WO2017191761A1 - 検体処理システム及び制御方法 - Google Patents

Abstract

センタープロセッサは、変換テーブルに基づいて、シーケンスデータから複数の命令列を生成する。複数の命令列が内部ネットワークを介して複数のローカルユニットへ送られる。各ローカルユニットはローカルプロセッサ及びＩ／Ｏボードを有する。中間レイヤから入出力レイヤまでが共通プラットフォームを構成する。

Description

検体処理システム及び制御方法

　本発明は検体処理システムに関し、特に、シーケンスデータに従って多数の機器を制御する際に利用される基盤技術（プラットフォーム）に関する。

　検体処理システムは、検体（sample）を処理するための１又は複数の装置によって構成される。かかる装置として、搬送装置、遠心分離装置、開栓装置、分注（pipetting）装置、閉栓装置、分析装置、等が知られている（特許文献１、２を参照）。処理対象となる検体は、生体から採取された体液（例えば血液）である。検体処理システムにおいては、通常、ラック（rack）単位で複数の検体が搬送される。

　なお、検体及びそれを収容した容器を含む全体（例えば採血管全体）を検体と称することもある。親検体から分注によって生成された子検体も検体の一種である。分析に先だって検体を前処理する部分（搬送装置、遠心分離装置、開栓装置、分注装置等からなる部分）を指して検体前処理システムと称することがある。検体前処理システムも検体処理システムの一態様である。

　検体処理システムが複数の装置によって構成される場合、通常、装置ごとにシーケンスデータ（シーケンスプログラム）が用意され、個々の装置がシーケンスデータに従って制御される。個々の装置は多数の被制御機器（センサ、スイッチ、電磁バルブ、ポンプ、モータ、バーコードリーダ等）を備えている。シーケンスデータはそれらの機器の動作を規定するプログラムである。

　装置ごとに具体的な機器構成や機器配置は異なる。よって、一般には、装置ごとに、複数の機器を制御する専用の制御ボードが設けられている。ここで、制御ボードは、シーケンスデータを解釈及び実行し、機器に対して出力する信号を生成し、また機器からの信号を処理する電子回路基板である。

特開２００１－１５９６３５号公報 特開２００３－　９８１８０号公報

　検体処理システムを構成する個々の装置ごとに専用の制御ボードを用意する場合、どうしても開発コストが増大してしまう。また、そのような構成では、仕様変更の都度、制御ボードを入れ換えなければならなくなる。同時に、シーケンスデータを書き換えなければならなくなる。複数の装置間で制御ボードの構成を同一にすることも可能かもしれないが、多くの機能を最初から制御ボード上に実装しておくと、実際には使われない回路が多くなり、無駄が生じやすい。更に、制御ボードから個々の機器までの配線がどうしても長くなり、装置内において配線が複雑化するという問題が生じる。

　本発明の目的は、汎用性、柔軟性及び拡張性に富む検体処理システム用プラットフォームを実現することにある。あるいは、本発明の目的は、複数の装置間で、できる限りハードウエア構成が共通化されるようにすることにある。あるいは、本発明の目的は、機器配置の変更等があってもシーケンスデータの修正を要しないようにすることにある。あるいは、本発明の目的は、個々の装置内において配線を簡素化できるようにすることにある。

　（１）実施形態に係る検体処理システムは、検体を処理するための複数の機器を備える少なくとも１つの装置を含み、前記複数の機器に対して少なくとも１つの機器グループが定められ、前記装置は、シーケンスデータに基づいて命令列を生成するセンターユニットと、前記機器グループに対して接続され、自己宛の命令列を実行することにより前記機器グループを制御するローカルユニットと、を含み、前記センターユニットは、制御対象機器を特定する論理名（logical name）ごとに、当該論理名に対応するローカルユニット及び物理名（physical name）を特定するための変換テーブルと、前記変換テーブルに基づいて前記シーケンスデータに含まれる命令中の論理名から当該命令を送るローカルユニットを判定し且つ当該命令中の論理名を物理名に変換することによって、前記命令列を生成する生成手段と、を含む。

　上記構成によれば、センターユニットにおける生成手段がシーケンスデータに基づいてローカルユニットへ与える命令列を生成する。その際、変換テーブルを参照することにより、シーケンスデータにおける命令中の論理名から、その命令を与えるローカルユニットが判定され且つ当該ローカルユニット上の物理名が判定される。変換テーブルは、複数の論理アドレス（論理名）と複数の物理アドレス（ローカルユニット及び物理名からなるペア）との対応関係を表すものである。一般に、論理アドレスは制御対象機器を抽象的に特定するためのものであり、物理アドレスは制御対象機器の実際の所在を特定するためのものである。ローカルユニットは自己宛の命令列を解釈して実行することにより自己が管轄する機器グループを制御する。

　上記構成においては、シーケンスデータと複数の機器との間に、センターユニットとローカルユニットとが設けられており、つまり階層構造が採用されている。シーケンスデータの作成に際しては、論理名をもって制御対象機器を特定あるいは記述できるから、制御対象機器の設置位置やそれを管轄するローカルユニットを意識しながらシーケンスデータを作成する必要がない。また、例えば、ある機器グループ内の特定の機器が他の機器グループへ移動した場合（つまり管轄変更の場合）、変換テーブル中の当該機器の情報を書き換えるだけでよく、シーケンスデータを書き換える必要がない。更に、上記構成によれば、機器グループの近くにローカルユニットを設置することが容易であり、そのような場合、ローカルユニットと機器グループとの間の信号線の長さを短くでき、配線全体をかなり簡素化することが可能となる。これは装置組み立てや装置メンテナンスの際の大きな利点である。

