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事例08

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開発背景

近年バイオテクノロジーの進歩は目覚しく、新製品が次々に発表されています。熾烈な競争の中では新しいアイデアを取り込んだ製品をすばやく開発することが重要となっています。今回、ヤマト科学株式会社様の遺伝子検査装置・ジェノパターンアナライザGP1000の開発に参加させて頂きました。その過程で新しい開発手法をヤマト科学株式会社様と共同で編み出しましたので、その内容について紹介いたします。

課題

1. 新しい開発手法の考案
6ヵ月後に開催される展示会“バイオEXPO”に新製品を出品することが前提だが、従来の手法では開発から6ヵ月間で展示会に出品する製品を開発することは困難であり、新しい開発の手法を考案する必要があった。

2. 新しい開発手法を実現するツールの選択
1.機能を実現し性能を確認する、2.試作品を製作する、3.展示会へ出品する、の3つの段階で開発しなければならない。開発途中に方式変更などが予想されるので、それらにフレキシブルに対応するハードウェアとソフトウェアのツールを探す。

3. 展示会に出品して魅力あるレベルの完成度が必要

ソリューション

1. DNA解離波形の計測
試作開発する遺伝子検査装置は、細菌・ウィルスその他あらゆる遺伝子に固有の塩基配列をDNA解離波形として計測します。具体的には設定された温度制御を実行しながらサンプルの蛍光強度を電圧として計測します。

2. DNAパターンの解析
アドジーン社が開発したジェノパターン法によりDNAの解離波形を図形上のパターンとして認識し、全体的な比較・同定を行います。具体的には既知のサンプル(結核菌など)を計測してマスタ登録しておき、未知サンプル計測後のグラフ波形をマスタ波形と比較して同定します。

結果

1. 端子ダイオードテスト、端子ショートテスト
スイッチ(NI PXI-2503)とデジタルマルチメータ(NI PXI-4070)を使用して実現することができました。

2. ICとの通信
デジタルパターンI/O(NI PXI-6551)を使用して、0~3 Vのデジタル信号制御を実現しました。このボードは、電圧レベルを-2.0 V~5.5 Vまで10 mVステップで 設定することができます。

3.ICの機能テスト
マルチファンクションDAQ(NI PXI-6281)、音響・振動解析用DAQ(NI PXI-4461)、カウンタ(NI PXI-6602)及びNI LabVIEWの解析関数(高調波アナライザ、実効 値など)を使用して機能テストを実現することができました。

4.DUT基板のリレー制御
デジタルI/O(NI PXI-6508)を使用し、中間にリレー駆動回路を入れて制御しています。また、上位ハンドラとの通信も、このデジタルI/Oで行いました。

5. 2個同時に試験できること
2個同時に試験するために、スイッチ、デジタルマルチメータ、音響・振動解析用DAQの各ボードを複数枚搭載しています。NI TestStandのマルチスレッド機能を使 用して、2個あるいはどちらか片方の試験を行う場合は、上位ハンドラからの指示をソフトウェアが認識して試験を実行し、合否判定結果を返します。

6. 1ヶ月でソフトウェアを完成させること
ソフトウェア開発にTestStandとLabVIEWを使用して開発期間の短縮を実現しています。

まとめ

新製品の開発を行うとき、試作ハードウェアを製作し、並行してソフトウェアの開発を行います。結合テストを行って見つかった問題点をいち早く解決しなければハードウェアとソフトウェアの開発コストは増すばかりです。試作ハードウェアの短期製作、運用ソフトウェアの短期開発、問題点の短期解決にLabVIEWとPXIの組み合わせは強力なツールとなります。そして、その試作装置を新製品として展示会に出品しても十分魅力あるレベルの完成度が得られます。本開発において「LabVIEWとPXIを採用して開発コストを60%削減することができた」とヤマト科学株式会社・取締役依田様から伺っております。東京ビッグサイトで行われた展示会、“バイオEXPO”に遺伝子検査装置「ジェノパターンアナライザGP1000」を出品することもできました。

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