(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
後方から伝播する縦弾性波の進行方向を前方へ向かう範囲内で変更させて横振動を誘起する振動部が先端に設けられる長尺部材と、
該長尺部材の後端に縦弾性波を付与する振動付与手段と、
を備えるデバイスであって、
前記振動部は、前記長尺部材の周方向における一部側面を前方へ向けて傾斜させることで当該長尺部材の外形形状を変化させて形成される反射面により、前記縦弾性波の進行方向を変更させる変更部と、当該振動部の先端に位置し前記変更部で進行方向が変更した縦弾性波により横振動が誘起される動作部と、を有し、
前記動作部は、前記変更部の外形形状を不連続に拡大してなるデバイス。
【請求項２】
後方から伝播する縦弾性波の進行方向を前方へ向かう範囲内で変更させて横振動を誘起する振動部が先端に設けられる長尺部材と、
該長尺部材の後端に縦弾性波を付与する振動付与手段と、
を備えるデバイスであって、
前記振動部は、前記長尺部材の周方向における一部側面を前方へ向けて傾斜させることで当該長尺部材の外形形状を変化させて形成される反射面により、前記縦弾性波の進行方向を変更させる変更部と、当該振動部の先端に位置し前記変更部で進行方向が変更した縦弾性波により横振動が誘起される動作部と、前記変更部と前記動作部との間に位置し前記変更部において進行方向を変更させた縦弾性波を集約する集約部と、を有し、
前記動作部は、前記集約部の外形形状を不連続に拡大してなるデバイス。
【請求項３】
前記長尺部材はカテーテルである請求項１又は２記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、長尺部材の先端に横振動を誘起する長尺部材の横振動生成方法及び長尺部材の先端部に振動部が設けられるデバイスに関し、特に、血管内に付着する血栓や生体内に発生する腫瘍等を除去するためのカテーテルを備える医療用マイクロデバイス等、ミクロンオーダーの用途にも用いて好適なデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】  脳梗塞や心筋梗塞は命に関わる病気であり、その原因となる脳の血管や心臓の冠状動脈等にできた血栓は速やかに除去する必要がある。【０００３】  従来より、血栓症治療法として、侵襲性が少なくかつ迅速で有効な血栓溶解治療法が注目されており、本件出願人は、先に血栓を効果的に溶解し除去するカテーテルを提案した（特許文献１参照）。【０００４】  図１０は、従来の医療用機器１１０の使用状況の概略説明図を示す。また、図１１は、該医療用機器１１０のカテーテル１１１における作動状況の概略説明図を示す。  従来の医療用機器１１０は、カテーテル１１１と該カテーテル１１１に配設される圧電素子１１２を備えるものである。  そして、該医療用機器１１０は、血管１２０内に血栓溶解剤を注入しながら前記圧電素子１１２によって前記カテーテル１１１の先端を横振動させることで、血栓１２１を速やかに溶解し除去することができる。【０００５】  ところで、前記カテーテル１１１に配設される圧電素子１１２は、前記医療用機器１１０の先端側に位置するものであるが、該医療用機器１１０の先端側は末梢血管内にまで挿入されるため、該圧電素子１１２のサイズが著しく制限されて大きな出力を得ることができず、前記カテーテル１１１の先端を十分に横振動させることができない。【０００６】  そこで、前記カテーテル１１１を長尺なものとして、圧電素子１１２を医療用機器１１０の先端側から遠く離れた位置に配設し、該圧電素子１１２により前記長尺なカテーテル１１１の後方に横弾性波を与えることで該カテーテル１１１の先端を横振動させることが考えられる。【０００７】  ところが、前記長尺となるカテーテル１１１において、圧電素子１１２により先端から離れた位置に横弾性波を与えた場合、該カテーテル１１１を伝播する横弾性波はその伝播途中において当該カテーテル１１１を内包するチューブ状部材等にエネルギーを吸収されるため、該カテーテル１１１の先端を十分に横振動させることができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２６３１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、長尺部材の先端から離れた位置に振動付与手段を配設する場合であっても、該長尺部材の先端が確実に横振動するデバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の参考発明である長尺部材の横振動生成方法は、後方から伝播する縦弾性波の進行方向を外形形状の変化により前方へ向かう範囲内で変更させて先端に横振動を誘起する。