WO2022064731A1 - 自動分析装置、推奨アクション通知システムおよび推奨アクション通知方法 - Google Patents

自動分析装置、推奨アクション通知システムおよび推奨アクション通知方法 Download PDF

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WO2022064731A1
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action
predetermined
learning
recommended
abnormality
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PCT/JP2021/005819
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愛華 中島
昌彦 飯島
健太 今井
俊輔 佐々木
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株式会社日立ハイテク
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    • G01N35/00594Quality control, including calibration or testing of components of the analyser
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    • G01N35/00613Quality control
    • G01N35/00623Quality control of instruments
    • G01N2035/00643Quality control of instruments detecting malfunctions in conveying systems

Definitions

  • the present invention relates to an automated analyzer, a recommended action notification system for notifying an operator of recommended actions for an automated analyzer, and a recommended action notification method.
  • Patent Document 1 in order to facilitate the investigation of the cause of poor quality control, information on the measurement data acquired by the sample analyzer and information on the operation of the sample analyzer are displayed in association with each other in a time-series graph or the like. By doing so, it is described that the operator can generate data that can grasp the state of the sample analyzer at a glance.
  • the operator guesses the cause from the knowledge such as what kind of device data is necessary to identify the cause and the collected device data. Sufficient experience is required to determine the appropriate coping method for the device in consideration of the operating conditions, and it may be difficult for an inexperienced operator to select the appropriate coping method.
  • Patent Document 1 information such as quality control of a standard sample, which was conventionally displayed only on a screen or a paper medium, is displayed in association with information related to the operation of the sample analyzer. This makes it easier for an operator with sufficient experience to intuitively understand from the displayed contents whether or not the cause of the quality control failure is due to the device side. However, it may still be difficult for an inexperienced operator to guess the cause from the displayed information and deal with it.
  • the automated analyzer monitors the measurement results and maintenance results of the sample, and if it exceeds a preset threshold value, it detects it as an abnormality and notifies the operator.
  • a preset threshold value there may be various causes for the measurement result to exceed the threshold value, such as an abnormality in the sample, an abnormality in the reagent, or an abnormality in each mechanism of the device. Is difficult to determine.
  • the conventional countermeasures notified to the operator when an abnormality is detected all countermeasures corresponding to possible causes are presented.
  • the present invention provides a system and a method for recommending a coping method considered appropriate to the operator from the stage of predicting an abnormality.
  • a recommended action notification system includes a plurality of automated analyzers including a first automated analyzer, and a learning device connected to the plurality of automated analyzers via a network, and the operator is informed of the first. It is a recommended action notification system that recommends the action to be executed for 1 automated analyzer.
  • the related device data including the sample analysis result data or maintenance result data is input to the training model, and the execution of a predetermined action output by the training model.
  • a processing unit that recommends the operator to execute a predetermined action to the first automated analyzer, and a processing unit. It is provided with an update unit that updates the learning model based on the training data sets from a plurality of automatic analyzers.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the whole picture of the recommended action notification system. It is a functional block diagram of the recommended action notification system. It is a schematic diagram of an automatic analyzer. It is an update flowchart of a learning model. This is an example of the action evaluation input screen. This is an example of related device data. This is an example of a learning model using a neural network. This is an example of an operation table. It is a flowchart which outputs a recommended action using a learning model. This is an example of the recommended action display screen. This is an example of a learning model for the action "light source lamp replacement". This is an example of time-series absorbance data, which is photometer check data. This is an example of reaction monitor data. This is an example of the recommended action display screen.
  • FIG. 1A is an overview of the recommended action notification system 50 of this embodiment.
  • the recommended action notification system 50 includes a plurality of automatic analyzers 51a to z and a learning device 52 connected via a network 53.
  • the automatic analyzer 51 is installed in a clinical laboratory, a clinical laboratory center, or the like.
  • the number of automatic analyzers 51 connected to the learning device 52 is not particularly limited.
  • the hardware of the learning device 52 is an information processing device including a storage device such as an HDD (Hard disk drive) and an SSD (Solid State Drive).
  • FIG. 1B which will be described later, the functions executed by the automatic analyzer 51 or the learning device 52 are represented by a functional block diagram, and each function reads the software program code into the main memory and the program code read by the processor.
  • the function realized by the information processing apparatus by a program may be referred to as a "part".
  • the data processed by the learning device 52 is a large-scale data, it is not necessary to store the data itself in the storage device of the learning device 52, for example, it is stored in the object storage on the cloud and the target data is accessed. You may save the data path to do so.
  • the learning device 52 may be realized by one server or a distributed processing server, and is not limited to the physical configuration of the hardware.
  • FIG. 1B is a functional block diagram for showing an outline of the recommended action notification system 50.
  • the data set creation unit 61 determines the effect of the action from the effect information of the action input by the operator of the device from the input unit 11 and the device data stored in the database 62.
  • a learning data set is an action taken as a trigger when the abnormality detection unit 60 detects an abnormality from a sample measurement result or a maintenance result and notifies the operator (for example, displays it on the display unit 10). The target of the action to create.
  • the learning data set generated by the data set creation unit 61 is transmitted to the learning device 52 via the network 53.
  • the updating unit 71 creates a teacher signal based on the learning data set and updates the learning model 72.
  • the updated learning model 72 is delivered to the automated analyzer 51 via the network 53.
  • the automatic analyzer 51 every time the sample measurement result or the maintenance result is output, the related device data stored in the database 62 is input to the learning model 72 by the processing unit 63, and the recommended action is output. The recommended action is notified to the operator by being displayed on the display unit 10 of the automatic analyzer 51.
  • FIG. 2 shows an outline of the automatic analyzer 51.
  • the automatic analyzer 51 mainly includes a sample disk 1, a reagent disk 2, a reaction disk 3, a reaction tank 4, a sampling mechanism 5, a pipetting mechanism 6, a stirring mechanism 7, a photometric mechanism 8, a cleaning mechanism 9, a display unit 10, and an input. It is configured to include a unit 11, a storage unit 12, and a control unit 13.
  • reagent disk 2 On the reagent disk 2, a plurality of reagent bottles 18 containing reagents for mixing and reacting with a sample are fixedly arranged on the circumference of the circular disk 19, and the surroundings thereof are temperature-controlled. It is a cold storage 20. Further, the circular disk 19 rotates in the circumferential direction so as to be positioned by a drive mechanism composed of a motor (not shown), a rotating shaft, or the like. A plurality of reaction vessel holders 22 holding reaction vessels 21 for storing samples and reagents are attached to the reaction disk 3, and the drive mechanism 23 repeats circumferential rotation and stop in a fixed cycle to react. The container 21 is intermittently transferred.
  • the reaction vessel 4 is installed along the movement trajectory of the reaction vessel 21, and in order to promote the chemical reaction between the sample and the reagent, for example, the sample and the reagent in the reaction vessel 21 are mixed with temperature-controlled constant temperature water. It is a constant temperature bath that controls the reaction solution to a constant temperature.
  • the reaction vessel 21 moves in the reaction vessel 4.
  • the sampling mechanism 5 includes a probe 24, an arm 26 attached to the support shaft 25, and a drive mechanism that allows the support shaft 25 to reciprocate between the sample disk 1 and the reaction disk 3 around the center of rotation. ,
  • the sample in the sample container 16 transferred to the fixed position by the rotation of the sample disk 1 is supplied to the reaction container 21 according to a predetermined sequence.
  • the pipetting mechanism 6 includes a probe 27, an arm 29 attached to the support shaft 28, and a drive mechanism that allows the support shaft 28 to reciprocate between the reagent disk 2 and the reaction disk 3 around the rotation center.
  • the reagent in the reagent bottle 18, which is configured to be prepared and transferred to a fixed position by the rotation of the reagent disk 2, is supplied to the reaction vessel 21 according to a predetermined sequence.
  • Each of the sample container 16 and the reagent bottle 18 contains different types of samples and reagents, and a required amount is supplied to the reaction container 21.
  • the stirring mechanism 7 is a stirring mechanism that stirs and mixes the samples and reagents in the reaction vessel 21 that have been transferred to the position (stirring position).
