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シミュレーション装置およびプログラム コモンズ

国内特許コード P09A014399
整理番号 222
掲載日 2009年5月8日
出願番号 特願2003-327272
公開番号 特開2005-087585
登録番号 特許第4224582号
出願日 平成15年9月19日(2003.9.19)
公開日 平成17年4月7日(2005.4.7)
登録日 平成20年12月5日(2008.12.5)
発明者
  • 皿井 伸明
  • 天野 晃
出願人
  • 学校法人京都大学
発明の名称 シミュレーション装置およびプログラム コモンズ
発明の概要

【課題】従来のシミュレーション装置は、細胞のシミュレーションしか想定していないため、細胞の集合である組織や臓器、個体レベルでのシミュレーションができない、という課題があった。
【解決手段】本発明は、個体、臓器または器官と、1以上の細胞または組織と、1以上の細胞内小器官または分子と、1以上の機能要素の関連を管理しており、当該機能要素に対応する機能をシミュレーションするプログラムを1以上保持しており、構成要素識別子とプログラムに与えるパラメータを対応付けて保持しており、受け付けた構成要素識別子が示す個体、臓器等と関連する機能要素に対応する機能をシミュレーションするプログラムに、当該シミュレーション対象識別子に対応するパラメータを渡し、当該プログラムを実行することにより個体、臓器等のシミュレーションを行うシミュレーション装置である。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


従来の生体機能のシミュレーションを行うことができるシミュレーション装置としてE-Cellというシミュレーション装置がある(非特許文献1参照)。E-Cellは、いわゆる細胞モデル構築基盤と言えるものである。

【非特許文献1】M.Tomita, K.Hashimoto, K.Takahashi, T.Shimizu, Y.Matsuzaki, F.Miyoshi, K.Saito, S.Tanida, K.Yugi, J.C.Venter, and C.A.Hutchison III, 「E-CELL:software environment for whole-cell simulation」 in Bioinformatics, vol.15, no.1, pp.72-84, 1999

産業上の利用分野


本発明は、生物の臓器や器官等をシミュレーションするシミュレーション装置およびそのプログラム等に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
分子、細胞内小器官、細胞、組織、もしくは臓器等の、生物を構成する要素である生体構成要素の機能を識別する機能要素識別子と当該機能をシミュレーションするシミュレーション実現プログラムを有する機能要素情報を1以上格納している機能要素情報格納部と、
生体構成要素または個体を識別する構成要素識別子と当該構成要素識別子で識別される生体構成要素または個体の機能を実現するために必要な1以上の機能要素識別子との対応を管理している静的構造管理部と、
構成要素識別子と、当該構成要素識別子で識別される生体構成要素または個体の機能を実現するために必要な1以上のパラメータを有するパラメータ情報を管理しているパラメータ管理部と、
シミュレーション対象の生体構成要素または個体を識別する構成要素識別子を有するシミュレーション命令を受け付けるシミュレーション命令受付部と、
前記シミュレーション命令が有する構成要素識別子と対応付けられる1以上の機能要素識別子を前記静的構造管理部から取得する機能要素識別子取得部と、
前記シミュレーション命令が有する構成要素識別子に対応する1以上のパラメータを前記パラメータ管理部から取得するパラメータ取得部と、
前記パラメータ取得部が取得したパラメータの一部または全部を、前記機能要素識別子取得部が取得した機能要素識別子と対になるシミュレーション実現プログラムに渡し、当該シミュレーション実現プログラムを実行する実行部を具備するシミュレーション装置。

【請求項2】
前記静的構造管理部は、
細胞を識別する細胞識別子と臓器を識別する臓器識別子と前記細胞の前記臓器内における位置を特定する関数である配置関数を識別する配置関数識別子との対応を管理し、かつ、構成要素識別子と当該構成要素識別子で識別される生物構成要素の機能を実現するに必要な1以上の機能要素識別子との対応を管理しており、
前記機能要素識別子取得部は、
前記シミュレーション命令が有する構成要素識別子と対応付けられる1以上の機能要素識別子と配置関数識別子を前記静的構造管理部から取得し、
前記実行部は、
前記パラメータ取得部が取得したパラメータの一部または全部を、前記機能要素識別子取得部が取得した機能要素識別子と対になるシミュレーション実現プログラムに渡し、当該シミュレーション実現プログラムを実行し、かつ、前記機能要素識別子取得部が取得した配置関数識別子で識別される配置関数を実行し、その結果である細胞の位置に基づいて、前記シミュレーション実現プログラムの実行結果を出力する
請求項1記載のシミュレーション装置。