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明のデバイスは、後方から伝播する縦弾性波の進行方向を前方へ向かう範囲内で変更させて横振動を誘起する振動部が先端部に設けられる長尺部材と、該長尺部材の後端に縦弾性波を付与する振動付与手段と、を備える。
【００１２】
また、本発明のデバイスは、前記振動部が、前記長尺部材の周方向における一部側面を前方へ向けて傾斜させることで当該長尺部材の外形形状を変化させて形成される反射面により、前記縦弾性波の進行方向を変更させる変更部と、当該振動部の先端側に位置し前記変更部で進行方向が変更した縦弾性波により横振動が誘起される動作部と、を少なくとも有する。
【００１３】  本発明のデバイスは、前記振動部における前記変更部と前記動作部との間に、前記変更部において進行方向を変更させた縦弾性波を集約する集約部を有することが好ましい。【００１４】  本発明のデバイスは、前記動作部が、前記変更部又は前記集約部の外形形状を不連続に拡大してなることが好ましい。【００１５】  本発明のデバイスは、前記動作部が、前記変更部における前方端の外形形状を一定のまま延長してなることが好ましい。【００１６】  本発明のデバイスは、前記長尺部材がカテーテルであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の参考発明である長尺部材の横振動生成方法は、後方から伝播する縦弾性波の進行方向を外形形状の変化により前方へ向かう範囲内で変更させるが、その際に一部が横弾性波に変換され、前記進行方向を変更した縦弾性波と前記横弾性波との相乗作用により先端に横振動を誘起するものであるので、長尺部材の先端から離れた位置に振動を付与する場合であっても、該長尺部材の先端部を確実に横振動させることができる。
【００１８】  また、本発明のデバイスは、長尺部材の後端に縦弾性波を付与する振動付与手段を備えるものであり、該長尺部材の先端から離れた位置に振動付与手段を配設するものであるため、該振動付与手段についてサイズの制約が小さく、出力の大きな振動付与手段を用いることができる。また、本発明のデバイスは、長尺部材の後端に縦弾性波を付与するものであるので、前記長尺部材の伝播途中における弾性波のエネルギー損失を低く抑えることができる。そして、本発明のデバイスは、後方から伝播する縦弾性波の進行方向を前方へ向かう範囲内で変更させて横振動を誘起する振動部が先端部に設けられる長尺部材を備えるものであるため、長尺部材の先端から離れた位置に振動付与手段を配設する場合であっても、前記縦弾性波が進行方向を変更するに際し一部が横弾性波に変換され、該進行方向を変更した縦弾性波と該横弾性波との相乗作用により当該長尺部材の先端が確実に横振動する。【００１９】
本発明のデバイスは、前記振動部が、長尺部材の周方向における一部側面を前方へ向けて傾斜させることで当該長尺部材の外形形状を変化させて形成される反射面により、縦弾性波の進行方向を変更させる変更部と、当該振動部の先端側に位置し前記変更部で進行方向が変更した縦弾性波により横振動が誘起される動作部と、を少なくとも有するので、前記変更部で進行方向が変更した縦弾性波と該縦弾性波の進行方向の変更に際し一部が変換された横弾性波との相乗作用により長尺部材の先端に位置する前記動作部が確実に横振動する。