  • the stirring mechanism 7 is a stirring mechanism based on a non-contact stirring method, and drives a fixing portion 31 for fixing a piezoelectric element (not shown) at a position where sound waves can be irradiated from the side surface of the reaction vessel 21 at the stirring position, and a piezoelectric element.
  • the piezoelectric element driver 14 and the stirring mechanism controller 15 are included.
  • the control unit 13 sends a control signal to the sample disk 1, the reagent disk 2, the reaction disk 3, the reaction tank 4, the sampling mechanism 5, the pipetting mechanism 6, the stirring mechanism 7, the photometric mechanism 8, and the cleaning mechanism 9, and each operation thereof is performed.
  • the function of the recommended action notification system of this embodiment specifically, the functions of the abnormality detection unit 60, the data set creation unit 61, and the processing unit 63 shown in FIG. 1B are executed.
  • the display unit 10 displays various screens such as analysis items and analysis results, and the input unit 11 inputs various information such as analysis items.
  • the storage unit 12 stores various information such as a predetermined sequence (program) and analysis items for controlling each mechanism.
  • the updated learning model 72 delivered from the database 62 and the learning device 52 shown in FIG. 1B is also stored in the storage unit 12.
  • FIG. 3 is an update flowchart of the learning model 72. Since the learning model 72 has different input / output depending on the action to be learned, the recommended action notification system 50 individually creates a learning model according to the action. The action to be learned is selected in the system, but it is assumed that the operator operation to be performed when the device is abnormal, such as maintenance execution, reagent exchange, and sample dilution remeasurement, is selected.
  • the learning model is initially learned using the device abnormality data collected in advance by the recommended action notification system 50, the corresponding recommended action, and the cause of the abnormality as a teacher signal.
  • the abnormality detection unit 60 of the automatic analyzer 51 detects some abnormality from the sample inspection result or maintenance result performed by the apparatus, it notifies the operator of an alarm (S10).
  • the operator executes an action for dealing with the abnormality (S01).
  • the control unit 13 of the automatic analyzer records the operator's action as the operation log of the device (S11), and when it is determined from the operation log that the operator has performed the action to be learned, the data set creation unit 61 of the automatic analyzer After the action is executed, the input screen for inputting the validity evaluation of the operator's action is displayed on the display unit 10 (S12).
  • this flowchart is applied when the abnormality detection unit 60 detects the occurrence of some abnormality in the device and the operator executes an action triggered by that, and the action in periodic maintenance is applied. , Not subject to collection of training datasets. This is because learning can be optimized by collecting as a learning data set only when the presence or absence of the effect of the action is clear.
  • FIG. 4 shows an example of the action evaluation input screen 80.
  • the action executed by the operator is displayed on the execution content display unit 81 (the specific action name performed by the operator is displayed in [Action name] in the figure).
  • the operator inputs the validity evaluation of the action by selecting any of the effect buttons 82 (S02). Further, the cause of the abnormality found by the action of the operator is input to the abnormality cause selection unit 83 (S02). In order to reduce the number of input steps of the operator and suppress the variation in expression, the input is made by the selection method.
  • the action evaluation and the cause of the abnormality input by the operator are recorded in the storage unit 12 of the automatic analyzer 51 (S13).
  • the data set creation unit 61 creates a learning data set including the evaluation, the cause of abnormality, and the related device data input by the operator for each action (S14).
  • the created learning data set is transmitted to the learning device 52 (S15).
  • the related device data is device data collected for a preset period based on the operator's action execution date and time in order to update the learning model.
  • An example of related device data is shown in FIG.
  • device data it is not limited to the mechanism and hardware of the device, but broadly includes information on the mechanism related to the operation of the device, hardware, reagents, samples, analysis result data, and the like. Since the device data that shows the sign differs depending on the abnormality (abnormal cause) for which the operator's action execution is valid, the related device data is set for each action.
  • FIG. 5 the types of related device data set for each action are collectively illustrated for each data set group.
  • a dataset group is a grouping of actions according to their content.
  • the three dataset groups of "device”, "reagent”, and “sample” are groups of actions related to the device, reagent, and sample, respectively, and have high commonality in the types of related device data to be collected.
  • the learning data set include time information regarding the action.
  • the time information includes the execution date and time of the action and the error occurrence date and time for the abnormality (error) for which the execution of the action detected by the abnormality detection unit 60 was effective.
  • the update unit 71 of the learning device 52 receives such a learning data set (S21), and updates the learning model 72 with a teacher signal based on the received learning data set (S22).
  • the updated learning model is delivered to the automatic analyzer 51 at a predetermined timing.
  • FIG. 6 shows an example of a learning model using a neural network.
  • the learning model 90 propagates the information input to the input layer 91 to the intermediate layer 92, further propagates to the output layer 93 in order, and outputs an inference result based on the information input from the output layer 93 to the input layer 91. do.
  • the input layer 91, the intermediate layer 92, and the output layer 93 each have a plurality of input units, intermediate units, and output units indicated by circles.
  • the intermediate layer of the neural network is usually a plurality of layers, it is represented by the intermediate layer 92 in the figure.
  • the information input to each input unit of the input layer 91 is weighted by the coupling coefficient between the input unit and the intermediate unit, and is input to each intermediate unit.
  • the value of the intermediate unit of the intermediate layer 92 is calculated by adding the value from the input unit.
  • the output from each intermediate unit of the intermediate layer 92 is weighted by the coupling coefficient between the intermediate unit and the output unit, and is input to each output unit.
  • the values of the output units of the output layer 93 are calculated.
  • the processing in the intermediate layer 92 corresponds to nonlinearly converting the value of the input data input to the input layer 91 and outputting it as the output data of the output layer 93.
  • the learning model 90 shown in FIG. 6 is a learning model related to the action “reaction cell cleaning” and is shown together with an example of input / output data.
  • Related device data (or its processing data, hereinafter referred to as related device data without distinction) is input to the input layer 91, and the calculation result corresponding to the input is output from the output layer 93.
  • the related device data input to the input layer 91 includes time-series measurement results 94 such as analysis results and maintenance data defined for each learning model, and analysis information 95 such as reagent information and sample information that affect actions. Is done.
  • the output data from the output layer 93 is an inference result related to the action “reaction cell cleaning”, and includes the action-related information 97 and the abnormality cause 98.
  • the action-related information 97 includes whether or not an action (here, “reaction cell cleaning”) is recommended, an average remaining time until an error occurs, and an average remaining time until an action is executed.
  • the average remaining time until an error occurs refers to the average remaining time required for the abnormality detection unit 60 to detect an abnormality (error) corresponding to the action, and the average remaining time until the action is executed is the action by the operator. Refers to the average remaining time required to execute.
  • the average time remaining before an error occurs is a good indicator of when the need for action will occur in the future, even if the action is not recommended.
  • the remaining time until the action is executed is further taken into account the operation at each facility and the experience value of the operator, and is generally a guide for knowing when the action is being executed in the future.
  • the output values of the output unit "Recommended reaction cell cleaning (action)” and “Abnormal cause (dirt of cells)” are probability values, and actions are taken depending on whether the output probability value is above or below a predetermined threshold. It is recommended as, or it is determined whether it is the cause of the abnormality. For example, the closer the output unit "recommended reaction cell cleaning” is to 1, the more recommended it is, and the closer it is to 0, the less recommended. Similarly, the closer the output unit “cause of abnormality (dirt of cell)” is to 1, the more certain it is, and the closer it is to 0, the more suspicious it is. On the other hand, the output from the output unit “average remaining time until the error occurs” and the output unit "average remaining time until the action is executed” is the value of the remaining time itself.
  • the update unit 71 creates a teacher signal corresponding to the input / output data of the learning model 90 based on the learning data set.
  • the input value of the teacher signal is the related device data.
  • the output value of the teacher signal is as follows in this example. If the effectiveness evaluation of the action is effective, the output value of "recommended reaction cell cleaning” is set to 1, and if it is not effective, the output value of "recommended reaction cell cleaning” is set to 0. If the cause of the abnormality is "dirt in the cell", the output value of "cause of abnormality (dirt in the cell)” is set to 1, otherwise the output value of "cause of abnormality (dirt in the cell)” is set to 0. ..
  • the elapsed time from the predetermined reference time of the error occurrence date and time and the action execution date and time is calculated and used as the output value of the teacher signal.
