JP2009283003A - コンピュータ・ベースのシステム・モデルを使用して、連結シミュレーション演算を実施する方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】好適なシミュレーション制御装置を提供する。
【解決手段】コンピュータ・ベースのシミュレーション・モデルを使用して、連結シミュレーション演算のシーケンスを実施する方法は、出力条件を生成するために、第１シミュレーション演算を実施することから開始される。次いで、第１シミュレーション演算に順次続いて定義される他のシミュレーション演算を、シミュレーション・モデルを使用して形成する。第２シミュレーション演算は、入力条件として、第１シミュレーション演算によって生成された出力条件を少なくとも部分的および自動的に継承する。このようにして、第２シミュレーション演算は、シミュレーション演算のシーケンスの先行するシミュレーション演算から獲得した構成で開始される。複数のシミュレーション演算は、第１シミュレーション演算からの構成を少なくとも部分的に継承する。
【選択図】図１

Description

本発明は、１９９９年４月１６日に出願された、「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＥＲＦＯＲＭＩＮＧ Ａ ＬＩＮＫＥＤ ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴ ＳＥＱＵＥＮＣＥ」という名称の、米国仮特許出願第６０／１２９，６８０号の出願日の利点を請求する。

（発明の分野）
本発明は、一般には、コンピュータ・ベースのシミュレーションの分野に関し、具体的には、コンピュータ・ベースのシステム・モデルを使用して実施されるシミュレーション演算のシーケンスの連結に関する。

（発明の背景）
通常、シミュレーションとモデリング・ソフトウエアにより、モデル・オペレータは、指定された時間間隔にわたって、シミュレーション演算を実施することが可能になる。各シミュレーション演算は、指定された入力（レート定数および初期条件など）を使用して、演算のための時間間隔にわたって、特有の出力を生成する。しかし、従来の技術のシミュレーション・モデル、および、そのようなシミュレーション・モデルによって実施されるシミュレーション演算を特定するためのインタフェースは、シミュレーション演算のシーケンスを特定するのに有利な機構を提供せず、そのシーケンスの各演算は、入力（レート定数など）を変えたり、またはモデリングしたシステムの状態（初期条件）のリセットすることがある。

