hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スピン間相互作用を利用した光制御によるスピン回転

スピンを量子メモリーや量子ビットとして利用し量子演算を行うには,自由にスピンを回転させ,量子状態を制御する必要がある.本研究では空間分解能が高く,高速制御可能な光パルスのみで(外部磁場なしで)のスピン回転の実現を目的とし,光制御によるスピン生成と量子構造の関係解明を行った.半導体量子構造に直線光励起により円偏光励起とは異なる方向にスピンが励起でき,直線偏光で形成されるスピンには強い励起エネルギー依存性がある事を示した.光制御によるスピン回転を実現するための重要な知見を得る事ができた.本研究は空間分解能が高く,高速制御可能な光パルスのみで(外部磁場なしで)のスピン回転の実現を目的とし,スピン間相互作用を利用したスピン回転の実証及び,光制御によるスピン生成と量子構造の関係解明を行うものである.具体的には半導体量子構造に方向の異なる2つのスピン系を励起し,片方のスピンの有効磁場による他方のスピン回転及び,状態制御を試みた.GaAs/AlGaAs量子井戸中に直線偏光で,電子・正孔スピン重ね合わせ状態を励起しその観測を行った.この時,ほぼ共鳴励起の条件でフォトルミネッセンス(PL)の測定を行うことにより,価電子帯のバンドミキシングに起因するスピン重ね合わせ状態の緩和が起こりにくい状況での観測を行った.偏光時間分解PL測定を行うことにより,直線偏光励起によりスピン重ねあわせ状態が形成されることが確認できた.これは励起方向とは異なる方向にスピンが形成されたことを示し,スピン間相互作用を利用したスピン回転を実現する上で重要な知見を得たことを意味する.上記の測定は基本的にPL測定であり,バンド端のスピン状態を反映する.一方で,高速スピン回転の時間分解測定においては,ポンプ&プローブ法により非線形効果を利用した時間分解測定を行うため,ポンプ光とプローブ光それぞれが励起するエネルギーにおけるスピン光学遷移の選択則を整理する必要がある.このようなバンド端以外でのスピン状態制御において重要となる,上記スピン重ねあわせ状態の励起エネルギー依存性と量子閉じ込め効果に起因するバンド混合効果の関係を実験及び,理論的に解析を行った.光パルスによるスピン回転実現に必要なスピン重ねあわせ状態形成とその緩和機構に関する重要な知見が得られた.スピンを量子メモリーや量子ビットとして利用し量子演算を行うには,自由にスピンを回転させ,量子状態を制御する必要がある.本研究では空間分解能が高く,高速制御可能な光パルスのみで(外部磁場なしで)のスピン回転の実現を目的とし,光制御によるスピン生成と量子構造の関係解明を行った.半導体量子構造に直線光励起により円偏光励起とは異なる方向にスピンが励起でき,直線偏光で形成されるスピンには強い励起エネルギー依存性がある事を示した.光制御によるスピン回転を実現するための重要な知見を得る事ができた.スピンを量子メモリーや量子ビットとして利用し量子演算を行うには,自由にスピンを回転させ,量子状態を制御する必要がある.該当年度は空間分解能が高く,高速制御可能な光パルスのみで(外部磁場なしで)のスピン回転の実現を目的とし,光制御によるスピン生成と量子構造の関係解明を行った.■直線偏光励起によるスピン重ねあわせ状態の形成GaAs/AlGaAs量子井戸中に直線偏光を励起し,電子・正孔スピン重ね合わせ状態の観測を行った.この時,ほぼ共鳴励起の条件でフォトルミネッセンス(PL)の測定を行うことにより,価電子帯のバンドミキシングに起因するスピン重ね合わせ状態の緩和が起こりにくい状況での観測を行った.偏光時間分解PL測定を行うことにより,直線偏光励起によりスピン重ねあわせ状態が形成されることが確認できた.これは励起方向とは異なる方向にスピンが形成されたことを示し,スピン間相互作用を利用したスピン回転を実現する上で重要な知見を得たことを意味する.上記測定に平行して,k・p摂動法によるバンド構造計算を行い,スピン回転に有効なスピン選択励起を行うための条件解明を行った.上記の測定は基本的にPL測定であり,バンド端のスピン状態を反映する.一方で,次年度に計画している高速スピン回転の時間分解測定においては,ポンプ&プローブ法により非線形効果を利用した時間分解測定を行うため,ポンプ光とプローブ光それぞれが励起するエネルギーにおけるスピン光学遷移の選択則を整理する必要がある.これまでは,バンド混合効果が存在しない,バンド端のみで解析が行われていたが,該当年度で行った計算ではバンド端以外でのバンド混合を明らかにした.空間分解能が高く,高速制御可能な光パルスのみで(外部磁場なしで)のスピン間相互作用を利用したスピン回転の実証及び,光制御によるスピン生成と量子構造の関係解明を行うためには,(1)半導体量子構造に円偏光励起により方向の異なる2つのスピン系を励起し,片方のスピンの有効磁場による他方のスピン回転の観測を行い,(2)より効率的に2つのスピン系を励起するために必要な試料構造をバンド計算により明らかにすることが必要である.(1)に関しては当初計画とは異なる方法ではあるが,直線偏光励起をすることにより,方向の異なるスピンを生成ることができることを実験的に明らかにしており,研究の目的達成に重要な成果が得られている.(2)に関してのバンド端以外での正孔状態の計算も行なっており,これらの成果を活用すれば,最終的な目標である,光制御によるスピン回転を達成できるものと思われる.ポンプ&プローブ測定法を利用して,光パルスのみで(外部磁場無しで)のスピン回転の観測を行う.