　上記の階層構造は、検体処理システムを構成する各装置の用途や機能に関わらず利用可能であり、汎用性を有する。また、機器グループの個数が増大しても、通常、ローカルユニットの個数を増大させるだけでよいので、柔軟性又は拡張性に富むと言える。検体処理システムを構成する複数の装置間における共通のプラットフォームとして、上記階層構造が利用され得る。

　実施形態においては、前記複数の機器に対して複数の機器グループが定められ、前記装置は前記複数の機器グループに対応する複数のローカルユニットを含み、前記センターユニットは前記シーケンスデータに基づいて前記複数のローカルユニットに与える複数の命令列を生成する。位置的な近さの観点からグルーピングを行うのが望ましい。

　実施形態において、前記装置は、前記センターユニットと前記複数のローカルユニットとの間に設けられた内部ネットワークを含み、前記内部ネットワークを介して前記センターユニットから前記複数のローカルユニットへ前記複数の命令列が送られる。内部ネットワークを設けることにより、ローカルユニットの個数が変化しても、内部ネットワークをそのまま利用することが可能である。伝送データの衝突を回避するための通信方式（例えばトークン方式（token system））が採用されてもよい。個々のローカルユニットで制御の遅れを生じさせないように、内部ネットワークとして十分に高速なものを利用してもよい。

　実施形態においては、前記内部ネットワークを介して前記センターユニットと前記複数のローカルユニットとの間でパケット通信（packet communication）が実行され、前記生成手段は前記シーケンスデータに含まれる命令中の論理名に基づいてパケット宛先を判定する。パケット通信であれば、ネットワーク上に多数のユニットが接続されていても各情報を正確に高効率で授受することが可能である。もちろんパケット通信以外の通信方式を利用することも可能である。

　実施形態において、前記ローカルユニットは、前記センターユニットから送られてきた前記自己宛の命令列を実行するローカルプロセッサを搭載したローカルコントローラボードと、前記ローカルコントローラボードに対して接続されたボードであって、前記ローカルプロセッサの制御に従って、前記機器グループに対して出力する信号列を生成し且つ前記機器グループから入力した信号列を処理するＩ／Ｏボードと、を含む。

　ローカルプロセッサは、個々の命令を解釈及び実行し、実際に各機器の制御を行うものである。複数のローカルユニットが存在する場合、シーケンスデータに含まれる命令情報が、複数のローカルプロセッサで分散的に並列的に処理されることになる。Ｉ／Ｏボードは、望ましくは、ドライバやＩ／Ｆ回路等を搭載した中継基板として機能する。望ましくは、ローカルプロセッサからＩ／Ｏボードに対して規格化された信号が送られ、Ｉ／Ｏボード上において当該信号に基づいて実際に機器を駆動等する信号が生成される。また望ましくは、機器から入力された信号が、Ｉ／Ｏボード上において、ローカルプロセッサへ送る規格化された信号に変換される。

　実施形態において、当該検体処理システムは複数の装置を有し、前記各装置が、前記センターユニットと、前記ローカルユニットとしての前記ローカルコントローラボード及び前記Ｉ／Ｏボードと、を有し、前記複数の装置に設けられた複数のセンターユニットが同じハードウエア構成を有し、前記複数の装置に設けられた複数のローカルコントローラボードが同じハードウエア構成を有する。このように部品共通化を図ることにより、システムコストを大幅に低減できる。望ましくは、前記複数の装置に設けられた複数のＩ／Ｏボードが同じハードウエア構成を有する。

　実施形態において、前記ローカルコントローラボードは第１コネクタを有し、前記Ｉ／Ｏボードは前記第１コネクタに直接的に又はケーブルを介して間接的に接続される第２コネクタを有する。この構成によれば、ローカルコントローラボードを共通化しつつ、Ｉ／Ｏボードの構成を機器グループの構成に応じて変更することが容易となる。ローカルコントローラボードの共通化、汎用化のためには、Ｉ／Ｏボードに各種の入出力コネクタを集中させるのが望ましい。それには電源コネクタを含めてもよい。もっとも、ローカルコントローラボードへのネットワークケーブルの接続は不可欠なので、そのためのコネクタはローカルコントローラボードに設けるのが望ましい。

　実施形態においては、前記装置内において前記各ローカルユニットが前記各機器グループに対応する位置に配置され、これによって前記装置内において前記複数のローカルユニットが分散配置され、前記装置内には、前記センターユニット及び前記複数のローカルユニットの相互間を接続するためのネットワークケーブルが敷設される。実施形態において、機器グループに対応する位置は、機器グループ近傍の位置である。

　（２）実施形態に係る制御方法は、検体を処理するための複数の装置を含む検体処理システムにおいて、前記装置ごとに実行される制御方法であって、前記各装置は、シーケンスデータに基づいて命令列を生成するセンターユニットと、複数の機器からなる機器グループに接続されたローカルユニットと、前記センターユニットと前記ローカルユニットとの間で通信を行うための内部ネットワークと、を含み、前記シーケンスデータに含まれる命令においては制御対象機器が論理名で特定され、当該制御方法は、前記装置ごとの前記センターユニットにおいて、前記シーケンスデータに含まれる命令中の論理名から当該命令を送るローカルユニットを判定し且つ当該命令中の論理名を物理名に変換することによって、前記命令列を生成する工程と、前記装置ごとの前記ローカルユニットにおいて、自己宛の命令列を実行して前記複数の機器を制御する工程と、を含む。

　上記制御方法を実行するプログラムが記憶媒体やネットワークを介して各装置へインストールされてもよい。なお、上記階層構造を検体処理システム以外の他の医療システムや他の処理システムに適用することも可能である。

