録商標）等）により分析装置側の制御部と通信を行う（例えば、特許文献１参照）。

特開2004-85356号公報 "ハイスループット高速液体クロマトグラフLC-2010HT",[online],株式会社島津製作所，[平成16年7月8日検索],インターネット<URL:http://www.an.shimadzu.co.jp/products/lc/lc2010/lc2010-3.htm>

分析装置を制御し、分析装置からのデータを表示・解析するためにＰＣに専用プログラムをインストールする方法の場合、専用プログラムとＰＣにインストールされている他のプログラムとの相性やＰＣ自体との相性により、その専用プログラムや他のプログラム、或いはＰＣの動作自体が不安定となる場合がある。

一般のブラウザを用いる場合、そのような相性による不安定性は低減されるが、ブラウザ自体は制御やデータ解析等を目的として作成されたプログラムではないため、分析装置の細かい制御や細かい表示・データ解析等を行うには適していない。例えば、ブラウザ（ＰＣ側）で目的のURLを開いたとき、URLのサーバ（分析装置側）はその時点のデータをクライアント（ＰＣ、ブラウザ）に送るため、テキストベースや静止画の描画には適しているが、時間的に変化するような画像の表示には適していない。もちろん、プラグイン等により動画を表示させる方法もあるが、ブラウザにそのようなプラグインプログラムをインストールしなければならない他、サーバ側にも、動画を作成するための高度且つ高機能なプログラムが必要となる。

本発明が解決しようとする課題は、既存の簡単なシステムをそのまま用いつつ、ＰＣにおいて分析装置の動作をできるだけ頻繁に監視し、また、分析装置からのデータをできるだけ頻繁に取り込むことのできるシステムを提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明は、ネットワークを介してブラウザを備えたパーソナルコンピュータと、サーバ機能を有する複数の分析装置とが接続された分析システムであって、該分析装置のそれぞれが、
a)分析の実行に関連して時間的に変化する情報について、第１の所定時間毎に静止画像データを作成し、記憶部に記憶させる静止画像データ作成手段と、
b)最新の静止画像データを第２の所定時間毎に分析装置から読み出すためのプログラムを格納したプログラム記憶部と、
c)パーソナルコンピュータで動作するブラウザにより該分析装置の所定URLがアクセスされた都度、該プログラムをパーソナルコンピュータに送出するプログラム送出手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明に係る分析装置は、ネットワークを介してブラウザを備えたＰＣに接続された場合、ネットワークを介した外部からの要求に対応してデータを送出するサーバ機能を有する。本発明では、このような外部から分析装置（サーバ）への要求は、ＰＣのブラウザにより行われる。

分析装置では、分析が行われている間、分析に関して外部に送出すべき情報の少なくとも一部を静止画像の形式でデータ化する。例えば、液体クロマトグラフ装置では、検出器からの信号とタイマーからの信号に基づいて時間的に少しずつ変化してゆくクロマトグラムを作成するとともに、第１の所定時間（例えば５秒）毎にそれを静止画像化して、その静止画像データを記憶部に記憶させる。これは、静止画像データ作成手段の役割である。それから更に第１の所定時間が経過した時点で、静止画像データ作成手段は同様に最新のクロマトグラムを静止画像化し、その画像データを記憶部に記憶させる。このような処理により、分析装置の記憶部には常に最新の静止画像データが記憶されているようになる。

分析装置にはまた、プログラム記憶部が備えられ、そこには、最新の静止画像データを第２の所定時間毎に分析装置から読み出すためのプログラムが格納されている。このプログラムは後述するように、ＰＣのブラウザにより本分析装置の所定URLがアクセスされたとき、ＰＣに送出され、ＰＣのブラウザで使用されるものである。従って、ブラウザで実行可能なプログラムとしておく必要があるが、例えばhtmlやJavaScript（サン・マイクロシステムズ・インコーポレーテッドの登録商標）等を用いて作成することができる。プログラムのＰＣへの送出は、プログラム送出手段の役割である。

分析装置の使用者がＰＣ上でブラウザを立ち上げ、目的とする分析装置の所定URLを指定する（多くの場合、URL文字列を入力するのではなく、予め用意されたショートカットアイコンをクリックすることにより指定する）と、ブラウザはそのURLのサーバとの接続を確立する。この接続の確立に応じて、サーバ（分析装置）は、そのURLにより特定されるデータを要求元であるＰＣのブラウザに対して送出する。本発明の場合、所定URLに最初にアクセスされたときに送出されるデータには、前述のプログラムが含まれる。

