hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
短パルスナノビームX線回折によるリラクサー強誘電体のナノ構造ダイナミクス計測

本研究では、リラクサー強誘電体の巨大な誘電・圧電応答の微視的発現機構を理解するために、短パルスナノビーム放射光を用いた微小領域時分割X線回折により、リラクサー強誘電体のナノ領域の交流電場下構造ダイナミクスをリアルタイム計測する。30年度は、リラクサー強誘電体Pb(Mg1/3Nb2/3)0.7Ti0.3O3のナノ構造歪みの空間分布の交流電場に対する応答を、交流電場下時分割ナノビームX線回折により計測した。実験は大型放射光施設SPring-8のビームラインBL13XUにて行なった。SPring-8から放射される高輝度パルスX線をX線チョッパーを用いて2 kHzで取出し実験に用いた。入射X線波長は8 keVとし、位相ゾーンプレートにより集光して試料に照射した。X線ビームサイズは水平方向380 nm、垂直方向200 nm程度であった。試料に入射X線の繰り返し周期と同期した2 kHzの交流電場を(100)面に垂直に印加した状態で時分割X線回折実験を行なった。ピクセル検出器を用いて、ωスキャンにより200ブラッグ反射の逆格子マップを測定した。X線照射位置およびX線に対する交流電場の遅延時間を順次変化させることで、逆格子マップの位置依存性および時間依存性を計測した。200ブラッグ反射の逆格子マップに明確な位置依存性および時間依存性を観測することに成功した。今後、実験データの詳細な解析と微視的構造モデルによる実験データの解釈を進める。本研究で観測されたリラクサー強誘電体に特有の構造不均一とその電場応答ダイナミクスは、リラクサー強誘電体の物性を理解する上で意義深い。ただし、本研究ではビームタイムの制約上、1種類の試料についてのみしか実験できなかったため、今後組成や物性の異なる試料についても同様の測定を行ない、本研究で観測されたナノ構造ダイナミクスが物性とどのように対応づくのか、実験データを蓄積し理解を深めていく必要がある。28年度は、主にリラクサー強誘電体(1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 (PZN-PT)のバルク構造の交流電場下構造ダイナミクス計測に取り組んだ。本研究では、リラクサー強誘電体のナノ構造ダイナミクス計測を目標としているが、それを達成する上で、まず静的なバルク構造に加え、その電場下構造ダイナミクスをよく理解しておく必要がある。そのために、大型放射光施設SPring-8のビームラインBL02B1にて、単結晶X線回折実験を行った。まず電場を印加していない状態の結晶構造の温度変化を精密に決定するために、100、300、400、450 KでX線回折データを収集した。さらに短パルスX線を用いた交流電場下の時分割X線回折実験を行った。交流電場には8.7 kHzの矩形波を用い、分極反転過程のバルク構造変化をサブナノ秒の時間分解能で追跡した。その結果、印加電場の向きの高速な反転に対して、電場方向の格子定数の収縮は電場に追随して高速に進むが、そのあとの分極反転による格子定数の伸長は電場に対する遅れを伴いゆっくりと進むことが分かった。圧電変形および強誘電分極反転に伴うバルク平均構造としての原子ダイナミクスを明らかにするために、得られたX線回折データから結晶構造解析を進めている。以上の他に、リラクサー強誘電体以外の圧電体についても、交流電場下の時分割X線回折実験を行いバルク構造ダイナミクスを明らかにすることで、その有効性を実証した。当初の計画では、28年度中に、大型放射光施設SPring-8のビームラインBL13XUにて、ナノビームX線を用いた微小領域X線回折により、リラクサー強誘電体のナノ構造マッピングを行う予定であった。そのためにSPring-8に実験課題の申請を行ったが(申請番号34165、35741)、採択されなかったため、28年度中は実験を行うことができなかった。再度実験課題申請を行った結果、29年度の実験課題として採択されており、29年度に当該実験を行う。この実験の代わりに28年度中に行ったバルク構造のダイナミクス計測については、ビームラインBL02B1にて順調に測定を遂行できた。29年度は、リラクサー強誘電体Pb(Mg1/3Nb2/3)0.7Ti0.3O3のナノ構造歪みの空間分布をナノビームX線回折により計測し、更にその直流電場に対する応答を調べた。Pb-LIII端近傍のX線を位相ゾーンプレートにより集光して、試料に照射した。

X線ビームサイズは500nm程度である。試料表面上のX線照射位置を変化させながら004ブラッグ反射の3次元回折像を順次測定することで、回折像の2次元マッピングを行った。ブラッグ反射の回折像には明らかな試料位置依存性が観測され、それらは不均一な強誘電ドメインの分布や構造歪みの分布と関連するものと考えられた。得られた不均一なナノ構造の電場強度依存性を調べるため、直流電場下でのナノビームX線回折実験を行なった。試料に印加する直流電場強度を変化することで、回折像の空間分布の電場強度依存性を計測した。測定の結果、試料表面の位置によって回折像およびその電場強度依存性に違いが観測された。この結果は、空間的に不均一な電場応答をするナノサイズの強誘電ドメインの存在を裏付ける。今後、実験データの詳細な解析と微視的構造モデルによる解釈を進めるとともに、交流電場下のナノビーム時分割X線回折により、この強誘電ナノドメインの電場下構造ダイナミクスを計測する。リラクサー強誘電体Pb(Mg1/3Nb2/3)0.7Ti0.3O3に対してナノビームX線回折実験を行い、本研究で目標の1つとしていた、空間不均一なナノ構造歪みを計測することに成功した。更に直流電場下のナノビームX線回折実験も遂行し、圧電変形および分極反転に伴うナノ領域の構造の変化を検出することにも成功した。本研究では、リラクサー強誘電体の巨大な誘電・圧電応答の微視的発現機構を理解するために、短パルスナノビーム放射光を用いた微小領域時分割X線回折により、リラクサー強誘電体のナノ領域の交流電場下構造ダイナミクスをリアルタイム計測する。30年度は、リラクサー強誘電体Pb(Mg1/3Nb2/3)0.7Ti0.3O3のナノ構造歪みの空間分布の交流電場に対する応答を、交流電場下時分割ナノビームX線回折により計測した。実験は大型放射光施設SPring-8のビームラインBL13XUにて行なった。SPring-8から放射される高輝度パルスX線をX線チョッパーを用いて2 kHzで取出し実験に用いた。入射X線波長は8 keVとし、位相ゾーンプレートにより集光して試料に照射した。X線ビームサイズは水平方向380 nm、垂直方向200 nm程度であった。試料に入射X線の繰り返し周期と同期した2 kHzの交流電場を(100)面に垂直に印加した状態で時分割X線回折実験を行なった。ピクセル検出器を用いて、ωスキャンにより200ブラッグ反射の逆格子マップを測定した。X線照射位置およびX線に対する交流電場の遅延時間を順次変化させることで、逆格子マップの位置依存性および時間依存性を計測した。200ブラッグ反射の逆格子マップに明確な位置依存性および時間依存性を観測することに成功した。今後、実験データの詳細な解析と微視的構造モデルによる実験データの解釈を進める。本研究で観測されたリラクサー強誘電体に特有の構造不均一とその電場応答ダイナミクスは、リラクサー強誘電体の物性を理解する上で意義深い。ただし、本研究ではビームタイムの制約上、1種類の試料についてのみしか実験できなかったため、今後組成や物性の異なる試料についても同様の測定を行ない、本研究で観測されたナノ構造ダイナミクスが物性とどのように対応づくのか、実験データを蓄積し理解を深めていく必要がある。29年度は、上記理由により28年度中に行うことができなかったナノビームX線を用いた微小領域X線回折によるリラクサー強誘電体のナノ構造マッピングを、大型放射光施設SPring-8のビームラインBL13XUにて行う。
ノルエフェドリンによる細胞毒性機序の解明