この時,該当年度に得られた直線偏光励起によるスピン形成に関する知見を利用して,ビーム入射方向と異なる方向にスピンを励起し,このスピンが作る有効磁場によるスピン回転の観測を試みる.同時に,バンド構造の解析も行い,スピン緩和,交換相互作用,スピン回転の関係を考察する.該当年度は研究計画とは異なり,時間分解PL測定を中心に実験を研究協力者の所有施設で行ったため,申請者の所有施設に光学系の構築が進んでいない.次年度はポンプ&プローブ測定系構築に必要な光学部品,計測機器購入に研究費の使用を計画している.
アスリートのリーダーシップスキル獲得過程モデルの構築

本研究の目的は,アスリートに必要なリーダーシップスキルを明らかにすること,そして,アスリートのリーダーシップスキル獲得過程モデルを構築することであった.結果,アスリートのリーダーシップスキルは4つのスキル(認知関連・対人・マネジメント・ストラテジック)に分類できることが示された.さらにこれらのリーダーシップスキルに関係し成長を促す個人や環境要因,また,これらのリーダーシップスキルの影響が明らかとなり,アスリートのリーダーシップスキル獲得過程モデルが提唱された.加えて,アスリートのリーダーシップスキルを測定する尺度が開発され,その予備的な妥当性と信頼性が検証された.スポーツは,日常場面で発揮を求められるリーダーシップスキル獲得の場として注目されてきた(Gould et al., 2006).しかしながら,スポーツチームに必要なリーダーシップスキル,そしてそのリーダーシップスキルがどのように獲得されるかに関する知見は未だ乏しい.本研究の目的は,スポーツチームのキャプテン,そしてチームリーダーを対象に,アスリートに必要なリーダーシップスキルとは何かを明らかにし,アスリートのリーダーシップスキルの獲得過程について理論化することであった.平成25年度は,スポーツチームにおけるリーダーシップに関する知見をさらに深めるため,1960年代から現在までの先行研究の包括的なレビュー(海外文献計44本)を行った.レビューの結果,高い競技力,熟達志向,学習志向,ポジティブな態度,内的モチベーション,能力に対する柔軟な考え,コミュニケーション,変革型リーダーシップスタイルなど,スポーツチームにおいてリーダーとして出現する選手,また効果的なリーダーとして認識されている選手の特徴に関する予備的な知見が得られた.現在は海外誌への投稿を目指し,レビュー論文を執筆するとともに,アスリートのリーダーシップスキル獲得モデルの構築に向けた質的調査の準備を行っている.調査計画は,現在,研究代表者所属機関の倫理委員会において審査中である.平成26年度は,インタビューとフィールド・オブザベーションで構成された質的調査を進め,また後期には質問紙調査も開始し,アスリートのリーダーシップスキル獲得モデルの構築を目指す.スポーツは、リーダーシップスキルの獲得を促す場として広く注目されてきた(Gould et al., 2006)。しかしながら、アスリートのリーダーシップスキルの獲得過程に関する知見は未だ少ない。本研究の目的は、リーダーシップを発揮しているアスリート(キャプテンを含む)を対象に、スポーツチームに必要とされるリーダーシップスキルを明らかにし、アスリートのリーダーシップスキルの獲得過程について理論化することであった。平成25年度は、スポーツチームにおけるリーダーシップに関する1960年代から現在までの先行研究の包括的なレビューを行い、また、アスリートのリーダーシップスキル獲得モデルの構築に向けた質的調査の準備を行った。平成26年度は、引き続き、レビュー行い、海外誌への投稿を目指し、レビュー論文を執筆した。また、研究代表者所属機関の倫理委員会の承認を得て、大学スポーツの男子2チーム、女子1チームを対象にインタビューを中心とした質的調査を行った。それぞれのチームの監督、リーダーと認識される選手、そのチームメイトにインタビューを行った結果、必要とされるリーダーシップスキル(例:認知スキル、コミュニケーションスキル)、特徴(例:親しみやすさ、明るさ、競技力)、リーダーが与える影響(例:凝集性、パフォーマンス)、成長を促す要因(例:経験、ロールモデル)のカテゴリーが抽出された。平成27年度は、先行研究のレビューと、インタビューの質的調査で得られた知見をもとに、リーダーシップを測定する質問紙を作成し、量的な観点から調査を行う。アスリートのリーダーシップスキル獲得モデルの構築を目指す。本研究の目的は、リーダーシップを発揮していると認識されている選手(キャプテン、またキャプテン以外の選手も含む)を対象に、スポーツチームに必要とされるリーダーシップスキルを明らかにし、またアスリートのリーダーシップスキル獲得過程モデルを構築することであった。平成25年度は、スポーツチームにおけるリーダーシップに関する国際誌に掲載された先行研究の包括的なレビューを行い、また、アスリートのリーダーシップスキル獲得モデルの構築に向けた質的調査の準備を行った。平成26年度は、レビューを継続し、また研究代表者所属機関の倫理委員会の承認を得て、大学チームスポーツの男子2チーム、女子1チームを対象にインタビュー(N=20:チームの監督、チームメイトからリーダーと認識される選手、そのチームメイト)を中心とした質的調査を行った。平成27年度は、先行研究のレビューと、インタビューの質的調査で得られたデータの分析をNVivo (ver.11)ソフトウェア上で行った。前年度の予備的な分析の結果、アスリートに必要とされるリーダーシップスキル(コミュニケーションスキル、など)、特徴(信頼、競技力など)、リーダーが与える影響(集団凝集性、パフォーマンスなど)、成長を促す要因(経験、ロールモデルなど)のカテゴリーが抽出されており、これらの結果の考察をさらに深め、リーダーシップスキル評価用質問紙作成につなげることに務めた。今後、この質問紙の完成を目指し、量的なアプローチを用いて質問紙の妥当性、信頼性の検証を行う。平成27年4月1日に、研究代表者の所属機関が変わったことで(順天堂大学から大阪体育大学へ変更)、研究室、研究環境の再整備が必要であった。また、所属機関が関東から関西に移ったことにより、調査を行うフィールドの再調整も必要となっている。当初計画よりも、研究の進行が遅れているが、研究環境の再整備を行う際、レビューや質的データの分析方法などを見直したことにより、計画している質問紙調査に活かせる有益な結果が得られている。今後は調査を滞りなく進めることができると考える。本研究の目的は、スポーツチームの中でリーダーシップを発揮しているアスリートを対象に、スポーツチームで必要とされるリーダーシップスキルとは何かを明らかにし、アスリートのリーダーシップスキルの獲得過程モデルを構築することであった。平成25年度から平成27年度は、アスリートが発揮するリーダーシップに関してのシステマチックレビューを行い、またアスリートのリーダーシップスキル獲得モデルの構築に向けた質的調査を行った。