  • the predetermined reference time point may be, for example, the execution date and time of the previous action.
  • the update unit 71 inputs the input value (related device data) of the created teacher signal to the input layer 91, and the coupling coefficient between the units is such that the value output from the output layer 93 becomes the output value of the teacher signal. Adjust the value.
  • FIG. 7 is an example of the operation table 100.
  • the learning device 52 collects information on the operation status of the automatic analyzer for each facility and manages it in the operation table 100.
  • a typical operation example is defined as a group (here, group A is shown), and it is determined whether or not to be a target of the group based on the closeness between the operation status defined by the group and the operation status of each facility. ..
  • the operation status information column 101 the operation status information defined for the group and the operation status information of each facility are registered.
  • the correlation value between the operation status defined for the group and the operation status of each facility is registered in the approximation column 102, and the group (group A) determined based on the correlation value is registered in the target determination column (group A) 103. Whether or not it is the target of is registered.
  • facility A is determined to be a target facility of group A, and other facilities are excluded.
  • it is not a condition of the group that all the items of the operation status are close to each other, but a condition of the group that one or more items of the operation status are close to each other depending on the cause of the abnormality. So good.
  • FIG. 8 shows a flowchart in which the automated analyzer 51 outputs a recommended action using the learning model 72. It is desirable to execute the diagnosis using the learning model in real time every time the automatic analyzer 51 outputs the sample analysis result, the maintenance result, or the like (S31). This makes it possible to detect an abnormality in the device at an early stage and notify the operator.
  • the processing unit 63 selects a learning model for executing the diagnosis (S32).
  • a learning model in which the output result of the automatic analyzer 51 is set as the related device data may be extracted, and a plurality of learning models may be extracted.
  • the related device data including the output result corresponding to the learning model is input (S33).
  • the inference result such as the recommended user action output from the learning model is acquired (S34) and displayed on the screen (S35).
  • FIG. 9 shows an example of a display screen of the recommended action displayed on the display unit 10.
  • the recommended action display screen 110 includes a recommended action display unit 111, a recommended implementation time display unit 112, and a reference information display unit 113.
  • whether or not the action that is the output value from the learning model is recommended is determined by whether the probability value output from the learning model is above or below a certain threshold value, but the recommended action is not limited to one, and a plurality of actions are recommended. Actions may be recommended. In this way, when a plurality of actions are recommended, the degree of recommendation can be determined by the probability value, so the recommended action having a large difference between the threshold value and the probability value is displayed on the screen as the recommended action with high priority.
  • the recommended degree is displayed by the bar 114 for each recommended action, and the contents of the recommended action are displayed in order from the highest priority.
  • the action “reaction cell cleaning” having a higher priority is displayed on the preceding recommended action display screen 110a, and the action “reaction cell exchange” is displayed on the subsequent recommended action display screen 110b.
  • the recommended action display unit 111 displays the name of the recommended action and the degree of recommendation thereof. The larger the hatched portion of the bar 114, the greater the degree of recommendation.
  • the recommended implementation time display unit 112 also displays the implementation history of the action in the automated analyzer and the date and time of those actions if there is a schedule.
  • the shaded date in the calendar indicates today, and the black circle indicates that the action "reaction cell cleaning" is recommended.
  • the error occurrence date and time and the action execution date and time in a general automatic analyzer are estimated from the average remaining time output from the learning model and displayed as reference information. It is possible for the operator to actually perform the recommended action based on the timing in general and average cases.
  • the reference information display unit 113 can display the implementation history of device data that is highly important for determining the necessity of a predetermined recommended action, for example, reaction cell blank measurement data in the case of reaction cell cleaning. This makes it possible for the operator to confirm whether the recommended action is appropriate in the light of the operator's experience, without the operator collecting device data again.
  • the light source lamp is generally replaced at regular intervals or after a certain period of time, whichever comes first, or when the photometer check value exceeds the threshold value. Even if the exchange threshold value of the photometer check value is set, the lamp does not always turn off after the threshold value is exceeded, so it is recommended to exchange it regularly or after using it for a certain period of time or longer. However, even though regular replacement is recommended, the appropriate period will vary depending on the start-up time of the equipment at each facility. For example, in a facility that uses 5 hours a day and a facility that uses 10 hours a day, a facility that uses 10 hours a day needs to be replaced more frequently. Therefore, in the following description, it is assumed that the learning data set used for learning collects data from the automated analyzer of the facility whose device operating time is close.
  • time-series measurement data related to the light source lamp is used as related device data, timing when an abnormality occurs in the measurement data due to the light source lamp as time information related to the action, and learning data including the operator's light source lamp replacement timing. It collects sets and recommends effective light source lamp replacement timing.
  • Time-series photometer check data of the light source lamp, time-series main wavelength, and reaction monitor data for each sub-wavelength, which are related device data are input to the input layer 121 of the learning model 120, and the light source lamp is replaced from the output layer 122. Whether it is recommended or not, as reference information, the average remaining time until an abnormality starts to appear in the reaction monitor data in the automatic analyzer of the facility where the equipment operation is similar, and the average remaining time until the light source lamp replacement is executed are output.
  • FIG. 11 shows time-series absorbance data which is an example of photometer check data used for learning or inference. As time passes after the light source lamp is replaced with a new one, the amount of light decreases and the absorbance tends to gradually increase.
  • FIG. 12 shows an example of reaction monitor data used for learning or inference. When the life of the light source lamp is shortened, the amount of light becomes unstable, spike noise 131 in which the absorbance jumps is generated in the reaction process, and linearity abnormality occurs. Spike noise 131 tends to increase over time.
  • the learning model 120 infers whether or not to recommend the replacement of the light source lamp by grasping such a feature amount from the time series data.
  • FIG. 13 shows a recommended action display screen 140.
  • the recommended action display screen 140 includes a recommended action display unit 141, a recommended implementation time display unit 142, and a reference information display unit 143. Since each display unit is the same as the display unit shown in FIG. 9, overlapping description will be omitted.
  • the operator can recommend the light source lamp based on the time series data of the related device data, and the light source at an effective timing based on the average error occurrence timing and the operator replacement timing in the automatic analyzer performing the same operation. The lamp can be replaced.
  • a learning example of the action "cleaning the outer wall of the sample probe” will be described with reference to FIGS. 14 to 17.
  • the outer wall of the sample probe should be cleaned daily after the measurement is complete. Failure to clean may reduce sample dispensing accuracy. If the sample dispensing accuracy decreases, the sample measurement data will be affected, but it is not clear from the measurement data alone whether the sample is originally an abnormal value or the sample dispensing accuracy has decreased.
  • the user is asked to input whether or not the measurement data is abnormal and the effect is obtained when the outer wall of the sample probe is cleaned. That is, if there is an effect, it can be presumed that the cause was a decrease in sample dispensing accuracy.
  • the learning data set used for learning collects data from an automatic analyzer of a facility whose operation status is close to that which affects the degree of contamination of the sample probe.
  • the time-series reaction monitor data of the main wavelength and the sub-wavelength are used as the related device data, the timing when the reaction monitor data is abnormal due to the dirt on the outer wall of the sample probe as the time information related to the action, and the operator sample. It collects training data sets including probe exterior wall cleaning timing and recommends effective sample probe exterior wall cleaning timing.
  • Reaction monitor data for each of the main wavelength and sub-wavelength of the time series, which are related device data is input to the input layer 151 of the learning model 150.
  • the average remaining time until an abnormality starts to appear in the reaction monitor data and the average remaining time until the sample probe outer wall cleaning is executed in the automatic analyzer of the facility that is similar to are output.
  • FIG. 15 shows the measurement results when the outer wall of the sample probe is neglected
  • FIGS. 16A and 16B show the reaction monitor data when the outer wall of the sample probe is neglected
  • FIG. 16A is the monitor data of the ALB reaction process
  • FIG. 16B is the monitor data of the CRE reaction process.
  • FIG. 17 shows a recommended action display screen 160.
  • the recommended action display screen 160 includes a recommended action display unit 161 and a recommended implementation time display unit 162. Since each display unit is the same as the display unit shown in FIG. 9, overlapping description will be omitted.
  • the operator can recommend cleaning the outer wall of the sample probe based on the time-series data of the related equipment data, and the effective timing based on the average error occurrence timing and operator replacement timing in the automatic analyzer performing the same operation. Allows cleaning of the outer wall of the sample probe.
