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離島、僻地の聴覚障害児・者に対するブロードバンドによる遠隔指導・支援に関する研究

離島、僻地に在住する聴覚障害児の教育を支援するため、インターネットや電話回線を利用した遠隔指導、支援を試行した。鹿児島聾学校及び鹿児島県内の離島域の難聴児通級指導教室にブロードバンド環境を整備し、主にパソコンを使用したテレビ会議システムによる言語コミュニケーション指導、教育相談、児童間交流、障害啓発授業などを行った。児童、生徒および保護者、計32名(障害啓発授業対象の健聴児37名を除く)を対象に延べ58回の指導、支援を実施した結果、対面による指導、支援を補完するという目的だけでなく、コミュニケーション態度や日本語リテラシーの指導において対面指導とは異なる効果が得られ、さらに遠隔指導、支援という手法が、これまで不十分であった学校間、教師間の連絡、連携体制を促進することが示唆された。7月より、鹿児島大学を通して鹿児島県教育委員会、鹿児島県立鹿児島聾学校、名瀬市教育委員会、名瀬市立名瀬小学校との間で本プロジェクトの具体的な実施方法、内容について検討を開始した。8月に奄美大島の名瀬小学校難聴通級指導教室に専用回線(光ファイバー式ブロードバンドシステム)の工事を行い、通信用機器(IPテレビ電話端末、インターネット用PCシステム一式、ビデオカメラ)を設置した。この回線、機器を使用し、難聴通級指導教室担当教員と筑波技術大学との間で十数回にわたりテレビ会議を行い、離島の児童や教育関係者のニーズの詳細について把握することに努め、さらに本研究プロジェクトの具体的な指導、支援内容について協議した。また通信実験を数回にわたって実施し、コミュニケーションメディア(口話、手話の動画像と音声)の伝送に必要な映像、音声のパラメータ、音の回り込みやハウリングが生じない音場の設定、複数の教師等または学習者が同時に指導、支援に参加する場合の画像及び音声の提示方法等について検討を行った。これらの通信実験を通して、遠隔指導、支援に最適なパラメータを設定した後、9月から筑波技術大学の教員による名瀬小通級指導教室の難聴児童2名に対する遠隔指導(言語コミュニケーション)、筑波技術大学の聴覚障害学生と通級指導教室に通う難聴児童との遠隔コミュニケーションを実施した。また2月には難聴指導教室に通級する難聴児童が在籍するクラスの健聴児約40名に対する遠隔通信を利用した啓発授業を実施した。1.指導、支援の試行と送受信環境の改善名瀬小学校難聴通級指導教室に通級する児童に対して電子メール交換等を通した言語、コミュニケーションに関する定期的な指導を実施した。また同教室の担当教員に対して必要に応じて指導に関するアドバイスを行った。さらに鹿児島地区における聴覚障害教育の基幹校である鹿児島聾学校との遠隔協議を重ね、プロジェクトの内容について検討した。この結果、研究の第2段階として同地域の指導・支援の対象に新たに屋久町立安房小学校(屋久島)および西之表市立榕城小学校(種子島)を加えることとし、鹿児島大学を通して鹿児島県教育委員会、西之表市教育委員会、屋久町教育委員会ならびに各小学校との間で本プロジェクトの具体的な実施方法、内容について検討を開始した。2.鹿児島地区以外の僻地の遠隔指導、支援の試行研究の第3段階として、長野県松本地区の聴覚障害児を対象とした指導、支援を実施するため、同地区の聴覚障害教育の基幹校である長野県立松本聾学校との間で遠隔会議を重ねた。また遠隔授業の方法について検討するため、同校専攻課生徒を対象に5回にわたり聴覚障害補償演習の授業を実施した。この遠隔授業を通して、ネットワーク環境に即した通信の諸要件を検討した。また同校小学部児童と鹿児島聾学校小学部児童との間で3回にわたり遠隔交流授業を実施した。3.指導担当者間のネットワークづくり鹿児島県においては鹿児島聾学校を中核に、長野県においては松本聾学校を中核に、それぞれ教師間を結ぶブロードバンドによるテレビ会議のネットワークを整備した。このネットワークを通して両校の教員間の情報交換を行った。また名瀬小学校通級指導教室と鹿児島聾学校との間の通信環境を改善した。1.指導、支援組織および学校間の連携の強化と指導、支援内容の検討18年度までにネットワーク環境を整備した5校(筑波技術大、鹿児島大、鹿児島聾・名瀬小・安房小)および今年度新たにネットワークを整備した1校(榕城小)の間の連絡、連携体制を強化するため、教員全員が参加する多地点テレビ会議を4回実施した。この他、筑波技術大と離島、筑波技術大と鹿児島聾、鹿児島聾と離島といった2者間のテレビ会議が頻繁におこなわれた。2.指導、支援の試行と送受信環境の改善屋久町立安房小学校に通級する難聴児を中心に、各校の児童、生徒に対する遠隔指導、支援(主に進路指導)および難聴児の保護者の教育相談をおこなった。また筑波技術大学に在籍する聴覚障害学生と難聴児童、生徒との間でテレビ会議をおこなった。

これらの実践を通して、各地域のネットワーク環境に即した通信の諸条件を検討した。また遠隔指導を補完するための対面指導を複数回実施した。3.携帯電話による情報保障の試行屋久町立安房小学校に通級する難聴中学生の、在籍学級における授業および集会において、携帯電話のWeb機能を利用した情報保障を試行した。教師の音声を遠隔リアルタイム字幕提示システム(既存)で文字に即時変換し、生徒の持つ携帯電話に文字表示した。この情報保障方法の有効性について場面の別に検討した。4.授業研究および研究協議会の実施テレビ会議による教員間の相互啓発を拡充するため、榕城小通級指導教室において難聴児を対象とした研究授業を実施し、中等度難聴児の言語指導に関する授業研究をおこなった。6校から計14名の教員が参加し、授業研究の後には本プロジェクトの実施に関する研究協議をおこなった。1.鹿児島聾学校、鹿児島大学と連携した離島、僻地の幼児、児童、生徒および保護者への遠隔教育支援の実施遠隔指導として、離島の一般学級に在籍する難聴児2名に対して筑波技術大学教員がリテラシー向上のための指導を多数回実施した。また離島の通級指導教室の児童に対して、鹿児島市内の聴覚障害教育経験が豊かな教員が、テレビ会議システムによる遠隔指導を行った。児童間の交流として、離島の難聴児どうし3名がテレビ会議システム上で交流を行った(3回)。この交流は、指導において障害認識の導入として扱われた。遠隔教育相談は3件について実施した。対象者は、離島に在住する難聴1歳児の保護者、離島の一般中学に在籍する難聴生徒と保護者、僻地の通級指導教室を経て一般高校に在籍する難聴生徒であった。教員支援として、聾学校教員が離島の通級指導教室担当教員に対してテレビ会議システムにより専門的知識を供与した。また大学、聾学校、離島の通級指導教室を結んだ遠隔地間テレビ会議を毎月1回実施した。内容は本プロジェクトの実施に関わることがらが中心であったが、教育方法や教材、あるいは児童生徒の状況に関する教員間の情報交換も頻繁におこなわれた。この他、筑波技術大学教員が聾学校教員に対して聴覚障害教育に関する遠隔講座を2回実施した。この講座では鹿児島大学教育学部学生もテレビ会議システムを介して同時に受講した。2.聾学校および特別支援学級教員との間の研究協議会の実施鹿児島聾学校において鹿児島県離島、壁地域の支援に関する研究協議会を実施した。参加者は、筑波技術大学、鹿児島大学、鹿児島聾学校、鹿児島県の3箇所の離島域通級指導教室、鹿児島県の5箇所の通級指導教室であった。この協議会では、これまで離島、僻地の難聴児童、生徒を対象に実施した指導、支援の経過確認、各校からの取り組みの報告、21年度からの取り組みの方向性について検討した。
グアニン残基のイミダゾール部位に対するアミノ化及び酸化の反応機構-DNA傷害の分子化学的解明のために-