本発明に係る検体処理システムの好適な実施形態を示すブロック図である。 図１に示した検体処理システムの構成例を示すブロック図である。 複数の機器のグルーピングを示す図である。 図２に示したセンターユニット及びローカルユニットの構成例を示すブロック図である。 変換テーブルの一例を示す図である。 階層構造を有するプラットフォームを示す図である。 シーケンスデータに基づくパケット生成を示す図である。 Ｉ／Ｏボード（中継ボード）の構成例を示す図である。 変形例を示す図である。 比較例を示す図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

　図１には、本発明に係る検体処理システムの実施形態が示されており、図１はその全体構成を示すブロック図である。検体処理システム１０は、血液センター、病院、臨床検査施設等の医療機関に設置され、各検体に対して前処理を行うものである。検体処理システム１０は複数の装置を有する。具体的には、搬送装置１４、遠心分離装置１６、開栓装置１８、第１分注装置２０、及び、第２分注装置２２を有している。

　搬送装置１４は、複数の装置１６－２２にわたってラックを搬送する装置である。搬送方式としてはコンベア搬送方式等が知られている。個々のラックには所定本（例えば１０本）の検体が保持されている。ここで、検体は例えば採血管である。その中には人体から採取された血液が収容されている。もっとも、他の検体（あるいは他の対象物）を処理するシステムに対して以下に説明する制御用プラットフォームを導入するようにしてもよい。

　遠心分離装置１６は、採血管内の血液に対する遠心分離処理を実行する装置である。それは複数のバケット及びそれらを回転するロータを有する。開栓装置１８は、分注処理に先だって、遠心分離後の採血管からその上部開口に設けられた栓を取り外す装置である。栓として、金属箔状のシール栓、ゴム栓等が知られている。

　第１分注装置２０及び第２分注装置２２は、それぞれ、親検体としての採血管から血清を吸引し、それを複数の容器（複数の子検体容器）に注入する装置である。各分注装置２０，２２は、検体を吸引する１又は複数のノズルを備えている。金属製のパイプの先端に着脱自在に装着される樹脂製ノズルチップを利用してもよい。２つの分注装置２０，２２を並列動作させることにより、単位時間当たりの検体処理数を引き上げることが可能である。検体前処理装置の後段に、１又は複数の分析装置が連結されてもよい。

　ホストＰＣ２４は、複数の装置１４－２２に対して制御上必要なデータを与え、また、それらに対する必要な管理を行う情報処理装置である。それは上位システム１２に接続されている。上位システム１２からホストＰＣ２４へ、処理対象となる個々の検体に関する各種の情報が送られる。処理結果を示す情報やステータス情報が各装置１４―２２からホストＰＣ２４へ送られる。

　なお、図１に示した構成及び上述した動作は例示に過ぎない。検体処理システム１０が更に多くの装置によって構成されてもよいし、検体処理システム１０が単一の装置によって構成されてもよい。

　図２には、図１に示した検体処理システム１０のより詳しい構成が例示されている。図示された検体処理システム１０は、複数の装置２６，２８を有している。個々の装置２６，２８は、図１に示した遠心分離装置１６、開栓装置１８、第１分注装置２０又は第２分注装置２２に相当し、あるいは、それら以外の装置（例えば分析装置）に相当する。複数の機器の制御という観点から見た場合、装置２６と装置２８は基本的に互いに同じ構成を有している。以下においては装置２６について説明する。

　装置２６は、メインユニット３０、センターユニット３２、内部ネットワーク３４、複数のローカルユニット３６，３８、複数の物理的な機器（機器列）４０等を有する。各機器５４は、例えば、センサ、スイッチ、モータ、ポンプ、電磁バルブ、バーコードリーダ（ＢＣＲ）等である。それらを大別すると、制御信号が与えられてそれによって制御される機器群（モータ、ポンプ等）と、信号を生成して出力する機器群（センサ、スイッチ等）と、に分けられる。いずれにしても個々の機器は制御対象である。

　図２に示す構成例においては、装置２６が備える複数の機器４０に対して複数の機器グループ５０，５２が定められている。後述するように、１つの機器グループ（例えば機器グループ５０）に対して１つのローカルユニット（例えばローカルユニット３６）が対応する。逆に言えば、１つのローカルユニットに接続されそれによって管轄される複数の機器が１つの機器グループを構成する。距離的に近い関係にある複数の機器が１つの機器グループを構成するようにグルーピングを行うのが望ましい。但し、空き資源の活用、電力配分等の観点からグルーピングを行ってもよい。本実施形態では、複数のローカルユニット３６，３８と複数の機器グループ５０，５２との間に、一対一の対応関係がある。

　装置２６内には例えば数十個から数百個の機器が配置されており、それを制御するための構成が、メインユニット３０から複数のローカルユニット３６，３８までの構成である。当該構成は以下に詳述する階層構造を有しており、その階層構造をプラットフォームとして理解することが可能である。階層構造について以下に具体的に説明する。

　メインユニット３０は、ＣＰＵボードとして構成されている。ＣＰＵボードは、ＣＰＵ等の複数の電子部品を搭載した電子回路基板である。メインユニット３０はシーケンスデータ４２を有している。具体的には、シーケンスデータ４２を格納した記憶部を有している。記憶部は例えば不揮発性メモリ又はハードディスクである。シーケンスデータは、装置２６の動作内容や制御内容を記述したプログラム又は命令列である。各命令は、例えば、コマンド、オブジェクト、パラメータ等によって構成される。本実施形態では、シーケンスデータにおいて、オブジェクトが論理名として、つまり論理アドレスにより、特定される。換言すれば、オブジェクトを管轄しているローカルユニットやそのローカルユニット内における実際の機器アドレスを意識することなく、シーケンスデータを作成することが可能である。