（発明の概要）
本発明によれば、コンピュータ・ベースのモデルを使用して、連結シミュレーション演算のシーケンスを実施する方法が提供されている。そのモデルを使用して、第１シミュレーション演算を実施し、モデルの出力条件を生成する。複数の他のシミュレーション演算がそのモデルを使用して実施される。そのような他のシミュレーション演算の各々は、入力条件として、第１シミュレーション演算によって生成された出力条件を、少なくとも部分的および自動的に継承する。
（項目１） コンピュータ・ベースのモデルを使用して、連結されたシミュレーション演算のシーケンスを実行する方法であって、
モデルを使用して第１シミュレーション演算を実施して、出力条件を生成すること、および
各々が入力条件として、第１シミュレーション演算によって生成された出力条件を少なくとも部分的および自動的に継承する他のシミュレーション演算の複数をモデルを使用して実施することを含む方法。
（項目２） 複数の他のシミュレーション演算のうち少なくとも１つが、入力条件として、第１シミュレーション演算の出力条件と共にデルタ条件を使用する項目１に記載の方法。
（項目３） 入力条件として、出力条件のサブセットと共にデルタ条件を使用して、複数の他のシミュレーション演算のうち少なくとも１つを実施すること、および入力条件として、出力条件のみを使用して、複数の他のシミュレーション演算のうち少なくとも１つを実施することの選択肢をモデル・オペレータに提示することを含む項目２に記載の方法。
（項目４） コンピュータ・ベースのシステム・モデルを使用して、順次シミュレーション演算を実行する方法であって、
システム・モデルを使用して第１シミュレーション演算を実施して、モデル・パラメータのセット向けの値の第１セットを生成すること、
デルタ値をモデル・パラメータのセットの少なくとも第１モデル・パラメータに帰属させ、第２モデル・パラメータ向けに、値の第１セットから少なくとも継承した値を維持して、それにより、モデル・パラメータの前記組向けの値の第２セットを生成すること、および
入力条件として、システム・モデルと値の第２セットを使用して、第２シミュレーション演算を実施することとを含む方法。
（項目５） 第１モデル・パラメータが時不変パラメータであり、その値がシミュレーション演算中に一定である項目４に記載の方法。
（項目６） 第１モデル変数が時変変数であり、その値が、システム・モデルの仕様に従ってシミュレーション演算中に変動する項目４に記載の方法。
（項目７） 少なくとも他のデルタ値を、モデル・パラメータのセットの少なくとも第１モデル・パラメータに帰属させ、第２モデル・パラメータ向けの値の第１セットから継承した値を維持し、それにより、モデル・パラメータのセット向けの第３セットを生成し、他の入力条件として、システム・モデルと値の第３セットを使用して、第３シミュレーション演算を実施することを含む項目４に記載の方法。
（項目８） デルタ値の第１グループをモデル・パラメータの第１グループに帰属させ、モデル・パラメータの第２グループ向けに継承した値の第１グループを維持し、それにより、モデル・パラメータのセットに対するパラメータ値の第２セットを生成することを含む項目４に記載の方法。
（項目９） デルタ値の第２グループをモデル・パラメータの第３グループに帰属させ、モデル・パラメータの第４グループ向けに継承した値の第２グループを維持し、それにより、モデル・パラメータのセットに対するパラメータ値の第３セットを生成することを含む項目８に記載の方法。
（項目１０） 第１シミュレーション演算と第２シミュレーション演算が連続的なシミュレーション遂行として順次実施される項目４に記載の方法。
（項目１１） 指定時間の満了の後、および、連続的なシミュレーション遂行の完了前に、デルタ値が、モデル・パラメータのセットの第１モデル・パラメータに自動的に帰属する項目１０に記載の方法。
（項目１２） 第１シミュレーション演算が、指定時間の間システム・モデルによって表されたシステムの動作をシミュレーションする項目４に記載の方法。
（項目１３） 指定時間点のモデル・オペレータによる指定を促進することを含み、指定時間点の終了時に、モデル・パラメータのセット向けの値の第１セットがシステム・モデルによって生成され、指定時間点が第１シミュレーション演算の指定時間点未満であるかまたはそれに等しい項目１２に記載の方法。
（項目１４） 第１シミュレーション演算が指定された事象シーケンスのシステム・モデルによって表されたシステムの動作をシミュレーションする項目４に記載の方法。
（項目１５） それぞれのモデル条件が第１シミュレーション演算と第２シミュレーション演算の間で変動する項目４に記載の方法。
（項目１６） 第１モデル条件の影響のレベルが、第１シミュレーション演算と第２シミュレーション演算の間で変動する項目１５に記載の方法。
（項目１７） 第１モデル条件が第１シミュレーション演算内に存在し、かつ第２シミュレーション演算内に存在しない項目１６に記載の方法。
（項目１８） 第１モデル条件が第２シミュレーション演算内に存在せず、かつ第２シミュレーション演算内に存在する項目１６に記載の方法。
（項目１９） モデル条件がモデル・パラメータのセットに帰属する値によって決定される項目１５に記載の方法。
（項目２０） コンピュータ・ベースのモデルによって実施される連結シミュレーション演算のシーケンスを指定するためのユーザ・インタフェースであって、
複数のシミュレーション演算を提示するための第１インタフェース部分と、
第１インタフェース部分内に提示された複数のシミュレーション演算を実施するためのシーケンスのユーザ指定を可能にする第２インタフェース部分であって、シーケンスの各シミュレーション演算が、入力条件として、シーケンス内の先行するシミュレーション演算によって生成された出力条件を少なくとも部分的および自動的に継承する第２インタフェース部分とを備えるユーザ・インタフェース。
（項目２１） 第２インタフェース部分がシーケンス内に含まれている各シミュレーション演算に関連付けられているパラメータとパラメータ値を識別する項目２０に記載のユーザ・インタフェース。
（項目２２） 第２インタフェース部分により、モデル・オペレータが、シーケンス内に含まれている各シミュレーション演算に関連付けられているパラメータとパラメータ値を変更することが可能になる項目２１に記載のユーザ・インタフェース。
（項目２３） 連結シミュレーション演算のシーケンスを実施するためのコンピュータ・ベースのシステムであって、
第１シミュレーション演算と第２シミュレーション演算を実施するシミュレーション・エンジンと、
第１シミュレーション演算と第２シミュレーション演算が順序付けられていることを識別して、自動的に、第１シミュレーション演算の出力条件を少なくとも部分的に継承した第２シミュレーション演算向けの入力条件を生成するシーケンス生成装置とを含むシステム。
（項目２４） 第２シミュレーション演算がデルタ条件を指定し、シーケンス生成装置が、第１実験のデルタ条件と出力条件の両方を使用して、第２実験の入力条件を生成する項目２３に記載のシステム。
（項目２５） 命令のシーケンスを格納するマシン読取り可能媒体であって、マシンによって実行されるとき、
モデルを使用して第１シミュレーション演算を実施して、出力条件を生成するステップと、
モデルを使用して、複数の他のシミュレーション演算を実施し、各複数の他のシミュレーション演算が、入力条件として、第１シミュレーション演算によって生成された出力条件を、少なくとも部分的および自動的に継承するステップとをマシンに実施させるマシン読取り可能媒体。
（項目２６） コンピュータ・ベースのモデルのパラメータ値についてグラフのプロットを生成する方法であって、
モデルを使用して第１シミュレーション演算を実施して、パラメータに対する値の第１セットを生成すること、
モデルを使用して第２シミュレーション演算を実施して、パラメータ向けの値の第２セットを生成し、第２シミュレーション演算が、入力条件として、第１シミュレーション演算の出力条件を少なくとも部分的に継承すること、および
コンピュータ・システムに関連付けられているディスプレイ・デバイス上にグラフのプロットを生成し、グラフのプロットが一体のプロットとしてパラメータ向けの値の第１セットと第２セットをプロットすることを含む方法。
（項目２７） モデルを使用して第３シミュレーション演算を実施して、パラメータに対する値の第３セットを生成し、第３シミュレーション演算が、入力条件として、第１シミュレーション演算の出力条件を少なくとも部分的に継承していること、およびグラフのプロットを生成して、パラメータ向けの値の第１、第２、および第３セットをプロットすることを含む項目２６に記載の方法。
（項目２８） パラメータ向けの値の第１、第２、および第３セットを時間と突き合わせてプロットし、入力条件として、第３シミュレーション演算によって少なくとも部分的に継承された第１シミュレーション演算の出力条件が、第２シミュレーション演算が入力条件として部分的に継承する出力条件が決定されるときとは異なる時間で決定される項目２７に記載の方法。

