(57)【要約】【課題】装置の小型化することができる生体のインピーダンス測定装置及びその方法並びに電気装置を提供する。【解決手段】本発明による生体インピーダンスを測定するためのインピーダンス測定装置は、インピーダンス測定装置において、第１高周波に対応する第１電流を生成する第１高周波電流生成器と、第２高周波に対応する第２電流を生成する第２高周波電流生成器と、前記第１電流及び前記第２電流の唸り（ｂｅａｔ）現象に基づいて低周波電流を生成する低周波電流生成器と、前記第１電流及び前記第２電流の内の少なくとも１つに対応する高周波電流及び前記低周波電流によってターゲット部位に誘導された電圧に基づいて、前記ターゲット部位のインピーダンスを算出するコントローラと、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インピーダンス測定装置において、
第１高周波に対応する第１電流を生成する第１高周波電流生成器と、
第２高周波に対応する第２電流を生成する第２高周波電流生成器と、
前記第１電流及び前記第２電流の唸り（ｂｅａｔ）現象に基づいて低周波電流を生成する低周波電流生成器と、
前記第１電流及び前記第２電流の内の少なくとも１つに対応する高周波電流及び前記低周波電流によってターゲット部位に誘導された電圧に基づいて、前記ターゲット部位のインピーダンスを算出するコントローラと、を有することを特徴とするインピーダンス測定装置。
【請求項２】
前記高周波電流及び前記低周波電流の内の少なくとも１つに基づいて、前記ターゲット部位にかかる電圧を測定する生体電位測定器をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス測定装置。
【請求項３】
前記ターゲット部位に接触する複数の電極を含む電極アレイと、
前記第１高周波電流生成器、前記第２高周波電流生成器、前記低周波電流生成器、及び前記生体電位測定器の内の少なくとも１つを、前記複数の電極の内の少なくとも１つに選択的に接続する電極スイッチングネットワークと、をさらに有することを特徴とする請求項２に記載のインピーダンス測定装置。
【請求項４】
前記ターゲット部位は、神経束に対応し、前記複数の電極は、前記神経束を取り囲むように配置されることを特徴とする請求項３に記載のインピーダンス測定装置。
【請求項５】
前記低周波電流生成器は、前記第１電流及び前記第２電流の合成電流のエンベロープに基づいて前記低周波電流を生成することを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス測定装置。
【請求項６】
前記低周波電流は、前記第１高周波と前記第２高周波との差に対応する低周波を有することを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス測定装置。
【請求項７】
前記ターゲット部位に接触する複数の電極を含む電極アレイをさらに有し、
前記ターゲット部位内で刺激領域が選択されれば、前記コントローラは、前記複数の電極の内の電気刺激領域に対応する一部の電極を選択することを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス測定装置。
【請求項８】
前記選択された電極に前記第１電流及び前記第２電流が印加されれば、前記第１電流及び前記第２電流が電気刺激領域で重なって生じる唸り現象による低周波電気刺激が前記電気刺激領域に誘導されることを特徴とする請求項７に記載のインピーダンス測定装置。
【請求項９】
前記ターゲット部位は、神経束に対応し、電気刺激領域は、前記神経束内の少なくとも１つの神経に対応することを特徴とする請求項７に記載のインピーダンス測定装置。
【請求項１０】
インピーダンス測定方法において、
第１高周波に対応する第１電流を生成するステップと、
第２高周波に対応する第２電流を生成するステップと、
前記第１電流と前記第２電流とによる唸り現象に基づいて低周波電流を生成するステップと、
前記第１電流及び前記第２電流の内の少なくとも１つに対応する高周波電流及び前記低周波電流によってターゲット部位に誘導された電圧に基づいて、前記ターゲット部位のインピーダンスを算出するステップと、を有することを特徴とするインピーダンス測定方法。
【請求項１１】
前記高周波電流及び前記低周波電流の内の少なくとも１つに基づいて、前記ターゲット部位にかかる電圧を測定するステップをさらに有することを特徴とする請求項１０に記載のインピーダンス測定方法。
【請求項１２】
前記第１電流を生成する第１高周波電流生成器、前記第２電流を生成する第２高周波電流生成器、前記低周波電流を生成する低周波電流生成器、及び前記ターゲット部位にかかる電圧を測定する生体電位測定器の内の少なくとも１つを、前記ターゲット部位に接触する複数の電極の内の少なくとも１つに選択的に接続するステップをさらに有することを特徴とする請求項１１に記載のインピーダンス測定方法。
【請求項１３】
前記ターゲット部位は、神経束に対応し、前記複数の電極は、前記神経束を取り囲むように配置されることを特徴とする請求項１２に記載のインピーダンス測定方法。
【請求項１４】
前記唸り現象に基づいて低周波電流を生成するステップは、前記第１電流と前記第２電流との合成電流のエンベロープに基づいて前記低周波電流を生成するステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載のインピーダンス測定方法。
【請求項１５】
前記低周波電流は、前記第１高周波と前記第２高周波との差に対応する低周波を有することを特徴とする請求項１０に記載のインピーダンス測定方法。
【請求項１６】
前記ターゲット部位内で刺激領域が選択されれば、前記ターゲット部位に接触する前記複数の電極の内の前記刺激領域に対応する一部の電極を選択するステップをさらに有することを特徴とする請求項１２に記載のインピーダンス測定方法。
【請求項１７】
前記選択された電極に前記第１電流及び前記第２電流が印加されれば、前記第１電流及び前記第２電流が電気刺激領域で重なって生じる唸り現象による低周波電気刺激が前記電気刺激領域に誘導されることを特徴とする請求項１６に記載のインピーダンス測定方法。
【請求項１８】
前記ターゲット部位は、神経束に対応し、電気刺激領域は、前記神経束内の少なくとも１つの神経に対応することを特徴とする請求項１６に記載のインピーダンス測定方法。
【請求項１９】
生体部位と接触するように構成される複数の電極と、