　センターユニット３２は、プロセッサ等の複数の電子部品を搭載した電子回路基板として構成されている。センターユニット３２は、シーケンスデータに基づいて、複数のローカルユニット３６，３８に与える複数の命令列を生成する。具体的には、後に図４に示すセンタープロセッサが複数の命令列を生成しており、つまり、そのセンタープロセッサが生成手段として機能する。図２において、複数の命令列の生成に際しては、変換テーブル４４が参照される。変換テーブル４４は、実際には、センターユニット３２が有するメモリ内に格納されている。そのメモリは不揮発性メモリであり、例えばＥＥＲＯＭである。変換テーブル４４は、後に示すように、複数の論理アドレスと複数の物理アドレスの対応関係を表す。それをマッピングテーブルと称することもできる。論理アドレスは、制御対象機器を抽象的に特定するためのアドレスである。本実施形態では論理アドレスとして論理名が用いられている。物理アドレスは、制御対象機器の実施の所在を具体的に特定するためのアドレスである。本実施形態では、物理アドレスとして、ローカルユニット識別子及びローカルユニット内の物理名の組み（ペア）が用いられている。

　変換テーブル４４によれば、ある機器の論理名から、当該機器を管轄するローカルユニットを特定でき、同時に、そのローカルユニット内での物理名を特定できる。変換テーブル４４によれば、ローカルユニット及び物理名から、論理名を特定することも可能である。変換テーブル４４を設けたので、シーケンスデータ４２を作成する際に個々の機器の物理アドレス等を意識しないで済むという利点が得られる。また、ある機器が、あるローカルユニットの管轄から離れて、他のローカルユニットに管轄されるようになった場合であっても、変換テーブルにおける対応関係を部分的に修正するだけでよく、シーケンスデータ自体を書き換える必要がない、という利点を得られる。

　なお、高速化その他の目的から、同じ構成を有する複数のメインユニットを並列的に配置して分担処理させてもよい。また、センターユニット３２が関数実行機能、マクロ命令展開機能等を有していてもよい。センターユニット３２をミドルウエアあるいはＡＰＩ（Application Programming Interface）として理解することも可能である。

　内部ネットワーク３４は、センターユニット３２と複数のローカルユニット３６，３８との間で高速パケット通信を行うためのものである。実際には、複数のユニット３２，３６，３８にわたって複数のネットワークケーブルが敷設されている。内部ネットワーク３４上におけるデータ衝突を回避するために、本実施形態ではトークン方式が採用されている。つまり、トークンリング上をトークンが巡回する。トークンを得たユニットのみがアクセス権あるいは情報送出権を得る。もちろん他の通信方式を利用することも可能である。例えば、衝突が生じた場合に調停を行う通信方式等を採用してもよい。内部ネットワーク３４を介して、センターユニット３２から各ローカルユニット３６，３８へ命令列が送られ、また、各ローカルユニット３６，３８からセンターユニット３２へステータス情報等の情報が送られる。複数のローカルユニット３６，３８間で通信（例えばタイミング信号の送受）が必要となる場合、内部ネットワーク３４を利用してその通信を行うようにしてもよいし、Ｉ／Ｏボード４８における１又は複数の入出力ポートを利用してその通信を行ってもよい。

　複数のローカルユニット３６，３８は基本的に同じハードウエア構成を有している。もっとも、以下に説明するＩ／Ｏボード４８として、カスタマイズされた専用ボードを利用するようにしてもよい。各ローカルユニット３６，３８は、本実施形態において、複数の電子回路基板からなるハードウエアモジュールである。複数のローカルユニット３６，３８の内で、ローカルユニット３６を代表させて、その構成を以下に説明する。

　ローカルユニット３６は、ローカルコントローラボード４６と、Ｉ／Ｏボード４８と、を有する。ローカルコントローラボード４８は、本実施形態において１枚の電子回路基板として構成されている。それには、ローカルコントローラとしてのローカルプロセッサ等が搭載されている。ローカルプロセッサによって、命令列を構成する個々の命令が順次、解釈されまた実行される。これにより個々の機器を制御するための信号が生成され、また個々の機器からの信号が取り込まれる。ローカルプロセッサは、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ等の１又は複数のデバイスによって構成される。ローカルコントローラボード４６からの各出力信号及びローカルコントローラが取り込む各入力信号は規格化されている。ローカルコントローラボードの入出力信号は電圧値として１又は０をとるデジタル信号又は電圧信号である。但し、ローカルコントローラボード４６においてアナログ信号を生成するように構成してもよく、また、ローカルコントローラボード４６がアナログ信号を受け入れるように構成してもよい。ローカルプロセッサにおける汎用入出力数（最大個数）は数十から百数十の範囲内に定められる。この他、ローカルプロセッサは幾つかの汎用又は専用のポートを有している。

　Ｉ／Ｏボード４８は、本実施形態において１枚の電子回路基板として構成されている。Ｉ／Ｏボード４８は、機器グループ５０に含まれるモータ、ポンプ、電磁弁等の機器に対して送る信号を生成する回路（ドライバ等）を搭載しており、また、機器グループ５０に含まれるセンサ、スイッチ等の機器から送られてきた信号を処理する入力回路（ＡＤＣ、レベル変換回路等）を搭載している。Ｉ／Ｏボード４８をＩ／Ｆボードと称することも可能である。上述したように、複数のローカルユニット３６，３８間において、複数のローカルコントローラボード４６は同じハードウエア構成を有している。複数のローカルユニット３６，３８間において、複数のＩ／Ｏボード４８のハードウエア構成を共通化してもよいが、それぞれ異ならせてもよい。