  • the recommended action display screen 160 may be provided with a reference information display unit to display time-series data as shown in FIG. 16A.
  • the present invention has been described above based on the examples and modifications, the present invention is not limited to the above-mentioned examples and modifications, and various modifications can be made without changing the gist of the invention.
  • the recommended action notification system is configured by a plurality of automatic analyzers and a learning device, it can also be configured by a single automated analyzer.
  • a learning data set from a plurality of automated analyzers for learning it is possible to collect information from a large number of automated analyzers at an early stage and promote the learning effect.
  • learning data from an automated analyzer other than the self it is possible to obtain inference results in the average automated analyzer as described above, and it is possible to determine whether or not to actually execute the recommended action. Can be used for.
  • the processing unit 63 may be provided in the learning device or other information processing device to perform the inference.
  • the recommended action notification system may be provided with a configuration for notifying the operator with a mobile terminal such as a smartphone. This allows you to be notified when a recommended action occurs, without limiting the operator's location. Further, in addition to the screen input for the effect input of the operator's action, another input method such as voice input that reduces the input load of the operator may be adopted.

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Abstract

異常の予兆の段階から、オペレータに対して適切と考えられる対処方法を推奨するシステムを提供する。第1の自動分析装置を含む複数の自動分析装置51と、ネットワーク53で接続される学習装置52とを含み、オペレータに第1の自動分析装置に対して実行するアクションを推奨する推奨アクション通知システムであって、第1の自動分析装置からの検体分析結果データまたはメンテナンス結果データを受けて、検体分析結果データまたはメンテナンス結果データを含む関連装置データを学習モデル72に入力し、学習モデルが出力する所定のアクションの実行を推奨する確率値が所定の閾値以上である場合にはオペレータに第1の自動分析装置に対して所定のアクションの実行を推奨する処理部63と、複数の自動分析装置からの学習用データセットに基づき学習モデルの更新を行う更新部71とを備える。

Description

自動分析装置、推奨アクション通知システムおよび推奨アクション通知方法
 本発明は、自動分析装置、オペレータに自動分析装置に対する推奨アクションを通知する推奨アクション通知システム、推奨アクション通知方法に関する。
 近年、自動分析装置には、装置が検知した異常をアラームにてオペレータへ通知し、アラームに対してあらかじめ設定された対処方法を提示する機能を有するものが多くなっている。しかし、複数の対処方法が提示されていることがほとんどであり、オペレータが装置データを収集して原因を特定したうえで、提示された複数の対処方法から適切な対処方法を選択する必要がある。
 特許文献1には、精度管理不良となる原因追及を容易化するため、検体分析装置が取得した測定データに関する情報と、検体分析装置の動作に関する情報とを、時系列のグラフ等で関連付けて表示することにより、オペレータが一目で検体分析装置の状態を把握することができるデータを生成することが記載されている。
特開2019-174424号公報
 自動分析装置からの異常を通知するアラームから対処方法を決めるためには、オペレータは原因特定のためにどのような装置データが必要であるかといった知見や、収集した装置データから原因を推測し、運用状況を考慮して該当装置に適した対処方法を決めるための十分な経験が必要であり、経験の浅いオペレータには適切な対処方法を選択することが困難な場合がある。
 特許文献1に記載された方法によれば、従来は画面や紙媒体に表示されるのみであった標準試料の精度管理等の情報を、検体分析装置の動作に関連する情報と関連付けて表示させることで、十分な経験のあるオペレータであれば、表示された内容から直感的に精度管理不良の原因が装置側に起因するものかどうか等を把握しやすくなる。しかしながら、経験の浅いオペレータにとっては、表示された情報から自ら原因を推測して対処することは依然として困難な場合が生じ得る。
 例えば、自動分析装置では、検体の測定結果やメンテナンス結果が監視されており、あらかじめ設定された閾値を超えると異常として検知し、オペレータへ通知する。しかしながら、測定結果が閾値を超える原因は検体の異常、試薬の異常、あるいは装置の各機構の異常など様々な原因がありうるため、異常が検知されたデータの確認だけでは原因の特定と対処方法の決定は困難である。従来の異常検知時にオペレータへ通知される対処方法は考えうる原因に対応する対処方法が全て提示されている。
 上記課題に鑑み、本発明では、異常の予兆の段階から、オペレータに対して適切と考えられる対処方法を推奨するシステム、方法を提供する。
 本発明の一実施の態様である推奨アクション通知システムは、第1の自動分析装置を含む複数の自動分析装置と、複数の自動分析装置とネットワークで接続される学習装置とを含み、オペレータに第1の自動分析装置に対して実行するアクションを推奨する推奨アクション通知システムであって、
 第1の自動分析装置からの検体分析結果データまたはメンテナンス結果データを受けて、検体分析結果データまたはメンテナンス結果データを含む関連装置データを学習モデルに入力し、学習モデルが出力する所定のアクションの実行を推奨する確率値が所定の閾値以上である場合にはオペレータに第1の自動分析装置に対して所定のアクションの実行を推奨する処理部と、
 複数の自動分析装置からの学習用データセットに基づき学習モデルの更新を行う更新部とを備える。
 異常の予兆の段階から、オペレータに対して適切と考えられる対処方法を推奨するシステム、方法を提供する。
 その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
推奨アクション通知システムの全体像を示す図である。 推奨アクション通知システムの機能ブロック図である。 自動分析装置の概略図である。 学習モデルの更新フローチャートである。 アクション評価入力画面の例である。 関連装置データの例である。 ニューラルネットワークによる学習モデルの例である。 運用テーブルの例である。 学習モデルを用いて推奨アクションを出力するフローチャートである。 推奨アクション表示画面の例である。 アクション「光源ランプ交換」の学習モデル例である。 光度計チェックデータである時系列吸光度データの例である。 反応モニタデータの例である。 推奨アクション表示画面の例である。 アクション「サンプルプローブ外壁清掃」の学習モデル例である。 サンプルプローブ外壁清掃を怠ったときの測定結果例である。 サンプルプローブ外壁清掃を怠ったときの反応モニタデータ例(ALB反応過程)である。 サンプルプローブ外壁洗浄を怠ったときの反応モニタデータ例(CRE反応過程)である。 推奨アクション表示画面の例である。