このプログラムを受領したブラウザは、そのプログラムを直ちに実行する。なお、ブラウザの設定によっては、外部から送信されてきたプログラムを実行しないか、或いは実行する／しないを操作者に選択させるようになっているので、いずれかの方法でそのプログラムが実行可能であるようにしておく。このプログラムは、現在接続しているサーバ（分析装置）に対して、最新の静止画像データをクライアント（ＰＣ）に送出するように要求する。この要求を受けたサーバ（分析装置）は、最近に作成された静止画像データを記憶部から読み出し、クライアントに送出する。このデータを受けたクライアントＰＣは、それをモニタに表示されているブラウザ画面内の所定領域に表示する。これにより、ＰＣの前で操作する分析装置の操作者に、分析の現時点での状況が伝えられる。前記プログラムは、前回サーバに静止画像データを要求した時点から第２の所定時間が経過した後、再びサーバに対して最新の静止画像データの送出を要求する。この第２の所定時間は前述の第１の所定時間と同じであってもよいし、異なっていてもよい。両所定時間が異なる場合、クライアント側からの再度の要求があった時点でサーバ側に記憶されている最新の静止画像が前回から変わっていない（同じである）場合がある。このときには、サーバは前回と同じ静止画像を再送するように要求するか、或いは、クライアント側のキャッシュ（一時ファイル）に保存されている画像データを用いて表示を行う。

なお、本発明に係る分析装置を含むネットワークには、上記のような分析装置或いはパーソナルコンピュータ（ＰＣ）はそれぞれ２台以上接続されていてもよい。

一般に、静止画像とはいえ画像データはデータ量が多いため、多数の静止画像データを次々に記憶してゆくと記憶部は飽和してしまう。そこで、静止画像データ作成手段は、所定時間より以前の、すなわち古い、静止画像データを記憶部より消去し又は最新の静止画像データで上書きすることにより、常に記憶部における記憶領域を確保するようにしておくことが望ましい。

本発明に係る分析装置は、比較的低速で変化する情報、例えば液体クロマトグラフ装置の場合、クロマトグラムや移動相送出ポンプの圧力、カラム温度等の情報を、その変化の態様を大きく損なわない程度の速度でＰＣの画面上に表示することができる。本発明では、このような変化の表示を、動画用の高度なプラグインを用いることなく、通常のブラウザが有する静止画像表示機能を用いるため、ＰＣ側には通常のブラウザをインストールしておくだけでよい。必要なプログラムはサーバである分析装置から提供される。サーバ側でも、動画を作成するための高度なプログラムや高度な画像処理ハードウェア・ＣＰＵ処理能力が必要とされないため、サーバ機能を低コストで構築することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態として、液体クロマトグラフ（ＬＣ）分析装置を例に挙げて説明する。

図１は本実施例によるＬＣ分析装置２０１を含む分析システム全体の構成図の一例である。この分析システムでは、イントラネット等のネットワーク３００に、４台のＬＣ分析装置２０１〜２０４と、１台のパソコン（ＰＣ）１００とが接続されている。４台のＬＣ分析装置２０１〜２０４は同じ構成を有しているため、図１ではそのうちの１台のみの内部構成を記載している。

ＬＣ分析装置２０１は、分析を実行するユニットとして、溶離液をカラムに送る送液ポンプ２、試料成分の分離を行うカラムを内装するカラムオーブン４、送液ポンプ２によりカラムに送られる溶離液中に試料液を注入するオートサンプラ３、及びカラムから溶出した試料成分を順次検出する検出器５を備えており、設定された分析条件等に従ってこれら各部の動作を統括的に制御したり、或いは検出器５による検出信号を収集したりするコントローラ１が設けられている。

図２は、図１中の１つのＬＣ分析装置２０１におけるコントローラ１の主要な機能を、より詳細に示した構成図である。

コントローラ１は、機能的に、ネットワーク３００に接続され該ネットワーク３００を介したデータの送受信を行うネットワークインタフェース（Ｉ/Ｆ）１１と、ネットワーク３００を介して外部に提供するWebコンテンツを作成するとともに、Web上での外部からの要求を解読して各部に伝達するWebサーバ１２と、このＬＣ分析装置２０１に含まれる送液ポンプ２、オートサンプラ３、カラムオーブン４及び検出器５の動作を制御する制御信号を装置内通信インタフェース１５を介して送出する装置制御部１３と、検出器５からの信号と内蔵時計よりクロマトグラムを作成するクロマトグラム作成部１４と、作成されたクロマトグラムを静止画像ファイル化する画像ファイル作成部１７と、作成された静止画像ファイルのうち最近の（最新の）静止画像ファイルのファイル名を記憶する最新ファイル名記憶部１６と、操作キーを含みコントローラ１における各種の操作を指示するための操作部１８と、文字及びグラフィックを表示する表示部１９と、前記静止画像データを記憶する画像データ記憶部２０と、ＰＣ１００へ送出され、そこで実行されるプログラムを記憶するプログラム記憶部２１を備える。

