冠状病毒的建模与研究

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冠状病毒是引起流感、病毒性肺炎、登革热等呼吸系统疾病的单链RNA病毒,具有非常高的传染性和致死率.例如:SARS病毒,新冠病毒等,已经给人类社会带来重大损失.因此,建立数学模型来研究冠状病毒治疗有重要的现实意义.本论文在经典体内病毒传染病模型的基础上考虑两种治疗方案建立模型,分别为抗病毒活性药物治疗以及人造ACE2受体治疗的动力学模型.本文第二章和第三章研究抗病毒活性药物治疗模型.在第二章中,我们建立了常数注射率的抗病毒活性药物治疗模型,证明了模型解的正不变性和有界性,然后给出了基本再生数R0的表达式并证明当R0<1时无病平衡点是局部渐近稳定的;接着通过构造李雅普诺夫函数法结合拉塞尔不变性原理获得了无病平衡点全局稳定的充分条件;此外,利用赫尔维茨稳定性判据得出正平衡点局部渐近稳定的充分条件;最后,我们给出了数值模拟.我们的结果表明当药物的常数注射率大于临界值时,可以有效的清除体内所有病毒.本文第三章研究了根据病毒载量的抗病毒活性药物治疗模型.首先给出了解的正不变性和有界性定理;然后分别给出了无病平衡点局部渐近稳定和全局渐近稳定的充分条件;最后通过数值模拟检验了所得结论的正确性.我们的研究结果表明,根据病毒载量注射的抗病毒活性药物,即病情轻时少量注射,等到病情重时在增加注射量,对全面清除体内病毒效果不明显.在第四章中,我们针对人造ACE2受体治疗方案建立动力学模型.首先给出了解的正不变性和有界性定理,然后获得无病平衡点局部渐近稳定的和全局渐进稳定的充分条件,此外我们获得了正平衡点稳定的充分条件,最后对所得结果给出数值模拟.我们的结果表明:当人造ACE2受体的注射量达到临界值时,可以有效的清除体内病毒.
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