 図1Aは、本実施例の推奨アクション通知システム50の全体像である。推奨アクション通知システム50は複数の自動分析装置51a~zとネットワーク53を介して接続される学習装置52とを有する。自動分析装置51は臨床検査室、臨床検査センターなどに設置されている。学習装置52に接続される自動分析装置51の数に特に制限はない。学習装置52のハードウェアは、HDD(Hard disk drive)、SSD(Solid State Drive)のような記憶装置を備える情報処理装置である。後述する図1Bには、自動分析装置51または学習装置52の実行する機能が機能ブロック図で表現されており、その各機能は、ソフトウェアのプログラムコードをメインメモリに読み込み、プロセッサが読み込んだプログラムコードを実行することで実現される。情報処理装置がプログラムによって実現する機能を本実施例では「部」と称することがある。また、学習装置52の処理するデータが大規模データである場合には、データそのものを学習装置52の記憶装置に保存する必要はなく、例えば、クラウド上のオブジェクトストレージに保存し、対象データにアクセスするためのデータパスを保存するのであってもよい。学習装置52は1台のサーバにより実現されても、分散処理サーバにより実現されてもよく、ハードウェアの物理構成には限定されない。
 図1Bは推奨アクション通知システム50の概要を示すための機能ブロック図である。詳細については後述するが、自動分析装置51では、入力部11から装置のオペレータによって入力されるアクションの効果情報とデータベース62に格納されている装置データから、データセット作成部61が、アクションの効果情報とアクションと関連する装置データ(「関連装置データ」という)とを含む学習用データセットを作成する。なお、後述するように、異常検知部60が検体測定結果やメンテナンス結果から異常を検知してオペレータに通知(例えば表示部10に表示する)したことをトリガとしてなされたアクションを、学習用データセットを作成するアクションの対象とする。
 データセット作成部61が生成した学習用データセットは、ネットワーク53を介して学習装置52へ送信される。学習装置52では、更新部71が学習用データセットに基づき教師信号を作成し、学習モデル72を更新する。更新された学習モデル72は、自動分析装置51にネットワーク53を介して配信される。一方、自動分析装置51では、検体測定結果やメンテナンス結果を出力するごとに、データベース62に格納されている関連装置データが処理部63により学習モデル72に入力され、推奨アクションを出力する。推奨アクションは自動分析装置51の表示部10に表示されることにより、オペレータに通知される。
 図2に、自動分析装置51の概略を示す。自動分析装置51は、主として、サンプルディスク1、試薬ディスク2、反応ディスク3、反応槽4、サンプリング機構5、ピペッティング機構6、攪拌機構7、測光機構8、洗浄機構9、表示部10、入力部11、記憶部12、制御部13を備えて構成されている。サンプルディスク1には、採取したサンプルが入れられた複数の試料容器16が、円形ディスク17の円周上に固定されて並べられており、円形ディスク17は、図示しないモータや回転軸等から構成される駆動機構により、位置決め可能に周方向回転する。試薬ディスク2には、サンプルと混合して反応させるための試薬が入れられた複数の試薬ボトル18が円形ディスク19の円周上に固定されて並べられており、その周囲は、温度制御された保冷庫20になっている。また、円形ディスク19は、図示しないモータや回転軸等から構成される駆動機構により、位置決め可能に周方向回転する。反応ディスク3には、サンプルおよび試薬を入れるための反応容器21を保持した反応容器ホルダ22が、複数取り付けられており、駆動機構23により、周方向回転と停止とを一定サイクルで繰り返して、反応容器21を間欠移送する。反応槽4は、反応容器21の移動軌跡に沿って設置され、サンプルと試薬の化学反応を促進するために、例えば、温度制御された恒温水により、反応容器21内のサンプルと試薬とが混合された反応液を一定温度に制御する恒温槽である。反応容器21は反応槽4内を移動する。サンプリング機構5は、プローブ24と、支承軸25に取り付けられたアーム26と、支承軸25を回転中心にサンプルディスク1と反応ディスク3との間を往復可能にする駆動機構とを備えて構成され、予め定められたシーケンスに従って、サンプルディスク1の回転により定位置に移送されてくる試料容器16内のサンプルを、反応容器21に供給する。同様に、ピペッティング機構6は、プローブ27と、支承軸28に取り付けられたアーム29と、支承軸28を回転中心に試薬ディスク2と反応ディスク3との間を往復可能にする駆動機構とを備えて構成され、予め定められたシーケンスに従って、試薬ディスク2の回転によって定位置に移送されてくる試薬ボトル18内の試薬を、反応容器21に供給する。なお、試料容器16および試薬ボトル18の各々には、異なる種類のサンプルおよび試薬が入れられており、必要量が反応容器21に供給される。攪拌機構7は、その位置(攪拌位置)に移送されてきた反応容器21内のサンプルおよび試薬を撹拌して混合する攪拌機構である。攪拌機構7は非接触攪拌方式による攪拌機構であり、攪拌位置で反応容器21の側面から音波を照射可能になる位置に圧電素子(図示せず)を固定する固定部31と、圧電素子を駆動する圧電素子ドライバ14と、攪拌機構コントローラ15を含んでいる。
 制御部13は、サンプルディスク1、試薬ディスク2、反応ディスク3、反応槽4、サンプリング機構5、ピペッティング機構6、攪拌機構7、測光機構8、洗浄機構9に制御信号を送り、各々の動作を制御するとともに、本実施例の推奨アクション通知システムの機能、具体的には、図1Bに示す異常検知部60、データセット作成部61、処理部63の機能を実行する。表示部10は、分析項目や分析結果等の各種画面表示を行い、入力部11は、分析項目等の各種情報の入力を行う。記憶部12は、各機構を制御するための予め定めたシーケンス(プログラム)や分析項目等の各種情報を記憶する。図1Bに示したデータベース62や学習装置52から配信された更新された学習モデル72も記憶部12に記憶されている。
 図3は、学習モデル72の更新フローチャートである。なお、学習モデル72は、学習するアクションに応じて入出力が異なるため、推奨アクション通知システム50は、アクションに応じて個々に学習モデルを作成する。学習対象とするアクションはシステムにおいて選択されるが、メンテナンスの実行、試薬交換、検体の希釈再測定など装置異常時に実施するオペレータ操作が選択されることを想定している。
 学習モデルは、推奨アクション通知システム50があらかじめ収集した装置異常データとそれに対応する推奨アクションと異常原因とを教師信号として初期学習されているものとする。
 自動分析装置51の異常検知部60は、装置が実施した検体検査結果やメンテナンス結果から何らかの異常を検知すると、アラームをオペレータに通知する(S10)。オペレータはその異常に対処するためのアクションを実行する(S01)。自動分析装置の制御部13はオペレータのアクションを装置の動作ログとして記録し(S11)、オペレータが学習対象のアクションを行ったと動作ログから判定される場合、自動分析装置のデータセット作成部61はアクション実行後にオペレータのアクションの有効性評価を入力する入力画面を表示部10に表示する(S12)。このように、本フローチャートが適用されるのは装置における何らかの異常の発生を異常検知部60が検知し、それをトリガにオペレータがアクションを実行した場合であって、定期的なメンテナンスにおけるアクションについては、学習用データセットの収集対象とはしない。アクションによる効果の有無が明確な場合のみを学習用データセットとして収集することで、学習を最適化することができるためである。
 図4にアクション評価入力画面80の例を示す。実行内容表示部81にオペレータが実行したアクションが表示される(図中の[アクション名]にはオペレータの行った具体的なアクション名が表示される)。オペレータは効果ボタン82のいずれかを選択することにより、アクションの有効性評価を入力する(S02)。また、異常原因選択部83にオペレータのアクションによって判明した異常原因を入力する(S02)。オペレータの入力手数の削減及び表現のばらつきを抑えるため、選択方式により入力がなされるようになっている。オペレータが入力したアクション評価と異常原因は、自動分析装置51の記憶部12に記録される(S13)。
 データセット作成部61は、アクションにつき、オペレータが入力した評価、異常原因、関連装置データを含む学習用データセットを作成する(S14)。作成された学習用データセットは学習装置52へ送信される(S15)。
 関連装置データは、学習モデルの更新のため、オペレータのアクション実行日時を基準に、あらかじめ設定された期間について収集される装置データである。関連装置データの例を図5に示す。装置データと呼称しているが、装置の機構、ハードウェアに限定されるものではなく、装置のオペレーションに係る機構、ハードウェア、試薬、検体についての情報、分析結果データなどを広く含む。オペレータのアクションの実行が有効な異常(異常原因)によって、その予兆が表れる装置データは異なるため、関連装置データは、アクションごとに設定される。図5では、アクションごとに設定される関連装置データの種類をデータセットグループごとにまとめて例示している。データセットグループとは、アクションをその内容によってグルーピングしたものである。「装置」、「試薬」、「検体」の3つのデータセットグループは、それぞれ装置、試薬、検体に関するアクションのグループであり、収集する関連装置データの種類について共通性が高い。