第１高周波電流を生成する第１高周波電流生成器と、
第２高周波電流を生成する第２高周波電流生成器と、
前記第１高周波電流及び前記第２高周波電流の入力を受け、前記第１高周波電流の第１高周波と前記第２高周波電流の第２高周波との間の差に該当する低周波の電流を生成する低周波電流生成器と、
前記複数の電極の内、前記第１高周波電流及び前記第２高周波電流を印加する電極を選択するコントローラと、を有することを特徴とする電気装置。
【請求項２０】
前記第１高周波及び前記第２高周波は、２０〜２００ＫＨｚであることを特徴とする請求項１９に記載の電気装置。
【請求項２１】
前記低周波は、５〜３０Ｈｚであることを特徴とする請求項１９に記載の電気装置。
【請求項２２】
前記第１高周波電流生成器、前記第２高周波電流生成器、及び前記低周波電流生成器の総体積は１ｃｍ３よりも小さいことを特徴とする請求項１９に記載の電気装置。
【請求項２３】
前記第１高周波電流生成器及び前記第２高周波電流生成器は、チップから構成され、前記チップの面積は２５ｍｍ２よりも小さいことを特徴とする請求項１９に記載の電気装置。
【請求項２４】
前記コントローラが前記第１高周波電流及び前記第２高周波電流を前記選択された電極に印加するモードは、刺激モードであり、
前記コントローラは、前記低周波の電流を適用する測定モードを有することを特徴とする請求項１９に記載の電気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インピーダンス測定装置に関し、特に、生体インピーダンス測定及び電気刺激のための装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
脳、心臓、胃、筋肉、神経などの身体部位に現れる生体インピーダンスを介して各身体部位の状態、身体部位で生じる現象やメカニズムを検出し、電気刺激を介して各身体部位に治療、リハビリ、及び美容などのような必要な措置が取られる技術が開発されてきている。
【０００３】
例えば、ＥＩＴ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）は、時間あるいは周波数によるインピーダンスの変化を多チャンネルに測定し、測定されたデータをイメージ化してインピーダンスの変化を視覚的に分析可能にする技術である。
ＥＩＴ技術は、時間あるいは周波数によるインピーダンスの変化を観測するものであり、時間による変化を観測する方式はＴＤ（ｔｉｍｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）方式といい、周波数による変化を観測する方式はＦＤ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）方式という。
このようなＥＩＴ技術が適用される装置は、身体部位に付着させるものが多く、そのため、そのような装置の小型化が課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２０１３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記従来のＥＩＴにおける課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、装置を小型化することができる生体のインピーダンス測定装置及びその方法並びに電気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明による生体インピーダンスを測定するためのインピーダンス測定装置は、インピーダンス測定装置において、第１高周波に対応する第１電流を生成する第１高周波電流生成器と、第２高周波に対応する第２電流を生成する第２高周波電流生成器と、前記第１電流及び前記第２電流の唸り（ｂｅａｔ）現象に基づいて低周波電流を生成する低周波電流生成器と、前記第１電流及び前記第２電流の内の少なくとも１つに対応する高周波電流及び前記低周波電流によってターゲット部位に誘導された電圧に基づいて、前記ターゲット部位のインピーダンスを算出するコントローラと、を有することを特徴とする。
【０００７】
前記高周波電流及び前記低周波電流の内の少なくとも１つに基づいて、前記ターゲット部位にかかる電圧を測定する生体電位測定器をさらに有することが好ましい。
前記ターゲット部位に接触する複数の電極を含む電極アレイと、前記第１高周波電流生成器、前記第２高周波電流生成器、前記低周波電流生成器、及び前記生体電位測定器の内の少なくとも１つを、前記複数の電極の内の少なくとも１つに選択的に接続する電極スイッチングネットワークと、をさらに有することが好ましい。
前記ターゲット部位は、神経束に対応し、前記複数の電極は、前記神経束を取り囲むように配置されることが好ましい。
前記低周波電流生成器は、前記第１電流及び前記第２電流の合成電流のエンベロープに基づいて前記低周波電流を生成することが好ましい。
前記低周波電流は、前記第１高周波と前記第２高周波との差に対応する低周波を有することが好ましい。
【０００８】
前記ターゲット部位に接触する複数の電極を含む電極アレイをさらに有し、前記ターゲット部位内で刺激領域が選択されれば、前記コントローラは、前記複数の電極の内の電気刺激領域に対応する一部の電極を選択することが好ましい。
前記選択された電極に前記第１電流及び前記第２電流が印加されれば、前記第１電流及び前記第２電流が電気刺激領域で重なって生じる唸り現象による低周波電気刺激が前記電気刺激領域に誘導されることが好ましい。
前記ターゲット部位は、神経束に対応し、電気刺激領域は、前記神経束内の少なくとも１つの神経に対応することが好ましい。
【０００９】
上記目的を達成するためになされた本発明による生体インピーダンスを測定するためのインピーダンス測定方法は、第１高周波に対応する第１電流を生成するステップと、第２高周波に対応する第２電流を生成するステップと、前記第１電流と前記第２電流とによる唸り現象に基づいて低周波電流を生成するステップと、前記第１電流及び前記第２電流の内の少なくとも１つに対応する高周波電流及び前記低周波電流によってターゲット部位に誘導された電圧に基づいて、前記ターゲット部位のインピーダンスを算出するステップと、を有することを特徴とする。
【００１０】
前記高周波電流及び前記低周波電流の内の少なくとも１つに基づいて、前記ターゲット部位にかかる電圧を測定するステップをさらに有することが好ましい。