【００２０】  本発明のデバイスは、前記振動部における前記変更部と前記動作部との間に、前記変更部において進行方向を変更させた縦弾性波を集約する集約部を有するものであれば、該集約部で縦弾性波のエネルギーが集約され、前記動作部に大きな横振動が誘起される。【００２１】  本発明のデバイスは、前記動作部が、前記変更部又は前記集約部の外形形状を不連続に拡大してなるものであれば、当該不連続に拡大する前記動作部の質量と曲げ剛性により該動作部の変位を拡大することができるとともに、断面積の違いを利用して該動作部から後方への縦弾性波の戻りを遮断することができるため、当該動作部の横振動による動作を適切に制御することが可能となる。【００２２】  本発明のデバイスは、前記動作部が、前記変更部における前方端の外形形状を一定のまま延長してなるものであれば、当該動作部に微細な横振動が誘起される。【００２３】  本発明のデバイスは、前記長尺部材がカテーテルであれば、生体内における病変部、例えば血管内における血栓溶解やその他生体内における腫瘍切除等を適切に行うことができる。【００２４】  なお、本発明において「長尺部材」とは、特定の長さや特定のアスペクト比以上の部材に限定することを意味するものでなく、本発明によって当該部材の先端を横振動させることができる全てを包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態における医療用マイクロデバイスの概略説明図。
【図２】図１に示す医療用マイクロデバイスにおけるカテーテルの先端側斜視図。
【図３】図２に示すカテーテルの説明図。
【図４】図１に示す医療用マイクロデバイスにおけるカテーテル先端部の各種態様の模式図。
【図５】本発明の他の実施の形態におけるデバイスの概略説明図。
【図６】本発明の他の実施の形態におけるデバイスの概略説明図。
【図７】本発明の他の実施の形態におけるデバイスの概略説明図。
【図８】本発明においてデバイスを構成する長尺部材の他の例を示す先端側斜視図。
【図９】本発明においてデバイスを構成する長尺部材先端部の他の態様を示す側方から見た模式図。
【図１０】従来の医療用機器の使用状況の概略説明図。
【図１１】従来の医療用機器におけるカテーテルの作動状況の概略説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】＜本発明の実施の形態＞  本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。  図１は本発明の実施の形態における医療用マイクロデバイスの概略説明図であって、（ａ）は該医療用マイクロデバイスの使用状況の説明図、（ｂ）は該医療用マイクロデバイスにおける振動部４の側面拡大図、（ｃ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示す。  また、図２は、図１の医療用マイクロデバイスにおけるカテーテルの先端側斜視図を示す。  図３は、図２に示すカテーテルの説明図であって、（ａ）は図２におけるＢ方向から見た図、（ｂ）は（ａ）のＣ方向から見た図、（ｃ）は（ａ）のＤ方向から見た図を示す。
【００２７】  図１に示す本実施の形態における医療用マイクロデバイス１は、カテーテル２と、該カテーテル２を内包する透明チューブ３を備える。該カテーテル２の先端部には振動部４が一体的に設けられている。また、該カテーテル２の後端には圧電素子５が配設されている。当該圧電素子５は、前記カテーテル２の後端に対し縦弾性波を付与するものである。さらに、前記チューブ３内には薬剤注入路６と病変部吸入路７が形成されている。
【００２８】  図１乃至図３に示すように、本実施の形態において、カテーテル２は、ワイヤ等の長尺な弾性体材料からなり軸方向に同一又は略同一な円形の外形形状を有する部材であって、先端部に振動部４が設けられるものである。
【００２９】  本実施の形態において、カテーテル２の先端部に設けられる振動部４は、図１乃至図３に示すように変更部４１と集約部４２と動作部４３から構成される。  ここで、前記振動部４は、カテーテル２の先端部を加工して形成するものでもよいし、別部材で形成した後にカテーテル２の先端に接着剤等の適宜の手段により取り付けるものでもよい。振動部４を別部材で形成する場合は、カテーテル２先端との界面における縦弾性波の反射や減衰への影響を考慮して、カテーテル２と材料密度が同程度の弾性体材料を用いることが好ましい。
【００３０】  前記振動部４における変更部４１は、後方からカテーテル２を伝播する縦弾性波の進行方向を、該縦弾性波が当該振動部４の先端に向かう範囲内で変更させる部位である。図１乃至図３に示す例では、当該変更部４１は、図３（ａ）におけるＣ方向から見た図において外形の一部を削るように前方に向けて傾斜させた縦弾性波の反射面４１１を有するものである。  ここで、当該変更部４１は、後方からカテーテル２を伝播する縦弾性波の進行方向を、該縦弾性波が当該振動部４の先端に向かう範囲内で変更させることができれば、該縦弾性波が複数回反射を繰り返しても後方への戻り波を生じることがない範囲内で適宜な構造とすることができる。  本実施の形態において、前記カテーテル２は、当該振動部４の変更部４１において前記縦弾性波の進行方向を変更させるが、その際に一部が横弾性波に変換され、前記進行方向を変更した縦弾性波と前記横弾性波との相乗作用により前記動作部４３に横振動が誘起される。