A)N-NH_2化核酸塩基誘導体の反応性の検討3)発癌性4NQOのguanine残基の7位付加体のモデル化合物として、1-methyl-3-phenylaminobenzimidazoleの合成に成功した。本化合物の化学特性を明らかにすることで4-NQOの7位付加体の化学特性を明らかにすることができる。B)イミダゾール環に対するラジカル的メチル化発癌性methylhydrazineは代謝され、一部はmethyl radicalとなって細胞DNAのguanineの8位をメチル化することが報告されているが、その修飾による生物的意味は明らかにされていない。今回、8-methyl-2'-deoxyguanosine(8-MedG)を含むoligomerを合成することができ、miscoding活性を調べることができた。その結果、8-MedGは複製の際に頻度は低いが、GまたはAを誤って取り込むことをを明らかにし、こりような小さな修飾でも、発癌や突然変異に関連することを明かにした。A)N-NH_2核酸塩基誘導体の反応性の検討1)9-aminoadenineにCH_3COCH_2COCH_3(AA)を反応させるとAAがN-NH_2基とC8位の部位で架橋した三環性誘導体およびAAが単にN-NH_2基のところで縮合した誘導体が得られた。一方7-aminoadenineにAAを作用させるとN-NH_2基とC8位の部位で架橋した三環性誘導体とAAとの反応の後、adenine環のimidazole部位が開裂した誘導体が得られた。N-NH_2基の位置によりAAに対する反応性が異なることは興味深い。2)7-aminoadenineを四酢酸鉛(LTA)で酸化すると、二分子の7-aminoadenineにLTAを作用させると9-ethyl-8-azaguanineが生成した。8-azaguanine誘導体を得ることができることが明らかになった。3)発癌性4NQOのguanineの7位付加体のモデル化合物として、1-amino-3-methylbenzimidazoleのN-NH_2基に2,4-dinitrophenyl基を導入した誘導体を得ることができたた。本化合物の化学特性を明らかにすることができる。B)イミダゾール環の酸化反応1)metachloroperbenzoicacid(MCPBA)による酸化反応を1-methylbenzimidazoleおよび1,5,6-trimethylbenzimidazoleに対して行うと、2位にmetachlorobenzoyloxy化が進行した。1-methyl-5-nitrobenzimidazoleおよび1-methyl-6-nitrobenzimidazoleに対してMCPBAの反応を行うと2-hydroxy体が得られた。1-methyl-5,6-dinitrobenzimidazoleでは反応は進行しなかった。このように酸化反応はイミダゾールの電子密度により、異なった反応性を示すことが明らかとなった。今回、8-methyl-2′-deoxyguanosine (8-MedG)を含むoligomerを合成することができ、miscoding活性を調べることができた。その結果、8-MedGは複製の際に頻度は低いが、GまたはAを誤って取り込むことを明らかにし、このような小さな修飾でも、発癌や突然変異に関連することを明らかにした。
帝国日本と身体技法－筧克彦「日本体操」とその受容－

申請者は近代日本における身体技法のもつ意味を解明するために、法学者筧克彦が考案した「日本体操(やまとばたらき)」を例にとりあげて、その研究を行った。筧克彦(1872年1961年)は法学者でありながら、「神ながらの道」「古神道」と呼ばれる独自の神道思想を唱えた人物である。東京帝国大学法学部の教授であった筧は、大正天皇の皇后である貞明皇后をはじめ戦前多くの有力者の支持を集めていた。しかも、筧とその後援者たちは、単に筧の教えを信奉していただけでなく、その学説を広める為に体操や健康法を通した人々の身体への働きかけを積極的に行っていた。そこで申請者は、筧の学説と活動を検討し、当時の日本の支配者層が身体を通してどのように国民を教化しようとしたのかについて解明することを試みた。「日本体操」(皇国運動)とは、筧によって考案された体操と祈祷の所作を取り入れた身体技法である。筧は君民一体の国体を体験させるために、身体技法を重視した。その意図は、毎日皆で一緒にこの体操を行うことで、自分たちが万世一系・君民一体の国体の一員であることを自覚させ、さらには周囲の人間と共に健康的な体操を実践することで、模範的な日本人になることができるのだと教えこむことにあった。そしてこの精神体操において、神話の明るい場面を徹底的に反復し、声に出して暗唱させることで、人心を結合し、人々を教え導こうとしたのである。こうした筧及び彼の弟子たちの活動は国内だけでなく、国外にも大きく影響を与えるようになった。筧とその弟子たちは、宮中の威光を巧みに取り入れつつ、日本体操を行うことで、万世一系・一君万民の国体の保全に参加し、模範的日本人になれると人々に働きかけていったのである。その影響力の範囲は、日本国内だけでなく植民地も含む帝国としての日本の全域に及ぶものであった。27年度が最終年度であるため、記入しない。申請者は近代天皇制と身体技法がどのように関わったのかという問題を解明するために、これまでもっぱら神道思想家として知られてきた筧克彦の身体技法に注目している。従来筧克彦は戦前の皇室や神社行政、植民地に多大な影響を与えた人物として知られている。しかし、筧が体操や健康法を通した人々の身体への働きかけを重視していたことに着目した研究はこれまで殆どなかった。そこで、申請者は筧がどのような方法で国民の身体への働きかけを行ったのかを題材として、近代天皇制と身体技法の関係を明らかにしたいと考えている。今年度申請者が注目したことは、法学者としての筧克彦である。筧は神道思想家として著名であるが、憲法と国体の関係を研究していた法学者であったということはあまり知られていない。しかし、筧は戦前を代表する憲法学者である、美濃部達吉や上杉慎吉らと同時代の人物である。しかも、筧・美濃部・上杉の三者はお互いの議論を意識しあっていた。こうした筧の法学者としての一面を明らかにできれば、筧の思想的背景についての理解を深めることにつながる。そのうえ、これまで天皇機関説(美濃部)対天皇主権説(上杉)で知られていた明治憲法をめぐる思想的対立の構図に、筧を第三極として加えることも可能になるのではないかと考えられる。そこで、今年度は美濃部と上杉の議論と比較検討することを通して、法学者としての筧の思想的背景の解明に取り組んだ。そして、彼がどのような国家構想を抱き、日本体操(やまとばたらき)に代表されるその身体技法を用いて、どのように国民の身体に働きかけようとしたのかについて検討を試みた。今後は身体技法そのものだけでなく、筧の思想的背景にも詳しい考察を深めていきたい。そのうえで、筧の思想と結びついた身体的実践がどのように広まっていったのかについて、検討を加えていく予定である。