エフェドリン類は、漢方薬である「麻黄」に含まれる成分であり、長年にわたって血管収縮剤として一般市販薬あるいは脱法ドラッグの成分として使用されてきた。本研究では、ヒトSH-SY5Y細胞を神経細胞様に分化し、ノルエフェドリンを暴露することで神経細胞に対する毒性を検討した。その結果、ノルエフェドリンを暴露させると細胞内の空胞形成、顕著な細胞死が誘導され、ノルエフェドリンによる細胞死はオートファジーを誘導する一方でリソソームに障害を起こし、オートファジーの完結を阻害することで細胞毒性をしめすことを明らかにした。エフェドリン類は、漢方薬である「麻黄」に含まれる成分であり、長年にわたって血管収縮剤として一般市販薬の鼻炎薬、風邪薬等、あるいは脱法ドラッグの成分として使用されてきた。しかしながら、エフェドリン類服用患者において、脳出血、肝機能障害、精神障害など多くの副作用に関する症例報告があり、脱法ドラッグなどによって引き起こされるエフェドリン中毒は、非常に致死的であると考えられる。しかしながら、現在もエフェドリンによって誘導される細胞死シグナル伝達経路の詳細は明らかとなっておらず、特に神経系に関しては、動物実験における行動観察から中枢神経系に対する強い毒性を示すことが報告されているが、その細胞毒性の詳細な作用機序も未だ明らかとなっていない。そこで本研究では、ヒトSH-SY5Y細胞を神経細胞様に分化した、ノルエフェドリンを暴露することで神経細胞に対する毒性を検討した。その結果、SH-SY5Y細胞にノルエフェドリンを暴露させると、顕著な細胞死が誘導され、また細胞内に多数の空胞状の形態が観察された。これら空胞の形成はオートファジー阻害剤である3-Methyladenine処理では阻害されず、リソゾーム酵素の阻害剤であるAmmonium chloride処理により顕著に阻害された。また、リソゾームマーカー蛋白質であるLAMP1が、ノルエフェドリンにより形成される空胞に局在していることが観察された。以上の結果から、ノルエフェドリン暴露によりリソゾーム由来の空胞が多数形成され、神経細胞に毒性を示すことが示唆された。しかしながら、エフェドリン類服用患者において、脳出血、肝機能障害、精神障害など多くの副作用に関する症例報告があるが、現在もエフェドリンによって誘導される細胞死シグナル伝達経路の詳細は明らかとなっておらず、その細胞毒性の詳細な作用機序も未だ明らかとなっていない。そこで本研究では、ヒトSH-SY5Y細胞を神経細胞様に分化し、ノルエフェドリンを暴露することで神経細胞に対する毒性を検討してきた。その結果、ノルエフェドリンを暴露させると、顕著な細胞死が誘導、細胞内に多数の空胞の形成、オートファジーマーカーであるLC3-IIの顕著な増加がみられた。またリソゾームマーカー蛋白質であるLAMP1が形成される空胞に局在していることが観察されたことから、形成される空胞がリソゾーム由来であることが明らかとなった。本年度はさらに形成される空胞とオートファジーとの関連を検討するため、電子顕微鏡による観察を行ったところ、オートリソソームと思われる消化物を内封する空胞と、内容物の無い空胞が散見された。また酸性オルガネラを検出するacridine orange染色を行ったところ、形成された小さな空胞の大半が酸性であったが、巨大化した空胞は酸性を呈しておらず、またリソゾーム内蛋白質分解酵素であるCathepsin Lの活性が顕著に低下していることが明らかとなった。そこでノルエフェドリン処理による細胞毒性とオートファジーの関与をより詳細に検討するため、オートファゴソーム形成の阻害剤であるwortmannineとリソソーム阻害剤であるBafilomycinAlを処理した細胞にノルエフェドリンを処理すると、wortmannineを前処理した細胞ではノルエフェドリン単独処理に比べ、細胞死がより早く誘導され、一方でBafilomycin前処理を行った細胞では細胞毒性が抑制されることが明らかとなった。これらの結果からノルエフェドリンによる細胞死はオートファジーを誘導する一方でリソソームに障害を起こし、オートファジーの完結を阻害し細胞毒性をしめすことが明らかとなった。
ゼオライト分離膜の開発

ゼオライト薄膜を用いた分子レベルでの高度連続分離プロセスの実現を目指し、緻密な薄膜状各種ゼオライト膜の合成法を確立することを目的とした。本研究では無機多孔質支持体上に緻密に製膜した乾燥ゲルを我々が開発した気相輸送法により結晶化し、ゼオライト薄膜を合成した。無機多孔質支持体としては平均孔径0.1μmのアルミナ多孔質板を用いた。緻密な膜の生成条件は多くの因子が関係するが、最も重要なポイントは(1)ゲル調製時のpH、および(2)支持体とゲルの濡れであることを見いだした。特にゲル調整時のpHはシリカ源にもよるがpH=11.6-12.0の範囲で厳密に調製する必要があることがわかった。MORおよびANA膜では支持体のアルミナが一部溶出し、ゼオライト骨格内に取り込まれたものと考えられた。一方、支持体を予め表面処理によって安定化すると、アルミナの溶出を抑制しハイシリカのMFI,FER膜を合成することができた。以上のように原料試薬、ゲル組成、支持体の前処理法等を変え、MFI,FER,MOR,ANA各膜の最適な合成条件を決定した。ガス透過試験装置を試作した。得られた膜を用いて室温から373Kの範囲においてヘリウム、メタン、窒素、酸素、水素、二酸化炭素などの無機ガスのガス透過特性を評価した。各ガスの透過流束の温度依存性はクヌッセン拡散から外れ、活性化拡散を示した。こうしたガス透過実験の結果からピンホールのほとんど存在しない緻密な膜が得られたものと考えられた。以上、ゼオライト膜の合成に当たっての基礎的な検討を終え、緻密な膜を得るために必要な因子を抽出することができた。ガス透過実験からゼオライト薄膜を用いた分子レベルの超精密分離プロセスの実現の可能性を指摘することができた。
超精密部品の高速形状検査のための三次元光学顕微計測基盤技術の開発

