(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラの制御下で所定量の液体を計量分配するためのマイクロディスペンサであって、
複数の孔を有し、コントローラと電気的に接続されている台座と、
所定の液体があらかじめ充填され、前記孔の中に取り外し可能に置かれており、前記台座へ個別に電気接続されて、前記コントローラの制御下で液体を送り、交換可能であるチューブアセンブリのアレイとからなり、
前記チューブアセンブリの各々は、
通路を有する受口と、
前記受口内の前記通路の一方の端部に設けられた、液体を保持するための毛細管と、前記受口内の前記通路の他方の端部に設けられ、前記毛細管に連通するプリントチップヘッドと
をさらに備えてなるマイクロディスペンサ。
【請求項２】
前記台座には各孔に隣接して形成された少なくとも１つの凹所が設けられ、前記チューブアセンブリの受口の各々には前記台座に係合するための前記少なくとも１つの凹所に対応する少なくとも１つの突起が設けられてなる請求項１記載のマイクロディスペンサ。
【請求項３】
コントローラの制御下で所定量の液体を計量分配するためのマイクロディスペンサであって、
複数の孔を有し、コントローラと電気的に接続され、前記孔の各々に個別に配置された少なくとも１つの第１パッドが設けられた台座と、
所定の液体が予め充填され、前記孔の中に取り外し可能に置かれており、前記台座へ個別に電気接続され、コントローラの制御下で液体を送り、交換可能であるチューブアセンブリのアレイとからなり、
前記チューブアセンブリの各々は、
通路を有し、かつ、前記第１パッドと対応して、チューブアセンブリが台座の孔の中に挿入されたときに第１パッドに当接する少なくとも１つの第２パッドが設けられた受口と、
前記受口内の前記通路の一方の端部に設けられた、液体を保持するための毛細管と、
前記受口内の前記通路の他方の端部に設けられ、前記第２パッドに当接し、前記毛細管に連通するプリントチップヘッドと
をさらに備えてなるマイクロディスペンサ。
【請求項４】
コントローラの制御下で所定量の液体を計量分配するためのマイクロディスペンサであって、
複数の孔を有し、コントローラと電気的に接続され、前記孔の各々に少なくとも凹所および少なくとも１つの第１パッドが設けられた台座と、
所定の液体が予め充填され、前記孔の中に取り外し可能に置かれており、前記台座へ個別に電気接続され、コントローラの制御下で液体を送り、交換可能であるチューブアセンブリのアレイとからなり、
前記チューブアセンブリの各々は、
通路を有し、前記チューブアッセンブリと前記台座とを係合させるための、前記凹所に対応する少なくとも１つの突起が形成され、かつ、前記第１パッドに対応して、チューブアセンブリが台座の孔の中に挿入されたときに第１パッドに当接する少なくとも１つの第２パッドが設けられた受口と、
前記受口内の前記通路の一方の端部に設けられた、液体を保持するための毛細管と、
前記受口内の前記通路の他方の端部に設けられ、前記第２パッドに当接し、前記毛細管に連通するプリントチップヘッド
とをさらに備えてなるマイクロディスペンサ。
【請求項５】
前記チューブアセンブリの各々にはその中に含まれる液体のタイプを示すコードがマーキングされてなる請求項１、３、４のいずれかに記載のマイクロディスペンサ。
【請求項６】
前記台座には液体の量を検出するための第１検出器が設けられてなる請求項１、３、４のいずれかに記載のマイクロディスペンサ。
【請求項７】
チューブアセンブリの各々には毛細管に残留している液体の量を検出するための第２検出器が設けられてなる請求項１、３、４のいずれかに記載のマイクロディスペンサ。
【請求項８】
前記チューブアセンブリが、パルス圧式インクジェットタイプである請求項１、３、４のいずれかに記載のマイクロディスペンサ。
【請求項９】
前記チューブアセンブリが、バブルジェット（登録商標）式インクジェットタイプである請求項１、３、４のいずれかに記載のマイクロディスペンサ。
【請求項１０】
前記チューブアセンブリが、スリットジェット式インクジェットタイプである請求項１、３、４のいずれかに記載のマイクロディスペンサ。
【請求項１１】
コントローラ、および生化学分析において使用される基板へ所定量の試薬を計量分配するための、コントローラに電気的に接続されている少なくとも１つのマイクロディスペンサを含む生化学分析用の計量分配装置であって、