【００３１】  次に、前記振動部４における集約部４２は、前記変更部４１において進行方向を変更させた縦弾性波を繰り返し反射させ、前記動作部４３を横振動させるためのエネルギーを集約する部位である。図１乃至図３に示す例では、前記集約部４２は、前記変更部４１における前方端の外形形状を一定のまま前方に延長してなるものである。  本実施の形態において、前記カテーテル２は、前記変更部４１で進行方向が変更した縦弾性波のエネルギーを当該集約部４２において集約することで前記動作部４３に大きな横振動が誘起されるものである。
【００３２】  前記振動部４における動作部４３は、前記集約部４２で集約した縦弾性波のエネルギーにより大きな横振動が誘起される部位である。図１乃至図３に示す例では、前記動作部４３は、前記集約部４２における前方端の外形形状を不連続に拡大してなるものである。  本実施の形態において、前記カテーテル２は、前記集約部４２の前方端から外形形状が拡大する動作部４３の質量と曲げ剛性により該動作部４３の変位を拡大することができる。  また、本実施の形態において、前記カテーテル２の先端部に設けられる振動部４の動作部４３は、前記集約部４２における前方端の外形形状を不連続に拡大してなるものであるので、断面積の違いを利用して該動作部４３から後方への縦弾性波の戻りを遮断することができ、前記動作部４３の前記横振動による動作を適切にコントロールすることが可能となる。
【００３３】  図１に示すように、本実施の形態における医療用マイクロデバイス１は、生体外に配設される圧電素子５からカテーテル２後端に付与される縦弾性波により、生体内、例えば血管内に挿入され該カテーテル２の先端部に設けられる振動部４の動作部４３が横振動するものである。そして、本実施の形態における医療用マイクロデバイス１は、カテーテル２を内包するチューブ３に形成される薬剤注入路６の先端から薬剤を注入し前記動作部４３を横振動させて撹拌することで血栓を効果的に溶解させ、血管中に溶解しきれずに残る細かな血栓を該チューブ３に形成される病変部吸入路７の先端から吸入し生体外に排出するものである。
【００３４】  本実施の形態における医療用マイクロデバイス１は、圧電素子５が生体外に配設されるので、該圧電素子５についてサイズが制限されず大きな出力を確保することができる。また、本実施の形態における医療用マイクロデバイス１は、圧電素子５からカテーテル２の後端に縦弾性波を付与するので、横弾性波を付与する場合のようにカテーテル２の伝播途中においてチューブ３にエネルギーをあまり多く吸収されずに済む。そして、本実施の形態における医療用マイクロデバイス１は、カテーテル２の先端部に設けられる振動部４の上記構造によって、カテーテル２の後端に付与される縦弾性波により該振動部４の動作部４３を確実に横振動させることができる。
【００３５】  図４は、上記本実施の形態の医療用マイクロデバイスにおけるカテーテル先端部の各種態様の模式図を示す。これらは、図３（ａ）におけるＣ方向から見たものに対応する。  図４（ａ）は、図１乃至図３に示されるカテーテルに対応するものであって、カテーテル２の先端部に変更部４１と集約部４２と動作部４３を有する振動部４が設けられ、カテーテル２の後端に当該カテーテル２に縦弾性波を付与する圧電素子５が配設されるものである。
【００３６】  図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、上記本実施の形態の医療用マイクロデバイスにおけるカテーテル先端部の他の態様を示す模式図である。  図４（ｂ）に示すカテーテル２は、外形の一部を前方に向けて直線状に傾斜させた縦弾性波の反射面４１１を有する変更部４１と、該変更部４１における前方端の外形形状を不連続に拡大する動作部４３とを有する振動部４が先端部に設けられるものである。
