(57)【要約】      （修正有）【課題】咬合力を簡易に且つ優れた信頼性で検出することができると共に、強く噛んで咬合力を測定する場合に歯への悪影響を低減することも可能となる、新規な構造の咬合力検出シートとそれを用いた咬合力検出装置を提供する。【解決手段】上下の歯の間に差し入れられて咬合力を検出する咬合力検出シート１２において、柔軟な第一の電極Ｙと第二の電極Ｘが互いに対向して配置されて、それら第一の電極Ｙと第二の電極Ｘの対向方向に弾性変形可能とされた誘電体２６がそれら第一の電極Ｙと第二の電極Ｘの対向間に配されており、それら第一の電極Ｙと第二の電極Ｘの対向部分４２に対して対向方向に及ぼされる咬合力が、それら第一の電極Ｙと第二の電極Ｘの距離の変化による静電容量の変化に基づいて検出される。【選択図】図１
2020068892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下の歯の間に差し入れられて咬合力を検出する咬合力検出シートであって、
柔軟な第一の電極と第二の電極が互いに対向して配置されて、それら第一の電極と第二の電極の対向方向に弾性変形可能とされた誘電体がそれら第一の電極と第二の電極の対向間に配されており、それら第一の電極と第二の電極の対向部分に対して対向方向に及ぼされる咬合力が、それら第一の電極と第二の電極の距離の変化による静電容量の変化に基づいて検出されるようにしたことを特徴とする咬合力検出シート。
【請求項２】
前記第一の電極と前記第二の電極の対向部分が複数設けられている請求項１に記載の咬合力検出シート。
【請求項３】
前記第一の電極と前記第二の電極の対向部分の複数が、該第一の電極と該第二の電極の少なくとも一方において電気的に直列接続されている請求項２に記載の咬合力検出シート。
【請求項４】
前記第一の電極の複数が電気的に直列接続されていると共に、前記第二の電極の複数が電気的に直列接続されており、電気的に直列接続された複数の該第一の電極と電気的に直列接続された複数の該第二の電極とが相互に対向して配置されている請求項３に記載の咬合力検出シート。
【請求項５】
前記第一の電極と前記第二の電極を覆う防水カバーが着脱可能に設けられている請求項１〜４の何れか一項に記載の咬合力検出シート。
【請求項６】
前記第一の電極又は前記第二の電極における前記誘電体への重ね合わせ面と反対側の面を覆うガード電極が設けられている請求項１〜５の何れか一項に記載の咬合力検出シート。
【請求項７】
前記第一の電極と前記第二の電極の対向部分が複数設けられており、それら第一の電極と第二の電極の対向部分が歯列に応じたＵ字状に配されている請求項１〜６の何れか一項に記載の咬合力検出シート。
【請求項８】
前記第一の電極と前記第二の電極の対向部分が歯列の一部に応じて配されている請求項１〜６の何れか一項に記載の咬合力検出シート。
【請求項９】
前記誘電体が多孔質とされている請求項１〜８の何れか一項に記載の咬合力検出シート。
【請求項１０】
上下の歯の咬合力を検出する咬合力検出装置であって、
請求項１〜９の何れか一項に記載された咬合力検出シートと、
該咬合力検出シートにおける前記第一の電極と前記第二の電極に接続されて、それら第一の電極と第二の電極に検出電圧を印加する電源装置と、
それら第一の電極と第二の電極に接続されて、それら第一の電極と第二の電極の対向部分における静電容量の変化量を検出する検出手段と、
該検出手段で検出した静電容量の変化量に基づいてそれら第一の電極と第二の電極の対向部分に作用した咬合力を算出する咬合力算出手段と
を、備えていることを特徴とする咬合力検出装置。
【請求項１１】
前記咬合力検出シートにおいて前記第一の電極と前記第二の電極の対向部分が複数設けられており、前記咬合力算出手段がそれら第一の電極と第二の電極の複数の対向部分における静電容量の変化量に基づいて咬合力の和を算出する請求項１０に記載の咬合力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、咬合力を検出するために用いられる咬合力検出シートとそれを用いた咬合力検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、食物を十分に咀嚼可能な強い咬合力を維持することが、健康を維持する上で重要であると考えられており、昨今では、咬合力の低下によるオーラルフレイルや口腔機能低下症の予防乃至は改善が注目されていることから、咬合力の大きさや歯の噛み合わせの状態などを検出するための咬合力検出シートや咬合力検出装置が検討されている。咬合力検出シートとしては、例えば、特開平６−１８９９８０号公報（特許文献１）に示された咬合力診断シートがある。この咬合力診断シートは、マイクロカプセル化した発色剤を塗布した感圧シートを備えており、咬合力の検出対象である患者が咬合力診断シートを噛んで咬合力を及ぼすことにより、及ぼされた咬合力に応じて発色するようになっている。
【０００３】
ところで、特許文献１において、作用した咬合力の大きさに基づいて発色した咬合力診断シートは、専用のスキャナで読み取った画像をコンピュータで解析することにより、咬合力の強度分布を確認することができる。
【０００４】
しかしながら、このような特許文献１では、咬合力診断シートの最終的な発色から患者の咬合力を把握することから、最大の咬合力だけが把握可能であって、咬合の過程を把握することはできなかった。また、咬合力を感圧シートの発色によって把握することから、例えば、発色はしたもののうまく噛めていなかった場合などに、同じシートを用いて診断をやり直すことが難しく、診断をやり直すためには新しい咬合力診断シートを用意する必要がある。加えて、咬合力診断シートの発色の濃度を読み取るために専用のスキャナが必要となることから、装置全体として大がかり且つ高価になってしまうという問題もあった。
【０００５】
そこで、特開２０１５−１３６６２０号公報（特許文献２）には、有機圧電フィルムの両面にＸ電極シートとＹ電極シートを設けた構造のセンサシートを備えており、有機圧電フィルムにおける咬合力の作用部分に生じる電圧を検出することによって咬合力を検出する咬合力検出装置が提案されている。
