• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Mathematical modeling for the simultaneous collective response in epidemic population dynamics

Research Project

Project/Area Number 22K03430
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 12040:Applied mathematics and statistics-related
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

瀬野 裕美  東北大学, 情報科学研究科, 教授 (50221338)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords数理生物学 / 数理モデル / 感染症 / 集団応答 / 医療サービス
Outline of Research at the Start

感染症の伝染ダイナミクスにおいては,感染症に関する情報の流布・普及により起こる集団内の個人の行動様式の同時的変化により,感染症伝染ダイナミクス(感染者,免疫獲得者,隔離者などの部分集団サイズ[個体数や密度など]の時空間変動の様相)が影響を受けるが,そのような個人の行動様式の変化は文化・社会的状況に強く依存する。本研究課題は,文化・社会的状況のような生物集団固有の特性に依存する成員の行動特性と集団全体の特性の連関により現れる集団応答の結果が導く感染症伝染ダイナミクスを理論的に議論するための数理モデルの構造について検討し,従来の数理モデルによる理論に新しい見方を提示することを目的とするものである。

Outline of Annual Research Achievements

感染症の伝染ダイナミクスにおいては,感染症に関する情報の流布・普及により起こる集団内の個人の行動様式の同時的変化により,感染症伝染ダイナミクス(感染者,免疫獲得者,隔離者などの部分集団サイズ[個体数や密度など]の時空間変動の様相)が影響を受けるが,そのような個人の行動様式の変化は文化・社会的状況に強く依存する。本研究課題は,文化・社会的状況のような生物集団固有の特性に依存する成員の行動特性と集団全体の特性の連関により現れる集団応答の結果が導く感染症伝染ダイナミクスを理論的に議論するための数理モデルの構造について検討し,従来の数理モデルによる理論に新しい見方を提示することを目的とするものである。感染症の伝染ダイナミクス下にある集団における情報伝播による集団応答についての基礎的な数理モデリングに取り上げる要素として,集団を構成する個人の感染症に対する「関心」の広がりに着目する。感染症への関心の強さは,予防や療養の行動に影響を与え,その結果,集団内での感染症の伝染の起こりやすさに反映される。本研究課題の本年度は,前年度から数理モデリング,数理モデル解析を進めてきた,再感染可能な感染症の伝染ダイナミクスにおいて,あるヒト集団への外来の訪問者の受け入れがどのような影響を及ぼすのかを理論的に考察するための数理モデルの研究成果をまとめ,国際学術誌に投稿した。また,隔離の効果下の再感染可能な感染症の伝染ダイナミクスにおいて,隔離の容量限界がどのように感染症流行に関わり得るかについて理論的に考える数理モデルの構築を行い,解析を進めている。この問題は,医療サービスへの過大な負荷や機能不全に係る理論的研究である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

コロナ禍が治ったわけではないが,社会的対応が進んだことにより,オンラインによる学術交流の環境が以前に比べて整備されるとともに,対面での研究・学術交流についての感染対策も普及した結果,研究を進展させるための学術ネットワークの活用がより至便になり,コロナ禍以前と異なる生活態度が定着したものの,コロナ禍による研究活動への支障はほとんどなくなった。一方,コロナ禍によるパンデミックの社会的後遺症もあり,たとえば,計算機環境を整えるための物品,書籍等の価格上昇,航空運賃の値上げなどは研究費の活用の上で不便をもたらす可能性が否めない状況が否めない。

Strategy for Future Research Activity

本年度の研究成果を学術集会等で発信し,学術交流に活かすことにより,研究内容の深化を図るととともに,現在進行中の数理モデル解析を進め,新しい研究成果を得ることを当面の目標とする。さらに,ヒト集団における内部(社会)構造や社会応答による感染症伝染ダイナミクスの変質についての文献研究を進め,本研究における課題をさらに鋭利化したい。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Universitas Indonesia(インドネシア)

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] A Mathematical Consideration on the Relation of the Social Structure to the Infection Risk in a Community2023

    • Author(s)
      Elza F. Sofia, Hiromi Seno
    • Journal Title

      Interdisciplinary Information Sciences

      Volume: 29 Issue: 2 Pages: 157-168

    • DOI

      10.4036/iis.2023.R.02

    • ISSN
      1340-9050, 1347-6157
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] An epidemic dynamics model with limited isolation capacity2023

    • Author(s)
      Ishaq Ahmad, Hiromi Seno
    • Journal Title

      Theory Biosci.