ライトフィールド顕微鏡のリフォーカス機能により高速に得られたイメージスタックに対してFocus Variationを適用し,深度マップを得た.光学顕微鏡とShape from Silhouetteにより得た形状モデルに対して深度マップを適用し,試料表面情報を含む三次元形状モデルの再構築を行った.さらに,表面プロファイルの高精度測定や奥行きが深い構造の測定に対応するために試料走査型OCT顕微鏡を提案した.低コヒーレンス干渉信号を光学顕微鏡の被写界深度内に固定した上で,測定対象を走査することで三次元形状を得る方法である.実験による検証の結果,光学顕微鏡の被写界深度の数十倍の深さ測定範囲が得られた.本研究は,高速イメージスタッキングと三次元変調照明による超解像を高度に融合することによって,超精密部品の立体形状を高速かつ高い空間分解能で三次元計測するための基盤技術を確立することを目的としている.平成25年度の研究実績を以下に示す.第一に,高速イメージスタッキングに関して研究開発を行った.Shape from Silhouette法とライトフィールド顕微鏡を用いて従来の光学顕微鏡では困難であった試料の三次元モデル再構築を行った.取得画像から試料を再構築する手法としてShape from Silhouette法があるが,試料の表面上にある傷や欠陥等の表面情報を再構築することが困難である.そこで,光学顕微鏡にマイクロレンズアレイを用いたライトフィールド顕微鏡を用いて試料画像の取得と同時に距離情報を取得し,Shape from Silhouette法で作成された三次元モデルに適応することで試料の表面情報をモデルに付加した.これにより,表面上の傷などを含む三次元モデルの再構築を行うことができた.第二に,変調照明を利用した超解像計測に関して研究開発した.変調照明顕微法において,一般的にはレーザ干渉を利用して照明パターンを生成するため,蛍光顕微鏡観察における影響は少ないが,工業顕微鏡観察においてはスペックルノイズの影響が大きく,本顕微法の利点を最大限引き出すことは困難である.そこで,SLD(Super Luminescent Diode)等の低コヒーレンス光を二光束干渉させることによって生じる干渉縞を変調照明として利用ことを提案した.レーザ光と比較して大幅にコヒーレンスが低くなるため,低スペックル観察が期待できる.基礎実験により有効性を検討した.コヒーレント長が数十umと短いため,高度な光路長調整などの困難を伴ったが,低ノイズで高分解能観察を実現した.平成26年度においては,本研究で開発する基盤技術の実用化に向けて,以下の研究実績を得た.1光源がコヒーレントであることによるスペックルノイズの影響については,前年度から継続して低コヒーレンス干渉に基づいた超解像顕微法についての研究を進めることで対応した.具体的には,レーザと比較してコヒーレント長の短いSLDやLEDを光源として低コヒーレンス干渉させ変調照明を生成することでスペックルノイズを抑制する.これにより,ビームホモジナイザーや複数情報取得に基づいた均一化では対応できない観察試料パターンに依存するスペックルノイズが抑制可能となる.実際に超解像顕微鏡を構築し,実験による検討を行った結果,中心波長669nm,スペクトル幅7nmのSLDを光源としNA0.55対物レンズでの光学顕微鏡観察(回折限界742nmに相当)において,空間分解能<400nmを達成した.これは従来の回折限界のおよそ2倍の空間分解能であり,変調照明顕微法の理論的な空間分解能に相当する.2三次元計測のためのイメージスタッキング手法については,顕微鏡観察におけるFocus Variationについて研究開発を行った.特に,顕微鏡画像に混入するノイズにより高さ計測精度が低下する問題について,合焦判定時に三次元的な局所分散の考え方を新たに導入することを提案した.実験による検討の結果,従来の二次元局所分散と比べてノイズ抑制効果が高く,メディアンフィルタのように空間分解能を低下させることのない,高度な合焦判定手法を実現した.平成27年度においては光学顕微鏡による三次元計測において,高さ(深さ)の情報を得るために低コヒーレンス干渉の特徴であるコヒーレンスゲーティングに着目して研究開発を行った.OCT(Optical Coherence Tomography)はコヒーレンスゲーティングを利用して位相物体の断層像を得る技術であり,網膜計測に実用化されている.本研究では,反射型OCTと光学顕微鏡を組み合わせ,対象の表面形状を高速に三次元計測することを提案した.しかし,光学顕微鏡の被写界深度は狭く,高さ(深さ)測定範囲はミリメートル程度に限定される.そこで,試料走査型OCT顕微鏡を提案した.これは画像処理に基づいて参照ミラーを制御し,低コヒーレンス干渉信号を光学顕微鏡の被写界深度内に固定した上で,測定対象である試料を走査することで三次元形状を得る方法である.実験による検証の結果,提案手法により,光学顕微鏡の被写界深度の数十倍の高さ(深さ)測定範囲が得られた.原理的には対物レンズの作動距離(被写界深度の数千倍)まで測定範囲を拡大可能であるが,長い走査においては干渉信号においてノイズの他に直流成分の歪みが多く発生する.この問題を解決するためには,信号処理技術を組み込んで三次元計測のアルゴリズムを改良する必要があるが,基本原理は検証した.ライトフィールド顕微鏡のリフォーカス機能により高速に得られたイメージスタックに対してFocus Variationを適用し,深度マップを得た.光学顕微鏡とShape from Silhouetteにより得た形状モデルに対して深度マップを適用し,試料表面情報を含む三次元形状モデルの再構築を行った.