 さらに、学習用データセットには、アクションに関する時間情報を含むことが望ましい。時間情報としては、アクションの実行日時と、異常検知部60が検知したアクションの実行が有効であった異常(エラー)についてのエラー発生日時を含む。
 学習装置52の更新部71は、このような学習用データセットを受信し(S21)、受信した学習用データセットに基づく教師信号により、学習モデル72を更新する(S22)。更新された学習モデルは所定のタイミングで自動分析装置51に配信される。
 学習モデル72には、ニューラルネットワーク、回帰木、ベイズ識別器などの任意の学習器を用いることができる。図6にニューラルネットワークによる学習モデルの例を示す。学習モデル90は、入力層91に入力された情報が、中間層92に伝搬され、さらに出力層93へと順に伝搬され、出力層93から入力層91に入力された情報に基づく推論結果を出力する。入力層91、中間層92、出力層93はそれぞれ、丸印で示される複数の入力ユニット、中間ユニット、出力ユニットを有している。なお、通常ニューラルネットワークの中間層は複数層であるが、図では中間層92で代表させて示している。入力層91の各入力ユニットに入力された情報は、入力ユニットと中間ユニットとの間の結合係数によって重みづけされ、各中間ユニットに入力される。中間層92の中間ユニットの値は、入力ユニットからの値が加算されることによって算出される。また、中間層92の各中間ユニットからの出力は、中間ユニットと出力ユニットとの間の結合係数によって重み付けされ、各出力ユニットに入力される。中間ユニットからの値が加算されることにより、出力層93の出力ユニットの値が算出される。このように、中間層92での処理は、入力層91に入力された入力データの値を非線形変換して、出力層93の出力データとして出力することに相当する。
 図6に示す学習モデル90はアクション「反応セル洗浄」に関する学習モデルであって、入出力データ例とともに示している。入力層91には関連装置データ(または、その加工データ、以下では区別せず関連装置データと表記する)が入力され、出力層93から入力に応じた演算結果が出力される。入力層91に入力される関連装置データとしては、学習モデルごとに定義された分析結果やメンテナンスデータなどの時系列測定結果94、アクションに影響を及ぼす試薬情報、検体情報などの分析情報95が含まれる。出力層93からの出力データは、アクション「反応セル洗浄」に関係する推論結果であって、アクション関連情報97、異常原因98が含まれる。アクション関連情報97には、アクション(ここでは「反応セル洗浄」)の推奨可否、エラー発生までの平均的残り時間、アクション実行までの平均的残り時間を含む。エラー発生までの平均的残り時間は、異常検知部60がアクションに対応する異常(エラー)を検知するまでに要する平均的な残り時間を指し、アクション実行までの平均的残り時間は、オペレータによるアクションが実行されるまでに要する平均的な残り時間を指す。エラー発生までの平均的残り時間は、アクションが推奨されない場合においても、将来のいつくらいの時期にアクションの必要性が生じるかを知る目安になる。アクション実行までの残り時間は、さらに各施設での運用やオペレータの経験値が加味され、一般的には将来のいつくらいの時期にアクションが実行されているかを知る目安になる。
 出力ユニット「反応セル洗浄(アクション)の推奨」や「異常原因(セルの汚れ)」の出力値は確率値であり、出力された確率値があらかじめ定められた閾値以上か、未満かにより、アクションとして推奨するか、あるいは異常原因であるかどうかを判定する。例えば、出力ユニット「反応セル洗浄の推奨」が1に近い程推奨する、0に近い程推奨しないことを意味する。同様に、出力ユニット「異常原因(セルの汚れ)」が1に近い程確からしく、0に近い程疑わしいことを意味する。一方、出力ユニット「エラー発生までの平均的残り時間」、出力ユニット「アクション実行までの平均的残り時間」からの出力は、残り時間の値そのものが出力される。
 学習モデルの更新処理(S22)においては、更新部71は、学習モデル90の入出力データに対応する教師信号を学習用データセットに基づき作成する。教師信号の入力値は関連装置データである。一方、教師信号の出力値は、この例では、以下のようになる。アクションの有効性評価が効果ありであれば、「反応セル洗浄の推奨」の出力値を1、効果なしであれば、「反応セル洗浄の推奨」の出力値を0とする。また、異常原因が「セルの汚れ」であれば、「異常原因(セルの汚れ)」の出力値を1、それ以外であれば「異常原因(セルの汚れ)」の出力値を0とする。また、時間情報に関しても、エラー発生日時、アクション実行日時の所定の基準時点からの経過時間を算出して、教師信号の出力値とする。所定の基準時点は、例えば、前回のアクションの実行日時とすればよい。
 更新部71は、作成した教師信号の入力値(関連装置データ)を入力層91に入力し、出力層93から出力される値が、教師信号の出力値となるよう、ユニット間の結合係数の値を調整する。
 学習モデル72の精度を高めるためには、数多くの学習用データセットを得ることが必要であるが、学習効果を高めるためには、運用が近似した自動分析装置51からの学習用データセットを用いて学習モデルを構築することが望ましい。自動分析装置51ごとに、運用、検査内容に違いがあり、これらが近似する自動分析装置程、共通する異常の発生傾向を有し、異常に対する対処方法もより参考になるといえる。例えば、装置の稼働時間が長い施設における自動分析装置の方が、早くランプ交換が必要になる、あるいは血清だけを分析している施設より血しょうをも分析している施設における自動分析装置の方が、こまめにプローブ洗浄を行うことが必要になるといったように、装置の運用の違いによって異常の発生傾向には違いがある。
 そこで、学習モデル72をさらに運用状況の近い施設のグループごとに細分化した学習モデルとすることで、学習モデルの精度をさらに高めることができる。図7は、運用テーブル100の例である。学習装置52は、施設ごとにその自動分析装置の運用状況についての情報を収集し、運用テーブル100で管理する。典型的な運用例をグループ(ここではグループAを示している)として定義し、グループの定義する運用状況と各施設の運用状況との近似性に基づきグループの対象とするか否かを判定する。運用状況情報欄101にはグループについて定義される運用状況情報と各施設の運用状況情報が登録されている。近似性欄102にはグループについて定義される運用状況と各施設の運用状況との相関値が登録され、対象判定欄(グループA)103には、相関値に基づき判定されたグループ(グループA)の対象か否かが登録されている。この例では、施設AがグループAの対象施設と判定され、それ以外の施設は対象外とされている。このように、学習モデルを運用形態の近似性の高い自動分析装置のデータを収集して学習させることによって、より信頼性の高い学習モデルの構築が可能となる。なお、運用状況の全ての項目が近似していることをグループの条件とするのではなく、異常原因に応じて、運用状況の1または複数の項目が近似していることをグループの条件とするのでよい。
 図8に、自動分析装置51が学習モデル72を用いて推奨アクションを出力するフローチャートを示す。自動分析装置51が検体分析結果やメンテナンス結果などを出力する(S31)たびに、学習モデルを用いた診断をリアルタイムに実行することが望ましい。これにより、装置の異常を早期に検知し、オペレータに通知することが可能になる。処理部63は、診断を実行する学習モデルを選択する(S32)。自動分析装置51の出力結果がその関連装置データとして設定されている学習モデルを抽出すればよく、複数の学習モデルが抽出される場合もある。抽出された学習モデルに対して、その学習モデルに応じた出力結果を含む関連装置データを入力する(S33)。学習モデルから出力される推奨ユーザアクションなどの推論結果を取得し(S34)、画面表示する(S35)。
 図9は表示部10に表示される推奨アクションの表示画面例を示す。推奨アクション表示画面110は、推奨アクション表示部111、推奨実施時期表示部112、参考情報表示部113を含んでいる。上述のように、学習モデルから出力値であるアクションの推奨可否は、学習モデルから出力される確率値がある閾値以上か未満かにより決定されるが、推奨アクションは一つとは限らず、複数のアクションが推奨される可能性がある。このように、複数のアクションが推奨される場合には、確率値によって推奨度合いが判定できるため、閾値と確率値との差分の大きい推奨アクションを優先度の高い推奨アクションとして画面表示する。この例では、推奨アクションごとに推奨度合いをバー114で表示するとともに、優先度の高い方から順に推奨アクションの内容を表示する。ここでは先立つ推奨アクション表示画面110aに、より優先度の高かったアクション「反応セル洗浄」を表示し、後続する推奨アクション表示画面110bに、アクション「反応セル交換」を表示している。
 推奨アクション表示部111には、推奨するアクションの名称とその推奨度合いが表示される。バー114のハッチング部分が大きい程、推奨度合いが大きいことを示す。
