(57)【要約】【課題】被験者に負担を与えることなく且つ簡便な方法によって、末梢動脈血管の光電脈波の解析を行うことができ、末梢動脈血管の閉塞の有無、閉塞の程度及び閉塞部位の判定に有効な解析情報を得ることができる末梢動脈血管の光電脈波解析方法および光電脈波解析装置を提供する。【解決手段】末梢動脈血管の光電脈波解析方法および光電脈波解析装置は、被験者の下肢体１０の表面に所定波長の光を照射し、この光の反射光量又は透過光量を測定する測定ステップＳ１と、反射光量又は透過光量の変化から光電脈波の波形を検出する光電脈波形検出ステップＳ２と、この波形を基準波形と比較する比較ステップＳ３と、を有し、基準波形は、末梢動脈血管の閉塞の有無又は閉塞の程度に基づいて分類されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の体表面の複数の箇所に所定波長の光を照射し、この複数の箇所の光の反射光量又は透過光量を測定する測定ステップと、前記複数の反射光量又は透過光量の変化から複数の光電脈波の波形を検出する光電脈波形検出ステップと、前記複数の波形同士を比較する比較ステップと、を有する末梢動脈血管の光電脈波解析方法。
【請求項２】
前記体表面の複数の箇所の少なくとも一カ所が、下肢の動脈の分岐前の動脈近傍であり、他の少なくとも一カ所が前記動脈の分岐後の動脈近傍であることを特徴とする請求項１に記載の末梢動脈血管の光電脈波解析方法。
【請求項３】
前記体表面の複数の箇所の少なくとも一カ所である下肢の動脈の分岐前の動脈近傍が、被験者の膝裏部であり、他の少なくとも一カ所が分岐後の動脈近傍が足首前側部、足首後側部、足首外側部、足背部、足底部の群から選ばれる１又は２以上の被測定部位であることを特徴とする請求項２記載の末梢動脈血管の光電脈波解析方法。
【請求項４】
前記体表面の複数の箇所の少なくとも一カ所が、上肢の動脈の分岐前の動脈近傍であり、他の少なくとも一カ所が前記動脈の分岐後の動脈近傍であることを特徴とする請求項１に記載の末梢動脈血管の光電脈波解析方法。
【請求項５】
前記複数の波形同士を比較するステップが、分岐前の動脈近傍の光電脈波の波形と分岐後の光電脈波の検出された波形であることを特徴とする請求項１記載の末梢動脈血管の光電脈波解析方法。
【請求項６】
前記複数の波形同士を比較するステップが、分岐後の動脈近傍の２以上の被測定部位分岐後の光電脈波の波形同士を比較することを特徴とする請求項１記載の末梢動脈血管の光電脈波解析方法。
【請求項７】
被験者の体表面の複数に所定波長の光を照射し、この光の反射光量又は透過光量を測定する測定ステップと、前記反射光量又は透過光量の変化から光電脈波の波形を検出する光電脈波形検出ステップと、前記波形を基準波形と比較する比較ステップと、を有し、
前記基準波形は、末梢動脈血管の閉塞の有無又は閉塞の程度に基づいて分類されている末梢動脈血管の光電脈波解析方法。
【請求項８】
前記比較ステップが、前記波形のピーク位置、振幅の大きさ、波形パターンの群から選ばれる１又は２以上の比較対象に基づいて比較する請求項１又は７記載の末梢動脈血管の光電脈波解析方法。
【請求項９】
前記所定波長の光が赤外光である請求項１から８のいずれか記載の末梢動脈血管の光電脈波解析方法。
【請求項１０】
前記基準波形が、皮膚灌流圧（ＳＰＰ）の値との相関関係に基づいて分類されている請求項１から９のいずれか記載の末梢動脈血管の光電脈波解析方法。
【請求項１１】
被験者の体表面の複数の箇所に所定波長の光を照射する照射部と、この複数の箇所の光の反射光量又は透過光量を測定する測定部と、前記複数の反射光量又は透過光量の変化から複数の光電脈波の波形を検出する光電脈波形検出する検出部と、前記複数の波形同士を比較する比較する比較部と、を有する末梢動脈血管の光電脈波解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体表面からの反射光量又は透過光量によって末梢動脈血管の光電脈波解析方法および光電脈波解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