筧とその弟子たちは、宮中の威光を巧みに取り入れつつ、日本体操を行うことで、万世一系・一君万民の国体の保全に参加し、模範的日本人になれると人々に働きかけていったのである。その影響力の範囲は、日本国内だけでなく植民地も含む帝国としての日本の全域に及ぶものであった。本年度は法学者としての筧克彦の側面にせまった。これによって、彼が自らの国体論に基づく国家構想を日本体操などの身体技法を通して、国民の身体に働きかけようとしたことを明らかにした。また、日本体操をはじめとして、筧克彦の身体技法に関する基本的理解を得ることができた。筧克彦の歴史的な位置づけや同時代の身体技法との比較検討などに補足したい部分はあるが、おおむね順調に進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後については、まず今年度の研究内容を論文としてとりまとめる。そして、筧克彦の国家構想と身体技法のむすびつきを明らかにし、身体技法そのものだけでなく、筧の思想的背景にも詳しい考察を加えていきたいと考えている。そのうえで、筧の思想と結びついた身体的実践がどのように広まっていったのかについて、1政治家・官僚及び2農本主義者を中心とする社会活動家からそれぞれどのように見られていたのかについて、検討を加えていくつもりである。
農業起源廃棄物の廃棄量分析用連関表の構築(農業-環境連関表に向けて)

この研究は,農業生産活動を起源とする廃棄物の種類と種類別総量が,生産活動といかに連関しているか,その推定を可能とする.生産分析の「逆問題の解法」ともいえる調査研究である.成果としては,フードシステムの「裏側」とでも言うべき廃棄物の「生産」過程を推計し,フードシステム内の「静脈産業」が確立できる基盤があるか,今後の課題が明らかになる.生産段階や流通・消費段階での廃棄物総量の効果的な削減案の提案もできるようになる.国民経済・地域経済あるいは地域農業経済・経営の効率的な環境維持の運営の基礎ともなる.先行研究で,CO_2に注目した産業連関表がある.それをチッソとリンを中心にした産業連関表に展開し,石川県産業連関表を使って展開を試みた.石川県河北潟に流入するチッソとリンの排出量を事例として求めた.農業部門の総排出量は、水田転作を反映して水田からの排出は減少傾向にあるが、畑からの排出は微減に留まっている。チッソ排出最の順位は水田・畜産・畑・果樹園の順から,畜産・畑・水田・果樹園の順になり、水田と畜産・畑の順位は逆転した。リン排出量は,水田・畑・畜産・果樹園の順から,畑・水田・畜産・果樹園の順になり,これは水質め向上を図る対策順位である.産業部門の総排出量は、産業構造の変化により排出源単位の増加と企業規模の拡大のため、チッソ総排出量は横ばいであり、リン総排出量は微増である。産業構造の変化と部門間の関連をより反映する「産業連関分析」を進めるべきであるが,石川県の「地域産業連関表」を用いての分析は,推計地域はきわめて限られた地域であるため,県全体の産業連関構造を反映する「地域産業連関表」の援用は限定的なものにとどまった.廃棄物の「生産」は,同時に多種類の排出になるため,従来の生産経済学的モデルの援用では不十分である.このため,逆推計の可能性を中心に,新しい生産-排出連関モデルの構築を進めている.この研究は,農業生産活動を起源とする廃棄物の種類と種類別総量が,生産活動といかに連関しているか,その推定を可能とする.生産分析の「逆問題の解法」ともいえる調査研究である.成果としては,フードシステムの「裏側」とでも言うべき廃棄物の「生産」過程を推計し,フードシステム内の「静脈産業」が確立できる基盤があるか,今後の課題が明らかになる.生産段階や流通・消費段階での廃棄物総量の効果的な削減案の提案もできるようになる.国民経済・地域経済あるいは地域農業経済・経営の効率的な環境維持の運営の基礎ともなる.先行研究で,CO_2に注目した産業連関表がある.それをチッソとリンを中心にした産業連関表に展開し,石川県産業連関表を使って展開を試みた.石川県河北潟に流入するチッソとリンの排出量を事例として求めた.農業部門の総排出量は、水田転作を反映して水田からの排出は減少傾向にあるが、畑からの排出は微減に留まっている。産業構造の変化と部門間の関連をより反映する「産業連関分析」を進めるべきであるが,石川県の「地域産業連関表」を用いての分析は,推計地域はきわめて限られた地域であるため,県全体の産業連関構造を反映する「地域産業連関表」の援用は限定的なものにとどまった.廃棄物の「生産」は,同時に多種類の排出になるため,従来の生産経済学的モデルの援用では不十分である.このため,逆推計の可能性を中心に,新しい生産-排出連関モデルの構築を進めている.生産費調査と各自治体と地域の生産・飼養標準等の資料をもとに、生産過程における資材種類と量を特定した。15年度は水稲・麦作等耕種作と園芸・果樹作を主に、連関表からの推計モデルを検討し作成した。県別・作目別の収支データ・利益係数・技術係数のデータとその積算基礎の利用によって、利用資材の種類と量の把握が可能になった。廃棄物量と廃棄率・回収量は、標本調査やいくつかの典型事例の調査によって推計に必要な数値を得た。これらの諸材料の総生産量は、諸官庁の統計資料で確定でき、加えて農協等をとおしての利用量も確定できる。この生産-廃棄物量と回収量との連関推計結果の精度を確認した。推計に用いるデータベースの一部ができたが、従来の産業連関表の理論的な枠組みの一つである「1要素投入-1生産物」は、廃棄物連関表での「1要素投入-多生産物(生産物と諸廃棄物)」の実態を分析できないために、モデル構築での課題が残る。また、廃棄物から生産過程を「逆推計」することにも限界がある。推計可能なモデルの検討と構築を進めている。15年度は、いくつかの集落営農組織内での生産財から生産物、それらから排出される廃棄物等の実態について、特に稲作について検討できた。