 推奨実施時期表示部112には、学習モデルからの出力値に加え、自動分析装置における当該アクションの実施履歴、実施予定があればそれらの日時もあわせて表示する。なお、カレンダー中の網掛け日付が本日を表しており、黒丸印でアクション「反応セル洗浄」が推奨されていることを示している。さらに、参考情報として、一般的な自動分析装置におけるエラー発生日時やアクション実施日時を、学習モデルから出力される平均的な残り時間から推定し、参考情報として表示する。実際にオペレータが推奨されたアクションを実際に実行するかどうか、一般的、平均的な場合でのタイミングをもとに判断することが可能になる。
 参考情報表示部113には、あらかじめ定められた推奨アクションの要否判断について重要性の高い装置データ、例えば反応セル洗浄の場合は反応セルブランク測定データの実施履歴を表示することができる。これにより、推奨アクションがオペレータの経験に照らし合わせて妥当なものか、オペレータがあらためて装置データを収集しなくても確認することが可能になる。
 図10~図12を用いて、アクション「光源ランプ交換」の学習例について説明する。光源ランプの交換は、定期間隔または一定時間以上使用した場合のどちらか早い方、または、光度計チェック値が閾値を超えた場合に交換を行うことが一般的である。光度計チェック値の交換閾値は設定されていても、かならずしも閾値を超えた後にランプが切れるわけではないので、定期的または一定時間以上使用した場合の交換が推奨されている。ただし、定期的な交換が推奨されているといっても、各施設における装置の立ち上げ時間に応じて適切な期間は変わる。例えば1日5時間使用する施設と1日10時間使用する施設では、1日10時間使用する施設の方が頻繁に交換する必要がある。このため、以下の説明において、学習に用いる学習用データセットは、装置運用時間が近い施設の自動分析装置からのデータが収集されているものとする。
 図10の学習モデル例は、関連装置データとして光源ランプに関する時系列測定データ、アクションに関する時間情報として光源ランプが原因で測定データに異常が発生したタイミング、オペレータの光源ランプ交換タイミングを含む学習用データセットを収集し、効果的な光源ランプ交換タイミングを推奨するものである。学習モデル120の入力層121には、関連装置データである光源ランプの時系列光度計チェックデータ、時系列の主波長、副波長ごとの反応モニタデータが入力され、出力層122からは光源ランプ交換推奨可否、参考情報として、装置運用が近似する施設の自動分析装置における反応モニタデータに異常が出始めるまでの平均的残り時間、光源ランプ交換を実行するまでの平均的残り時間が出力される。
 図11に学習または推論に使用する光度計チェックデータ例である時系列吸光度データを示す。光源ランプは新品に交換してからの時間が経過するにつれて光量が減少し、吸光度が徐々に増加する傾向がある。図12は学習または推論に使用する反応モニタデータ例を示す。光源ランプの寿命がせまってくると、光量が不安定になり、反応過程上に吸光度がジャンプしたスパイクノイズ131が発生し、リニアリティ異常が発生する。時間がたつにつれスパイクノイズ131は増加する傾向にある。学習モデル120は、時系列データからこのような特徴量を把握することにより、光源ランプ交換の推奨可否を推論するものである。
 学習モデル120の学習及び学習モデル120を用いた推論は、アクション「反応セル洗浄」の場合と同様であるので、重複する説明は省略する。図13に推奨アクション表示画面140を示す。推奨アクション表示画面140は、推奨アクション表示部141、推奨実施時期表示部142、参考情報表示部143を含んでいる。各表示部は図9に示した表示部と同様であるので、重複する説明は省略する。オペレータは関連装置データの時系列データに基づく光源ランプの推奨可否と、同様の運用を行っている自動分析装置での平均的なエラー発生タイミングやオペレータの交換タイミングに基づき、効果的なタイミングで光源ランプの交換が可能になる。
 図14~図17を用いて、アクション「サンプルプローブ外壁清掃」の学習例について説明する。サンプルプローブの外壁は測定完了後に毎日洗浄する必要がある。洗浄を怠ると、サンプル分注精度が低下する可能性がある。サンプル分注精度が低下すると、検体測定データに影響が発生するが、測定データだけではもともと値が異常値の検体であるのか、サンプル分注精度が低下したことが原因なのかはわからない。ここでは、測定データに異常があり、サンプルプローブの外壁清掃を実行した場合において、効果があったかどうかをユーザに入力してもらう。すなわち、効果があればサンプル分注精度の低下が原因であったと推定できる。このようにして収集した学習用データセットに基づき、測定データからサンプルプローブの外壁清浄を推奨する学習モデルを作成する。この場合、サンプルプローブの汚れ具合は、使用している検体の種類(血清、血しょう、全血)や運用時間(1日24時間運用など)によって変わってくる。このため、以下の説明において、学習に用いる学習用データセットは、サンプルプローブの汚れ具合に影響する運用状況が近い施設の自動分析装置からのデータが収集されているものとする。
 図14の学習モデル例は、関連装置データとして主波長、副波長の時系列反応モニタデータ、アクションに関する時間情報としてサンプルプローブ外壁のよごれが原因で反応モニタデータに異常が発生したタイミング、オペレータのサンプルプローブの外壁清掃タイミングを含む学習用データセットを収集し、効果的なサンプルプローブの外壁清掃タイミングを推奨するものである。学習モデル150の入力層151には、関連装置データである時系列の主波長、副波長ごとの反応モニタデータが入力され、出力層152からはサンプルプローブ外壁清掃推奨可否、参考情報として、装置運用が近似する施設の自動分析装置における、反応モニタデータに異常が出始めるまでの平均的残り時間、サンプルプローブ外壁清掃を実行するまでの平均的残り時間が出力される。
 図15にサンプルプローブの外壁清掃を怠ったときの測定結果、図16A、Bにサンプルプローブの外壁清掃を怠ったときの反応モニタデータを示す。図16Aは、ALB反応過程、図16BはCRE反応過程のモニタデータである。サンプル分注精度が低下することによって、複数の項目で、同じ検体の初回データと再測定データとで異なる測定結果が得られる。学習モデル150は、反応過程の時系列データからこのような特徴量を把握することにより、サンプルプローブ外壁洗浄の推奨可否を推論するものである。
 学習モデル150の学習及び学習モデル150を用いた推論は、アクション「反応セル洗浄」の場合と同様であるので、重複する説明は省略する。図17に推奨アクション表示画面160を示す。推奨アクション表示画面160は、推奨アクション表示部161、推奨実施時期表示部162を含んでいる。各表示部は図9に示した表示部と同様であるので、重複する説明は省略する。オペレータは関連装置データの時系列データに基づくサンプルプローブ外壁清掃の推奨可否と、同様の運用を行っている自動分析装置での平均的なエラー発生タイミングやオペレータの交換タイミングに基づき、効果的なタイミングでサンプルプローブ外壁清掃が可能になる。なお、推奨アクション表示画面160に、参考情報表示部を設け、図16Aに示したような時系列データを表示してもよい。
 以上、本発明を実施例、変形例に基づき説明したが、上記した実施例、変形例に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲でさまざまな変形が可能である。例えば、推奨アクション通知システムは複数の自動分析装置と学習装置とで構成する例を説明したが、単体の自動分析装置で構成することもできる。ただし、複数の自動分析装置からの学習用データセットを学習に用いることにより、多数の自動分析装置の情報を早期に収集し、学習効果を促進することが可能である。さらに、自己以外の自動分析装置からの学習データを収集することで、上述したような平均的な自動分析装置における推論結果を得ることができ、推奨されたアクションを実際に実行するかどうかの判断に用いることができる。なお、学習モデルを用いる推論を自動分析装置において行う例を示したが、処理部63を学習装置あるいはその他の情報処理装置に設けて、実施してもよい。
 また、推奨アクション通知システムは、例えばスマートフォンなどのモバイル端末でオペレータに通知する構成を備えてもよい。これにより、推奨アクションが生じた場合に、オペレータの場所を制限することなく、その通知を受け取ることができる。また、オペレータのアクションの効果入力を画面入力の他にも、音声入力などオペレータの入力負荷を軽減する他の入力方法を採用してもよい。
