生体パラメータ決定装置、およびプログラム
【課題】従来、精度高く、高速に適切な１以上の生体パラメータからなる生体パラメータセットを得ることができなかった。
【解決手段】一の生体パラメータセットを入力にして、心臓の活動をシミュレーションし、心臓の活動電位を示す情報である活動電位情報を得るシミュレーション実行部と、前記取得した活動電位情報と、実験活動電位情報との相違度を算出する相違度算出部と、前記相違度算出部が算出した相違度を用いて、前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する許容パラメータセット決定部と、前記許容範囲にある生体パラメータセットを出力する許容パラメータセット出力部を具備する生体パラメータ決定装置により、精度高く、高速に適切な１以上の生体パラメータからなる生体パラメータセットを得ることができる。
【解決手段】一の生体パラメータセットを入力にして、心臓の活動をシミュレーションし、心臓の活動電位を示す情報である活動電位情報を得るシミュレーション実行部と、前記取得した活動電位情報と、実験活動電位情報との相違度を算出する相違度算出部と、前記相違度算出部が算出した相違度を用いて、前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する許容パラメータセット決定部と、前記許容範囲にある生体パラメータセットを出力する許容パラメータセット出力部を具備する生体パラメータ決定装置により、精度高く、高速に適切な１以上の生体パラメータからなる生体パラメータセットを得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医薬品開発の早期の段階で得られる動物評価試験データであり、心臓の活動電位波形のデータを用いて、動物の生体パラメータを推定する生体パラメータ決定装置と、動物評価試験データを用いて、対象薬物のヒト心臓に対する不整脈危険性の度合いを推測する装置等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薬物の生体組織内での拡散現象を的確に解析することができる薬物の生体組織内拡散のシミュレーション方法及び装置がある（特許文献１参照）。かかるシミュレーション方法は、特定物質の生体内拡散を、有限要素法を用いてシミュレーションする方法であって、生体から分離した組織の一部を用いて、有限要素法を使用することなく該生体内の基準拡散特性定数を決定し、該基準拡散特性定数に基づいて基準拡散特性を設定し、解析の対象となる生体構造を有限要素法に基づいて決定し、前記基準拡散特性定数を用いて前記決定した生体構造における拡散を有限要素法に基づいて演算し、該生体内における拡散の有限要素法に基づく演算結果にかかる演算拡散特性と有限要素法によらないで決定した前記基準拡散特性とを比較し、前記演算拡散特性と前記基準拡散特性との偏差が最小となるように基準拡散特性定数を補正して有限要素法に基づく最適拡散特性係数を算出することを特徴とする生体内拡散のシミュレーション方法である。
【０００３】
また、極めて精確且つ高速に部位決定できる心臓の電気的活動の部位決定方法についての技術が存在する（特許文献２参照）。かかる心臓の電気的活動の部位決定方法は、多チャンネル測定装置を用いて、心臓の電気的活動によって生じた体表面電位が複数の測定点で測定されて、各測定点の前記体表面電位の特徴を示す値が記憶され、体表面電位の特徴を示す値がデータバンク内に記憶されている比較値と比較され、その際、比較値は、心臓での部位が分かっている比較心臓の電気的活動に起因する比較表面電位を示しており、心臓の電気的活動の比較値が、体表面電位の特徴を示す値と共に極めて大きな類似性を有している、比較心臓の電気的活動の部位は、心臓の電気的活動の部位決定結果として送出される方法において、比較値を、胸郭モデル内に設けた心臓モデルを用いて求めるようにしたことを特徴とする心臓の電気的活動の部位決定方法である。
【０００４】
さらに、関連する技術として、生体パラメータセットを入力として受け取り、細胞をシミュレーションし活動電位波形情報を取得するシミュレーション装置がある（非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０８−０１６５５１（第１頁、第１図等）
【特許文献２】特開平０８−２８０６４４（第１頁、第１図等）
【非特許文献１】皿井伸明、野間昭典「ｓｉｍＢｉｏ：生物学的ダイナミックモデル開発基盤」日本エム・イー学会雑誌ＢＭＥ，ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．２，ｐ．３−１１，２００４（２００４年２月発行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の生体パラメータ決定装置においては、精度高く、高速に適切な１以上の生体パラメータからなる生体パラメータセットを得ることができなかった、という課題があった。
【０００６】
具体的には、特許文献１について、薬物の生体組織内での拡散現象を解析する方法であり、活動電位情報から生体パラメータセットが得られるものではなかった。
【０００７】
また、特許文献２について、体表面電位を用いて心臓の電気的活動部位を決定する方法であって、活動電位情報から生体パラメータセットが得られるものではなかった。
【０００８】
さらに、非特許文献１のシミュレーション装置における技術は、生体パラメータ決定装置の一構成要素として組み込むことができる技術である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本第一の発明の生体パラメータ決定装置は、生体のパラメータである生体パラメータを１以上有する生体パラメータセットを２組以上格納している生体パラメータセット格納部と、前記２組以上の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するパラメータセット選択部と、当該パラメータセット選択部が選択した一の生体パラメータセットを入力にして、心臓の活動をシミュレーションし、心臓の活動電位を示す情報である活動電位情報を所定の時間間隔で得るシミュレーション実行部と、前記シミュレーション実行部の出力である活動電位情報の変化から、シミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったか否かを判断する定常状態判断部と、前記定常状態判断部がシミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったと判断した場合の前記シミュレーション実行部の出力である活動電位情報を取得する活動電位情報取得部と、動物実験の結果の活動電位情報である実験活動電位情報を格納している実験活動電位情報格納部と、前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報と、前記実験活動電位情報との相違度を算出する相違度算出部と、前記相違度算出部が算出した相違度を用いて、前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する許容パラメータセット決定部と、前記許容パラメータセット決定部が前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットでないと判断した場合に、前記パラメータセット選択部に未選択の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するように指示する制御部と、前記許容パラメータセット決定部が前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであると判断した場合に、当該一の生体パラメータセットを出力する許容パラメータセット出力部を具備する生体パラメータ決定装置である。
【００１０】
かかる構成により、精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【００１１】
また、本第二の発明の生体パラメータ決定装置は、第一の発明に対して、前記相違度算出部は、前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報が示す活動電位の値と、前記実験活動電位情報が示す活動電位の値との差に関する情報である絶対値差情報を取得する絶対値差情報取得手段と、前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報が示す活動電位の変化の値と、前記実験活動電位情報が示す活動電位の変化の値との差に関する情報である変化差情報を取得する変化差情報取得手段と、前記絶対値差情報および前記変化差情報を用いて、前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報と、前記実験活動電位情報との相違度を算出する相違度算出手段を具備する生体パラメータ決定装置である。
【００１２】
かかる構成により、活動電位情報と実験活動電位情報と相違度が精度高く得ることができる結果、より精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【００１３】
また、本第三の発明の生体パラメータ決定装置は、第一、第二いずれかの発明に対して、前記実験活動電位情報格納部に格納されている実験活動電位情報に対してノイズを除去する処理である前処理を行い新たな実験活動電位情報を得る前処理部をさらに具備し、前記相違度算出部は、前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報と、前記前処理部が得た実験活動電位情報との相違度を算出する生体パラメータ決定装置である。
【００１４】
かかる構成により、さらに精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【００１５】
また、本第四の発明の生体パラメータ決定装置は、第三の発明に対して、前記前処理部は、前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報が示す電位の最大値と前記実験活動電位情報が示す電位の最大値が合致するように、前記実験活動電位情報が示す電位の値をスケーリングするスケーリング手段を具備する生体パラメータ決定装置である。
【００１６】
かかる構成により、さらに精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【００１７】
また、本第五の発明の生体パラメータ決定装置は、第三、第四いずれかの発明に対して、前記前処理部は、前記実験活動電位情報が示す電位の値に対して、移動平均を算出し、当該算出した移動平均の値を新たな実験活動電位情報が示す電位の値とする平滑化手段を具備する生体パラメータ決定装置である。
【００１８】
かかる構成により、さらに精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【００１９】
また、本第六の発明の生体パラメータ決定装置は、第一の発明に対して、前記パラメータセット選択部は、前記２組以上の生体パラメータセットを構成する１以上の各パラメータの値の範囲を用いて、当該１以上の各パラメータの範囲を限定し、当該限定した範囲の情報を有する探索空間を決定する探索範囲決定手段と、前記探索範囲決定手段が決定した探索空間に存在する１組以上のパラメータセットから、一のパラメータセットを選択するパラメータセット選択手段を具備する生体パラメータ決定装置である。
【００２０】
かかる構成により、高速に、精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【００２１】
また、本第七の発明の生体パラメータ決定装置は、第六の発明に対して、前記探索範囲決定手段は、前回の探索範囲を構成するｎ個のパラメータの値の範囲を２分割し、当該２分割したｎ個のパラメータの組み合わせの値の範囲を有する２ｎ個の探索範囲を取得し、当該２ｎ個の各探索範囲の代表的なパラメータセットのうちで、最も相違度の小さいパラメータセットを有する探索範囲を前回の探索範囲として、探索範囲を狭めてゆく生体パラメータ決定装置である。
【００２２】
かかる構成により、高速に、精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【００２３】
また、本第八の発明の生体パラメータ決定装置は、第六の発明に対して、前記探索範囲決定手段は、前回の２以上のパラメータセットを構成する各パラメータの値の範囲の情報を保持しており、前記２以上のパラメータセットのうち、前回に最も相違度の小さいパラメータセットを中心に、前記各パラメータの値の範囲の半分の範囲を次回の探索範囲として、探索範囲を狭めてゆく生体パラメータ決定装置である。
【００２４】
かかる構成により、高速に、精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【００２５】
また、本第九の発明の生体パラメータ決定装置は、第一から第八いずれかの発明に対して、前記許容パラメータセット決定部は、前記相違度算出部が算出した相違度に対して、応答曲面法を用いて前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する生体パラメータ決定装置である。
【００２６】
かかる構成により、人手を煩わすことなく、容易に、高速に、かつ精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明による生体パラメータ決定装置によれば、精度高く生体パラメータセットを得ることができる。また、本発明による不整脈危険性評価装置によれば、動物評価試験データを用いて、対象薬物のヒト心臓に対する不整脈危険性の度合いを推測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、生体パラメータ決定装置等の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。
（実施の形態）
【００２９】
本実施の形態において、動物実験の結果である活動電位の情報を入力することにより、生体パラメータを出力する生体パラメータ決定装置等について述べる。そして、この生体パラメータ決定装置を利用し、薬物投入前の活動電位の情報から生体パラメータセットを取得し、かつ、薬物投入後の活動電位の情報から生体パラメータセットを取得すれば、薬物投入の効果を定量的に得ることができる。なお、薬物投入の効果は、薬物投入前後の生体パラメータセットの差から求められる。
【００３０】
図１は、本実施の形態における生体パラメータ決定装置のブロック図である。
【００３１】
生体パラメータ決定装置は、生体パラメータセット格納部１０１、パラメータセット選択部１０２、シミュレーション実行部１０３、定常状態判断部１０４、活動電位情報取得部１０５、実験活動電位情報格納部１０６、前処理部１０７、相違度算出部１０８、許容パラメータセット決定部１０９、制御部１１０、許容パラメータセット出力部１１１を具備する。
【００３２】
パラメータセット選択部１０２は、探索範囲決定手段１０２１、パラメータセット選択手段１０２２を具備する。
【００３３】
前処理部１０７は、スケーリング手段１０７１、平滑化手段１０７２を具備する。
【００３４】
相違度算出部１０８は、絶対値差情報取得手段１０８１、変化差情報取得手段１０８２、相違度算出手段１０８３を具備する。
【００３５】
生体パラメータセット格納部１０１は、生体のパラメータである生体パラメータを１以上有する生体パラメータセットを２組以上格納している。生体パラメータには細胞の種々のチャネル（たとえば、Ｎａチャネル、Ｃａチャネル、ＫＡＴＰチャネル、Ｋｒチャネル、Ｋ１チャネル、Ｋｓチャネルなど）を流れる電流や、各チャネルの開閉速度や、イオン親和性、細胞内外のイオン濃度など、数百にも及ぶパラメータがある。生体パラメータは、通常、生体パラメータを識別する生体パラメータ識別子とパラメータの値を有する。ただし、生体パラメータセット中で、生体パラメータの列挙の順序が決まっている場合、生体パラメータは値だけでも良い。生体パラメータセットは、予め格納されていても良いし、図示しない手段により、算出されても良い。各生体パラメータの採りえる値の範囲の情報を保持しており、図示しない手段が、各生体パラメータの採りえる値の範囲から、各生体パラメータの一の値を決定して、生体パラメータセットを構築しても良い。生体パラメータセット格納部１０１は、不揮発性の記録媒体が好適であるが、揮発性の記録媒体でも実現可能である。
【００３６】
パラメータセット選択部１０２は、２組以上の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択する。一の生体パラメータセットを選択するアルゴリズムは問わない。任意に一の生体パラメータセットを選択しても良いし、予め決められたアルゴリズムで、一の生体パラメータセットを選択しても良い。パラメータセット選択部１０２は、探索範囲決定手段１０２１とパラメータセット選択手段１０２２の処理により、一の生体パラメータセットを選択することは好適である。一の生体パラメータセットを選択するアルゴリズムの例は後述する。パラメータセット選択部１０２は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。パラメータセット選択部１０２の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００３７】
探索範囲決定手段１０２１は、２組以上の生体パラメータセットを構成する１以上の各パラメータの値の範囲を用いて、当該１以上の各パラメータの範囲を限定し、当該限定した範囲の情報を有する探索空間を決定する。なお、パラメータの値の範囲は、通常、予め決められており、その範囲の情報は、記録媒体に格納されている。また、探索範囲決定手段１０２１は、例えば、前回の探索範囲を構成するｎ個（ｎは１以上の整数）のパラメータの値の範囲を２分割し、当該２分割したｎ個のパラメータの組み合わせの値の範囲を有する２ｎ個の探索範囲を取得し、当該２ｎ個の各探索範囲の代表的なパラメータセットのうちで、最も相違度の小さいパラメータセットを有する探索範囲を前回の探索範囲として、探索範囲を狭めていっても良い。探索範囲決定手段１０２１は、例えば、前回の２以上のパラメータセットを構成する各パラメータの値の範囲の情報を保持しており、２以上のパラメータセットのうち、前回に最も相違度の小さいパラメータセットを中心に、各パラメータの値の範囲の半分の範囲を次回の探索範囲として、探索範囲を狭めていっても良い。探索範囲決定手段１０２１は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。探索範囲決定手段１０２１の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００３８】
パラメータセット選択手段１０２２は、探索範囲決定手段１０２１が決定した探索空間に存在する１組以上のパラメータセットから、一のパラメータセットを選択する。パラメータセット選択手段１０２２は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。パラメータセット選択手段の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００３９】
シミュレーション実行部１０３は、パラメータセット選択部１０２が選択した一の生体パラメータセットを入力にして、心臓の活動をシミュレーションし、心臓の活動電位を示す情報である活動電位情報を所定の時間間隔で得る。生体パラメータセットを入力にして、活動電位情報を所定の時間間隔で得るシミュレーションの技術は公知技術であるので、詳細な説明は省略する。なお、活動電位情報は、例えば、心臓の活動の電位を示す情報と時刻または時間を示す情報の対の集合である。また、例えば、活動電位情報は、心臓の細胞内の各種のイオン濃度（カリウムイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオンなど）の情報を含んでも良い。また、例えば、活動電位情報は、活動電位持続時間（例えば、ＡＰＤ９０、ＡＰＤ６０、ＡＰＤ３０）等の情報でも良い。また、活動電位情報のデータ構造は問わない。また、上記の「所定の時間間隔」とは、定期的とは限らず、また、予め決められている必要もなく、ランダムな間隔（乱数発生などにより取得した間隔）でも良い。シミュレーション実行１０３部は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。シミュレーション実行部１０３の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００４０】
定常状態判断部１０４は、シミュレーション実行部１０３の出力である活動電位情報の変化（例えば、カリウムイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオンなどイオン濃度の変化）から、シミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったか否かを判断する。定常状態判断部１０４は、例えば、時刻ｔのシミュレーション実行部１０３の出力であるカリウムイオン濃度、または／およびナトリウムイオン濃度、または／およびカルシウムイオン濃度と、時刻（ｔ＋１）のシミュレーション実行部１０３の出力であるカリウムイオン濃度、または／およびナトリウムイオン濃度、または／およびカルシウムイオン濃度を比較し、予め決められた差より小さい差しかない場合に、心臓の活動状態が定常状態になったと判断する。また、定常状態判断部１０４は、例えば、時刻ｔのシミュレーション実行部１０３の出力である活動電位情報（Ｖｔ）と、時刻（ｔ＋１）のシミュレーション実行部１０３の出力である活動電位情報（Ｖｔ＋１）を比較し、予め決められた差より小さい差しかない場合に、心臓の活動状態が定常状態になったと判断する。定常状態判断部１０４は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。定常状態判断部１０４の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００４１】