前記マイクロディスペンサが、複数の孔を有し、コントローラと電気的に接続されている台座と、
所定の液体があらかじめ充填され、前記孔の中に取り外し可能に置かれており、台座へ個別に電気接続され、台座が基板と面したときに、コントローラの制御下で液体を送り、交換可能であるチューブのアセンブリのアレイとからなり、
前記チューブアセンブリの各々は、
前記を有する受口と、
前記受口内の前記通路の一方の端部に設けられ、液体を保持するための毛細管と、
前記受口内の前記通路の他方の端部に設けられ、前記毛細管に連通するプリントチップヘッドと
をさらに備えてなる計量分配装置。
【請求項１２】
前記台座には各孔に隣接して形成された少なくとも１つの凹所が設けられ、前記チューブアセンブリの受口の各々には前記台座に係合するための前記少なくとも１つの凹所に対応する少なくとも１つの突起が設けられてなる請求項１１記載の計量分配装置。
【請求項１３】
コントローラ、および生化学分析において使用される基板へ所定量の試薬を計量分配するための、コントローラに電気的に接続されている少なくとも１つのマイクロディスペンサを含む生化学分析用の計量分配装置であって、
前記マイクロディスペンサが、複数の孔を有し、コントローラと電気的に接続され、前記孔の各々に個別に配置された少なくとも１つの第１パッドが設けられた台座と、
所定の液体があらかじめ充填され、前記孔の中に取り外し可能に置かれており、台座へ個別に電気接続され、前記コントローラの制御下で液体を送り、交換可能であるチューブアセンブリのアレイとからなり、
前記チューブアセンブリの各々は、
通路を有し、かつ、前記第１パッドと対応して、チューブアセンブリが台座の孔の中に挿入されたときに第１パッドに当接する少なくとも１つの第２パッドが設けられた受口と、
前記受口内の前記通路の一方の端部に設けられた、液体を保持するための毛細管と、
前記受口内の前記通路の他方の端部に設けられ、前記第２パッドに当接し、前記毛細管に連通するプリントチップヘッドと
を備えてなる計量分配装置。
【請求項１４】
コントローラ、および生化学分析において使用される基板へ所定量の試薬を計量分配するための、コントローラに電気的に接続されている少なくとも１つのマイクロディスペンサを含む生化学分析用の計量分配装置であって、
複数の孔を有し、コントローラと電気的に接続され、前記孔の各々に少なくとも凹所および少なくとも１つの第１パッドが設けられた台座と、
所定の液体があらかじめ充填され、前記孔の中に取り外し可能に置かれており、台座へ個別に電気接続されて、コントローラの制御下で液体を送り、交換可能であるチューブのアセンブリのアレイとからなり、
前記チューブアセンブリの各々は、
通路を有し、前記チューブアセンブリと前記台座とを係合させるための、前記凹所に対応する少なくとも１つの突起が形成され、かつ、前記第１パッドに対応して、チューブアセンブリが台座の孔の中に挿入されたときに第１パッドに当接する第２パッドが設けられた受口と、
前記受口内の前記通路の一方の端部に設けられた、液体を保持するための毛細管と、
前記受口内の前記通路の他方の端部に設けられ、前記第２パッドに当接し、前記毛細管に連通するプリントチップヘッド
とをさらに備えてなる計量分配装置。
【請求項１５】
前記チューブアセンブリの各々にはその中に含まれる液体のタイプを示すコードがマーキングされてなる請求項１１、１３、１４のいずれかに記載の計量分配装置。
【請求項１６】
前記台座には液体の量を検出するための第１検出器が設けられてなる請求項１１、１３、１４のいずれかに記載の計量分配装置。
【請求項１７】
チューブアセンブリの各々には毛細管に収容されている液体の量を検出するための第２検出器が設けられてなる請求項１１、１３、１４のいずれかに記載の計量分配装置。
【請求項１８】
チューブアセンブリが、パルス圧式インクジェットタイプである請求項１１、１３、１４のいずれかに記載の計量分配装置。
【請求項１９】
前記チューブアセンブリが、バブルジェット（登録商標）式インクジェットタイプである請求項１１、１３、１４のいずれかに記載の計量分配装置。
【請求項２０】