　装置２８は、基本的に、複数の機器５６の構成を除いて、装置２６と基本的に同じハードウエア構成を有している。すなわち、装置２８は、メインユニット３０、センターユニット３２、内部ネットワーク３４、複数のローカルユニット３６，３８を有している。通常、装置２８が管轄する複数の機器５６は、装置２６が管轄する複数の機器４０とは相違する。よって、機器グループの個数も装置２６，２８間で相違する場合が多い。それゆえに、ローカルユニット数も装置２６，２８間で相違する場合が多い。個々の装置２６，２８内において、複数の機器４０、５６の構成を考慮し、それらに対して１又は複数の機器グル―プが定められる。つまり、必要なローカルユニットの個数が定められる。装置２８における制御動作は基本的に装置２６における制御動作と同じである。

　図３には、装置２６における複数の機器４０の配置が例示されている。複数の機器４０は、図示の例では、複数のセンサＳ、複数のモータＭ、複数のポンプＰ、複数の電磁バルブＶ、ボタンＢ、及び、バーコードリーダＢＣＲからなる。それらに対して４つの機器グループ５８，６０，６２，６４が定められている。つまり、複数の機器４０に対して、４つのローカルユニットが対応付けられている。図示の例では、距離的に近い機器集団ごとに機器グループが定義されている。すなわち、４つの機器グループ５８，６０，６２，６４が装置２６内において分散的に定義されている。個々の機器グループ５８，６０，６２，６４ごとにその付近に１つのローカルユニットが設置される。４つのローカルユニットはセンターユニットに対してネットワークケーブルによって接続される。その結果、装置２６の筐体内には複数のネットワークケーブルが敷設されている。　

　図３において、符号６６で示すように、機器グループ６０に属していたポンプＰを別の機器グループ６４へ移動させた場合、つまり割り当て又は管轄を変更した場合、本実施形態によれば、変換テーブルにおける当該ポンプＰの情報を修正するだけでよく、シーケンスデータの修正を要しない。もちろん、当該ポンプＰの配置変更に伴ってその制御内容にも修正が生じるならば、シーケンスデータが修正される。その場合においても、倫理名での定義によって修正を行えるので修正作業が楽である。

　図４には、センターユニット３２及びローカルユニット３６の具体的な構成が例示されている。それらについて更に詳しく説明する。

　センターユニット３２は例えば電子回路基板として構成される。その基板上にはセンタープロセッサ６８、メモリ等が搭載されている。センタープロセッサ６８は生成手段として機能するものであり、それは、例えばＣＰＵ、ＦＰＧＡ等の１又は複数のデバイスによって構成される。メモリには変換テーブル４４が格納されている。センタープロセッサ６８を介して変換テーブル４４の内容を修正することも可能である。センタープロセッサ６８は、既に説明したように、変換テーブル４４を参照しつつ、シーケンスデータから複数のローカルユニット３６，３８に与える複数の命令列を生成する。具体的には、複数の命令列は、多数のパケットの形式で、内部ネットワーク３４を介して複数のローカルユニット３６，３８へ与えられる。内部ネットワーク３４は、物理的には、複数のユニット間に敷設された複数のネットワークケーブル７０，７２によって構成される。複数のユニット間においてアクセス権を巡回させるために、本実施形態では、トークン７３を利用している。それに代えてポーリング等を利用してもよい。

　ローカルユニット３６は、既に説明したように、ローカルコントローラボード４６と、Ｉ／Ｏボード４８と、を有する。ローカルコントローラボード４６は、ローカルコントローラとして機能するローカルプロセッサ７４を有する。それは例えばＣＰＵ、ＦＰＧＡ等の１又は複数のデバイスによって構成される。センタープロセッサ６８が有する通信モジュールと、ローカルプロセッサ７４が有する通信モジュールとの間で、高速パケット通信が実施される。センタープロセッサ６８とローカルプロセッサ７４との間でも同様に高速パケット通信が実施される。

　Ｉ／Ｏボード４８は、図示の例では、Ｉ／Ｆ回路７６、ドライバ群７８、ドライバ群８０等を有している。ドライバ群７８を構成する各ドライバは、例えば、パルスモータに対して駆動パルス列を与える電子回路である。ドライバ群８０を構成する各ドライバは、例えば、ポンプ等に対して駆動信号を与えるＤＣ／ＡＣドライバ（電子回路）である。機器グループ５０には、例えば、センサ、スイッチ、ボタン、モータ、ポンプ、電磁弁等が含まれる。機器グループ５０内に、他の装置で生成された信号が伝送される信号線及び他の装置へ送る信号が伝送される信号線が含まれてもよい。それらも入出力対象という意味で一般的な機器と同じ性質を有している。なお、機器グループ５０の構成如何によっては、ローカルプロセッサ７４における一部のチャンネルあるいはポートが未使用となる。その場合、Ｉ／Ｏボード４８として汎用のＩ／Ｏボードを使用していれば、その中の一部のチャンネルあるいはポートも未使用となる。

　上記構成によれば、ローカルプロセッサ７４において命令を解釈しそれを実行するので、内部ネットワーク３４上に多数の機器を直接的に制御するための大量の制御情報を流す必要がない。また、ローカルユニットの追加配置が必要になった場合でも、それを内部ネットワーク３４に対して簡単に接続することが可能である。その追加に際して機器の管轄に変更があっても変換テーブルを書き換えるだけで済む。

　ローカルユニット３６をそれが管轄する機器グループ５０の近くに設置すれば、ローカルユニット３６と機器グループ５０との間の複数の信号線の長さを短くすることができ、配線全体として簡素化される。これは配線作業の負担軽減という利点をもたらす。装置内において個々の信号線を長い距離にわたって引き回す必要がなくなるので、装置内をすっきりさせることが可能となる。しかも、個々の装置において共通となるプラットフォームが実現されているので、個々の装置の開発に際しての負担を大幅に軽減できる。