活動電位情報取得部１０５は、定常状態判断部１０４がシミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったと判断した場合のシミュレーション実行部１０３の出力である活動電位情報を取得する。活動電位情報取得部１０５は、通常、定常状態になったと判断した際の活動電位情報や、シミュレーション実行部１０３の最終の出力結果である活動電位情報を得る。活動電位情報取得部１０５は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。活動電位情報取得部１０５の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００４２】
実験活動電位情報格納部１０６は、動物実験の結果の活動電位情報である実験活動電位情報を格納している。実験活動電位情報は、人手による入力を受け付けた情報でも良いし、外部の装置から受信した情報でも良い。実験活動電位情報格納部１０６は、不揮発性の記録媒体が好適であるが、揮発性の記録媒体でも実現可能である。
【００４３】
前処理部１０７は、実験活動電位情報格納部１０６に格納されている実験活動電位情報を読み出し、当該実験活動電位情報に対してノイズを除去する処理である前処理を行い、新たな実験活動電位情報を得る。前処理は、いくつかの種類の処理が有り得、１以上の処理を組み合わせて行っても良い。前処理の例は、後述するスケーリングや平滑化の処理である。前処理部１０７は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。前処理部１０７の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。なお、前処理部１０７が行う前処理は、後述する相違度の算出の精度向上のために必要であるが、必須の処理ではない。
【００４４】
スケーリング手段１０７１は、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報が示す電位の最大値と、実験活動電位情報が示す電位の最大値が合致するように、実験活動電位情報が示す電位の値を変更する。かかる処理をスケーリングという。スケーリング手段１０７１は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。スケーリング手段１０７１の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００４５】
平滑化手段１０７２は、実験活動電位情報が示す電位の値に対して、移動平均を算出し、当該算出した移動平均の値を新たな実験活動電位情報が示す電位の値とする。かかる処理を平滑化という。移動平均を算出する処理は公知技術であるので、詳細な説明を省略する。平滑化手段１０７２は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。平滑化手段１０７２の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００４６】
相違度算出部１０８は、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報と、実験活動電位情報との相違度を算出する。ここで、「相違度」とは、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報と、実験活動電位情報との差（違い）という意味であり、類似度でも良い。「相違度が小さい（低い）」とは、「類似度が大きい（高い）」と同意義であることは言うまでもない。相違度算出部１０８は、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報と、前処理部１０７が得た実験活動電位情報との相違度を算出することが好適である。相違度算出部１０８は、通常、相違度を算出するための算出式の情報を図示しない記録媒体に保持しており、かかる算出式の情報を読み出し、当該算出式に、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報と、実験活動電位情報から得られる情報をパラメータとして代入し、演算を行い、相違度を得る。相違度算出部１０８は、後述する絶対値差情のみ、または変化差情報のみ、またはその他の情報を用いて、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報と、前処理部１０７が得た実験活動電位情報との相違度を算出しても良い。相違度算出部１０８は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。相違度算出部１０８の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００４７】
絶対値差情報取得手段１０８１は、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報が示す活動電位の値と、実験活動電位情報が示す活動電位の値との差に関する情報である絶対値差情報を取得する。絶対値差情報取得手段１０８１が、２つの活動電位の情報が示す値の集合のうち、どの範囲の差の絶対値を取得するかは問わない。絶対値差情報取得手段１０８１は、例えば、２つの活動電位のＶｍ(細胞膜電位)およびＲＭＰ（静止膜電位）の差の絶対値の累積を得ても良いし、２つの活動電位のＶｍの差の絶対値の累積のみを得ても良い。絶対値差情報取得手段１０８１は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。絶対値差情報取得手段１０８１の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００４８】
変化差情報取得手段１０８２は、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報が示す活動電位の変化の値と、実験活動電位情報が示す活動電位の変化の値との差に関する情報である変化差情報を取得する。この変化とは、時間的な変化である。時間的な変化とは、時間の経過とともに生じる変化である。変化差情報取得手段１０８２は、例えば、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報を時間微分した値と、実験活動電位情報が示す活動電位の情報を時間微分した値との差の累積を算出し、取得する。変化差情報取得手段１０８２は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。変化差情報取得手段１０８２の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００４９】
相違度算出手段１０８３は、絶対値差情報および変化差情報を用いて、活動電位情報取得部が取得した活動電位情報と、実験活動電位情報との相違度を算出する。相違度算出手段１０８３は、例えば、絶対値差情報および変化差情報に重み付けをして、その和を相違度として得る。相違度算出手段１０８３は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。相違度算出手段１０８３の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００５０】
許容パラメータセット決定部１０９は、相違度算出部１０８が算出した相違度を用いて、一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する。許容パラメータセット決定部１０９は、例えば、相違度算出部１０８が算出した相違度に対して、応答曲面法を用いて一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する。応答曲面法については、公知技術であるので、説明を省略する。また、許容パラメータセット決定部１０９は、例えば、相違度と一の生体パラメータセットをユーザに出力し、ユーザから許容範囲か否かを示す指示の入力を受け付け、当該指示の情報（許容範囲を示す情報または許容範囲外を示す情報）を得る処理を行っても良い。ユーザの指示を受け付ける場合、実質的な決定はユーザが行うこととなり、許容パラメータセット決定部１０９は、ユーザの指示を受け付け、保持する処理を行う。許容パラメータセット決定部１０９は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。許容パラメータセット決定部１０９の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００５１】
制御部１１０は、許容パラメータセット決定部１０９が一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットでないと判断した場合に、パラメータセット選択部１０２に未選択の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するように指示する。なお、制御部１１０は、許容パラメータセット決定部１０９が一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであると判断した場合にも、他の許容範囲にある生体パラメータセットを得るために、パラメータセット選択部１０２に未選択の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するように指示する構成でも良い。かかる場合、例えば、生体パラメータセット格納部１０１の全パラメータセットに対して、許容範囲か否かを判断することとなる。また、かかる場合、例えば、所定数（例えば、「５」）の許容範囲のパラメータセットが見つかるまで、制御部１１０は、パラメータセット選択部１０２に未選択の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するように指示することとなる。制御部１１０は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。制御部１１０の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００５２】
許容パラメータセット出力部１１１は、許容パラメータセット決定部１０９が一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであると判断した場合に、当該一の生体パラメータセットを出力する。ここで、出力とは、ディスプレイへの表示、プリンタへの印字、音出力、外部の装置への送信、記録媒体への蓄積等を含む概念である。許容パラメータセット出力部１１１は、ディスプレイやスピーカー等の出力デバイスを含むと考えても含まないと考えても良い。許容パラメータセット出力部１１１は、出力デバイスのドライバーソフトまたは、出力デバイスのドライバーソフトと出力デバイス等で実現され得る。
【００５３】
次に、生体パラメータ決定装置の動作について図２から図４のフローチャートを用いて説明する。
【００５４】
（ステップＳ２０１）パラメータセット選択部１０２は、２組以上の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択する。パラメータセット選択部１０２は、例えば、生体パラメータセット格納部１０１に格納されている生体パラメータセットの中から、格納されている順に一の生体パラメータセットを読み出す。
【００５５】
（ステップＳ２０２）シミュレーション実行部１０３は、パラメータセット選択部１０２が選択した一の生体パラメータセットを入力にして、心臓の活動をシミュレーションし、心臓の活動電位を示す情報である活動電位情報を所定の時間間隔で得て、出力する。所定の時間間隔とは、等間隔とは限らない。
【００５６】
（ステップＳ２０３）定常状態判断部１０４は、ステップＳ２０２におけるシミュレーション結果の２以上の活動電位情報の変化から、シミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったか否かを判断する。通常、直前の活動電位情報と現在の活動電位情報との変化が全くない場合、または所定の差以内の少ない差の場合、定常状態判断部１０４は、定常状態になったと判断する。定常状態になっていればステップＳ２０４に行き、定常状態になっていなければステップＳ２０２に戻り、シミュレーション実行部１０３によるシミュレーションを続行する。なお、通常、ステップＳ２０２に戻った際に、再度、パラメータセット選択部１０２が選択した一の生体パラメータセットを入力する処理は行わず、シミュレーション実行部１０３によるシミュレーションを続行するだけである。
【００５７】
（ステップＳ２０４）活動電位情報取得部１０５は、定常状態判断部１０４がシミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったと判断した場合のシミュレーション実行部１０３の出力である活動電位情報を取得する。
【００５８】
（ステップＳ２０５）前処理部１０７は、メモリ上に、実験活動電位情報格納部１０６の実験活動電位情報を読み込む。
【００５９】
（ステップＳ２０６）前処理部１０７は、ステップＳ２０５で読み込んだ実験活動電位情報に対して前処理を行う。前処理の詳細について、図３のフローチャートを用いて説明する。
【００６０】
（ステップＳ２０７）相違度算出部１０８は、ステップＳ２０４で取得した活動電位情報と、ステップＳ２０６で前処理を行った結果である実験活動電位情報との相違度を算出する。２つの活動電位情報の相違度を算出するアルゴリズムの詳細について、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００６１】
（ステップＳ２０８）相違度算出部１０８は、選択されている生体パラメータセットと、ステップＳ２０７で算出した相違度の組を、図示しない記録媒体（主メモリでも良い）に格納する。
【００６２】
（ステップＳ２０９）許容パラメータセット決定部１０９は、ステップＳ２０７で算出した相違度を用いて、選択した一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する。許容範囲か否かは、ユーザが決定し、図示しない入力手段により入力しても良いし、自動的に応答曲面法を用いて決定しても良い。許容範囲であればステップＳ２１０に行き、許容範囲外であればステップＳ２１２に行く。
【００６３】
（ステップＳ２１０）制御部１１０は、処理を終了するか否かを判断する。処理を終了するか否かは、一つの許容範囲にある生体パラメータセットが見つかれば処理を終了すると判断しても良いし、所定数の許容範囲にある生体パラメータセットが見つかれば処理を終了すると判断しても良いし、ユーザの終了指示の入力により処理を終了すると判断しても良い。その他、処理を終了すると判断するアルゴリズムは問わない。処理を終了すると判断した場合はステップＳ２１１に行き、処理を終了しないと判断した場合はステップＳ２１３に行く。
【００６４】
（ステップＳ２１１）許容パラメータセット出力部１１１は、許容パラメータセット決定部１０９が許容範囲にある生体パラメータセットであると判断した生体パラメータセットを読み出し、出力する。処理を終了する。
【００６５】
（ステップＳ２１２）制御部１１０は、許容範囲にない生体パラメータセットを削除する。
【００６６】
（ステップＳ２１３）制御部１１０は、次の生体パラメータセットを選択するように、パラメータセット選択部１０２に指示する。ステップＳ２０１に戻る。
【００６７】
なお、図２のフローチャートにおいて、生体パラメータセットの選択アルゴリズムは、他のアルゴリズムでも良い。
【００６８】
次に、生体パラメータ決定装置の前処理（ステップＳ２０６）について図３のフローチャートを用いて説明する。
【００６９】
（ステップＳ３０１）スケーリング手段１０７１は、活動電位情報取得部１０５が取得したシミュレーション結果の活動電位情報が示す電位の静止膜電位の平均値（ＶＳＲＭＰ）、および最大値（ＶＳＨ）を、活動電位情報を構成する値から取得する。なお、活動電位情報を構成する情報は、例えば、電圧（ｍＶ）と時間の情報を対に有する。
【００７０】
（ステップＳ３０２）スケーリング手段１０７１は、実験活動電位の情報のうちの静止膜電位の平均値（ＶＥＲＭＰ）、および最大値（ＶＥＨ）を取得する。
【００７１】
（ステップＳ３０３）スケーリング手段１０７１は、実験活動電位の情報の最大値（ＶＥＨ）を最大値（ＶＳＨ）に、最低値（ＶＥＲＭＰ）を最低値（ＶＳＲＭＰ）に変更する。
【００７２】
（ステップＳ３０４）スケーリング手段１０７１は、カウンタｉに１を代入する。
【００７３】
（ステップＳ３０５）スケーリング手段１０７１は、実験活動電位の情報の中に、ｉ番目の値があるか否かを判断する。ｉ番目の値があればステップＳ３０６に行き、ｉ番目の値がなければステップＳ３０９に行く。
【００７４】
（ステップＳ３０６）スケーリング手段１０７１は、ｉ番目の値（Ｖｉ）を、ＶＳＬ、ＶＳＨ、ＶＥＲＭＰＶＳＲＭＰを用いて変更する。具体的には、ｉ番目の値を、(Ｖｉ−ＶＥＲＭＰ)×（ＶＳＨ−ＶＳＲＭＰ）／（ＶＥＨ−ＶＥＲＭＰ）＋ＶＳＲＭＰにより決定する。なお、スケーリング手段１０７１は、演算式(Ｖｉ−ＶＥＲＭＰ)×（ＶＳＨ−ＶＳＲＭＰ）／（ＶＥＨ−ＶＥＲＭＰ）＋ＶＳＲＭＰの情報を保持しており、当該演算式の情報を読み込み、取得したパラメータを演算式に代入し、スケーリングしたｉ番目の値を得る。
【００７５】
（ステップＳ３０７）スケーリング手段１０７１は、ステップＳ３０６で得た新しいｉ番目の値（Ｖｉ）を格納する。
【００７６】
（ステップＳ３０８）スケーリング手段１０７１は、カウンタｉを１、インクリメントする。ステップＳ３０５に戻る。
【００７７】
（ステップＳ３０９）平滑化手段１０７２は、カウンタｉに１を代入する。
【００７８】
（ステップＳ３１０）平滑化手段１０７２は、実験活動電位の情報の中に、ｉ番目の点（値）があるか否かを判断する。ｉ番目の点があればステップＳ３１１に行き、ｉ番目の値がなければ上位関数にリターンする。
【００７９】
（ステップＳ３１１）平滑化手段１０７２は、ｉ番目の点の移動平均を算出する。
【００８０】
（ステップＳ３１２）平滑化手段１０７２は、ステップＳ３１１で算出したｉ番目の点の移動平均を格納する。
【００８１】
（ステップＳ３１３）平滑化手段１０７２は、カウンタｉを１、インクリメントする。ステップＳ３１０に戻る。
【００８２】
なお、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ３０１からステップＳ３０８の処理は、スケーリング処理である。また、ステップＳ３０９からステップＳ３１３の処理は、平滑化処理である。
【００８３】
また、図３のフローチャートにおいて、スケーリング処理の演算式は、上記の式に限られない。
【００８４】
次に、生体パラメータ決定装置の相違度算出処理（ステップＳ２０７）について図４のフローチャートを用いて説明する。
【００８５】
（ステップＳ４０１）相違度算出部１０８は、図示しない記録媒体に格納されている相違度の演算式の情報を読み出す。
【００８６】
（ステップＳ４０２）絶対値差情報取得手段１０８１は、初期化処理を行う。初期化処理とは、カウンタｉに１を代入する処理である。また、相違度を算出するための元になる変数の値を「０」にする処理である。相違度を算出するための元になる変数は、ここでは、絶対値差情報を格納するための変数である絶対値差情報変数がある。
【００８７】
（ステップＳ４０３）絶対値差情報取得手段１０８１は、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報または／および実験活動電位情報に、ｉ番目の値が存在するか否かを判断する。なお、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報または／および実験活動電位情報は、活動電位の値と、時刻または時間の情報の対の集合である。
【００８８】
（ステップＳ４０４）絶対値差情報取得手段１０８１は、２つの活動電位情報のｉ番目の値（活動電位）を取得する。２つの活動電位情報とは、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報と実験活動電位情報である。
【００８９】
（ステップＳ４０５）絶対値差情報取得手段１０８１は、ステップＳ４０４で取得したｉ番目の値に対応する点がＲＭＰとして取得した点であるか否かを判断する。ＲＭＰとして取得した点であればステップＳ４０６に行き、ＲＭＰとして取得した点でなければステップＳ４０９に行く。
【００９０】
（ステップＳ４０６）絶対値差情報取得手段１０８１は、ステップＳ４０４で取得したｉ番目の値に対応する点が最初のＲＭＰとして取得した点であるか否かを判断する。最初のＲＭＰとして取得した点であればステップＳ４０７に行き、最初のＲＭＰとして取得した点でなければステップＳ４０９に行く。
【００９１】
なお、ここで、絶対値差情報取得手段１０８１は、２つの活動電位情報のＲＭＰの差を算出しても良い。
【００９２】
（ステップＳ４０７）絶対値差情報取得手段１０８１は、２つの活動電位情報のｉ番目の値の差の絶対値を算出する。そして、絶対値差情報取得手段１０８１は、算出した値を一時格納する。
【００９３】
（ステップＳ４０８）絶対値差情報取得手段１０８１は、カウンタｉを１、インクリメントする。テップＳ４０３に戻る。
【００９４】
（ステップＳ４０９）絶対値差情報取得手段１０８１は、ステップＳ４０４で取得した２つの活動電位情報のｉ番目の値の差の絶対値を取得する。
【００９５】
（ステップＳ４１０）絶対値差情報取得手段１０８１は、ステップＳ４０９で算出した値を加算する。ステップＳ４０８に行く。
【００９６】
（ステップＳ４１１）変化差情報取得手段１０８２は、２つの活動電位情報の時間微分を算出する。
【００９７】
（ステップＳ４１２）変化差情報取得手段１０８２は、初期化処理を行う。初期化処理とは、カウンタｉに１を代入する処理である。また、相違度を算出するための元になる変数の値を「０」にする処理である。相違度を算出するための元になる変数は、ここでは、変化差情報を格納するための変数である変化差情報変数がある。
【００９８】
（ステップＳ４１３）変化差情報取得手段１０８２は、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報または／および実験活動電位情報に、ｉ番目の値が存在するか否かを判断する。ｉ番目の値が存在すればステップＳ４１４に行き、ｉ番目の値が存在しなければステップＳ４１７に行く。