農産物流通段階での廃棄物量の推計は課題や問題点が多く、これまでの調査・アンケート結果は共通の意図と標本設計のもとに実施されたわけではないから、それぞれの調査同士の関連性と相違を明らかにする作業が残されている。既存調査の調査項目を精査し、外食産業の各部門別の取扱量や売上高等からの連関推計が可能となるように既存の資料の整理を進めている。この研究は、農業生産活動を起源とする廃棄物の種類と種類別総量が、生産活動といかに連関しているか、その推定を可能とする。生産分析の「逆問題の解法」ともいえる調査研究である。成果としては、フードシステムの「裏側」とでも言うべき廃棄物の「生産」過程を推計し、フードシステム内の「静脈産業」が確立できる基盤があるか、今後の課題が明らかになる。生産段階や流通・消費段階での廃棄物総量の効果的な削減案の提案もできるようになる。国民経済・地域経済あるいは地域農業経済・経営の効率的な環境維持の運営の基礎ともなる。先行研究で、「CO_2」に注目した産業連関表があるが、それを「チッソ・リン」を中心にした産業連関表に展開したい。石川県の産業連関表をもとに展開を試みている。連関推計作業に畜産を加えた。前年度と同様の資料と飼養標準等の資料をもとに、生産過程における資材種類と量を特定し、それぞれの生産活動と廃棄物量の連関推計を試みた。しかし、畜産の生産活動に関する原データの精度が不明確であり、特定するには調査を進める必要がある。このために、データの収集と検討を進めた。耕種作と畜産との推計法に違いがあるか検討し、連関推計の精度を高めた。廃棄物の「生産」は、同時に多種類の排出になるため、従来の生産経済学的モデルの援用では不十分である。このため、逆推計の可能性を中心に、新しい生産一排出連関モデルの構築を進めている。この研究は、農業生産活動を起源とする廃棄物の種類と種類別総量が生産活動といかに連関しているか、その推定を可能とする手法と実態分析である。一連の農業生産分析研究の中で「逆問題」の解法をめざす調査研究ともいえる。成果としては、フードシステムの「裏側」あるいは「静脈」とでも言うべき廃棄物の「生産・発生」過程の構造を分析・推計し、フードシステム内での「静脈産業」が確立できる基盤があるか、今後の課題を明らかにした。生産段階や流通・消費段階での廃棄物総量の効果的な削減案の提案もできるようにした。廃棄物の「生産」は、同時・多種類の排出になるたあ、従来の生産経済学的モデルをそのまま応用するだけでは不十分である。事例分析として,閉鎖性水域でのチッソ・リンの排出量と産業活動との関連性を推測した.排水地域内で発生したチッソとリンの社会生活の変化,産業構造と生産活動の変動との総合的な結果としての総量変動の推計である.こうした推計方法では,排出物質の要素「原単位」の測定結果の有無が,推計手法と実態分析の前提になる.このため、逆推計の可能性を中心に、新しい生産一排出連関モデルの構築を進めた。例として、石川県の産業連関表をもとに展開し,連関推計で生産過程における資材種類と量を特定し、それぞれの生産活動と廃棄物量の連関推計を試みた。しかし、畜産をはじめとして農業生産活動一般の原データの精度が十分ではなく、特定するにはさらに調査を進める必要がある。
通信無し強化学習エージェント群による動的環境への追従

マルチエージェント強化学習(Multi-Agent Reinforcement Learning: MARL)はロボットのような観測した状態に対し適切に振舞う複数の主体(エージェント)が協調的な振舞いを学習し,困難な課題を解決する手法です.しかしながら実用環境では協調的振舞いは変化するため,MARLによる追従は困難です.本研究は,MARLの実環境適用範囲の拡大のための基盤技術確立を目指し,3年間で1,動的変化に追従する協調行動学習法,2,協調行動学習の理論的補強,3,実問題への適用の3つのテーマに取り組みます.平成30年度ではテーマ1,2に取り組み,主に(1)エージェント数,(2)目的状態及び目的数,(3)報酬値3種類の動的変化に追従可能な非通信協調行動学習法の提案及び理論的補強を行いました.また,テーマ3についても(3)実問題解決に向けた不正確なデータを用いた学習法を考案しました.特に本年度は理論的補強に主眼を置き,各提案手法における最適性とそのための条件,そして適用限界を理論的に示しました.加えて(3)については複数の機械学習法を取り入れ,実問題に向けた不正確な情報しか得られない環境における適切な学習法を考案する等,理論を主眼に置きつつMARLを展開し,今後に向けた準備を着々と進めております.課題(1)の成果は国際会議PRIMA2018にて発表しました.また,課題(2)の成果は,(1)のものと合わせて国際会議ECML PKDD2019に投稿中であり,英文ジャーナルJCMSIに現在条件付きで採録が決定しております.また,課題(3)の成果は国内学会SSI2018にてポスター発表を行い,国際ジャーナルMachine Learningへ現在投稿中です.そして課題(4)の成果は国際会議GECCO2018にて発表を行うなど,対外的に高い評価を受けています.本年度は2年目の研究計画である協調行動学習の理論的補強を主軸にエージェント数の動的変化,目的状態と目的数の動的変化,報酬値の動的変化に適応可能な学習法の提案及び理論的補強と,3年目の課題に向けた不正確な環境情報に適応可能な学習法の提案を行い,その効果と適用範囲を示した.具体的にはエージェント数の動的変化に追従するため,エージェントの達成目的を制限する手法を提案し,その有効性を実験により示した.そして各エージェントが達成すべき目的の数を調節することで任意数エージェントであっても協調行動を学習可能であることを理論的に示した.また,目的状態と目的数の動的変化に追従するために,エージェントの獲得報酬値の合計を目的達成回数で割った期待値を提案し,実験によりその有効性を示した.期待値は目的状態や目的数が変化すれば変化するので,その変化に追従し学習することで目的状態や目的数に追従して協調行動が非通信に学習できる.そして,報酬値の動的変化に対しては,報酬値と最短ステップ数とを統合した新たな指標を提案し,実験によりその有効性を検証した.これは報酬値から行動の価値を推定しその価値が等しくなる時,初期状態から何ステップ経ったときの行動であるかを疑似的に計算したものであり,これにより報酬値が動的変化したとしてもそれに追従して協調行動を学習可能となる.更に理論的分析により,指標は報酬値及びステップ数の数値の大きさに依存せずに評価可能であることが示されている.最後に,実問題における不正確な環境情報から適切な学習が行える方法を提案した.この知見により,知識構造はif-thenルールで利用する方が不正確データにおける頑健性があり,更に木構造による学習を用いて事前に実問題の情報を補完することで,不正確なデータでも本提案手法が適用可能であることを示しました.以上から本年度の研究計画は十分達成されたと言えます.今後は3年間で取り組むテーマである1,動的変化に追従する協調行動学習法,2,協調行動学習の理論的補強,3,実問題への適用の内,主にテーマ3に取り組みます.具体的には,平成30年度に取り組んだ動的変化が複合した上で不測の事態(エージェントの故障)が起こる環境に追従する協調行動学習法を提案し,その理論的補強を行います.また,3年目の計画に従い,実問題である災害地物資運搬問題の高度なシミュレーション環境を構築し,提案手法の有効性を検証する予定です.そのうえで,災害地物資運搬問題の適用上の問題点として1)環境の情報を入力してから答えを出すまでの学習速度,そして2)シミュレーション環境と実問題環境が異なる場合の対処法の2個が考えられ,対処する必要があります.つまり,実問題において環境は刻一刻と替わるもので,学習に時間がかかってしまってはその結果は古いものになってしまう恐れがあります.そして仮に学習できたとしてもシミュレーションで学習した結果が必ずしも適用できるものであるとは限りません.今後はこれらの問題に対応するため,まずエージェントが学習中に動作不能となった時に追従し,学習可能な手法を提案します.具体的にはこの変化は各エージェントの獲得報酬値が変化するため,それに追従して学習することで対処可能であると考えています.次に,学習の高速化に取り組みます.これに関しては,1回の学習で得られる情報を利用し,逆強化学習を用いて学習ができていない状態と行動の価値を推定する手法を提案します.