ネットワーク３００を介してコントローラ１と接続されるＰＣ１００には通常のブラウザ（例えば、前記インターネット・エクスプローラやネットスケープ等）が搭載されており、このブラウザがコントローラ１のWebサーバ１２からプログラム又は静止画像データ等のWebコンテンツを受け取って解析し、必要な処理を実行することによって、文字やグラフィックなどを含む所定の画面がＰＣ１００のディスプレイ（表示部）上に形成される。Webコンテンツとしては、例えば、html文書、静止画像、スクリプト、プラグイン用データ、JavaScript等が挙げられる。

上記分析システムでは、ＰＣ１００上での操作によって、各ＬＣ分析装置２０１〜２０４での多検体の連続分析、追加分析、継ぎ足し分析などを設定・指示することが可能である。具体的に言えば、各ＬＣ分析装置２０１〜２０４に対してそれぞれ分析条件や順序を記述したスケジュール表を作成すると、ネットワーク３００を介してこのスケジュール表自体又はスケジュール表に従った制御信号が各ＬＣ分析装置２０１〜２０４のコントローラ１へと送られる。コントローラ１の装置制御部１３は、スケジュール表の内容に従ってオートサンプラ３により順番に検体を採取して分析を実行する。

すなわち、コントローラ１による制御の下で、送液ポンプ２の動作により溶離液槽から溶離液を吸引し、一定流量でカラムへと供給する。オートサンプラ３は予め複数装填された検体を所定の順序で選択し、選択された検体による試料は所定のタイミングで溶離液中に注入される。この試料は溶離液に乗ってカラムへと導入され、カラムオーブン４により適度な温度に制御されているカラムを通過する間に試料中の各成分が時間的に分離される。検出器５はカラムから溶出する試料成分を時間の経過に伴って順次検出し、その検出信号はＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換された後に、コントローラ１へと渡される。コントローラ１のクロマトグラム作成部１４は、検出器５からの検出信号と内蔵時計の時間データに基づき、クロマトグラムを作成してゆく。

その間、コントローラ１の画像ファイル作成部１７は、図３に示すような処理を行う。まず、クロマトグラム作成部１４が作成した現時点でのクロマトグラムをイメージデータ化し、静止画像ファイルとしてIMG_FL001.jpg等のファイル名を付して画像データ記憶部２０に記憶させる（S11）。同時に、その最新のファイル名IMG_FL001.jpgを最新ファイル名記憶部１６に記憶させる（S12）。次に、所定時間ｔ1以上の過去の（以前の）静止画像ファイルが画像データ記憶部２０に存在するか否かをチェックする（S13）。そのような古い静止画像ファイルが画像データ記憶部２０内に存在する場合には、それを消去して画像データ記憶部２０に新しい静止画像データを記憶するためのスペースを確保しておく（S14）。そのような古い静止画像ファイルが存在しない場合、又は古い画像ファイルを消去した後は、次に、別の所定時間ｔ2（例えば３秒）が経過したか否かを判定する（S15）。この所定時間ｔ2は、前記第１の所定時間に相当する。所定時間ｔ2が経過するまでは、そこで待つ。前回の画像ファイルを作成した後、所定時間ｔ2が経過したとき、画像ファイル作成部１７の処理は再度S11に戻り、その時点でのクロマトグラムをイメージデータ化して、静止画像ファイルとしてIMG_FL002.jpg等のファイル名を付して画像データ記憶部２０に記憶させる（S11）。同時に、その最新のファイル名IMG_FL002.jpgを最新ファイル名記憶部１６に記憶させる（S12）。こうして、画像ファイル作成部１７は常に最近の（最新の）クロマトグラムを静止画像として画像データ記憶部２０に記憶させておく。なお、イメージ化して作成する静止画像には、クロマトグラム以外にも、移動相ポンプの圧力やカラムの温度等のデータやグラフを加えておいてもよい。