【請求項3】
前記静的構造管理部は、
生物の細胞または組織を識別する細胞識別子と機能識別子の対応を管理している細胞機能管理手段と、
臓器または器官を識別する臓器識別子と細胞識別子の対応を管理している臓器細胞管理手段を具備し、
前記構成要素識別子は、臓器または器官を識別する臓器識別子であり、
前記機能要素識別子取得部は、
前記シミュレーション命令が有する臓器識別子と対応付けられる1以上の細胞識別子を前記臓器細胞管理手段から取得し、当該1以上の細胞識別子と対応付けられる1以上の機能識別子を前記細胞機能管理手段から取得する請求項1記載のシミュレーション装置。

【請求項4】
前記臓器細胞管理手段は、
臓器または器官を識別する臓器識別子と細胞識別子と、当該細胞識別子で識別される細胞の前記臓器識別子で識別される臓器または器官内における配置を算出する配置関数を識別する配置関数識別子の対応を管理し、
前記機能要素識別子取得部は、
前記シミュレーション命令が有する臓器識別子と対応付けられる1以上の細胞識別子と配置関数識別子を前記臓器細胞管理手段から取得し、当該1以上の細胞識別子と対応付けられる1以上の機能識別子を前記細胞機能管理手段から取得し、
前記実行部は、
前記パラメータ取得部が取得したパラメータの一部または全部を、前記機能要素識別子取得部が取得した機能要素識別子と対になるシミュレーション実現プログラムに渡し、当該シミュレーション実現プログラムを実行し、かつ、前記機能要素識別子取得部が取得した配置関数識別子で識別される配置関数を実行し、その結果である細胞の位置に基づいて、前記シミュレーション実現プログラムの実行結果を出力する請求項3記載のシミュレーション装置。

【請求項5】
前記機能要素情報格納部は、階層化された2以上の機能要素情報を格納しており、
前記実行部は、前記機能要素識別子取得部が取得した機能要素識別子が含まれる機能要素情報の上位の機能要素情報が有するシミュレーションプログラムに、前記パラメータ取得部が取得したパラメータの一部または全部を渡し、当該シミュレーションプログラムを実行する請求項1記載のシミュレーション装置。

【請求項6】
個体、臓器または器官と、1以上の細胞または組織と、1以上の細胞内小器官または分子と、1以上の機能要素の関連を記憶媒体に管理しており、
当該機能要素に対応する機能をシミュレーションするシミュレーション実現プログラムを1以上、記憶媒体に保持しており、
構成要素識別子とシミュレーション実現プログラムに与えるパラメータを対応付けて、記憶媒体に保持しており、
シミュレーション命令受付部により受け付けられた構成要素識別子が示す個体、臓器、器官、組織、細胞、細胞内小器官もしくは分子と関連する機能要素に対応する機能をシミュレーションするシミュレーション実現プログラムを記憶媒体から読み出し、当該シミュレーション実現プログラムに、当該シミュレーション対象識別子に対応するパラメータを渡し、当該シミュレーション実現プログラムを実行する実行部により、個体、臓器、器官、組織、細胞、細胞内小器官もしくは分子のシミュレーションを行うシミュレーション装置。

【請求項7】
臓器内または器官内における細胞の配置を特定する関数である配置関数をさらに記憶媒体に管理しており、
前記実行部は、
前記配置関数を実行し、
前記ミュレーション実現プログラムの実行結果を、前記配置関数の実行結果に基づいて出力する請求項6記載のシミュレーション装置。

【請求項8】
構成要素識別子と機能要素識別子の対応を示す情報を受け付ける第一入力受付部と、
前記構成要素識別子と機能要素識別子の対応を示す情報を前記静的構造管理部に蓄積する静的構造情報蓄積部をさらに具備する請求項1から請求項7いずれか記載のシミュレーション装置。

【請求項9】
構成要素識別子と1以上のパラメータの入力を受け付ける第二入力受付部と、
前記1以上のパラメータと前記構成要素識別子を対応付けて前記パラメータ管理部に蓄積するパラメータ情報蓄積部をさらに具備する請求項1から請求項8いずれか記載のシミュレーション装置。

