(57)【要約】【課題】イオン濃度の高い特定の液体の漏れをイオン濃度の低い液体と区別して確実にしかも素早く検出する。【解決手段】第１の電極Ｄ１と、前記第１の電極Ｄ１と所定距離の間隙をおいて設けられる第２の電極Ｄ２と、前記第１の電極Ｄ１と前記第２の電極Ｄ２との間に電流制限抵抗器を介してステップ波形の電圧を印加する電圧印加手段である電圧発生部１２と、前記第１の電極Ｄ１と前記第２の電極Ｄ２との間の電位を経時的に検出する電位検出手段である検出部１３と、検出部１３により検出される電位に基づき特定の液体の漏れを判定する判定手段２１とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン濃度の高い特定の液体の漏れをイオン濃度の低い液体と区別して検出する液体漏れ検出装置であって、
第１の電極と、
前記第１の電極と所定距離の間隙をおいて設けられる第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電流制限抵抗器を介してステップ波形の電圧を印加する電圧印加手段と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位を経時的に検出する電位検出手段と、
前記電位検出手段により検出される電位に基づき前記特定の液体の漏れを判定する判定手段と
を具備することを特徴とする液体漏れ検出装置。
【請求項２】
前記判定手段には、前記イオン濃度の低い液体が前記第１の電極及び前記第２の電極全体に亘って付着したとき、前記ステップ波形の電圧を印加した初期の際の電位が基準初期電位として予め登録されており、前記ステップ波形の電圧を印加した初期の際の前記電位検出手段で検出された初期電位が、前記予め登録されている基準初期電位よりも低いときに、前記判定手段は前記特定の液体が漏れていると判定することを特徴とする請求項１に記載の液体漏れ検出装置。
【請求項３】
前記初期電位が、前記予め登録されている基準初期電位よりも高いときに、前記判定手段は、前記初期電位及び前記ステップ波形の電圧を印加して定常状態となった際の前記電位検出手段で検出された定常電位に基づいて前記特定の液体の漏れの有無を判定することを特徴とする請求項２に記載の液体漏れ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、イオン濃度の高い特定の液体の漏れをイオン濃度の低い液体と区別して検出する液体漏れ検出装置にかかり、特に医療分野において用いられるイオン濃度の高い液体、例えば、血液、生理食塩水、各種点滴薬液などの液体について、イオン濃度の低い水などと区別して漏れ検出を行うための液体漏れ検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の液体漏れ検出装置としては、図１０（ａ）に示すように一定の距離に二本の電極Ｄ１、Ｄ２を配置し、この電極Ｄ１、Ｄ２の間に直流電源Ｅにより直流電圧Ｖを印加し、電極Ｄ１、Ｄ２間のインピーダンスを測定するものが知られている（特許文献１参照）。上記直流電源Ｅによる直流電圧Ｖに代えて、波形電圧を与えて測定を行うものも知られている（特許文献２参照）。
【０００３】
上記の装置においては、図１０（ｂ）に示すように、電極Ｄ１、Ｄ２の間に検出対象である血液Ｂが僅かに付着した場合のインピーダンスと、図１０（ｃ）に示すように電極Ｄ１、Ｄ２の間に非検出対象である水滴Ｗが多量に付着した場合のインピーダンスとが区別できない。従って、電極Ｄ１、Ｄ２の部分が結露するような環境では誤検出となることがある。
【０００４】
上記に対し、図１１（ａ）に示されるように、血液の漏れを検出する場合、血液が最もよく吸収する赤色光の光源Ｒと光センサＳとを対向して配置し、赤色光光源Ｒと光センサＳとの間の光路を血液漏れが予想される場所に配置した装置が知られている。上記光路に図１１（ｂ）に示されるように検出対象である血液Ｂが存在する場合に漏れ発生の報知を行う。この装置によれば、血液と結露した水滴とを区別することが可能である。
【０００５】
上記の光センサＳを用いた装置は、赤色光光源Ｒと光センサＳとの間の光路の監視であるから監視範囲が狭いという問題がある。これを解決するため、漏れが予想される広範囲な部位から上記光路へと続く液体流路を設けることも考えられるが、液体流路を介して光路へ液体が流れるまでにタイムラグがあり、素早い検出ができない虞がある。また、漏れが少量の場合、光路まで到達しない虞もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭６３−２６３０２号公報