　図５には変換テーブルの一例が示されている。変換テーブル４４は、論理アドレス８２と物理アドレス８４との対応関係を管理するためのテーブルである。論理アドレス８２の実体は論理名８６であり、物理アドレス８４の実体はローカルユニットＩＤ８８とローカルユニット内の物理名９０との組み合わせである。変換テーブル４４は、論理アドレス８２から物理アドレス８８を特定する際に参照され、また、物理アドレス８４から論理アドレス８２を特定する際に参照される。図５に示した変換テーブル４４に代えて、他の構造をもったテーブルあるいはそれに相当する情報を利用するようにしてもよい。例えば、シーケンスプログラムのコンパイルが必要なシステムにおいては、コンパイル時に変換テーブル４４を参照するようにしてもよい。

　図６には階層構造が示されている。上位レイヤ９４は、シーケンスデータ９２に対応するレイヤである。シーケンスデータ９２は基本的に個々の装置ごとに作成されるものであり、つまり、上位レイヤ９４は装置（デバイス）依存の性質を有する。

　中間レイヤ１００は、命令列生成に対応するレイヤである。それをミドルウエアと称することも可能である。命令列生成に際しては変換テーブル９８が参照され、その変換テーブル９８の内容は装置依存の性質を有するが、各装置においては同じセンタープロセッサを利用することができ、つまり装置間においてセンターユニットのハードウエアを共通化することが可能であるので、中間レイヤ１００は装置非依存の性質を有すると言い得る。符号１０２はパケット通信が行われる通信レイヤを示しており、それも装置非依存の性質を有する。

　符号１０８は中間レイヤと機器レイヤ１１４との間の下位レイヤを示している。それは実行レイヤ１１０と入出力レイヤ１１２とからなる。実行レイヤ１１０は、ローカルプロセッサにおける命令実行１０４に対応するレイヤである。ローカルプロセッサのハードウエア構成は装置間で共通化されており、つまり、実行レイヤ１１０は装置非依存の性質を有する。ローカルユニット数は装置に依存するが、上記のようにローカルユニットの増減は装置構成上きわめて容易である。入出力レイヤ１１２は、Ｉ／Ｏボードにおける入出力信号処理１０６に対応するレイヤである。入出力レイヤ１１２は、Ｉ／Ｏボードが汎用ボードとして構成される場合、装置非依存の性質を有し、一方、Ｉ／Ｏボードが専用ボードとして構成される場合、装置依存の性質を有することになる。複数種類の標準Ｉ／Ｏボードを用意しておいてその中から実際に使用するＩ／Ｏボードを選択する場合、入出力レイヤ１１２は装置非依存に準じた性質を有することになる。

　このように装置内においては、シーケンスデータ９２（装置依存の上位レイヤ９４）と複数の機器（装置依存の機器レイヤ１１４）との間に、制御用の階層構造が構築されており、それが共通プラットフォーム１１６である。入出力レイヤ１１２が装置依存の性質を有する場合であっても、その基本仕様には装置間での共通性が認められるので、入出力レイヤ１１２までを含めて共通プラットフォーム１１６として理解することが可能である。

　図７には、シーケンスデータに基づくパケット列の生成が示されている。シーケンスデータ４２は複数の命令を含み、図７においては、命令１１８の内訳が例示されている。命令１１８は、この例では、コマンド１２０、制御対象としてのオブジェクト１２２、座標情報等のパラメータ１２４を含んでいる。オブジェクト１２２は論理名で特定されている。このシーケンスデータ４２に基づいて、複数のパケット１２６，１２８，１３０が生成される。パケット１２６に着目すると、そのヘッダー情報にはローカルユニットＩＤ１３２が含まれている。それはパケット宛先を構成するものである。符号１３２Ａで示すように、変換テーブルを参照することにより、論理名からローカルユニットＩＤが特定される。パケット１２６内には図示の例では命令１３４が含まれており、それはコマンド１３６、オブジェクト１３８、パラメータ１４０を含む。オブジェクト１３８は物理名によって特定されている。符号１３４Ａで示すように、変換テーブルの参照により、論理名から物理名が特定される。なお、コマンド１３６は上記コマンド１２０と同じものであってもよいし、上記コマンド１２０とは異なる表現形式によってコマンド１３６が構成されてもよい。同様に、パラメータ１４０は上記パラメータ１２４と同じものであってもよいし、上記パラメータ１２４とは異なる表現形式によってパラメータ１４０が構成されてもよい。図７に示したパケット生成態様は一例であり、他の態様を採用するようにしてもよい。例えば、１つの命令が複数のパケットによって運ばれてもよい。センターユニットから複数のローカルユニットに対してシーケンスデータをブロードキャスト方式で伝送するようにしてもよい。

　図８にはローカルユニットの具体的な構成例が示されている。なお、既に説明した構成と同じ構成には同じ符号を付しその説明を適宜省略する。

　ローカルユニット３６は、ローカルコントローラボード４６と、Ｉ／Ｏボード４８と、を有する。ローカルコントローラボード４６は、ローカルコントローラとして機能するローカルプロセッサ７４を有する。それは上述したようにＣＰＵ、ＦＰＧＡ等の１又は複数のデバイスによって構成される。ローカルプロセッサ７４は、通信モジュール（あるいは通信機能）１４２を有し、その通信モジュール１４２がセンターユニット内及び他のローカルユニット内の通信モジュールとの間でパケット通信を行う。ローカルプロセッサ７４は、複数のパルスモータコントロール（ＰＭＣ）モジュール（あるいはＰＭＣ機能）１４４を有する。ローカルプロセッサ７４は、多数の入出力端子を備え、それらが内部配線を介してコネクタ１４６に接続されている。