【００９９】
（ステップＳ４１４）変化差情報取得手段１０８２は、ｉ番目の値に対応する、２つの活動電位情報の時間微分の値を取得し、当該２つの時間微分の値の差に関する情報を算出する。この２つの時間微分の値の差に関する情報は、変化率ともいう。
【０１００】
（ステップＳ４１５）変化差情報取得手段１０８２は、ステップＳ４１４で取得した変化率（値）を加算する。
【０１０１】
（ステップＳ４１６）変化差情報取得手段１０８２は、カウンタｉを１、インクリメントする。テップＳ４１２に戻る。
【０１０２】
（ステップＳ４１７）相違度算出部１０８は、ステップＳ４０１で読み出した演算式にパラメータを代入し、相違度を算出する。パラメータとは、ここでは、ステップＳ４０７、ステップＳ４１０、ステップＳ４１５で算出した値である。
【０１０３】
（ステップＳ４１８）相違度算出部１０８は、ステップＳ４１７で算出した相違度を、記録媒体に格納する。
【０１０４】
なお、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ４０２からステップＳ４１０までのステップにおける処理は、絶対値差情報を算出する処理である。また、絶対値差情報を算出する処理の中で、ステップＳ４０６、ステップＳ４０７の処理は、ＲＭＰの差の情報（以下、適宜、「静止膜距離情報」という）を取得する処理であり、ステップＳ４０９、ステップＳ４１０の処理は、再分極相の差の情報報（以下、適宜、「再分極相距離情報」という）を取得する処理である。また、ステップＳ４１１からステップＳ４１６までのステップにおける処理は、変化差情報を算出する処理である。図４のフローチャートにおいて、相違度を算出する場合に、絶対値差情報と変化差情報を算出し、この２つの情報（値）に基づいて、相違度を算出した。しかし、相違度の算出は、絶対値差情報、または変化差情報のどちらか一方の情報を使用するだけでも良い。また、絶対値差情報の算出には、静止膜距離情報と再分極相距離情報を使用したが、再分極相距離情報のみを使用しても良い。さらに、静止膜距離情報と再分極距離情報に分離しなくとも、すべてのカウンタｉにおいて、絶対値差情報を算出してもよい。
【０１０５】
また、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ４０１において、パラメータセット選択部１０２は、１組以上の生体パラメータセットの中から、任意に一の生体パラメータセットを選択した。しかし、パラメータセット選択部１０２は、以下のアルゴリズムで、一の生体パラメータセットを選択しても良い。このアルゴリズムは、例えば、以下で説明する単純２分割法である。単純２分割法の概念図を図５に示す。単純２分割法は、前回の探索範囲を構成するｎ個のパラメータの値の範囲をそれぞれ２分割し、当該２分割したｎ個のパラメータの組み合わせの値の範囲を有する２ｎ個の探索範囲を取得し、当該２ｎ個の各探索範囲の代表的なパラメータセットのうちで、最も相違度の小さいパラメータセットを有する探索範囲を前回の探索範囲として、探索範囲を狭めてゆく方法である。さらに具体的には、単純２分割法のアルゴリズムについて、図６、図７のフローチャートを用いて説明する。
【０１０６】
（ステップＳ６０１）探索範囲決定手段１０２１は、各パラメータの探索範囲の情報を読み出す。各パラメータの探索範囲の初期値は、予め決められており、記録媒体に格納されている、とする。
【０１０７】
（ステップＳ６０２）探索範囲決定手段１０２１は、ステップＳ６０１で読み出した各パラメータの探索範囲の探索範囲の情報から、各パラメータの探索範囲を２分割した値を取得する。例えば、一のパラメータの範囲は「１〜１０」であれば、探索範囲決定手段１０２１は、例えば、「１〜５」と「６〜１０」に分割する。探索範囲決定手段１０２１は、全パラメータ（ｎ個とする）に対して、その範囲を２分割する。そして、探索範囲決定手段１０２１は、ｎ個の全パラメータを２分割し、それらの組み合わせである「２ｎ」個の探索範囲を得る。
【０１０８】
（ステップＳ６０３）パラメータセット選択手段１０２２は、カウンタｉに１を代入する。
【０１０９】
（ステップＳ６０４）パラメータセット選択手段１０２２は、ｉ番目の探索範囲があるか否かを判断する。ｉ番目の探索範囲があればステップＳ６０５に行き、ｉ番目の探索範囲がなければステップＳ６０７に行く。
【０１１０】
（ステップＳ６０５）パラメータセット選択手段１０２２は、ｉ番目の探索範囲に対して、最適解を得る。最適解とは、相違度が最小の生体パラメータセットである。最適解を得るアルゴリズムについて、図７のフローチャートを用いて説明する。
【０１１１】
（ステップＳ６０６）パラメータセット選択手段１０２２は、カウンタｉを１、インクリメントする。ステップＳ６０４に戻る。
【０１１２】
（ステップＳ６０７）パラメータセット選択手段１０２２は、（ｉ−１）の探索範囲で得た最適解の相違度の中で最も小さい相違度の解（生体パラメータセット）を取得する。
【０１１３】
（ステップＳ６０８）パラメータセット選択手段１０２２は、ステップＳ６０７で選択した生体パラメータセットを構成する各パラメータの探索範囲の情報を取得する。
【０１１４】
（ステップＳ６０９）パラメータセット選択手段１０２２は、処理を終了するか否かを判断する。処理を終了するならばステップＳ６１０に行き、処理を終了しないならステップＳ６１１に行く。なお、処理を終了するか否かの判断は、２ｎ個の探索範囲のすべてのパラメータセットを取得したか否かの判断であり、すべてのパラメータセットを取得していた場合に処理を終了すると判断しても良い。また、処理を終了するか否かの判断は、ユーザが行っても良い。つまり、必要な探索範囲のみのパラメータセットをユーザーが指定して選択し、選択した探索範囲のパラメータセットを取得した時点で修了してもよい。かかる場合、ユーザに選択を促す手段（画面上に選択するためのメニューや入力画面を表示する手段）、およびユーザの入力を受け付ける手段を具備する。
【０１１５】
（ステップＳ６１０）パラメータセット選択手段１０２２は、ステップＳ６０７で取得した生体パラメータセット（最適解）を出力する。処理を終了する。
【０１１６】
（ステップＳ６１１）パラメータセット選択手段１０２２は、パラメータ選択処理を再帰的に行う。
【０１１７】
なお、図６のフローチャートは、再帰的な処理になっている。
【０１１８】
次に、最適解を得るアルゴリズムについて、図７のフローチャートを用いて説明する。図７のフローチャートにおいて、図２のフローチャートと同一のステップについては説明を省略する。
【０１１９】
（ステップＳ７０１）パラメータセット選択手段１０２２は、探索範囲の中で最適解を探索するための、ｎ種類のパラメータセットを取得する。ｎ種類のパラメータセットは、ユーザが入力しても良いし、探索範囲の中で、自動的に決定しても良い。自動的に決定するアルゴリズムとして、例えば、あるパラメータの探索範囲は「４〜６」までの場合、「１」の等間隔で「４」「５」「６」を取得するアルゴリズムでも良い。
【０１２０】
（ステップＳ７０２）パラメータセット選択手段１０２２は、カウンタｉに１を代入する。
【０１２１】
（ステップＳ７０３）パラメータセット選択手段１０２２は、「ｉ＜＝ｎ」であるか否かを判断する。「ｉ＜＝ｎ」であればステップＳ７０４に行き、「ｉ＜＝ｎ」でなければステップＳ７０６に行く。
【０１２２】
（ステップＳ７０４）パラメータセット選択手段１０２２は、ｎ種類のうちで、ｉ番目のパラメータセットを読み出す。ステップＳ２０２に行く。
【０１２３】
（ステップＳ７０５）パラメータセット選択手段１０２２は、カウンタｉを１、インクリメントする。
【０１２４】
（ステップＳ７０６）パラメータセット選択手段１０２２は、ｎ種類のパラメータセットのうちで、最小の相違度を有するパラメータセットを取得する。上位関数にリターンする。
【０１２５】
次に、パラメータセット選択部１０２が行う、他の生体パラメータセットを選択するアルゴリズムについて述べる。本アルゴリズムは、範囲縮小法という。範囲縮小法の概念図を図８に示す。図８において、（１）、（２）、（３）と探索範囲は半分に狭まっていっている。範囲縮小法は、前回の２以上のパラメータセットを構成する各パラメータの値の範囲の情報を保持しており、前記２以上のパラメータセットのうち、前回に最も相違度の小さいパラメータセットを中心に、前記各パラメータの値の範囲の半分の範囲を次回の探索範囲として、探索範囲を狭めてゆく方法である。
【０１２６】
具体的な範囲縮小法のアルゴリズムについて、図９のフローチャートを用いて説明する。
【０１２７】
（ステップＳ９０１）探索範囲決定手段１０２１は、前回の各パラメータの探索範囲を読み出す。前回が無い場合（初回の場合）は、予め格納された各パラメータの探索範囲を読み出す。
【０１２８】
（ステップＳ９０２）探索範囲決定手段１０２１は、最適解を読み出す。最適解は、予め記録媒体に格納されていたり、ユーザーが入力したりした情報である。最適解は、生体パラメータセットである。
【０１２９】
（ステップＳ９０３）探索範囲決定手段１０２１は、ステップＳ９０１で読み出した探索範囲の幅の半分を、各パラメータに対して算出し、ステップＳ９０２で取得した最適解を中心点として、各パラメータの半分した幅の範囲を、パラメータごとに算出する。ただし、一番最初に格納されていた範囲、あるいはユーザーが指定する探索範囲を超えないように範囲を算出する。もし一番最初に格納されていた範囲、あるいはユーザーが指定する探索範囲を超える場合は、各パラメータの半分した幅の範囲を保持したまま、最適解の中心点を含む範囲を算出する。ステップＳ６０５に行く。
【０１３０】
（ステップＳ９０４）パラメータセット選択手段１０２２は、処理を終了するか否かを判断する。処理を終了するのであればステップＳ９０５に行き、処理を終了しないのであればステップＳ９０６に行く。処理を終了するか否かを判断は、予め本処理のループ回数を決めていても良いし、ユーザからの指示等でも良い。
【０１３１】
（ステップＳ９０５）パラメータセット選択手段１０２２は、ステップＳ６０５で算出した最適解を出力する。処理を終了する。
【０１３２】
（ステップＳ９０６）パラメータセット選択手段１０２２は、パラメータセット選択処理を再帰的に行う。
【０１３３】
以下、本実施の形態における生体パラメータ決定装置の具体的な動作について説明する。
【０１３４】
まず、生体パラメータ決定装置は、図示しない手段により、図１０の各生体パラメータの採り得る範囲、および刻み幅の情報を、生体パラメータごとに保持している。ここで、生体パラメータは、「ＩＫｒ」、「ＩＫ１」、および「ＩＫｓ」で識別されるパラメータを例として挙げている。また、図１０において、生体パラメータ「ＩＫｒ」は、「０．０，０．１，０．２，・・・４．８，４．９，５．０」と採り得ることを示す。なお、「ＩＫｒ」は、急速活性化遅延整流性カリウムチャネル（Ｋｒチャネル）を流れる電流、「ＩＫ１」は内向き整流性カリウムチャネル（Ｋ１チャネル）を流れる電流、「ＩＫｓ」は緩除活性化遅延整流性カリウムチャネル（Ｋｓチャネル）を流れる電流である。
【０１３５】
そして、生体パラメータ決定装置は、図示しない手段により、図１０の各生体パラメータの採り得る範囲、および刻み幅の情報を元に、生体パラメータセットを生成し、生体パラメータセット格納部１０１に蓄積する。かかる生体パラメータセットを管理する生体パラメータセット管理表を図１１に示す。図１１において、「ＩＤ」と「ＩＫｒ」、「ＩＫ１」、「ＩＫｓ」などの生体パラメータの値の組からなる生体パラメータセット（表のレコード）を１以上管理している。「ＩＤ」は、レコードを識別する情報であり、表におけるレコード管理のために存在する。
【０１３６】
つまり、本生体パラメータ決定装置は、図１１の生体パラメータセットの中から、許容範囲にある生体パラメータセットを取得する装置である。
【０１３７】
また、図１２は、実験活動電位情報格納部１０６に格納されている実験活動電位情報をグラフで表示したデータである。実験活動電位情報は、時間（ｍｓ）と電位（ｍＶ）を対に有する情報の集合であり、動物実験の結果の活動電位の情報の集合である。
【０１３８】
まず、パラメータセット選択部１０２は、図１１の生体パラメータセット群の中で、最初「ＩＤ＝１」の生体パラメータセット「ＩＫｒ：０．０，ＩＫ１：０．２０，ＩＫｓ：１．００，・・・・」を読み出す。
【０１３９】
次に、シミュレーション実行部１０３は、パラメータセット選択部１０２が選択した一の生体パラメータセットを入力にして、心臓の活動をシミュレーションし、心臓の活動電位を示す情報である活動電位情報を所定の時間間隔で得て、出力する。
【０１４０】
次に、定常状態判断部１０４は、シミュレーション実行部１０３におけるシミュレーション結果の２以上の活動電位情報の変化から、シミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったか否かを判断し、定常状態になった場合の活動電位情報を得る。この定常状態の活動電位情報をグラフで表示した図は、図１２と類似した形状を有する。
【０１４１】
次に、活動電位情報取得部１０５は、シミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったと判断した場合のシミュレーション実行部１０３の出力である活動電位情報を取り出す。
【０１４２】
なお、図１３は、実験活動電位情報のグラフ（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｄａｔａ）と、シミュレーション実行部１０３の出力である活動電位情報（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）のグラフを重ねた図である。図１３の縦軸は電位（ｍＶ）、横軸は時間（ｍｓｅｃ）である。
【０１４３】
次に、前処理部１０７は、メモリ上に、実験活動電位情報格納部１０６の実験活動電位情報を読み込み、前処理を行う。つまり、前処理部１０７のスケーリング手段１０７１は、活動電位情報取得部１０５が取得したシミュレーション結果の活動電位情報が示す電位の静止膜電位の平均値（ＶＳＲＭＰ）、および最大値（ＶＳＨ）を、活動電位情報を構成する値から取得する。そして、スケーリング手段１０７１は、実験活動電位の情報のうちの静止膜電位の平均値（ＶＥＲＭＰ）、および最大値（ＶＥＨ）を取得する。次に、スケーリング手段１０７１は、実験活動電位の情報の最大値（ＶＥＨ）を最大値（ＶＳＨ）に、静止膜電位の平均値（ＶＥＲＭＰ）を静止膜電位の平均値（ＶＳＲＭＰ）に変更する。スケーリング手段１０７１は、最大値、静止膜電位が実験活動電位の値に合致するように、他の点のデータも、スケーリングする。その結果、図１４に示すように、実験活動電位情報の電位幅が、シミュレーション結果の活動電位情報の電位幅と同じになる。スケーリング処理により、活動電位の最大振幅をシミュレーションに合うように実験データ（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｄａｔａ）を縦方向にスケーリングでき、適切な相違度の算出が可能となる。図１４の縦軸は電位（ｍＶ）、横軸は時間（ｍｓｅｃ）である。
【０１４４】
次に、平滑化手段１０７２は、スケーリング処理を行った実験活動電位情報と、シミュレーション結果の活動電位情報に対して、以下の平滑化処理を行う。つまり、平滑化手段１０７２は、スケーリング処理を行った実験活動電位情報の全部の点（電位（ｍＶ）と時間（ｍｓ）からなる情報）に対して、移動平均の値を算出し、その値を、実験活動電位情報の点の値とする。同様に、平滑化手段１０７２は、シミュレーション結果の活動電位情報の全部の点（電位（ｍＶ）と時間（ｍｓ）からなる情報）に対して、移動平均の値を算出し、その値を、シミュレーション結果の活動電位情報の点の値とする。図１５は、平滑化処理後の活動電位情報を示す。平滑化処理により、実験データのノイズを除去できる。図１５は、段階的に移動平均を取ることで、実験データのノイズを除去した結果を示す。上部のライン（ａ）は、10.0msecの間隔で移動平均をとったデータ群である。また、ラインの一つ外側の帯（ｂ）は、1.0msecの間隔で移動平均をとったデータ群である。また、さらに外側の帯（ｃ）は、0.1msecの間隔で移動平均をとったデータ群である。さらに、（ｄ）は、移動平均を取る前の生データである。
【０１４５】
以上のスケーリング処理と平滑化処理が完了した際の実験活動電位波形の薬物投与前（Ｂｅｆｏｒｅ）と薬物投与後（Ａｆｔｅｒ）の波形を図１６に示す。図１６の縦軸は電位（ｍＶ）、横軸は時間（ｍｓｅｃ）である。
【０１４６】
次に、相違度算出部１０８は、シミュレーション結果であり、取得した活動電位情報と、前処理を行った結果である実験活動電位情報との相違度を、以下のようにして算出する。
【０１４７】
まず、相違度算出部１０８は、図示しない記録媒体に格納されている相違度の演算式の情報を読み出す。ここでは、相違度の算出式を、例えば、数式１である、とする。また、図１７は、相違度を算出する算出式とその元情報の対応を示す図であり、相違度の概念を示す図である。
【数１】
【０１４８】
数式１において、パラメータＡ，Ｂ，Ｃは、重み付けの係数であり、通常、正の値である。また、パラメータＡ，Ｂがそれぞれかかっている第１項、第２項は、シミュレーション結果の活動電位情報と、実験活動電位情報との距離である絶対値差情報を算出する項である。また、第１項は、静止膜電位（ＲＭＰ）の距離である静止膜距離情報を算出する項である。第２項は、再分極相の距離である再分極相距離情報を算出する項である。また、Ｃがかかっている第３項は、シミュレーション結果の活動電位情報と、実験活動電位情報との距離を規格化して算出される変化差情報を算出する項である。
【０１４９】
また、数式１において、ＲＭＰｍｏｄｅｌは、シミュレーション結果の活動電位情報のうちの静止膜電位（ＲＭＰ）の平均値であり、ＲＭＰｅｘｐは、実験活動電位情報のうちの静止膜電位（ＲＭＰ）の平均値であることは好適である。
また、数式１において、Ｖｍｍｏｄｅｌはシミュレーション結果の活動電位、Ｖｍｅｘｐは実験活動電位情報が有する活動電位である。また、ｐｈａｓｅ２とは、活動電位の膜電位が最大値に達した点（時間と膜電位）のことを示す。ｐｈａｓｅ３とは、活動電位の膜電位が最大値となった点（Ｐｈａｓｅ２の開始点）から静止膜電位にまで再分極（静止膜電位に近づく）しきる点（Ｐｈａｓｅ３の終了点）を示す。従って、数式１の第２項のＰｈａｓｅ２からＰｈａｓｅ３までのＶｍの絶対値差情報の和を計算するとは、Ｐｈａｓｅ２の開始点からＰｈａｓｅ３の終了点までに含まれる活動電位情報（時間、膜電位）の絶対値差情報を計算することをさす。
さらに、数式１において、ｄＶｍ／ｄｔｍｏｄｅｌは、Ｖｍｍｏｄｅｌを時間微分した値、ｄＶｍ／ｄｔｅｘｐは、Ｖｍｅｘｐを時間微分した値である。
【０１５０】
そして、絶対値差情報取得手段１０８１は、シミュレーション結果の活動電位情報と、実験活動電位情報を、数式１の第１項、および第２項に入力し、絶対値差情報を算出し、記録媒体に一時格納する。かかる処理の詳細は、図４のフローチャートで述べた通りである。次に、変化差情報取得手段１０８２は、シミュレーション結果の活動電位情報と、実験活動電位情報を、数式１の第３項に入力し、変化差情報を算出し、記録媒体に一時格納する。
【０１５１】
そして、相違度算出部１０８は、数式１の第１項、第２項および第３項の演算結果を記録媒体から読み出し、それらの和を算出し、相違度を得る。相違度は、値が小さいほど、シミュレーション結果の活動電位情報と、実験活動電位情報が類似していることとなる。
【０１５２】
次に、許容パラメータセット決定部１０９は、算出した相違度を用いて、選択した一の生体パラメータセット（図１１の「ＩＤ＝１」の生体パラメータセット）が許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する。許容パラメータセット決定部１０９は、応答曲面法を用いて決定係数を算出し、その決定係数が許容範囲にあるかどうかで、生体パラメータセットが許容範囲内であるか否かを決定することが好適である。なお、応答曲面法を用いる場合、生体パラメータセット格納部１０１に格納されている生体パラメータセットとその相違度（相違度算出部１０８で算出した相違度）の組が２組以上、応答曲面法を計算するために必要となる。また、応用曲面法を用いれば、応答曲面法の計算結果として、最適解と予測される生体パラメータセットを算出することができる点好適である。
【０１５３】
そして、許容パラメータセット出力部１１１は、許容範囲にある生体パラメータセットを出力する。ここで、出力とは、ディスプレイへの表示や、記録媒体への蓄積や、外部装置への送信等の概念を含む。
【０１５４】
次に、生体パラメータ決定装置は、図１１の「ＩＤ＝２」以降の生体パラメータセットに対して、上記と同様の処理を行い、許容範囲にある生体パラメータセットを得る。
【０１５５】
なお、上記具体例において、許容範囲にある生体パラメータセットを選択する場合、候補となる全生体パラメータセットを処理したが、図６や図９に示すパラメータ選択方法（単純２分割法や範囲縮小法）により、効率的に最適な生体パラメータセットを取得するようにしても良い。
【０１５６】
以上、本実施の形態によれば、動物実験の結果の活動電位情報である実験活動電位情報から、精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【０１５７】
また、本実施の形態によれば、応答曲面法を用いて一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定するので、人手を煩わすことなく、容易に、高速に、かつ精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【０１５８】
なお、本実施の形態において、相違度を算出する場合に、活動電位情報の時間微分（dVm/dt）の情報を用いた。これは、活動電位情報の時間微分（dVm/dt）の情報は、各電流系の変化により特徴的な変化を示す（図１８）ことから、薬物による活動電位波形変化を入力として、投与した薬剤の各電流系への直接的な影響を評価することが可能となるからである。なお、図１８は、各チャネルのパラメータを０−２００％まで変化させた場合のdVm/dt波形変化を示す。具体的には、図１８（ａ）は、生体パラメータ「ＩCａL」のdVm/dt波形変化、図１８（ｂ）は、生体パラメータ「ＩＫｒ」のdVm/dt波形変化、図１８（ｃ）は、生体パラメータ「ＩＫ１」のdVm/dt波形変化、図１８（ｄ）は、生体パラメータ「ＩＫｓ」のdVm/dt波形変化を示す。