さらに,表面プロファイルの高精度測定や奥行きが深い構造の測定に対応するために試料走査型OCT顕微鏡を提案した.低コヒーレンス干渉信号を光学顕微鏡の被写界深度内に固定した上で,測定対象を走査することで三次元形状を得る方法である.実験による検証の結果,光学顕微鏡の被写界深度の数十倍の深さ測定範囲が得られた.変調照明顕微鏡による観察や計測においては,照明時のスペックルノイズや画像取得時のノイズは避けられない問題であり,生産工学・加工学において工業用観察手段として実用化を考えた場合,致命的な問題となりうる.その観点において,平成26年度の実績としての各種ノイズ抑制方法の開発は,実用化のための要素技術である.光計測今後は,低コヒーレンス干渉に基づいた超解像顕微法を軸として,OCT(光干渉断層計測)と併せて低スペックルノイズ三次元計測を実現する.画像取得(イメージスタッキング)については,ライトフィールドの取得とFocus Variationの両面から検討し,最適な三次元計測システムの構築を行う.本研究課題における初年度の実績として,まず,ライトフィールド顕微鏡を構築し,得られた距離画像を利用して三次元形状モデルを再構成するシステムの開発を行った.続いて,低コヒーレンス光の二光束干渉に基づいた変調照明生成装置の構築と超解像画像処理システムの開発を行った.これらは,本研究課題の最終目的である,超精密部品の立体形状を高速かつ高い空間分解能で三次元計測するための基盤技術の確立へと直結する要素技術であり,本研究はおおむね順調に進展している.今後は,高速イメージスタッキング技術と高分解能三次元顕微鏡との融合による新しい超精密工業製品(部品)評価システムの開発を最終目標として以下のように研究を推進する.高速イメージスタッキング技術の確立に関しては,高倍率観察用のライトフィールド顕微鏡の構築と独自に開発したサブピクセル画素ずらし法による高解像度化を推進する.高分解能三次元顕微鏡の開発に関しては,現在の低スペックル高分解能観察システムに低コヒーレンス干渉顕微法やOCT(光干渉断層計)による表面形状計測を導入し,低コヒーレンス光源の特性を最大限に活用する.
性フェロモン剤（交信撹乱剤）抵抗性に関わるフェロモン受容体遺伝子変異の解明

チャノコカクモンハマキの性フェロモンは(Z)-11-テトラデセニルアセテートを含む4成分から構成され、この成分を性フェロモン剤として大量に処理すると、本種の配偶行動をかく乱し、交尾を抑制することができる。しかし、このようなかく乱効果を受けない抵抗性系統(R系統)が存在する。次世代シーケンスを利用してR系統のフェロモン受容体候補遺伝子を網羅的に解析し、対照系統(S系統)と比較した。その結果、R系統で明瞭に発現量が低下しているフェロモン受容体候補遺伝子が見つかった。受容体発現量の低下に伴うフェロモンの過剰受容を免れることで、R系統のオスは性フェロモン剤の影響を受けにくくなっている可能性がある。交信撹乱剤は性フェロモンをベースとした安全性の高い農薬である。人工的に合成した性フェロモンを大量に散布して害虫の配偶行動を撹乱・阻害する技術であり、60万ヘクタールを超える農耕地で使用されている。交信撹乱剤の大きなメリットのひとつは、従来の殺虫剤とは異なり、抵抗性が出現しにくいこととされてきた。交信撹乱成分は標的害虫自身の配偶に必要不可欠な物質(性フェロモン)であり、その影響を免れるためには性フェロモンの受容・生産に関わる形質を変化させなくてはならない。しかし、フェロモン・コミュニケーションは配偶行動における最も重要なステップであり、これを変えることは繁殖の失敗に直結する。したがって、そのような変化は短期間では生じ得ないと予想されていたからである。しかし、茶樹の重要害虫チャノコカクモンハマキでは1990年代後半から交信撹乱剤抵抗性の問題が報告されている。これは現時点で唯一の抵抗性事例であり、フェロモン剤のリスクモデルとして注目されている。本研究では、このハマキガの交信撹乱剤抵抗性系統の触角におけるフェロモン受容体遺伝子を感受性系統(対照系統)と比較し、その変異と交信撹乱剤抵抗性の関係を明らかにすることを目的としたものである。平成25年度はオス成虫の触角上で発現するフェロモン受容体候補遺伝子を含む嗅覚受容体遺伝子群をターゲットとして、次世代シークエンスによるトランスクリプトーム解析を行った。その結果、少なくとも4つの嗅覚受容体遺伝子のリード数に系統間差がみられた。これらの遺伝子がフェロモン成分や交信撹乱成分の受容に関与している可能性がある。なお、チャノコカクモンハマキの交信撹乱剤として現在使用されている製剤は本研究で対象とした抵抗性系統にも十分作用するものである。茶樹の主要害虫であるチャノコカクモンハマキにおいては、1980年代から性フェロモン成分をベースとした交信かく乱剤(大量の合成性フェロモンを圃場内に処理することで害虫の交尾を阻害する製剤)が防除に利用されてきた。ところが、1990年代後半から、一部の地域で交信かく乱剤に対する抵抗性を獲得したものと考えられる個体がみられるようになった。本研究では、交信かく乱剤抵抗性系統のハマキガのオス成虫の性フェロモン受容体遺伝子に注目し、その変異と交信かく乱剤抵抗性現象の関係を調査している。これまでに、オス成虫の触角上で発現しているmRNAをRoche GS juniorを用いた次世代シーケンス解析によって網羅的に調査し、交信かく乱剤抵抗性系統と感受性系統で比較を行った。少なくとも4つの嗅覚受容体遺伝子(性フェロモン受容体候補遺伝子)に系統間で発現量に差がみられたが、配列にシーケンスエラーが少なからずみられた。そこで、今年度はIllumina HiSeq2000を用いて再度mRNAシーケンス解析を行った。少なくとも10以上の嗅覚受容体遺伝子と考えられるリードが得られ、全長配列を決定することができた。現在、これらの遺伝子群について定量RT-PCRによる発現量解析を進めている。さらに、交信かく乱剤抵抗性系統で発現量が少ないことが確認された嗅覚受容体遺伝子について、機能解析を行う予定である。これが性フェロモン成分を受容するタンパク質であることが確認できれば、交信かく乱剤抵抗性現象に関わっている可能性が高い。本研究を通して、交信かく乱剤というイノベーティブな害虫管理資材に対する抵抗性リスク管理に資する知見が得られるものと見込まれる。チャノコカクモンハマキの性フェロモンは(Z)-11-テトラデセニルアセテートを含む4成分から構成される。(Z)-11-テトラデセニルアセテートを大量に処理すると、本種の配偶行動はかく乱され、交尾頻度が著しく低下する。この現象を利用した製剤が性フェロモン剤(交信かく乱剤)である。ところが、チャノコカクモンハマキの一部には、性フェロモン剤の存在下でも通常通りメスに定位し、交尾できるオスが生じる系統が存在する。この系統(R系統)のオス成虫の触角上で発現するトランスクリプトームを、次世代シーケンスを利用して網羅的に解析し、フェロモン受容体候補遺伝子を探索した。また、対照系統(S系統)のトランスクリプトームと比較することで、フェロモン受容体遺伝子の分子レベルの変異と性フェロモン剤抵抗性現象の関係を検証した。受容体発現量の低下に伴うフェロモンの過剰受容効果を免れることで、R系統のオスは性フェロモン剤の影響を受けにくくなっている可能性がある。