システマチックレビューでは1950年代以降に発表されたすべての論文を対象に、基準を満たした論文を選定し、分析を行った。質的調査では、大学チームスポーツの男子2チーム、女子1チームのメンバー(N=20:チームの監督、チームメイトからリーダーと認識される選手、そのチームメイト)を対象にインタビューを実施した。結果、アスリートに必要とされるリーダーシップスキル、リーダーの特徴、リーダーが与える影響、リーダー成長を促す要因に関するカテゴリーが抽出された。平成28年度は、上記調査の結果を参考に、アスリートのリーダーシップスキル評価尺度の作成を行った。まずアスリートのリーダーシップスキル4因子(認知スキル・対人スキル・マネジメントスキル・ストラテジックスキル)をMumford et al. (2008)のリーダーシップスキル・ストラタプレックスをもとに定義した。そして上記調査の結果を参考に項目を作成し、尺度のフォーマットを決定した。当該分野の研究者に尺度項目の評価を依頼し項目を精査した。また28名の現役大学生アスリートを対象に予備調査を行い、尺度にさらなる修正を加えた。その後、121名のアスリートを対象に、修正した27項目からなる尺度を使って調査を行い、尺度の信頼性・構成概念妥当性を検討した。今後、評価尺度のさらなる精査も行い、アスリート・リーダーの成長の可能性を探りたい。本研究の目的は,アスリートに必要なリーダーシップスキルを明らかにすること,そして,アスリートのリーダーシップスキル獲得過程モデルを構築することであった.結果,アスリートのリーダーシップスキルは4つのスキル(認知関連・対人・マネジメント・ストラテジック)に分類できることが示された.さらにこれらのリーダーシップスキルに関係し成長を促す個人や環境要因,また,これらのリーダーシップスキルの影響が明らかとなり,アスリートのリーダーシップスキル獲得過程モデルが提唱された.加えて,アスリートのリーダーシップスキルを測定する尺度が開発され,その予備的な妥当性と信頼性が検証された.平成26年度に行った質的調査で、当初は1チーム34名(監督、リーダー、チームメイト)にインタビューを行う予定であったが、フィールドで調査を行った結果、1チーム67名程度(監督、リーダー23人、チームメイト23人)にインタビューを行うこととなった。
グラフェン量子ドットデバイスの理論及びモデリング

電磁場を組み合わせて形成させたグラフェン量子ドットの性質を詳細に研究した。電場により、ゲート電極を使用して発生させることができるであろう滑らかな量子井戸ポテンシャルが生成される。単層グラフェン内でのクライントンネル効果のために、量子井戸ポテンシャルの状態は振動的な漸近依存性をもち、したがってこの井戸のみでは電子を閉じ込めることはできない。しかしながら、均一な磁場がグラフェンシートに直交するように印加される場合は、この状態は閉じ込めに必要なように漸近的に減少する。我々は電場がランダウギャップ内にエネルギーレベルを誘起することにより、ランダウレベルのスペクトルを変化させることを見出した。これらのエネルギーレベルに対応する状態は、外場に束縛されており、その外場で調節することが可能である。これらの状態数は電場の強度に比例する。状態密度の計算結果によれば、量子状態は低密度領域内に存在し、従って量子状態は電子輸送測定を利用して実験的に探査することが可能であろう。更に我々は、スピンがブロックされたダブル量子ドットにおける電子輸送を研究した。スピン・軌道相互作用の強度を調節することにより、ダブルドットを通過する電流は、ゼロ磁場で落ち込む、あるいは2つの電子エネルギーが反交差するような磁場でピーク値になることを示した。この振舞いは、磁場およびスピン・軌道振幅による1重項と3重項との混合に依存するためである。我々は、電流の近似表現を、輸送サイクルに含まれる状態の振幅の関数として導出した。また、有限個数の核スピンを考慮した別のモデルを考え、電子と核スピンとの間にこのモデルの結果として生じる動力学を研究した。我々は、スピンアンサンブルが熱状態にあれば、一時的な電流の規則的な振動とそれに続いて、熱的ジェインズ・カミングスモデルで見られるものと類似する準カオスのリバイバルが存在することを示した。2010年11月12日より2011年3月31日までの期間においては、ドットの性質に対するグラフェンのスペクトルギャップの効果について探究をおこなった。現実的なグラフェンが形成される基盤の効果を追求した。基盤とグラフェンシートとの相互作用が、グラフェンのディラックスペクトルにギャップをもたらすこと、及びギャップは基盤を科学的に編成させるにとで変化させられることなどが実験で示されているところであり、電子の閉じ込めや、現実的なドットポテンシャルに対するこのギャップの影響を調べることは、本研究の目的の一つである。そこで、局所的な状態密度を計算し、調整可能なエネルギーギャップの存在によって閉じ込め状態の詳細を観測可能かを検討した。詳細は、"Graphene quantum dots formed by a spatial modulation of the Dirac gap", Applied PhysicsLetters,及び、"Dirac gap-induced graphene quantum dot in anelectrostatic potential", Physical Review B,に出版された。理論的及び数値的なモデリングにより、単層グラフェンに形成される、量子ドットの物理学を考察を行い、グラフェンドットの基礎的な物理を理解することは、新しい実験への指針を与えるため、考察を進めた。グラフェンドットを作り出すことは電荷やスピンの量を制御し、微小な領域に束縛する、単純な固体システムにおける新しい相対論的効果を立証するために、重要であるため、その点についても研究を行った。2011年度において、我々はグラフェン膜の直交方向に印加された電場および均一磁場を組み合わせて形成されたグラフェン量子ドットを研究した。電場はなめらかな量子井戸型ポテンシャルを形成し、磁場はドット状態に指数関数的テールを誘起する。これらの状態は、クライン・トンネル効果として、井戸型ポテンシャルおよび静電障壁領域内でピークを示す。後者はグラフェンに特有な相対論的効果である。我々は、異なる領域でピークをもつドット状態間の結合は電磁場によって制御可能であることを示した。この結合の証拠はドットのエネルギースペクトルにおける一連の反交差ポイントの発現である。中程度の外場による、このドットの同調可能性は単層グラフェン内に量子素子を設計するために使用することができる。特に電場は、ランダウギャップ内のエネルギー準位を誘起することにより、ランダウ準位のスペクトルを変化させる。これらのエネルギー準位は比較的低い状態密度内に存在する。我々の研究では、これらのレベルの同調可能性は電場と磁場の両方により実現可能であることが示された。ドット状態は、グラフェンの相対論的特性に起因する特徴を示す。磁場が低い場合は、クライン・トンネル効果のために、量子井戸領域内にピークをもつが静電障壁領域内に大きな振動振幅も有する状態のクラスが存在する。この磁場を増加させると、障壁内での振幅は指数関数的に減少し、状態はドットの中心付近に閉じ込められるようになる。磁場によるクライン・トンネル効果の抑制は結合したドットにも利用することが可能である。理想的な想定では、対象とするドット状態は、エネルギーギャップが最大となるLLの0および1(あるいは+1)の間に存在しなければならない。我々は、量子井戸の深さを調節することによりこの条件を容易に実現できることを示した。