前記第１電流を生成する第１高周波電流生成器、前記第２電流を生成する第２高周波電流生成器、前記低周波電流を生成する低周波電流生成器、及び前記ターゲット部位にかかる電圧を測定する生体電位測定器の内の少なくとも１つを、前記ターゲット部位に接触する複数の電極の内の少なくとも１つに選択的に接続するステップをさらに有することが好ましい。
前記ターゲット部位は、神経束に対応し、前記複数の電極は、前記神経束を取り囲むように配置されることが好ましい。
前記唸り現象に基づいて低周波電流を生成するステップは、前記第１電流と前記第２電流との合成電流のエンベロープに基づいて前記低周波電流を生成するステップを含むことが好ましい。
前記低周波電流は、前記第１高周波と前記第２高周波との差に対応する低周波を有することが好ましい。
前記ターゲット部位内で刺激領域が選択されれば、前記ターゲット部位に接触する前記複数の電極の内の前記刺激領域に対応する一部の電極を選択するステップをさらに有することが好ましい。
前記選択された電極に前記第１電流及び前記第２電流が印加されれば、前記第１電流及び前記第２電流が電気刺激領域で重なって生じる唸り現象による低周波電気刺激が前記電気刺激領域に誘導されることが好ましい。
前記ターゲット部位は、神経束に対応し、電気刺激領域は、前記神経束内の少なくとも１つの神経に対応することが好ましい。
【００１１】
上記目的を達成するためになされた本発明による電気装置は、生体部位と接触するように構成される複数の電極と、第１高周波電流を生成する第１高周波電流生成器と、第２高周波電流を生成する第２高周波電流生成器と、前記第１高周波電流及び前記第２高周波電流の入力を受け、前記第１高周波電流の第１高周波と前記第２高周波電流の第２高周波との間の差に該当する低周波の電流を生成する低周波電流生成器と、前記複数の電極の内、前記第１高周波電流及び前記第２高周波電流を印加する電極を選択するコントローラと、を有することを特徴とする。
【００１２】
前記第１高周波及び前記第２高周波は、２０〜２００ＫＨｚであることが好ましい。
前記低周波は、５〜３０Ｈｚであることが好ましい。
前記第１高周波電流生成器、前記第２高周波電流生成器、及び前記低周波電流生成器の総体積は１ｃｍ３よりも小さいことが好ましい。
前記第１高周波電流生成器及び前記第２高周波電流生成器は、チップから構成され、前記チップの面積は２５ｍｍ２よりも小さいことが好ましい。
前記コントローラが前記第１高周波電流及び前記第２高周波電流を前記選択された電極に印加するモードは、刺激モードであり、前記コントローラは、前記低周波の電流を適用する測定モードを有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るインピーダンス測定装置及びその方法並びに電気装置によれば、２つの高周波の合成電流による唸り現象を用いてそのエンベロープを検出して低周波電流を生成することで、サイン波生成のための受動素子のサイズが大きく減少させることができる。
本発明のインピーダンス測定装置は、高周波電流を合成し、必要な低周波周波数だけの周波数の差を有する高周波電流を用いて低周波電流を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るインピーダンス測定装置及びターゲット部位を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るインピーダンス測定のためのローテーションプロセスを説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る唸り現象を用いた低周波信号の生成プロセスを説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る低周波信号が生成される過程の各信号の波形を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る刺激領域に低周波電気刺激を加えるプロセスを説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る刺激領域に低周波電気刺激を加えるプロセスを説明するための図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るインピーダンス測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るインピーダンス測定モードによるインピーダンス測定プロセスを説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態に係る選択的刺激モードによる刺激プロセスを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明に係るインピーダンス測定装置及びその方法並びに電気装置を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１６】
実施形態に対する特定な構造的又は機能的な説明は単なる例示のための目的として開示されたものとして、様々な形態に変更される。
したがって、実施形態は特定な開示形態に限定されるものではなく、本明細書の範囲は技術的な思想に含まれる変更、均等物ないし代替物を含む。
第１又は第２などの用語を複数の構成要素を説明するために用いることがあるが、このような用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ解釈されなければならない。例えば、第１構成要素は第２構成要素と命名することができ、同様に第２構成要素は第１構成要素にも命名することができる。
単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味をもたない限り複数の表現を含む。本明細書において、「含む」又は「有する」等の用語は明細書上に記載した特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを示すものであって、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれを組み合わせたものなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものとして理解しなければならない。
