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肺組織標本における動脈肥厚度を定量的に計測するために，肺組織画像から画像処理によって肺動脈を抽出するシステムを開発し，動脈肥厚度の計測に適用した。収縮状態の血管断面から幾何学的な手法を用いて収縮前の状態を推定する方法を提案した。従来からの病理学的知見と良く一致し，本システムの有効性が示された。

３層構造のスラブ型薄膜光導波路センサを試作し，理論的解析と実験にもとづいた化学物質の光吸収に関する基礎特性を示した。生化学物質である赤血球中の３種類のヘモグロビン濃度と吸収係数の定量測定を行い，生化学センサとしての有効性を示した。

位相エンコードの回数を減らすことによってデータ数を縮小した磁気共鳴画像信号に対し，特異値分解を伴った線形予測法による信号外挿アルゴリズムを適用する画像再構成法を提案した。従来のMartin法に比べてトランケーション・アティファクトを低減するとともに分解能の向上がはかれることを明らかにした。

３層構造のスラブ型薄膜光導波路センサにおけるエバネッセント光の伝搬吸収について理論的解析を行い，種々の吸収物質の濃度計測の可能性を示した。また，実験によりセンサとしての有効性を示し，とくにセンサの高感度化を達成した。

速度計測を目的とするレーザードップラ流速計のドップラ信号で十分なＳＮ比が得られない場合，ニューラルネットワークを用いて良好に信号処理を行い，流速測定が可能なシステムを提案した。本システムを微小血管内の血流速度計測に応用し，その有効性を示した。

微小血管内の血流速度分布を画像計測する動画像処理法を提案し，顕微鏡下で得られる各種血流画像の定量的解析を行った。動画像処理法として局所相関法を採用し，速度ベクトルの推定に階層画像を用いることによって流速の速い細動脈に対しても適用が可能となり，本システムと画像処理アルゴリズムの有効性を確認した。

肺疾患によって起こる肺胞壁の線維化と肺血管の肥厚度を染色病理標本から自動的に計測する画像処理システムを開発し，肺胞壁線維化の客観的かつ有効な測定を行う方法について検討した。本法を用いて肺疾患による肺胞壁の線維化と血管の肥厚度の傾向について調べ，組織標本からの肺疾患の識別の可能性を示した。

ＤＣＦＨ―ＤＡを蛍光プローブとして貧食細胞であるヒト末梢血単球の活性酸素産生能をフローサイトメータで測定評価した。他の白血球と弁別するために単球表面抗原を強く認識するＰＥ標識モノクローナル抗体を使用した。各種炎症性疾患および胃癌・大腸癌の進行癌・末期癌で単球の活性酸素生能が増大することを認めた。

組織微小循環系における赤血球の流動現象を高速ビデオシステムで画像取得し，その連続画像に対して動画像処理法の一つである濃度勾配法を適用して流速分布（オプティカル・フロー）を求める方法を開発した。本システムにより細動脈，細静脈，毛細血管内の種々の血流動態を解析し，その有効性を示した。

組織レベルの微小血管の酸素飽和度測定において問題となるヘマトクリットや血管径の変化といった微小血管の特殊性が測定に及ぼす影響を基礎実験によって調べた。これらの影響を受けることなく正確に微小血管の酸素飽和度を測定する方法について検討した。

特異値分解にもとづく線形予測法により核磁気共鳴のＦＩＤ (free induction decay) 信号から共鳴スペクトルを精度よく求める４種類の解析手法を比較検討した。カリウムおよびリンのＦＩＤ信号に対して雑音を重畳した場合のスペクトル推定において安定性と有効性が示された。

逆流をともなうリンパ流速の測定を行うために，流れの方向判別機能を有する光ファイバアレィ型空間フィルタ速度計を製作し，これを倒立型顕微鏡に組み込み，その性能評価を行った。本システムを使い，微小リンパ管におけるリンパ流速とリンパ管径の同時測定からリンパ輸送機構の解析を行った。

機能的電気刺激による筋力の再強化から対麻痺者の平行棒内起立，立位保持および歩行について詳細に検討した。筋力の再強化は大腿四頭筋刺激による膝伸展トルクの増強にみられ，起立動作については床反力の持続にみられ，またフィードバック姿勢制御と平行棒内歩行について機能的電気刺激の有効性が得られた。

スポーツ鍛練者の自律神経調節が心機能および呼吸機能に及ぼす影響を，持久力テストに対する適応効果の面から検討し，その健康・体力管理に用いうる可能性を示した．心電図，血圧，呼吸量の同時計測時系列データをスペクトル解析し，それぞれの低周波成分の変動とコーヒレンスの関係から評価した．

慢性腰痛者と非腰痛者を対象に脊椎、腰椎回りの筋肉群の動作関与を筋電図のスペクトル解析により調べ、腰痛発生因子の分析と診断治療指針の提案を行った。

高速度高感度ビデオシステムを用いてラット腸間膜リンパ管中のリンパ流速を顕微鏡下で観察可視化し，ＰＣレベルで画像解析を行った．個々のリンパ球を識別し，その流速ベクトルを自動的にもとめるアルゴリズムにより，今まで不明であったリンパ流速の拍動性，逆流特性などが明らかとなった．

冠状動脈を心筋によって部分的に覆うマッスルブリッジの存在が冠状動脈の動脈硬化促進作用を担っている可能性について，外科的手法ならびにモックサーキットを用いた物理的モデル実験により検証した．

蓄積疲労感とメンタルストレスが自律神経系に及ぼす影響を心拍変動の変化により評価する方法を提案し，その時系列データのスペクトル解析から低周波成分の変化が疲労・ストレスと高い相関を有することを示した．

ヒトの直立制御システムの機構を解明するために前庭感覚，視覚，及び体制感覚フィードバックを独立に制御できる実験システムを構築し，それぞれの感覚フィードバックの制御特性を定量的に評価した．

片麻痺患者の機能改善のために閾値下の電気刺激を加え，膝関節の自発性屈伸動作を促進させることに成功した．その効果を検討するために脳運動野の磁気刺激を行い，運動誘発電位の高まりを観測し，電気刺激による促進効果が妥当であることを確認した．