　Ｉ／Ｏボード４８は、コネクタ１４８を有する。そのコネクタ１４８は、コネクタ１４６に対して、直接的に接続され、あるいは、フラットケーブル１５０等を介して間接的に接続される。図示の構成例では、ネットワーク信号を除いて、ローカルプロセッサ７４からのすべての出力信号がＩ／Ｏボード４８を経由して外部へ出力され、また、外部からのすべての入力信号がＩ／Ｏボード４８を経由してローカルプロセッサ７４に送られる。その意味においては、Ｉ／Ｏボード４８はローカルコントローラボード４６用の入出力ボードと言い得る。図示の例では、コネクタ１５３を介して外部から複数のＤＣ電力（例えば５Ｖ、２４Ｖ）１５２Ａ，１５２ＢがＩ／Ｏボード４８に供給されている。それらの内の一部（例えば５Ｖ）がコネクタ１４６，１４８を介してローカルコントローラボード４６へも供給されている。ＡＤＣ１５４は例えば温度センサからのアナログ信号をデジタル信号に変換する回路である。複数のＡＤＣが設けられてもよい。複数のＤＡＣが設けられてもよい。Ｉ／Ｆ回路７６は、入出力信号のレベル変換等を行う回路である。このＩ／Ｆ回路７６によって、ローカルプロセッサ７４から出力された信号（規定レベルの信号）が実際に機器に与える信号（増幅された信号等）に変換される。また、Ｉ／Ｆ回路７６によって、機器から入力した信号がローカルプロセッサ７４に与える信号（規定レベルの信号）に変換される。この他、Ｉ／Ｏボードは各種のドライバ群（例えばＤＣ／ＡＣドライバ）１５６を備えており、また、複数のパルスモータドライバ１５８を備えている。

　Ｉ／Ｏボード４８は、各種機器が接続されるコネクタ１６０，１６２、ポンプ等の特定の機器が接続されるコネクタ１６４、パルスモータが接続されるコネクタ１６６、等を有しており、更に、ＲＳ－２３２用コネクタ１６８，１７０及びＵＳＢコネクタ１７２を有している。ＲＳ－２３２用コネクタ１６８，１７０には必要に応じてバーコードリーダが接続される。

　以上のような標準機能を実装したＩ／Ｏボードによれば、装置間において同じＩ／Ｏボードを利用できる可能性を高められる。あるＩ／Ｏボードにおいてポンプ用ドライバ不足が判明した場合、そのポンプの接続先を他のＩ／Ｏボードに変更してそこに搭載されたドライバを利用することも可能である。このように資源の有効活用を考慮して機器のグルーピングを行うのが望ましい。

　図９には変形例が示されている。検体処理システムは１台の装置２６のみを有している。装置２６は、センターユニット３２Ａ、複数のローカルユニット３６，３８を有する。センターユニット３２Ａは、図示の例において、シーケンスデータ４２及び変換テーブル４４を有している。つまり、センターユニット３２Ａは、図２に示したメインユニット３０及びセンターユニット３２の両機能を備えている。各ローカルユニット３６，３８は、ローカルコントローラボード４６及びＩ／Ｏボード４８を有し、機器グループ５０，５２に対して接続されている。この変形例においても、ローカルコントローラボード４６とＩ／Ｏボードとが符号１７４で示すように一対のコネクタによって接続されている。この変形例においても、個々の機器グループ５０，５４の近くに個々のローカルユニット３６，３８を配置することができるので、配線１７６を簡素化できる。なお、装置２６内に１つのローカルユニットだけが設けられてもよい。検体処理システムを構成する複数の装置の中で、２つ以上の装置において共通のプラットフォームを採用するのが望ましく、特に、検体処理システムを構成するすべての装置において共通のプラットフォームを採用するのが望ましい。

　図１０には比較例が示されている。ホストＰＣには装置１７８が接続されている。装置１７８はメインユニット１８０及びコントロールボード１８４を有している。メインユニット１８０はシーケンスデータ１８２を有しており、そこに含まれる各命令においては物理名によって制御対象が特定されている。コントロールボード１８４は、シーケンスデータ１８２における個々の命令を解釈して実行する。すなわち、機器群１８６を直接的に制御し、機器群１８６からの信号を受け入れて処理する。コントロールボード１８４と機器群１８６との間にはドライバ群１８８が設けられている。

　この比較例において、メインユニット１８０が上位レイヤ１９０に相当し、機器群１８６が機器レイヤ１９４に相当する。それらのレイヤ１９０、１９４はいずれも装置依存の性質を有する。コントロールボード１８４は下位レイヤ１９２に相当する。コントロールボード１８４の仕様を装置間で共通とする場合、下位レイヤ１９２は装置非依存の性質を有することになるが、コントロールボード１８４上に多くの機能が集中しているので、装置の仕様変更等に対して柔軟に対応することが困難となる。コントロールボード１８４が専用品である場合、下位レイヤ１９２は装置依存の性質を有することになる。つまり、装置ごとに専用のコントロールボードを用意しなければならなくなる。

　この比較例においては、コントロールボード１８４と機器群１８６との間において、符号１９６で示すように、長い距離をもって配線を行わなければならず、装置内において配線が複雑化する。また、複数のコントロールボードを併用している場合において、符号１９８で示すように、ある機器の接続先を変更したような場合、物理アドレス（物理名）が変更されてしまうために、シーケンスデータ自体を書き換えなければならず、煩雑である。１枚のコントロールボード内において接続先を変更した場合においても同様の問題が生じ得る。比較例によると、複数の装置間でコントロールボードの仕様を共通化できたとしても、本願実施形態によって得られるような柔軟性や拡張性までは得られない。