【特許文献２】特開平０３−２６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記のような従来の液体漏れ検出装置が有している問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は、イオン濃度の高い特定の液体の漏れをイオン濃度の低い液体と区別して確実にしかも素早く検出することが可能な液体漏れ検出装置を提供することである。本発明は、上記特許文献１、２に記載された装置の改良であって、これらの装置においては、総合的なインピーダンスのみを考慮しているため、上記のような誤検出が生じたものであるが、本発明は、液体自身の抵抗（溶液抵抗）及び電極と液体との接触部分の抵抗（電荷移動抵抗）の個々のインピーダンスを個別に考慮することによって、上記目的を達成するようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る液体漏れ検出装置は、イオン濃度の高い特定の液体の漏れをイオン濃度の低い液体と区別して検出する液体漏れ検出装置であって、第１の電極と、前記第１の電極と所定距離の間隙をおいて設けられる第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電流制限抵抗器を介してステップ波形の電圧を印加する電圧印加手段と、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位を経時的に検出する電位検出手段と、前記電位検出手段により検出される電位に基づき前記特定の液体の漏れを判定する判定手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る液体漏れ検出装置では、前記判定手段には、前記イオン濃度の低い液体が前記第１の電極及び前記第２の電極全体に亘って付着したとき、前記ステップ波形の電圧を印加した初期の際の電位が基準初期電位として予め登録されており、前記ステップ波形の電圧を印加した初期の際の前記電位検出手段で検出された初期電位が、前記予め登録されている基準初期電位よりも低いときに、前記判定手段は前記特定の液体が漏れていると判定することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る液体漏検出装置では、前記初期電位が、前記予め登録されている基準初期電位よりも高いときに、前記判定手段は、前記初期電位及び前記ステップ波形の電圧を印加して定常状態となった際の前記電位検出手段で検出された定常電位に基づいて前記特定の液体の漏れの有無を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る液体漏れ検出装置は、第１の電極と第２の電極との間にステップ波形の電圧を印加し、それに伴う両電極間の電位を経時的に検出して、この経時的な電位に基づいて特定の液体の漏れを判定するようにしたため、経時的な電位の検出によって、液体自身の抵抗（溶液抵抗）及び電極と液体との接触部分の抵抗（電荷移動抵抗）の個々のインピーダンスが検出でき、検出された個々のインピーダンスを個別に考慮して液体の種類を判別することができるため、イオン濃度の高い特定の液体の漏れをイオン濃度の低い液体と区別して確実に素早く検出することができる。
【００１２】
本発明に係る液体漏れ検出装置では、初期電位が基準初期電位よりも低いときに、判定手段がイオン濃度の高い特定の液体が漏れていると判定するので、結露等による水滴等のイオン濃度の低い液体の付着とは異なる血液等のイオン濃度の高い液体の液漏れを確実に素早く検出することができる。
【００１３】
本発明に係る液体漏れ検出装置では、初期電位が、予め登録されている基準初期電位よりも高いときに、判定手段が、初期電位及び定常電位に基づいて特定の液体の漏れの有無を判定するので、初期電位により液体が有する固有の抵抗（溶液抵抗）を検出し、定常電位により電荷移動抵抗を検出して、それらの抵抗の値に基づいて液体の種類を判別することができるため、特定の液体の漏れを確実に素早く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る液漏れ検出装置の実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】本発明に係る液漏れ検出装置の実施形態における要部の概略構成及び液体の等価回路を示す図。