相違するとの定義がなされない限り、技術的であるか又は科学的な用語を含むここで用いる全ての用語は、本実施形態が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。
一般的に用いられる予め定義された用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであって、本明細書で明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されることはない。
以下、実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
各図面に提示される同一の参照符号は同一の部材を示す。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係るインピーダンス測定装置及びターゲット部位を示す図である。
図１を参照すると、インピーダンス測定装置１１０は、ターゲット部位１２０に高周波電流及び低周波電流を印加し、ターゲット部位１２０の電圧を測定する。
【００１８】
インピーダンス測定装置１１０は、ターゲット部位１２０に印加された電流、及びターゲット部位１２０に電流が印加された状態でターゲット部位１２０にかかる電圧に基づいて、ターゲット部位１２０のインピーダンスを測定する。
例えば、ターゲット部位１２０は、生体の細胞、組織、神経、神経束、及び器官のような生体部位に該当する。
ターゲット部位１２０のインピーダンスは、ターゲット部位１２０の生体インピーダンス（ｂｉｏｉｍｐｅｄａｎｃｅ）を含む。
【００１９】
インピーダンス測定装置１１０は、複数の電極１２１を含む電極配列を用いてターゲット部位１２０に電流を印加し、ターゲット部位１２０にかかる電圧を測定する。
電極配列内の電極は、ターゲット部位１２０を取り囲むように配置される。
インピーダンス測定装置１１０は、複数の電極の内の一部を選択し、選択された電極を介してターゲット部位１２０に電流を印加し、残りの電極の内の一部を選択し、選択された電極を介してターゲット部位１２０から電圧を測定する。
以下、説明の便宜のために電流印加のための電極は、電流電極と称し、電圧測定のための電極は、電圧電極と称することとする。
インピーダンス測定装置１１０は、電流電極及び電圧電極をローテーションしてターゲット部位１２０のインピーダンスを測定する。
【００２０】
例えば、インピーダンス測定装置１１０は、ＥＩＴ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を介してターゲット部位１２０のインピーダンスを測定する。
ＥＩＴは、時間あるいは周波数によるインピーダンスの変化を多チャンネルで測定し、測定されたデータをイメージ化してインピーダンスの変化を視覚的に分析可能にする技術である。
例えば、インピーダンス測定装置１１０は、測定しようとする組織を電極配列により取り囲んだ後、特定の区間にサイン波電流（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｏｒ）を流し、多チャンネルを介して電圧を測定し、区域ごとのインピーダンスを測定する。
電極ローテーションに基づいて測定されたインピーダンス値はイメージに変換され、このような過程を介して変換されたイメージを時間軸上に連続的に示す場合、インピーダンスの変化に対応する組織の変化を視覚的に確認することができる。
【００２１】
ＥＩＴ技術は、時間あるいは周波数によるインピーダンスの変化を観測するものとして、時間による変化を観測する方式はＴＤ（ｔｉｍｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）方式といい、周波数による変化を観測する方式はＦＤ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）方式という。
例えば、ＴＤ方式は時間によるインピーダンスの変化を観測するために用いられ、ＦＤ方式はモニタリングターゲット部位に２つ以上の互いに異なる組織があるとき、周波数によるインピーダンスの変化率の差を用いてこれらの組織を視覚的に区分し観測するという目的で実行される。
【００２２】
一例として、息の吸い込み及び吐き出しによる肺の変化を観測するためにＴＤ方式が使用され、通常、細胞中に癌細胞が位置するとき、それぞれの周波数により相違に現れるインピーダンスの変化率を介して癌細胞を視覚的に区分して表現しようとする場合はＦＤ方式が使用される。
ＴＤ方式及びＦＤ方式は、混合して使用してもよい。
ＴＤ方式及びＦＤ方式を混合して使用する場合、イメージの解像度が高くなるため、この２つは複合的に使用される傾向がある。
【００２３】
ＦＤ方式は、低周波で示されるインピーダンス及び高周波で示されるインピーダンスを電極配列を介して順次測定した後、インピーダンスの変化を組織内の各位置ごとに記録してイメージ化したものであるため、低周波測定及び高周波測定はそれぞれ別途に実行される必要がある。
例えば、低周波は５〜３０（Ｈｚ）であり、高周波は２０〜２００ｋ（Ｈｚ）であり得る。
ただし、低周波及び高周波は、相違する様々な値に定義され得る。
【００２４】
ＥＩＴで、インピーダンスを測定するためにサイン波電流を用いてもよい。
例えば、サイン波電流は、ウィーンブリッジ発振器（Ｗｅｉｎ−Ｂｒｉｄｇｅ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を含む回路を介して所望する周波数成分を有するように生成される。
ｆＭＲＩ（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｍａｇｉｎｇ）を代替するための脳神経ＥＩＴ、あるいは行動や刺激による神経活性区域を検出する神経束ＥＩＴのような挿入型の電子薬システムの場合、製品の小型化が要求される。
【００２５】
所望する周波数は、
ｆ＝１／（ＲＣ  Ｔｉｍｅ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ）
で決定される。
ここで、（ＲＣ  Ｔｉｍｅ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ）＝（２×円周率×Ｒ×Ｃ）と示すことができる。
インピーダンスを測定するために用いられる周波数が高周波であれば、Ｒ値及びＣ値は周波数に反比例することからその値が小さいが、インピーダンスを測定するために用いられる周波数が低周波であれば、Ｒ値及びＣ値は周波数に比例することからその値が大きくなる。