我々は電場がランダウギャップ内にエネルギーレベルを誘起することにより、ランダウレベルのスペクトルを変化させることを見出した。これらのエネルギーレベルに対応する状態は、外場に束縛されており、その外場で調節することが可能である。これらの状態数は電場の強度に比例する。状態密度の計算結果によれば、量子状態は低密度領域内に存在し、従って量子状態は電子輸送測定を利用して実験的に探査することが可能であろう。更に我々は、スピンがブロックされたダブル量子ドットにおける電子輸送を研究した。スピン・軌道相互作用の強度を調節することにより、ダブルドットを通過する電流は、ゼロ磁場で落ち込む、あるいは2つの電子エネルギーが反交差するような磁場でピーク値になることを示した。この振舞いは、磁場およびスピン・軌道振幅による1重項と3重項との混合に依存するためである。我々は、電流の近似表現を、輸送サイクルに含まれる状態の振幅の関数として導出した。また、有限個数の核スピンを考慮した別のモデルを考え、電子と核スピンとの間にこのモデルの結果として生じる動力学を研究した。我々は、スピンアンサンブルが熱状態にあれば、一時的な電流の規則的な振動とそれに続いて、熱的ジェインズ・カミングスモデルで見られるものと類似する準カオスのリバイバルが存在することを示した。我々の研究は当初の計画に従って進行している。現段階で多数の興味ある結果を得ており、単層グラフェン量子ドットの物理を深く理解している。特に、任意の外部電磁場を取り扱うことができ、また誘起され状態密度の数値計算に適切なソフトウェアを開発した。このソフトウェアはまた、多少変更すれば多重ドットシステムの研究にも利用可能である。電磁場の種類(電気または磁気)の個々の役割を明確に見出しており、また状態密度が比較的低いために満足すべき条件も見出した。これらの結果により我々の当初の推測が確認され、実験的に調査可能なドット物理の現実的な領域が示唆された。単一ドットの物理の研究成果を踏まえ、来年度は2つのドット間におけるトンネル結合の機構を研究する予定である。結合強度は、静電的に発生するポテンシャル障壁に関して、また2つのドット間でのエネルギーのオフセットに関しても計算される。クライン・トンネル効果の役割は、結合状態の計算を通じて明確にされ、ポテンシャル障壁が高い場合であっても大きな振動振幅をもつことが期待される。磁場そして/または基盤により誘起されるエネルギーギャップが振幅を抑制し、したがって結合強度を制御することができるかどうかを研究する予定である。結合機構の特徴である反交差ポイントの発現に特に注目しながら、ディラック方程式の厳密な対角化という視点からエネルギースペクトルを研究していく。
感性情報処理に基づくロボットの感情表現の工学的研究

本研究では,ロボットに人間と同様の心理的な内部状態(感情)を持たせることを目的として,感性情報処理に基づいた擬人化ロボットの新しい制御手法として,感情認識,感情生成,および,感情表現の工学的制御手法を提案した。これらの研究結果は,研究代表者らが参画している産学共同プロジェクトにおいて過去に共同開発された感性会話型ロボットifbot上に試作実装され,会話実験等を行うことでその効果が検証されている。また,これらの研究成果は, 18編の雑誌論文と11編の国際会議論文(いずれも査読有り),ならびに, 21編の国内学会発表論文と1冊の著書(分担執筆)として発表された。感性情報処理に基づいた擬人化ロボットの表情による感情表現のための基本技術を確立した。具体的には、複数種類のニューラルネットワークを用いてロボットの感情と顔表情とをマッピングし、ロボットの感情モデルを構築した。ロボットの表情表現に自然さを持たせるためには、感情の継続表出を実現する必要がある。一般に感情の継続表出は、作り込みの表情では困難である。そこで、砂時計型(恒等写像)ニューラルネットワークを用いて、感情と表情特性をマッピングした。このニューラルネットワークを用いることにより、表情による感情の継続表出および、数段階の感情強度の表現が可能となった。このニューラルネットワークで生成される表情を主観評価したところ、人の主観に見合った表情であることを確認した。さらに、スムーズな感情の移り変わりを実現するために、数値化された感情値から表情を生成するニューラルネットワークを提案した。これにより、より細密な感情表現が可能となった。実験では、単一感情を表出する表情については、人の主観評価に見合った表情が生成できることを確認した。2つの感情を同時に表出する混合表情については、ニューラルネットワークの汎化性能により数種類の混合表情が生成できることを確認した。混合表情生成をより自然に行わせるために、混合表情表出のためのニューラルネットワークシステムを提案した。これにより、ロボットの感情により適した表情の生成が可能となった。以上のシステムを感性ロボットに実装し、感情に伴う顔表情の変化を模擬した表情制御を可能にした。平成18年度の研究では,前年度の研究で得られた感情認識および感情表現のための基本技術を基に、これらの改良・高度化とシステム統合を実現し、人間との心理的なコミュニケーションを行うことを可能にするロボット内部の感情制御エンジン(エモーションエンジン)のモデルを提案し,そのプロトタイプを試作した。エモーションエンジンの構築においては,話者から与えられる発話音声や表情・ジェスチャから抽出した感情要素の情報を基に話者の感情を推定する「感情認識部」と自らの内部モデルによって感情が生起し話者からのコミュニケーションに反応して変化する「感情遷移部」の基本アルゴリズムを考案した。感情認識部の基本アルゴリズムでは,ベイジアンネットワークの確率推論の機能を応用した感情認識ネットワークを構築することで,これを実現した。ベイジアンネットワークの学習については、ロボットと人間との会話を想定したシナリオ(脚本)を人間に与えて感情移入させ、そのシナリオに沿って人間が抱いた感情と音声や表情から抽出した感情要素を訓練事例として与えることで学習を行った。感情遷移部の基本設計としては,ロボット内部に自らの価値観としての語の好感度DBを構築し,会話中の相手とやり取りを通じて得られた質問文と返答語の言葉情報から会話相手に対して抱く好感度(対話者好感度)を計算することで,自己に感情を生起させるモデルを考案した.これらの研究結果は,研究代表者らが参画している産学共同プロジェクトにおいて過去に共同開発された感性会話型ロボットifbot上に試作実装され,会話実験等を行うことでその効果が検証されている。また,これらの研究成果は5編の雑誌論文と1編の国際会議論文として発表されている。平成19年度は,前年度の研究で得られた感情制御技術の高度化を中心に研究を行った。まず,話者から与えられる発話音声や表情、ジェスチャから抽出した感情要素の情報を基に話者の感情を推定する「感情認識部」については,話者から与えられた発話音声の韻律特徴を用いたベイジアンネットワーク感情推定モデルを考案し,推定すべき感情種別(怒,哀,嫌,怖,驚,喜)と韻律特徴の部分観測要素(基本周波数(FO),短時間パワー(PW)モーラ単位発話継続時間(Tm))との関連性について検討を行った。結果から,「怒」についてはFO,PW,Tmのいずれかが観測できれば比較的高い推定正答率を保てること,「嫌」「怖」「喜」については,それぞれ,FO,PW,Tmの韻律要素との関連性が強いことが示唆された。また,会話ロボットに実装するための計算処理時間についても検討し,提案手法が計算速度的に実現可能性を有していることを確認した。