シミュレーション演算を実施するコンピュータ・システム上で実行される例示的なコンピュータ・ベースのシステム・モデルを示すブロック図である。 例示的な実験クラスの構造を示す継承図である。 所定の時間帯にわたって、実験の形態で、例示的なシミュレーション演算を実施する概略図である。 図１に示したシステム・モデルの時変パラメータに対する値をプロットしたブロック図である。 本発明の例示的な実施形態による、システム・モデルを使用して順次シミュレーション演算を実施する方法を示す流れ図である。 デルタ・シミュレーション入力のセットを先行するシミュレーション演算の結果に適用するために実施することが可能である、例示的な変更演算の概略図である。 システム・モデルに関するパラメータ値の入力と出力を示すブロック図である。 システム・モデルの実験インタフェースによって提示することが可能である例示的なユーザ・インタフェースの図である。 実験のシーケンスのプロトコルが、そのような実験に関して他の情報を提供するために、ユーザが拡張ボタンを選択することによって、部分的に拡張されている、図８に示した例示的なユーザ・インタフェースの他の図である。 例示的なパラメータ・セット・ユーザ・インタフェースの図である。 コンピュータ・システム内で、マシンにいくつかの方法体系のいずれかを実施させるための命令のセットを実行することが可能である、コンピュータ・システムの例示的な形態にあるマシンの概略図である。

一実施態様では、複数の他のシミュレーション演算の少なくとも１つは、入力条件として、第１シミュレーション演算の出力条件のサブセットと共に、自動的にデルタ条件を使用する。

本発明の他の特徴は、以下の添付された図面と詳細な説明から、明らかになるであろう。

添付の図面の図において、本発明を限定的ではなく、例によって示す。図面では、同じ参照番号は、同様の要素を示している。

（詳細な説明）
コンピュータ・ベースモデルを使用して、連結シミュレーション演算のシーケンスを実施するための方法および装置について記述する。以下の記述では、本発明の完全に理解させるために、説明として、多くの特有な詳細について述べる。しかし、当業者には、本発明は、これらの特有の詳細を必要とせずに、実施することが可能であることが明らかになるであろう。

本明細書では、「パラメータ」という用語は、数学的表現（方程式など）に現れる変数または任意の定数を含むが、これに限定されるものではない。

図１は、シミュレーション演算を実施するために、コンピュータ・システム１２で実行される、例示的なコンピュータ・ベースのシステム・モデル１０を示すブロック図である。システム・モデル１０は、非常に多様なシステムをモデリングするために、市販されているいくつかのツールのいずれかを使用して構築することが可能である。そのようなモデリング・ツールは、Ｍｅｎｌｏ Ｐａｒｋ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＥｎｔｅｌｏｓ，Ｉｎｃ．によって提供されるツールを含むことが可能である。他の市販されているモデリング・ツールには、Ｍｅｎｌｏ Ｐａｒｋ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＰｒｏｃｅｓｓ Ｃｈａｒｔｅｒ ｏｆ Ｓｃｉｔｏｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｂｅｒｇｅｎ、ＮｏｒｗａｙのＭｏｄｅｌｌ Ｄａｔａ ＡＳによって開発されたＰｏｗｅｒＳｉｍ、Ｈａｎｏｖｅｒ、Ｎｅｗ ＨａｍｐｓｈｉｒｅのＨｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄによって開発されたｉｔｈｉｎｋ ａｎｄ Ｓｔｅｌｌａ ｔｏｏｌｓ、およびＳａｎ Ｊｏｓｅ、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＩｍａｇｉｎｅ Ｔｈａｔ！ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄによって開発されたＥｘｔｅｎｄ＋ＢＰＲが含まれる。