さらに、この受容体を含むフェロモン受容性を触角電図応答で測定したところ、これまでチャノコカクモンハマキの性フェロモン成分として知られていた(Z)-11-テトラデセニルアセテートだけでなく、全く異なるガ類のフェロモン成分にも電気生理的応答を示すことが判明した。すなわち、ガ類の触角上には受容スペクトルとしても発現量としても様々なタイプのフェロモン受容体が存在することが明らかとなった。このような受容体レベルの変異を含む多様なフェロモン成分認識システムを背景として、性フェロモン剤に対する抵抗性が進化したものと考察された。チャノコカクモンハマキの性フェロモンは(Z)-11-テトラデセニルアセテートを含む4成分から構成され、この成分を性フェロモン剤として大量に処理すると、本種の配偶行動をかく乱し、交尾を抑制することができる。しかし、このようなかく乱効果を受けない抵抗性系統(R系統)が存在する。次世代シーケンスを利用してR系統のフェロモン受容体候補遺伝子を網羅的に解析し、対照系統(S系統)と比較した。その結果、R系統で明瞭に発現量が低下しているフェロモン受容体候補遺伝子が見つかった。受容体発現量の低下に伴うフェロモンの過剰受容を免れることで、R系統のオスは性フェロモン剤の影響を受けにくくなっている可能性がある。Roche GS juniorによるmRNAシーケンスデータは部分的に不確実なものであったが、Illumina HiSeq2000を用いることで想定される性フェロモン受容体候補遺伝子の全長配列を決定し、発現量の目安を見積もることができたため、おおむね想定通りの進捗状況である。化学生態学本研究ではハマキガを対象としているが、近年コナカイガラムシの農業被害が急増しており、これらの害虫の交信かく乱技術確立に対するニーズが高い。このような別の材料を視野にいれた研究を推進しようと考えている。研究の材料となるハマキガの系統維持、組織の摘出は順調かつ安定して進行している。組織からのRNA抽出やトランスクリプトーム解析も予定通り行うことができた。次年度以降の研究を遂行する基盤を確立することができた。初年度で購入を計画していたリアルタイムPCR装置が製造停止となり、購入を見合わせたため、当該助成金が生じた。この装置で実施する予定であった実験は、研究代表者が所属する研究機関が所有する共用機器を利用することで行うため、研究推進上の問題はない。次年度以降は、本年度のトランスクリプトーム解析で候補として抽出した遺伝子を中心に、さらに詳細な発現量解析や機能解析を進める予定である。当該助成金については、研究作業効率化を目的として、シーケンス解析等をアウトソーシングするための経費とする予定である。次年度使用額については、申請書に記載した用途に加え、カスタムTALENの追加作成等に活用する。平成25年度に購入できなかったリアルタイムPCR装置は、申請者の所属する研究所の共用機器を利用する。
言語に依存しない大規模テキストデータからの自動単語分割技術の確立

本研究の目的は、Unicodeで表現された複数の言語が混在するテキストデータを、同一のプログラムで処理する単語分割技術を構築することである。この技術は、単純な状態遷移モデルに基づいた、各言語の辞書や文法知識を一切必要としない言語独立な単語分割方式であり、かつ口語体文書や古語も含めた世界中のあらゆる非分かち書き言語が混在している大規模なテキストデータも処理可能である可能性が高い。本研究では、1)処理対象となる言語の拡張、2)適用事例の拡張、3)基礎理論の構築、の3方向に研究を進めている。平成30年度は2)と3)の方向性で研究を進めた。成果としては、2)の方向性で2件の論文が論文誌に採録になり,国際会議で1件の論文を,国内の学会で3件の論文を口頭発表した。また、3)の方向性で,国際会議で2件の論文を,国内の学科でも2件の論文を発表した。例えば、研究発表リスト中の最初の論文「気象情報とTweetデータの統合的分析による体感気温の定量化とその需要予測への応用」では、小売店における在庫過多や廃棄処分を課題とした。この市場における需要予測を考えた場合、気温や天候などの気象条件はその重要な要因であるといえる。その一方で、商品需要は気温などの単純な気象情報ではなく、消費者が感じる体感気温の影響を受けることが想定される。体感気温の定量化に関する研究は数多くなされてきており、湿度や風速といった気象条件に影響を受けやすいといったことがわかっている。加えて、体感気温はこれらの気象条件以外にも、着衣量、代謝量といった人体条件の影響も受けるといわれており、その感覚の定量化の方法は様々である。そこで、大規模データであるTwitterのデータを学習し、需要予測のための体感気温の定量化を行うモデルを提案するとともに、需要予測への利用の有効性について検討を行った。家族の病気により、2018年度末に「科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)補助事業期間延長承認申請書」を提出し、延長を認めていただいた。今後は、提案手法を文書分類やWebマイニングやマーケティングなどの実問題へ適応した成果を国際学会等で発表する予定である。平成28年度は、本研究の基盤となる自動単語分割手法を論文にまとめ、英文の査読付論文誌(IEMS : Industrial Engineering & Management Systems誌)に採録され、言語固有の文法知識を一切利用しない言語独立な方式で、あらゆる非分かち書き言語が同一のプログラムで処理できることを示した。また1)の方向性の研究として、日本語の古典である源氏物語に対して本手法を適用し、有効性を示した。そして、この成果を国際会議(APIEMS2016)において発表した。一方、3)の方向性で計量距離学習手法に関する研究を進めている。本年度の成果としては、日本経営工学会論文誌に査読付論文が採録になった。また、国際会議(APIEMS2016)においてもそれを発展させた手法を発表した。さらに、2)の方向性においてもAPIEMS2016において5件の論文を発表した。現状では両者の研究が密に繋がっているとは言えないので、今後は研究体制を見直し、さらに研究を発展させていく予定である。交付申請書の平成28年度の研究実施計画に記載した通り、自動単語分割手法を論文にまとめ、国際学会の査読付論文誌(IEMS誌)に掲載された。また、日本経営工学会論文誌においても査読付論文が掲載され、国際会議(APIEMS2016)においても5件の論文を発表した。平成29年度は、研究代表者の鈴木が中心となり、2)の方向性の研究として、青空文庫の小説を題材にして提案方式の特性を評価した。その結果、夏目漱石や森鴎外や芥川龍之介や福沢諭吉のように、ある程度の文書量があれば、高い精度で単語の自動分割を実現できることが分かった。一方で、宮沢賢治のような短編小説に対する単語分割はあまり得意でないことも判明した。この成果を国際会議(APIEMS2017)において発表した。研究実績の概要でも記述した通り、論文誌に8件の論文が掲載され、国際学会でも2件の論文を発表した。