つづいて,自らの内部モデルによって感情が生起し話者からのコミュニケーションに反応して変化する「感情遷移部」については,昨年度に考案した会話過程に出現する語の高感度に基づいた感情生起のモデルに気分の概念を導入することで,感情制御の機能を高度化した。気分を情動の蓄積と捉え,気分遷移のグラフィカルモデルを考案し,同モデルのパラメタ設定を変更することによるロボットの性格付けのための基本アルゴリズムを考案した。これらの研究結果は,研究代表者らが参画している産学共同プロジェクトにおいて過去に共同開発された感性会話型ロボットifbot上に試作実装され,会話実験等を行うことでその効果が検証されている。また,これらの研究成果は5編の雑誌論文と2編の国際会議論文,ならびに,7編の国内学会発表論文として発表されている。平成20年度は,前年度の研究で得られた感情制御技術の高性能化を中心に研究を行った。まず,話者から与えられる発話音声や表情・ジェスチャから抽出した感情要素の情報を基に話者の感情を推定する「感情認識部」については,話者から与えられた発話音声の韻律特徴を用いたベイジアンネットワーク感情推定モデルにおける感情推定の高度アルゴリズムを考案した。ベイジアンネットワークが各感情毎に推定確率値を出力できることに着目し,多段階に感情推定を行うことで推定正答率を改善することに成功した。つづいて,自らの内部モデルによって感情が生起し話者からのコミュニケーションに反応して変化する「感情遷移部」については,昨年度に考案した会話過程に出現する語の高感度に基づいた感情生起のモデルへの付加機能として,ユーザが希望する性格にロボットの性格付けが正しく付与できるように,感情生起モデルの性格設定パラメータと会話ユーザが受ける印象との相関を因子分析により分析した。結果,提案した感情生起モデルがロボットの性格において「穏-厳因子」「悲観-楽天因子」「感情-理性因子」の性格付け度合いを調節できることが確認された。また,これらの研究成果は7編の雑誌論文と4編の国際会議論文ならびに7編の国内学会発表論文として発表されている。
潰瘍病態における各種増殖因子とプロスタグランジンの意義-分子生物学的検討-

Transforminggrowthfactor-β(TGF-β)は各種創傷モデルにおいてその治癒を促進させることが知られているが、消化性潰瘍治癒における役割は明らかにはされていない。我々は岡部らの方法に準じてラットに酢酸潰瘍を作成し、その治癒過程におけるTGF-βおよび各種細胞外基質のmRNA発現動態をNorthern blot法を用いて検討した。さらに、潰瘍治癒促進作用を有するプロスタグランジンE1誘導体および潰瘍治癒遅延作用を発揮するインドメサシンによりTGF-β動態におよぼす影響を検討し、以下の結果を得た。1.TGF-βのmRNAは健常部に比し潰瘍部位で有意に増加していた。特にその増加は潰瘍治癒の早期にピークを有し、その後漸減し瘢痕期ではほぼ正常レベルに戻った。2.コラーゲン、フィブロネクチン(FN)、ラミニンなどの細胞外基質mRNAの潰瘍部位での発現も、健常部に比し有意に増加していた。その増加はTGF-βと同様もしくはやや遅れてピークを示した。3.正常組織では発現を認めない胎児型フィブロネクチンmRNA(EIIIA,EIIIB-FN)の発現が、治癒早期の潰瘍部位で認められた。4.プロスタグランジンE1誘導体により潰瘍部位でTGF-βは有意に増加し、逆にインドメサシンによりTGF-βは低下した。以上のことより、TGF-βが消化性潰瘍治癒において重要な役割を果たしていることが明らかにされた。また、その作用機序として各種細胞外基質の産生促進作用が推測された。さらに、プロスタグランジンE1誘導体による潰瘍治癒促進作用に潰瘍部位でのTGF-βの増加が関与する可能性が示唆された。
英国における電子衝突研究に関する調査

原子分子の関与する衝突過程の研究において,その基礎過程の一層の理解および様々な分野への応用を目指して,日本と英国の研究者の間で共同研究の計画が進められている.その内で特に,電子と原子分子の衝突の分野について,英国の研究の現状を調査し,今後の協力の可能性を英国側研究者と協議するのが,本調査研究の目的である.英国における電子衝突の理論的研究は主として次の二つの共同研究に組織されている:(I) Collaborative Computational Project No.2(CCP2,代表者ベルファスト・フィーンズ大学Kingston教授),(II)Opacity Project(ロンドン大学Seton教授).前者は,大型計等コードの開発および各種計等法の比較を目的とし,原子・イオン・分子すべてを対象としている.後者は,星のopacityを求めるための基礎データを得るのが目的で,鉄以下の軽い原子およびそのイオンを対象とする.両者とも20名程度の研究者およびその学生が中心で両者にまたがっている研究者も多い.上記のグループとも現在ではR行列法を用いて計算が主となっている.この方法はBurkesにより英国で開発されたので,特にエネルギーの低いところでは最も正確な答を与える.ただし,重い原子や分子への適用ははじまったばかりである.この方法はぼう大な計算時間を必要とし,それだけにその正しさを確かめるのは容易ではない.またエネルギーが高くなると実際上,適用不可能である.そこで,今回の調査研究の結果として(1)R行列法を我が国にも導入し,必要に応て分担し,また我が国が自前でも詳しい計算が出来るようにする.(2)R行列法と相補的な手法を開発し, R行列法の精度を確かめると共に,高エネルギー領域などでの計算を行う.ことにより,日本の研究者が英国の研究者と協力することが可能であり,また望ましくもあるという結論に達した.原子分子の関与する衝突過程の研究において,その基礎過程の一層の理解および様々な分野への応用を目指して,日本と英国の研究者の間で共同研究の計画が進められている.その内で特に,電子と原子分子の衝突の分野について,英国の研究の現状を調査し,今後の協力の可能性を英国側研究者と協議するのが,本調査研究の目的である.英国における電子衝突の理論的研究は主として次の二つの共同研究に組織されている:(I) Collaborative Computational Project No.2(CCP2,代表者ベルファスト・フィーンズ大学Kingston教授),(II)Opacity Project(ロンドン大学Seton教授).前者は,大型計等コードの開発および各種計等法の比較を目的とし,原子・イオン・分子すべてを対象としている.後者は,星のopacityを求めるための基礎データを得るのが目的で,鉄以下の軽い原子およびそのイオンを対象とする.両者とも20名程度の研究者およびその学生が中心で両者にまたがっている研究者も多い.上記のグループとも現在ではR行列法を用いて計算が主となっている.この方法はBurkesにより英国で開発されたので,特にエネルギーの低いところでは最も正確な答を与える.ただし,重い原子や分子への適用ははじまったばかりである.この方法はぼう大な計算時間を必要とし,それだけにその正しさを確かめるのは容易ではない.またエネルギーが高くなると実際上,適用不可能である.そこで,今回の調査研究の結果として(1)R行列法を我が国にも導入し,必要に応て分担し,また我が国が自前でも詳しい計算が出来るようにする.(2)R行列法と相補的な手法を開発し, R行列法の精度を確かめると共に,高エネルギー領域などでの計算を行う.ことにより,日本の研究者が英国の研究者と協力することが可能であり,また望ましくもあるという結論に達した.
睡眠調節機構と麻酔の相互作用に関する研究