以下の記述は、システム・モデル１０が、病気（喘息、肥満、ＨＩＶ−ＡＩＤＳ、または糖尿病など）の生理学をシミュレーションする生理学モデルを備える、例示的な実施形態について記述している。それにも関わらず、システム・モデル１０は、生理学、機械、環境、化学、生物学、電気、または物理のシステムを含むが、これに限定されない、あらゆる数のシステムをモデリングすることが可能であることが理解されるであろう。

実験１４、１６、および１８にあるプロトコルとパラメータのいくつかの集合体は、システム・モデル１０への入力を提供することが示されている。システム・モデル１０への入力には、「実験」という名称がつけられているが、これらの入力は、必ずしも実験を備える必要はなく、入力および／または初期状態をシステム・モデル１０に提供するプロトコルおよび／または値の任意の集合体とすることが可能である。システム・モデル１０が生物学的モデルを備える例示的な実施形態では、実験１４、１６、および１８は、これらの条件下でのシステム・モデル１０の実施を決定するためにシステム・モデル１０に課される別個の条件セット（環境またはシステム条件など）を構成する。例えば、第１実験１４は、第１実験条件を定義する初期値（または初期条件）のフル・セットを含み、第２実験１６は、デルタ値のサブセットを構成し、任意の数の他の実験１８は、システム・モデル１０の様々なパラメータに対するデルタ値の他のサブセットを構成する。例示的な実施形態では、実験１４、１６、および１８は、連結されており、以下でさらに詳細に記述するように、先行実験から出力条件（パラメータ値など）を部分的に継承し、かつデルタ値を他のパラメータに課して、それにより、先行する出力にいくらか依存する新しい実験条件（または構成）を定義することが可能な実験のシーケンスである。実験１４、１６、および１８のいずれかは、他の実験のいずれかからの出力条件またはパラメータを使用する、または部分的に継承することが可能であることが、さらに予見される。例えば、実験１６と任意の数の実験１８は、実験１４から出力条件を継承することが可能である。代替として、実験１６は、実験１４から部分的な出力条件を継承することが可能であり、実験１８は、実験１６から部分的な出力条件を継承することが可能である。これについては、以下でさらに詳細に説明する。

また、システム・モデル１０は、モデル・インタフェース２０を含むように示されており、そのモデル・インタフェースを介して、モデラは、システム・モデル１０と実験インタフェース２２を定義することが可能であり、以下でさらに詳細に記述するように、そのシステム・モデルと実験インタフェースを介して、モデラは、システム・モデル１０を使用して実施した実験を定義または変更することが可能である。

図２は、図１に示した実験１４、１６、および１８のいずれかを構成するであろう例示的な実験クラス３０の構成要素を示す継承図である。具体的には、実験クラス３０は、各々がゼロ、１、または複数のプロトコル・アイテム３４を含む１つまたは複数のプロトコル・クラス３２を所有することが示されている。各プロトコル・アイテム３４は、パラメータ・セット３６と値セット３８の対を参照する。プロトコル・アイテム３４の値セット３８は、パラメータ・セット３６によって所有される値セット３８にのみ限定されている。例えば、例示的なパラメータ・セット３６の特定の実験は、重量に関係付けられているパラメータ４６とすることが可能であり、「２０％の体脂肪を有する７０ｋｇの個人」の値セット４８、および「３０％の体脂肪を有する８５ｋｇの個人」の値セット５０など、いくつかのユーザが選択可能な値セットを所有することが可能である。

したがって、実験クラス３０に関係付けられている実験４０は、システム・モデル１０の出力を構成する１つまたは複数のプロトコル４２と１組の実験結果４４を所有することが示されており、プロトコル４２は、それに帰属する１つまたは複数の値セット３８を有する特定のパラメータ・セット３６を指定している。実験３０が初期実験４０を有する場合、パラメータＩＮＩＴＦＯＲＭＴＩＭＥは、実験４０の実験結果４４から、実験３０の時変パラメータに対する値を得る時間を含む。

図３は、所定の時間帯にわたって、実験など、シミュレーション演算を実施する概略図である。第１時間例（Ｔ＝０など）において、システム・モデル１０は、実験１４について初期化されるように示されている。実験１４は構成６０を実施する。構成６０は、シミュレーション演算中に変更されないままである時変パラメータ値６２と、１組のシミュレーション演算の結果変更される時変パラメータ初期値６４とを含む。例えば、時変パラメータ初期値６４は、シミュレーション演算の時間間隔にわたって、積分することが可能である。