      Volume: 142 Issue: 3 Pages: 259-273

    • DOI

      10.1007/s12064-023-00399-9

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Species extinction in different time scales: Comment on “Knowledge gaps and missing links in understanding mass extinctions: Can mathematical modeling help?” by Ivan Sudakow et al.2023

    • Author(s)
      Seno Hiromi
    • Journal Title

      Physics of Life Reviews

      Volume: 44 Pages: 176-178

    • DOI

      10.1016/j.plrev.2023.01.014

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Mathematical Model for the Dynamics of Information Spread under the Effect of Social Response2022

    • Author(s)
      Dansu Emmanuel J.、Seno Hiromi
    • Journal Title

      Interdisciplinary Information Sciences

      Volume: 28 Issue: 1 Pages: 75-93

    • DOI

      10.4036/iis.2022.R.03

    • ISSN
      1340-9050, 1347-6157
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Mathematical Consideration for the Effect of Regional Lockdown on Endemic Size2023

    • Author(s)
      Z. Fu, H. Seno
    • Organizer
      The 8th China-India-Japan-Korea International Conference on Mathematical Biology
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Social Response Could Cause Recurring Epidemic Outbreaks: A Mathematical Model,2023

    • Author(s)
      Y. Xie, H. Seno
    • Organizer
      The 8th China-India-Japan-Korea International Conference on Mathematical Biology
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of the Habitat Fragmentation on the Persistence of Native Species against an Alien Invasion2023

    • Author(s)
      V. Schneider, H. Seno
    • Organizer
      The 8th China-India-Japan-Korea International Conference on Mathematical Biology
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An SIR+Q Model with Limited Capacity of Isolation2023

    • Author(s)
      I. Ahmad, H. Seno
    • Organizer
      The 8th China-India-Japan-Korea International Conference on Mathematical Biology
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Mathematical Consideration for the Effect of Regional Lockdown on Endemic Size2023

    • Author(s)
      Z. Fu, H. Seno
    • Organizer
      Tohoku University GP-Chem Chemistry Summer School 2023 in The 9th CWRU x Tohoku Joint Workshop
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Social Response Could Cause Recurring Epidemic Outbreaks: A Mathematical Model2023

    • Author(s)
      Y. Xie, H. Seno
    • Organizer
      Tohoku University GP-Chem Chemistry Summer School 2023 in The 9th CWRU x Tohoku Joint Workshop
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of the Habitat Fragmentation on the Persistence of Native Species against an Alien Invasion2023

    • Author(s)
      V. Schneider, H. Seno
    • Organizer
      Tohoku University GP-Chem Chemistry Summer School 2023 in The 9th CWRU x Tohoku Joint Workshop
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A population dynamics model for the information spread under the effect of social response2023

    • Author(s)
      H. Seno, R. Uchioke, E.J. Dansu
    • Organizer
      10th International Congress on Industrial and Applied Mathematics (ICIAM 2023 TOKYO)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Population dynamics model on the persistence of native species in fragmented habitat under an alien species invasion2023

    • Author(s)
      V. Schneider, H. Seno
    • Organizer
      10th International Congress on Industrial and Applied Mathematics (ICIAM 2023 TOKYO)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Social response could cause recurring epidemic outbreaks: A population dynamics model2023

    • Author(s)
      Y. Xie, H. Seno
    • Organizer
      10th International Congress on Industrial and Applied Mathematics (ICIAM 2023 TOKYO)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An epidemic dynamics model with a limited capacity of isolation for a reinfectious disease2023

    • Author(s)
      Z. Fu, H. Seno
    • Organizer
      10th International Congress on Industrial and Applied Mathematics (ICIAM 2023 TOKYO)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An epidemic dynamics model with a limited capacity of isolation for a reinfectious disease2023

    • Author(s)
      Z. Fu, H. Seno
    • Organizer
      日本数理生物学会2023年年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Relation of the detectability in strains to the endemicity of an infectious disease: A mathematical model2023

    • Author(s)
      Y. Xie, H. Seno
    • Organizer
      日本数理生物学会2023年年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] How many preys could coexist with a shared predator in the Lotka-Volterra system?2023

    • Author(s)
      H. Seno, V. Schneider, T. Kimura
    • Organizer
      日本数理生物学会2023年年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] A Population Dynamics Model for the Information Spread in a Community with the Heterogeneity of Individuality2022

    • Author(s)
      Hiromi Seno
    • Organizer
      MPDEE 2022: Models in Population Dynamics, Ecology and Evolution
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 集団内での情報流布に関する個体群ダイナミクスモデル: 個性分布への依存性(A population dynamics model for the information spread in a community: Dependence on the heterogeneity of individuality)2022

    • Author(s)
      瀬野裕美
    • Organizer
      日本数理生物学会2022年年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] An epidemic dynamics model for reinfectious disease: The influence of visitor acceptance(再感染可能な感染症の伝染ダイナミクスモデル:訪問者受け入れの影響)2022

    • Author(s)
      Y. Xie, I. Ahmad, T.I.S. Ikpe, E.F. Sofia, H. Seno
    • Organizer
      日本数理生物学会2022年年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Book] A Primer on Population Dynamics Modeling: Basic Ideas for Mathematical Formulation2022

    • Author(s)
      Hiromi Seno
    • Total Pages
      462
    • Publisher
      Springer, Singapore
    • ISBN
      9789811960161
    • Related Report
      2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi