確率システム制御理論に基づく感染症抑制戦略とその応用

• 研究課題/領域番号: 25420441
• 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: 制御・システム工学
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 石川 昌明 山口大学, 大学院理工学研究科, 教授 (30201916)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 確率システム / 感染症モデル / 確率最適制御 / 確率分岐 / 確率最大原理 / Four-step スキーム / シミュレーション / 感染症 / 数理モデル / システム制御 / 安定性 / 感染症解析 / 最適ワクチン接種 / 分岐解析 / 感染症伝播モデル / 不規則外乱 / ワクチン接種 / 最適制御 / 数値解析

研究成果の概要

本研究では,感染症に対する確率最適ワクチン接種戦略を確立した．まず，環境変化に起因する感染率や回復率などに含まれる不規則性を考慮し，確率微分方程式を用いた確率感染症モデルを提案した．次に，確率最大原理やFour-stepスキームを用いて最適ワクチン接種率を求め，確率最適ワクチン接種戦略の実現法を明らかにした．最後に，数値シミュレーションにより確立した最適ワクチン接種戦略の有効性を検証した．

研究成果

• [雑誌論文] 非線形発生率を考慮した確率SIVモデルと最適ワクチン接種戦略 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石川 昌明
  • 雑誌名: システム制御情報学会論文誌 巻: 1
  • NAID: 130005165104
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stochastic Bifurcations in the Plankton-fish System (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Ishikawa
  • 雑誌名: Transactions of the Institute of Systems, Control and Information Engineers 巻: 59
  • NAID: 130005138175
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] D-bifurcation in the Stochastic Predator-prey System and Its Simulation Analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Ishikawa
  • 雑誌名: ICIC Express Letters, An International Journal of Research and Surveys 巻: 9
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 非線形特性を考慮した確率 SIV モデルと最適ワ クチン接種問題 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石川 昌明
  • 雑誌名: 第59回システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集 巻: 1
  • NAID: 40020472180
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 魚による捕食を考慮したプランクトン系における確率分岐 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石川 昌明
  • 雑誌名: 第58回自動制御連合講演会講演論文集 巻: 1
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] D-bifurcation in the Stochastic Predator-prey System and Its Simulation Analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Ishikawa
  • 雑誌名: CIC Express Letters, An International Journal of Research and Surveys 巻: Vol. 6
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stochastic Bifurcation in the Plankton System under the Fish School (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Ishikawa
  • 雑誌名: Proceedings of the 46th International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications 巻: Vol. 1
  • NAID: 130005107453
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] D-分岐に基づく確率捕食者・被食者系の分岐解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川 昌明
  • 雑誌名: システム制御情報学会論文誌 巻: Vol. 58 ページ: 8-13
  • NAID: 130003396799
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simulation Analysis of the Stochastic Bifurcation in the Predator-prey Plankton System (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Ishikawa
  • 雑誌名: Proceedings of the 33rd JSST Annual Conference: International Conference on Simulation Technology 巻: Vol.1 ページ: 146-147
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stochastic Optimal Vaccination Problems for an SIR Model with Saturated Treatment (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Ishikawa
  • 雑誌名: Proceedings of the 45th International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications 巻: Vol.1 ページ: 272-277
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 確率分岐について (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川 昌明
  • 雑誌名: 第19回計算工学講演会講演論文集 巻: Vol.1
  • NAID: 40020116839
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Optimal Vaccination Strategy under Saturated Treatment using the Stochastic SIR Model (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ishikawa
  • 雑誌名: Transactions of the Institute of Systems, Control and Information Engineers 巻: 57 ページ: 382-388
  • NAID: 130003396786
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bifurcation Analysis in the Stochastic Lumped Parameter System (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ishikawa
  • 雑誌名: Extended Abstract of the 45th International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications 巻: 1
  • NAID: 130007377495
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stochastic Optimal Vaccination Problems for an SIR Model with Saturated Treatment (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ishikawa
  • 雑誌名: Proceedings of the 44th International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications 巻: 1
  • 査読あり
• [学会発表] 魚による捕食を考慮したプランクトン系における確率分岐 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石川 昌明
  • 学会等名: 第58回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 神戸大学(神戸市)
  • 年月日: 2015-11-14
• [学会発表] 非線形特性を考慮した確率 SIV モデルと最適ワ クチン接種問題 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石川 昌明
  • 学会等名: 第59回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 中央電気倶楽部(大阪市)
  • 年月日: 2015-05-20
• [学会発表] Stochastic Bifurcation in the Plankton System under the Fish School (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Ishikawa
  • 学会等名: The 46th International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学(京都市左京区)
  • 年月日: 2014-11-01 – 2014-11-02
• [学会発表] Simulation Analysis of the Stochastic Bifurcation in the Predator-prey Plankton System (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Ishikawa
  • 学会等名: The 33rd JSST Annual Conference: International Conference on Simulation Technology
  • 発表場所: 北九州国際会議場(福岡県北九州市)
  • 年月日: 2014-10-29 – 2014-10-31
• [学会発表] 確率集中システムにおける分岐解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川 昌明
  • 学会等名: 第58回システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集
  • 発表場所: 京都テルサ(京都市南区)
  • 年月日: 2014-05-21 – 2014-05-23
• [学会発表] Bifurcation Analysis in the Stochastic Lumped Parameter System (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ishikawa
  • 学会等名: the 45th International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications
  • 発表場所: 琉球大学（那覇市）
• [学会発表] 動物・植物プランクトン系における確率分岐 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石川 昌明
  • 学会等名: 日本応用数理学会2013年度年会
  • 発表場所: アクロス福岡 (福岡市)
• [学会発表] 感染症モデルを用いた最適ワクチン接種戦略構築 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石川 昌明
  • 学会等名: 日本応用数理学会2013年度年会
  • 発表場所: アクロス福岡 (福岡市)
• [学会発表] D-分岐に基づく確率システムの安定性解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石川 昌明
  • 学会等名: 第57回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 兵庫県民会館(神戸市)