例えば、ウィーンブリッジ発振器で所望する周波数にするために、「６Ｒ」と「２．５Ｃ」の受動素子が要求される。
一例として、所望する周波数が１００ｋ（Ｈｚ）である場合、Ｒ＝８０ｋ（ｏｈｍ）、Ｃ＝１８ｐ（Ｆ）であるが、所望する周波数が１０（Ｈｚ）であれば、Ｒ＝８Ｇ（ｏｈｍ）、Ｃ＝１．８ｎ（Ｆ）となり、受動素子の体積が極めて大きく、小型化されたシステムを実現することが困難である。
【００２６】
本発明による実施形態によれば、唸り現象を用いて低周波信号を生成することで、サイン波生成のための受動素子のサイズが大きく減少させることができる。
例えば、インピーダンス測定装置１１０は、高周波電流を合成し、合成電流でエンベロープ（ｅｎｖｅｌｏｐ）を検出して低周波電流を生成する。
ｆ１の周波数を有する信号及びｆ２の周波数を有する信号が合成される場合、唸り現象（ｂｅａｔ  ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ）によって合成信号のエンベロープは｜ｆ１−ｆ２｜の周波数を有するためである。
したがって、インピーダンス測定装置１１０は、必要な低周波周波数だけの周波数の差を有する高周波電流を用いて低周波電流を生成することがき、このような高周波電流を生成する高周波生成器の総体積は、通常、１ｃｍ３よりも小さく、人体に挿入可能である。
より具体的には、このような高周波生成器は、システムオンチップ（Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  Ｃｈｉｐ）の形態に実現され、チップの面積は２５ｍｍ２よりも小さく実現され得る。
【００２７】
インピーダンス測定装置１１０は、高周波電流を用いてターゲット部位１２０内の刺激領域に電気刺激を印加する。
インピーダンス測定装置１１０は、インピーダンス測定モードでは、ターゲット部位のインピーダンスを測定するための動作を行い、選択的刺激モードでは、刺激領域を刺激するための動作を行う。
身体部位に刺激を与えるためには、低周波電流が適する。
身体部位には、高周波電流よりも低周波電流が大きい影響を与えるためである。
ターゲット部位１２０に高周波電流が印加されれば、高周波電流が重なる一定の領域に唸り現象による低周波エンベロープが発生する。
ターゲット部位１２０内で高周波電流が重なる領域は、刺激領域のように称することができる。
【００２８】
本発明の実施形態によれば、高周波電流が印加される電極による低周波電気刺激が発生する領域、あるいは高周波電流に適用される周波数及び高周波電流が印加される電極による低周波電気刺激が発生する領域を含むデータベースを予め構築することができる。
データベースは、電極及び刺激領域を互いにマッチングして格納したり、あるいは電極、高周波周波数、及び刺激領域を互いにマッチングして格納してもよい。
【００２９】
例えば、データベースは、高周波電流を第１電極対に印加するとき、第１刺激領域に電気刺激が加えられ、第２電極対に印加するとき、第２刺激領域に電気刺激が加えられた、という情報を格納する。
又は、データベースは、第１周波数の高周波電流及び第２周波数の高周波電流を第１電極対に印加するとき、第１刺激領域に電気刺激が加えられ、第２周波数の高周波電流及び第３周波数の高周波電流を第２電極対に印加するとき、第２刺激領域に電気刺激が加えられた、という情報を格納する。
インピーダンス測定装置１１０は、電気刺激を加える刺激領域を決定し、データベースに基づいて決定された刺激領域に対応する電極、あるいは決定された刺激領域に対応する電極及び周波数を決定することができる。
【００３０】
インピーダンス測定装置１１０は、インピーダンス測定結果に基づいて刺激領域を決定する。
例えば、インピーダンス測定装置１１０は、インピーダンス測定結果に基づいて刺激が必要な領域を刺激領域として決定する。
一例として、インピーダンス測定の結果、神経束内の第１領域に刺激が必要であることが明らかになった場合、インピーダンス測定装置１１０は、第１領域を刺激領域として決定し、第１領域に刺激が加えられるように適切な電極を選択したり、あるいは適切な電極及び適切な高周波周波数を選択することができる。
結局、複数の電極による電極アレイ及び高周波電流生成器は、インピーダンス測定のために必要な構成である。
このような電極アレイ及び高周波電流生成器を用いて電気刺激を行うことができるため、インピーダンス測定装置１１０のための構成の活用を最大化することができる。
【００３１】
図２は、本発明の一実施形態に係るインピーダンス測定のためのローテーションプロセスを説明するための図である。
図２を参照すると、時間ｔによる電流生成器Ｉ及び生体電位測定器Ｖの配置を示す。
電極アレイの電極は、ターゲット部位を取り囲むように配置されている。
ターゲット部位のインピーダンス測定のために電極を変えながら、電流生成器Ｉ及び生体電位測定器Ｖが接続される。
可能な全ての組み合わせの電極対に電流生成器Ｉ及び生体電位測定器Ｖがローテーションして接続される。
【００３２】
例えば、電流電極が選択されれば、電流電極が固定された状態で電圧電極に関するローテーションが行われ得る。
電圧電極に関するローテーションが完了すると、電流電極が変更され、再び電流電極が固定された状態で電圧電極に関するローテーションが行われる。
このようなプロセスにより、電流電極に関するローテーションが完了すると、その間に収集された電圧値に基づいてターゲット部位のインピーダンスが算出される。
算出されたインピーダンスは、イメージ化されてユーザに提供される。
【００３３】
例えば、図２を参照すると、ｔ＝ｔｉｊにおいて、ｉは電流電極に対応し、ｊは電圧電極に対応する。
ｔ＝ｔ１ｊにおいて、ｉ＝１に対応する電流電極が選択された状態で電圧電極が変更され、ｔ＝ｔ２ｊにおいてｉ＝２に対応する電流電極が選択された状態で電圧電極が変更される。
ターゲット部位の電圧は、マルチチャネルに基づいて測定される。
図２は「Ｃｈ０〜Ｃｈ２」の３チャネル測定プロセスを示している。
実施形態により、電圧測定のためにチャネルの数は多様に選択され得る。
【００３４】
図３は、本発明の一実施形態に係る唸り現象を用いた低周波信号の生成プロセスを説明するための図である。
図３を参照すると、第１高周波電流生成器３１０は第１高周波電流３１５を生成し、第２高周波電流生成器３２０は第２高周波電流３２５を生成する。
【００３５】