末梢動脈疾患（ＰＡＤ）は、閉塞性動脈硬化症に代表されるように、主に大血管が慢性的に閉塞することによって、軽い場合には冷感、重症の場合には下肢の壊死にまで至ることがある病気である。この末梢動脈疾患を診断する主な方法として、血管造影、足関節上腕血圧比（ＡＢＩ検査）、皮膚灌流圧測定（ＳＰＰ検査）によるものがある。このうち、血管造影は、造影剤を注入することから被験者への負担が大きく、費用もかかる検査である。
【０００３】
ＡＢＩ検査は、足首と上腕の血圧を測定することで動脈の狭窄や閉塞の有無を推定するもので、使用する機器の種類によって測定値が異なったり、血圧計の帯（カフ）の上腕と足首への巻き方によって測定値に誤差が生じたりし、血管の硬化状態の影響で測定値から正しく診断できないことがある。また、カフを巻いて圧をかけることが、被験者への負担となることがある。
【０００４】
ＳＰＰ検査は、皮膚の表面の小さな血管の中の血液の流れを測定するもので、測定に時間が掛る上に、閉塞部位の特定ができない。また、ＳＰＰ検査は、測定のために使用するレーザセンサの操作が複雑であり、取扱いに経験を要する。また、ＡＢＩ検査と同様に、カフを巻いて圧をかけることが被験者への負担となることがある。
【０００５】
また、動脈硬化度の指標を算出する方法としては、血圧計の帯（カフ）の内圧変化から脈波波形を検出し、この脈波波形を解析して脈波伝播速度（ＰＷＶ）などを算出する方法が知られている。脈波伝播速度（ＰＷＶ）の一形態として、上腕と足首とに巻いたカフを一定圧に保持し、上腕及び足首から採取した脈波波形を解析して算出される上腕−足首脈波伝播速度（ｂａＰＷＶ）がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
動脈硬化度の指標としてｂａＰＷＶを用いる場合には、上腕及び足首に２つのカフの装着が必要となることから、単一のカフを上腕に装着してＰＷＶを測定し、測定したＰＷＶに基づいて動脈硬化度を示す指標を取得できる血圧情報測定装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
また、動脈硬化の状態を測定する方法として、心臓の収縮状態を反映する時間と大動脈脈波および末梢動脈の光電脈波の波形から脈波が血管を伝搬する時間から動脈の硬化度をしる方法がしられている（例えば、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−９２５５６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７７２４９号公報
【０００８】
【非特許文献１】http://www.nihonkohden.co.jp/iryo/techinfo/pwtt/principle.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、引用文献１及び引用文献２に記載されているように、カフの内圧変化から脈波波形を検出する方法では、ＡＢＩ検査やＳＰＰ検査と同様に、カフを巻いて圧をかけることが被験者への負担となるという課題が依然として残る。また、上腕と足首へのカフの巻き方によって測定値にバラツキが生じるため、正確な測定ができないという問題もある。
【００１０】
また、非特許文献１に記載される心電図の測定と大動脈および末梢血管の光電脈波の測定による脈波が血管を伝搬する時間の測定による動脈硬化は、心臓から光電脈波測定部位までの平均的な動脈硬化が測定できるだけで、人間の血管の硬化や末梢動脈血管の閉塞の有無や閉塞部位の判定はできない。
【００１１】
このように、従来の診断方法では、造影剤を注入したり、血圧計の帯（カフ）を被験者に巻いたりするなど、被験者への負担が大きいという問題もあった。
【００１２】
