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本研究では，微生物の細胞内で動作する人工的な反応系（遺伝子回路）のダイナミクスをシステム工学的なアプローチで数理モデル化するために必要な理論，およびモデル化に必要なデータを取得するためのマイクロ流路実験系の構築を行った．
特に，生化学反応システムの数理モデルが計測データの少なさや反応ダイナミクスの確率ゆらぎなどの影響により大きな「不確かさ」を有することに着目し，不確かさを定量的に扱うためのパラメタ同定法，パラメタ設計法を最適化問題として定式化した．また，遺伝子回路に対して化学的な入力を動的に与え，周波数応答を計測するためのマイクロリアクタおよびその制御装置を構築した．