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構造化個体群モデルの数学的理論とその感染症疫学および人口学への応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K05266
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 数学基礎・応用数学
研究機関東京大学

研究代表者

稲葉 寿  東京大学, 大学院数理科学研究科, 教授 (80282531)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード構造化個体群 / 基本再生産数 / 感染症数理モデル / 閾値現象 / SIRSモデル / 人口転換 / 年齢構造化個体群 / 一次同次性 / 人口数理モデル
研究成果の概要

(1)ケルマック・マッケンドリック再感染モデルに対して、劣臨界分岐の存在条件を明らかにした。(2)多状態年齢構造化SIR感染症モデルに対して,非自明定常解が大域的に漸近安定となるための十分条件を示した。(3)人口転換過程を感染症数理モデルとして定式化して,人口転換が起きる条件をいくつかの再生産指標を導入することで定式化し,二つの出生力が共存する成長軌道が存在することを示した。(4)空間拡散項をもつ年齢構造化SIS感染症モデルに対して,劣臨界では自明定常解が大域的に安定であり,優臨界では,エンデミックな定常状態が一意的に存在して大域的に安定であることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、とくに再感染現象を含む感染症数理モデルにおける閾値現象と一般化された変動環境における基本再生産数と世代推進作用素の役割の解明等に焦点をあてて,ケルマック・マッケンドリック再感染モデルにおける分岐現象,多状態SIR型年齢構造化モデル,人口転換の感染症モデル,空間拡散のあるSIS年齢構造化モデルなどの閾値現象を検討した.これらは感染という普遍的な非線形力学の基本構造と,それが個体群動態に対して持つ意義を明らかにするという点で基本的な貢献である.感染症の制御は現代社会の基本的課題であり,基本再生産数理論にもとづく感染症数理モデルは効果的な感染制御政策の策定にとって不可欠なツールである.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 6件、 招待講演 7件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] プリンストン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] プリンストン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] An age-structured epidemic model for the demographic transition2018

    • 著者名/発表者名
      H. Inaba, R. Saito and N. Bacaer
    • 雑誌名

      Journal of Mathematical Biology

      巻: 77(5) 号: 5 ページ: 1299-1339

    • DOI

      10.1007/s00285-018-1253-7

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Global behavior of SIS epidemic models with age structure and spatial heterogeneity2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kuniya, H. Inaba and J. Yang,
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 35(29 号: 2 ページ: 669-706

    • DOI

      10.1007/s13160-018-0300-5

    • NAID

      120006539301

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Global behavior of SIS epidemic models with age structure and spatial heterogeneity2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kuniya, H. Inaba and J. Yang
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 印刷中

    • NAID

      120006539301

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A multi-group SIR epidemic model with age structure2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kuniya, J. Wang and H. Inaba
    • 雑誌名

      Disc. Cont. Dyn. Sys. Ser. B

      巻: 21(10) 号: 10 ページ: 3515-3550

    • DOI

      10.3934/dcdsb.2016109

    • NAID

      120005972974

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Impact of asymptomatic infections on the early spread of malaria2016

    • 著者名/発表者名
      T. Funo, H. Inaba, M. Jusup, A. Tsuzuki, N. Minakawa, S. Iwami
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 33 号: 3 ページ: 671-681

    • DOI

      10.1007/s13160-016-0228-6

    • NAID

      210000176097

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Endemic threshold analysis for the Kermack--McKendrick reinfection model2016

    • 著者名/発表者名
      H. Inaba
    • 雑誌名

      Josai Mathematical Monographs

      巻: 9 ページ: 105-133

    • NAID

      120005744552

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 基本再生産数R0の数学2018

    • 著者名/発表者名
      稲葉寿
    • 学会等名
      日本人口学会大70回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Basic reproduction number R0 in heterogeneous environments: revisited2018

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Inaba
    • 学会等名
      The 12th AIMS Conference Series on Dynamical Systems, Differential Equations and Applications
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The basic reproduction number R0 in heterogeneous environments2018

    • 著者名/発表者名
      稲葉寿
    • 学会等名
      Theory of Biomathematics and Its Applications XV Next Generation of Mathematical Sciences
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Age-structured SIS epidemic model in a periodic environment2018

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Inaba
    • 学会等名
      Innovative Mathematical Modeling for the Analysis of Infectious Disease Data
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 人口転換の数理モデル2017

    • 著者名/発表者名
      稲葉寿
    • 学会等名
      第5回人口転換科研研究会
    • 発表場所
      国立社会保障・人口問題研究所
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 人口転換の数理モデル2017

    • 著者名/発表者名
      稲葉寿
    • 学会等名
      第27回日本数理生物学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] An age-structured epidemic model for demographic transition2017

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Inaba
    • 学会等名
      2017 KSIAM Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] An age-structured epidemic model for demographic transition2017

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Inaba
    • 学会等名
      第14回「生物数学の理論とその応用ー構造化個体群モデルとその応用ー」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Age-Structured Population Dynamics -A 30 Years Trip around Demography and Epidemiology2017

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Inaba
    • 学会等名
      稲葉寿先生還暦記念祝賀研究集会「数理人口学・数理疫学・構造化個体群モデル」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Historical developments of the basic reproduction number in population dynamics2017

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Inaba
    • 学会等名
      The 18th RIES-HOKUDAI International Symposium 極
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 人口転換に関する年齢構造化個体群モデルの数理解析2016

    • 著者名/発表者名
      齋藤凉平, 稲葉寿
    • 学会等名
      RIMS 研究集会第13 回「生物数学の理論とその応用-連続および離散モデルのモデリングと解析-」
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所
    • 年月日
      2016-11-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] The legacy of Kermack-McKendrick again - Prelude to integrating the immune dynamics -2016

    • 著者名/発表者名
      H. Inaba
    • 学会等名
      International Conference for the 70th Anniversary of Korean Mathematical Society
    • 発表場所
      Seoul National University, Seoul
    • 年月日
      2016-10-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] More legacies of Kermack-McKendrick2016

    • 著者名/発表者名
      H. Inaba
    • 学会等名
      Development of Infectious Disease Science - Multiscale Modeling Approach
    • 発表場所
      Research Institute of Mathematical Sciences, Kyoto
    • 年月日
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Endemic threshold analysis for the Kermack-McKendrick reinfection model2016

    • 著者名/発表者名
      H. Inaba
    • 学会等名
      International Workshop on Current Topics in Epidemic Dynamics
    • 発表場所
      Anyang Institute of Technology, Anyang, China
    • 年月日
      2016-06-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Age-Structured Population Dynamics in Demography and Epidemiology2017

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Inaba
    • 総ページ数
      555
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789811001871
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] Age-Structured Population Dynamics in Demography and Epidemiology2017

    • 著者名/発表者名
      H.Inaba
    • 総ページ数
      555
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-02-21  

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