前記チューブアセンブリが、スリットジェット式インクジェットタイプである請求項１１、１３、１４のいずれかに記載の計量分配装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生化学分析用のマイクロディスペンサに関する。さらに詳しくは、高密度アレイで配置された交換可能な毛細管（ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｔｕｂｅ）を備えたマイクロディスペンサに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
生体分子間の反応はきわめて高度の特異性を示す。生きている細胞に同一容器内で同時に何千もの化学反応を実行する能力を提供するのがこの特異性である。一般に、この特異性はきわめて複雑な表面トポロジーを有する２つの分子間の適合（ｆｉｔ）から発生する。
【０００３】
医学的診断のためのシステムにはしばしば一連の試験が含まれているが、このとき各試験は１つの可動成分の対応する固定成分への結合の測定を含んでいる。安価な試験キットを提供するために、固定スポットのマトリックスを含むシステムが提案されてきた。各スポットには２成分試験の固定成分が含まれている。試験される液体は、基本的にはマトリックスと接触させられる。
【０００４】
マトリックスは、基本的にはたとえば固定成分へ結合するように化学的に改変されているガラスのような基板上に少量の固定成分を計量分配することによって構成される。各スポットにおける材料の量は相対的に少ない。しかし、スポット数はきわめて多数であってよい。したがって、そのような分析評価プレートの作成には個々のスポットを高精度で所定の場所に配置可能な信頼できるマイクロディスペンサが必要とされる。
【０００５】
図５および図６には、米国特許第６，００１，３０９号明細書に開示されている従来のディスペンサが示されている。装置１０は、毛細管アセンブリを取り囲む外部ハウジング１２を有する。ハウジング１２は、毛細管１６が延びて通る開口部１４を有する。ハウジングの頂部にはガスケット２０がある。さらに、装置１０の洗浄および充填中に使用されるカバー２２が示されている。カバー２２内には、システムを空にするかまたは加圧する必要があるときに溶剤の添加物を洗浄するための第１導管２４、真空源へ接続するための第２導管２８、および気体の圧力を導入するための第３導管３２が含まれている。カバー２２は、ハウジング１２内の毛細管ケーシング５０を固定するために機能するネジ込み式チューブ４２に隣接している。ネジ込み式チューブ４２は試料を受けるための円錐形受口４６を有する。洗浄後、カバー２２が取り除かれて円錐形受口４６を露出させ、前記受口を利用して試料を受けることができる。円錐形受口４６は毛細管に適合するポート４８を有しており、それによって試料は毛細管１６に接触することができ、試料は表面張力によって毛細管１６の全長に亘って移動でき、毛細管を充填する。ネジ込み式ケーシング５０は、トランスデューサ５６駆動用の電線５４を受けるために、ネジ込み式ケーシング５０を通って下向きに延びるノッチを有する。圧電トランスデューサ５６はオリフィス６０に近接している。毛細管１６の壁はきわめて薄いため、トランスデューサ５６の膨張および収縮に伴って動くことができる。
【０００６】
図７は米国特許第６，００１，３０９号明細書にかかわるアレイを製造するためのシステムの概略工程図である。図７では、貯蔵用サブシステム３００が１つのアレイ状のラックとして示されている。ラック内の各集積貯蔵容器は１つのアレイ状の貯蔵用ウェルプレート３０２を含んでいる。マスターコントローラ３０４がこのシステムを制御する。コンピュータの信号下で、１枚またはそれ以上のプレート３０２が貯蔵領域３００からつぎのステーション３０６へ運ばれる。ステーション３０６では、ロボットアーム３０８がサブシステムコントローラ３０９の制御下にある。マイクロピペットチップ３１０を使用するロボットアーム３０８は、数マイクロリットルの量の液体をプレート３０２からサブシステムコントローラ３１５の制御下でメンテナンスおよび充填ステーション３１４に配置された１つまたはそれ以上の適切な噴射器３１２へ移し替える。再使用可能な噴射装置のために、メンテナンスおよび充填ステーション３１４はメンテナンス用キャップ３１６を有している。ホルダ３１８が噴射装置３１２を移送バー３２０上に位置させ、それによって噴射装置３１２はサブシステムコントローラ３２３の制御下で試験ステーション３２２へ移動させられる。噴射装置３１２が試験ステーションを通過すると、そののち噴射装置は移送バー３２０によって噴射位置３３４へ移動させられ、移送バー３２０およびホルダ３１８によって基板３３６の上方に配置される。これで噴射ディスペンサはアレイを作り出すために液滴の噴射を開始する位置につく。