【０１５９】
また、本実施の形態における生体パラメータ決定装置を利用し、薬物投入前の活動電位の情報から生体パラメータセットを取得し、かつ、薬物投入後の活動電位の情報から生体パラメータセットを取得すれば、薬物投入の効果や副作用を定量的に得ることができる。なお、薬物投入の効果は、薬物投入前後の生体パラメータセットの差から求められる。
【０１６０】
さらに、本実施の形態における処理は、ソフトウェアで実現しても良い。そして、このソフトウェアをソフトウェアダウンロード等により配布しても良い。また、このソフトウェアをＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録して流布しても良い。なお、このことは、本明細書における他の実施の形態においても該当する。なお、本実施の形態における生体パラメータ決定装置を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、コンピュータに、格納している２組以上の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するパラメータセット選択ステップと、当該パラメータセット選択ステップで選択した一の生体パラメータセットを入力にして、心臓の活動をシミュレーションし、心臓の活動電位を示す情報である活動電位情報を得るシミュレーション実行ステップと、前記シミュレーション実行ステップにおける出力である活動電位情報の変化から、シミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったか否かを判断する定常状態判断ステップと、前記定常状態判断ステップでシミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったと判断した場合の前記シミュレーション実行ステップにおける出力である活動電位情報を取得する活動電位情報取得ステップと、前記活動電位情報取得ステップで取得した活動電位情報と、格納している実験活動電位情報との相違度を算出する相違度算出ステップと、前記相違度算出ステップで算出した相違度を用いて、前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する許容パラメータセット決定ステップと、前記許容パラメータセット決定ステップで前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットでないと判断した場合に、前記パラメータセット選択部に未選択の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するように指示する制御ステップと、前記許容パラメータセット決定ステップで前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであると判断した場合に、当該一の生体パラメータセットを出力する許容パラメータセット出力ステップを実行させるためのプログラム、である。
【０１６１】
また、上記プログラムにおける前記相違度算出ステップは、前記活動電位情報取得ステップで取得した活動電位情報が示す活動電位の値と、前記実験活動電位情報が示す活動電位の値との差に関する情報である絶対値差情報を取得する絶対値差情報取得ステップと、前記活動電位情報取得ステップで取得した活動電位情報が示す活動電位の変化の値と、前記実験活動電位情報が示す活動電位の変化の値との差に関する情報である変化差情報を取得する変化差情報取得ステップと、前記絶対値差情報および前記変化差情報を用いて、前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報と、前記実験活動電位情報との相違度を算出する相違度算出ステップを具備することは好適である。
【０１６２】
また、上記プログラムは、コンピュータに、前記実験活動電位情報に対してノイズを除去する処理である前処理を行い新たな実験活動電位情報を得る前処理ステップをさらに実行させ、前記相違度算出ステップは、前記活動電位情報取得ステップで取得した活動電位情報と、前記前処理ステップで得た実験活動電位情報との相違度を算出することは好適である。
【０１６３】
また、上記プログラムにおける前処理ステップは、前記活動電位情報取得ステップで取得した活動電位情報が示す電位の最大値と前記実験活動電位情報が示す電位の最大値が合致するように、前記実験活動電位情報が示す電位の値をスケーリングするスケーリングステップを具備することは好適である。
【０１６４】
また、上記プログラムにおける前処理ステップは、前記実験活動電位情報が示す電位の値に対して、移動平均を算出し、当該算出した移動平均の値を新たな実験活動電位情報が示す電位の値とする平滑化ステップを具備することは好適である。
【０１６５】
また、上記プログラムにおける前記パラメータセット選択ステップは、前記２組以上の生体パラメータセットを構成する１以上の各パラメータの値の範囲を用いて、当該１以上の各パラメータの範囲を限定し、当該限定した範囲の情報を有する探索空間を決定する探索範囲決定ステップと、前記探索範囲決定ステップで決定した探索空間に存在する１組以上のパラメータセットから、一のパラメータセットを選択するパラメータセット選択ステップを具備することは好適である。
【０１６６】
また、上記プログラムにおける前記探索範囲決定ステップは、前回の探索範囲を構成するｎ個のパラメータの値の範囲を２分割し、当該２分割したｎ個のパラメータの組み合わせの値の範囲を有する２ｎ個の探索範囲を取得し、当該２ｎ個の各探索範囲の代表的なパラメータセットのうちで、最も相違度の小さいパラメータセットを有する探索範囲を前回の探索範囲として、探索範囲を狭めてゆくことは好適である。
【０１６７】
また、上記プログラムにおける前記探索範囲決定ステップは、前回の２以上のパラメータセットを構成する各パラメータの値の範囲の情報を保持しており、前記２以上のパラメータセットのうち、前回に最も相違度の小さいパラメータセットを中心に、前記各パラメータの値の範囲の半分の範囲を次回の探索範囲として、探索範囲を狭めてゆくことは好適である。
【０１６８】
また、上記プログラムにおける前記許容パラメータセット決定ステップは、前記相違度算出ステップで算出した相違度に対して、応答曲面法を用いて前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定することは好適である。さらに応答曲面法から算出された最適解と予測される生体パラメータセットを選択しても良い。
【０１６９】
また、図１９は、本明細書で述べたプログラムを実行して、上述した種々の実施の形態の生体パラメータ決定装置を実現するコンピュータの外観を示す。上述の実施の形態は、コンピュータハードウェア及びその上で実行されるコンピュータプログラムで実現され得る。図１９は、このコンピュータシステム３４０の概観図であり、図２０は、コンピュータシステム３４０のブロック図である。
【０１７０】
図１９において、コンピュータシステム３４０は、ＦＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄｉｓｋ）ドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）ドライブを含むコンピュータ３４１と、キーボード３４２と、マウス３４３と、モニタ３４４と、マイク３４５とを含む。
【０１７１】
図２０において、コンピュータ３４１は、ＦＤドライブ３４１１、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３４１２に加えて、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３４１３と、ＣＰＵ３４１３、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３４１２及びＦＤドライブ３４１１に接続されたバス３４１４と、ブートアッププログラム等のプログラムを記憶するためのＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３４１５と、ＣＰＵ３４１３に接続され、アプリケーションプログラムの命令を一時的に記憶するとともに一時記憶空間を提供するためのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３４１６と、アプリケーションプログラム、システムプログラム、及びデータを記憶するためのハードディスク３４１７とを含む。ここでは、図示しないが、コンピュータ３４１は、さらに、ＬＡＮへの接続を提供するネットワークカードを含んでも良い。
【０１７２】
コンピュータシステム３４０に、上述した実施の形態の生体パラメータ決定装置の機能を実行させるプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ３５０１、またはＦＤ３５０２に記憶されて、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３４１２またはＦＤドライブ３４１１に挿入され、さらにハードディスク３４１７に転送されても良い。これに代えて、プログラムは、図示しないネットワークを介してコンピュータ３４１に送信され、ハードディスク３４１７に記憶されても良い。プログラムは実行の際にＲＡＭ３４１６にロードされる。プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ３５０１、ＦＤ３５０２またはネットワークから直接、ロードされても良い。
【０１７３】
プログラムは、コンピュータ３４１に、上述した実施の形態の生体パラメータ決定装置の機能を実行させるオペレーティングシステム（ＯＳ）、またはサードパーティープログラム等は、必ずしも含まなくても良い。プログラムは、制御された態様で適切な機能（モジュール）を呼び出し、所望の結果が得られるようにする命令の部分のみを含んでいれば良い。コンピュータシステム３４０がどのように動作するかは周知であり、詳細な説明は省略する。
【０１７４】
また、上記各実施の形態において、各処理（各機能）は、単一の装置（システム）によって集中処理されることによって実現されてもよく、あるいは、複数の装置によって分散処理されることによって実現されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
以上のように、本発明にかかる生体パラメータ決定装置は、精度高く生体パラメータセットを得ることができるという効果を有し、薬物投入の効果や副作用を推定する装置の前処理を行う生体パラメータ決定装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】実施の形態における生体パラメータ決定装置のブロック図
【図２】同生体パラメータ決定装置の動作について説明するフローチャート
【図３】同前処理の動作について説明するフローチャート
【図４】同相違度算出処理について説明するフローチャート
【図５】同単純２分割法の概念図
【図６】同単純２分割法について説明するフローチャート
【図７】同最適解を得るアルゴリズムについて説明するフローチャート
【図８】同範囲縮小法の概念図
【図９】同範囲縮小法について説明するフローチャート
【図１０】同生体パラメータの情報の例を示す図
【図１１】同生体パラメータセット管理表を示す図
【図１２】同実験活動電位情報のグラフを示す図
【図１３】同実験活動電位情報のグラフとシミュレーション結果の活動電位情報のグラフを重ねた図
【図１４】同スケーリング処理結果を示す図
【図１５】同平滑化処理結果を示す図
【図１６】同前処理の前後の波形を示す図
【図１７】同相違度を算出する算出式とその概念を示す図
【図１８】同各チャネルのパラメータを０−２００％まで変化させた場合のdVm/dt波形変化を示す図
【図１９】同生体パラメータ決定装置を実現するコンピュータの外観図
【図２０】同生体パラメータ決定装置を実現するコンピュータシステムのブロック図
【符号の説明】
【０１７７】
１０１ 生体パラメータセット格納部
１０２ パラメータセット選択部
１０３ シミュレーション実行部
１０４ 定常状態判断部
１０５ 活動電位情報取得部
１０６ 実験活動電位情報格納部
１０７ 前処理部
１０８ 相違度算出部
１０９ 許容パラメータセット決定部
１１０ 制御部
１１１ 許容パラメータセット出力部
１０２１ 探索範囲決定手段
１０２２ パラメータセット選択手段
１０７１ スケーリング手段
１０７２ 平滑化手段
１０８１ 絶対値差情報取得手段
１０８２ 変化差情報取得手段
１０８３ 相違度算出手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医薬品開発の早期の段階で得られる動物評価試験データであり、心臓の活動電位波形のデータを用いて、動物の生体パラメータを推定する生体パラメータ決定装置と、動物評価試験データを用いて、対象薬物のヒト心臓に対する不整脈危険性の度合いを推測する装置等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薬物の生体組織内での拡散現象を的確に解析することができる薬物の生体組織内拡散のシミュレーション方法及び装置がある（特許文献１参照）。かかるシミュレーション方法は、特定物質の生体内拡散を、有限要素法を用いてシミュレーションする方法であって、生体から分離した組織の一部を用いて、有限要素法を使用することなく該生体内の基準拡散特性定数を決定し、該基準拡散特性定数に基づいて基準拡散特性を設定し、解析の対象となる生体構造を有限要素法に基づいて決定し、前記基準拡散特性定数を用いて前記決定した生体構造における拡散を有限要素法に基づいて演算し、該生体内における拡散の有限要素法に基づく演算結果にかかる演算拡散特性と有限要素法によらないで決定した前記基準拡散特性とを比較し、前記演算拡散特性と前記基準拡散特性との偏差が最小となるように基準拡散特性定数を補正して有限要素法に基づく最適拡散特性係数を算出することを特徴とする生体内拡散のシミュレーション方法である。
【０００３】
また、極めて精確且つ高速に部位決定できる心臓の電気的活動の部位決定方法についての技術が存在する（特許文献２参照）。かかる心臓の電気的活動の部位決定方法は、多チャンネル測定装置を用いて、心臓の電気的活動によって生じた体表面電位が複数の測定点で測定されて、各測定点の前記体表面電位の特徴を示す値が記憶され、体表面電位の特徴を示す値がデータバンク内に記憶されている比較値と比較され、その際、比較値は、心臓での部位が分かっている比較心臓の電気的活動に起因する比較表面電位を示しており、心臓の電気的活動の比較値が、体表面電位の特徴を示す値と共に極めて大きな類似性を有している、比較心臓の電気的活動の部位は、心臓の電気的活動の部位決定結果として送出される方法において、比較値を、胸郭モデル内に設けた心臓モデルを用いて求めるようにしたことを特徴とする心臓の電気的活動の部位決定方法である。
【０００４】
さらに、関連する技術として、生体パラメータセットを入力として受け取り、細胞をシミュレーションし活動電位波形情報を取得するシミュレーション装置がある（非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０８−０１６５５１（第１頁、第１図等）
【特許文献２】特開平０８−２８０６４４（第１頁、第１図等）
【非特許文献１】皿井伸明、野間昭典「ｓｉｍＢｉｏ：生物学的ダイナミックモデル開発基盤」日本エム・イー学会雑誌ＢＭＥ，ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．２，ｐ．３−１１，２００４（２００４年２月発行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の生体パラメータ決定装置においては、精度高く、高速に適切な１以上の生体パラメータからなる生体パラメータセットを得ることができなかった、という課題があった。
【０００６】
具体的には、特許文献１について、薬物の生体組織内での拡散現象を解析する方法であり、活動電位情報から生体パラメータセットが得られるものではなかった。
【０００７】
また、特許文献２について、体表面電位を用いて心臓の電気的活動部位を決定する方法であって、活動電位情報から生体パラメータセットが得られるものではなかった。
【０００８】
さらに、非特許文献１のシミュレーション装置における技術は、生体パラメータ決定装置の一構成要素として組み込むことができる技術である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本第一の発明の生体パラメータ決定装置は、生体のパラメータである生体パラメータを１以上有する生体パラメータセットを２組以上格納している生体パラメータセット格納部と、前記２組以上の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するパラメータセット選択部と、当該パラメータセット選択部が選択した一の生体パラメータセットを入力にして、心臓の活動をシミュレーションし、心臓の活動電位を示す情報である活動電位情報を所定の時間間隔で得るシミュレーション実行部と、前記シミュレーション実行部の出力である活動電位情報の変化から、シミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったか否かを判断する定常状態判断部と、前記定常状態判断部がシミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったと判断した場合の前記シミュレーション実行部の出力である活動電位情報を取得する活動電位情報取得部と、動物実験の結果の活動電位情報である実験活動電位情報を格納している実験活動電位情報格納部と、前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報と、前記実験活動電位情報との相違度を算出する相違度算出部と、前記相違度算出部が算出した相違度を用いて、前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する許容パラメータセット決定部と、前記許容パラメータセット決定部が前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットでないと判断した場合に、前記パラメータセット選択部に未選択の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するように指示する制御部と、前記許容パラメータセット決定部が前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであると判断した場合に、当該一の生体パラメータセットを出力する許容パラメータセット出力部を具備する生体パラメータ決定装置である。
【００１０】
かかる構成により、精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【００１１】
また、本第二の発明の生体パラメータ決定装置は、第一の発明に対して、前記相違度算出部は、前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報が示す活動電位の値と、前記実験活動電位情報が示す活動電位の値との差に関する情報である絶対値差情報を取得する絶対値差情報取得手段と、前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報が示す活動電位の変化の値と、前記実験活動電位情報が示す活動電位の変化の値との差に関する情報である変化差情報を取得する変化差情報取得手段と、前記絶対値差情報および前記変化差情報を用いて、前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報と、前記実験活動電位情報との相違度を算出する相違度算出手段を具備する生体パラメータ決定装置である。
【００１２】
かかる構成により、活動電位情報と実験活動電位情報と相違度が精度高く得ることができる結果、より精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【００１３】
また、本第三の発明の生体パラメータ決定装置は、第一、第二いずれかの発明に対して、前記実験活動電位情報格納部に格納されている実験活動電位情報に対してノイズを除去する処理である前処理を行い新たな実験活動電位情報を得る前処理部をさらに具備し、前記相違度算出部は、前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報と、前記前処理部が得た実験活動電位情報との相違度を算出する生体パラメータ決定装置である。
【００１４】
かかる構成により、さらに精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【００１５】
また、本第四の発明の生体パラメータ決定装置は、第三の発明に対して、前記前処理部は、前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報が示す電位の最大値と前記実験活動電位情報が示す電位の最大値が合致するように、前記実験活動電位情報が示す電位の値をスケーリングするスケーリング手段を具備する生体パラメータ決定装置である。
【００１６】
かかる構成により、さらに精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【００１７】
また、本第五の発明の生体パラメータ決定装置は、第三、第四いずれかの発明に対して、前記前処理部は、前記実験活動電位情報が示す電位の値に対して、移動平均を算出し、当該算出した移動平均の値を新たな実験活動電位情報が示す電位の値とする平滑化手段を具備する生体パラメータ決定装置である。
【００１８】
かかる構成により、さらに精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【００１９】