【請求項10】
機能要素識別子と当該機能をシミュレーションするシミュレーション実現プログラムを有する機能要素情報の入力を受け付ける第三入力受付部と、
前記機能要素情報を前記機能要素情報格納部に蓄積する機能要素情報蓄積部をさらに具備する請求項1から請求項9いずれか記載のシミュレーション装置。

【請求項11】
分子、細胞内小器官、細胞、組織、もしくは臓器等の、生物を構成する要素である生体構成要素の機能を識別する機能要素識別子と当該機能をシミュレーションするシミュレーション実現プログラムを有する機能要素情報が1以上、記憶媒体に格納されており、
生体構成要素または個体を識別する構成要素識別子と当該構成要素識別子で識別される生体構成要素または個体の機能を実現するに必要な1以上の機能要素識別子との対応が、記憶媒体に管理されており、
構成要素識別子と当該構成要素識別子で識別される生体構成要素または個体の機能を実現するに必要な1以上のパラメータを有するパラメータ情報が、記憶媒体に管理されており、
シミュレーション命令受付部により、シミュレーション対象の生体構成要素または個体を識別する構成要素識別子を有するシミュレーション命令を受け付けるシミュレーション命令受付ステップと、
機能要素識別子取得部により、前記シミュレーション命令が有する構成要素識別子と対応付けられる1以上の機能要素識別子を取得する機能要素識別子取得ステップと、
パラメータ取得部により、前記シミュレーション命令が有する構成要素識別子に対応する1以上のパラメータを取得するパラメータ取得ステップと、
実行部により、前記パラメータ取得ステップで取得したパラメータの一部または全部を、前記機能要素識別子取得ステップで取得した機能要素識別子と対になるシミュレーション実現プログラムに渡し、当該シミュレーション実現プログラムを実行する実行ステップを、コンピュータに、実行させるためのプログラム。

【請求項12】
前記構成要素識別子と前記1以上の機能要素識別子との対応の管理に加えて、前記構成要素識別子と前記1以上の機能要素識別子と配置関数識別子との対応も、記憶媒体に管理されており、
前記機能要素識別子取得ステップは、
前記シミュレーション命令が有する構成要素識別子と対応付けられる1以上の機能要素識別子と配置関数識別子を取得し、
前記実行ステップは、
前記パラメータ取得ステップで取得したパラメータの一部または全部を、前記機能要素識別子取得ステップで取得した機能要素識別子と対になるシミュレーション実現プログラムに渡し、当該シミュレーション実現プログラムを実行し、かつ、前記機能要素識別子取得ステップで取得した配置関数識別子で識別される配置関数を実行し、その結果である細胞の位置に基づいて、前記シミュレーション実現プログラムの実行結果を出力する請求項11記載のプログラム。

【請求項13】
前記機能要素情報は、階層化されており、
前記実行ステップは、
前記機能要素識別子取得ステップで取得した機能要素識別子が含まれる機能要素情報の上位の機能要素情報が有するシミュレーションプログラムに、前記パラメータ取得ステップで取得したパラメータの一部または全部を渡し、当該シミュレーションプログラムを実行する請求項11記載のプログラム。

【請求項14】
第一入力受付部により、構成要素識別子と機能要素識別子の対応を示す情報を受け付ける第一入力受付ステップと、
静的構造情報蓄積部により、前記構成要素識別子と機能要素識別子の対応を示す情報を蓄積する静的構造情報蓄積ステップを、コンピュータに、さらに実行させるための請求項11から請求項13いずれか記載のプログラム。

【請求項15】
第二入力受付部により、構成要素識別子と1以上のパラメータの入力を受け付ける第二入力受付ステップと、
パラメータ情報蓄積部により、前記1以上のパラメータと前記構成要素識別子を対応付けて蓄積するパラメータ情報蓄積ステップを、コンピュータに、さらに実行させるための請求項11から請求項14いずれか記載のプログラム。

【請求項16】
第三入力受付部により、機能要素識別子と当該機能をシミュレーションするシミュレーション実現プログラムを有する機能要素情報の入力を受け付ける第三入力受付ステップと、
機能要素情報蓄積部により、前記機能要素情報を蓄積する機能要素情報蓄積ステップを、コンピュータに、さらに実行させるための請求項11から請求項15いずれか記載のプログラム。
産業区分
  • 治療衛生
国際特許分類(IPC)
画像

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出願権利状態 権利存続中
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