一方、ＰＣ１００では、ブラウザにより次のような処理が行われる。まず、操作者により所定のURLが入力されると（前述の通り、通常はアイコン等のクリック操作によりURLが指定される）、ブラウザはそのURLに対応するサーバをネットワーク上で探し、発見するとそのサーバと接続を確立する。サーバとの接続が確立した時点で、クライアントとなったＰＣ１００は、そのサーバ内のURLにアクセスする。クライアントからのアクセスを受けたＬＣ分析装置２０１のWebサーバ１２は、プログラム記憶部２１に格納されているプログラムをクライアント（ＰＣ１００）に送出する。このプログラムを受けたＰＣ１００のブラウザは、直ちにそれを実行する。その処理を図４により説明する。

まず、サーバであるＬＣ分析装置２０１に、最新の静止画像データのファイル名の取得要求を出す（S21）。その要求を受けたWebサーバ１２は、そのファイル名を最新ファイル名記憶部１６から読み出し、クライアントであるＰＣ１００に送る。これを受けたブラウザは、前回受け取ったファイル名と同一であるか否かをチェックする（S22）。ファイル名が前回と異なっていれば、今回取得したファイル名をＬＣ分析装置２０１のWebサーバ１２に送り、そのコンテンツデータを要求する。Webサーバ１２は、送られてきたファイル名のデータを画像データ記憶部２０から読み出し、クライアントであるＰＣ１００に送出する。これを受けたＰＣ１００のブラウザは、その静止画像を表示画面上に描画する（S23）。ステップS22において、送られてきたファイル名が前回と同じであれば、そのままステップS24に進む。

ステップS24では、第２の所定時間ｔ3（例えば５秒）が経過したか否かをチェックする。所定時間ｔ3が経過するまでここで待ち、経過した時点でステップS21に戻って再びＬＣ分析装置２０１に対して最新画像ファイル名の取得要求を出す。
こうして、操作者が操作する目前のＰＣ１００の画面上には、常に最新のクロマトグラム及びその他の分析中に知ることの必要な情報が適時に表示される。

本発明の一実施例であるＬＣ分析装置を含む分析システム全体の構成図。 図１中の１つのＬＣ分析装置におけるコントローラの主要な機能を詳細に示した構成図。 ＬＣ分析装置の画像ファイル作成部が行う処理のフローチャート。 パソコンのブラウザ上で実行されるプログラムが行う処理のフローチャート。

符号の説明

１…コントローラ
１１…ネットワークインタフェース（I/F）
１２…Webサーバ
１３…装置制御部
１４…クロマトグラム作成部
１５…装置内通信インタフェース（I/F）
１６…最新ファイル名記憶部
１７…画像ファイル作成部
１８…操作部
１９…表示部
２０…画像データ記憶部
２１…プログラム記憶部
２…送液ポンプ
３…オートサンプラ
４…カラムオーブン
５…検出器
１００…パソコン（ＰＣ）
３００…ネットワーク
２０１〜２０４…ＬＣ分析装置

Claims (3)

1. ネットワークを介してブラウザを備えたパーソナルコンピュータと、サーバ機能を有する複数の分析装置とが接続された分析システムであって、該分析装置のそれぞれが、
   a)分析の実行に関連して時間的に変化する情報について、第１の所定時間毎に静止画像データを作成し、記憶部に記憶させる静止画像データ作成手段と、
   b)最新の静止画像データを第２の所定時間毎に分析装置から読み出すためのプログラムを格納したプログラム記憶部と、
   c)パーソナルコンピュータで動作するブラウザにより該分析装置の所定URLがアクセスされた都度、該プログラムをパーソナルコンピュータに送出するプログラム送出手段と、
   を備えることを特徴とする分析システム。
2. 前記分析装置の前記静止画像データ作成手段は、作成した各静止画像データを異なる名称のファイルとして記憶部に記憶するとともに最新の静止画像データのファイル名を最新画像データファイル名記憶部に記憶し、前記プログラムは、まず該最新画像データファイル名記憶部からファイル名データを読み出し、それに基づいて最新の静止画像データファイルを記憶部から読み出すようになっている請求項１に記載の分析システム。
3. 前記分析装置の前記静止画像データ作成手段は、所定時間より以前の静止画像データを記憶部より消去し又は最新の静止画像データで上書きすることにより、記憶部の記憶領域を確保することを特徴とする請求項１又は２に記載の分析システム。

Images