クライアントサーバシステムを応用した医薬品研究開発支援システム

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医薬品研究開発支援システム

MedicalSupplie$R&DSupportSystemMakingU$eOfClientSeⅣerSy$temS 村上学* 山本雅彦* 上田至克** ルjb乃α∂㍑ルグ㍑rα々α7邦∠ 〟αゴβゐ一浪(ノ†1z〃甘α〝Zrンわ n)ぶカ7々α′5〟亡ノわdα アプリケーションウインドウを採用したハイパーノートシステムの画面例 _{コンピュータを実験ノート･} 研究ノート感覚で手軽に利用でき,研究者の思考の連続化を図っている｡医薬品研究開発で,研究者が実験ノート感覚(ハイパーノート)でコンピュータを利用できるように,口絵に示すようなアプリケーションウインドウを採用した研究開発支援システムを三共株式会社と共同で開発した｡今回,より効果的なシステムとするためにさらに一歩進め,操作性の向上を追求したシステムのプロトタイプを開発し,研究者の意思の流れに *日立製作所情報システム開発本部 _{**日立製作所システム事業部} 沿った継ぎ目のないアプリケーション間移動やデータベース間での操作の移動などが行えることを確認した｡このプロトタイプでは,クライアントサーバシステムをモデルとしてワークステーションへの機能分散を図り,操作および情報獲得への知的支援機能の組み込みを試み,ネットワーク _{アプリケーショ} ンサポートを全面的に考慮した｡

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ll はじめに企業情報は,｢攻めの情事凱と｢守l)の情事臥とに大別できる｡研究開発情事削ま両方にまたがる｢情報のかなめ+ であると言える｡どの情報を,どのように収集し,またどのような形式で蓄積し,どのように有効利用を図るか, どのように効率よく目的を達成できるかを体系化することは,企業戦略+L,重要な問題と考える｡良質で独創性のある新製品を開発するためには,質の高い情報の収集とその各種操作をおろそかにすることはできない｡内部情報に限らず,例えば外部の研究機関や他社の活動状況, 研究開発状況などを,精度よく,常時,収集･整理･配布して担当者を支援したり,各種情報を積極的に分析･加工して,戦略的･戦術的意思決定に役立たせなければならない｡特に医薬品研究開発での情報処理の周りには GLP(GoodLaboratoryPractice),GCP(GoodClinical Practice)などの業界規約事項への対処や,高度な機密保市場調査･医薬･薬学･技術の動向調査･アイディア研究指向領域の決定 _{研究テーマの決定} 化合物としてとらえる｡生物活性スクリーニング一般薬理吸収排せつ理化学的性質･安定性高汐ハスカノリーニング第一次安全性試験短期連続投与急性毒性製剤学的研究主効果の研究第二次安全性試験亜慢催特急性奇殊性毒形毒毒性性性性毒性原末の安定性試験法総合評価製剤学的研究研究安全性の追加試験主効果の追加試験臨床試験(PHl) 護対策なども含まれている｡ここでは,``FOREFRONT”コンセプトに基づいた｢エンドユーザーの視点に立ったシステムの提案･構築+の中の構築事例の一つとして,研究開発支援システムの開発と,そのクライアントサーバモデルへの展開について述べる｡

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_{SH/1システムの開発}

I実薬品の研究開発での調査･企画･計画･実施の各ステップ(図1)の巾で,管理業務･研究業務を統合的に支援する目的で,昭和59年11月に開始した三共株式会社と日立製作所の共同開発プロジェクト(研究開発支援システム:SH/1システム)は,初期の目的を達成し,現在本稼動している｡開発にあたり,研究開発部門に点在している技術および情報に着目し,それらを利用する各ステップ(図=が必要としている機能を洗い出した｡これを基に,共通に使え,属性の違いを意識せずに円滑に操作製品試験規格･安定性総合評価吸収･排せつ･容認性少数健康人･安全性製剤学的研究研究安全性の追加試験主効果の追加試験臨床試験(PH2) 安全性･製造法検討包装規格処方検討総合評価少数患者安全性･効果臨床評価(PH3) 有効性･安全性多施設･多数患者申請発売フォローアップ研究副作用モニタ薬効拡大･適用拡大研究販売活動副作用報告注:略語説明 _{PHl(フェーズ1:安全性および投与量の決定),PH2(フェーズ2:有効性の評価,副作用の調査),PH3(フェーズ3:有効性の確認,長期投} 与による有害作用の監視) 図l医薬品の研究開発ステップと情報システム医薬品研究開発での各ステップのうちで,管理業務,研究業務の統合的支援を目的とした情報システムである｡