【０００６】
しかしながら、この特許文献２に開示された咬合力検出装置は、有機圧電フィルムが生じる電圧に基づいて咬合力を検出することから、咬合力が電極の交差対向部分を外れた位置に作用すると、電圧の検出精度が大幅に低下するおそれがあり、咬合力を高い信頼性で簡単に検出することが難しかった。
【０００７】
また、患者が咬合力を及ぼすセンサシートが有機圧電フィルムと電極シートとを積層した極めて薄い構造とされていることから、歯の咬合面の凹凸などによってセンサシートに折れや凹みなどの塑性変形が生じ易く、複数回の使用が困難であった。更に、患者がセンサシートを強く噛む場合には、歯に大きな力が作用することで悪影響が及ぼされるおそれもあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１８９９８０号公報
【特許文献２】特開２０１５−１３６６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、咬合力を簡易に且つ優れた信頼性で検出することができると共に、強く噛んで咬合力を測定する場合に歯への悪影響を低減することも可能となる、新規な構造の咬合力検出シートとそれを用いた咬合力検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。
【００１１】
すなわち、本発明の第一の態様は、上下の歯の間に差し入れられて咬合力を検出する咬合力検出シートであって、柔軟な第一の電極と第二の電極が互いに対向して配置されて、それら第一の電極と第二の電極の対向方向に弾性変形可能とされた誘電体がそれら第一の電極と第二の電極の対向間に配されており、それら第一の電極と第二の電極の対向部分に対して対向方向に及ぼされる咬合力が、それら第一の電極と第二の電極の距離の変化による静電容量の変化に基づいて検出されるようにしたことを、特徴とする。
【００１２】
このような第一の態様に従う構造とされた咬合力検出シートによれば、第一の電極と第二の電極の間に誘電体が配された静電容量型センサとされており、誘電体が咬合力の作用方向で弾性変形可能とされていることから、検出対象者が咬合力検出シートを噛む際に歯に作用する力が低減される。その結果、強く噛んだ状態の咬合力を検出する場合にも、歯に対する悪影響を軽減することができる。
【００１３】
さらに、誘電体が咬合力の作用方向で弾性変形可能であると共に、第一の電極および第二の電極が柔軟であることから、咬合力の作用による咬合力検出シートの折れや凹みなどの塑性変形が防止されて、咬合力を繰り返し及ぼしても形状変化による検出精度の低下が起こり難く、優れた耐久性が発揮される。それ故、例えば、咬合力検出シートの表面に使い捨てのカバーを付けて、使用後にカバーを交換することで清潔を保つようにすれば、咬合力検出シートを複数回に亘って使用することも可能となる。
【００１４】
また、誘電体の弾性変形による第一の電極と第二の電極の対向距離の変化に伴って、第一の電極と第二の電極の対向部分に構成されるコンデンサの静電容量が変化することを利用して、静電容量の変化に基づいて咬合力を検出することから、例えば、力の作用点が第一の電極と第二の電極の対向部分を多少外れていても、力の作用点の周囲においても誘電体の変形が生じて咬合力が検出される。このように、静電容量型センサでは、咬合力の入力を面で受けて検出することができることから、一定以上の信頼性を持った検出結果を安定して得ることができる。
【００１５】
本発明の第二の態様は、第一の態様に記載された咬合力検出シートにおいて、前記第一の電極と前記第二の電極の対向部分が複数設けられているものである。
【００１６】
第二の態様によれば、複数箇所において咬合力を検出することが可能となることから、より広い範囲の咬合力を検出可能としたり、特定範囲の咬合力の分解能を高めたりすることなどができる。
【００１７】
本発明の第三の態様は、第二の態様に記載された咬合力検出シートにおいて、前記第一の電極と前記第二の電極の対向部分の複数が、該第一の電極と該第二の電極の少なくとも一方において電気的に直列接続されているものである。
【００１８】
第三の態様によれば、咬合力をより広い範囲で検出可能としながら、検出用電圧の走査的な印加処理や静電容量の検出処理を簡単にすることができると共に、静電容量から咬合力を算出する際に必要な演算処理も簡潔にすることができて、処理速度の向上が図られ得る。
【００１９】
本発明の第四の態様は、第三の態様に記載された咬合力検出シートにおいて、前記第一の電極の複数が電気的に直列接続されていると共に、前記第二の電極の複数が電気的に直列接続されており、電気的に直列接続された複数の該第一の電極と電気的に直列接続された複数の該第二の電極とが相互に対向して配置されているものである。
【００２０】
第四の態様によれば、電気的に直列接続された第一の電極に対して検出用電圧が同時に印加されることから、それら第一の電極と第二の電極との対向部分に対する検出用電圧の印加処理が簡単になる。更に、それら第一の電極と第二の電極の対向部分における静電容量の検出処理も簡単になると共に、静電容量から咬合力を算出する演算処理も簡単になって、処理速度の向上が図られる。
【００２１】
本発明の第五の態様は、第一〜第四の何れか１つの態様に記載された咬合力検出シートにおいて、前記第一の電極と前記第二の電極を覆う防水カバーが着脱可能に設けられているものである。
【００２２】
第五の態様によれば、第一の電極と第二の電極が検出対象者の口腔内で唾液に直接接触するのを防ぐことができて、検出精度の低下や故障が防止される。しかも、着脱可能とされた防水カバーを交換することによって、咬合力検出シートを簡単に再使用することができる。
【００２３】
本発明の第六の態様は、第一〜第五の何れか１つの態様に記載された咬合力検出シートにおいて、前記第一の電極又は前記第二の電極における前記誘電体への重ね合わせ面と反対側の面を覆うガード電極が設けられているものである。