この技術は、単純な状態遷移モデルに基づいた、各言語の辞書や文法知識を一切必要としない言語独立な単語分割方式であり、かつ口語体文書や古語も含めた世界中のあらゆる非分かち書き言語が混在している大規模なテキストデータも処理可能である可能性が高い。本研究では、1)処理対象となる言語の拡張、2)適用事例の拡張、3)基礎理論の構築、の3方向に研究を進めている。平成30年度は2)と3)の方向性で研究を進めた。成果としては、2)の方向性で2件の論文が論文誌に採録になり,国際会議で1件の論文を,国内の学会で3件の論文を口頭発表した。また、3)の方向性で,国際会議で2件の論文を,国内の学科でも2件の論文を発表した。例えば、研究発表リスト中の最初の論文「気象情報とTweetデータの統合的分析による体感気温の定量化とその需要予測への応用」では、小売店における在庫過多や廃棄処分を課題とした。この市場における需要予測を考えた場合、気温や天候などの気象条件はその重要な要因であるといえる。その一方で、商品需要は気温などの単純な気象情報ではなく、消費者が感じる体感気温の影響を受けることが想定される。体感気温の定量化に関する研究は数多くなされてきており、湿度や風速といった気象条件に影響を受けやすいといったことがわかっている。加えて、体感気温はこれらの気象条件以外にも、着衣量、代謝量といった人体条件の影響も受けるといわれており、その感覚の定量化の方法は様々である。そこで、大規模データであるTwitterのデータを学習し、需要予測のための体感気温の定量化を行うモデルを提案するとともに、需要予測への利用の有効性について検討を行った。家族の病気により、2018年度末に「科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)補助事業期間延長承認申請書」を提出し、延長を認めていただいた。今後は、提案した自動単語分割手法を、文書分類やWebマイニングやマーケティングなどの実問題へ適応していく予定である。今後は、提案手法を文書分類やWebマイニングやマーケティングなどの実問題へ適応していく予定である。今後は、提案手法を文書分類やWebマイニングやマーケティングなどの実問題へ適応した成果を国際学会等で発表する予定である。国際学会に参加するための旅費の一部を本学の助成金で賄うことができたため。(理由)国際学会に参加するための旅費の一部を本学の助成金で賄うことができたため。(使用計画)平成30年度分として請求した助成金の物品費と合わせて、実験用のパーソナルコンピューターを購入する予定である。予定していた国際学会での発表ができなかったため。既に科学研究費助成事業助成金の補助事業期間の延長を承認していただいており、残額は主に国際学会での発表に使用する予定である。平成29年度分として請求した助成金の物品費と合わせて、実験用のパーソナルコンピューターを購入する予定である。
膵・胆道癌の高悪性度形質を規定する時計遺伝子の機能

難治性癌の代表である膵癌・胆道癌の病態には、癌細胞の上皮間葉転換(epithelial-mesenchymal transition, EMT)を伴う浸潤性増殖および脈管侵襲を介した転移が関与している。生物時計が制御する概日リズムの下で、癌細胞の浸潤性増殖や脈管侵襲を惹起する血管新生が行われる。つまり、時計遺伝子の発現に対応した癌細胞増殖・上皮間葉転換・腫瘍血管新生によって、膵・胆道癌における高悪性度形質が規定されている。難治性癌の代表である膵癌・胆道癌の病態には、癌細胞の上皮間葉転換(epithelial-mesenchymal transition, EMT)を伴う浸潤性増殖および脈管侵襲を介した転移が関与する。生物時計が制御する概日リズムの下で、癌細胞の浸潤性増殖や脈管侵襲を惹起する血管新生が行われるとの作業仮説に基づき、時計遺伝子の発現に対応した癌細胞増殖・上皮間葉転換・腫瘍血管新生の機序を、培養細胞レベルのみならず、マウス移植モデル系を用いた個体レベルで証明することで、膵・胆道癌における高悪性度の病態を解明する。研究期間内の目標としては、以下に示す通り、膵・胆道癌の浸潤性増殖と腫瘍血管新生に関わる時計遺伝子の重要性を証明する:1.ヒト膵・胆道癌の細胞株を用いて、培養細胞レベルおよび個体レベルで、時計遺伝子発現の意義を解明する。このために、培養細胞レベルでは高濃度血清刺激による細胞同調を用い、マウスモデル系では概日リズム下飼育により、ヒト膵・胆道癌細胞の高悪性度形質に関わる時計遺伝子の発現解析を行う。対象とする時計遺伝子は、我々が機能解析を行ったDEC遺伝子にとどまらず、CLOCK, BMAL, PER, CRYなどの時計遺伝子も含む。2.時計遺伝子の制御下での膵・胆道癌の増殖機構・抗アポトーシス制御機構を明らかにするため、概日リズム環境における(1)時計遺伝子タンパク質発現と、細胞増殖因子・アポトーシス関連因子・血管新生因子との相互作用を探索し、(2)癌微小環境における時計遺伝子の重要性と浸潤性増殖・上皮間葉転換(epithelial-mesenchymal transition, EMT)との関連、(3)培養細胞およびヌードマウス移植腫瘍における時計遺伝子と浸潤性増殖・腫瘍血管新生の関連を解析する。本研究では、生物時計が制御する概日リズムの下で、癌細胞の浸潤性増殖や脈管侵襲を惹起する血管新生が行われるとの作業仮説に基づき、時計遺伝子の発現に対応した癌細胞増殖・上皮間葉転換・腫瘍血管新生の機序を、in vivoマウス移植系を用いた個体レベルで証明することで、膵・胆道癌における高悪性度の病態を解明する。膵・胆道癌の浸潤性増殖と腫瘍血管新生に関わる時計遺伝子の重要性を個体レベルで証明する。(1)ヒト膵・胆道癌の細胞株を用いて、培養細胞レベルおよび個体レベルで、時計遺伝子発現の意義を解明する。(2)時計遺伝子の制御下での膵・胆道癌の増殖機構を明らかにするため、概日リズム環境における(a)時計遺伝子タンパク質発現と、細胞増殖因子・血管新生因子との相互作用を探索し、(b)培養細胞における時計遺伝子と浸潤性増殖・上皮間葉転換(epithelial-mesenchymal transition, EMT)との関連、(c)腫瘍組織における時計遺伝子と浸潤性増殖・腫瘍血管新生の関連を解析する。