最後に,実問題に適用してシミュレーション結果が適用できない時に対応するため,今まで学習した結果を分割し組み合わせる手法を提案し,解決を目指します.本研究は,マルチエージェント強化学習(Multi-Agent Reinforcement Learning: MARL)の実環境適用範囲の拡大のための基盤技術確立を目指し,3年間で1,動的変化に追従する協調行動学習法,2,協調行動学習の理論的補強,3,実問題への適用の3つのテーマに取り組みます.初年度の平成29年度ではテーマ1に取り組み,主に(1)エージェント数,報酬獲得の状態数が増減する環境,(2)迷路の形状が変化する環境に追従する通信無しの協調行動学習法を提案しました.また,テーマ2,3についても(3)理論的展開に着手し,(4)実問題における適用の準備を始めています.MARLは複数ロボットのように,エージェントと呼ばれる行動の主体が複数集まりそれぞれ協調的に振舞うことで,困難な課題を解決する手法です.一般的に協調的振舞いは状況次第で変化するため,MARLによるエージェントと環境の動的変化への追従は困難ですが,本研究では環境形状変化,エージェントの位置や数,目的の種類や数の変化に対してエージェントが協調行動を学習し,最短ステップでゴールに到達可能な知識の獲得手法の考案に成功しました.そして,MARLの理論構築にはエージェントの全情報が必要ですが,その情報なしに協調行動の学習を理論的に補強し,その適用範囲を拡大させています.加えて,実問題に向けた実ロボットの学習や災害状況などの予測困難なものの予測法を調査,探求し,今後に向けた準備を着々と進めております.課題(1)の成果は英語論文誌JACIIIに掲載され,国際会議PPSN2018へ投稿中である.また,課題(2)の成果は国内学会SSI2017にてポスター発表を行い,現在英語論文誌JCMSIに投稿中である.また,課題(3)の成果は今後AAMAS Workshop 2018へ投稿する予定で,課題(4)の成果は英語論文誌2件(JRM,JCMSI),及び国際会議2件(AAAI Spring Symposium2018,i-SAIRAS2018)の発表に繋がっており,対外的に高い評価を受けています.3年間で取り組むテーマである1,動的変化に追従する協調行動学習法,2,協調行動学習の理論的補強,3,実問題への適用の内,平成29年度は主にテーマ1に取り組み,テーマ2,3において方針を立て,研究に着手し始めました.テーマ1についてはまず,迷路問題においてエージェント数,ゴール数の動的変化に追従する協調行動学習法を提案しました.具体的には,競合が起きた際に,自身の最も近いゴールから競合したエージェント数だけ遠くのゴールのみを考慮し,協調行動を学習するように手法を改良しました.次に,スタート位置,ゴール位置,マスが動的変化する際に追従する協調行動学習法の提案のため,直近で得られた情報を最も優先して協調行動の学習を行うように改良しました.これらの改良により,従来手法では全く協調行動を学習出来ない環境である,マスが変化し,エージェントのスタート位置,ゴール位置が変化する迷路問題において確実に学習可能なことを示しました.一方で,テーマ2にある理論的展開については,元ブリストル大学のTim Kovacs准教授と共に議論を交わし,3体における協調行動学習法を理論的に補強することに成功しました.従来3体エージェントの協調行動の学習理論は,自身の振舞いで他方のエージェントを間接的に制御出来ないため,2体エージェントの協調と比較して格段に難しく,この結果は非常に重要で有益です.
神経系腫瘍幹細胞を標的とした重粒子線と抗VEGF抗体併用の有効性