睡眠と麻酔は一過性の意識消失を伴うという共通点があるため、睡眠調節機構と麻酔メカニズムの関連は非常に興味深い。しかしながら、これまでこれら2つの現象の相互関係を詳細に検討したものはほとんどなかった。本研究は、生理的睡眠を増幅させるさまざまな刺激が、麻酔薬の作用に与える影響を調べることによって、睡眠と麻酔の関係をより明らかにしようとする試みであった。まず、最もよく研究されている内因性睡眠調節物質であり、かつ病的睡眠でその主体をなすと考えられている腫瘍壊死因子とインターロイキン-1のサイトカイン、と静脈麻酔薬の相互作用をラットを用いて検討した。結果として、脳室内または腹腔内に投与されたこれらのサイトカインは・静脈麻酔薬ケタミンとプロポフォールの麻酔作用時間短縮した。次に、生理的睡眠を増強する刺激である断眠が、麻酔薬の作用にどのような影響を及ぼすか、ラットを用いて検討した。結果、断眠時間が長くなるにつれ静脈麻酔薬ケタミンとプロポフォールの麻酔作用時間が延長することが解った。すなわち、生理的睡眠を刺激することによって麻酔薬の作用が増強することが示唆された。睡眠と麻酔は一過性の意識消失を伴うという共通点があるため、睡眠の脳内機構が麻酔メカニズムとどのような関係にあるかは非常に興味深い。睡眠調節機構は麻酔メカニズムに深くかかわっているのか、それとも麻酔メカニズムは睡眠のメカニズムとは無関係であるのか、また麻酔薬によってそれらのかかわり方は異なるのかなど多くのことは謎である。最近の睡眠科学の発展により睡眠の神経性ならびに液性調節機構についての解明が進んできたが、睡眠のメカニズムから麻酔のメカニズムを見るという視点での研究はほとんどない。そこで本研究課題によって睡眠調節機構と麻酔の相互関係を明らかにしたい。まず研究初年度の平成12年度は、生理的睡眠を刺激する操作である断眠が静脈麻酔薬の作用にどのような影響を与えるのか検討した。ラットを4時間、6時間または8時間断眠させた後に静脈麻酔薬を腹腔内投与して正向反射消失時間を測定した。その結果、断眠時間を増加させるに従って静脈麻酔薬のケタミンおよびプロポフォールの作用は増強されることが明らかになった。以上の結果、生理的に睡眠を調節しているメカニズムが麻酔薬の中枢作用にも影響していることが示唆された。さらに感染症時の過剰睡眠を引き起こす原因物質としてよく知られている催眠性サイトカインと麻酔薬の相互作用を検討した。代表的催眠性サイトカインであるインターロイキン-1(IL-1)や腫瘍壊死因子(TNF)をラット脳室内または腹腔内に投与し、さらに静脈麻酔薬を腹腔内に投与してその作用時間を測定した。その結果予想に反してIL-1やTNFは麻酔薬の作用時間を減少させた。これはIL-1やTNFの中枢神経系における抗鎮痛作用やストレス増強作用が前面に出る時間帯に麻酔薬を投与したためと考察しているが、催眠性サイト力インと麻酔薬の相互作用については次年度以降さらに詳細に検討したい。そこで、睡眠に関わる様々な刺激を実験動物に加えた上で麻酔薬を投与し、その麻酔薬の作用の変化を研究した。まず、睡眠を増加させる最も代表的な刺激である断眠と麻酔薬の作用の関係を検討した。ラットを用いて、4時間、6時間または8時間の断眠を行い、さらに静脈麻酔薬のケタミンまたはプロポフォールを腹腔内に投与して、その作用を正向反射の消失時間で評価した。その結果、断眠の長さに従って麻酔薬の作用が延長が認められた。さらに8時間の断眠とケタミンの相互作用を、ラットの脳波と筋電を測定することによって詳細に検討した。この脳波と筋電を用いた研究においても、断眠はケタミンの麻酔作用を増強した。さらに、ケタミンは断眠による睡眠増強作用を抑制しないことも明らかになり、以上のことから生理的な睡眠調節機構の増強は麻酔作用をも増強することが示唆された。さらに、睡眠調節に関わっているサイトカインであるインターロイキンー1(IL-1)および腫瘍壊死因子(TNF)と静脈麻酔薬ケタミンまたはプロポフォールの麻酔作用の検討をした。IL-1またはTNFを脳室内または腹腔内に投与してすぐに麻酔薬を投与した場合、これらのサイトカインがケタミンおよびプロポフォールの麻酔作用を短縮することがわかった。