このために、培養細胞レベルでは高濃度血清刺激による細胞同調を用い、マウスモデル系では概日リズム下飼育により、ヒト膵・胆道癌細胞の高悪性度形質に関わる時計遺伝子の発現解析を行う。対象とする時計遺伝子は、我々が機能解析を行ったDEC遺伝子にとどまらず、CLOCK, BMAL, PER, CRYなどの時計遺伝子も含む。2.時計遺伝子の制御下での膵・胆道癌の増殖機構を明らかにするため、概日リズム環境における(1)時計遺伝子タンパク質発現と、細胞増殖因子・血管新生因子との相互作用を探索し、(2)培養細胞における時計遺伝子と浸潤性増殖・上皮間葉転換(epithelial-mesenchymal transition, EMT)との関連、(3)ヌードマウス移植腫瘍における時計遺伝子と浸潤性増殖・腫瘍血管新生の関連を解析する。ヒト膵・胆道癌の培養細胞株を用いて、培養細胞レベルで時計遺伝子発現の意義を明らかにする。対象とする時計遺伝子の発現検討は、我々が機能解析を行ったDEC遺伝子(DEC1, DEC2)にとどまらず、CLOCK, BMAL, PER, CRYといったその他の時計遺伝子を含めた。1.生物時計が刻む概日リズム解析は、培養細胞レベルでは同調因子として、高濃度(50%)血清刺激を用いた。ヒト癌細胞株に高濃度血清刺激を与えて、個々の細胞のリズムを同調させることにより、概日リズムを誘導させ、各種の時計遺伝子の概日リズム発現の変動を、リアルタイムPCR、ウエスタン・ブロット法で解析する。機能発現の高い時計遺伝子を明らかにした。さらに、癌細胞の上皮間葉転換を解析する前段階として、癌間質に相当するヒト骨髄由来間葉系幹細胞(hMSC)における概日リズム発現の変動を検討した。2.膵・胆道癌細胞における時計遺伝子と抗アポトーシス因子・細胞増殖因子・血管新生遺伝子との関連の解析を始めた。癌細胞における代表的な血管内皮増殖因子である、vascular endothelial growthfactor (VEGF)に加えて、HIF (hypoxia-inducible factor)-1の概日リズム発現ならびに時計遺伝子発現との関連を検討した。培養細胞レベルでの研究は計画以上に順調に解析が進んだ一方で、マウスモデル用いた個体レベルでの解析が十分に行えなかった。総合として、おおむね順調の研究進展と判断した。2.膵・胆道癌細胞における時計遺伝子と血管新生遺伝子との関連の解析を始めた。癌細胞における代表的な血管内皮増殖因子である、
ハイブリッドシステムの制御系設計の実用化

自動車,飛行機,ロボット,生産システム,化学プラントなどのように,微分方程式によって表現される物理系と,プログラムによって実現される論理(if-then規則など)から成る動的システムはハイブリッドシステムと呼ばれ,そのシステムの制御に関する研究は,近年,制御工学分野で最も注目されており,論理的情報処理を含む制御系,すなわち次世代の知的制御系の設計論を構築することを目指して,多くの研究者が精力的に研究してきている.しかしながら,いまだに実際に本制御論を適用した実用例は稀少である.そこで,本研究では,こうした背景のもとに,計算効率のよいモデリング手法の開発,確率を用いた可制御性解析,ハイブリッドシステムのモデル予測制御の高速解法,および,歩行ロボットへの応用による検証の4つの観点から実用的な制御系設計のためのシステム論の構築を目指した.より具体的な研究成果としては,まず,離散ダイナミクスを,ハイブリッドシステムの最適制御問題を効率よく解くのに適したモデリング法を開発した.また.サンプル値型ハイブリッドシステムモデルを提案し,その効率的解法を提案した.つぎに,ハイブリッドシステムの可制御解析に対して,確率的手法を提案し,これまで確定的な手法では解析できなかった大規模な区分的アファインシステムの可制御性解析に成功した.さらに,モデル予測制御では毎サンプリングごとに最適化問題を解くことに注目し,一つ前の解の情報を用いた差分型近似解法や事前計算を取り入れることでオンラインでの計算負荷を低減する手法を開発した.最後に,その応用例として,歩行ロボットの運動制御を考え,経由点を頂点とするグラフを導入し,ある種の区分的アファインシステムとして制御問題を定式化し,有効性を検討した.自動車,飛行機,ロボット,生産システム,化学プラントなどのように,微分方程式によって表現される物理系と,プログラムによって実現される論理(if-then規則など)から成る動的システムはハイブリッドシステムと呼ばれ,そのシステムの制御に関する研究は,近年,制御工学分野で最も注目されており,論理的情報処理を含む制御系,すなわち次世代の知的制御系の設計論を構築することを目指して,多くの研究者が精力的に研究してきている.しかしながら,いまだに実際に本制御論を適用した実用例は稀少である.そこで,本研究では,こうした背景のもとに,計算効率のよいモデリング手法の開発,確率を用いた可制御性解析,ハイブリッドシステムのモデル予測制御の高速解法,および,歩行ロボットへの応用による検証の4つの観点から実用的な制御系設計のためのシステム論の構築を目指した.より具体的な研究成果としては,まず,離散ダイナミクスを,ハイブリッドシステムの最適制御問題を効率よく解くのに適したモデリング法を開発した.また.サンプル値型ハイブリッドシステムモデルを提案し,その効率的解法を提案した.つぎに,ハイブリッドシステムの可制御解析に対して,確率的手法を提案し,これまで確定的な手法では解析できなかった大規模な区分的アファインシステムの可制御性解析に成功した.さらに,モデル予測制御では毎サンプリングごとに最適化問題を解くことに注目し,一つ前の解の情報を用いた差分型近似解法や事前計算を取り入れることでオンラインでの計算負荷を低減する手法を開発した.最後に,その応用例として,歩行ロボットの運動制御を考え,経由点を頂点とするグラフを導入し,ある種の区分的アファインシステムとして制御問題を定式化し,有効性を検討した.本年度は,初年度ということで,実用化のための基礎研究を実施した.具体的には下記のとおりである.(i)最適化に適したモデリング法の構築有限オートマトンをできる限り少ない離散変数を用いて表現する手法を提案した.これにより,最適化問題において,計算量をかなり低減することが可能となった.具体的には,まず線形インプリシットシステム表現を用いてオートマトンを記述し,それを通常の線形システムに変換する手法を有限体上でする手続きを提案した.数値シミュレーションにより,50ステップ程度のモデル予測制御問題において,10倍以上の計算時間の短縮が達成できることを示した.今後の課題として,提案した表現形式の最小性を証明することが挙げられる.また有限オートマトン以外のシステムへの拡張も挙げられる.本研究の内容は,国内論文誌と国際会議発表に投稿中である.(ii)差分計算に基づく,制御のための最適化アルゴリズムの開発混合整数2次計画問題の差分法は完成していないが,そのための,前段としての基礎理論は構築できた.より具体的には幾何学的な観点を使って,評価関数から生成させる楕円を小さくしていく手法であり,商用ソルバーより10倍程度高速であることを確認している.(iii)歩行ロボットの試作制御系設計における制限,および,跳ぶ,走るといったダイナミックな運動ができる歩行ロボットとして,本年度は第1号機として基礎部分を重視した歩行ロボットを自作で作成中であり,5月中に完成予定である.18年度は,(18-i)モデリング法を統合した差分計算に基づく最適化アルゴリズムの開発,(18-ii)モデリングから可制御性解析,そして最適制御系設計までを統合化した制御系設計ツールの構築,(18-iii)歩行ロボットの試作および基礎実験を行う.以下,その進捗状況を述べる.(18-i)モデリング法を統合した差分計算に基づく最適化アルゴリズムの開発(17-i)で構築したモデリング法をさらに改善した新しいアルゴリズムを構築し,その有効性を示すために,離散変数の最小性について理論的な観点からの成果を導出した.また,モデリング法と差分解法と統合に関しては,モデリング手法を差分的にモデリングすることにより効果的に離散ダイナミクスを表現する手法について研究成果を導出した.