そこで、本発明は、被験者に負担を与えることなく且つ簡便な方法によって、末梢動脈血管の光電脈波の解析を行うことができ、末梢動脈血管の閉塞の有無、閉塞の程度及び閉塞部位の判定に有効な解析情報を得ることができる末梢動脈血管の光電脈波解析方法および光電脈波解析装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するために、被験者の体表面の複数の箇所に所定波長の光を照射し、この複数の箇所の光の反射光量を測定する反射光測定ステップと、前記複数の反射光量の変化から複数の光電脈波の波形を検出する光電脈波形検出ステップと、前記複数の波形同士を比較する比較ステップと、を有する末梢動脈血管の光電脈波解析方法および光電脈波解析装置を提供するものである。
【００１４】
本発明によれば、血液が心臓の収縮により大動脈起始部に押し出されるときに発生する血管内の圧力の変化が末梢方向に伝わっていくときの波動を光電脈波の波形として検出することができ、末梢動脈血管の閉塞の有無又は閉塞の程度に基づいて分類されている基準波形と比較することにより、末梢動脈血管の閉塞の有無又は閉塞の程度の判定に有効な解析情報を得ることができる。すなわち、本発明によれば、造影剤を注入したり、カフを巻いて圧をかけたりする等の負担を被験者に与えることなく且つ簡便な方法によって、末梢動脈血管の閉塞の有無又は閉塞の程度の判定に有効な解析情報を得ることができる。
【００１５】
また、本発明の末梢動脈血管の光電脈波解析方法は、前記反射光測定ステップが、被験者の膝裏部、足首前側部、足首後側部、足首外側部、足背部、足底部の群から選ばれる１又は２以上の被測定部位に所定波長の光を照射し、この光の反射光量を測定する。
【００１６】
本発明によれば、被験者の膝より下部における末梢動脈血管の閉塞の有無、閉塞の程度及び閉塞部位の判定に有効な解析情報を得ることができる。
【００１７】
本発明の末梢動脈血管の光電脈波解析方法は、前記反射光測定ステップが、被験者の上肢の動脈が分岐する前の動脈近傍と動脈分岐した部分の近傍の群から選ばれる１又は２以上の被測定部位に所定波長の光を照射し、この光の反射光量を測定する。
【００１８】
本発明によれば、被験者の上肢の末梢動脈血管の閉塞の有無、閉塞の程度及び閉塞部位の判定に有効な解析情報を得ることができる。また、カフは腕や足首全体に巻いてしまうため、分岐後の各々の血管について閉塞・狭窄の有無を判定することができなかったが、本発明によって、分岐後の各々の血管について、閉塞・狭窄の有無を判定することができ、閉塞・狭窄が起こっている血管を正確に特定することができるようになる。
【００１９】
また、本発明の末梢動脈血管の光電脈波解析方法は、前記比較ステップが、前記波形のピーク位置、振幅の大きさ、波形パターンの群から選ばれる１又は２以上の比較対象に基づいて前記基準波形と比較する。
【００２０】
本発明によれば、光電脈波のピーク位置又は振幅の大きさによって波形を定量的に比較することができる一方、光電脈波のパターンによって波形を定性的に比較することもできるので、光電脈波の多面的な解析を行うことができる。
【００２１】
また、本発明の末梢動脈血管の光電脈波解析方法は、前記反射光測定ステップが、それぞれの下肢において２以上の被測定部位からの反射光量を測定すると共に、前記比較ステップが、各被測定部位の前記波形を比較して波形の変化を検出する波形変化検出ステップを備えている。
【００２２】
本発明によれば、被験者のそれぞれの下肢において、２以上の被測定部位における波形の変化を検出することが可能になり、末梢動脈血管の閉塞部位の判定に有効な解析情報を得ることができる。
【００２３】
また、本発明の末梢動脈血管の光電脈波解析方法は、前記所定波長の光が赤外光である。
【００２４】
本発明によれば、被験者の下肢体表面に照射される赤外光が皮膚深部に至り、光電脈波の波形を確実に検出することができる。
【００２５】
また、本発明の末梢動脈血管の光電脈波解析方法は、前記基準波形が、皮膚灌流圧（ＳＰＰ）の値との相関関係に基づいて分類されている。
【００２６】