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ができるシステムを計画した｡研究支援への基本的な考え方は,アイディアを生み出すための情報の提供(情報の活性化につながる｡)と操作ツールの提供,非創造的業務の省力化へのツールの提供を前提とした｡操作面では, (1)無意識なうちのシステムへの参加 (2)他の研究者の影響を受けない独立した個人単位の環境 (3)簡単でやさしく,統一された操作 (4)研究者の意思の流れに沿った操作を追求した｡研究者側からの具体的なシステムへの期待としては,図2のような例があげられる｡図2に示すような機能を実現させるために,システム開発アプローチをプロセス中心形からデータ中心形にして,連結子による属性を越えたデータベース間の連携を図り,情報の選択と操作に知的支援を検討した｡その結果,ハイパーノートと名づけた汎(はん)用システムと, 各種管理業務支援用システムを開発した(図3)｡ 2.1ハイパーノェトシステムこのシステムは実験ノート感覚でコンピュータを利用できるように,作業の継続性･途中経過の保存･メモ書き機能を持ち試行錯誤を可能にするもので,次のようなサブシステムで構成する｡ (1)ハイパーノートシステムの中核をなすエンジン部分であり,治工具的な機能はすべて含まれる｡アプリケーションウインドウシステムとして機能し,以下のサブシステムの入口とな化学構造と実験データの相互検索生物実験データや関連データの同時表示る(図4)｡ (2)文献検索システム社内の報告書や明日の新薬(治験薬情報データベース)削),RINGDOC(医学,薬学文献データベース)㌫2)などの導入データベース,すなわち文献形データベースを高速で検索するシステムである｡シソーラス(知識辞書)制御によって検索者の語彙(い)の拡張あるいは選択を支援し,同義語検索･関連語検索などの操作が簡単にできる (図5)｡検索結果出力時に指定された項目領域内の文書中から化合物名を探索し,データベース連携機能によって化学構造を文書情事馴こ併合して表示する｡ (3)化合物･生物活性情報システム化合物情報システムは,化学構造の作画･保存･印刷･データベースの完全一致検索や部分構造検索などができる｡生物活性情報システムは,化合物に対しての各種生物実験データあるいは生理活性データの登録･作表･データベースの検索などができる｡そして,双方のクロス検索や組み合わせ出力を可能にしている｡なお,化学構造検索には特殊な自動特徴抽出方式を開発し,高速化を図った｡ ※1)テクノミクスインフォメーション社が提供している医薬品開発情報データベースである｡ ※2)英国ダーウエント社が提供している医薬･薬学文献データベースである｡社内外の文献データベースの検索日本語検索語彙(い)の選択支援化学構造の同時表示研究者のニーズ実験,臨床データの入出力･解析の簡略化 SD,SE付きグラフの表示検定結果のグラフ化およぴ高次解析化学構造の出力グラフィック入力による社内化合物,試薬などの部分構造検索レポート作成支援 DTP 表,文書,グラフ化学構造注:略語説明 SD(StandardDeviation),SE(StandardError),DTP(DeskTopPublishing) 図2 _{研究者からの具体的なシステムヘの期待例} _{研究者のニーズは,非創造的な作業に適するコンピュー} タの支援が主なものである｡

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知識辞書 DB 文書･数億 DB 生物実験 DB 化合物 DB 化合物情報付加DB ハイパーノートDB 知識辞書 (シソーラス) 文書･数値入出力処理生物実験データ入出力処理化合物情報入出力処理ハイパーノート入出力処王里 DB･ファイル入出力システムワークステーション(オンライン)