第１高周波電流３１５及び第２高周波電流３２５が合成されて唸り電流３０５が生成される。
エンベロープ検出器３３５は、唸り電流３０５でエンベロープを検出して低周波電流３０７を生成する。
低周波電流３０７は、電極３５１に印加され、このときターゲット部位３３０の電圧は、電極３５２を介して生体電位測定器３４０に伝えられる。
したがって、インピーダンス測定装置は、別途の低周波電流生成器なしに高周波電流生成器（３１０、３２０）を用いて低周波成分を含む唸り電流３０５を生成することができ、唸り電流３０５の低周波成分に対応する低周波電流３０７を用いてターゲット部位３３０の電圧を測定することができる。
【００３６】
図４は、本発明の一実施形態に係る低周波信号が生成される過程の各信号の波形を示す図である。
図４を参照すると、高周波信号４１０は、図３に示す第１高周波電流３１５に対応し、高周波信号４２０は、図３に示す第２高周波電流３２５に対応する。
【００３７】
高周波信号４１０の周波数は、ｆ１であり、高周波信号４２０の周波数は、ｆ２である。
高周波信号４１０及び高周波信号４２０が合成されることにより、唸り信号４３０が生成され、唸り信号４３０のエンベロープを検出して低周波信号４４０が生成される。
低周波信号４４０の周波数は、｜ｆ１−ｆ２｜である。
低周波信号４４０は、図３に示す低周波電流３０７に対応する。
インピーダンス測定装置は、必要な低周波電流を生成するために適切な高周波電流を生成する。
例えば、インピーダンス測定装置は、ｆ０である低周波を有する低周波電流を生成するために周波数の差がｆ０である高周波電流を生成する。
インピーダンス測定装置は、周波数の差がｆ０である高周波電流を合成して唸り電流を生成し、唸り電流のエンベロープを低周波電流として利用する。
【００３８】
図５及び図６は、本発明の一実施形態に係る刺激領域に低周波電気刺激を加えるプロセスを説明するための図である。
図５を参照すると、インピーダンス測定装置は、第１電流５１５及び第２電流５２５を用いてターゲット部位５３０内の刺激領域５４０に電気刺激を加える。
高周波電流生成器５１０は、第１高周波に対応する第１電流５１５を生成し、高周波電流生成器５２０は、第２高周波に対応する第２電流５２５を生成する。
インピーダンス測定装置は、ターゲット部位５３０内の刺激領域５４０に電気刺激を加えるために電極アレイの電極５５１、電極５５２を選択し、選択された電極５５１、電極５５２に第１電流及び第２電流５２５を印加する。
【００３９】
電極５５１、電極５５２に第１電流５１５及び第２電流５２５が印加されれば、第１電流５１５及び第２電流５２５は、刺激領域５４０で重なって、唸り現象による高周波電気刺激及び低周波電気刺激が刺激領域５４０に誘導される。
刺激領域５４０は、唸り現象による低周波電気刺激の成分には反応するが、高周波電気刺激の成分には反応しないため、結果的に、低周波電気刺激のみが刺激領域５４０に加えられたような効果を見せる。
低周波電気刺激は、第１高周波と第２高周波との間の差に対応する。
インピーダンス測定装置は、予め構築されたデータベースを参照して電極５５１、電極５５２を選択する。
また、インピーダンス測定装置は、第１電流５１５及び第２電流５２５が刺激領域５４０に電気刺激を加えるための適切な周波数で生成されるよう、高周波電流生成器５１０及び高周波電流生成器５２０を制御する。
【００４０】
図６を参照すると、インピーダンス測定装置は、第１電流６１５及び第２電流６２５を用いてターゲット部位６３０内の刺激領域６４０に電気刺激を加える。
図５に示す刺激領域５４０の位置及び図６に示す刺激領域６４０の位置は、互いに異なる。
インピーダンス測定装置は、刺激領域５４０と異なる位置の刺激領域６４０を刺激するために、電極アレイで図５に示す電極５５１、電極５５２と異なる位置の電極６５１、電極６５２を選択する。
電極６５１、電極６５２に第１電流６１５及び第２電流６２５が印加されれば、第１電流６１５及び第２電流６２５は、刺激領域６４０で重なって唸り現象による高周波電気刺激及び低周波電気刺激が刺激領域６４０に誘導される。
【００４１】
刺激領域５４０は、唸り現象による低周波電気刺激の成分には反応するが、高周波電気刺激の成分には反応しないため、結果的に、低周波電気刺激のみが刺激領域５４０に加えられたような効果を見せる。
インピーダンス測定装置は、予め構築されたデータベースを参照して電極６５１、電極６５２を選択し、第１電流６１５及び第２電流６２５が刺激領域６４０に電気刺激を加えるための適切な周波数で生成されるように高周波電流生成器６１０及び高周波電流生成器６２０を制御する。
【００４２】
例えば、ターゲット部位（５３０、６３０）は、神経束に対応し、刺激領域（５４０、６４０）は、神経束内の少なくとも１つの神経に対応する。
一例として、ターゲット部位（５３０、６３０）は、座骨神経（ｓｃｉａｔｉｃ  ｎｅｒｖｅ）に対応し、刺激領域（５４０、６４０）は、座骨神経に含まれた脛骨神経（ｔｉｂｉａｌ  ｎｅｒｖｅ）及び総腓骨神経（ｃｏｍｍｏｎ  ｐｅｒｏｎｅａｌ  ｎｅｒｖｅ）にそれぞれ対応する。
【００４３】
図７は、本発明の一実施形態に係るインピーダンス測定装置の概略構成を示すブロック図である。
図７を参照すると、インピーダンス測定装置７００は、コントローラ７１０、電流生成回路７２０、電極スイッチングネットワーク７３０、生体電位測定器７４０、及び電極アレイ７６０を含む。
【００４４】
インピーダンス測定装置７００は、ターゲット部位７５０の生体インピーダンスを測定したり、ターゲット部位７５０内の刺激部位に電気刺激を印加する。
電流生成回路７２０は、高周波電流生成器（７２１、７２２）及び低周波電流生成器７２３を含む。
高周波電流生成器（７２１、７２２）は、コントローラ７１０の命令による周波数に基づいて電流を生成する。
例えば、高周波電流生成器７２１は、コントローラ７１０の制御により第１高周波ｆ１に対応する第１電流を生成する。
高周波電流生成器７２２は、コントローラ７１０の制御により第２高周波ｆ２に対応する第２電流を生成する。
低周波電流生成器７２３は、第１電流及び第２電流に基づいて第１高周波ｆ１と第２高周波ｆ２との間の差｜ｆ１−ｆ２｜に対応する低周波電流を生成する。
例えば、低周波電流生成器７２３は、第１高周波ｆ１の電流及び第２高周波ｆ２の電流を合成して唸り電流を生成し、唸り電流のエンベロープに基づいて低周波電流を生成する。
【００４５】
電極アレイ７６０は、ターゲット部位７５０に接触する複数の電極を含む。