神経膠腫細胞のin vitroにおける検討:グリオーマ培養細胞(U-251 MG)にX線1, 2, 4Gy照射後、day1day3に上清を回収し、VEGF濃度をELISAで測定して、腫瘍細胞から分泌されるVEGF濃度、mRNAの検討、さらに抗VEGF抗体(Ab00715-10.3, ABA)による腫瘍細胞の増殖抑制の検討を行った。グリオーマ細胞は恒常的にVEGFを分泌していることが示されたが、放射線照射後でも、残存細胞におけるVEGF分泌能力、mRNAレベルの転写量には影響はほとんど認められなかった。また、抗VEGF抗体による明らかな増殖抑制も認められなかった。神経系腫瘍(上衣芽腫、膠芽腫)のin vivoにおける検討:p53野生型の上衣芽腫、p53変異型の膠芽腫をヌードマウス皮下に移植して、1:抗VEGF抗体bevacizumab(Chugai) 20mg/kg、2:炭素イオン線(290MeV/u, 6 cm-SOBP,NIRS)2Gyまたは16Gy1回照射、3:1及び2の併用を行ない、治療後の増殖遅延の評価、照射から6時間、48時間、6週間後の組織標本(フォルマリン固定、パラフィン包埋切片)におけるH.E.染色およびCD133, CD44, Nestin, PTEN, p53, Ki-67, GFAP等の免疫組織化学を実施した。抗VEGF抗体単独群では有意な増殖抑制を認めなかったが、炭素イオン線照射群、併用群では有意な増殖抑制を認めた。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。ヒト由来の神経系腫瘍(上衣芽腫;p53野生型、膠芽腫;p53変異型、他)をヌードマウス(BALB/cA, JcL-nu/nu)の右大腿皮下に移植して、X線(150kV;奈良県立医科大学)、炭素イオン線(290MeV/u, 6 cm-SOBP;放射線医学総合研究所)、2Gy、4Gy、8Gy、16Gyの1回照射を行った。照射後、腫瘍径を測定して、増殖遅延、腫瘍縮小、腫瘍制御の検討を行い、また、照射後6時間、48時間、6週間後に、腫瘍を摘出して、一部の組織ではホルマリン固定、パラフィン包埋切片を作成し、一部の組織からはRNAを抽出した。組織標本では、H.E.染色、免疫組織化学を行い、腫瘍細胞、間質、特に血管系の変化を線量別に、経時的に検討した。まず解析を開始したp53野生型の上衣芽腫では、急速な腫瘍縮小、増殖遅延を認め、16Gy群の一部の腫瘍では再増大を認めなかった。組織学的には、大部分の腫瘍細胞は、類円形、小型で、照射後6時間ではいずれの線量でもアポトーシスを多数認めた。48時間後では、16Gy群の一部は線維性間質が主体になり、大型の腫瘍細胞がわずかに残存していた。ただし、いずれの群でも血管系には明らかな変性、壊死などは認められなかった。免疫組織化学的には、Nestin強陽性,CD44弱陽性で、これらには照射前後で有意な変化を認めなかった。CD133は大部分の腫瘍において弱陽性であったが、16Gy照射後48時間の腫瘍に見られた大型細胞は明瞭にCD133陽性であった。Ki-67 labelingindex (LI)は照射後に著しく低下し、8Gy以上照射した群で顕著だった。ただし、16Gy照射後でも再増大を認めた腫瘍では、6週間後の組織は小型細胞が主体で、Ki67 LIの再上昇を認めた。なお、ここまでの検討では、X線群と炭素イオン線群に明らかな相違を認めなかった。移植後の腫瘍の生着、増大がやや不良で、当初の計画どおりに照射実験を実施することができず、全般的にやや遅延している。in vitroの検討:二次元におけるグリオーマ培養細胞(U-251 MG)にX線照射を行い、X線1, 2, 4Gy照射後のday1day3に上清を回収し、VEGF濃度をELISAで測定して、腫瘍細胞から分泌されるVEGF濃度の検討、mRNAの検討、さらに抗VEGF抗体(Ab00715-10.3, ABA)による腫瘍細胞の増殖抑制の検討を行った。これまでの検討では、グリオーマ細胞は恒常的にVEGFを分泌していることが示唆されたが、放射線照射後でも、残存細胞におけるVEGF分泌能力、mRNAレベルの転写量には影響がほとんど認められなかった。in vivoでの検討:p53野生型の上衣芽腫およびp53変異型の膠芽腫をヌードマウス皮下に移植して、1:抗VEGF抗体Bevacizumab(Chugai) 20mg/kg、2:炭素イオン線(290MeV/u, 6 cm-SOBP,NIRS) 2Gy, 16Gyの1回照射、3:1及び2の併用を行ない、治療後の増殖遅延の評価、照射から6時間、48時間、6週間後の組織(フォルマリン固定,パラフィン包埋切片)におけるH.E.染色およびCD133, CD44, Nestin, PTEN, p53, Ki-67, GFAP,内皮細胞マーカーCD31等の免疫組織化学を実施している。

これまでの検討では、抗VEGF抗体単独では有意な増殖抑制を認めていないが、さらに検討が必要である。併用効果の詳細については解析中ある。移植後の腫瘍の一部の生着、増大がやや不良であったのに加えて、炭素イオン線照射後のマウスの一部が早期に死亡したこともあり、当初の計画に比してやや遅延している。神経膠腫細胞のin vitroにおける検討:グリオーマ培養細胞(U-251 MG)にX線1, 2, 4Gy照射後、day1day3に上清を回収し、VEGF濃度をELISAで測定して、腫瘍細胞から分泌されるVEGF濃度、mRNAの検討、さらに抗VEGF抗体(Ab00715-10.3, ABA)による腫瘍細胞の増殖抑制の検討を行った。グリオーマ細胞は恒常的にVEGFを分泌していることが示されたが、放射線照射後でも、残存細胞におけるVEGF分泌能力、mRNAレベルの転写量には影響はほとんど認められなかった。また、抗VEGF抗体による明らかな増殖抑制も認められなかった。神経系腫瘍(上衣芽腫、膠芽腫)のin vivoにおける検討:p53野生型の上衣芽腫、p53変異型の膠芽腫をヌードマウス皮下に移植して、1:抗VEGF抗体bevacizumab(Chugai) 20mg/kg、2:炭素イオン線(290MeV/u, 6 cm-SOBP,NIRS)2Gyまたは16Gy1回照射、3:1及び2の併用を行ない、治療後の増殖遅延の評価、照射から6時間、48時間、6週間後の組織標本(フォルマリン固定、パラフィン包埋切片)におけるH.E.染色およびCD133, CD44, Nestin, PTEN, p53, Ki-67, GFAP等の免疫組織化学を実施した。抗VEGF抗体単独群では有意な増殖抑制を認めなかったが、炭素イオン線照射群、併用群では有意な増殖抑制を認めた。遅延した実験計画の分まで腫瘍を移植して、X線、炭素イオン線の照射、抗VEGF抗体投与、さらにこれらの併用実験を行う予定である。やや遅延しているが、概ね計画どおり実施可能と思われる。これまでに実施してきたin vitro、in vivoの実験の解析をすすめる。特に遅延していたin vivoの実験については、追加移植した腫瘍について同様の検討を行い、さらにRNA安定液内に保存中の腫瘍とともにcDNAアレイ解析も行う。解析結果をまとめて学術大会で発表し、論文を作成する。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
犬バベシア症に対するアトバコンを中心とした治療方法の確立とその作用機序の解明