【００２４】
第六の態様によれば、ガード電極を第一，第二の電極と検出対象者の舌との間に配することで、第一の電極又は第二の電極と舌の接触によるノイズを防いで、検出精度の向上を図ることができる。
【００２５】
本発明の第七の態様は、第一〜第六の何れか１つの態様に記載された咬合力検出シートにおいて、前記第一の電極と前記第二の電極の対向部分が複数設けられており、それら第一の電極と第二の電極の対向部分が歯列に応じたＵ字状に配されているものである。
【００２６】
第七の態様によれば、第一の電極と第二の電極の対向部分に構成される複数の検出素子がＵ字状に配されることによって、咬合力を歯列の全体において検出することができて、噛み合わせの状態や咬合力の分布などを有利に把握することができる。
【００２７】
本発明の第八の態様は、第一〜第六の何れか１つの態様に記載された咬合力検出シートにおいて、前記第一の電極と前記第二の電極の対向部分が歯列の一部に応じて配されているものである。
【００２８】
第八の態様によれば、歯列の一部に作用する咬合力を選択的に検出することも可能になる。しかも、咬合力検出シートにおいて咬合力が及ぼされる部分が小型化されることで、咬合力検出シートにおける当該部分を検出対象者の口腔内に差し入れ易くなる。
【００２９】
本発明の第九の態様は、第一〜第八の何れか１つの態様に記載された咬合力検出シートにおいて、前記誘電体が多孔質とされているものである。
【００３０】
第九の態様によれば、気泡によって誘電体の誘電率を大きく設定し易くなって、第一の電極と第二の電極の対向部分に形成される検出素子において静電容量を大きくできることから、検出精度の向上が図られる。また、誘電体のクッション性を高めることができて、大きな咬合力を作用させる際に検出対象者の歯に悪影響が及ぼされ難くなる。
【００３１】
また、本発明の第十の態様は、上下の歯の咬合力を検出する咬合力検出装置であって、（ｉ）第一〜第九の何れか１つの態様に記載された咬合力検出シートと、（ｉｉ）該咬合力検出シートにおける前記第一の電極と前記第二の電極に接続されて、それら第一の電極と第二の電極に検出電圧を印加する電源装置と、（ｉｉｉ）それら第一の電極と第二の電極に接続されて、それら第一の電極と第二の電極の対向部分における静電容量の変化量を検出する検出手段と、（ｉｖ）該検出手段で検出した静電容量の変化量に基づいてそれら第一の電極と第二の電極の対向部分に作用した咬合力を算出する咬合力算出手段とを、備えていることを特徴とする。
【００３２】
このような第十の態様に従う構造とされた咬合力検出装置によれば、静電容量型センサによって咬合力を検出することから、一定以上の信頼性を持った検出結果を安定して得ることができる。また、咬合力検出シートが誘電体を備えていることによって、咬合力の作用時に誘電体の弾性変形による緩衝作用が発揮されて、咬合力の反力による歯への悪影響が低減されると共に、大きな咬合力が作用しても、咬合力検出シートの損傷が防止される。
【００３３】
本発明の第十一の態様は、第十の態様に記載された咬合力検出装置であって、前記咬合力検出シートにおいて前記第一の電極と前記第二の電極の対向部分が複数設けられており、前記咬合力算出手段がそれら第一の電極と第二の電極の複数の対向部分における静電容量の変化量に基づいて咬合力の和を算出するものである。
【００３４】
第十一の態様によれば、第一の電極と第二の電極の対向部分に構成される各検出素子の静電容量の変化量に基づいて、咬合力算出手段が複数の検出素子に作用した咬合力の和を算出することにより、検出対象者の全体的な咬合力を簡単に把握することができると共に、咬合力を算出する演算処理を簡単にすることもできる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、静電容量型センサを構成する誘電体が咬合力の作用方向で弾性変形可能とされていることから、検出対象者が咬合力検出シートを噛む際に、歯に作用する力が低減される。更に、誘電体が咬合力の作用方向で弾性変形可能であると共に、第一の電極および第二の電極が柔軟であることから、咬合力の作用による咬合力検出シートの折れや凹みなどの塑性変形が防止されて、咬合力を繰り返し及ぼしても形状変化による検出精度の低下が起こり難く、優れた耐久性が発揮される。また、静電容量型センサであることにより、例えば、力の作用点が第一の電極と第二の電極の対向部分（検出素子）を多少外れていても、力の作用点の周囲においても誘電体の変形が生じて咬合力が検出されることから、一定以上の信頼性を持った検出結果を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第一の実施形態としての咬合力検出装置を示す平面図。
【図２】図１に示す咬合力検出装置を構成する咬合力検出シートの平面図。
【図３】図２に示す咬合力検出シートの断面図であって、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を拡大して示す図。
【図４】図２に示す咬合力検出シートを構成する第一の電極シートの平面図。
【図５】図２に示す咬合力検出シートを構成する第二の電極シートの底面図。
【図６】図２に示す咬合力検出シートを構成するガード電極シートの平面図。
【図７】本発明の第二の実施形態としての咬合力検出シートの要部を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３８】
図１には、本発明の第一の実施形態としての咬合力検出装置１０が示されている。咬合力検出装置１０は、検出対象者の咬合力を測定するものであって、咬合力検出シート１２と制御装置１４を備えている。なお、以下の説明では、原則として、上下方向とは後述する第一の電極Ｙと第二の電極Ｘの対向方向である図１中の紙面直交方向を、前後方向とは図１中の上下方向を、左右方向とは図１中の左右方向を、それぞれ言う。
【００３９】
