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時間遅れをもつ感染症モデルを含む非線形力学系の漸近挙動及び定性理論

Research Project

Project/Area Number 13J07819
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Global analysis
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

江夏 洋一  東京大学, 大学院数理科学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2013 – 2014
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,760,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords微分方程式 / 安定性 / Lyapunov汎関数 / 感染症モデル / 時間遅れ / 遅延微分方程式 / llopf分岐
Outline of Annual Research Achievements

昨年度に得た, ベクターボーンの感染流行ダイナミクスを記述するモデルの平衡解の安定性解析手法を, HIV感染モデルの大域挙動の解析に応用することが出来た. はじめに, 細胞性免疫応答(cell-mediatedimmune response)および液性免疫応答(humoral immune response)を考慮した変数 :
1. (非感染)標的細胞, 感染細胞, ウイルス粒子の数
2. ウイルス特異型の細胞傷害性T細胞(cytotoxic T lymphocyte)の数, 抗体応答からなる系の時間大域的挙動を調べた. 単位時間あたりの新規感染細胞数を規定する接触項である非線形関数に対して, 感染平衡点の存在性と一意性を調べるために, 標的細胞数について単調増加であることに加えて, 感染細胞について単調増加かつ下に凸であることを仮定している. 各感染平衡点の大域安定性を得るために, 適切なLyapunov汎関数を構成し, 4つの基本再生産数を用いた安定性条件を導出した. その条件は, 標的細胞が感染能力を有するまでのタイムラグと感染細胞のウイルス粒子複製ラグのいずれにも依存しない. また, 離散的な時間遅れをもつ感染モデルにおいても同様の結果が得られたことも特筆したい. 本結果は, 査読付き国際誌Applied Mathematics and Computationに出版された(13. 研究発表欄の1番目を参照). 次に, ヘルパーT細胞数の変動がロジスティック成長に従う感染モデルにおいて, 感染細胞の核内にあるCovalently closed circular(ccc)DNAの損失によって, 感染細胞が非感染細胞に戻る効果を考慮した場合に, 系がパーマネントであるための十分条件に加えて, Lyapunov関数法および単調反復法を用いて感染平衡点が大域安定であるための十分条件を得た. 本結果は, 査読付き国際誌Mathematical Methods in the Applied Sciencesへの掲載が確定している(13. 研究発表欄の2番目を参照)

Research Progress Status

就職による早期終了のため、研究期間の最終年度にあたり, 記載しない.

Strategy for Future Research Activity

就職により平成27年3月31日付け特別研究員辞退

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2015 2014 2013 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] On global stability of an HIV pathogenesis model with cure rate2015

    • Author(s)
      Yoichi Enatsu
    • Journal Title

      Mathematical Methods in the Applied Sciences

      Volume: 印刷中 Issue: 17 Pages: 4001-4018

    • DOI

      10.1002/mma.3334

    • Description
      掲載確定
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Global threshold dynamics in a five-dimensional virus model with cell-mediated, humoral immune responses and distributed delays2014

    • Author(s)
      Yoichi Enatsu
    • Journal Title

      Applied Mathematics and Computation

      Volume: 241 Pages: 298-316

    • DOI

      10.1016/j.amc.2014.05.015

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stability and bifurcation analysis of epidemic models with saturated incidence rates : an application to a nonmonotone incidence rate2014

    • Author(s)
      Yoichi Enatsu
    • Journal Title

      Mathematical Biosciences and Engineering

      Volume: Vol.11 Issue: 4 Pages: 785-805

    • DOI

      10.3934/mbe.2014.11.785

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Global stability of a delayed SIRS computer virus propagation model2013

    • Author(s)
      Yoichi Enatsu
    • Journal Title

      International Journal of Computer Mathematics

      Volume: (掲載碓定) Issue: 3 Pages: 347-367

    • DOI

      10.1080/00207160.2013.790534

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 遅延方程式に対応する感染齢構造モデルの安定性2015

    • Author(s)
      江夏洋一
    • Organizer
      第3回「現象の数理」研究会
    • Place of Presentation
      伊豆山研修センター(静岡県, 熱海市)
    • Year and Date
      2015-01-29 – 2015-01-31
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 感染症モデルにみられる感染齢と時間遅れの対応およびその周辺2014

    • Author(s)
      江夏洋一
    • Organizer
      実領域における常微分方程式の定性的理論とその応用
    • Place of Presentation
      京都大学 数理解析研究所(京都府, 京都市)
    • Year and Date
      2014-11-04 – 2014-11-06
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Influence of nonlinear incidence rates with delays for asymptotic stability of epidemic models2014

    • Author(s)
      Yoichi Enatsu
    • Organizer
      The 10th AIMS Conference on Dynamical Systems, Differential Equations and Application
    • Place of Presentation
      The Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT) (スペイン・マドリッド)
    • Year and Date
      2014-07-07 – 2014-07-11
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 感染症モデルを含む遅延微分方程式系における平衡解の漸折安定性について2014

    • Author(s)
      江夏 洋一
    • Organizer
      日本数学会 2014年度年会
    • Place of Presentation
      学習院大学 目白キャンパス(東京都 豊島区)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 感染症モデルを含む遅延微分方程式の解の漸近挙動とその周辺2014

    • Author(s)
      Yoichi Enatsu
    • Organizer
      第2回「現象の数理」研究会
    • Place of Presentation
      山喜旅館 第2会議室(静岡県 伊東市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Stability and bifurcation for epidemic models with non-monotone incidence rates and delays2014

    • Author(s)
      Yoichi Enatsu
    • Organizer
      International Workshop on Biomathematics Modelling and Its Dynamical Analysis
    • Place of Presentation
      Heilongjiang University (中国・ハルビン)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Incidence rateの単調性と時間遅れがもたらす感染症モデルの内部平衡解の安定性2013

    • Author(s)
      江夏 洋一
    • Organizer
      第10回 生物数学の理論とその応用
    • Place of Presentation
      京都大学 数理解析研究所(京都府 京都市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Threshold dynamics for compartmental epidemic models with delays and related problems2013

    • Author(s)
      Yoichi Enatsu
    • Organizer
      NIMS-KMRS PDE Conference on reaction diffusion equations for ecology and related problems
    • Place of Presentation
      KAIST (韓国・テジョン)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 媒介感染症の流行モデルおよび関連する自由境界問題の大域的挙動2013

    • Author(s)
      江夏 洋一
    • Organizer
      第23回 日本数理生物学会年会
    • Place of Presentation
      静岡大学 浜松キャンパス(静岡県 浜松市)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Influence of temporary immunity on the asymptotic behavior for compartmental models in epidemiology2013

    • Author(s)
      Yoichi Enatsu
    • Organizer
      International Workshop on Epidemic Dynamics and Its Stability Analysis
    • Place of Presentation
      China University of Geosciences (中国, ウーハン)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Monotonicity of the incidence function for disease transmission models with delays2013

    • Author(s)
      Yoichi Enatsu
    • Organizer
      Dynamical System Modeling and Stability Investigation
    • Place of Presentation
      Taras Shevchenko National University of Kiev (ウクライナ・キエフ)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] 江夏洋一のホームページ

    • URL

      http://www.ms.u-tokyo.ac.jp/~yenatsu/

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 江夏洋一のホームページ

    • URL

      http://www.ms.u-tokyo.ac.jp/~yenatsu/

    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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