【０００７】
図８には、米国特許第６，１１０，４２６号明細書に開示されている他の従来の計量分配装置が示されている。この計量分配装置１１０は、一般には、ある量の試薬液１１６を保持するのに適した毛細管流路１１４を有する試薬ディスペンサ１１２を含んでいる。この流路は、流路の下方端部の先端領域１１８で合流している一対の部材１１２ａ、１１２ｂによって形成されている。先端１１８では、流路内の水溶液は図９に示されているように凹面（メニスカス）１２０を形成する。ディスペンサをこのように配置し、ピストン１２４を引き出すためにソレノイド１２２を駆動させると、連結部材１２６は先端１１８が急速に基板１３０の表面に向かい、さらにそこから離れるように動いて表面１３１と瞬間的に接触することになる。実際において、ディスペンサ１１２の先端１１８は基板表面１３１に対してタッピングされる。表面１３１に対する先端１１８のタッピング運動は、先端流路１１４における液体メニスカス１２０を破るように作用し、先端１１８における液体を基板表面１３１と接触させる。このことが、今度は、先端１１８と表面１３１とのあいだの毛細管スペース内への液体の流れを生じさせ、図１０に見られるようにディスペンサ流路１１４から液体が流れ出すように作用する。図１１は先端１１８から基板表面１３１上への液体の流れを示している。この図１１は、液体ビード１３２を形成するまでディスペンサ１１２から基板表面１３１上へ液体が流れ続けることを示している。
【０００８】
ディスペンサは、また多数の試料について目詰まりせずに作動しなければならない。さらに、ディスペンサはマトリックスにおける各スポットが相違する固定成分を必要とするので、試料を迅速に取り替えることができなければならない。
【０００９】
米国特許第６，００１，３０９号明細書に開示されたディスペンサは再使用可能である。このため、このディスペンサは洗浄かつ再充填されなければならないので、相互汚染の問題が容易に発生する。さらに、メンテナンス時間のために、そのようなシステムの全体の作動はやっかい、かつ不便であり、さらにコストが増大する。
【００１０】
同様に、米国特許第６，１１０，４２６号明細書に開示されているディスペンサは接触タイプであるので、同様に相互汚染の問題が容易に発生する。
【００１１】
以上のディスペンサの欠点を解決するために、本発明は高密度アレイで配置された交換可能な毛細管を備えたマイクロディスペンサを提供する。
【００１２】
本発明のもう１つの目的は、相互汚染の問題を回避できるマイクロディスペンサを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明はコントローラの制御下で所定量の液体を計量分配するためのマイクロディスペンサを提供する。このマイクロディスペンサは、台座およびチューブアセンブリのアレイを含んでいる。複数の孔を有する台座はコントローラと電気的に接続されている。所定の液体があらかじめ充填されたチューブアセンブリは、孔の中に取り外し可能に置かれており、台座へ個別に電気接続されている。チューブアセンブリは台座を通して液体を送り、交換可能である。
【００１４】
好ましい実施の形態では、台座には各孔に隣接して形成された少なくとも１つの凹所が設けられている。さらに、台座には孔の各々に配置された少なくとも１つの第１パッドが設けられている。チューブアセンブリの各々は１つの受口、１本の毛細管およびプリントチップヘッドを含む。通路を有する受口には、台座における凹所に対応する少なくとも１つの突起部および第１パッドに対応する少なくとも１つの第２パッドが設けられている。第２パッドは、チューブアセンブリが台座の孔の中に挿入されたときに第１パッドに当接する。液体を受けるための毛細管は、通路の一方の端部で受口内に配置されている。通路のもう一方の端部で受口内に配置されたプリントチップヘッドは、第２パッドに接触しており、毛細管と連通している。