より詳細には、咬合力検出シート１２は、検出対象者の上下の歯の間に差し入れられて咬合力を検出するものであって、図２に示すように、検出対象者の口腔内に差し入れられる感圧部１６と、感圧部１６と制御装置１４を繋ぐ接続部１８，２０とを、備えている。更に、咬合力検出シート１２は、図３に示すように、第一の電極シート２２と第二の電極シート２４が、誘電体２６を挟んで上下方向で重ね合わされた構造を有している。なお、図３では、見易さのために、厚さが誇張されている。
【００４０】
第一の電極シート２２は、図４に示すように、電気絶縁性の第一の基体２８の上面に複数の第一の電極Ｙが形成された構造を有している。
【００４１】
第一の基体２８は、ゴムや合成樹脂エラストマなどで形成された柔軟なシート状であって、感圧部１６を構成する前部が平面視において歯列に応じた弓形乃至は馬蹄形とされていると共に、接続部１８，２０を構成する後部が前部の左右両側において後方へ延び出した構造を有している。
【００４２】
第一の電極Ｙは、ゴム材料や合成樹脂材料にカーボンや銀などの導電性材料を混合した導電性塗料などによって第一の基体２８の表面に形成されており、第一の基体２８の変形に追従して変形可能な柔軟性を有している。また、第一の電極Ｙは、平面視で略長方形とされて、左右方向に長手となるように配されていると共に、複数が前後方向で並列的に配されている。本実施形態の第一の電極Ｙは、前後方向に１０列となるように配されていると共に、前側の４列は第一の基体２８の前端の凹部３０に対して左右両側に配されており、１４本の第一の電極Ｙが第一の基体２８の上面に形成されている。以下の説明では、第一の電極Ｙを後側から順にＹ１，Ｙ２・・・Ｙ１０と称する。なお、図中において、第一の電極Ｙと後述する第二の電極Ｘは、実線で図示されている。
【００４３】
第一の電極Ｙの幅寸法は、特に限定されないが、例えば一般的な歯の咬合面の大きさなどに基づいて設定されており、幅寸法が２ｍｍ以上且つ３０ｍｍ以下であることが望ましい。更に、幅方向で隣り合う第一の電極Ｙ，Ｙの間隔は、例えば０．０２５ｍｍ以上且つ５ｍｍ以下とされることが望ましい。
【００４４】
さらに、第一の電極Ｙには、第一の配線３２が電気的に接続されている。第一の配線３２は、導電性塗料などによって第一の基体２８の表面に形成されており、第一の電極Ｙよりも狭幅とされていると共に、第一の電極Ｙ上に延びていることで第一の電極Ｙに電気的に接続されている。また、第一の配線３２は、第一の電極Ｙと同様の柔軟性を有しており、第一の基体２８の変形に追従可能とされている。なお、図中において、第一の配線３２と後述する第二の配線３８は、細い実線で図示されている。
【００４５】
第一の電極Ｙと第一の配線３２は、同一の材料で形成されていても良いが、本実施形態では、第一の電極Ｙがカーボンフィラーを用いた導電性塗料で形成されていると共に、第一の配線３２が銀ペーストを用いた導電性塗料で形成されている。これにより、幅広とされた第一の電極Ｙが安価な材料で形成されていると共に、幅狭とされた第一の配線３２がより電気抵抗の小さい材料で形成されている。
【００４６】
本実施形態では、左右の第一の電極Ｙ７，Ｙ７が第一の配線３２によって電気的に直列接続されていると共に、左右の第一の電極Ｙ８，Ｙ８が第一の配線３２によって電気的に直列接続されている。同様に、左右の第一の電極Ｙ９，Ｙ９が第一の配線３２によって電気的に直列接続されていると共に、左右の第一の電極Ｙ１０，Ｙ１０が第一の配線３２によって電気的に直列接続されている。
【００４７】
さらに、第一の電極Ｙ１と第一の電極Ｙ２には、右端において折り返された第一の配線３２が接続されており、第一の電極Ｙ１と第一の電極Ｙ２が第一の配線３２によって電気的に直列接続されている。同様に、第一の電極Ｙ７と第一の電極Ｙ８が第一の配線３２によって電気的に直列接続されていると共に、第一の電極Ｙ９と第一の電極Ｙ１０が第一の配線３２によって電気的に直列接続されている。なお、第一の電極Ｙ３〜Ｙ６には、各独立した第一の配線３２が接続されている。
【００４８】
そして、第一の配線３２は、第一の電極Ｙ１，Ｙ３〜Ｙ７，Ｙ９の各左端から左方へ延び出しており、接続部１８を構成する第一の基体２８の後部へ延びて、第一の基体２８の後端に設けられた第一の端子３４に接続されている。
【００４９】
一方、第二の電極シート２４は、図５に示すように、ゴムや合成樹脂エラストマなどで形成された電気絶縁性の第二の基体３６の下面に複数の第二の電極Ｘが配された構造を有している。
【００５０】
第二の基体３６は、全体として第一の基体２８と略同じ形状とされており、感圧部１６を構成する前部が平面視において歯列に応じた弓形乃至は馬蹄形とされていると共に、接続部１８，２０を構成する後部が前部の左右両側において後方へ延び出した構造を有している。
【００５１】
第二の電極Ｘは、第一の電極Ｙと同様に、ゴム材料や合成樹脂材料にカーボンや銀などの導電性材料を混合した導電性塗料などによって第二の基体３６の表面に形成されており、第二の基体３６の変形に追従可能な柔軟性を備えている。更に、第二の電極Ｘは、平面視で略長方形とされて、前後方向に長手となるように配されていると共に、複数が左右方向で並列的に配されている。本実施形態では、１３本の第二の電極Ｘが左右方向に１３列となるように配されている。以下の説明では、第二の電極Ｘを図５中に矢印で示す左側から順にＸ１，Ｘ２・・・Ｘ１３と称する。なお、第二の電極Ｘの幅寸法や間隔は、例えば、第一の電極Ｙと同様に設定される。また、底面図である図５では、第二の電極シート２４が図１に対して左右反転して示されている。
【００５２】
さらに、第二の電極Ｘには、第二の配線３８が電気的に接続されている。第二の配線３８は、第一の配線３２と同様に、導電性塗料などによって第二の基体３６の表面に形成されており、第二の基体３６の変形に追従可能な柔軟性を備えている。本実施形態の第二の配線３８は、第二の電極Ｘよりも狭幅とされていると共に、第二の電極Ｘ上に延びていることで第二の電極Ｘに電気的に接続されている。本実施形態では、第二の電極Ｘが第一の電極Ｙと同様にカーボンフィラーを用いた導電性塗料で形成されていると共に、第二の配線３８が第一の配線３２と同様に銀ペーストを用いた導電性塗料で形成されている。