また、本第六の発明の生体パラメータ決定装置は、第一の発明に対して、前記パラメータセット選択部は、前記２組以上の生体パラメータセットを構成する１以上の各パラメータの値の範囲を用いて、当該１以上の各パラメータの範囲を限定し、当該限定した範囲の情報を有する探索空間を決定する探索範囲決定手段と、前記探索範囲決定手段が決定した探索空間に存在する１組以上のパラメータセットから、一のパラメータセットを選択するパラメータセット選択手段を具備する生体パラメータ決定装置である。
【００２０】
かかる構成により、高速に、精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【００２１】
また、本第七の発明の生体パラメータ決定装置は、第六の発明に対して、前記探索範囲決定手段は、前回の探索範囲を構成するｎ個のパラメータの値の範囲を２分割し、当該２分割したｎ個のパラメータの組み合わせの値の範囲を有する２ｎ個の探索範囲を取得し、当該２ｎ個の各探索範囲の代表的なパラメータセットのうちで、最も相違度の小さいパラメータセットを有する探索範囲を前回の探索範囲として、探索範囲を狭めてゆく生体パラメータ決定装置である。
【００２２】
かかる構成により、高速に、精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【００２３】
また、本第八の発明の生体パラメータ決定装置は、第六の発明に対して、前記探索範囲決定手段は、前回の２以上のパラメータセットを構成する各パラメータの値の範囲の情報を保持しており、前記２以上のパラメータセットのうち、前回に最も相違度の小さいパラメータセットを中心に、前記各パラメータの値の範囲の半分の範囲を次回の探索範囲として、探索範囲を狭めてゆく生体パラメータ決定装置である。
【００２４】
かかる構成により、高速に、精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【００２５】
また、本第九の発明の生体パラメータ決定装置は、第一から第八いずれかの発明に対して、前記許容パラメータセット決定部は、前記相違度算出部が算出した相違度に対して、応答曲面法を用いて前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する生体パラメータ決定装置である。
【００２６】
かかる構成により、人手を煩わすことなく、容易に、高速に、かつ精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明による生体パラメータ決定装置によれば、精度高く生体パラメータセットを得ることができる。また、本発明による不整脈危険性評価装置によれば、動物評価試験データを用いて、対象薬物のヒト心臓に対する不整脈危険性の度合いを推測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、生体パラメータ決定装置等の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。
（実施の形態）
【００２９】
本実施の形態において、動物実験の結果である活動電位の情報を入力することにより、生体パラメータを出力する生体パラメータ決定装置等について述べる。そして、この生体パラメータ決定装置を利用し、薬物投入前の活動電位の情報から生体パラメータセットを取得し、かつ、薬物投入後の活動電位の情報から生体パラメータセットを取得すれば、薬物投入の効果を定量的に得ることができる。なお、薬物投入の効果は、薬物投入前後の生体パラメータセットの差から求められる。
【００３０】
図１は、本実施の形態における生体パラメータ決定装置のブロック図である。
【００３１】
生体パラメータ決定装置は、生体パラメータセット格納部１０１、パラメータセット選択部１０２、シミュレーション実行部１０３、定常状態判断部１０４、活動電位情報取得部１０５、実験活動電位情報格納部１０６、前処理部１０７、相違度算出部１０８、許容パラメータセット決定部１０９、制御部１１０、許容パラメータセット出力部１１１を具備する。
【００３２】
パラメータセット選択部１０２は、探索範囲決定手段１０２１、パラメータセット選択手段１０２２を具備する。
【００３３】
前処理部１０７は、スケーリング手段１０７１、平滑化手段１０７２を具備する。
【００３４】
相違度算出部１０８は、絶対値差情報取得手段１０８１、変化差情報取得手段１０８２、相違度算出手段１０８３を具備する。
【００３５】
生体パラメータセット格納部１０１は、生体のパラメータである生体パラメータを１以上有する生体パラメータセットを２組以上格納している。生体パラメータには細胞の種々のチャネル（たとえば、Ｎａチャネル、Ｃａチャネル、ＫＡＴＰチャネル、Ｋｒチャネル、Ｋ１チャネル、Ｋｓチャネルなど）を流れる電流や、各チャネルの開閉速度や、イオン親和性、細胞内外のイオン濃度など、数百にも及ぶパラメータがある。生体パラメータは、通常、生体パラメータを識別する生体パラメータ識別子とパラメータの値を有する。ただし、生体パラメータセット中で、生体パラメータの列挙の順序が決まっている場合、生体パラメータは値だけでも良い。生体パラメータセットは、予め格納されていても良いし、図示しない手段により、算出されても良い。各生体パラメータの採りえる値の範囲の情報を保持しており、図示しない手段が、各生体パラメータの採りえる値の範囲から、各生体パラメータの一の値を決定して、生体パラメータセットを構築しても良い。生体パラメータセット格納部１０１は、不揮発性の記録媒体が好適であるが、揮発性の記録媒体でも実現可能である。
【００３６】
パラメータセット選択部１０２は、２組以上の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択する。一の生体パラメータセットを選択するアルゴリズムは問わない。任意に一の生体パラメータセットを選択しても良いし、予め決められたアルゴリズムで、一の生体パラメータセットを選択しても良い。パラメータセット選択部１０２は、探索範囲決定手段１０２１とパラメータセット選択手段１０２２の処理により、一の生体パラメータセットを選択することは好適である。一の生体パラメータセットを選択するアルゴリズムの例は後述する。パラメータセット選択部１０２は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。パラメータセット選択部１０２の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００３７】
探索範囲決定手段１０２１は、２組以上の生体パラメータセットを構成する１以上の各パラメータの値の範囲を用いて、当該１以上の各パラメータの範囲を限定し、当該限定した範囲の情報を有する探索空間を決定する。なお、パラメータの値の範囲は、通常、予め決められており、その範囲の情報は、記録媒体に格納されている。また、探索範囲決定手段１０２１は、例えば、前回の探索範囲を構成するｎ個（ｎは１以上の整数）のパラメータの値の範囲を２分割し、当該２分割したｎ個のパラメータの組み合わせの値の範囲を有する２ｎ個の探索範囲を取得し、当該２ｎ個の各探索範囲の代表的なパラメータセットのうちで、最も相違度の小さいパラメータセットを有する探索範囲を前回の探索範囲として、探索範囲を狭めていっても良い。探索範囲決定手段１０２１は、例えば、前回の２以上のパラメータセットを構成する各パラメータの値の範囲の情報を保持しており、２以上のパラメータセットのうち、前回に最も相違度の小さいパラメータセットを中心に、各パラメータの値の範囲の半分の範囲を次回の探索範囲として、探索範囲を狭めていっても良い。探索範囲決定手段１０２１は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。探索範囲決定手段１０２１の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００３８】
パラメータセット選択手段１０２２は、探索範囲決定手段１０２１が決定した探索空間に存在する１組以上のパラメータセットから、一のパラメータセットを選択する。パラメータセット選択手段１０２２は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。パラメータセット選択手段の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００３９】
シミュレーション実行部１０３は、パラメータセット選択部１０２が選択した一の生体パラメータセットを入力にして、心臓の活動をシミュレーションし、心臓の活動電位を示す情報である活動電位情報を所定の時間間隔で得る。生体パラメータセットを入力にして、活動電位情報を所定の時間間隔で得るシミュレーションの技術は公知技術であるので、詳細な説明は省略する。なお、活動電位情報は、例えば、心臓の活動の電位を示す情報と時刻または時間を示す情報の対の集合である。また、例えば、活動電位情報は、心臓の細胞内の各種のイオン濃度（カリウムイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオンなど）の情報を含んでも良い。また、例えば、活動電位情報は、活動電位持続時間（例えば、ＡＰＤ９０、ＡＰＤ６０、ＡＰＤ３０）等の情報でも良い。また、活動電位情報のデータ構造は問わない。また、上記の「所定の時間間隔」とは、定期的とは限らず、また、予め決められている必要もなく、ランダムな間隔（乱数発生などにより取得した間隔）でも良い。シミュレーション実行１０３部は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。シミュレーション実行部１０３の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００４０】
定常状態判断部１０４は、シミュレーション実行部１０３の出力である活動電位情報の変化（例えば、カリウムイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオンなどイオン濃度の変化）から、シミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったか否かを判断する。定常状態判断部１０４は、例えば、時刻ｔのシミュレーション実行部１０３の出力であるカリウムイオン濃度、または／およびナトリウムイオン濃度、または／およびカルシウムイオン濃度と、時刻（ｔ＋１）のシミュレーション実行部１０３の出力であるカリウムイオン濃度、または／およびナトリウムイオン濃度、または／およびカルシウムイオン濃度を比較し、予め決められた差より小さい差しかない場合に、心臓の活動状態が定常状態になったと判断する。また、定常状態判断部１０４は、例えば、時刻ｔのシミュレーション実行部１０３の出力である活動電位情報（Ｖｔ）と、時刻（ｔ＋１）のシミュレーション実行部１０３の出力である活動電位情報（Ｖｔ＋１）を比較し、予め決められた差より小さい差しかない場合に、心臓の活動状態が定常状態になったと判断する。定常状態判断部１０４は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。定常状態判断部１０４の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００４１】
活動電位情報取得部１０５は、定常状態判断部１０４がシミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったと判断した場合のシミュレーション実行部１０３の出力である活動電位情報を取得する。活動電位情報取得部１０５は、通常、定常状態になったと判断した際の活動電位情報や、シミュレーション実行部１０３の最終の出力結果である活動電位情報を得る。活動電位情報取得部１０５は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。活動電位情報取得部１０５の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００４２】
実験活動電位情報格納部１０６は、動物実験の結果の活動電位情報である実験活動電位情報を格納している。実験活動電位情報は、人手による入力を受け付けた情報でも良いし、外部の装置から受信した情報でも良い。実験活動電位情報格納部１０６は、不揮発性の記録媒体が好適であるが、揮発性の記録媒体でも実現可能である。
【００４３】
前処理部１０７は、実験活動電位情報格納部１０６に格納されている実験活動電位情報を読み出し、当該実験活動電位情報に対してノイズを除去する処理である前処理を行い、新たな実験活動電位情報を得る。前処理は、いくつかの種類の処理が有り得、１以上の処理を組み合わせて行っても良い。前処理の例は、後述するスケーリングや平滑化の処理である。前処理部１０７は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。前処理部１０７の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。なお、前処理部１０７が行う前処理は、後述する相違度の算出の精度向上のために必要であるが、必須の処理ではない。
【００４４】
スケーリング手段１０７１は、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報が示す電位の最大値と、実験活動電位情報が示す電位の最大値が合致するように、実験活動電位情報が示す電位の値を変更する。かかる処理をスケーリングという。スケーリング手段１０７１は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。スケーリング手段１０７１の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００４５】
平滑化手段１０７２は、実験活動電位情報が示す電位の値に対して、移動平均を算出し、当該算出した移動平均の値を新たな実験活動電位情報が示す電位の値とする。かかる処理を平滑化という。移動平均を算出する処理は公知技術であるので、詳細な説明を省略する。平滑化手段１０７２は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。平滑化手段１０７２の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００４６】
相違度算出部１０８は、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報と、実験活動電位情報との相違度を算出する。ここで、「相違度」とは、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報と、実験活動電位情報との差（違い）という意味であり、類似度でも良い。「相違度が小さい（低い）」とは、「類似度が大きい（高い）」と同意義であることは言うまでもない。相違度算出部１０８は、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報と、前処理部１０７が得た実験活動電位情報との相違度を算出することが好適である。相違度算出部１０８は、通常、相違度を算出するための算出式の情報を図示しない記録媒体に保持しており、かかる算出式の情報を読み出し、当該算出式に、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報と、実験活動電位情報から得られる情報をパラメータとして代入し、演算を行い、相違度を得る。相違度算出部１０８は、後述する絶対値差情のみ、または変化差情報のみ、またはその他の情報を用いて、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報と、前処理部１０７が得た実験活動電位情報との相違度を算出しても良い。相違度算出部１０８は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。相違度算出部１０８の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００４７】
絶対値差情報取得手段１０８１は、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報が示す活動電位の値と、実験活動電位情報が示す活動電位の値との差に関する情報である絶対値差情報を取得する。絶対値差情報取得手段１０８１が、２つの活動電位の情報が示す値の集合のうち、どの範囲の差の絶対値を取得するかは問わない。絶対値差情報取得手段１０８１は、例えば、２つの活動電位のＶｍ(細胞膜電位)およびＲＭＰ（静止膜電位）の差の絶対値の累積を得ても良いし、２つの活動電位のＶｍの差の絶対値の累積のみを得ても良い。絶対値差情報取得手段１０８１は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。絶対値差情報取得手段１０８１の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００４８】
変化差情報取得手段１０８２は、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報が示す活動電位の変化の値と、実験活動電位情報が示す活動電位の変化の値との差に関する情報である変化差情報を取得する。この変化とは、時間的な変化である。時間的な変化とは、時間の経過とともに生じる変化である。変化差情報取得手段１０８２は、例えば、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報を時間微分した値と、実験活動電位情報が示す活動電位の情報を時間微分した値との差の累積を算出し、取得する。変化差情報取得手段１０８２は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。変化差情報取得手段１０８２の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００４９】
相違度算出手段１０８３は、絶対値差情報および変化差情報を用いて、活動電位情報取得部が取得した活動電位情報と、実験活動電位情報との相違度を算出する。相違度算出手段１０８３は、例えば、絶対値差情報および変化差情報に重み付けをして、その和を相違度として得る。相違度算出手段１０８３は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。相違度算出手段１０８３の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００５０】
許容パラメータセット決定部１０９は、相違度算出部１０８が算出した相違度を用いて、一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する。許容パラメータセット決定部１０９は、例えば、相違度算出部１０８が算出した相違度に対して、応答曲面法を用いて一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する。応答曲面法については、公知技術であるので、説明を省略する。また、許容パラメータセット決定部１０９は、例えば、相違度と一の生体パラメータセットをユーザに出力し、ユーザから許容範囲か否かを示す指示の入力を受け付け、当該指示の情報（許容範囲を示す情報または許容範囲外を示す情報）を得る処理を行っても良い。ユーザの指示を受け付ける場合、実質的な決定はユーザが行うこととなり、許容パラメータセット決定部１０９は、ユーザの指示を受け付け、保持する処理を行う。許容パラメータセット決定部１０９は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。許容パラメータセット決定部１０９の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００５１】
制御部１１０は、許容パラメータセット決定部１０９が一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットでないと判断した場合に、パラメータセット選択部１０２に未選択の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するように指示する。なお、制御部１１０は、許容パラメータセット決定部１０９が一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであると判断した場合にも、他の許容範囲にある生体パラメータセットを得るために、パラメータセット選択部１０２に未選択の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するように指示する構成でも良い。かかる場合、例えば、生体パラメータセット格納部１０１の全パラメータセットに対して、許容範囲か否かを判断することとなる。また、かかる場合、例えば、所定数（例えば、「５」）の許容範囲のパラメータセットが見つかるまで、制御部１１０は、パラメータセット選択部１０２に未選択の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するように指示することとなる。制御部１１０は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。制御部１１０の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００５２】
許容パラメータセット出力部１１１は、許容パラメータセット決定部１０９が一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであると判断した場合に、当該一の生体パラメータセットを出力する。ここで、出力とは、ディスプレイへの表示、プリンタへの印字、音出力、外部の装置への送信、記録媒体への蓄積等を含む概念である。許容パラメータセット出力部１１１は、ディスプレイやスピーカー等の出力デバイスを含むと考えても含まないと考えても良い。許容パラメータセット出力部１１１は、出力デバイスのドライバーソフトまたは、出力デバイスのドライバーソフトと出力デバイス等で実現され得る。
【００５３】
次に、生体パラメータ決定装置の動作について図２から図４のフローチャートを用いて説明する。
【００５４】
（ステップＳ２０１）パラメータセット選択部１０２は、２組以上の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択する。パラメータセット選択部１０２は、例えば、生体パラメータセット格納部１０１に格納されている生体パラメータセットの中から、格納されている順に一の生体パラメータセットを読み出す。