本発明によれば、被験者から検出された光電脈波の波形を基準波形と比較することにより、基準波形を介して被験者から検出された光電脈波の波形とＳＰＰ値との相関を取ることができる。ＳＰＰ値は、値の大小が末梢動脈疾患（ＰＡＤ）の程度を表しているから、光電脈波の波形に基づいてＰＡＤ疾患の程度を数値化することができ、末梢動脈血管の閉塞の有無又は閉塞の程度の判定に有効な解析情報を得ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の光電脈波測定方法は、造影剤を注入したり、カフを巻いて圧をかけたりする等の負担を被験者に与えることなく且つ簡便な方法によって、末梢動脈血管の閉塞の有無、閉塞の程度及び閉塞部位の判定に有効な解析情報を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る光電脈波測定方法の一実施例を示す流れ図。
【図２】光電脈波測定方法に使用する機器の一実施例を示す構成図。
【図３】下肢体の動脈を示す図。
【図４】赤外光の照射部の一実施例を示す図。
【図５】赤外光の照射部の一実施例を示す図。
【図６】光電脈波のピーク位置を示す図。
【図７】光電脈波の振幅を示す図。
【図８】光電脈波のパターン変化の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施の形態を図示する実施例に基づいて説明する。
【００３０】
本発明に係る末梢動脈血管の光電脈波解析方法は、被験者の下肢体１０表面に所定波長の光を照射し、この光の反射光量を測定する反射光測定ステップＳ１と、前記反射光量の変化から光電脈波の波形を検出する光電脈波形検出ステップＳ２と、前記波形を基準波形と比較する比較ステップＳ３と、を有し、前記基準波形は、末梢動脈血管の閉塞の有無又は閉塞の程度に基づいて分類されている。なお、反射光測定ステップＳ１における反射光量を用いる一例として、以下では下肢を対象に説明する。一方で、透過光量を用いる例としては、生体内を深く透過させる必要のない指先等が挙げられる。
【００３１】
光電脈波は、血液が心臓の収縮により大動脈起始部に押し出されたときに発生した血管内の圧力の変化が末梢方向に伝わっていくときの波動を、赤外光などを用いて波形として描出するものであり、一定の光量を被験者に照射して、血液によって吸収された光以外の残った光を反射光として検出し、その変動成分を計測することにより得られる。
【実施例１】
【００３２】
図２は、本発明に係る末梢動脈血管の光電脈波測定方法に使用する光電脈波測定装置の機器構成の一実施例を示す図である。図示の実施例において、光電脈波計測装置は、被験者の下肢体１０の表面に装着する測定端子１２と、この測定端子１２の周囲を覆う遮光体１１を有し、測定端子１２による反射光測定により得られた反射光量の変化をコンピュータ１３で解析し、光電脈波の波形を検出する。
【００３３】
測定端子１２は、例えば赤外光などの所定波長の光を発光する発光素子と、フォトダイオードやフォトトランジスタなどの光を受ける受光素子を備え、実施例では、被験者の下肢体１０表面に赤外光を照射し、その反射光を測定する。遮光体１１は、例えば遮光性の布などからなり、被測定部位の周囲を覆って、室内蛍光灯など外部からの光の影響を排除する。照射光としては、光が皮膚深部に至り、光電脈波の波形を確実に検出することができることから、赤外光を用いることが好ましいが、赤外光に限定されるものではない。
【００３４】
コンピュータ１３は、測定端子１２を制御する制御部１４と、測定端子１２によって測定される反射光量の変化から光電脈波の波形を検出して解析する解析部１５と、基準波形を記憶する記憶部１６を備えている。また、本発明の照射部、測定部、検出部、比較部を制御する機能を有している。制御部１４は、測定端子１２から照射する赤外光の光量や照射時間などを制御する。解析部１５は、検出した光電脈波の波形と、記憶部１６に記憶された基準波形とを、波形のピーク位置、振幅の大きさ、波形パターンに基づいて比較する。記憶部１６には、末梢動脈血管の閉塞の有無又は閉塞の程度との関連性を検証した光電脈波の波形を基準波形として記憶してあり、末梢動脈血管の閉塞の有無又は閉塞の程度に基づいて分類してある。実施例の場合、記憶部１６には、基準波形を皮膚灌流圧（ＳＰＰ）の値との相関関係に基づいて分類して記憶している。