これは、これらのサイトカインがケタミンおよびプロポフォールの麻酔作用を短縮することがわかった。これは、これらのサイトカインが投与直後に痛みに対する過敏性を増すことと関係しているのではないかを考察している。以上のように、脳内の睡眠調節機構は麻酔と深く関わっていることが本研究によって徐徐にあきらかにされており、来年度も引き続き研究を進めていく。睡眠と麻酔は一過性の意識消失を伴うという共通点があるため、生理的睡眠調節機構と麻酔メカニズムの関連は非常に興味深い。そこで、睡眠に関わる様々な刺激を実験動物に加えた上で麻酔薬を投与し、その麻酔作用の変化を検討した。まず、生理的睡眠を刺激する代表的なものとして断眠実験を行った。すなわち、ラットを4時間、6時間、または8時間にわたってgentle handling法を用いて眠らさないでおき、その後に麻酔薬のプロポフォールまたはケタミンを投与し、麻酔作用を正向反射消失時間で評価した。その結果、ラットの断眠時間が長くなる程、麻酔薬の作用時間は有意に延長した。さらにこの断眠による麻酔薬効果増強は、脳波測定によっても確かめられた。次に、生理的睡眠を強くコントロールしているサーカデアンリズムに注目し、麻酔薬の投与時刻による作用の変化を検討した。すなわち、ラットの活動期である暗期に入ったばかりの時刻に静脈麻酔薬ケタミンを投与すると、その麻酔作用はラットの休息期である明期に入った時刻に投与した場合に比較して有意に短縮した。以上の結果から、麻酔薬の作用は生理的睡眠に強い影響をおよぼしているサーカデアンリズムによっても修飾される可能性が示唆された。これらの結果を総合すると、脳内の生理的睡眠を制御する機構は、麻酔薬とりわけ静脈麻酔薬の作用を修飾することが明らかになってきた。今後は脳内睡眠調節機構と吸入麻酔薬の関係などについての検討が期待される。
聴覚障害者の施設環境改善に関する研究

本研究の目的は、聴覚障害児・者が施設を利用する際に、必要な施設利用情報を入手し、聴覚障害のない他の利用者との円滑なコミュニケーションがはかれる環境を創り出すための様々な知見を得ることである。研究方法は、事前準備として実施してきた成人聴覚障害者の環境改善調査を踏まえて、(1)ろう学校に通う児童・生徒の情報のバリア意識調査、(2)全国ろう学校における聴覚障害児童・生徒のための施設整備及び聴覚障害者情報提供施設の現状調査、(3)公共的施設・空間における音声情報の実態調査等を行った。結論として、幼児期に相当のコミュニケーション訓練を行うことで、成長とともに就学後にコミュニケーションの改善が見込まれること、学校でも家庭でも、あるいは社会においても多様な視覚的情報を中心とした情報環境整備の必要性が判明した。その一方で、現在のろう学校においても十分な聴覚障害対応設備が用意されていないこと、また、人と人の会話、後方からの自転車のベルの音が聞こえないなど、日常生活の不便さも改めて浮き彫りになった。特に鉄道や医療機関利用でのバリア感は既往文献研究と同様な結果が得られた。さらに聴覚障害のある利用者が最も必要としている緊急時、災害時の情報入手手段の開発や整備が遅れており、今後の研究課題である。同時に、消防法をはじめとする法的環境整備の必要性が確認された。尚、(3)音声実態調査は、今後の継続研究課題であるが、施設における音環境のコントロールの必要性もさることながら、公共空間における最も重要な情報・コミュニケーション手段としては、多様な手段による視覚的情報の提供が基本であり、単に文字やピクトによる情報伝達だけでなく、建築設備、空間設計においても施設を安全に利用するための方法が多様に存在することが判明した。本研究は、これまでの社会環境のバリアフリー化整備の中で最も遅れていた一つである聴覚障害者の生活環境、施設環境改善を目的に聴覚障害者の抱えている潜在的ニーズを掘り起こし、生活面で生じている具体的な情報環境バリアを捉え、それらの情報環境バリアを聴覚障害児・者がどのような経験を経て認知しているか、またそれらバリアの要因を解析し、聴覚障害者の情報入手及び情報提供ニーズに適応した環境改善、施設整備の方法について具体的知見を得ることを目的としている。本研究は平成15年度、16年度の2カ年間の研究予定であり、本年度は聴覚障害と環境問題に関わる基礎的な文献研究、ろう学校における児童、生徒の教育環境、教育方法及び聴覚障害者情報提供施設の現状把握を主として行った。ろう学校施設ではほぼ全国的に磁気ループの敷設やTVモニターを活用した文字情報の利用が把握されたが、聴覚障害児の障害レベルは多様であり、補聴器のみの組み合わせがどの程度うまくいっているかについて、聴覚障害児童・生徒のバリア認知プロセス調査と併せて次年度に実験を行う予定である。聴覚障害教育面では、多様なレベルに対応した個別教育が求められていることが理解される。小、中等部の授業では学力を教授するためのコミュニケーションの理解が最大課題となっており、環境設備面での限界が見られる。聴覚障害者情報提供施設では日常的には設備に依存する傾向は少ない、緊急時の情報提供については極めて関心が強い。京都市の聴覚言語障害者センターでは、光走行式避難誘導システムを各階に導入し、このシステムを利用した避難訓練を実施している。このシステムは実は聴障者のみならず、すべての利用者に有効であるとの感触を得た。以上の他、本年度は鉄道駅等における文字・視覚情報提供に関する資料調査を行った。次年度は施設用途としては複数の用途について、音情報の入手実験を行う予定である。本研究は、聴覚障害者の施設利用環境の改善のために、聴覚障害者の抱えている情報バリアの要因を明らかにし,聴覚障害者の情報入手及び円滑なコミュニケーション環境の改善手法について効果的な知見を得ることを目的としている。

平成16年度は、(1)ろう学校在籍児童・生徒のコミュニケーション手段の実態調査と、家庭生活、学校生活、社会生活におけるバリアの認知状況、(2)先端的ろう学校における聴覚障害対応整備状況の調査、(3)日常的な建築施設における音環境調査について予備的実験、等を行った。結論として、(1)、(2)の調査では、幼児期に一定の補聴器を活用することで、コミュニケーション環境の改善が見込まれることが判明した。しかし、一方で人と人の会話、後方からの自転車のベルの音が聞こえないなど、日常生活の不便さも改めて浮き彫りになった。特に鉄道や医療機関でのバリア感は既往文献研究と同様な結果が得られた。また、聴覚障害者の専門教育施設であるろう学校でも十分な聴覚障害児・者への対応が用意されていないことも判明した。こうした調査から、聴覚障害者のコミュニケーションバリアの要因と手話や聴力を補完する多様な設備機器の利用実態が明らかとなった。(3)の調査研究は、今後の継続研究課題であるが、施設における音環境のコントロールの必要性もさることながら、公共空間における最も重要なコミュニケーション確保としては、多様な視覚情報の提供が基本となることが再確認された。また、ろう学校で実現しているように、単に文字やピクトによる情報伝達だけでなく、建築空間設計においても施設を安全に利用するための方法が多様に存在することが分かった。また、上記の各種調査から、非常時、災害時の情報入手手段の整備が遅れており、今後の研究課題であると同時に、消防法をはじめとする法的整備の必要性が確認された。
木材の細胞構造を微小反応装置として機能させる、カーボン材料創製と機能化