【００５３】
本実施形態では、第二の電極Ｘ１と第二の電極Ｘ２には、前側において折り返された第二の配線３８が接続されており、第二の電極Ｘ１と第二の電極Ｘ２が第二の配線３８によって電気的に直列接続されている。同様に、第二の電極Ｘ５と第二の電極Ｘ６、第二の電極Ｘ７と第二の電極Ｘ８、第二の電極Ｘ１２と第二の電極Ｘ１３が、それぞれ前側において折り返された第二の配線３８によって電気的に直列接続されている。なお、第二の電極Ｘ３，Ｘ４，Ｘ９〜Ｘ１１には、各独立した第二の配線３８が接続されている。
【００５４】
そして、第二の配線３８は、第二の電極Ｘ２〜Ｘ５，Ｘ７，Ｘ９〜Ｘ１２の各後端から後方へ延び出しており、接続部２０を構成する第二の基体３６の後部へ延びて、第二の基体３６の後端に設けられた第二の端子４０に接続されている。
【００５５】
上記の如き第一の電極シート２２と第二の電極シート２４は、図３に示すように、誘電体２６を挟んで相互に重ね合わされている。誘電体２６は、ゴムや合成樹脂などの電気絶縁性の材料で形成されたシート状とされており、厚さ方向である上下方向において弾性的な圧縮変形が許容されている。更に、誘電体２６は、好適には、多数の気泡を有する多孔質の弾性体とされており、後述する検出素子４２における静電容量を大きく得ることが可能とされていると共に、厚さ方向のヤング率が小さくされている。誘電体２６は、具体的には、例えば、ポリウレタンやポリエチレン、ポリプロピレンなどの各種合成樹脂の発泡体によって形成される。
【００５６】
そして、第一の電極シート２２と第二の電極シート２４が誘電体２６を挟んで相互に重ね合わされることにより、図２に示すように、第一の電極Ｙと第二の電極Ｘが誘電体２６を挟んで交差対向するように配されており、それら第一の電極Ｙと第二の電極Ｘの各交差対向部分が検出素子４２とされている。本実施形態では、第一の電極Ｙ１，Ｙ２と第二の電極Ｘ４〜Ｘ１０、第一の電極Ｙ３〜Ｙ６と第二の電極Ｘ２〜Ｘ１２、第一の電極Ｙ７〜Ｙ１０と第二の電極Ｘ１〜Ｘ４および第二の電極Ｘ１０〜Ｘ１３が、それぞれ互いに交差対向して配されており、それら第一の電極Ｙと第二の電極Ｘの交差対向部分がそれぞれ検出素子４２とされていることから、複数の検出素子４２が設けられている。
【００５７】
各検出素子４２は、何れも、導電体である第一の電極Ｙと第二の電極Ｘの対向間に誘電率の大きな誘電体２６が配されて、それぞれコンデンサを構成している。また、誘電体２６の厚さ方向両面に第一の電極Ｙと第二の電極Ｘの各一方が重ね合わされていることから、誘電体２６が第一の電極Ｙと第二の電極Ｘの対向方向において弾性的な圧縮変形を許容されている。そして、検出素子４２において、第一の電極Ｙと第二の電極Ｘの間に検出用電圧を印加した状態で第一の電極Ｙと第二の電極Ｘの対向間距離が変化することにより、検出素子４２の静電容量が変化せしめられるようになっている。本実施形態では、９０個の検出素子４２が、歯列に略対応するＵ字状に配されている。
【００５８】
好適には、検出素子４２は、前後寸法と左右寸法がそれぞれ４ｍｍ〜１０ｍｍとされていることが望ましい。また、検出素子４２は、好適には全体として４〜２５６個が設けられる。また、歯列直交方向において特に中央の前歯対応部分における前後方向と両側の奥歯対応部分における左右方向とにおいては、検出素子４２が、それぞれ４つ以上並んで配されることが好ましく、検出素子４２が配置された検出領域の有効幅寸法が、それら中央の前後方向と両側の左右方向において何れも２０ｍｍ以上とされることが好ましい。
【００５９】
また、第一の電極シート２２における誘電体２６への重ね合わせ面と反対側の面（下面）には、ガード電極シート４４が重ね合わされている。ガード電極シート４４は、図６に示すように、第一，第二の基体２８，３６と同様の材料で形成された柔軟な第三の基体４５の上面にガード電極４６が形成された構造を有している。ガード電極４６は、第一，第二の電極Ｘ，Ｙと同様に導電性材料で形成されて柔軟性を備えており、上下方向の投影において第一，第二の電極Ｘ，Ｙと重なり合う部分を全体に亘って覆うように形成されている。本実施形態では、第二の配線３８と第一の基体２８を介して重なり合う部分にもガード電極４６が設けられている。
【００６０】
さらに、ガード電極シート４４には、ガード電極４６に接続される接地配線４８が設けられている。この接地配線４８は、ガード電極４６に電気的に接続されていると共に、ガード電極４６から後方へ延び出しており、第三の基体４５の接地接続部５０に設けられて、接地接続部５０の後端に設けられた接地端子５２に接続されている。なお、接地配線４８は、好適には、ガード電極４６よりも電気抵抗が小さい材料で形成されて、ガード電極４６上にも形成されている。
【００６１】
そして、ガード電極シート４４が第一の電極シート２２の下面に重ね合わされることにより、本実施形態の咬合力検出シート１２が構成されている。この咬合力検出シート１２は、検出素子４２の複数が配された前部が、検出対象者の口腔へ差し入れられて咬合力が及ぼされる感圧部１６とされていると共に、第一，第二の配線３２，３８が形成された後部が、感圧部１６から後方へ延び出した接続部１８，２０とされている。
【００６２】
なお、咬合力検出シート１２の感圧部１６は、防水カバー５４によって覆われている。防水カバー５４は、水の通過を防ぐ耐水性や口腔内環境に対する耐食性などを有するとともに口腔内に入れても人体に害がない合成樹脂材料などで形成されている。具体的には、例えば、防水カバー５４は、略四角形とされた上下のプラスチックフィルムを外周の３辺において相互に溶着して袋状としたものであって、感圧部１６に前側から着脱可能に被せられるようになっている。本実施形態の防水カバー５４は、第一，第二の電極Ｙ，Ｘを備える感圧部１６の全体を覆うようになっているが、例えば、感圧部１６だけでなく、第一，第二の配線３２，３８を備える接続部１８，２０の略全体まで覆う構造としても良い。また、防水カバー５４は、感圧部１６に対して容易に着脱可能とされており、例えば、防水カバー５４で覆われた感圧部１６を検出対象者の口腔から取り出した後で、防水カバー５４を新しいものと交換すれば、感圧部１６の清潔さを保ちながら感圧部１６を簡単に再使用することができる。
