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本研究では機能的電気刺激の筋収縮制御システムに適応制御系を導入した場合について, 制御系の非線形性に対する安定性を評価した。またＰＩ制御器と適応制御器を結合した新しい制御系を提案し, 安定性をシミュレーションより評価した。その結果, 提案した制御系は適応制御系よりも高い安定性を示した

追跡眼球運動中の被験者の視標に対する注意力を高めるためにTarget Brightness Feedback法 を開発し, これを用いてサッケード特性の注意力依存性を調べた。注意力の増加にともないサッケードの振幅とサッケード開始時及び終了時の位置偏差が減少し, 安定した追跡眼球運動が行われることを見い出した。

直流高勾配磁界により免疫細胞を分離する磁気泳動法の原理と基礎特性を詳細に示し, ヒト血中単核球成分のリンパ球と単球をその磁性体小粒子貧食能の違いにより分離した結果について述べた論文である。本法により磁性体をラベリングした免疫細胞が高収率で分離回収できることを明らかにした。

機能的電気刺激により膝と足首二関節を同時制御する閉ループ制御システムを提案した。とくに一方の関節運動が他方に影響を与え, 外乱となるのを抑制するために前置補償器として低減フィルタを挿入し, 両関節の同時制御をかのうにした。

Target Brightness Feedback法なるVisual Feedbackを適用し, 動的視標追跡中の被験者に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がいかに変化するかを調べた。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置偏差の増大, その位置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蛍光がみられ, Saccadic Suppressionを回避するために生ずるものと考えられた。

レーザードップラ顕微鏡によって血管内の赤血球速度を測定する場合に血管壁から生じる散乱光が及ぼす影響について検討した。理論および基礎実験から通常の光学系では血管壁散乱の影響によって赤血球速度の絶対値は測定できないことを示すと共にその対策を講じた。

固体表面にレーザー光を入射したとき, その鏡面反射光が幾何光学的な反射の法則にしたがい方向を変えることを利用して, 固体表面の速度と移動方向を同時に測定する３光束型レーザードップラ速度計を提案した。測定対象の特性を有効に利用した速度計であり, 従来の方法に比べ簡単な光学系によって２つの情報を得ることが可能となった。

機能的電気刺激を用いて筋張力を追従制御する際に制御系の立ち上がり時間の改善による追従性の向上をはかるため５種類の制御器の比較検討を行った。その結果, ＰＩ制御器が最も速い立ち上がり時間を示し, また減衰定数の小さな参照モデルを用いることにより立ち上がり時間の設計値を速くできることを明らかにした。

機能的電気刺激による関節角制御において, ＰＩＤ制御器を用いた閉ループ制御が複数関節の同時制御に対して有効であるかを, 膝, 足の二関節を用いて検証した。その結果, これら二関節を同時に制御した際, 膝関節の運動が足関節に対する外乱として無視できないことが明らかになった。

Target Brightness FeedbackなるVisual Feedback法を使い, 滑動性追跡眼球運動の特性が注意力によっていかに変動するかを解析した。注意力の向上に伴い最高運動速度の上昇, 視標に対するギンの増大, 位相の遅れなどの現象が生じることを明らかにした。さらに視標予測機構を有する眼球運動モデルのシミュレーションを行い, これらの現象が視標認知の遅れ時間を補償するように働くために起こることを明らかにした。

レーザ・ドップラ速度計を用いて固体表面の速度計測を行うとき固体表面からは幾可光学的に反射の法則に従う鏡面反射光が生じる。本論文では, この鏡面反射光を利用することによって固体表面の角度（固体表面の光学系に対する傾き角）を測定する方法を提案した。本法では対象の持つ物理的性質を有効に利用しているので, 従来よりもシンプルな光学系構成によって２つの物理量の同時測定が可能になった。

機能的電気刺激（ＦＥＳ）を用いた下肢関節角制御において, これまで足関節の自由状態において良好な結果を得ることができた。しかし実用を想定した場合, まだ問題点が多数残されている。本論文では現行のシステムの応答改善を目標値フィルタ, 電極及び刺激方法, 拮抗筋刺激等の点から試み膝関節を制御可能とした。また下肢に対して重要である負荷問題に着目し制御工学的に補償する方向を示した。

超高速ビデオテープレコーダと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, 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。

原画像に対する雑音除去, 濃淡補正, リンパ管以外の障害物の除去等, いわゆるフィルタリングやエッジ強調などの前処理を一切行わない代わりに, 閾値処理においては可変閾値, 管壁の認識では複数検出による管壁候補の設定など, 原画像の情報を最大限に生かすことによってリンパ管の２次元形状及び体積の時間的変化の自動計測が可能となった。

ホルター心電図法によって記録した心室性期外収縮の一日総数, 日内発現様式をホルター解析装置とマイクロコンピュータで処理し, 先行洞周期, 連結期, 基本心拍数などのパラメータを用い, 発現様式の種類とその再発性について検討した。発現様式は終日型（49％）, 昼型（40 ％）, 夜型（11％）に分類され, また連結期と先行洞周期の相関性から固定連結型（49％）と混合型（51％）に分類された。

In-vitroにおける各種肝疾患患者末梢血単球の微小磁性体貪食を利用し, 高磁界下における細胞分離の検討から単球の貪食能の評価を検討した。静脈からヘパリン採血した末梢血を比重遠沈法で単核球を分離し, 培養槽に単核球と径１μｍのフェライト粒子を20対１の比率で入れ, 37℃で30分培養, 貪食させた。これを６キロガウスの高磁界細胞分離装置に流速 0.3cm／秒の流速で通過させ, 磁性体貪食単球のみを除去分離させた。肝細胞癌患者では正常者に比べ, 除去率が有意に低く, 単球の貪食能が低下しているという結果

癌細胞の周期的形態変化を画像処理によって識別する方法について研究した。原画像から核と細胞質をそれぞれ別個に領域抽出し, 核と細胞質の特徴量を算出する。その特徴量をもとに判別分析法により細胞形態の識別を可能にした。学習データに対して93.9％の認識率が得られ， 計算機による細胞形態の識別が可能であることが示された。

２個のレーザーダイオード（ＬＤ）のスイッチングを利用した２次元レーザードップラ速度計を構成し, 流速の２方向成分を簡便に計測するシステムを開発した。本法の利点は一組の受光器と信号処理器で２次元測定が可能であることで, システム全体の小型化, 低コスト化を可能にした。本システムを用いてチャネル内水流の流速測定を行ない, その有効性を確認した。

眼電位図で得られた追跡眼球運動信号成分のスムースパーシュートとサッケードを精度良く分離し, 各成分の特性を解析する新しい信号処理法の開発に行った研究である。４つの分離法を比較し, 疑似ランダム視標に対する雑音性の高いサッケードを最大99％の分離率で分離できることを確認した。

人末梢血を遠心分離して得られた単核球（単球とリンパ球）に対し, 微小磁性体を加えると単球は微小磁性体を貪食する。この貪食単球とリンパ球を磁界中に通すと単球は保持され, 選択的に分離される。本研究では単球の保持率と磁界強度の関係を詳細に検討すると同時に単球の貪食能を反映している保持率を算出した。特に肝炎, 肝硬変, 肝癌等の肝疾患患者の貪食能を保持率から評価したところ, 肝炎を除く肝疾患者は正常者に比べて有意に低下していることが判明した。