木材は数μm径の細管から成る細胞構造を持つ。反応場をマイクロサイズにすると、化学反応そのものに本質的な影響を与え、マクロで実現しない反応でも効率よく展開されることが知られている。本研究では、木材の天然の細胞構造を微小反応装置として機能させることで、木材自身が熱分解して放出する微量なガスを原料とした気相成長により、円錐黒鉛ウイスカを作製し、さらに炭化後も保持される木材由来の細胞構造を、微小反応装置として再度活用して機能材料化に用いた。これにより、円錐黒鉛ウイスカの硫酸インターカレーション、膨張化など、木材細胞骨格を利用した新しい加工可能性を拓いた。本研究では、木材の天然の細胞構造を微小反応装置として機能させることで、木材自身が熱分解して放出する微量なガスを原料とした気相成長により、新奇なカーボン材料を創製する。さらに、炭化後も保持される木材由来の細胞構造を、微小反応装置として再度活用して機能材料化に用いる。これらの材料創製をとおして、木材細胞構造の微小反応場としての機構(マイクロシステム)を明らかにすることを目的としている。研究実施計画では、(1)気相成長炭素の創製と、低温形成と収率増大を目指した方法の効率化を一年目に、(2)生成した気相成長炭素を担持した細胞構造を利用した機能材料化を次年度以降に遂行することとしたが、実際には同時並行して遂行し、(1)に先駆けて(2)に関する成果が得られたので、以下に記述する。木材にSiCを添加して2000°C以上で炭化すると、木材の熱分解ガスを炭素源として気相成長炭素物質「円錐黒鉛ウイスカー」が細胞壁面に生成するが、この円錐黒鉛ウイスカーは、炭素六角網平面の円錐がらせん状に堆積した、構造規則性の極めて高い針状の炭素物質である(Saito et al., Carbon,2007)。今回、この円錐黒鉛ウイスカーを担持した細胞を、細胞構造を保持したままで電極として用いる電気酸化法により炭素六角網平面層間への硫酸の挿入(イシターカレーション)を試みた。顕微ラマン分光により、両者に硫酸の層間挿入がみとめられた。この結果は、らせん円錐構造をとる炭素六角網平面のインターカレーションの可能性を示すものであると同時に、円錐黒鉛ウイスカーが細胞内腔に担持された状態で細胞骨格ごと反応させる、新しい素材創製の手法であり意義深い。この成果を第60回日本木材学会大会(2010年3月)で発表した。木材にSiCを作用させて非酸化性雰囲気で2000°C以上に加熱すると、細胞壁から発生する熱分解ガスを炭素源とした気相成長により、ヘリンボン型炭素物質が生成する。このヘリンボン炭素は、炭素六角網平面が頂角136°の円錐を成してらせん状に連続して堆積し、径数μm、長さ数十μmの針状に成長した炭素物質である。この生成において、数μm径の細管から成る木材の細胞構造は、細胞壁から発生した少量の熱分解ガスを、その細胞内腔に貯めて効率よく固相沈着させる役割を担うと考えられている。本研究では、木材の天然の細胞構造を微小反応装置として機能させることで、(1)木材自身が熱分解して放出する微量なガスを原料とした気相成長で生成する新奇なカーボン材料のキャラクタリセしション、(2)さらに、炭化後も保持される木材由来の細胞構造を、微小反応装置として再度浩用して機能材料化に用いることをめざしている。これらの材料創製をとおして、木材細胞構造の微小反応場としての機構(マイクロシステム)を明らかにすることを目的とする。H22年度は、ヘリンボン炭素が足場とする細胞構造もろとも加工・利用する方法について重点的に取り組んだ。細胞骨格をそのまま陽極として用いることで、その細胞内腔に生えたヘリンボン炭素を帯電させ、硫酸中電気酸化処理により硫酸ヘリンボン炭素層間化合物を合成することに成功した。また、硫酸黒鉛層間化合物を加熱して「膨張黒鉛」を得るように、硫酸ヘリンボン炭素層間化合物から膨張ヘリンボンを得ることに成功した。この膨張ヘリンボンは電子線照射によるチャージにより、バネ挙動を示すことを発見した。この成果の一部を炭素材料学会および員本木材学会大会で発表し、投稿準備中である。この結果の意義は、ヘリンボンの単離収集の困難さを避け、細胞内腔が反応場として生成したヘリンボン炭素を、足場細胞壁ごと陽極として加工する方法を見出した点にある。

また、この方法による加工で得ることができた新規な「膨張ヘリンボン」は、らせん状の炭素構造の「マイクロサイズのバネ」としての新しい物性利用可能性を提示するものとして重要である。前年度には、円錐黒鉛ウイスカを担持させた木炭ブロックをそのまま電極として、電気酸化により、内部の円錐黒鉛ウイスカをインターカレーションさせることに成功した。本年度は、これを処理し機能化を図った。円錐黒鉛ウイスカのようなヘリンボン型炭素構造の場合、活性の高い炭素六角網平面エッジ部が表面に存在するが、それらが互いに結合して不活性化している。そこで先ず、エッジ部を露出させる活性化が必要であると当初考えていたが、硫酸中でのインターカレーションによって既に達成されていた可能性があることが判った。これはインターカレーション処理を行った試料が、加熱等により膨張化した事実による。インターカレーション反応の成否は顕微ラマン分光法と透過電子顕微鏡観察とにより確認した。インターカレーションにより層間が押し広げられるように膨張して円錐黒鉛ウイスカは軸方向に伸長するが、ふたたび閉じて逆的にバネのような挙動を示すことが明らかとなった。この現象は電池化や膨張黒鉛化などへ応用が可能で、電池、断熱材、緩衝材などの工業原料・資材など幅広い応用可能性があるほか、インテリジェント材料として未知の利用可能性もある。さらに、従来、理論から明らかとされていたスパイラル状の炭素六角網構造が、この現象の観察から実験的に示されたことにもなり、学術的意義も大きいと考えられる。ただし可逆的な伸縮の原理について未解明な点が多く、応用可能性を広げるためにもさらに明らかにしていく必要があると思われる。