【００３５】
次に、本発明に係る末梢動脈血管の光電脈波解析方法について説明する。
【００３６】
図３に示すように、人の下肢体の動脈は、大腿部から膝下で前脛骨動脈２１、後脛骨動脈２２、腓骨動脈２３の３つに分岐し、前脛骨動脈２１は足首から更に足背動脈２４へ、後脛骨動脈２２は足底動脈２５へと繋がっている。膝より下部の下肢体において、末梢動脈血管の閉塞の有無、閉塞の程度又は閉塞部位の判定に有効な解析情報を得るために、光電脈波の被測定部位は、左右の下肢体それぞれについて、膝裏部１、足首前側部２（前脛骨動脈２１が支配する体表面近くの血管群が対象）、足首後側部３（後脛骨動脈２２が支配する体表面近くの血管群が対象）、足首外側部４（腓骨動脈２３が支配する体表面近くの血管群が対象）、足背部５、足底部６の６箇所とすることが好ましい（図４及び図５）。
【００３７】
なお、被測定部位は、膝裏部１、足首前側部２、足首後側部３、足首外側部４、足背部５、足底部６の任意の１箇所又は２〜５箇所を選択してもよい。また、被測定部位は、図４及び図５に示す部位に限定されるものではなく、７箇所以上を選択してもよい。
【００３８】
図１に示すように、末梢動脈血管の光電脈波解析方法は、照射部によって被験者の下肢体１０表面に所定波長の光を照射し、この光の反射光量を測定する反射光測定ステップＳ１と、反射光量の変化から光電脈波の波形を検出する光電脈波形検出ステップＳ２と、この波形を基準波形と比較する比較ステップＳ３と、を有する。
【００３９】
測定部による反射光測定ステップＳ１は、図２に示す光電脈波測定装置を使用し、被験者の体位は臥位にて安静状態で、左右の下肢に対して測定を行う。
【００４０】
光電脈波の被測定部位は、左右それぞれの下肢において、図４及び図５に示すように、膝裏部１、足首前側部２、足首後側部３、足首外側部４、足背部５及び足底部６の６箇所であり、この６箇所の被測定部位に測定端子１２を装着して、５秒間分の光電脈波を採取する。測定の際に、室内蛍光灯など外部からの光の影響を排除するために、被測定部位の周囲を遮光性の布などの遮光体１１で覆う。
【００４１】
測定端子１２は、所定光量の赤外光を各被測定部位に５秒間ずつ照射し、その反射光を測定する。測定端子１２が測定した５秒間分の反射光量の変化からなる光電脈波は、コンピュータ１３の記憶部１６に記憶される。
【００４２】
検出部による光電脈波形検出ステップＳ２は、それぞれの被測定部位において、記録時間（５秒間）に含まれる光電脈波を一拍ごとに分離し、得られた波形に加算平均、正規化などの処理を施して波形の整形を行う。例えば、一拍ごとに分離された複数拍の光電脈波の波形を加算平均してノイズを取り除くことができる。この波形整形処理を行った光電脈波の波形は、基準波形との比較対象として記憶部１６に記憶される。
【００４３】
比較部による比較ステップＳ３は、光電脈波形検出ステップＳ２において波形整形処理を行った光電脈波の波形を記憶部１６に記憶されている基準波形と比較する。この比較は、コンピュータ１３の解析部１５において行われ、実施例の場合、波形のピーク位置、振幅の大きさ、波形パターンに基づいて比較される。なお、比較の対象は、波形のピーク位置、振幅の大きさ、波形パターンに限定されるものではない。
【００４４】
波形のピーク位置については、例えば図６に示すように、光電脈波形のピーク位置が、脈波開始位置からどの程度ずれているかを脈波全体に対する割合で評価する。図６の例では、脈波全体に対してピーク位置が２２％ずれている。末梢動脈血管の閉塞の有無又は閉塞の程度によって、脈波全体に対するピーク位置が変化し、一般的に閉塞が進むほどピーク位置が後ろにシフトすることから、比較ステップＳ３は、このピーク位置を定量的に評価することにより、末梢動脈血管の閉塞の有無又は閉塞の程度に基づいて分類されている基準波形との比較が可能になる。