複数の電極は、ターゲット部位７５０を取り囲むように配置される。
例えば、ターゲット部位７５０は神経束に対応し、電極アレイ７６０の複数の電極は、ターゲット部位７５０に対応する神経束を取り囲むように配置される。
生体電位測定器７４０は、高周波電流及び低周波電流に基づいてターゲット部位にかかる電圧を測定する。
例えば、生体電位測定器７４０は、ターゲット部位７５０に高周波電流が印加される間、ターゲット部位７５０にかかる電圧を測定し、ターゲット部位７５０に低周波電流が印加される間、ターゲット部位７５０にかかる電圧を測定する。
【００４６】
コントローラ７１０は、高周波電流及び低周波電流によってターゲット部位７５０に誘導された電圧に基づいてターゲット部位７５０のインピーダンスを算出する。
例えば、高周波電流は、第１高周波ｆ１に対応する第１電流及び第２高周波ｆ２に対応する第２電流の内の少なくとも１つに対応し、低周波電流は、周波数の差｜ｆ１−ｆ２｜に対応する唸り電流のエンベロープに対応する。
電極スイッチングネットワーク７３０は、コントローラ７１０の制御に基づいて高周波電流生成器（７２１、７２２）、低周波電流生成器７２３、及び生体電位測定器７４０の内の少なくとも１つを電極アレイ７６０の複数の電極の内の少なくとも１つに選択的に接続する。
【００４７】
例えば、インピーダンス測定モードで、｜ｆ１−ｆ２｜の周波数に対応する低周波電流、及びｆ１の高周波に対応する第１電流がターゲット部位７５０に印加されるように電極スイッチングネットワーク７３０は、高周波電流生成器７２１及び低周波電流生成器７２３を電極アレイ７６０の電極に接続する。
また、低周波電流及び第１電流がターゲット部位７５０に印加されるとき、生体電位測定器７４０を電極アレイ７６０の電極に接続する。
電極スイッチングネットワーク７３０は、電流電極及び電圧電極のローテーションがなされるようにスイッチング動作を行う。
図１には、インピーダンス測定モードでｆ１の高周波に対応する第１電流が提供されるものとして示しているが、ｆ１の高周波に対応する第１電流の代わりに、ｆ２の高周波に対応する第２電流を提供してもよい。
【００４８】
選択的刺激モードにおいて、ターゲット部位７５０内で刺激領域が選択されれば、コントローラ７１０は、電極アレイ７６０に含まれた複数の電極の内の刺激領域に対応する一部の電極を選択する。
選択された電極にｆ１の高周波に対応する第１電流、及びｆ２の高周波に対応する第２電流が印加されれば、第１電流及び第２電流は、刺激領域で重なって唸り現象による高周波電気刺激及び低周波電気刺激が刺激領域に誘導され、刺激領域は、低周波電気刺激にのみ反応する。
電極スイッチングネットワーク７３０は、第１電流及び第２電流がコントローラ７１０によって選択された電極に印加されるようにコントローラ７１０により選択された電極に高周波電流生成器（７２１、７２２）を接続する。
コントローラ７１０は、データベースを参照して周波数（ｆ１、ｆ２）を決めたり、刺激領域に対応する電極を選択する。
【００４９】
図８は、本発明の一実施形態に係るインピーダンス測定モードによるインピーダンス測定プロセスを説明するためのフローチャートである。
図８を参照すると、ステップＳ８００において、インピーダンス測定装置は、動作モードがインピーダンス測定モードであるか否かを判断する。
動作モードがインピーダンス測定モードである場合、ステップＳ８０１が実行され、動作モードがインピーダンス測定モードでなければ、ステップＳ９００が実行される。
ステップＳ９００については、図９を参照して後で説明する。
【００５０】
インピーダンス測定装置は、ステップＳ８０１において、第１高周波に対応する第１電流を生成し、ステップＳ８０２において、電流を印加する電極を決定して第１電流を印加し、ステップＳ８０３において、電極をローテーションして電圧を測定する。
例えば、第１電極に第１電流が印加された場合、インピーダンス測定装置は、電極アレイで第１電極を除いた残りの電極に関して電極をローテーションしながら電圧を測定する。
【００５１】
ステップＳ８０４において、インピーダンス測定装置は、電流電極のローテーションが完了したか否かを判断する。
電流電極のローテーションが完了していない場合、インピーダンス測定装置は、ステップＳ８０５において、電流を印加する電極を変更して第１電流を印加し、ステップＳ８０３、Ｓ８０４を再び行う。
このような工程を介して、電極アレイ内全ての電極に関して第１電流に基づいた電流印加及び電圧測定が行われる。
【００５２】
電流電極のローテーションが完了した場合、インピーダンス測定装置は、ステップＳ８０６において、第２高周波に対応する第２電流を生成し、ステップＳ８０７において、第１電流及び第２電流の唸り現象に基づいて低周波電流を生成する。
インピーダンス測定装置は、必要な低周波周波数に対応する低周波電流が生成されるように、第１高周波及び第２高周波を選択する。
【００５３】
ステップＳ８０８〜Ｓ８１１の動作は、ステップＳ８０２〜Ｓ８０５の動作に対応する。
インピーダンス測定装置は、ステップＳ８０８において、電流を印加する電極を決定して低周波電流を印加し、ステップＳ８０９において、電極をローテーションして電圧を測定し、ステップＳ８１０において、電流電極のローテーションが完了したか否かを判断する。
電流電極のローテーションが完了していない場合、インピーダンス測定装置は、ステップＳ８１１において、電流を印加する電極を変更して低周波電流を印加し、ステップＳ８０９、Ｓ８１０を再び行う。
このような工程を介して電極アレイ内の全ての電極に関して低周波電流に基づいた電流印加及び電圧測定が行われる。
【００５４】
電流電極のローテーションが完了した場合、インピーダンス測定装置は、ステップＳ８１２において、インピーダンスを算出する。
インピーダンス測定装置は、第１電流、低周波電流（唸り電流のエンベロープ）及び測定された電圧値に基づいてターゲット部位の生体インピーダンスを算出する。
その他、図１〜図７を参照して説明した事項がインピーダンス測定プロセスに適用される。
【００５５】
図９は、本発明の一実施形態に係る選択的刺激モードによる刺激プロセスを説明するためのフローチャートである。
図９を参照すると、ステップＳ９００において、インピーダンス測定装置は、動作モードが選択的刺激モードであるか否かを判断する。
動作モードが選択的刺激モードである場合、ステップＳ９０１が行われ、動作モードがインピーダンス測定モードでなければ、ステップＳ８００が行われる。