【００１５】
さらに、チューブアセンブリの各々にはその中に含まれる液体のタイプを示すコードがマーキングされている。台座には液体の量を検出するための第１検出器が設けられている。さらに、チューブアセンブリの各々には毛細管に残留している液体の量を検出するための第２検出器が設けられている。
【００１６】
チューブアセンブリは、パルス圧式インクジェットタイプ、バブルジェット（登録商標）式インクジェットタイプまたはスリットジェット式インクジェットタイプであってよいことが理解される。
【００１７】
さらに、本発明はコントローラおよび少なくとも１つのマイクロディスペンサを含む生化学分析用の計量分配装置を提供する。生化学分析において使用される基板へ所定量の試薬を計量分配するためのマイクロディスペンサは、コントローラに電気的に接続されている。マイクロディスペンサは、台座およびチューブアセンブリのアレイを含む。複数の孔を有する台座はコントローラと電気的に接続されている。所定の試薬があらかじめ充填されたチューブアセンブリは、孔の中に取り外し可能に配置されており、台座へ個別に電気接続されている。コントローラの制御下で、チューブアセンブリは台座が基板と面したときに台座を通して試薬を送る。チューブアセンブリは交換可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のマイクロディスペンサを添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１および図２には、本発明において開示されたマイクロディスペンサ２００が示されている。マイクロディスペンサ２００はコントローラ（図示せず）の制御下で所定量の液体を計量分配し、台座２１０およびチューブアセンブリ２００のアレイを含んでいる。台座２１０はコントローラ４００に電気的に接続されており、複数の孔２１１、該孔２１１に隣接して形成された複数の凹所２１２、前記孔２１１の各々に配置された複数の第１パッド２１３、および台座２１０の周囲に配置された複数の第３パッド２１４が備えられている。
【００２０】
具体的には、各孔２１１の両側には２つの凹所２１２が形成されている。第３パッド２１４は所定の方法で第１パッド２１３と電気的に接続されているので、コントローラ４００は台座２１０の孔２１１内に挿入されたチューブアセンブリ２２０を第３パッド２１４および第１パッド２１３を介して駆動させることができる。
【００２１】
所定の液体があらかじめ充填されたチューブアセンブリ２２０は、台座２１０の孔２１１内に取り外し可能に配置されていて第１パッド２１３を介して孔２１０へ電気的に接続されている。図３を参照すると、チューブアセンブリ２２０の各々には、凹所２１２に対応する少なくとも１つの突起部２２１、第１パッド２１３に対応する２つの第２パッド２２２、受口２２３、毛細管２２４およびプリントチップヘッド２２５が備えられている。
【００２２】
具体的には、突起部２２１は台座２１０の凹所２１２と係合する。第２パッド２２２は、チューブアセンブリ２２０が台座２１０の孔２１１内に挿入されたときに、第１パッド２１３に当接する。通路２２３１を有する受口２２３には、突起部２２１および第２パッド２２２が備えられている。液体を受けるための毛細管２２４は通路２２３１の一方の端部で受口２２３内に配置されている。通路２２３１のもう一方の端部で受口２２３内に配置されたプリントチップヘッド２２５は、第２パッド２２２に隣接しており、毛細管２２４と連通している。プリントチップヘッド２２５には毛細管２２４と連通しているノズル２２５１が備えられているので、毛細管２２４に含まれている液体はノズル２２５１を通して計量分配することができる。この配置によって、チューブアセンブリ２２０は台座２１０を通して液体を送る。
【００２３】
毛細管２２４に受けられた液体は毛細管２２４の表面特性と試薬の表面張力とのあいだの摩擦力によって保持されることが注目される。摩擦力を増加させるために、試薬が毛細管２４の充填端部から漏れないようにゲル状またはオイル状物質を毛細管２４の充填端部に添加することができる。さらに、ゲル状またはオイル状物質は試薬と混合しないであろう。
【００２４】