したがって、所定の時間間隔後（Ｔ＝Ｎなど）、時変パラメータ値６２と時間にわたって変更された時変パラメータ値６５は、所定の時間（Ｔ＝Ｎなど）に実験１４の実験結果４４を構成することが示されている。したがって、実験結果４４は、実験１４の出力条件を定義するモデル・パラメータのセットに対する値のセットを構成する。

図４は、時間の経過に伴う実験１４と実験１６の両方に含まれているシステム・モデル１０の時変パラメータの値をプロットしたプロット図である。例示的なパラメータは、患者の容態パラメータ７０として識別され、時間７２に対してプロットされた患者の容態を示すパラメータである。実験１４のシミュレーション演算の実施中、患者の容態パラメータ７０は、時間Ｎ７４に達するまで、時間と共に減少することが示されている。したがって、時間Ｎ７４における実験１４の様々なパラメータの値（時不変と時変の両方）は、実験１４の実験結果４４を構成する。

次いで、実験１６が時間Ｎ７４に開始され、入力条件（構成６０など）として、実験１４の出力条件（実験結果４４など）と、実験結果１４からの時不変パラメータ値６２を、少なくとも部分的に継承することが示されている。さらに、実験１６は、様々なパラメータの継承した値の他に、デルタ条件を表すパラメータのサブセットに対するデルタ値セットを指定する。例えば、実験１６は、デルタ条件として、実験１４では存在しなかった特有の薬物治療を導入することが可能であり、したがって、患者の容態パラメータ７０に対するこの薬物治療の効果を時間の経過と共に監視することが可能である。いくつかの実験１６は、各々異なるデルタ条件（異なる薬物治療など）を導入しており、入力条件（または構成）として、実験１４の出力条件を少なくとも部分的に使用することが可能である。

一実施形態では、図４に示したようなプロット図は、連結された実験のシーケンスの結果として、または、複数のプロトコルが適用されている１つの実験の結果として生成することが可能であるが、そのようなプロット図は、連結または順序付けされているように定義されていない個別の実験に対して生成することも可能である。例えば、実験１４の実験結果を手作業で保存し、次いで、実験１６の構成６０としてコピーまたは少なくとも部分的に導入されている、図４に示したようなプロット図を生成することが可能である。したがって、図４に示したプロット図は、実験またはプロトコルの連続的で、継ぎ目のない、事前に順序付けしたセットには無関係である。本発明の一実施形態によれば、そのようなプロット図は、手作業で連結された、複数のシミュレーション演算（実験など）に対して生成することが可能である。

図４に示したプロット図は、それにより、モデラが、簡便な方式で、自動的な連結のために事前に定義された方式で連結された、または、他の実験に構成６０として使用するために、先行する実験結果をコピーするモデラによって手作業で連結された、１つまたは複数の実験（またはプロトコル）に含まれている１つまたは複数のパラメータを見ることが可能になるという点で有利である。

また、図４に示した概略的なプロットは、先行実験（実験１４など）に連結し、およびそれから構成条件を受信することが可能である複数の実験（複数の実験１６など）の少なくとも１つのパラメータに対する値をプロットすることが可能である。したがって、図４は、Ｂ０−Ｂ４における患者の容態７０に対する複数のプロットを示しており、プロットＢ０−Ｂ４の各プロットは、連結された実験１６（またはプロトコル）の結果として生成されている。このようにして、共通の初期条件または構成に対して、特定の単数の実験パラメータ（または複数の実験パラメータ）に関する様々な実験とプロトコル条件の効果を視覚的に比較することをモデラに提示することが可能である。

本発明は、連結実験１４と１つまたは複数の他の実験１６を連結することを考慮しており、したがって、他の実験１６は、入力条件として、第１実験１４の出力条件を継ぎ目なく自動的に継承する。このようにして、実験のシーケンスを連結することによって、モデリングしたシステム（生物学的システムなど）の履歴を創出することが可能である。したがって、第１実験の出力を構成する入力条件を他の実験１６の各々に対して言い換える必要はなく、実験１４の出力は、実験１６に応じて、自動的に継ぎ目なく連結されていると見ることができる。例えば実験１４と実験１６を含んでいる１つの実験シーケンスを、実験ごとに複数のプロトコルを使用することにより、単一の実験として定義することが可能である。具体的には、実験１４と１６は、一実施形態では、別々または個別の実験として考慮または定義する必要はない。この場合、時間Ｎ７４において、プロトコルの変形形態が導入される可能性がある。複数のプロトコルは、一例では、各々が関係する実験を通じて、異なる時間において有効になるように定義することが可能である。