【００５６】
インピーダンス測定装置は、ステップＳ９０１において、第１高周波に対応する第１電流を生成し、ステップＳ９０２において、第２高周波に対応する第２電流を生成し、ステップＳ９０３において、電流を印加する電極を決定し、ステップＳ９０４において、決定された電極を介して第１電流及び第２電流を印加する。
決定された電極に第１電流及び第２電流が印加されれば、第１電流及び第２電流は、刺激領域で重なって唸り現象による高周波電気刺激及び低周波電気刺激が刺激領域に誘導され、刺激領域は低周波電気刺激に反応する。
その他、図１〜図７を参照して説明した事項がインピーダンス測定プロセスに適用される。
【００５７】
上述した実施形態は、ハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素、又はハードウェア構成要素、及びソフトウェア構成要素の組み合せで具現される。
例えば、本実施形態で説明した装置及び構成要素は、例えば、プロセッサ、コントローラ、ＡＬＵ（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ  ｌｏｇｉｃ  ｕｎｉｔ）、デジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコンピュータ、ＦＰＡ（ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ａｒｒａｙ）、ＰＬＵ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサー、又は命令（ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）を実行して応答する異なる装置のように、１つ以上の汎用コンピュータ又は特殊目的コンピュータを用いて具現される。
【００５８】
処理装置は、オペレーティングシステム（ＯＳ）及びオペレーティングシステム上で実行される１つ以上のソフトウェアアプリケーションを実行する。
また、処理装置は、ソフトウェアの実行に応答してデータをアクセス、格納、操作、処理、及び生成する。
理解の便宜のために、処理装置は、単一ものが使用されるものとして説明する場合もあるが、当技術分野で通常の知識を有する者は、処理装置が、複数の処理要素（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）及び／又は複数の類型の処理要素を含むことが理解できよう。
例えば、処理装置は、複数のプロセッサ又は１つのプロセッサ及び１つのコントローラを含む。
また、並列プロセッサ（ｐａｒａｌｌｅｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）のような、他の処理構成も可能である。
【００５９】
ソフトウェアは、コンピュータプログラム、コード、命令、又はそのうちの一つ以上の組み合わせを含み、所望通りに動作するよう処理装置を構成したり、独立的又は結合的に処理装置を命令することができる。
ソフトウェア及び／又はデータは、処理装置によって解釈されたり処理装置に命令又はデータを提供するために、いずれかの類型の機械、構成要素、物理的装置、仮想装置、コンピュータ格納媒体又は装置、又は送信される信号波に永久的又は一時的に具体化することができる。
ソフトウェアは、ネットワークに接続されたコンピュータシステム上に分散され、分散した方法で格納されたり実行され得る。
ソフトウェア及びデータは、一つ以上のコンピュータで読出し可能な記録媒体に格納され得る。
【００６０】
本実施形態による方法は、様々なコンピュータ手段を介して実施されるプログラム命令の形態で具現され、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録される。
記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独又は組み合せて含む。
記録媒体及びプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計して構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり使用可能なものであってもよい。
【００６１】
コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例として、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスクのような磁気−光媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置を含む。
プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータによって実行される高級言語コードを含む。
ハードウェア装置は、本発明に示す動作を実行するために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成してもよく、その逆も同様である。
【００６２】
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１１０、７００    インピーダンス測定装置
１２０、５３０、６３０、７５０    ターゲット部位
１２１、３５１、３５２、５５１、５５２、６５１、６５２    電極
３１０    第１高周波電流生成器
３２０    第２高周波電流生成器
３３５    エンベロープ検出器
３４０    生体電位測定器
５１０、５２０、６１０、６２０、７２１、７２２    高周波電流生成器
７１０    コントローラ
７２０    電流生成回路
７２３    低周波電流生成器
７３０    電極スイッチングネットワーク
７４０    生体電位測定器
７６０    電極アレイ
【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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【図８】
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【図９】
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