【００３７】  図４（ｃ）に示すカテーテル２は、外形の一部を前方へ向けて直線状に傾斜させた縦弾性波の反射面４１１を有する変更部４１と、該変更部４１における前方端の外形形状を一定のまま延長してなる動作部４３とを有する振動部４が先端部に設けられるものである。本態様において、前記カテーテル２先端部に設けられる振動部４の動作部４３には微細な横振動が誘起される。
【００３８】  上記本発明の実施の形態において、圧電素子５は生体外に位置する状態で使用するものとして説明したが、サイズ制限が厳しくなければ当該圧電素子５は生体内に位置する状態で使用するものでもよい。
【００３９】  上記本発明の実施の形態における医療用マイクロデバイスは、カテーテルの先端部に設けられる振動部の動作部を横振動させるものであったが、本発明は上記医療用マイクロデバイスに限らない。本発明は、縦弾性波が伝播する弾性体材料からなり軸方向に同一又は略同一な外形形状を有する長尺な部材を備える他のデバイスに適用できるものである。
【００４０】＜本発明の他の実施の形態＞  図５は、本発明の他の実施の形態における二液混合デバイス６０を示す。  本実施の形態における二液混合デバイス６０は、二つの配管６１ａ，６１ｂが合流する地点に撹拌部材６２が配置され、当該撹拌部材６２によって前記二つの配管６１ａ，６１ｂから供給される二液を合流地点において撹拌混合し集合配管６３に供給するものである。  当該二液混合デバイス６０においても、前記撹拌部材６２は、長尺部材の先端部に振動部６４が設けられるとともに、該長尺部材の後端に圧電素子６５が配設されるものである。  そして、当該二液混合デバイス６０は、前記撹拌部材６２が長尺部材の後端に対し前記圧電素子６５により縦弾性波を付与され、当該縦弾性波によって振動部６４先端の動作部が横振動することにより、二液を混合撹拌するものである。
【００４１】  図６は、本発明の他の実施の形態における微小粒子等の分別デバイス７０を示す。  本実施の形態における分別デバイス７０は、一つの配管７１が二つの配管７３ａ，７３ｂに分岐する地点に分別部材７２が配置され、当該分別部材７２によって前記一つの配管７１から供給される複数の微小粒子等の中から特定の微粒粒子７６を二つの配管７３ａ，７３ｂの内の一方の配管７３ａに分別するものである。  当該分別デバイス７０においても、前記分別部材７２は、長尺部材の先端部に振動部７４が設けられるとともに、該長尺部材の後端に圧電素子７５が配設されるものである。  そして、当該分別デバイス７０は、前記分別部材７２が長尺部材の後端に対し前記圧電素子７５により縦弾性波を付与され、当該縦弾性波によって振動部７４先端の動作部が横振動することにより、微小粒子等を分別するものである。
【００４２】  図７は、本発明の他の実施の形態におけるマイクロマシンにおける伝動装置８０を示す。  本実施の形態における伝動装置８０は、二つのマイクロ歯車８１ａ，８１ｂを備え、一方のマイクロ歯車８１ａを駆動部材８２によって駆動し、当該マイクロ歯車８１ａの回転を他方のマイクロ歯車８１ｂに伝動することで、往復動部材８３を往復動させるものである。  当該伝動装置８０においても、前記駆動部材８２は、長尺部材の先端部に振動部８４が設けられるとともに、該長尺部材の後端に圧電素子８５が配設されるものである。  そして、当該伝動装置８０は、前記駆動部材８２が長尺部材の後端に対し前記圧電素子８５により縦弾性波を付与され、当該縦弾性波によって振動部８４先端の動作部が横振動することにより、前記一方のマイクロ歯車８１ａを回転駆動するものである。  ここで、前記駆動部材８２は、振動部８４の先端にマイクロ歯車８１ａと噛み合う歯が形成され、当該振動部８４の先端が、図７において下方に移動する場合にのみ前記マイクロ歯車８１ａと噛み合うように横振動させればよい。
【００４３】  上記本発明の各実施の形態におけるデバイスは、長尺部材の外形形状を、図１乃至図３に示す円形に代えて、用途や目的に応じた適宜なものとすることができる。  図８は、本発明においてデバイスを構成する長尺部材の他の例の先端側斜視図を示す。  図８に示す長尺部材は、軸方向に同一又は略同一な角形の外形形状を有するものであり、その先端部に変更部、集約部、動作部からなる振動部が設けられるものである。