【００６３】
また、咬合力検出シート１２は、図１に示すように、制御装置１４に接続される。制御装置１４は、咬合力検出シート１２の接続部１８，２０に設けられた第一，第二の端子３４，４０の各一方が接続されるコネクタ５６，５８を備えていると共に、咬合力検出シート１２の接地接続部５０に設けられた接地端子５２が接続される接地コネクタ６０を備えている。なお、接地端子５２が接地コネクタ６０に接続されることにより、ガード電極４６が接地されて、ガード電極４６が基準電位に保たれている。
【００６４】
さらに、制御装置１４は、第一，第二の配線３２，３８によって第一，第二の電極Ｙ，Ｘと接続されており、第一の電極Ｙと第二の電極Ｘの間に静電容量測定用の電圧を印加する電源装置６２と、各検出素子４２における静電容量の変化量を検出する検出手段６４と、検出手段６４による静電容量の検出結果に基づいて咬合力を算出する咬合力算出手段６６とを、備えている。
【００６５】
なお、検出手段６４と咬合力算出手段６６は、必ずしも独立して設けられるものではなく、例えば、中央演算装置（ＣＰＵ）、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えるコンピュータが、検出手段６４と咬合力算出手段６６の両方を構成するようにもできる。この場合には、制御装置１４の機能の一部（検出手段６４と咬合力算出手段６６）が外付けのコンピュータによって実現され得る。更に、電源装置６２が第一，第二の電極Ｙ，Ｘ間へ検出用電圧を印加するタイミングなどを、上記コンピュータによって制御することもできる。
【００６６】
以下に、このような本実施形態に係る咬合力検出装置１０を用いた検出対象者の咬合力の検出方法について説明する。
【００６７】
まず、咬合力検出シート１２の第一，第二の端子３４，４０を制御装置１４のコネクタ５６，５８に接続すると共に、咬合力検出シート１２の接地端子５２を制御装置１４の接地コネクタ６０に接続して、咬合力検出シート１２を制御装置１４に取り付ける。なお、咬合力検出シート１２は、制御装置１４への接続前に予め防水カバー５４を装着しておいても良いし、制御装置１４への接続後に防水カバー５４を装着しても良い。
【００６８】
次に、制御装置１４の電源（図示せず）を入れて、電源装置６２による第一，第二の電極Ｙ，Ｘ間への検出用電圧の印加を開始すると共に、検出手段６４による各検出素子４２の静電容量の検出と、検出手段６４が検出した静電容量値に基づいた咬合力算出手段６６による咬合力の算出とを、開始する。
【００６９】
電源装置６２は、検出用電圧を各検出素子４２に走査的に印加するが、本実施形態では、例えば、第一の電極Ｙ９，Ｙ１０がそれぞれ第一の配線３２によって直列的に接続されていると共に、第二の電極Ｘ１，Ｘ２がそれぞれ第二の配線３８によって直列的に接続されていることから、第一の電極Ｙ９と第二の電極Ｘ１，Ｘ２の交差対向部分に構成される検出素子４２，４２と、第一の電極Ｙ１０と第二の電極Ｘ１，Ｘ２の交差対向部分に構成される検出素子４２，４２は、電気的に接続されており、検出用電圧が同時に印加される。また、第一の電極Ｙ９，Ｙ１０と第二の電極Ｘ３、第二の電極Ｘ４、第二の電極Ｘ１０、第二の電極Ｘ１１、第二の電極Ｘ１２，Ｘ１３との交差対向部分に構成される各複数の検出素子４２は、それぞれ電気的に接続されており、それぞれ検出用電圧が同時に印加される。
【００７０】
同様に、第一の電極Ｙ７，Ｙ８と、第二の電極Ｘ１，Ｘ２、第二の電極Ｘ３、第二の電極Ｘ４、第二の電極Ｘ１０、第二の電極Ｘ１１、第二の電極Ｘ１２，Ｘ１３との交差対向部分に構成される各複数の検出素子４２は、それぞれ電気的に接続されており、それぞれ検出用電圧が同時に印加される。また、第一の電極Ｙ１，Ｙ２と、第二の電極Ｘ４、第二の電極Ｘ５，Ｘ６、第二の電極Ｘ７，Ｘ８、第二の電極Ｘ９、第二の電極Ｘ１０との交差対向部分に構成される各複数の検出素子４２は、それぞれ電気的に接続されており、それぞれ検出用電圧が同時に印加される。
【００７１】
さらに、第二の電極Ｘ５，Ｘ６と、第一の電極Ｙ３、第一の電極Ｙ４、第一の電極Ｙ５、第一の電極Ｙ６との交差対向部分に構成される各複数の検出素子４２は、それぞれ電気的に接続されており、それぞれ検出用電圧が同時に印加されると共に、第二の電極Ｘ７，Ｘ８と、第一の電極Ｙ３、第一の電極Ｙ４、第一の電極Ｙ５、第一の電極Ｙ６との交差対向部分に構成される各複数の検出素子４２は、それぞれ電気的に接続されており、それぞれ検出用電圧が同時に印加される。
【００７２】
なお、第一の電極Ｙ３〜Ｙ６と第二の電極Ｘ２〜Ｘ４，Ｘ９〜Ｘ１２との各交差対向部分に構成される検出素子４２は、検出用電圧が各別に印加される。
【００７３】
そして、咬合力検出シート１２の感圧部１６を検出対象者の口腔内で上下の歯の間に差し入れて、Ｕ字状に配された複数の検出素子４２を検出対象者の歯列に対応する位置に保持する。なお、感圧部１６は、第一の電極Ｙ１，Ｙ２を検出対象者の前歯に対して位置決めすれば、複数の検出素子４２が一般的な検出対象者の歯列に沿って配されるようになっているが、例えば、防水カバー５４や第二の基体３６の上面に位置決め用の目盛やマークなどを設けて、口腔内での位置決めが容易になるようにもできる。
【００７４】
咬合力検出シート１２は、ガード電極シート４４が第一，第二の電極シート２２，２４よりも検出対象者の舌側となる向きで検出対象者の口腔内に差し入れられる。これにより、検出対象者の舌が感圧部１６に接触することによるノイズが、ガード電極４６によって低減されて、検出精度の向上が図られる。
【００７５】
次に、検出対象者に咬合力検出シート１２を噛むように指示をして、検出対象者の咬合力を咬合力検出シート１２の感圧部１６に作用させる。そして、検出対象者が咬合力検出シート１２の感圧部１６を噛むことにより、感圧部１６の誘電体２６が検出対象者の上下の歯の間で上下に圧縮されることから、誘電体２６を挟んで上下各一方側に設けられた第一の電極Ｙと第二の電極Ｘが、作用した咬合力に応じて相互に接近変位せしめられる。これにより、咬合力が作用した検出素子４２において、静電容量が大きくなる。