【００５５】
（ステップＳ２０２）シミュレーション実行部１０３は、パラメータセット選択部１０２が選択した一の生体パラメータセットを入力にして、心臓の活動をシミュレーションし、心臓の活動電位を示す情報である活動電位情報を所定の時間間隔で得て、出力する。所定の時間間隔とは、等間隔とは限らない。
【００５６】
（ステップＳ２０３）定常状態判断部１０４は、ステップＳ２０２におけるシミュレーション結果の２以上の活動電位情報の変化から、シミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったか否かを判断する。通常、直前の活動電位情報と現在の活動電位情報との変化が全くない場合、または所定の差以内の少ない差の場合、定常状態判断部１０４は、定常状態になったと判断する。定常状態になっていればステップＳ２０４に行き、定常状態になっていなければステップＳ２０２に戻り、シミュレーション実行部１０３によるシミュレーションを続行する。なお、通常、ステップＳ２０２に戻った際に、再度、パラメータセット選択部１０２が選択した一の生体パラメータセットを入力する処理は行わず、シミュレーション実行部１０３によるシミュレーションを続行するだけである。
【００５７】
（ステップＳ２０４）活動電位情報取得部１０５は、定常状態判断部１０４がシミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったと判断した場合のシミュレーション実行部１０３の出力である活動電位情報を取得する。
【００５８】
（ステップＳ２０５）前処理部１０７は、メモリ上に、実験活動電位情報格納部１０６の実験活動電位情報を読み込む。
【００５９】
（ステップＳ２０６）前処理部１０７は、ステップＳ２０５で読み込んだ実験活動電位情報に対して前処理を行う。前処理の詳細について、図３のフローチャートを用いて説明する。
【００６０】
（ステップＳ２０７）相違度算出部１０８は、ステップＳ２０４で取得した活動電位情報と、ステップＳ２０６で前処理を行った結果である実験活動電位情報との相違度を算出する。２つの活動電位情報の相違度を算出するアルゴリズムの詳細について、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００６１】
（ステップＳ２０８）相違度算出部１０８は、選択されている生体パラメータセットと、ステップＳ２０７で算出した相違度の組を、図示しない記録媒体（主メモリでも良い）に格納する。
【００６２】
（ステップＳ２０９）許容パラメータセット決定部１０９は、ステップＳ２０７で算出した相違度を用いて、選択した一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する。許容範囲か否かは、ユーザが決定し、図示しない入力手段により入力しても良いし、自動的に応答曲面法を用いて決定しても良い。許容範囲であればステップＳ２１０に行き、許容範囲外であればステップＳ２１２に行く。
【００６３】
（ステップＳ２１０）制御部１１０は、処理を終了するか否かを判断する。処理を終了するか否かは、一つの許容範囲にある生体パラメータセットが見つかれば処理を終了すると判断しても良いし、所定数の許容範囲にある生体パラメータセットが見つかれば処理を終了すると判断しても良いし、ユーザの終了指示の入力により処理を終了すると判断しても良い。その他、処理を終了すると判断するアルゴリズムは問わない。処理を終了すると判断した場合はステップＳ２１１に行き、処理を終了しないと判断した場合はステップＳ２１３に行く。
【００６４】
（ステップＳ２１１）許容パラメータセット出力部１１１は、許容パラメータセット決定部１０９が許容範囲にある生体パラメータセットであると判断した生体パラメータセットを読み出し、出力する。処理を終了する。
【００６５】
（ステップＳ２１２）制御部１１０は、許容範囲にない生体パラメータセットを削除する。
【００６６】
（ステップＳ２１３）制御部１１０は、次の生体パラメータセットを選択するように、パラメータセット選択部１０２に指示する。ステップＳ２０１に戻る。
【００６７】
なお、図２のフローチャートにおいて、生体パラメータセットの選択アルゴリズムは、他のアルゴリズムでも良い。
【００６８】
次に、生体パラメータ決定装置の前処理（ステップＳ２０６）について図３のフローチャートを用いて説明する。
【００６９】
（ステップＳ３０１）スケーリング手段１０７１は、活動電位情報取得部１０５が取得したシミュレーション結果の活動電位情報が示す電位の静止膜電位の平均値（ＶＳＲＭＰ）、および最大値（ＶＳＨ）を、活動電位情報を構成する値から取得する。なお、活動電位情報を構成する情報は、例えば、電圧（ｍＶ）と時間の情報を対に有する。
【００７０】
（ステップＳ３０２）スケーリング手段１０７１は、実験活動電位の情報のうちの静止膜電位の平均値（ＶＥＲＭＰ）、および最大値（ＶＥＨ）を取得する。
【００７１】
（ステップＳ３０３）スケーリング手段１０７１は、実験活動電位の情報の最大値（ＶＥＨ）を最大値（ＶＳＨ）に、最低値（ＶＥＲＭＰ）を最低値（ＶＳＲＭＰ）に変更する。
【００７２】
（ステップＳ３０４）スケーリング手段１０７１は、カウンタｉに１を代入する。
【００７３】
（ステップＳ３０５）スケーリング手段１０７１は、実験活動電位の情報の中に、ｉ番目の値があるか否かを判断する。ｉ番目の値があればステップＳ３０６に行き、ｉ番目の値がなければステップＳ３０９に行く。
【００７４】
（ステップＳ３０６）スケーリング手段１０７１は、ｉ番目の値（Ｖｉ）を、ＶＳＬ、ＶＳＨ、ＶＥＲＭＰＶＳＲＭＰを用いて変更する。具体的には、ｉ番目の値を、(Ｖｉ−ＶＥＲＭＰ)×（ＶＳＨ−ＶＳＲＭＰ）／（ＶＥＨ−ＶＥＲＭＰ）＋ＶＳＲＭＰにより決定する。なお、スケーリング手段１０７１は、演算式(Ｖｉ−ＶＥＲＭＰ)×（ＶＳＨ−ＶＳＲＭＰ）／（ＶＥＨ−ＶＥＲＭＰ）＋ＶＳＲＭＰの情報を保持しており、当該演算式の情報を読み込み、取得したパラメータを演算式に代入し、スケーリングしたｉ番目の値を得る。
【００７５】
（ステップＳ３０７）スケーリング手段１０７１は、ステップＳ３０６で得た新しいｉ番目の値（Ｖｉ）を格納する。
【００７６】
（ステップＳ３０８）スケーリング手段１０７１は、カウンタｉを１、インクリメントする。ステップＳ３０５に戻る。
【００７７】
（ステップＳ３０９）平滑化手段１０７２は、カウンタｉに１を代入する。
【００７８】
（ステップＳ３１０）平滑化手段１０７２は、実験活動電位の情報の中に、ｉ番目の点（値）があるか否かを判断する。ｉ番目の点があればステップＳ３１１に行き、ｉ番目の値がなければ上位関数にリターンする。
【００７９】
（ステップＳ３１１）平滑化手段１０７２は、ｉ番目の点の移動平均を算出する。
【００８０】
（ステップＳ３１２）平滑化手段１０７２は、ステップＳ３１１で算出したｉ番目の点の移動平均を格納する。
【００８１】
（ステップＳ３１３）平滑化手段１０７２は、カウンタｉを１、インクリメントする。ステップＳ３１０に戻る。
【００８２】
なお、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ３０１からステップＳ３０８の処理は、スケーリング処理である。また、ステップＳ３０９からステップＳ３１３の処理は、平滑化処理である。
【００８３】
また、図３のフローチャートにおいて、スケーリング処理の演算式は、上記の式に限られない。
【００８４】
次に、生体パラメータ決定装置の相違度算出処理（ステップＳ２０７）について図４のフローチャートを用いて説明する。
【００８５】
（ステップＳ４０１）相違度算出部１０８は、図示しない記録媒体に格納されている相違度の演算式の情報を読み出す。
【００８６】
（ステップＳ４０２）絶対値差情報取得手段１０８１は、初期化処理を行う。初期化処理とは、カウンタｉに１を代入する処理である。また、相違度を算出するための元になる変数の値を「０」にする処理である。相違度を算出するための元になる変数は、ここでは、絶対値差情報を格納するための変数である絶対値差情報変数がある。
【００８７】
（ステップＳ４０３）絶対値差情報取得手段１０８１は、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報または／および実験活動電位情報に、ｉ番目の値が存在するか否かを判断する。なお、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報または／および実験活動電位情報は、活動電位の値と、時刻または時間の情報の対の集合である。
【００８８】
（ステップＳ４０４）絶対値差情報取得手段１０８１は、２つの活動電位情報のｉ番目の値（活動電位）を取得する。２つの活動電位情報とは、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報と実験活動電位情報である。
【００８９】
（ステップＳ４０５）絶対値差情報取得手段１０８１は、ステップＳ４０４で取得したｉ番目の値に対応する点がＲＭＰとして取得した点であるか否かを判断する。ＲＭＰとして取得した点であればステップＳ４０６に行き、ＲＭＰとして取得した点でなければステップＳ４０９に行く。
【００９０】
（ステップＳ４０６）絶対値差情報取得手段１０８１は、ステップＳ４０４で取得したｉ番目の値に対応する点が最初のＲＭＰとして取得した点であるか否かを判断する。最初のＲＭＰとして取得した点であればステップＳ４０７に行き、最初のＲＭＰとして取得した点でなければステップＳ４０９に行く。
【００９１】
なお、ここで、絶対値差情報取得手段１０８１は、２つの活動電位情報のＲＭＰの差を算出しても良い。
【００９２】
（ステップＳ４０７）絶対値差情報取得手段１０８１は、２つの活動電位情報のｉ番目の値の差の絶対値を算出する。そして、絶対値差情報取得手段１０８１は、算出した値を一時格納する。
【００９３】
（ステップＳ４０８）絶対値差情報取得手段１０８１は、カウンタｉを１、インクリメントする。テップＳ４０３に戻る。
【００９４】
（ステップＳ４０９）絶対値差情報取得手段１０８１は、ステップＳ４０４で取得した２つの活動電位情報のｉ番目の値の差の絶対値を取得する。
【００９５】
（ステップＳ４１０）絶対値差情報取得手段１０８１は、ステップＳ４０９で算出した値を加算する。ステップＳ４０８に行く。
【００９６】
（ステップＳ４１１）変化差情報取得手段１０８２は、２つの活動電位情報の時間微分を算出する。
【００９７】
（ステップＳ４１２）変化差情報取得手段１０８２は、初期化処理を行う。初期化処理とは、カウンタｉに１を代入する処理である。また、相違度を算出するための元になる変数の値を「０」にする処理である。相違度を算出するための元になる変数は、ここでは、変化差情報を格納するための変数である変化差情報変数がある。
【００９８】
（ステップＳ４１３）変化差情報取得手段１０８２は、活動電位情報取得部１０５が取得した活動電位情報または／および実験活動電位情報に、ｉ番目の値が存在するか否かを判断する。ｉ番目の値が存在すればステップＳ４１４に行き、ｉ番目の値が存在しなければステップＳ４１７に行く。
【００９９】
（ステップＳ４１４）変化差情報取得手段１０８２は、ｉ番目の値に対応する、２つの活動電位情報の時間微分の値を取得し、当該２つの時間微分の値の差に関する情報を算出する。この２つの時間微分の値の差に関する情報は、変化率ともいう。
【０１００】
（ステップＳ４１５）変化差情報取得手段１０８２は、ステップＳ４１４で取得した変化率（値）を加算する。
【０１０１】
（ステップＳ４１６）変化差情報取得手段１０８２は、カウンタｉを１、インクリメントする。テップＳ４１２に戻る。
【０１０２】
（ステップＳ４１７）相違度算出部１０８は、ステップＳ４０１で読み出した演算式にパラメータを代入し、相違度を算出する。パラメータとは、ここでは、ステップＳ４０７、ステップＳ４１０、ステップＳ４１５で算出した値である。
【０１０３】
（ステップＳ４１８）相違度算出部１０８は、ステップＳ４１７で算出した相違度を、記録媒体に格納する。
【０１０４】
なお、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ４０２からステップＳ４１０までのステップにおける処理は、絶対値差情報を算出する処理である。また、絶対値差情報を算出する処理の中で、ステップＳ４０６、ステップＳ４０７の処理は、ＲＭＰの差の情報（以下、適宜、「静止膜距離情報」という）を取得する処理であり、ステップＳ４０９、ステップＳ４１０の処理は、再分極相の差の情報報（以下、適宜、「再分極相距離情報」という）を取得する処理である。また、ステップＳ４１１からステップＳ４１６までのステップにおける処理は、変化差情報を算出する処理である。図４のフローチャートにおいて、相違度を算出する場合に、絶対値差情報と変化差情報を算出し、この２つの情報（値）に基づいて、相違度を算出した。しかし、相違度の算出は、絶対値差情報、または変化差情報のどちらか一方の情報を使用するだけでも良い。また、絶対値差情報の算出には、静止膜距離情報と再分極相距離情報を使用したが、再分極相距離情報のみを使用しても良い。さらに、静止膜距離情報と再分極距離情報に分離しなくとも、すべてのカウンタｉにおいて、絶対値差情報を算出してもよい。
【０１０５】
また、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ４０１において、パラメータセット選択部１０２は、１組以上の生体パラメータセットの中から、任意に一の生体パラメータセットを選択した。しかし、パラメータセット選択部１０２は、以下のアルゴリズムで、一の生体パラメータセットを選択しても良い。このアルゴリズムは、例えば、以下で説明する単純２分割法である。単純２分割法の概念図を図５に示す。単純２分割法は、前回の探索範囲を構成するｎ個のパラメータの値の範囲をそれぞれ２分割し、当該２分割したｎ個のパラメータの組み合わせの値の範囲を有する２ｎ個の探索範囲を取得し、当該２ｎ個の各探索範囲の代表的なパラメータセットのうちで、最も相違度の小さいパラメータセットを有する探索範囲を前回の探索範囲として、探索範囲を狭めてゆく方法である。さらに具体的には、単純２分割法のアルゴリズムについて、図６、図７のフローチャートを用いて説明する。
【０１０６】
（ステップＳ６０１）探索範囲決定手段１０２１は、各パラメータの探索範囲の情報を読み出す。各パラメータの探索範囲の初期値は、予め決められており、記録媒体に格納されている、とする。
【０１０７】
（ステップＳ６０２）探索範囲決定手段１０２１は、ステップＳ６０１で読み出した各パラメータの探索範囲の探索範囲の情報から、各パラメータの探索範囲を２分割した値を取得する。例えば、一のパラメータの範囲は「１〜１０」であれば、探索範囲決定手段１０２１は、例えば、「１〜５」と「６〜１０」に分割する。探索範囲決定手段１０２１は、全パラメータ（ｎ個とする）に対して、その範囲を２分割する。そして、探索範囲決定手段１０２１は、ｎ個の全パラメータを２分割し、それらの組み合わせである「２ｎ」個の探索範囲を得る。
【０１０８】
（ステップＳ６０３）パラメータセット選択手段１０２２は、カウンタｉに１を代入する。
【０１０９】
（ステップＳ６０４）パラメータセット選択手段１０２２は、ｉ番目の探索範囲があるか否かを判断する。ｉ番目の探索範囲があればステップＳ６０５に行き、ｉ番目の探索範囲がなければステップＳ６０７に行く。
【０１１０】
（ステップＳ６０５）パラメータセット選択手段１０２２は、ｉ番目の探索範囲に対して、最適解を得る。最適解とは、相違度が最小の生体パラメータセットである。最適解を得るアルゴリズムについて、図７のフローチャートを用いて説明する。
【０１１１】
（ステップＳ６０６）パラメータセット選択手段１０２２は、カウンタｉを１、インクリメントする。ステップＳ６０４に戻る。
【０１１２】
（ステップＳ６０７）パラメータセット選択手段１０２２は、（ｉ−１）の探索範囲で得た最適解の相違度の中で最も小さい相違度の解（生体パラメータセット）を取得する。
【０１１３】
（ステップＳ６０８）パラメータセット選択手段１０２２は、ステップＳ６０７で選択した生体パラメータセットを構成する各パラメータの探索範囲の情報を取得する。
【０１１４】
（ステップＳ６０９）パラメータセット選択手段１０２２は、処理を終了するか否かを判断する。処理を終了するならばステップＳ６１０に行き、処理を終了しないならステップＳ６１１に行く。なお、処理を終了するか否かの判断は、２ｎ個の探索範囲のすべてのパラメータセットを取得したか否かの判断であり、すべてのパラメータセットを取得していた場合に処理を終了すると判断しても良い。また、処理を終了するか否かの判断は、ユーザが行っても良い。つまり、必要な探索範囲のみのパラメータセットをユーザーが指定して選択し、選択した探索範囲のパラメータセットを取得した時点で修了してもよい。かかる場合、ユーザに選択を促す手段（画面上に選択するためのメニューや入力画面を表示する手段）、およびユーザの入力を受け付ける手段を具備する。
【０１１５】
（ステップＳ６１０）パラメータセット選択手段１０２２は、ステップＳ６０７で取得した生体パラメータセット（最適解）を出力する。処理を終了する。
【０１１６】
（ステップＳ６１１）パラメータセット選択手段１０２２は、パラメータ選択処理を再帰的に行う。
【０１１７】
なお、図６のフローチャートは、再帰的な処理になっている。
【０１１８】
次に、最適解を得るアルゴリズムについて、図７のフローチャートを用いて説明する。図７のフローチャートにおいて、図２のフローチャートと同一のステップについては説明を省略する。
【０１１９】
（ステップＳ７０１）パラメータセット選択手段１０２２は、探索範囲の中で最適解を探索するための、ｎ種類のパラメータセットを取得する。ｎ種類のパラメータセットは、ユーザが入力しても良いし、探索範囲の中で、自動的に決定しても良い。自動的に決定するアルゴリズムとして、例えば、あるパラメータの探索範囲は「４〜６」までの場合、「１」の等間隔で「４」「５」「６」を取得するアルゴリズムでも良い。
【０１２０】
（ステップＳ７０２）パラメータセット選択手段１０２２は、カウンタｉに１を代入する。
【０１２１】
（ステップＳ７０３）パラメータセット選択手段１０２２は、「ｉ＜＝ｎ」であるか否かを判断する。「ｉ＜＝ｎ」であればステップＳ７０４に行き、「ｉ＜＝ｎ」でなければステップＳ７０６に行く。
【０１２２】
（ステップＳ７０４）パラメータセット選択手段１０２２は、ｎ種類のうちで、ｉ番目のパラメータセットを読み出す。ステップＳ２０２に行く。
【０１２３】
（ステップＳ７０５）パラメータセット選択手段１０２２は、カウンタｉを１、インクリメントする。
【０１２４】
（ステップＳ７０６）パラメータセット選択手段１０２２は、ｎ種類のパラメータセットのうちで、最小の相違度を有するパラメータセットを取得する。上位関数にリターンする。
【０１２５】
次に、パラメータセット選択部１０２が行う、他の生体パラメータセットを選択するアルゴリズムについて述べる。本アルゴリズムは、範囲縮小法という。範囲縮小法の概念図を図８に示す。図８において、（１）、（２）、（３）と探索範囲は半分に狭まっていっている。範囲縮小法は、前回の２以上のパラメータセットを構成する各パラメータの値の範囲の情報を保持しており、前記２以上のパラメータセットのうち、前回に最も相違度の小さいパラメータセットを中心に、前記各パラメータの値の範囲の半分の範囲を次回の探索範囲として、探索範囲を狭めてゆく方法である。
【０１２６】
具体的な範囲縮小法のアルゴリズムについて、図９のフローチャートを用いて説明する。
【０１２７】
（ステップＳ９０１）探索範囲決定手段１０２１は、前回の各パラメータの探索範囲を読み出す。前回が無い場合（初回の場合）は、予め格納された各パラメータの探索範囲を読み出す。
【０１２８】
（ステップＳ９０２）探索範囲決定手段１０２１は、最適解を読み出す。最適解は、予め記録媒体に格納されていたり、ユーザーが入力したりした情報である。最適解は、生体パラメータセットである。
【０１２９】
（ステップＳ９０３）探索範囲決定手段１０２１は、ステップＳ９０１で読み出した探索範囲の幅の半分を、各パラメータに対して算出し、ステップＳ９０２で取得した最適解を中心点として、各パラメータの半分した幅の範囲を、パラメータごとに算出する。ただし、一番最初に格納されていた範囲、あるいはユーザーが指定する探索範囲を超えないように範囲を算出する。もし一番最初に格納されていた範囲、あるいはユーザーが指定する探索範囲を超える場合は、各パラメータの半分した幅の範囲を保持したまま、最適解の中心点を含む範囲を算出する。ステップＳ６０５に行く。
【０１３０】
（ステップＳ９０４）パラメータセット選択手段１０２２は、処理を終了するか否かを判断する。処理を終了するのであればステップＳ９０５に行き、処理を終了しないのであればステップＳ９０６に行く。処理を終了するか否かを判断は、予め本処理のループ回数を決めていても良いし、ユーザからの指示等でも良い。
【０１３１】
（ステップＳ９０５）パラメータセット選択手段１０２２は、ステップＳ６０５で算出した最適解を出力する。処理を終了する。
【０１３２】
（ステップＳ９０６）パラメータセット選択手段１０２２は、パラメータセット選択処理を再帰的に行う。
【０１３３】
以下、本実施の形態における生体パラメータ決定装置の具体的な動作について説明する。
【０１３４】
まず、生体パラメータ決定装置は、図示しない手段により、図１０の各生体パラメータの採り得る範囲、および刻み幅の情報を、生体パラメータごとに保持している。ここで、生体パラメータは、「ＩＫｒ」、「ＩＫ１」、および「ＩＫｓ」で識別されるパラメータを例として挙げている。また、図１０において、生体パラメータ「ＩＫｒ」は、「０．０，０．１，０．２，・・・４．８，４．９，５．０」と採り得ることを示す。なお、「ＩＫｒ」は、急速活性化遅延整流性カリウムチャネル（Ｋｒチャネル）を流れる電流、「ＩＫ１」は内向き整流性カリウムチャネル（Ｋ１チャネル）を流れる電流、「ＩＫｓ」は緩除活性化遅延整流性カリウムチャネル（Ｋｓチャネル）を流れる電流である。
【０１３５】