Babesia gibsoniが引き起こす犬バベシア症に対しアトバコンを用いた治療方法は有効であると考えられる。アトバコンは広い抗原虫活性を持ち、マラリア原虫に用いた際ミトコンドリア膜電位を崩壊させ、さらにピリミジン合成に必須であるdihydroorotate dehydrogenase(DHODH)活性の抑制を起こすことが報告されている。アトバコンを犬バベシア症に用いた際、投与中止後に再発し、その原虫はアトバコンに対する感受性が低下することが過去の研究によって明らかとなった。この原虫は推定標的部位であるミトコンドリアチトクロームb領域にアミノ酸置換を伴う一塩基多型M121Iを有することが報告されている。過去の研究においてこのM121Iを有する原虫はアトバコン暴露による選択性増殖であると考えられており、自然感染例の中でアトバコン治療前からM121I原虫が存在したとの報告もある。ミトコンドリア膜電位の変化にもこのM121Iが関与すると考えられるが、そもそもこの原虫が自然界にどの程度存在するのか、分布は明らかとなっていない。本研究では遺伝子診断によりB. gibsoni陽性と診断された犬の血液から抽出したgDNAを用いて、ミトコンドリアチトクロームb領域のアミノ酸置換をダイレクトシークエンス法にて調査した。過去に確立したallele-specific real-time PCR法により、gDNA中のM121Iを示す遺伝子の割合を算出することができるため、その率をM121I保有率として算出した。M121Iの検出頻度ならびにその保有率を調査し、アトバコン耐性原虫の全国的な分布を明らかにする。アトバコンに対する感受性が低下している原虫の存在率を調べることは、今後アトバコンを中心とした治療方法の確立を目指す際、有益な情報となる。27年度が最終年度であるため、記入しない。アトバコンは広い抗原虫活性を持ち、マラリア原虫に用いた際ミトコンドリア膜電位を崩壊させ、さらにピリミジン合成に必須であるdihydroorotate dehydrogenase (DHODH)活性の抑制を起こすことが報告されている。本研究においてはアトバコンのB. gibsoniミトコンドリア膜電位およびDHODH活性に及ぼす影響を評価し、さらに多剤併用によるその影響への作用を探求する事を目的とした。マラリア原虫においてはミトコンドリア膜電位測定法ならびにDHODH活性測定法が報告されているが、それらのバベシア原虫における検討はほとんど報告されていなかった。その中、申請者が所属する研究室において牛バベシア症を引き起こすB. bovisにおいてマラリア原虫と同様のDHODH活性測定法が応用可能であることが報告された。当初申請者が計画していた方法は間接的にDHODH活性を測定するのに対しこの方法は原虫のDHODH活性を直接的に測定する事ができる。そのため、この方法がB. gibsoniにおいても応用可能かを検討し、薬剤による酵素活性への影響を調べる事とした。バベシア原虫はマラリア原虫と同じアピコンプレックス目に属するが、その生活環、解剖学的構造、あるいは代謝機構が大きく異なる。そのため、アトバコンの作用機序も異なる可能性がある。それぞれの原虫における作用機序を探索する事は特異的な治療方法を探求する事に繋がり、新たな薬剤標的器官の検討にもつながると考えられ、とても重要である。DHODH活性測定を行うにあたり、まずB. gibsoniのDHODH(BgDHODH)領域の確定を行った。

続いてリコンビナント蛋白を作成し、その酵素活性を評価するとともにDHODH阻害剤による酵素活性阻害効果の評価を行う事とした。BgDHODHのオープンリーディングフレーム(ORF)は1,227bpであり、409アミノ酸をコードする事が明らかとなった。現在、その領域を基にリコンビナント蛋白の精製を行っている段階である。グルタチオン-S-トランスフェラーゼ(GST)を用い融合タンパクとして発現させることを目的としている。予備実験において精製したGST融合DHDOHタンパクは可溶性であり、およそ45kDaであることが確認できている。また、DHODH阻害剤による酵素活性阻害効果の評価を行うにあたり、DHODH阻害剤のB. gibsoni増殖抑制効果を評価した。本研究室において野生型B. gibsoni培養株(WT;青森分離)およびアトバコン耐性B. gibsoni培養株(ATV-R;in vitroにおいてATV暴露により作成。アトバコン感受性の低下を示し、ミトコンドリアチトクロームb領域にアミノ酸置換を伴う一塩基多型M121Iを有する)を維持している。これら両培養株に対しマラリア原虫においてDHODH阻害剤として報告のあるルメファントリンおよびトリアゾピリミジンの増殖抑制効果を評価した。薬剤添加培養液を用いて144時間培養した後、50%増殖抑制濃度(IC50)を算出した。ルメファントリンは両培養株に対し増殖抑制効果を示し、WT、ATV-Rに対するIC50は各々87.6 ±19.7 μMおよび98.8 ±42.3 μMであった。一方、トリアゾピリミジンは暴露最高濃度500μMにおいても増殖抑制効果を示さなかった。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後はBgDHODHのGST融合蛋白を精製し、その活性ならびにDHODH阻害剤による活性阻害効果を評価していきたいと考えている。2,6-dichlorophenol-indophenol(DCIP)を基礎に吸光度600nmを測定する。GST融合DHODH蛋白を含む試液と含まない試液の吸光度を測定し、DCIP減少度を計算する事でDHODH活性を測定する。酵素活性の測定に成功した場合、これまでの研究に基づいて、ルメファントリンを試液に100μM加えたものと加えていないもので酵素活性の差異が認められるかを検討する。マラリア原虫においてアトバコンがミトコンドリア膜電位崩壊を起こすことが報告されていることから、バベシア原虫においても同様の作用があるかを調べる予定であった。しかし予備実験によりマラリア原虫で用いられている方法の応用は困難であることが示唆された。そこで、アトバコン耐性原虫に対する対策としてこれまでに研究されていない新規薬剤標的を探索する事を目的に以下の研究を企画した。近年、マラリア原虫においてイソペテニル二リン酸(IPP)の精製は生存に重要であり、非メバロン酸経路によって合成されていることが明らかとなった。
ハロー原子核反応のグラウバー模型による分析とハロー核子相関

本年度の研究実績の概要は以下のようである。1.アイコナール近似を用いて、^6He+^<12>Cの弾性散乱データの解析を行った。現実的核力から導かれた^6Heの波動関数を用いた。それはハロー核子相関を基本的に正しく記述しており、アイコナール近似により摂動を越えた効果を考慮しているので、ハロー核子が連続状態にブレイクアップする効果を評価することができる。ブレイクアップによる偏極ポテンシャルのエネルギー依存性を調べた。これから、いわゆるoptical limit近似の限界が入射エネルギーによってどのように現れるかを見いだすことができた。2.ハロー原子核が重い原子核によって分解する場合には、核力以外にクーロン力が重要な作用をする。クーロン分解反応はハロー核の電気双極子遷移強度分布を知るために重要な情報を与えてくれる。クーロン分解反応をアイコナール近似のもとで扱う際の課題を、摂動論と組み合わせて解決することを試みた。また、ハロー核子が連続状態へブレイクアップするとき、占有状態への遷移を禁止すれば、平面波で近似してもよい精度であることを確かめた。これらの結果を近くまとめて発表する予定である。
シアノバクテリアのパートナースイッチング制御系による環境応答機構の解明