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化学構造の登韓･プリントシステム端末画面表示処甥プリント処理 MMC処理コマンド実行制御文献検索システム化学構造作画･編集システム化合物･生物活性情報システムテキストエディタシステムテーブルエディタシステムグラフ _エディタシステム SAS BMDP

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-■ -.一..■ - +1..■-+｢-■ -■ ハイパーノートシステム適用業務システムその他システム注:略語説明 _{SAS(StatisticalAnalysisSystem),BMDP(BioMedicalComputerProgram-P),+BP/PP(LaserBeamPrinter/PagePrinter)} MMC(MicroMainframe Connection),DB(DataBase) 図3 研究開発支援システムの構成研究開発支援システムの全体構成を示す｡ l し00!3占.57

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卿｢圃二__+L_二二二耳￣￣1 図4 ハイパーノートシステムの画面例個々のシステムがアプリケーションウインドウとして独立し,画面上に示される例を示す｡ (4)テキストエディタ文書形データの操作システムで作成･編集･保存･印刷･外部ファイルの入出力ができる｡文献検索システムの結果編集や電子掲示板機能を持っており,これを利用研究者ファイル管理ワークステーション bs(1二!旦型[旦至 ■賢旦垂_旦___ 〔S-5い. _同-虎語■ 出血 _{語牽選択支援システム} 舟虫￣￣￣￣￣￣￣￣ニコ .AAA-0415 担8B-581(I PR白リAST白TIH PR()リACHロL M巨リAL†二けIH [PTASTA†川メ _‥りナンプラバスタ子ン ■笥r王り∫t■ 遥イ占:rrり叢話t検紫￣F戸1了:前向面へ戻る叫r 〈iT別 ¶Ⅹ一二1空シⅦ ■関連語■ 質問語の交梗構造式表示匹CC-04= ロロD-0195 打[二子喜右岳￣ EU白STATIN YPOLIPID巨MI〔旦-_ヲp吐___ OMPACTIN ⊂二ニコ￣8 山馳_墨旦⊥__⊥ 質問式に採用構造式非表示図5 _{語彙(い)選択支援システムの画面例} 質問語に対する同義語,関連語および化学構造を表示し,研究者にアイディアを生み出すための情報を提供している｡して海外ニュースや国内ニュースなど,各種情報の速報サービスができる｡ (5)テーブルエディタ実験データや臨床データなど,表形式データの操作で

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作成･編集･検索･演算･保存･各種統計量･検定･グラフ化･外部ファイルの入け1力ができる｡ (6)グラフエディタテーブルエディタで作成されたグラフを独立させて管理する｡タイトル･軸名･色変更などの編集ができる｡ (7)SAS,BMDPインタフェーステーブルエディタで作成されたデータを基に,高次解析を行う統計解析システムである｡SAS(Statistical AnalysisSystem)約,BMDP(BiomedicalComputing Program)※4)は件界的に公認されたシステムであー),ソフトウェアバリデーションに対応している｡ガイド方式によって簡単な操作で使用できる｡ (8)汎用プリント出力システムハイパーノートで作成された化学構造･文書･表･グラフを自由なレイアウトで印刷出力する｡ (9)SHL SQL(StructuredQueryLanguage)言語に準拠し,さらに化学構造処理などの機能を追加したSH/1言語であー),SH/1機能をコマンド方式で駆使することのできる問題解決形言語である｡ 2.2 _{ネットワークの構築と資源の有効利用} 図6に示すように,ネットワークシステムは汎用コン構外各研究所ピュータHITAC _{M-660Kを中心に∑ネットワークと} Ethernet※5)を併設し,マルチベンダ環境を構築してし-る｡Ethernetを基幹ネットワークとするための試みとして,無手順端末制御装置ASTCE(ASCIITerminalCon-troIEquipment)を採用したGW(GateWay)を設けることで,Ethernet側の端末から汎用コンピュータが直接利用できるようになり,ネットワーク利用層が格段に広がっている｡また,機能単位にサブネットワーク(セグメント)を張るようにデザインすることで,必要な部署から順次ネットワークに参加できるようになり,変更する場合にも他に影響を与えないネットワークを構築することが可能となっている｡ネットワークシステムとデータベースシステムを連携することにより,適用業務システムの多様性を統合化することができ,また資源の共有化により,投資効果を最大にすることができる｡ 3 4 5 ※ ※ ※ 汎用コンピュータ _H汀AC M-660K 研究･開発支援システム通信制御装置 WS GW ASTCE