入力条件として先行実験の出力条件を使用して、少なくとも部分的にまたは完全に、あらゆる数の実験のシーケンスを各実験について定義することが可能であることに留意されたい。さらに、入力条件として先行する出力を使用して、複数の実験を定義することが可能である。例えば、複数の実験１６は、入力条件として実験１４の出力を使用し、実験１６の各々は、異なるデルタ条件を導入することが図４に示されている。また、複数の実験１６の各々は、時間が先行実験１４の期間より短いかまたはそれに等しい限り、Ｎ７４とは異なる事件を選択することが可能である。例えば、実験Ｃは、入力条件として、異なる時間（すなわち時間Ｍ７５）において、実験１４の出力を使用することが示されている。これは、複数の実験が、そのような他の実験に対する入力として、異なる時間において、第１実験の状態または条件を使用することが可能であることを示している。

複数の実験１６の各々は、一実施形態では、先行実験１４が終了した際に、継ぎ目なく自動的に実施することが可能である。この場合、図４に示したようなグラフのプロットは、複数の実験１６の各々のモデラに特定のパラメータ条件と伝達するコンピュータ・システムに関連付けられているディスプレイ・デバイス上に、自動的に表示することが可能である。

図５は、システム・モデル１０を使用して、順次シミュレーション演算を実施する、本発明の例示的な実施形態による方法８０を示す流れ図である。方法８０は、初期シミュレーション演算（実験１４など）を定義するブロック８２において開始される。初期シミュレーション演算の定義は、実験１４の１つまたは複数のパラメータ・セット３６を定義し、また、各パラメータ・セット３６に対し、１つまたは複数の値セット３８を選択、入力、あるいは定義することを含む。上述したように、各パラメータ・セット３６は、時不変パラメータと時変パラメータの両方を含むことが可能である。

ブロック８４において、初期シミュレーション入力（構成６０など）を使用して、第１シミュレーション演算（実験１４など）を実施し、時間６５にわたって、時変パラメータに対する結果の第１セット（実験結果４４など）を生成する。

ブロック８６において、モデラは、デルタ・シミュレーションの入力または出力を定義する。各デルタ・シミュレーション入力は、例えば、他の実験１６に対する構成６０のサブセットを備え、一方、先行する１４の出力から構成６０の他のサブセットと、先行実験１４からの結果を検索するための時間Ｎとを保存または継承することを指定することが可能である。したがって、各デルタ入力は、他の実験１６に関するパラメータ・セットの値のサブセットに対するデルタ値セットを含むことが可能である。そのようなデルタ入力（他の実験１６など）を定義することが可能である方法に関するさらなる詳細を以下で提供し、例示的な実験インタフェース２２に関する議論を提供する。

ブロック８８において、システム・モデル１０は、例えば、先行実験１４が終了した際に、他の実験１６を開始することによって、デルタ入力を適用する。デルタ・シミュレーション入力の適用は、先行実験１４から時不変パラメータ値を自動的または手作業でコピーし、次いで、先行実験１４の実験結果４４から時間Ｎにおいて自動的または手作業でコピーし、最後に、デルタ値セットを使用して、システム・モデル１０において、時不変パラメータ値６２と時変パラメータ初期値６４を生成することを備えれる。すなわち、新しい値は、他の実験１６の構成６０を構成する。

図６は、図５に関して議論した、ブロック８８において実施することが可能である例示的な変更演算の概略図である。図６は、システム・モデル１０におけるパラメータの様々なセッティングと、これらのパラメータの変更を概略的に示す。各セッティングは、時不変パラメータと時変パラメータの両方を含むことが示されている。構成（実験Ａ）９２は、初期実験１４に対する構成６０を備え、実験結果（実験Ａ）９４の形態にあるパラメータ値の第１セットは、初期実験１４の実験結果４４を備える。図示したように、時不変パラメータの値は変更されないままであるが、時変パラメータの値は、時間と共に変動する（例えば、時間と共に積分される）。

デルタ値９６のセットは、実験結果（実験Ａ）９４と組み合わされて、後の実験１６の構成を構成する構成（実験Ｂ）９８の形態にあるパラメータ値の第２値セットを創出する。実験結果（実験Ａ）９４とデルタ値９６を組み合わせることが可能である方式は、変動する可能性がある。一実施形態では、時不変パラメータと時変パラメータは、実験結果（実験Ａ）９４に対して設定されている。次いで、デルタ値９６を適用して、実験結果（実験Ａ）９４から対応する値を上書きして、構成（実験Ｂ）９８を創出する。したがって、この例では、構成（実験Ｂ）９８は、継承した構成要素１００とデルタ値の構成要素１０２の両方を含む。当然、実験結果（実験Ａ）９４をデルタ値９６によっていくつかの方式で変更して、構成（実験Ｂ）９８を生成することが可能である。