【００７６】
ここにおいて、咬合力検出シート１２の感圧部１６は、第一，第二の電極シート２２，２４の間に誘電体２６が配設されており、咬合力の作用方向で誘電体２６の弾性変形が許容されている。それ故、強く噛みしめることによる検出対象者の歯への負荷が、誘電体２６の弾性に基づく緩衝作用によって低減されて、咬合力の検出によって検出対象者の歯に及ぼされる悪影響が低減される。
【００７７】
しかも、本実施形態の咬合力検出シート１２は、フィルム状や紙状のような厚さが極めて薄いものに比して、ある程度の厚さがあることで感圧部１６を噛みしめ易く、食事の際に近い噛み合わせでの咬合力を測定することができる。特に、感圧部１６は、柔軟な第一，第二の電極シート２２，２４の間に誘電体２６を配した構造とされて、厚さ方向に弾力があることから、検出対象者が加減することなく最大の咬合力を及ぼし易い。
【００７８】
また、隣り合う第一の電極Ｙ，Ｙの間のような検出素子４２を外れた位置に歯が押し付けられる場合に、誘電体２６は咬合力の作用点だけでなくその周囲でも上下に圧縮されることから、咬合力の作用点の周囲に配された検出素子４２において静電容量の変化が生じて咬合力が検出される。従って、咬合力の作用位置による検出結果の差が小さくなって、十分な信頼性をもった検出結果を安定して得ることができる。
【００７９】
さらに、本実施形態では、誘電体２６が多孔質の弾性体とされていることから、気泡によって検出素子４２の静電容量を大きく得ることができて、静電容量の変化に基づく咬合力の検出精度を高めることができる。しかも、誘電体２６が多孔質であることで、誘電体２６の緩衝作用の向上が図られて、感圧部１６を噛みしめる際の歯への悪影響を低減することができる。
【００８０】
次に、咬合力の作用による各検出素子４２の静電容量の変化は、検出手段６４によって例えば静電容量に対応するｄｉｇｉｔ値の変化として検出される。そして、検出手段６４が検出したｄｉｇｉｔ値の変化に基づいて、咬合力算出手段６６が検出素子４２に作用した咬合力を算出する。咬合力算出手段６６は、各検出素子４２に作用した咬合力をそれぞれ算出するようにしても良いが、本実施形態では、例えば、検出手段６４によって検出される各検出素子４２の静電容量の変化量に基づいて、全検出素子４２に作用した咬合力の総和を算出するようになっている。
【００８１】
なお、算出された咬合力は、例えば、制御装置１４に接続された図示しないモニタに表示されるようになっており、歯科医師などがその数値から検出対象者のオーラルフレイルに対するケアのアドバイスをしたり、検出対象者が自ら数値を見て自己の咬合力の状態を把握したりできる。具体的には、例えば、最大の咬合力を及ぼした状態において、検出された咬合力の総和が２００Ｎを超える場合には、特別なケアが不要であると判断する一方、咬合力の総和が２００Ｎ以下の場合には、オーラルフレイルに対するケアが必要であると判断することができる。なお、検出手段６４や咬合力算出手段６６が外付けのコンピュータによって構成される場合には、検出結果をコンピュータのモニタに表示するようにもできる。
【００８２】
また、感圧部１６に作用する咬合力の変化が経時的に検出されることから、咬合力が小さい噛み始めから咬合力が最大となるまでの咬合力の大きさやバランスなどの変化を連続的に確認することもできる。その場合、作用する咬合力をリアルタイムで把握可能とすることもできるし、記録しておいて後から確認できるようにしても良い。なお、本実施形態に係る咬合力検出装置１０によって、歯列における部位別の咬合力および咬合の分布の変化を、咬合が始まった初期から最終的に全歯列で咬合するまで計測することもできる。
【００８３】
さらに、咬合力の大きさを色相や色の濃淡などによってモニタに表示することもできる。具体的には、例えば、第一の電極Ｙ１〜Ｙ１０を縦軸、第二の電極Ｘ１〜Ｘ１３を横軸として、各検出素子４２に対応するグリッドを表示し、それらグリッドに各検出素子４２の検出結果を数値で表示すると共に、グリッドの表示領域に検出結果に応じた色を表示することによって、歯列のどの位置にどの程度の大きさの力が作用しているかをより簡単に把握することができる。
【００８４】
咬合力の検出が完了した後、感圧部１６を検出対象者の口腔から取り出す。感圧部１６は、防水カバー５４によって覆われていることから、検出対象者の唾液が直接付着しないようになっており、検出完了後に防水カバー５４を感圧部１６から取り外して廃棄することで、感圧部１６が清潔に保たれるようになっている。これにより、安価な防水カバー５４だけを使い捨てとすることで、感圧部１６を複数回の使用に供することができる。
【００８５】
特に、感圧部１６を構成する第一，第二の電極シート２２，２４と誘電体２６は、何れも柔軟に変形可能なエラストマで形成されていることから、強い咬合力が及ぼされても、折れや凹みなどの塑性変形を生じ難い。従って、感圧部１６を再使用しても、変形や損傷による検出精度の低下が生じ難く、複数回の使用を優れた信頼性で実現することができる。
【００８６】
また、感圧部１６に複数の検出素子４２が設けられていることから、複数箇所において咬合力を検出することが可能とされており、より広い範囲の咬合力を検出することができると共に、咬合力の分布を把握することも可能となる。特に本実施形態では、複数の検出素子４２が歯列に対応するＵ字状に配されていることにより、歯列全体の咬合力を検出することができて、噛み合わせの状態や咬合力の分布などを有効に把握することができる。
【００８７】
また、第一の電極Ｙ１，Ｙ２、第一の電極Ｙ３，Ｙ４、第一の電極Ｙ９，Ｙ１０が、それぞれ第一の配線３２によって直列接続されていると共に、第二の電極Ｘ１，Ｘ２、第二の電極Ｘ５，Ｘ６、第二の電極Ｘ７，Ｘ８、第二の電極Ｘ１２，Ｘ１３が、それぞれ第二の配線３８によって直列接続されている。これにより、検出素子４２の幾つかが一体的に機能して実質的に１つのセンサ素子を構成しており、本実施形態では、９０個の検出素子４２によって５３個の実質的なセンサ素子が構成されている。それ故、検出素子４２を各独立して設ける場合に比して、配線が少なくなると共に、検出用電圧の印加処理や検出結果の演算処理などが簡単になって、処理速度の向上が図られ得る。