さらに、チューブアセンブリ２２０の各々にはその中に含まれる液体のタイプを示すコード２２６がマーキングされる。台座２１０には液体の量を検出するために第１検出器（図示せず）が設けられている。さらにまた、チューブアセンブリ２２０の各々には、チューブ内に残留している液体の量を検出するための第２検出器（図示せず）が備えられる。
【００２５】
チューブアセンブリ２２０は、パルス圧式インクジェットタイプ、バブルジェット（登録商標）式インクジェットタイプまたはスリットジェット式インクジェットタイプであってよい。
【００２６】
本発明のマイクロディスペンサは以下の長所を有する。
【００２７】
１．突起部２２１および凹所２１２を分離させることによって、チューブアセンブリ２２０は、毛細管２２４内に含まれた液体が流れ出たのちに交換可能である。チューブアセンブリ２２０はさらにまた様々な要求のために交換できることも注目される。さらに、所定量のチューブアセンブリを１回の設定で事前に設定することができる。したがって、１セットのチューブアセンブリを一度に交換することができる。
【００２８】
２．液体はチューブアセンブリ２２０にあらかじめ充填されているので、液体を取り替えなければならない場合にはチューブアセンブリ２２０全体を直接に交換することができる。
【００２９】
３．洗浄および再充填をまったく必要としないので、本発明のマイクロディスペンサは相互汚染の問題を回避することができる。
【００３０】
図４を参照すると、生化学分析用の計量分配装置５００はコントローラ４００および少なくとも１つのマイクロディスペンサ２００を含んでいる。コントローラ４００によって、計量分配装置５００は１つまたは複数のマイクロディスペンサ２００を同時に制御することができる。生化学分析では、マイクロディスペンサ２００は所定量の所定の試薬を基板４１０へ計量分配する。マイクロディスペンサ２００は電線４２０を通してコントローラ４００へ電気的に接続されている。チューブアセンブリ２２０には所定の試薬があらかじめ充填されており、台座が基板４１０に面したときに台座２１０を通して試薬を送達する。
【００３１】
本発明に開示された計量分配装置５００によって、生化学分析で使用される分析評価手段またはキットを高い歩留まりで利便性よく製造することができる。
【００３２】
好ましい実施態様を参照しながら本発明を詳細に示しかつ説明してきたが、当業者には本発明の精神および範囲から逸脱することなく様々な変更および修正を加えることができることは容易に理解されるであろう。特許請求の範囲は開示された態様、これまでに考察された代替の態様およびそれに対するすべての均等物を含むと解釈されることが意図されている。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、高密度配列で配置された交換可能な毛細管を備え、相互汚染の問題を回避できるマイクロディスペンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマイクロディスペンサの一実施の形態を示す概略斜視図である。
【図２】図１のマイクロディスペンサを下方から見た概略斜視図である。
【図３】図１のチューブアセンブリの分解斜視図である。
【図４】本発明の生化学分析用の計量分配装置の一実施の形態を示す概略斜視図である。
【図５】従来のディスペンサの概略正面図である。
【図６】図５に示されるディスペンサの横断面図である。
【図７】従来のアレイを製造するためのシステムの概略工程図である。
【図８】他の従来の計量分配装置の側面図である。
【図９】図８のディスペンサを使用した疎水性表面上への一定容積のビードの供給工程を示す図である。
【図１０】図８のディスペンサを使用した疎水性表面上への一定容積のビードの供給工程を示す図である。
【図１１】図８のディスペンサを使用した疎水性表面上への一定容積のビードの供給工程を示す図である。
【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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【図１０】
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【図１１】
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