【００４５】
波形の振幅の大きさについては、例えば図７に示すように、脈波振幅の減衰の度合いで評価する。末梢動脈血管の閉塞の有無又は閉塞の程度によって、脈波振幅の減衰の度合いが変化し、一般的に閉塞が進むほど振幅の減衰が大きくなることから、比較ステップＳ３は、この振幅の大きさを定量的に評価することにより、末梢動脈血管の閉塞の有無又は閉塞の程度に基づいて分類されている基準波形との比較が可能になる。すなわち、図７に示すＰ１→Ｐ２→Ｐ３となるほど、閉塞が進んでいることとなる。
【００４６】
波形パターンは、例えば図８に示すように、末梢動脈血管の閉塞の有無又は閉塞の程度によって、光電脈波の波形が変化する。波形パターンについては、基準波形を末梢動脈血管の閉塞の有無又は閉塞の程度に基づいて幾つかのパターンに分類してあり、比較対象の光電脈波の波形と分類された基準波形との相関を評価することにより、基準波形との比較が可能になる。
【００４７】
比較ステップＳ３は、光電脈波形のピーク位置及び振幅の大きさを、定量的な相関係数として評価し、光電脈波の波形パターンを、末梢動脈血管の閉塞の有無又は閉塞の程度に基づいて分類されている基準波形と比較して定性的に評価することができる。例えば、基準波形は、既知の評価手段によって評価された末梢動脈血管の閉塞の有無又は閉塞の程度と、光電脈波の各波形パターンとの相関関係を評価して、複数の波形パターンを分類してある。既知の評価手段としては、値の大小が末梢動脈疾患（ＰＡＤ）の程度を表していることから、皮膚灌流圧測定（ＳＰＰ検査）を用いることが好ましい。
【００４８】
また、比較ステップ３は、それぞれの下肢体１０において、複数の被測定部位での光電脈波の波形を比較して波形の変化を検出する波形変化検出ステップを備えることが好ましい。波形変化検出ステップを備えることにより、比較ステップ３は、光電脈波の波形を基準波形と比較するだけでなく、２以上の被測定部位における光電脈波の波形変化を検出することが可能になり、末梢動脈血管の閉塞部位の判定に有効な解析情報を得ることができる。
【００４９】
記憶部１６に記憶する基準波形は、以下の方法により得られる。
【００５０】
既知の評価手段によって末梢動脈血管の閉塞の有無又は閉塞の程度が評価された複数の被験者に対して、図２に示す光電脈波測定装置を使用し、光電脈波の波形を検出する。複数の被験者において、健常人とＰＡＤ患者との間で、既知の評価手段による差異と光電脈波の波形との差異について相関関係を評価する。光電脈波の波形は、波形のピーク位置、振幅の大きさ、波形パターンについて評価する。このうち、波形のピーク位置及び振幅の大きさは、定量的な相関係数として評価し、波形パターンは、健康人とＰＡＤ患者との間でのパターンの違いを評価する。
【００５１】
既知の評価手段としては、膚灌流圧測定（ＳＰＰ検査）を用いることができる。ＳＰＰ値は、値の大小がＰＡＤ疾患の程度を表していることから、このＳＰＰ値の変化と光電脈波の波形変化との相関を取ることにより、光電脈波の波形を末梢動脈血管の閉塞の程度に基づいて分類でき、基準波形として記憶部１６に記憶することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  膝裏部
２  足首前側部
３  足首後側部
４  足首外側部
５  足背部
６  足底部
１０  下肢
１１  遮光体
１２  測定端子
１３  コンピュータ
１４  制御部
１５  解析部
１６  記憶部
２１  前脛骨動脈
２２  後脛骨動脈
２３  腓骨動脈
２４  足背動脈
２５  足底動脈
Ｓ１  反射光測定ステップ
Ｓ２  光電脈波形検出ステップ
Ｓ３  比較ステップ
【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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