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生体顕微鏡, 超高速ビデオテープレコーダおよび画像処理システムを用いることにより, ラット腸間膜集合リンパ管内のリンパ球の流動を映像化し, リンパ球の抽出とその流速を計測する処理アルゴリズムを開発した。画像処理は平滑化, 境界強調, メディアンフィルタリング, リンパ球の抽出, フレーム間のリンパ球の対応づけ, 流速算出という手順で行われる。その結果, リンパ流は２〜３mm／秒の流速, 60〜100 μｌ／時のリンパ流量で流れており, 周期的変動を示すことが定量的に示された。

追跡眼球運動の特性は被験者の注意力によって変化する。本研究ではTarget Brightness Feedbac Ｋ（ＴＢＦ）法により被験者の注意力を喚起し、追跡眼球運動を測定した。ＴＢＦ法では運動視標を正確に追跡している場合には目標が明るく点灯している。ＴＢＦ法の適用によりサッケードの発生頻度が減少し, サッケード開始時の追跡位置偏差が増加した。また位置偏差とサッケードの振幅の比が減少するという新知見が得られた。

機能的電気刺激により筋収縮の比例制御を行わしむるために各種のディジタル閉ループ制御システムを提案し, その評価を行っている。北森法を用い, ＰＩＤ，ＰＩ，Ｉ，ＩＰＤ，ＩＰ制御器を設計し, それぞれをヒト下肢の張力制御に適用した。その結果, ＰＩＤ，ＰＩ，ＩＰＤ制御器は安定な制御動作と筋の非線形特性の補償を可能にしたが, 特にＰＩ制御システムは他に比べ, より早い応答時間を示し, 最適であった。

機能的電気刺激により下肢麻痺者の足首関節制御を行うことを目的として, 本研究では伸展と屈曲の２方向成分のディジタルＰＩＤ制御システムを新たに構築し, その基礎特性を検討した。ステップ入力に対する振動様の応答あるいはオーバーシュートを抑えるため３次のバターワース低域フィルタを目標値フィルタとして使用すると極めて安定な制御応答が得られ, ２方向成分の閉ループ制御の有効性が示された。

追跡眼球運動ゆらぎが注意力（集中力）の変化によってどのように変化するかを, スムースパ　ーシュート（ＳＰ）の最高速度, サッケード（ＳＣ）の大きさ, ＳＣ開始時の視標と眼球との位置偏差, ＳＣ終了時の視標と眼球と眼球との位置偏差, ＳＣの位置偏差補正率の５つのパラメータを用いて評価した。その結果, 注意力の向上によって追跡眼球運動のゆらぎが小さくなり, 安定性が高まる傾向にあることが明かになった。

機能的電気刺激により麻痺四肢の動作制御を正確に行うには, 多関節制御が必要となる。本研究では膝と足首の２関節に対象を限定し, 両者を同時に制御した際に起こる関節間の相互関係を実験的に検討した。さらに閉ループコントローラを用いて両関節を独立かつ同時に制御した結果, 極めて良好な分散制御が可能であることが示された。

ラット腸間膜集合リンパ管の収縮運動のリズム性を解析するために, ビデオ録画された腸間膜の顕微鏡画像からリンパ管壁のみを抽出し, その管径を連続計測する最適な画像処理アルゴルリズムを開発した。リンパ管壁の自動抽出においては微分値およびその方向だけでなく, リンパ管の走行情報をも利用することによって, リンパ管壁のみの抽出ができ, さらに新たに開発した円形走査法を用いることにより管壁の形状にかかわらず正確な管径計測ができた。その結果, in?vivo状態におけるリンパ管収縮運動の周期性を定量化することが可能と

麻酔中や呼吸管理中に強制振動法による呼吸器インピーダンス測定を行う場合の気管内チューブの影響を, ランダムノイズを用いて０〜20Ｈｚの範囲で検討した。気管内チューブが長く, 内径が小さい程インピーダンスは大きく, 特に高周波領域で著明な周波数依存性を示したが, slip jointの形状やチューブの湾曲によるインピーダンスへの影響は少なかった。気管内チューブを介しての呼吸器インピーダンスの測定は10Ｈｚ以下の低周波領域に対しては十分可能であることが示された。

固体表面からの鏡面反射光を利用することにより固体表面の速度とその移動方向を計測するレーザードップラ法を考案し, さらに速度と移動方向の信号成分の分離や移動方向の正負判別が可能となる光学系の構成法を提案した。回転円盤や磁気テープの速度および移動方向を測定する基礎実験の結果, 試作したレーザードップラ速度計の有効性が確認された。

動的視標追跡中の被験者にTarget Brightness Feedback法を適用し, 注意力を喚起することにより追跡眼球運動特性, とくにサッケード運動特性の変化を調べた。注意力の向上によりサッケードの減少, サッケード開始点の位値偏差の増大, その位値偏差に対するサッケードの大きさの比に減少が見られた。注意力が高まると周辺視で追跡する傾向がみられ, Saccadic Suppression を回避するために生ずるものと考えられた。

片麻痺疾患に多くみられる不随意的な筋活動である筋痙攣症状の痙性を筋表面上に設置した振動センサを用いて測定した。このマイクロバイブレーションをＦＦＴ法によりスペクトル解析し，特定周波数域のパワー比率を判別分析した結果，痙性の程度を評価できることがわかった。

大腿四頭筋を電気刺激して立位姿勢を維持する機能的電気刺激法において，筋疲労の原因と影響を観測し，その対応法を検討した。持続刺激および断続刺激の両者に対して膝関節屈曲モーメントと床反力を測定し，その定量データから断続電気刺激により疲労を軽減できることが明らかになった。

ヒト末梢血中の単球の貧食能を測定するために, 磁気マイクロビーズを単球に貧食させ磁気吸引力によりリンパ球と分離し，その数量を計数する磁気泳動法を開発した。これを用いて胆癌患者の単球貧食能を評価した結果，健常者に比べ明らかに低下することを見出した。

運動筋の支配神経を電気刺激して機能再建する機能的電気刺激において，対麻痺者の立位姿勢を維持する方法を倒立振子モデルで近似したＩＰＤ制御システムのフィードバック制御により実現した。

従来写真フィルムを用いて変位・速度の２次元分布測定を行っていたスペックル写真法に液晶空間光変調器を応用し，処理の高速化をはかったスペックル変位・速度計測法を提案した。

光ファイバアレイを用いて構成した空間フィルタ速度計を顕微鏡に組み込み，ラット腸間膜における微小リンパ管内のリンパ流速の測定に応用した。信号処理系に周波数シフト機能を有し, リンパ流の逆流を時系列データとして測定記録できることを示した。

光学情報処理のもつ情報量に依存しない演算の高速性とディジタル画像処理における処理アルゴリズムの柔軟性という双方の利点を生かした定量的可視化法の構築をねらいとして機能性光学素子である液晶ディスプレイを用いた粒子イメージ速度計の開発を行った。

運動物体を追跡視覚する際に起こる追跡眼球運動特性が認識における注意力によっていかに変動するかを実験的に定量化した研究である。追跡眼球運動特性変化から注意レベルの変化を推定すると同時に追跡中の注意レベルの時間的変動が推定できることを示した。

従来，最適化問題の解法やパターン認識に使われてきたニューラルネットワークを時系列信号である各種生体生理信号の処理と解析に使用する事例を示し，その計測結果における有効性を述べた

空間光変調素子である液晶ディスプレィを粒子イメージ速度計に導入する際に，良好な測定を行うための粒子像の条件について理論と実験の両面から検討した。