この成果は現在,国際学会に投稿中である.(18-ii)モデリングから,可制御性解析,最適制御系設計までを統合化した制御系設計ツールの構築現在,(18-i)で開発したモデリング手法をMatlab上へ組み込む準備をしている.これが終わり次第,可制御性解析及び最適制御系設計手法を組み込み予定である.(18-iii)歩行ロボットの試作および基礎実験の実施歩行ロボットを試作し,その基礎実験を実施した.同時に,歩行ロボットのためのハイブリッドシステム制御手法としてグラフ型モデル予測制御手法を提案し,その有効性をシミュレーションにより検討した.19年度は,本研究課題の最終年度として,離散ダイナミクスのリアルタイムモデリングを中心に,1)離散ダイナミクスの状態方程式モデルの離散変数の最小性に関する理論的研究,および,2)グラフ型ダイナミクスを含むハイブリッドシステムの制御系設計問題の定式化と,1)のモデリング法を利用した,その効率的な解法に関する統合的な研究,をおこなった.まず,これまで離散ダイナミクスを0-1変数から成る不等式付き状態方程式で表現するための手法を提案してきたが,その得られるモデルによる最適化計算の計算量を定量的に評価するために,最適化問題の離散変数の最小数性に関する理論的な結果を導出した.これにより,提案モデルはある限られたクラスの表現形式の中では最小表現になっていることがわかり,本モデルの妥当性が理論的な根拠のもとで検証された.つぎに,モデリングと制御系設計の統合のために,グラフ型ダイナミクスを含む一般的な制御系設計問題を定式化し,その解法を与えた.そして,その解法にあたり,1)で導出したモデリング法を離散ダイナミクスの変化分だけをリアルタイムで更新するアルゴリズムに拡張し,その結果,効率よく最適解を見つけ出すアルゴリズムを汎用的な形式で提案した.また提案しているリアルタイムモデリング手法のアルゴリズムをMatlab上でモデリングツールボックスとして開発した.最後に,本研究の総括を行い,実用化のために残された課題を整理した.
農村社会の変容と農家経済・生産組織の現状

山形県酒田市および岡山県岡山市での調査結果を受けて、さらに平成7年度は、両地域を対象とした補充調査を実施した。以上の調査によって,以上の諸点が明らかになった。まず、前者については、村落関係では次の通りである。すなわち、酒田市に属する漆曽根集落では、25戸の農家のうち、6戸が水稲受託経営をおこなっていた。しかし、その規模は10ヘクタール未満にとどまっており、つまりは家族経営の枠を越えるものではないのである。なお、この集落を含む北平田地区(旧北平田村)では平成6年からライス・センターが稼働しており、それとのかかわりで秋作業の共同への可能性がでてきている。とくに平成8年以降は、「高速道路関連事業」の一環として、大巾な機械共同が進み、この秋作業の共同化の可能性は高まっていた。しかし、今後このような共同の生産組織にまで進むかどうかは未知数である。というのも、米価の低迷などにより、水稲作の不利性は、一層深化するだろうからである。次に、岡山県岡山市の場合は、次の点が明らかになった。対象地とした岡山市藤田地区(旧藤田村)は、岡山市街地に近接しているところから、兼業への依存が高い。また、村落関係では、山形県酒田市の場合と同様に、大規模な生産組織は11戸の農家からなる一生産組織「雄山会」があるだけであり、その他は25戸程度での地域共同、作業共同が任意におこなわれているものであった。ここにおいても、家族経営の枠内での共同が主流なのであり、その意味での生産組織なのである。こうして、両市の場合、ともに余剰労働力(機械化によって生み出された)を農家以外に合理的に配分し、そうして生産と生活を一体とした営みの単位である家の両生産をおこなっていた。しかしすでに述べた農業の不利性の一層の進行のなかで、その営農意識の行方があらためて問われなければならない。水稲単作地帯である山形県酒田市を対象として調査研究を実施した。まず農業関係の諸資料を収集し、機械化の度合い、水稲作への+αの状況、そして兼業従事状況などを明らかにした。全体としては、機械化は一段落し、そのなかで、受託経営を追求する農家群、+αを志向する群、兼業への依存を深める群が明示的になりそうして農業経営にとどまる農家と経営から離脱していく農家との分化が進んでいることが明らかになった。また,村落関係では、酒田市に属する中野曽根と漆曽根集落を対象として調査したが、とくに前者にあっては、かって存在した「村ぐるみ」の生産組織は根本的に解体し、したがって順調発展とは逆に、25個の農家結合による小規模共同が散見された。後者の集落では、34戸農家での水稲受託経営が存在するが、その規模10ha末満にとどまっており、つまりは家族経営の枠を越えるものではないといえる。なお、この集落を含む北平田地域では、ライス・センターの設立が予定されているが、それとの関わりで、若干ながら春作業の共同の萌芽も見られる。今後こうした共同の生産組織が新たに形成されるかどうかは、現在のところ確定し難い。ところで、93年は、水稲作については凶作であったこと、それに伴なう米の緊急輸入、そして、米の部分輸入自由化決定と、米をめぐる内外の状況は、日本農業、とくに水稲作については決定的な打撃を与えることになった。こうした条件を加味すれば、94年以降の各農家については、その営農意識の大幅な低下が予測される。この点についての具体的な特微を掴むことが継続的な課題となる。