図５に戻ると、ブロック９０において、システム・モデル１０は、１つまたは複数のシミュレーション演算（後の実験１６など）を実施し、他のシミュレーション演算は、ブロック８４において実施された第１シミュレーション演算に続くものである。上述したように、他のシミュレーション演算は、構成の一部として、構成（実験Ｂ）９８を使用する。

ブロック８２〜９０において記述した演算は、順次的であることが示されているが、図５は、関係する演算に対し、特有の順序を必要とすると解釈されるべきではないことが理解されるであろう。例えば、ブロック８６において、デルタ・シミュレーション入力を定義することは、第１値セットを変更する前に、任意の時間に実施することが可能である。

図７は、システム・モデル１０に関する様々なパラメータ値の入力と出力を示すブロック図である。具体的には、図７は、第１実験１４の結果として出力された実験結果（実験Ａ）９４を使用して、あらゆる数の他の実験の構成に寄与することが可能であることを示す。

図８は、システム・モデル１０の実験インタフェース２２によって提示することが可能である例示的なユーザ・インタフェース１１０を示す。ユーザ・インタフェース１１０は、ディレクトリ・パネル１１２と入力パネル１１４を含む。ディレクトリ・パネル１１２は、「ドラッグ・アンド・ドロップ」またはあらゆる他のユーザ選択操作によって、入力パネル１１４に転送することが可能である実験の形態にある様々なシミュレーション演算のディレクトリ・リストを提供する。ディレクトリ・パネル１１２に示した例示的な実験は、各々、個別の生物学的実験を指定し、いくつかの「フォルダ」に適切に分類される。以下の例で議論する実験は、フォルダ１１６内、およびサブフォルダ「Ｆｒｅｅ Ｅａｔｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ」１１８内に含まれている「Ｏｖｅｒｗｅｉｇｈｔ Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓ ｗｉｔｈ ＳＳＲＩ ｒｅｍｅｄｙ」に関して指定された実験である。

入力パネル１１４は、実験プロトコル・ウィンドウ１２０を含み、この中で、実験シーケンス・デザイナは、実施する実験のグループ、ならびに、これらの実験を実施するシーケンスを識別することが可能である。例えば、図８は、ディレクトリ・パネル１１２から実験プロトコル・ウィンドウ１２０内に実験を「ドラッグ・アンド・ドロップする」ことによって、モデラが、そのシーケンスで実施する３つの実験１２２、１２４、および１２６を選択したことを示す。

実験プロトコル・ウィンドウ１２０内の選択した実験に関する他の情報が、名称フィールド１２８、記述フィールド１３０、期間フィールド１３２、および記憶間隔フィールド１３４内に示されている。

図９は、例示的なユーザ・インタフェース１１０を示し、実験プロトコル・ウィンドウ１２０内における実験のシーケンスのプロトコルは、各実験に対し、ウィンドウ１２０内に設けられている拡張ボタン１４０をユーザが選択することによって、部分的に拡張されている。各実験の拡張ビューは、関係する実験のパラメータ・セット３６のリストを提供し、ならびに、各パラメータ・セット３６に対する値セット３８を示す。例えば、「低減した腸のシグナリングによる体重超過；均衡させるための１２カ月の走行」実験１４４は、２つのパラメータ・セット３６を合わせたものを含むことが示されており、各パラメータ・セット３６は、所定の条件を指定する値セット３８を有する。これらのパラメータ・セット３６の１つは、それに帰属する「２７．５％の体脂肪を有する８０ｋｇの個人」の値セット１４５を有する「体重に関係するパラメータ（初期条件）」のパラメータ・セット１４２である。

実験プロトコル・ウィンドウ１２０内にリストしたパラメータ・セット１４２に関するユーザ選択（ダブル・クリックなどによる）は、一実施形態では、図１０に示したパラメータ・セットのユーザ・インタフェース１５０を生成することが可能である。パラメータ・セットのユーザ・インタフェース１５０は、関係する実験に対するパラメータ・セットと、パラメータ・セットに関連付けられている値セットとの両方をリストする。パラメータ・ウィンドウ１５２は、関係するパラメータ・セット１４２内に含まれているパラメータのリスト、ならびに、パラメータ・セット１４２に帰属する値セット１４４内の値を提供する。例示的なパラメータ・ウィンドウ１５２は、パラメータ列１５４、位置列１５６、タイプ列１５８、ベースライン値列１６０、および代替値セット列１６２を含むことが示されている。各パラメータについて、位置列１５６のパラメータ列１５４内の項目は、関係するパラメータの識別子または指名子を提供する。