20年以上前に、シアノバクテリアSynechocystis sp. PCC 6803が強光下や光グルコース条件下で生存するために必須な因子としてPmgAを同定したが、PmgAタンパク質の調製が困難であるため、生化学解析は進展しなかった。今回、in vitro翻訳系の利用がブレークスルーとなり、PmgAのリン酸化標的としてSsr1600を同定した。これを手掛かりとして、PmgAが従属栄養細菌においてパートナースイッチング制御系として知られているシグナル伝達経路の構成成分であるのか、それともシアノバクテリアに特有のシグナル伝達経路を構成しているのか、生化学・生理学の両面で解析を進めていきたい。
共鳴X線散乱によるf電子系CeB6の反強四極子秩序状態の定量的解明

本研究では、格子歪みを伴わない反強四極子(AFQ)秩序を示す典型的な物質であるCeB_6に、共鳴X線散乱(RXS)手法を適用することにより、秩序した4f電子軌道の波動関数の対称性を定量的に決定することを目的としている。このような波動関数の決定は、最外殻電子のみの効果であるため実験的に決定することは難しくこれまで取り扱われてはこなかった。一方で、この最外殻電子の波動関数の対称性が物性に対し重要な役割を担っていることが、理論的に研究されてきた。特に本研究対象であるCeB_6では、四極子秩序状態が印加する磁場の方向により基底状態が多様に変化することが理論的に指摘されているが実験的な証拠はこれまでない。そこで、理論上の議論に留まってきた4f電子の波動関数を、RXSにより定量的に決定するため以下に示す手法を提案した。これまでの原子散乱因子テンソルの定量化手法では、軌道秩序のもつ超格子反射強度のアジマス角(散乱ベクトル周りの回転の自由度)依存性の測定により、各サイトの原子散乱テンソルを推察していた。例えば、単位胞内に2サイトあるCeB_6では、超格子散乱の構造因子が、原子散乱テンソルの2サイト間の差分(f_1-f_2)の形を取る。したがって、テンソルの差分が実験と合うようにモデル計算との比較から各サイトの原子散乱テンソルを類推していたにすぎない。そこで今回、超格子反射,蛍光X線散乱・基本反射強度のアジマス角依存性を用いた原子散乱因子テンソルの定量化手法を提案した。ここで、単結晶による蛍光X線散乱強度の偏光依存性は、2サイトあるCeイオンの原子散乱因子の平均であり、基本反射強度は、2サイトあるCeイオンの原子散乱因子テンソルの和(f_1+f_2)とテンソルになっていない通常の構造因子(f_0)の和の2乗(|f_1+f_2|^2)であり、共にf_1+f_2の情報を持っている。したがって、超格子反射・蛍光X線散乱・基本反射強度を相補的に用いることにより、原子散乱因子テンソルf_1,f_2を厳密に決牢することが可能となる。昨年度すでに、テンソルの定量化に必須であるアジマス角依存性の測定が可能でかつ、CeB_6のAFQ秩序転移温度(3.2K)以下の温度に到達可能であるクライオスタットを設計した。さらに同クライオスタット内で試料に磁場を印加するため、強力な永久磁石であるネオマックスを利用した磁場印加手法を開発した。本年度は、最近SPring-8において立ち上げられたCeのL吸収端のような低エネルギーの強力なX線が使用可能であるBL22XUにおいて、これらの装置を利用した実験を目指した。しかしながらビームライン、回折計の立ち上げが遅れたために十分な実験時間が割り当ててもらえなかった。そのため、本年度は冷凍機と永久磁石による磁場印加システムの動作確認を行うとともに、CeB_6の予備実験を行った。その結果、テンソルの定量的な決定が可能であることがわかり、来年度再度実験を行う予定になっている。本研究では、格子歪みを伴わない反強四極子(AFQ)秩序を示す典型例であるCeB_6に、共鳴X線散乱(RXS)手法を適用することにより、秩序化した軌道の波動関数を定量的に決定することを目的としている。そのために本年度は、次の3点の実験環境の向上を計った。1.テンソルの定量化に必須であるアジマス角依存性の測定ができかつ、CeB_6のAFQ秩序の転移点(T_Q3.2K)以下の温度に到達できるクライオスタットを作製した。2.1で開発したクライオスタット中で試料に磁場を印加するため、強力な磁石であるネオマックスにより磁場を印加する手法を開発した。この方法では、磁石や試料の加工が多少必要となるが、散乱強度のアジマス角依存性の観測が比較的容易に可能となるのがポイントである。3.今回の研究の1つの柱は、超格子反射・蛍光X線散乱・基本反射強度のアジマス角依存性を用いた原子散乱因子テンソルの定量化手法である。しかしながら、微弱な信号であることもあり1つ1つの情報を別々に測定しているのでは、厖大な実験時間が必要となる。そこで、超格子反射や基本反射強度のアジマス角依存性の測定と蛍光X線強度のアジマス角依存性の同時測定を目指すために、新たにX線検出器を一通り揃えた。

これまでの原子散乱因子テンソルの定量化手法では、軌道秩序のもつ超格子反射強度のアジマス角(散乱ベクトル周りの回転の自由度)依存性の測定により、各サイトの原子散乱テンソルを推察していた。例えば、単位胞内に2サイトあるCeB_6では、超格子散乱の構造因子が、原子散乱テンソルの2サイト間の差分(f_1-f_2)の形を取る。したがって、テンソルの差分が実験と合うようにモデル計算との比較から各サイトの原子散乱テンソルを類推していたにすぎない。そこで今回、超格子反射,蛍光X線散乱・基本反射強度のアジマス角依存性を用いた原子散乱因子テンソルの定量化手法を提案した。ここで、単結晶による蛍光X線散乱強度の偏光依存性は、2サイトあるCeイオンの原子散乱因子の平均であり、基本反射強度は、2サイトあるCeイオンの原子散乱因子テンソルの和(f_1+f_2)とテンソルになっていない通常の構造因子(f_0)の和の2乗(|f_1+f_2|^2)であり、共にf_1+f_2の情報を持っている。したがって、超格子反射・蛍光X線散乱・基本反射強度を相補的に用いることにより、原子散乱因子テンソルf_1,f_2を厳密に決牢することが可能となる。昨年度すでに、テンソルの定量化に必須であるアジマス角依存性の測定が可能でかつ、CeB_6のAFQ秩序転移温度(3.2K)以下の温度に到達可能であるクライオスタットを設計した。さらに同クライオスタット内で試料に磁場を印加するため、強力な永久磁石であるネオマックスを利用した磁場印加手法を開発した。本年度は、最近SPring-8において立ち上げられたCeのL吸収端のような低エネルギーの強力なX線が使用可能であるBL22XUにおいて、これらの装置を利用した実験を目指した。しかしながらビームライン、回折計の立ち上げが遅れたために十分な実験時間が割り当ててもらえなかった。そのため、本年度は冷凍機と永久磁石による磁場印加システムの動作確認を行うとともに、CeB_6の予備実験を行った。その結果、テンソルの定量的な決定が可能であることがわかり、来年度再度実験を行う予定になっている。