【００８８】
さらに、複数の検出素子４２を電気的に接続して実質的に１つのセンサ素子としていることにより、第一の電極Ｙおよび第二の電極Ｘの幅を変えることなく、実質的に幅の広いセンサ素子を構成することが可能とされている。このように、複数の検出素子４２を適宜に電気的に接続することで、同じ幅の第一，第二の電極Ｙ，Ｘを採用しながら、分解能を部分的に低くすることが可能とされている。
【００８９】
具体的には、例えば、本実施形態では、左右幅の広い門歯や大きな咬合面を備える大臼歯が当接する感圧部１６の後端部分および前端部分では、複数の検出素子４２が接続されて分解能が比較的に低くされている一方、咬合面が小さくなる犬歯や小臼歯が当接する感圧部１６の中間部分の左右両側では、検出素子４２が相互に独立しており、分解能が比較的に高くされている。これによれば、大きな歯が並んだ部分では、分解能が低くても各歯による咬合力を有効に検出可能であることから、分解能を部分的に低くすることで処理速度の向上などを図る一方、小さな歯が並んだ部分では、分解能を部分的に高くすることで各歯による咬合力を正確に把握することが可能となる。尤も、このような複数の検出素子４２の接続態様は、あくまでも例示であって、適宜に変更することが可能である。
【００９０】
図７には、本発明の第二の実施形態としての咬合力検出シート７０の要部が示されている。以下の説明において、第一の実施形態と実質的に同一の部材および部位については、図中に同一の符号を付すことにより説明を省略する。なお、図７では、第一，第二の電極Ｙ，Ｘが実線で図示されていると共に、第一，第二の配線の図示が省略されている。
【００９１】
咬合力検出シート７０は、全体として第一の実施形態の咬合力検出シート１２を左右中間部分で切断した左半の如き構造を有している。本実施形態の咬合力検出シート７０は、第一の実施形態と同様に、複数の第一の電極Ｙを備えた図示しない第一の電極シートと、複数の第二の電極Ｘを備えた第二の電極シート２４と、それら第一の電極シートと第二の電極シート２４の間に配される誘電体２６とを、備えている。なお、本実施形態では、第二の電極Ｘが５本（Ｘ１〜Ｘ５）とされている。
【００９２】
そして、本実施形態の咬合力検出シート７０の感圧部７２は、検出対象者の歯列の一部である左半部分に対応して複数の検出素子４２が配置されており、検出対象者の歯列の左半部分に作用する咬合力を検出できるようになっている。
【００９３】
このような本実施形態に従う構造とされた咬合力検出シート７０によれば、感圧部７２の左右幅寸法が小さいことから、感圧部７２を検出対象者の口腔内に差し入れ易い。
【００９４】
なお、咬合力検出シート７０を表裏反転させた状態で感圧部７２を検出対象者の口腔内に差し入れることにより、検出対象者の歯列の他の一部である右半部分に作用する咬合力を検出可能とすることもできる。これによれば、左半部分の咬合力と右半部分の咬合力を順に検出することにより、口腔内に差し入れ易い小型の感圧部７２によって、左右両側の咬合力を測定することができる。
【００９５】
特に、咬合力検出シート７０は、静電容量型センサを構成することから、誘電体２６の弾性によって咬合力による感圧部７２の損傷が生じ難く、複数回の使用に適している。それ故、表裏反転させて２度の検出を行っても、感圧部７２の損傷やそれに伴う検出精度の低下などが生じ難い。
【００９６】
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、咬合力の分布などを把握する必要がなければ、感圧部１６に設けられる検出素子４２は１つだけでも良い。これによって、特定の歯における咬合力を１つの検出素子４２によって選択的に検出することもできる。この場合には、第一，第二の基体は例えばストレートな帯状などでも良く、第一，第二の電極Ｙ，Ｘは各１つだけが設けられる。尤も、歯列に対応する形状の第一，第二の電極Ｙ，Ｘを各１つ設けることにより、歯列全体の咬合力を１つの検出素子４２によって検出することも可能である。
【００９７】
また、複数の第一の電極Ｙが設けられる場合に、それら複数の第一の電極Ｙは、必ずしも同じ幅寸法でなくても良く、例えば、当接が予定される歯の大きさなどに応じて幅寸法が異なっていても良い。更に、第二の電極Ｘについても同様に、幅寸法が異なる複数種類が採用され得る。加えて、第一の電極Ｙと第二の電極Ｘは、必ずしも同じ幅寸法である必要がない。
【００９８】
また、第一の電極Ｙと第二の電極Ｘは、何れも長手帯状に限定されるものではなく、例えば、平面視においてスポット的に設けられる円形や正方形などであっても良い。同様に、検出素子４２の形状も例示の正方形や長方形などに限定されない。更に、第一の電極Ｙと第二の電極Ｘが長手帯状とされている場合に、第一の電極Ｙと第二の電極Ｘは、必ずしも長手方向で直線的に延びていなくても良く、例えば、第二の電極Ｘは歯列の湾曲に沿うように湾曲して延びる形状とされ得る。更にまた、第一の電極Ｙと第二の電極Ｘが長手帯状とされている場合に、第一の電極Ｙと第二の電極Ｘは、必ずしも相互に略直交する方向に延びている必要はなく、交差対向するように傾いて延びていれば良い。
【符号の説明】
【００９９】
１０：咬合力検出装置、１２，７０：咬合力検出シート、１４：制御装置、１６，７２：感圧部、２６：誘電体、４２：検出素子（第一の電極と第二の電極の対向部分）、４６：ガード電極、５４：防水カバー、６２：電源装置、６４：検出手段、６６：咬合力算出手段、Ｙ：第一の電極、Ｘ：第二の電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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