　本実施形態によれば、共通プラットフォームの実現により、個々の装置の開発負担が大幅に軽減され、また装置仕様に変更等があってもそれに対して格別の負担なく容易に対応できる。また装置仕様が拡張されてもそれに対して格別の負担なく容易に対応できる。このような汎用性、柔軟性及び拡張性は共通プラットフォームによりもたらされる大きな利点である。

　なお、シーケンスデータにおける命令中に物理アドレスを記述する場合においても（変換テーブルを利用しない場合においても）、階層構造を採用すれば、一定の利点を得ることが可能である。また、階層構造を採用しない場合であっても、ローカルユニット（サブユニット）で個別的に命令を解釈及び実行する構成を採用すれば、配線の簡素化という利点を得られる。

Claims (10)

1. 　検体を処理するための複数の機器を備える少なくとも１つの装置を含み、
   　前記複数の機器に対して少なくとも１つの機器グループが定められ、
   　前記装置は、
   　シーケンスデータに基づいて命令列を生成するセンターユニットと、
   　前記機器グループに対して接続され、自己宛の命令列を実行することにより前記機器グループを制御するローカルユニットと、
   　を含み、
   　前記センターユニットは、
   　制御対象機器を特定する論理名ごとに、当該論理名に対応するローカルユニット及び物理名を特定するための変換テーブルと、
   　前記変換テーブルに基づいて前記シーケンスデータに含まれる命令中の論理名から当該命令を送るローカルユニットを判定し且つ当該命令中の論理名を物理名に変換することによって、前記命令列を生成する生成手段と、
   　を含むことを特徴とする検体処理システム。
2. 　請求項１記載のシステムにおいて、
   　前記複数の機器に対して複数の機器グループが定められ、
   　前記装置は前記複数の機器グループに対応する複数のローカルユニットを含み、
   　前記センターユニットは前記シーケンスデータに基づいて前記複数のローカルユニットに与える複数の命令列を生成する、
   　ことを特徴とする検体処理システム。
3. 　請求項２記載のシステムにおいて、
   　前記装置は、前記センターユニットと前記複数のローカルユニットとの間に設けられた内部ネットワークを含み、
   　前記内部ネットワークを介して前記センターユニットから前記複数のローカルユニットへ前記複数の命令列が送られる、
   　ことを特徴とする検体処理システム。
4. 　請求項３記載のシステムにおいて、
   　前記内部ネットワークを介して前記センターユニットと前記複数のローカルユニットとの間でパケット通信が実行され、
   　前記生成手段は前記シーケンスデータに含まれる命令中の論理名に基づいてパケット宛先を判定する、
   　ことを特徴とする検体処理システム。
5. 　請求項１記載のシステムにおいて、
   　前記ローカルユニットは、
   　前記センターユニットから送られてきた前記自己宛の命令列を実行するローカルプロセッサを搭載したローカルコントローラボードと、
   　前記ローカルコントローラボードに対して接続されたボードであって、前記ローカルプロセッサの制御に従って、前記機器グループに対して出力する信号列を生成し且つ前記機器グループから入力した信号列を処理するＩ／Ｏボードと、
   　を含むことを特徴とする検体処理システム。
6. 　請求項５記載のシステムにおいて、
   　当該検体処理システムは複数の装置を有し、
   　前記各装置が、前記センターユニットと、前記ローカルユニットとしての前記ローカルコントローラボード及び前記Ｉ／Ｏボードと、を有し、
   　前記複数の装置に設けられた複数のセンターユニットが同じハードウエア構成を有し、
   　前記複数の装置に設けられた複数のローカルコントローラボードが同じハードウエア構成を有する、
   　ことを特徴とする検体処理システム。
7. 　請求項６記載のシステムにおいて、
   　前記複数の装置に設けられた複数のＩ／Ｏボードが同じハードウエア構成を有する、
   　ことを特徴とする検体処理システム。
8. 　請求項５記載のシステムにおいて、
   　前記ローカルコントローラボードは第１コネクタを有し、
   　前記Ｉ／Ｏボードは前記第１コネクタに直接的に又はケーブルを介して間接的に接続される第２コネクタを有する、
   　ことを特徴とする検体処理システム。
9. 　請求項２記載のシステムにおいて、
   　前記装置内において前記各ローカルユニットが前記各機器グループに対応する位置に配置され、これによって前記装置内において前記複数のローカルユニットが分散配置され、
   　前記装置内には、前記センターユニット及び前記複数のローカルユニットの相互間を接続するためのネットワークケーブルが敷設された、
   　ことを特徴とする検体処理システム。
10. 　検体を処理するための複数の装置を含む検体処理システムにおいて、前記装置ごとに実行される制御方法であって、
    　前記各装置は、シーケンスデータに基づいて命令列を生成するセンターユニットと、複数の機器からなる機器グループに接続されたローカルユニットと、前記センターユニットと前記ローカルユニットとの間で通信を行うための内部ネットワークと、を含み、
    　前記シーケンスデータに含まれる命令においては制御対象機器が論理名で特定され、
    　当該制御方法は、
    　前記装置ごとの前記センターユニットにおいて、前記シーケンスデータに含まれる命令中の論理名から当該命令を送るローカルユニットを判定し且つ当該命令中の論理名を物理名に変換することによって、前記命令列を生成する工程と、
    　前記装置ごとの前記ローカルユニットにおいて、自己宛の命令列を実行して前記複数の機器を制御する工程と、
    　を含むことを特徴とする制御方法。

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