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小畑ネ生川 ∑ネットワーカノ WS WS PC TR SAS社の登録商標である｡ BMDP社の登録商標である｡米国ⅩEROX社の登録商標である｡ LAシステム ‖ 川

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2.3 情報処理環境変化への対応開発が長期にわたると運用面でいろいろな問題が発生する｡端末･ソフトウェア機能･ユーザーインタフェースの不足などの問題と,アーキテクチャ小心からユーザー中心への情報処理環境変化対応の問題である｡これらは本来ワークステーション･パーソナルコンピュータで行うべき仕事を,汎用コンピュータに集中させていることからくる問題である｡このことからSH/1システムの課題として適切な分散化を図る心要性が出てきた｡田ナビゲーションシステムの開発これからのコンピュータシステムは,異機種結合を前提としたネットワークの効果的な利用を考える必要がある｡汎用コンピュータ,ワークステーション･パーソナルコンピュータの最も得意とする分野を生かすため,アプリケーションの分散化を凶り,クライアントサーバモデルを採用して水平分散･垂直統合の方式や機種を意識することなく,システムに参加することを可能にしなければならない｡今後のSH/1システムをより効果的なシステムにするために,各サブシステム,情報,操作間で密接な連携を図り,研究者をナビゲートするシステムを検言寸した｡すなわち, (1)アプリケーション間で継ぎ目のない操作 (2)属性を越えたデータベースの活用 (3)アプリケーション間のP】滑なデータ移動 (4)操作時,情報選択と取得時の知的支援(研究者の発想促進) などである(図7)｡化A Fl 物 N O 物 A ⊂コ化化合物

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文献検索

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したがって開発にあたっては,下記の点を考慮して推進した｡ (1)SH/1システム機能の活用 (2)オープン化に対応したクライアント側とサーバ側の有機的結合〔ネットワークアプリケーションサポート (図8)〕 (3)基幹データベース,サーバ側データベース,クライアント側データベースの連携処理による情報の高付加価値化とグローバルな共有化 (4)ポストスクリプト対応の高精細プリント出力 (5)機能追加の容易性などを考慮した｡また文献データベースの検索後のマクロな分析や翻訳,さらに検索履歴の保存と解析を試み, 情報がいかに有効に(または無効に)利用されたかを知るためのフィードバックループ(知識獲得)ルーチンも知識ベース構築の基礎になると考え,組み込みを検討した｡画面例を図9に示す｡ 3.1アプリケーションインタフェースの概要クライアントとサーバ間でコマンドとデータのやり取 r)を円滑に行い,･かつ定義情事馴こよって機能追加を容易にするアプリケーションインタフェースとして,図川に示すようなLinkerを考案している｡OSl(Open System Interconnection)参照モデルの第5層セション層と第6 層プレゼンテーション層に相当するLinkerがコマンドの解釈,機能モジュールの起垂加データの受け渡しを行い,システム全体の整合性を保つくふうをしている｡ネットワーク上のアプリケーション間の通信はTCP/IP (TransmissionControIProtcol/InternetProtcol)によ生物実験データ

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化合物化合物検索同意語･関連語質問語同

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テキスト情報義化語 A l:コ語彙(い)支援物 0 図7 _{ナビゲーションシステムの考え方} 研究開発支援システムの情報処理体系は,化合物情報を中心とし,実験データ,文献情報などの各種情報と密接な連携を必要とする｡