例えば、指名子「Ｓｏ」は、「状態」変数の初期値として、関係するパラメータを識別し、状態変数の値は、時間の経過に伴う入力の累積効果によって決定される。状態変数は、微分方程式によって定義することが可能であり、ベースライン値セット列１６０または代替値セット列１６２において示されている初期値に帰属する。

タイプ列１５８は、パラメータを含んでいるオブジェクトのタイプ（すなわち状態または機能）を示す、視覚アイコンまたは他の印を提供する。

さらに、パラメータ・セット・ユーザ・インタフェース１５０により、実験デザイナは、相対的なパラメータ・セット３６内に新しい変数を含むことが可能になる。これは、例えば、システム・モデル１０からパラメータ・ウィンドウ１５２にオブジェクトをドラッグすることにより行われる。このパラメータ・セットの代替値セットは、値セットの名称ポップアップ・メニュー１６４上をクリックすることによって選択することが可能であり、代替値セットのポップアップ・メニュー１６６上をクリックすることによって創出することが可能である。

図１１は、コンピュータ・システム２００の例示的な形態にあるマシンの概略図を示し、このシステム内で、上述した方法体系のいずれか１つをマシンに実施させる命令のセットを実行することが可能である。代替実施形態では、マシンは、ネットワーク・ルータ、ネットワーク・スイッチ、ネットワーク・ブリッジ、個人用形態情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブ・アプライアンス、または、そのマシンによって行われる作用を指定する命令のシーケンスを実行することができるあらゆるマシンを備えることが可能である。

コンピュータ・システム２００は、バス２０８を介して互いに通信する、プロセッサ２０２、メイン・メモリ２０４、およびスタティック・メモリ２０６を含む。さらに、コンピュータ・システム２００は、ビデオ・ディスプレイ・ユニット２１０（液晶ディスプレイまたは陰極線管（ＣＲＴ）など）を含むことが可能である。また、コンピュータ・システム２００は、英数字入力デバイス２１２（キーボードなど）、カーソル制御デバイス２１４（マウスなど）、ディスク・ドライブ・ユニット２１６、信号生成デバイス２１８（スピーカなど）、およびネットワーク・インタフェース・デバイス２２０を含む。

ディスク・ドライブ・ユニット２１６は、上述した方法体系のいずれか１つまたはすべてを実施する命令（すなわちソフトウエア）２２４のセットが格納されるマシン読取り可能媒体２２２を含む。また、ソフトウエア２２４は、メイン・メモリ２０４内および／またはプロセッサ２０２内に、完全にまたは少なくとも部分的に存在することが示されている。さらに、ソフトウエア２２４は、ネットワーク・インタフェース・デバイス２２０を介して送信または受信することが可能である。この明細書では、「マシン読取り可能媒体」という用語は、マシンによって実行するための命令のシーケンスを格納またはエンコードすることができ、かつ、マシンに本発明の方法体系のいずれか１つを実施させるあらゆる媒体を含む。したがって、「マシン読取り可能媒体」という用語は、固体状態記憶装置、光学ディスクおよび磁気ディスク、搬送波信号を含むが、これに限定されるものではない。

したがって、連結シミュレーション演算のシーケンスを設計および実行する方法および装置について記述してきた。本発明について、特有の例示的な実施形態に関して記述したが、本発明のより広範な精神および範囲から逸脱せずに、これらの実施形態に対して、様々な変更および修正を行うことが可能であることが明らかになるであろう。したがって、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく、例示的であると見るべきである。

Claims (1)

1. シミュレーション制御装置であって、
   該シミュレーション制御装置は、
   患者の病気の生理学をシミュレーションするための生理学モデルの第１のシミュレーションに対する入力条件と、該入力条件に対する変化を反映するデルタ条件とを受信するための入力手段であって、該生理学モデルは、患者の初期条件を規定し、該入力条件は、別個の条件のセットであり、該別個の条件のセットは、該条件のセットの下での該生理学モデルのパフォーマンスを決定するために該生理学モデルに課される条件のセットである、入力手段と、
   該生理学モデルのシミュレーションを連結するためのシーケンス生成装置と、
   エンジンと
   を備え、
   該エンジンは、
   該入力手段から入力条件を受信し、連結されたシミュレーションを制御することと、
   該連結されたシミュレーションから出力条件を生成することであって、各出力条件は、該生理学モデルの該連結されたシミュレーションのうちの１つによって計算された患者の身体の条件を反映する、ことと、
   該第１のシミュレーションから該連結されたシミュレーションのうちの次の順次的なシミュレーションへと該出力条件を提供することと
   を実行する、シミュレーション制御装置。

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