1:サンプルディスク、2:試薬ディスク、3:反応ディスク、4:反応槽、5:サンプリング機構、6:ピペッティング機構、7:攪拌機構、8:測光機構、9:洗浄機構、10:表示部、11:入力部、12:記憶部、13:制御部、14:圧電素子ドライバ、15:攪拌機構コントローラ、16:試料容器、17,19:円形ディスク、18:試薬ボトル、20:保冷庫、21:反応容器、22:反応容器ホルダ、23:駆動機構、24,27:プローブ、25,28:支承軸、26,29:アーム、31:固定部、51:自動分析装置、52:学習装置、53:ネットワーク、60:異常検知部、61:データセット作成部、62:データベース、63:処理部、71:更新部、72:学習モデル、80:アクション評価入力画面、81:実行内容表示部、82:効果ボタン、83:異常原因選択部、90,120,150:学習モデル、91,121,151:入力層、92:中間層、93,122,152:出力層、94:時系列測定結果、95:分析情報、97:アクション関連情報、98:異常原因、100:運用テーブル、101:運用状況情報欄、102:近似性欄、103:対象判定欄、110,140,160:推奨アクション表示画面、111,141,161:推奨アクション表示部、112,142,162:推奨実施時期表示部、113,143:参考情報表示部、114,144,163:バー、131:スパイクノイズ。

Claims (14)

  1.  第1の自動分析装置を含む複数の自動分析装置と、前記複数の自動分析装置とネットワークで接続される学習装置とを含み、オペレータに前記第1の自動分析装置に対して実行するアクションを推奨する推奨アクション通知システムであって、
     前記第1の自動分析装置からの検体分析結果データまたはメンテナンス結果データを受けて、前記検体分析結果データまたは前記メンテナンス結果データを含む関連装置データを学習モデルに入力し、前記学習モデルが出力する所定のアクションの実行を推奨する確率値が所定の閾値以上である場合にはオペレータに前記第1の自動分析装置に対して前記所定のアクションの実行を推奨する処理部と、
     前記複数の自動分析装置からの学習用データセットに基づき前記学習モデルの更新を行う更新部とを備える推奨アクション通知システム。
  2.  請求項1において、
     前記第1の自動分析装置は前記処理部を備え、前記学習装置は前記更新部を備え、
     前記更新部によって更新された前記学習モデルが、前記第1の自動分析装置に配信される推奨アクション通知システム。
  3.  請求項1において、
     前記学習モデルは、前記所定のアクションに応じて設定された関連装置データが入力される入力層と、前記入力層への前記関連装置データの入力を受けて前記所定のアクションに関係する推論結果を出力する出力層とを備え、
     前記推論結果として、前記所定のアクションの実行を推奨する確率値と前記所定のアクションの実行が有効な所定の異常が生じている確率値とを含む推奨アクション通知システム。
  4.  請求項3において、
     前記自動分析装置からの異常発生検知を受けて、オペレータが前記所定のアクションを実行したとき、
     前記自動分析装置のデータセット作成部は、前記自動分析装置の表示部にアクション評価入力画面を表示し、前記所定のアクションの実行日時を基準にあらかじめ設定された期間について前記所定のアクションに応じて設定された関連装置データを収集し、収集した前記関連装置データと、前記アクション評価入力画面より入力された前記所定のアクションの有効性評価及び異常原因とを含む学習用データセットを作成する推奨アクション通知システム。
  5.  請求項4において、
     前記推論結果として、前記複数の自動分析装置において前記所定の異常が発生するまでの平均的な残り時間と、前記複数の自動分析装置において前記所定のアクションが実行されるまでの平均的な残り時間とを含み、
     前記自動分析装置のデータセット作成部は、前記学習用データセットに、さらに前記自動分析装置において所定の基準時点から前記所定の異常が発生するまでの経過時間及び前記自動分析装置において所定の基準時点から前記所定のアクションを実行するまでの経過時間を含ませる推奨アクション通知システム。
  6.  請求項3において、
     前記処理部は、前記検体分析結果データまたは前記メンテナンス結果データが、その入力層に入力される関連装置データとして設定されている複数の前記学習モデルを抽出し、
     前記処理部は、前記検体分析結果データまたは前記メンテナンス結果データを含む関連装置データを抽出された前記複数の学習モデルに入力し、当該学習モデルが出力する所定のアクションの実行を推奨する確率値が所定の閾値以上である学習モデルが複数ある場合には、前記確率値が所定の閾値以上であった複数の学習モデルに対応する複数の所定のアクションをオペレータに推奨する推奨アクション通知システム。
  7.  請求項5において、
     前記処理部は、前記第1の自動分析装置の表示部に推奨アクション表示画面を表示し、
     前記推奨アクション表示画面には、前記学習モデルによる、前記所定のアクションの実行を推奨する確率値、前記複数の自動分析装置において前記所定の異常が発生するまでの平均的な残り時間、及び前記複数の自動分析装置において前記所定のアクションが実行されるまでの平均的な残り時間についての推論結果に基づき、オペレータに実行を推奨する前記所定のアクションの名称、前記複数の自動分析装置において前記所定の異常が発生すると推定される日時、及び前記複数の自動分析装置において前記所定のアクションが実行されると推定される日時が表示される推奨アクション通知システム。
  8.  請求項1において、
     前記更新部は、前記複数の自動分析装置のうち、運用及び検査内容を含む運用状況の近似性に基づき前記複数の自動分析装置をグルーピングし、運用状況が近似するとしてグループ化された自動分析装置からの前記学習用データセットに基づき前記学習モデルの更新を行う推奨アクション通知システム。
  9.  検体分析またはメンテナンスを行う自動分析装置であって、
     オペレータが自動分析装置に対して実行する所定のアクションに応じて設定された関連装置データが入力される入力層と、前記入力層への前記関連装置データの入力を受けて前記所定のアクションに関係する推論結果を出力する出力層とを備える学習モデルを記憶する記憶部と、
     前記記憶部から前記学習モデルを呼び出し、前記検体分析の結果データまたは前記メンテナンスの結果データを含む関連装置データを前記学習モデルに入力し、前記学習モデルが出力する前記所定のアクションの実行を推奨する確率値が所定の閾値以上である場合にはオペレータに前記所定のアクションの実行を推奨する処理部と、
     前記処理部により推奨された前記所定のアクションの名称を表示する表示部とを有する自動分析装置。
  10.  請求項9において、
     異常を検知する異常検知部と、
     前記異常検知部からの異常発生検知を受けて、オペレータが前記所定のアクションを実行したとき、前記表示部にアクション評価入力画面を表示し、前記所定のアクションの実行日時を基準にあらかじめ設定された期間について前記所定のアクションに応じて設定された関連装置データを収集し、収集した前記関連装置データと、前記アクション評価入力画面より入力された前記所定のアクションの有効性評価及び異常原因とを含む学習用データセットを作成するデータセット作成部とを有する自動分析装置。
  11.  請求項10において、
     前記学習用データセットは、学習装置に送信され、前記学習モデルの更新に使用される自動分析装置。
  12.  第1の自動分析装置を含む複数の自動分析装置と、前記複数の自動分析装置とネットワークで接続される学習装置とを含む推奨アクション通知システムにより、オペレータに前記第1の自動分析装置に対して実行するアクションを推奨する推奨アクション通知方法であって、
     前記複数の自動分析装置は、学習用データセットを前記学習装置に送信し、
     前記学習装置は、前記複数の自動分析装置からの前記学習用データセットに基づき学習モデルを更新し、
     前記学習装置は、更新された前記学習モデルを前記第1の自動分析装置に配信し、
     前記第1の自動分析装置は、検体分析またはメンテナンスを行い、
     前記第1の自動分析装置は、前記検体分析の結果データまたは前記メンテナンスの結果データを含む関連装置データを前記学習モデルに入力し、前記関連装置データの入力を受けて前記学習モデルが出力する所定のアクションの実行を推奨する確率値が所定の閾値以上である場合には、オペレータに前記所定のアクションの実行を推奨する推奨アクション通知方法。
  13.  請求項12において、
     前記複数の自動分析装置のいずれかの自動分析装置が異常の発生を検知したとき、
     前記異常の発生を検知した自動分析装置は、オペレータに前記異常の検知を通知し、
     前記異常の発生を検知した自動分析装置は、オペレータが前記異常の検知の通知を受けて前記所定のアクションを実行したとき、当該自動分析装置の表示部にアクション評価入力画面を表示し、
     前記異常の発生を検知した自動分析装置は、前記所定のアクションの実行日時を基準にあらかじめ設定された期間について前記所定のアクションに応じて設定された関連装置データを収集し、収集した前記関連装置データと、前記アクション評価入力画面より入力された前記所定のアクションの有効性評価及び異常原因とを含む学習用データセットを作成する推奨アクション通知方法。
  14.  請求項12において、
     前記学習装置は、前記複数の自動分析装置のうち、運用及び検査内容を含む運用状況の近似性に基づき前記複数の自動分析装置をグルーピングし、運用状況が近似するとしてグループ化された自動分析装置からの学習用データセットに基づき前記学習モデルの更新を行う推奨アクション通知方法。
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