OVS – Optimal Vaccination Strategies

Project Leader: Prof. Dr. Kurt Chudej
Contact: Prof. Dr. Kurt Chudej

Project start: 2016

Project team: External partners:

Anne Fischer M.Sc., früher Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Ingenieurmathematik

Christina Schreppel M.Sc., DLR Oberpfaffenhofen

Markus Thäter M.Sc., früher Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Ingenieurmathematik

Markus Herath B.Sc., Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Wissenschaftliches Rechnen

Anne Klier, Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Wissenschaftliches Rechnen

Pascal Fechner, Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Wissenschaftliches Rechnen

Project description:

Application Background

AedesAlbopictus  VC-schema

Dengue fever is a virus infection transmitted by mosquitos which affects more than half of the worlds population. According to WHO calculations, every year up to 100 million infections with the vector-borne disease can be registered, thereof half a million haemorrhagic ingections and 22 000 deaths.The virus is transmitted to human beings by the bite of an infectious mosquito, especially Aedes Aegypti and Aedes Albopictus. Upto now all Dengue cases in Europe could be tracked to a bite outside of Europe. But due to the ability of the mosquitos to adapt to new conditions rapidly, international tourism and trade continue to enlarge their habitat together with global warming. In Europe these mosquitos can be found since 1990 in France, Italy and Switzerland. In 2015 a survivable population was found in Freiburg im Breisgau.

Contribution to the Mission of MODUS

The following hypothetical scenario is analyzed: A small number of human Dengue cases are imported to the region of Freiburg. How can mosquito control and vaccination help to decrease the number of infected persons? This yields a mathematical optimal control problem after suitable modelling.


  • Thäter, Markus; Chudej, Kurt Pesch, Hans Josef: Optimal vaccination strategies for an SEIR model of infectious diseases with logistic growth. In: Mathematical Biosciences and Engineering. Bd. 15 (April 2018) Heft 2. - S. 485-505.
  • Chudej, Kurt; Fischer, Anne: Optimal vaccination strategies for a new dengue model with two serotypes. In: IFACPapersOnline. Bd. 51 (2018) Heft 2. - S. 13-18.
  • Schreppel, Christina; Chudej, Kurt: Numerical optimal control applied to an epidemiological model. In: IFACPapersOnline. Bd. 51 (2018) Heft 2. - S. 1-6.
  • Albrecht, Gaby; Fischer, Anne; Chudej, Kurt: Analyse, Simulation und Optimale Steuerung eines mathematischen Dengue-Fieber Modells mit Impfung. In: Loose, Tobias; Arbeitsgemeinschaft Simulation ASIM (Hrsg.): Tagungsband Workshop 2018 ASIM/GI Fachgruppen : 8. und 9. März an der Hochschule Heilbronn. - Wien, Österreich : ARGESIM Verlag, 2018. - S. 223-229 . - 278 S. . - (ARGESIM Report; 54)
  • Chudej, Kurt; Fischer, Anne; Albrecht, Gaby; Herath, Mark: Optimale Mückenbekämpfung bei einem neuen mathematischen Dengue-Fieber Modell mit 2 Serotypen. In: Wittmann, Jochen; Wolf, Lennard; Ahlers, Volker; Koschel, Arne; Pump, Richard (Hrsg.): Simulation in Umwelt- und Geowissenschaften : Workshop Hannover 2018. - Aachen : Shaker Verlag, 2018. - S. 221-233. - 233 S.  - (ASIM-Mitteilung AM; 167)
  • Albrecht, Gaby ; Chudej, Kurt: Optimale Steuerung und theoretische Analyse eines mathematischen zwei Serotypen Dengue-Fieber Modells. In: Deatcu, Christina; Schramm, Thomas; Kay, Zobel (Hrsg.): Tagungsband ASIM 2018 - 24. Symposium Simulationstechnik an der HafenCity Universität Hamburg. - Wien, Österreich : ARGE Simulation News, 2018. - S. 127-135. - (ASIM Mitteilung AM; 168)


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