【００４４】  上記本発明の各実施の形態におけるデバイスは、長尺部材の先端部に設けられる振動部の構造を、前記長尺部材の後方から伝播する縦弾性波の進行方向を前方へ向かう範囲内で変更させて先端動作部を横振動させることができる範囲内において適宜変更することが可能である。  図９は、本発明においてデバイスを構成する長尺部材の先端部の他の態様を側方から見た模式図を示す。  上記本発明の各実施の形態において、振動部における変更部は、側方から見て該振動部の外形の一部を進行方向前方へ向けて例えば直線状に傾斜させた縦弾性波の反射面を有するものであったが、例えば図９（ａ）に示すように、振動部２４における変更部２４１の縦弾性波の反射面２４１１は、側面視において指数関数的な形状の曲面であってもよい。また、図９（ｂ）に示すように、振動部２４を長尺部材の先端部に当該長尺部材の軸心に対し屈折した状態で設け、該屈折状態を利用した反射面２４１１を有するものとしてもよい。
【００４５】  本発明の各実施の形態におけるデバイスは、長尺部材の材料、振動部における変換部、集約部、動作部の各寸法や構造、圧電素子により長尺部材の後端に付与する周波数などを適宜組み合わせることにより、当該長尺部材先端の動作部に誘起される振動の周期や振幅、その他の動きを用途や目的に応じて調整可能である。
【００４６】  上記本発明の各実施の形態として、医療用マイクロデバイス、二液混合デバイス、微小粒子等の分別デバイス、マイクロマシンにおける伝動装置を例示したが、本発明は、上記実施の形態に例示したデバイスに限るものではなく、例えば、各種配管内に付着する付着物を除去するデバイス等、様々な分野の様々なデバイスに適用できるものである。  そして、長尺部材の先端部に設けられる振動部の動作部は、それぞれの用途や目的に応じた適宜の構造とすることができる。
【００４７】  なお、上記本発明の各実施の形態において、長尺部材の後端には圧電素子５により縦弾性波を付与するものとしたが、それ以外の振動子を用いてもよいことはいうまでもない。
【００４８】  本発明において「長尺部材」とは、特定の長さや特定のアスペクト比以上の部材に限定することを意味するものでなく、本発明によって当該部材の先端を横振動させることができる全てを包含するものである。
【００４９】  本発明は、上記実施の形態に限るものでなく発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜構成を変更できることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】  本発明の長尺部材の先端に横振動を誘起する長尺部材の横振動生成方法及び長尺部材の先端部に振動部が設けられるマイクロデバイスは、幅広い分野で利用可能であり非常に有用である。
【符号の説明】
【００５１】１      医療用マイクロデバイス２      カテーテル（長尺部材）３      透明チューブ４      振動部４１      変更部４１１      反射面４２      集約部４３      動作部５      圧電素子６      薬剤注入路７      病変部吸入路１２      長尺部材１４      振動部２４      振動部６０      二液混合デバイス６１ａ，６１ｂ      配管６２      撹拌部材（長尺部材）６３      集合配管６４      振動部６５      圧電素子７０      微小粒子等の分別デバイス７１      配管７２      分別部材（長尺部材）７３ａ，７３ｂ      配管７４      振動部７５      圧電素子７６      特定の微粒粒子８０      マイクロマシンにおける伝動装置８１ａ，８１ｂ      マイクロ歯車８２      駆動部材（長尺部材）８４      振動部８５      圧電素子１１０      医療用機器１１１      カテーテル１１２      圧電素子１２０      血管１２１      血栓
【図１】
0005557190.tif 000002
【図２】
0005557190.tif 000003
【図３】
0005557190.tif 000004
【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】
0005557190.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005557190.tif 000011
【図１１】
0005557190.tif 000012