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7 _{アプリケーション層} 6 _{プレゼンテーション層} 5セション層 4トランスポート層 3ネットワーク層 2データリンク層 1物理層クライアント･サーバ群 Linker ソケットインタフェースを用いたAP間の通信 TCP lP NUJL CSMA/CD IEEE 802.3 注:略語説明 _{TCP(Tra[SmissionCo【trO=⊃rotocol)} lP(l【t即netProtocoり AP(ApplicationProgram) CSMA/CD(CarrierSenseM州pleAccess､〟ithCo…sion Detection) 図8 _{オープンシステムヘの対応} クライアント∼サーバ間の通信を,TCP/lPのソケットインタフェースを用いて実現している｡るソケットインタフェースを使用し,Linkerが制御を行つ｡ 3.2 _{クライアントサーバシステムへの期待} クライアントサーバモデルの利点は,クライアント側とサーバ側でのプログラムの分割開発,システムの拡張性や柔軟性の向上,レスポンスコントロールの容易性, ネットワーク上の資源有効利用などがあげられており, 今後の効果が期待できる｡留意すべき事項としては,セキュリティ対策,ネットワーク管理(ファイルサーバ･プリントサーバ),処理の分散,マルチベンダ環境での接続性,開放形標準規格の採用などが考えられるので注意深く開発を進めたい｡

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_{クライアントサーバシステムの考察}

クライアントサーバモデルは,従来のマスタスレーブモデルあるいは階層形システムと混同されている向きがある｡ダウンサイジング化の方向は時代の流れではあるが,アプリケーションシステムによってはむやみに行うと,完成しないまま陳腐化してしまった-),かえって適用業務システムを難しくしてしまった例もある｡常にシステムバランスを考え,場合によってはアップサイジングを図るほうが良し､適用業務システムもあることに配慮したい｡

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おわりに研究開発でのコンピュータシステムは,定型的な業務よりも非定型的な業務の積み重ねで成り立っていると言っても過言ではない｡独立した問題解決手段では研究開発の効率化の役に立たない｡包括的な戦略と情報の流れを的確に把握することが重要である｡ユーザーフレンドリーを最優先に考えた統合化情報システムと,知的情報支援を実現するエンドユーザー指向の情報処理環境の構 DB S _[コ〓〓〓〓二〓〓〓〓〓〓二〓二二二二〓＼′〉〉〉二〉＼ノ〉ヽ′〉＼/二＼/〉〉〉＼′〉＼/〉

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特許番号] 三共三共二+土ラご-ズ4(薬価収載以降) 89/Oa STA〔茫=Ml プラバスタチンナトリウム(エブタスタチン PRAVASTAT珊甜nItmrⅣTASTATI刈) CS-514(S仕-31000) MEVALOT工N 218.00 ANTIAR¶訳Ⅰ(丈にL甜OTIC AG酬侶; 105;101 88/03 89/03/31 89/08/Z5 91/10 a9/09 0.5男1G事125.10 JP朗48418;JP 83109416;JP83;5MGITAB事125. 上 [コ

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＼＼＼＼＼皿H 注:略語説明 _{DBS(DataBaseSystem)} /ノ=:プ: /≠プ図9 _{ナビゲーションシステムの画面例} _{文献検索システムの検索結果(化合物NO)から化学構造を表示する} ナビゲーションの例を示す｡

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文献 DB 各種定義情報 Ethernet

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各種定義情報知識辞書個人用 DB 文献検索処理サーバ +inker 質 (検索語) 検索 _結果

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Li[k(汀知識辞書システム文献検索処理クライアント化合物 DB 各種定義情報

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報化合物情報処理サーバ Linker 化合物検索処理クライアント +i【ker 生物活性情報処王里クライアント化生物実験 DB 各種定義情報

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生物活性情報処理サーバ Li[ker 化合物NO 生物フ舌性情報ワークステーションの画面クライアントシステム *文献検索結果の表示 * _{語に､る百-ヨ五} t ハロニ/ 起源 _三共しメハロナン

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