2019 Fiscal Year Research-status Report
確率システム理論に基づく年齢・空間構造を考慮した感染症抑制戦略とその応用
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19K04442
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
石川 昌明 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (30201916)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 感染症モデル / 年齢構造 / 確率モデル / 安定性解析 / ワクチン接種 / 感染症抑制 / シミュレーション解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
年齢・空間構造を考慮した感染症抑制戦略の確立のため、まず、年齢構造を考慮した確率感染症モデルを構成し、平衡解の安定性解析を行い、感染症流行抑制のためのワクチン接種条件を導いた。具体的な成果は以下のとおりである。
(１) ワクチン接種年齢を考慮した感染症モデルの構築：ワクチン効果は時間経過と共に減衰するため、より現実的な感染症モデルを構築するため、人口群を感受者、感染者、ワクチン接種者、回復者の４個体群に分類し、ワクチン接種年齢を反映した感染症モデルを確立した。
(２) 確率感染症モデルの確立：感染率、回復率、ワクチン効果などは環境や個人差に起因して平均値回りで不規則に変化していると考えられる。そこで、本研究では特に回復率に不規則な揺らぎを考慮した年齢依存の感染症モデルを構築した。
(３) 安定性解析：感染症が流行するかどうかの判断指標の一つにDisease-free平衡解(感染者０の平衡解：DFSと略記)とエンデミック平衡解(感染者が常在する平衡解：ESと略記)の安定性による判別がある。DFSが安定ならば感染症が流行しても時間とともに終息するが不安定ならば感染症は流行することになる。また、ESが安定ならば感染者が常在し、感染症は終息しない。確率リアプノフ定理を応用し、DFS、ESが安定となる条件を導いた。
(４)シミュレーション解析：(３)において導いた安定条件を満たす場合にDFS,ESが安定になることをシミュレーションにより検証し、安定条件の有効性を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
以下のように年齢構造を考慮した確率感染症モデルに対して当初の研究計画通りの成果を上げているため。
(１) ワクチン接種年齢を考慮した感染症モデルを構築した。
(２) 確率感染症モデルを確立した。
(３) Disease-free平衡解とエンデミック平衡解が安定となる条件を導いた。
(４) シミュレーション解析：DFS,ESが安定になることをシミュレーションにより検証し、安定条件の有効性を確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
以下の課題について研究を推進していく計画である。
(１) 年齢構造の拡張：感受者、感染者、ワクチン接種者、回復者の年齢分布を考慮した感染症モデルを構築する。
(２) 確率感染症モデルの拡張：回復率以外にも感染率などに含まれる揺らぎを考慮した感染者モデルを構築する。
(３) 空間構造の導入：感受者、感染者、ワクチン接種者、回復者の空間分布を考慮した感染症モデルの構築する。
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| Causes of Carryover |
PC(パソコン)が予定価格より安価で購入できたため、次年度プリンタートナーの購入の一部に充当する予定である。
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