そして、生体パラメータ決定装置は、図示しない手段により、図１０の各生体パラメータの採り得る範囲、および刻み幅の情報を元に、生体パラメータセットを生成し、生体パラメータセット格納部１０１に蓄積する。かかる生体パラメータセットを管理する生体パラメータセット管理表を図１１に示す。図１１において、「ＩＤ」と「ＩＫｒ」、「ＩＫ１」、「ＩＫｓ」などの生体パラメータの値の組からなる生体パラメータセット（表のレコード）を１以上管理している。「ＩＤ」は、レコードを識別する情報であり、表におけるレコード管理のために存在する。
【０１３６】
つまり、本生体パラメータ決定装置は、図１１の生体パラメータセットの中から、許容範囲にある生体パラメータセットを取得する装置である。
【０１３７】
また、図１２は、実験活動電位情報格納部１０６に格納されている実験活動電位情報をグラフで表示したデータである。実験活動電位情報は、時間（ｍｓ）と電位（ｍＶ）を対に有する情報の集合であり、動物実験の結果の活動電位の情報の集合である。
【０１３８】
まず、パラメータセット選択部１０２は、図１１の生体パラメータセット群の中で、最初「ＩＤ＝１」の生体パラメータセット「ＩＫｒ：０．０，ＩＫ１：０．２０，ＩＫｓ：１．００，・・・・」を読み出す。
【０１３９】
次に、シミュレーション実行部１０３は、パラメータセット選択部１０２が選択した一の生体パラメータセットを入力にして、心臓の活動をシミュレーションし、心臓の活動電位を示す情報である活動電位情報を所定の時間間隔で得て、出力する。
【０１４０】
次に、定常状態判断部１０４は、シミュレーション実行部１０３におけるシミュレーション結果の２以上の活動電位情報の変化から、シミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったか否かを判断し、定常状態になった場合の活動電位情報を得る。この定常状態の活動電位情報をグラフで表示した図は、図１２と類似した形状を有する。
【０１４１】
次に、活動電位情報取得部１０５は、シミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったと判断した場合のシミュレーション実行部１０３の出力である活動電位情報を取り出す。
【０１４２】
なお、図１３は、実験活動電位情報のグラフ（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｄａｔａ）と、シミュレーション実行部１０３の出力である活動電位情報（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）のグラフを重ねた図である。図１３の縦軸は電位（ｍＶ）、横軸は時間（ｍｓｅｃ）である。
【０１４３】
次に、前処理部１０７は、メモリ上に、実験活動電位情報格納部１０６の実験活動電位情報を読み込み、前処理を行う。つまり、前処理部１０７のスケーリング手段１０７１は、活動電位情報取得部１０５が取得したシミュレーション結果の活動電位情報が示す電位の静止膜電位の平均値（ＶＳＲＭＰ）、および最大値（ＶＳＨ）を、活動電位情報を構成する値から取得する。そして、スケーリング手段１０７１は、実験活動電位の情報のうちの静止膜電位の平均値（ＶＥＲＭＰ）、および最大値（ＶＥＨ）を取得する。次に、スケーリング手段１０７１は、実験活動電位の情報の最大値（ＶＥＨ）を最大値（ＶＳＨ）に、静止膜電位の平均値（ＶＥＲＭＰ）を静止膜電位の平均値（ＶＳＲＭＰ）に変更する。スケーリング手段１０７１は、最大値、静止膜電位が実験活動電位の値に合致するように、他の点のデータも、スケーリングする。その結果、図１４に示すように、実験活動電位情報の電位幅が、シミュレーション結果の活動電位情報の電位幅と同じになる。スケーリング処理により、活動電位の最大振幅をシミュレーションに合うように実験データ（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｄａｔａ）を縦方向にスケーリングでき、適切な相違度の算出が可能となる。図１４の縦軸は電位（ｍＶ）、横軸は時間（ｍｓｅｃ）である。
【０１４４】
次に、平滑化手段１０７２は、スケーリング処理を行った実験活動電位情報と、シミュレーション結果の活動電位情報に対して、以下の平滑化処理を行う。つまり、平滑化手段１０７２は、スケーリング処理を行った実験活動電位情報の全部の点（電位（ｍＶ）と時間（ｍｓ）からなる情報）に対して、移動平均の値を算出し、その値を、実験活動電位情報の点の値とする。同様に、平滑化手段１０７２は、シミュレーション結果の活動電位情報の全部の点（電位（ｍＶ）と時間（ｍｓ）からなる情報）に対して、移動平均の値を算出し、その値を、シミュレーション結果の活動電位情報の点の値とする。図１５は、平滑化処理後の活動電位情報を示す。平滑化処理により、実験データのノイズを除去できる。図１５は、段階的に移動平均を取ることで、実験データのノイズを除去した結果を示す。上部のライン（ａ）は、10.0msecの間隔で移動平均をとったデータ群である。また、ラインの一つ外側の帯（ｂ）は、1.0msecの間隔で移動平均をとったデータ群である。また、さらに外側の帯（ｃ）は、0.1msecの間隔で移動平均をとったデータ群である。さらに、（ｄ）は、移動平均を取る前の生データである。
【０１４５】
以上のスケーリング処理と平滑化処理が完了した際の実験活動電位波形の薬物投与前（Ｂｅｆｏｒｅ）と薬物投与後（Ａｆｔｅｒ）の波形を図１６に示す。図１６の縦軸は電位（ｍＶ）、横軸は時間（ｍｓｅｃ）である。
【０１４６】
次に、相違度算出部１０８は、シミュレーション結果であり、取得した活動電位情報と、前処理を行った結果である実験活動電位情報との相違度を、以下のようにして算出する。
【０１４７】
まず、相違度算出部１０８は、図示しない記録媒体に格納されている相違度の演算式の情報を読み出す。ここでは、相違度の算出式を、例えば、数式１である、とする。また、図１７は、相違度を算出する算出式とその元情報の対応を示す図であり、相違度の概念を示す図である。
【数１】
【０１４８】
数式１において、パラメータＡ，Ｂ，Ｃは、重み付けの係数であり、通常、正の値である。また、パラメータＡ，Ｂがそれぞれかかっている第１項、第２項は、シミュレーション結果の活動電位情報と、実験活動電位情報との距離である絶対値差情報を算出する項である。また、第１項は、静止膜電位（ＲＭＰ）の距離である静止膜距離情報を算出する項である。第２項は、再分極相の距離である再分極相距離情報を算出する項である。また、Ｃがかかっている第３項は、シミュレーション結果の活動電位情報と、実験活動電位情報との距離を規格化して算出される変化差情報を算出する項である。
【０１４９】
また、数式１において、ＲＭＰｍｏｄｅｌは、シミュレーション結果の活動電位情報のうちの静止膜電位（ＲＭＰ）の平均値であり、ＲＭＰｅｘｐは、実験活動電位情報のうちの静止膜電位（ＲＭＰ）の平均値であることは好適である。
また、数式１において、Ｖｍｍｏｄｅｌはシミュレーション結果の活動電位、Ｖｍｅｘｐは実験活動電位情報が有する活動電位である。また、ｐｈａｓｅ２とは、活動電位の膜電位が最大値に達した点（時間と膜電位）のことを示す。ｐｈａｓｅ３とは、活動電位の膜電位が最大値となった点（Ｐｈａｓｅ２の開始点）から静止膜電位にまで再分極（静止膜電位に近づく）しきる点（Ｐｈａｓｅ３の終了点）を示す。従って、数式１の第２項のＰｈａｓｅ２からＰｈａｓｅ３までのＶｍの絶対値差情報の和を計算するとは、Ｐｈａｓｅ２の開始点からＰｈａｓｅ３の終了点までに含まれる活動電位情報（時間、膜電位）の絶対値差情報を計算することをさす。
さらに、数式１において、ｄＶｍ／ｄｔｍｏｄｅｌは、Ｖｍｍｏｄｅｌを時間微分した値、ｄＶｍ／ｄｔｅｘｐは、Ｖｍｅｘｐを時間微分した値である。
【０１５０】
そして、絶対値差情報取得手段１０８１は、シミュレーション結果の活動電位情報と、実験活動電位情報を、数式１の第１項、および第２項に入力し、絶対値差情報を算出し、記録媒体に一時格納する。かかる処理の詳細は、図４のフローチャートで述べた通りである。次に、変化差情報取得手段１０８２は、シミュレーション結果の活動電位情報と、実験活動電位情報を、数式１の第３項に入力し、変化差情報を算出し、記録媒体に一時格納する。
【０１５１】
そして、相違度算出部１０８は、数式１の第１項、第２項および第３項の演算結果を記録媒体から読み出し、それらの和を算出し、相違度を得る。相違度は、値が小さいほど、シミュレーション結果の活動電位情報と、実験活動電位情報が類似していることとなる。
【０１５２】
次に、許容パラメータセット決定部１０９は、算出した相違度を用いて、選択した一の生体パラメータセット（図１１の「ＩＤ＝１」の生体パラメータセット）が許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する。許容パラメータセット決定部１０９は、応答曲面法を用いて決定係数を算出し、その決定係数が許容範囲にあるかどうかで、生体パラメータセットが許容範囲内であるか否かを決定することが好適である。なお、応答曲面法を用いる場合、生体パラメータセット格納部１０１に格納されている生体パラメータセットとその相違度（相違度算出部１０８で算出した相違度）の組が２組以上、応答曲面法を計算するために必要となる。また、応用曲面法を用いれば、応答曲面法の計算結果として、最適解と予測される生体パラメータセットを算出することができる点好適である。
【０１５３】
そして、許容パラメータセット出力部１１１は、許容範囲にある生体パラメータセットを出力する。ここで、出力とは、ディスプレイへの表示や、記録媒体への蓄積や、外部装置への送信等の概念を含む。
【０１５４】
次に、生体パラメータ決定装置は、図１１の「ＩＤ＝２」以降の生体パラメータセットに対して、上記と同様の処理を行い、許容範囲にある生体パラメータセットを得る。
【０１５５】
なお、上記具体例において、許容範囲にある生体パラメータセットを選択する場合、候補となる全生体パラメータセットを処理したが、図６や図９に示すパラメータ選択方法（単純２分割法や範囲縮小法）により、効率的に最適な生体パラメータセットを取得するようにしても良い。
【０１５６】
以上、本実施の形態によれば、動物実験の結果の活動電位情報である実験活動電位情報から、精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【０１５７】
また、本実施の形態によれば、応答曲面法を用いて一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定するので、人手を煩わすことなく、容易に、高速に、かつ精度高く生体パラメータセットを得ることができる。
【０１５８】
なお、本実施の形態において、相違度を算出する場合に、活動電位情報の時間微分（dVm/dt）の情報を用いた。これは、活動電位情報の時間微分（dVm/dt）の情報は、各電流系の変化により特徴的な変化を示す（図１８）ことから、薬物による活動電位波形変化を入力として、投与した薬剤の各電流系への直接的な影響を評価することが可能となるからである。なお、図１８は、各チャネルのパラメータを０−２００％まで変化させた場合のdVm/dt波形変化を示す。具体的には、図１８（ａ）は、生体パラメータ「ＩCａL」のdVm/dt波形変化、図１８（ｂ）は、生体パラメータ「ＩＫｒ」のdVm/dt波形変化、図１８（ｃ）は、生体パラメータ「ＩＫ１」のdVm/dt波形変化、図１８（ｄ）は、生体パラメータ「ＩＫｓ」のdVm/dt波形変化を示す。
【０１５９】
また、本実施の形態における生体パラメータ決定装置を利用し、薬物投入前の活動電位の情報から生体パラメータセットを取得し、かつ、薬物投入後の活動電位の情報から生体パラメータセットを取得すれば、薬物投入の効果や副作用を定量的に得ることができる。なお、薬物投入の効果は、薬物投入前後の生体パラメータセットの差から求められる。
【０１６０】
さらに、本実施の形態における処理は、ソフトウェアで実現しても良い。そして、このソフトウェアをソフトウェアダウンロード等により配布しても良い。また、このソフトウェアをＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録して流布しても良い。なお、このことは、本明細書における他の実施の形態においても該当する。なお、本実施の形態における生体パラメータ決定装置を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、コンピュータに、格納している２組以上の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するパラメータセット選択ステップと、当該パラメータセット選択ステップで選択した一の生体パラメータセットを入力にして、心臓の活動をシミュレーションし、心臓の活動電位を示す情報である活動電位情報を得るシミュレーション実行ステップと、前記シミュレーション実行ステップにおける出力である活動電位情報の変化から、シミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったか否かを判断する定常状態判断ステップと、前記定常状態判断ステップでシミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったと判断した場合の前記シミュレーション実行ステップにおける出力である活動電位情報を取得する活動電位情報取得ステップと、前記活動電位情報取得ステップで取得した活動電位情報と、格納している実験活動電位情報との相違度を算出する相違度算出ステップと、前記相違度算出ステップで算出した相違度を用いて、前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する許容パラメータセット決定ステップと、前記許容パラメータセット決定ステップで前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットでないと判断した場合に、前記パラメータセット選択部に未選択の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するように指示する制御ステップと、前記許容パラメータセット決定ステップで前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであると判断した場合に、当該一の生体パラメータセットを出力する許容パラメータセット出力ステップを実行させるためのプログラム、である。
【０１６１】
また、上記プログラムにおける前記相違度算出ステップは、前記活動電位情報取得ステップで取得した活動電位情報が示す活動電位の値と、前記実験活動電位情報が示す活動電位の値との差に関する情報である絶対値差情報を取得する絶対値差情報取得ステップと、前記活動電位情報取得ステップで取得した活動電位情報が示す活動電位の変化の値と、前記実験活動電位情報が示す活動電位の変化の値との差に関する情報である変化差情報を取得する変化差情報取得ステップと、前記絶対値差情報および前記変化差情報を用いて、前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報と、前記実験活動電位情報との相違度を算出する相違度算出ステップを具備することは好適である。
【０１６２】
また、上記プログラムは、コンピュータに、前記実験活動電位情報に対してノイズを除去する処理である前処理を行い新たな実験活動電位情報を得る前処理ステップをさらに実行させ、前記相違度算出ステップは、前記活動電位情報取得ステップで取得した活動電位情報と、前記前処理ステップで得た実験活動電位情報との相違度を算出することは好適である。
【０１６３】
また、上記プログラムにおける前処理ステップは、前記活動電位情報取得ステップで取得した活動電位情報が示す電位の最大値と前記実験活動電位情報が示す電位の最大値が合致するように、前記実験活動電位情報が示す電位の値をスケーリングするスケーリングステップを具備することは好適である。
【０１６４】
また、上記プログラムにおける前処理ステップは、前記実験活動電位情報が示す電位の値に対して、移動平均を算出し、当該算出した移動平均の値を新たな実験活動電位情報が示す電位の値とする平滑化ステップを具備することは好適である。
【０１６５】
また、上記プログラムにおける前記パラメータセット選択ステップは、前記２組以上の生体パラメータセットを構成する１以上の各パラメータの値の範囲を用いて、当該１以上の各パラメータの範囲を限定し、当該限定した範囲の情報を有する探索空間を決定する探索範囲決定ステップと、前記探索範囲決定ステップで決定した探索空間に存在する１組以上のパラメータセットから、一のパラメータセットを選択するパラメータセット選択ステップを具備することは好適である。
【０１６６】
また、上記プログラムにおける前記探索範囲決定ステップは、前回の探索範囲を構成するｎ個のパラメータの値の範囲を２分割し、当該２分割したｎ個のパラメータの組み合わせの値の範囲を有する２ｎ個の探索範囲を取得し、当該２ｎ個の各探索範囲の代表的なパラメータセットのうちで、最も相違度の小さいパラメータセットを有する探索範囲を前回の探索範囲として、探索範囲を狭めてゆくことは好適である。
【０１６７】
また、上記プログラムにおける前記探索範囲決定ステップは、前回の２以上のパラメータセットを構成する各パラメータの値の範囲の情報を保持しており、前記２以上のパラメータセットのうち、前回に最も相違度の小さいパラメータセットを中心に、前記各パラメータの値の範囲の半分の範囲を次回の探索範囲として、探索範囲を狭めてゆくことは好適である。
【０１６８】
また、上記プログラムにおける前記許容パラメータセット決定ステップは、前記相違度算出ステップで算出した相違度に対して、応答曲面法を用いて前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定することは好適である。さらに応答曲面法から算出された最適解と予測される生体パラメータセットを選択しても良い。
【０１６９】
また、図１９は、本明細書で述べたプログラムを実行して、上述した種々の実施の形態の生体パラメータ決定装置を実現するコンピュータの外観を示す。上述の実施の形態は、コンピュータハードウェア及びその上で実行されるコンピュータプログラムで実現され得る。図１９は、このコンピュータシステム３４０の概観図であり、図２０は、コンピュータシステム３４０のブロック図である。
【０１７０】
図１９において、コンピュータシステム３４０は、ＦＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｄｉｓｋ）ドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）ドライブを含むコンピュータ３４１と、キーボード３４２と、マウス３４３と、モニタ３４４と、マイク３４５とを含む。
【０１７１】
図２０において、コンピュータ３４１は、ＦＤドライブ３４１１、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３４１２に加えて、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３４１３と、ＣＰＵ３４１３、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３４１２及びＦＤドライブ３４１１に接続されたバス３４１４と、ブートアッププログラム等のプログラムを記憶するためのＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３４１５と、ＣＰＵ３４１３に接続され、アプリケーションプログラムの命令を一時的に記憶するとともに一時記憶空間を提供するためのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３４１６と、アプリケーションプログラム、システムプログラム、及びデータを記憶するためのハードディスク３４１７とを含む。ここでは、図示しないが、コンピュータ３４１は、さらに、ＬＡＮへの接続を提供するネットワークカードを含んでも良い。
【０１７２】
コンピュータシステム３４０に、上述した実施の形態の生体パラメータ決定装置の機能を実行させるプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ３５０１、またはＦＤ３５０２に記憶されて、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３４１２またはＦＤドライブ３４１１に挿入され、さらにハードディスク３４１７に転送されても良い。これに代えて、プログラムは、図示しないネットワークを介してコンピュータ３４１に送信され、ハードディスク３４１７に記憶されても良い。プログラムは実行の際にＲＡＭ３４１６にロードされる。プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ３５０１、ＦＤ３５０２またはネットワークから直接、ロードされても良い。
【０１７３】
プログラムは、コンピュータ３４１に、上述した実施の形態の生体パラメータ決定装置の機能を実行させるオペレーティングシステム（ＯＳ）、またはサードパーティープログラム等は、必ずしも含まなくても良い。プログラムは、制御された態様で適切な機能（モジュール）を呼び出し、所望の結果が得られるようにする命令の部分のみを含んでいれば良い。コンピュータシステム３４０がどのように動作するかは周知であり、詳細な説明は省略する。
【０１７４】
また、上記各実施の形態において、各処理（各機能）は、単一の装置（システム）によって集中処理されることによって実現されてもよく、あるいは、複数の装置によって分散処理されることによって実現されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
以上のように、本発明にかかる生体パラメータ決定装置は、精度高く生体パラメータセットを得ることができるという効果を有し、薬物投入の効果や副作用を推定する装置の前処理を行う生体パラメータ決定装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】実施の形態における生体パラメータ決定装置のブロック図
【図２】同生体パラメータ決定装置の動作について説明するフローチャート
【図３】同前処理の動作について説明するフローチャート
【図４】同相違度算出処理について説明するフローチャート
【図５】同単純２分割法の概念図
【図６】同単純２分割法について説明するフローチャート
【図７】同最適解を得るアルゴリズムについて説明するフローチャート
【図８】同範囲縮小法の概念図
【図９】同範囲縮小法について説明するフローチャート
【図１０】同生体パラメータの情報の例を示す図
【図１１】同生体パラメータセット管理表を示す図
【図１２】同実験活動電位情報のグラフを示す図
【図１３】同実験活動電位情報のグラフとシミュレーション結果の活動電位情報のグラフを重ねた図
【図１４】同スケーリング処理結果を示す図
【図１５】同平滑化処理結果を示す図
【図１６】同前処理の前後の波形を示す図
【図１７】同相違度を算出する算出式とその概念を示す図
【図１８】同各チャネルのパラメータを０−２００％まで変化させた場合のdVm/dt波形変化を示す図
【図１９】同生体パラメータ決定装置を実現するコンピュータの外観図
【図２０】同生体パラメータ決定装置を実現するコンピュータシステムのブロック図
【符号の説明】
【０１７７】
１０１ 生体パラメータセット格納部
１０２ パラメータセット選択部
１０３ シミュレーション実行部
１０４ 定常状態判断部
１０５ 活動電位情報取得部
１０６ 実験活動電位情報格納部
１０７ 前処理部
１０８ 相違度算出部
１０９ 許容パラメータセット決定部
１１０ 制御部
１１１ 許容パラメータセット出力部
１０２１ 探索範囲決定手段
１０２２ パラメータセット選択手段
１０７１ スケーリング手段
１０７２ 平滑化手段
１０８１ 絶対値差情報取得手段
１０８２ 変化差情報取得手段
１０８３ 相違度算出手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体のパラメータである生体パラメータを１以上有する生体パラメータセットを２組以上格納している生体パラメータセット格納部と、
前記２組以上の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するパラメータセット選択部と、
当該パラメータセット選択部が選択した一の生体パラメータセットを入力にして、心臓の活動をシミュレーションし、心臓の活動電位を示す情報である活動電位情報を得るシミュレーション実行部と、
前記活動電位情報を取得する活動電位情報取得部と、
動物実験の結果の活動電位情報である実験活動電位情報を格納している実験活動電位情報格納部と、
前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報と、前記実験活動電位情報との相違度を算出する相違度算出部と、
前記相違度算出部が算出した相違度を用いて、前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する許容パラメータセット決定部と、
前記許容パラメータセット決定部が前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットでないと判断した場合に、前記パラメータセット選択部に未選択の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するように指示する制御部と、
前記許容パラメータセット決定部が前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであると判断した場合に、当該一の生体パラメータセットを出力する許容パラメータセット出力部を具備する生体パラメータ決定装置。
【請求項２】
前記シミュレーション実行部の出力である活動電位情報の変化から、シミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったか否かを判断する定常状態判断部をさらに具備し、
前記活動電位情報取得部は、
前記定常状態判断部がシミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったと判断した場合の前記シミュレーション実行部の出力である活動電位情報を取得する請求項1記載の生体パラメータ決定装置。
【請求項３】
前記相違度算出部は、
前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報が示す活動電位の値と、前記実験活動電位情報が示す活動電位の値との差に関する情報である絶対値差情報を取得する絶対値差情報取得手段と、
前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報が示す活動電位の変化の値と、前記実験活動電位情報が示す活動電位の変化の値との差に関する情報である変化差情報を取得する変化差情報取得手段と、
前記絶対値差情報および前記変化差情報を用いて、前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報と、前記実験活動電位情報との相違度を算出する相違度算出手段を具備する請求項１または請求項２記載の生体パラメータ決定装置。
【請求項４】
前記実験活動電位情報格納部に格納されている実験活動電位情報に対してノイズを除去する処理である前処理を行い新たな実験活動電位情報を得る前処理部をさらに具備し、
前記相違度算出部は、
前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報と、前記前処理部が得た実験活動電位情報との相違度を算出する請求項１から請求項３いずれか記載の生体パラメータ決定装置。
【請求項５】
前記前処理部は、
前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報が示す電位の最大値と前記実験活動電位情報が示す電位の最大値が合致するように、前記実験活動電位情報が示す電位の値をスケーリングするスケーリング手段を具備する請求項４記載の生体パラメータ決定装置。
【請求項６】
前記前処理部は、
前記実験活動電位情報が示す電位の値に対して、移動平均を算出し、当該算出した移動平均の値を新たな実験活動電位情報が示す電位の値とする平滑化手段を具備する請求項４または請求項５記載の生体パラメータ決定装置。
【請求項７】
前記パラメータセット選択部は、
前記２組以上の生体パラメータセットを構成する１以上の各パラメータの値の範囲を用いて、当該１以上の各パラメータの範囲を限定し、当該限定した範囲の情報を有する探索空間を決定する探索範囲決定手段と、
前記探索範囲決定手段が決定した探索空間に存在する１組以上のパラメータセットから、一のパラメータセットを選択するパラメータセット選択手段を具備する請求項１記載の生体パラメータ決定装置。
【請求項８】
前記探索範囲決定手段は、
前回の探索範囲を構成するｎ個のパラメータの値の範囲を２分割し、当該２分割したｎ個のパラメータの組み合わせの値の範囲を有する２ｎ個の探索範囲を取得し、当該２ｎ個の各探索範囲の代表的なパラメータセットのうちで、最も相違度の小さいパラメータセットを有する探索範囲を前回の探索範囲として、探索範囲を狭めてゆく請求項７記載の生体パラメータ決定装置。
【請求項９】
前記探索範囲決定手段は、
前回の２以上のパラメータセットを構成する各パラメータの値の範囲の情報を保持しており、前記２以上のパラメータセットのうち、前回に最も相違度の小さいパラメータセットを中心に、前記各パラメータの値の範囲の半分の範囲を次回の探索範囲として、探索範囲を狭めてゆく請求項７記載の生体パラメータ決定装置。
【請求項１０】
前記許容パラメータセット決定部は、
前記相違度算出部が算出した相違度に対して、応答曲面法を用いて前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する請求項１から請求項９いずれか記載の生体パラメータ決定装置。
【請求項１１】
コンピュータに、
格納している２組以上の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するパラメータセット選択ステップと、
当該パラメータセット選択ステップで選択した一の生体パラメータセットを入力にして、心臓の活動をシミュレーションし、心臓の活動電位を示す情報である活動電位情報を得るシミュレーション実行ステップと、
前記シミュレーション実行ステップにおける出力である活動電位情報を取得する活動電位情報取得ステップと、
前記活動電位情報取得ステップで取得した活動電位情報と、格納している実験活動電位情報との相違度を算出する相違度算出ステップと、
前記相違度算出ステップで算出した相違度を用いて、前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する許容パラメータセット決定ステップと、
前記許容パラメータセット決定ステップで前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットでないと判断した場合に、前記パラメータセット選択部に未選択の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するように指示する制御ステップと、
前記許容パラメータセット決定ステップで前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであると判断した場合に、当該一の生体パラメータセットを出力する許容パラメータセット出力ステップを実行させるためのプログラム。
【請求項１２】
コンピュータに、
前記シミュレーション実行部の出力である活動電位情報の変化から、シミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったか否かを判断する定常状態判断ステップをさらに実行させ、
前記活動電位情報取得ステップは、
前記定常状態判断部がシミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったと判断した場合の前記シミュレーション実行部の出力である活動電位情報を取得する請求項1１記載のプログラム。
【請求項１３】
前記相違度算出ステップは、
前記活動電位情報取得ステップで取得した活動電位情報が示す活動電位の値と、前記実験活動電位情報が示す活動電位の値との差に関する情報である絶対値差情報を取得する絶対値差情報取得ステップと、
前記活動電位情報取得ステップで取得した活動電位情報が示す活動電位の変化の値と、前記実験活動電位情報が示す活動電位の変化の値との差に関する情報である変化差情報を取得する変化差情報取得ステップと、
前記絶対値差情報および前記変化差情報を用いて、前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報と、前記実験活動電位情報との相違度を算出する相違度算出ステップを具備する請求項１１または請求項１２記載のプログラム。
【請求項１４】
コンピュータに、
前記実験活動電位情報に対してノイズを除去する処理である前処理を行い新たな実験活動電位情報を得る前処理ステップをさらに実行させ、
前記相違度算出ステップは、
前記活動電位情報取得ステップで取得した活動電位情報と、前記前処理ステップで得た実験活動電位情報との相違度を算出する請求項１１から請求項１３いずれか記載のプログラム。
【請求項１５】
前記パラメータセット選択ステップは、
前記２組以上の生体パラメータセットを構成する１以上の各パラメータの値の範囲を用いて、当該１以上の各パラメータの範囲を限定し、当該限定した範囲の情報を有する探索空間を決定する探索範囲決定ステップと、
前記探索範囲決定ステップで決定した探索空間に存在する１組以上のパラメータセットから、一のパラメータセットを選択するパラメータセット選択ステップを具備する請求項１１記載のプログラム。
【請求項１】
生体のパラメータである生体パラメータを１以上有する生体パラメータセットを２組以上格納している生体パラメータセット格納部と、
前記２組以上の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するパラメータセット選択部と、
当該パラメータセット選択部が選択した一の生体パラメータセットを入力にして、心臓の活動をシミュレーションし、心臓の活動電位を示す情報である活動電位情報を得るシミュレーション実行部と、
前記活動電位情報を取得する活動電位情報取得部と、
動物実験の結果の活動電位情報である実験活動電位情報を格納している実験活動電位情報格納部と、
前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報と、前記実験活動電位情報との相違度を算出する相違度算出部と、
前記相違度算出部が算出した相違度を用いて、前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する許容パラメータセット決定部と、
前記許容パラメータセット決定部が前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットでないと判断した場合に、前記パラメータセット選択部に未選択の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するように指示する制御部と、
前記許容パラメータセット決定部が前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであると判断した場合に、当該一の生体パラメータセットを出力する許容パラメータセット出力部を具備する生体パラメータ決定装置。
【請求項２】
前記シミュレーション実行部の出力である活動電位情報の変化から、シミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったか否かを判断する定常状態判断部をさらに具備し、
前記活動電位情報取得部は、
前記定常状態判断部がシミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったと判断した場合の前記シミュレーション実行部の出力である活動電位情報を取得する請求項1記載の生体パラメータ決定装置。
【請求項３】
前記相違度算出部は、
前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報が示す活動電位の値と、前記実験活動電位情報が示す活動電位の値との差に関する情報である絶対値差情報を取得する絶対値差情報取得手段と、
前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報が示す活動電位の変化の値と、前記実験活動電位情報が示す活動電位の変化の値との差に関する情報である変化差情報を取得する変化差情報取得手段と、
前記絶対値差情報および前記変化差情報を用いて、前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報と、前記実験活動電位情報との相違度を算出する相違度算出手段を具備する請求項１または請求項２記載の生体パラメータ決定装置。
【請求項４】
前記実験活動電位情報格納部に格納されている実験活動電位情報に対してノイズを除去する処理である前処理を行い新たな実験活動電位情報を得る前処理部をさらに具備し、
前記相違度算出部は、
前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報と、前記前処理部が得た実験活動電位情報との相違度を算出する請求項１から請求項３いずれか記載の生体パラメータ決定装置。
【請求項５】
前記前処理部は、
前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報が示す電位の最大値と前記実験活動電位情報が示す電位の最大値が合致するように、前記実験活動電位情報が示す電位の値をスケーリングするスケーリング手段を具備する請求項４記載の生体パラメータ決定装置。
【請求項６】
前記前処理部は、
前記実験活動電位情報が示す電位の値に対して、移動平均を算出し、当該算出した移動平均の値を新たな実験活動電位情報が示す電位の値とする平滑化手段を具備する請求項４または請求項５記載の生体パラメータ決定装置。
【請求項７】
前記パラメータセット選択部は、
前記２組以上の生体パラメータセットを構成する１以上の各パラメータの値の範囲を用いて、当該１以上の各パラメータの範囲を限定し、当該限定した範囲の情報を有する探索空間を決定する探索範囲決定手段と、
前記探索範囲決定手段が決定した探索空間に存在する１組以上のパラメータセットから、一のパラメータセットを選択するパラメータセット選択手段を具備する請求項１記載の生体パラメータ決定装置。
【請求項８】
前記探索範囲決定手段は、
前回の探索範囲を構成するｎ個のパラメータの値の範囲を２分割し、当該２分割したｎ個のパラメータの組み合わせの値の範囲を有する２ｎ個の探索範囲を取得し、当該２ｎ個の各探索範囲の代表的なパラメータセットのうちで、最も相違度の小さいパラメータセットを有する探索範囲を前回の探索範囲として、探索範囲を狭めてゆく請求項７記載の生体パラメータ決定装置。
【請求項９】
前記探索範囲決定手段は、
前回の２以上のパラメータセットを構成する各パラメータの値の範囲の情報を保持しており、前記２以上のパラメータセットのうち、前回に最も相違度の小さいパラメータセットを中心に、前記各パラメータの値の範囲の半分の範囲を次回の探索範囲として、探索範囲を狭めてゆく請求項７記載の生体パラメータ決定装置。
【請求項１０】
前記許容パラメータセット決定部は、
前記相違度算出部が算出した相違度に対して、応答曲面法を用いて前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する請求項１から請求項９いずれか記載の生体パラメータ決定装置。
【請求項１１】
コンピュータに、
格納している２組以上の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するパラメータセット選択ステップと、
当該パラメータセット選択ステップで選択した一の生体パラメータセットを入力にして、心臓の活動をシミュレーションし、心臓の活動電位を示す情報である活動電位情報を得るシミュレーション実行ステップと、
前記シミュレーション実行ステップにおける出力である活動電位情報を取得する活動電位情報取得ステップと、
前記活動電位情報取得ステップで取得した活動電位情報と、格納している実験活動電位情報との相違度を算出する相違度算出ステップと、
前記相違度算出ステップで算出した相違度を用いて、前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであるか否かを決定する許容パラメータセット決定ステップと、
前記許容パラメータセット決定ステップで前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットでないと判断した場合に、前記パラメータセット選択部に未選択の生体パラメータセットの中から一の生体パラメータセットを選択するように指示する制御ステップと、
前記許容パラメータセット決定ステップで前記一の生体パラメータセットが許容範囲にある生体パラメータセットであると判断した場合に、当該一の生体パラメータセットを出力する許容パラメータセット出力ステップを実行させるためのプログラム。
【請求項１２】
コンピュータに、
前記シミュレーション実行部の出力である活動電位情報の変化から、シミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったか否かを判断する定常状態判断ステップをさらに実行させ、
前記活動電位情報取得ステップは、
前記定常状態判断部がシミュレーション対象の心臓の活動状態が定常状態になったと判断した場合の前記シミュレーション実行部の出力である活動電位情報を取得する請求項1１記載のプログラム。
【請求項１３】
前記相違度算出ステップは、
前記活動電位情報取得ステップで取得した活動電位情報が示す活動電位の値と、前記実験活動電位情報が示す活動電位の値との差に関する情報である絶対値差情報を取得する絶対値差情報取得ステップと、
前記活動電位情報取得ステップで取得した活動電位情報が示す活動電位の変化の値と、前記実験活動電位情報が示す活動電位の変化の値との差に関する情報である変化差情報を取得する変化差情報取得ステップと、
前記絶対値差情報および前記変化差情報を用いて、前記活動電位情報取得部が取得した活動電位情報と、前記実験活動電位情報との相違度を算出する相違度算出ステップを具備する請求項１１または請求項１２記載のプログラム。
【請求項１４】
コンピュータに、
前記実験活動電位情報に対してノイズを除去する処理である前処理を行い新たな実験活動電位情報を得る前処理ステップをさらに実行させ、
前記相違度算出ステップは、
前記活動電位情報取得ステップで取得した活動電位情報と、前記前処理ステップで得た実験活動電位情報との相違度を算出する請求項１１から請求項１３いずれか記載のプログラム。
【請求項１５】
前記パラメータセット選択ステップは、
前記２組以上の生体パラメータセットを構成する１以上の各パラメータの値の範囲を用いて、当該１以上の各パラメータの範囲を限定し、当該限定した範囲の情報を有する探索空間を決定する探索範囲決定ステップと、
前記探索範囲決定ステップで決定した探索空間に存在する１組以上のパラメータセットから、一のパラメータセットを選択するパラメータセット選択ステップを具備する請求項１１記載のプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１９】
【図２０】
【図５】
【図８】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１９】
【図２０】
【図５】
【図８】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００７−２２２３１３（Ｐ２００７−２２２３１３Ａ）
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４５６７０（Ｐ２００６−４５６７０）
【出願日】平成１８年２月２２日（２００６．２．２２）
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【出願人】（０００００４１５６）日本新薬株式会社 (46)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２２日（２００６．２．２２）
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【出願人】（０００００４１５６）日本新薬株式会社 (46)
【Ｆターム（参考）】
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