【図３】本発明に係る液漏れ検出装置の実施形態によってステップ波形の電圧を印加した場合の応答電位の変化と、電圧発生部と液体を含む等価回路を示す図。
【図４】本発明に係る液漏れ検出装置の実施形態において二電極間に血液が付着した状態を示す図及びこの場合にステップ波形の電圧を印加した場合の応答電位の変化を示す図。
【図５】本発明に係る液漏れ検出装置の実施形態において二電極間に水滴が付着した状態を示す図及びこの場合にステップ波形の電圧を印加した場合の応答電位の変化を示す図。
【図６】本発明に係る液漏れ検出装置の実施形態において付着した液体が血液であるか水であるかを表す二次元マップを示す図。
【図７】本発明に係る液漏れ検出装置の実施形態を適用した血液温度制御装置の構成例を示す構成図。
【図８】図７におけるＡ−Ａ断面図。
【図９】図７におけるＢ−Ｂ断面図。
【図１０】直流印加による従来の液漏れ検出装置の構成を示す構成図。
【図１１】赤色光による従来の液漏れ検出装置の構成を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下添付図面を参照して、本発明に係る液体漏れ検出装置を説明する。本実施の形態は、検出対象は血液で、水滴と区別して検出するものとする。本発明に係る液体漏れ検出装置は図１に示すように、液漏れセンサ部１１、電圧発生部１２、検出部１３及び処理部１４を主な構成要素としている。処理部１４は、演算処理部１５、表示部１６及びアラーム発生部１７を備えている。液漏れセンサ部１１は、図２（ａ）に示すように、それぞれプリント基板上に印刷されたプリント配線で構成された第１の電極Ｄ１と、第１の電極Ｄ１と所定距離の間隙ｄをおいて設けられる第２の電極Ｄ２とを備えており、両電極Ｄ１、Ｄ２間に亘って一体的に付着する検出対象とする特定の液体Ｆ（血液）を検出するようになっている。第１の電極Ｄ１及び第２の電極Ｄ２は、血液を検出対象の液体とする場合は、一例として間隙ｄが１ｍｍ、電極の長さが１３０ｍｍ、その幅が１ｍｍに設定することができる。
【００１６】
電圧発生部１２は、図３（ａ）に示すようなステップ波形の電圧Ｖinを発生して、上記第１の電極Ｄ１と第２の電極Ｄ２との間に印加する電圧印加手段を構成するものである。ここで、ステップ波形の電圧Ｖinは、矩形パルスを繰り返し印加するものであり、そのパルス幅は、後述する第１の電極Ｄ１と第２の電極Ｄ２との間に電圧Ｖinを印加してから端子Ｔの電位Ｖが一定（定常状態）となる（電気二重層容量Ｃwが十分に充電される）までの時間以上とし、また相隣る矩形パルス間の時間は、電気二重層容量Ｃwの電荷が十分に放電されて端子Ｔの電位Ｖが一定となる時間以上とする。本実施の形態においては、血液を検出対象の液体とするため、例えば、大きさが５Ｖでパルス幅が５００ｍｓｅｃ、相隣る矩形パルス間の時間を５００ｍｓｅｃ、すなわち周波数が１Ｈｚの矩形波を発生するように電圧発生部１２を設定することができる。
【００１７】
また、上記定常状態となるまでの時間よりもはるかに短いパルス幅を有する、例えば、大きさが５Ｖで周波数が１０ｋＨｚの矩形波（デューティ比５０％）を発生するように設定しても良い。この場合は、端子Ｔで観測される電圧のＡＣ成分の大きさ（ｐ−ｐ値）が溶液抵抗を、ＤＣ成分の大きさが電荷移動抵抗を反映している。
【００１８】
検出部１３は、上記第１の電極Ｄ１と第２の電極Ｄ２との間に生じる電位を検出する。この実施形態では、検出部１３にはＡ／Ｄ変換器が備えられ、所定のサンプリングレートによってサンプリングした電圧値が演算処理部１５へ送られる構成を採用している。
【００１９】
第１の電極Ｄ１と第２の電極Ｄ２との間に、図２（ａ）に示されるように電解液Ｆが付着した場合の等価回路は、図２（ｂ）に示されるように溶液抵抗Ｒｌと電荷移動抵抗Ｒｔとを直列に接続し、電荷移動抵抗Ｒｔに電気二重層容量Ｃwを並列接続したものとなる。また、電圧発生部１２は、図３（ｂ）に示すように、電圧Ｖinの電源と電流制限抵抗器Ｒｒとが直列接続された回路である。
【００２０】
検出部１３では、上記図３（ｂ）に示される等価回路における端子Ｔの電位Ｖを検出する。このように、検出部１３は、第１の電極Ｄ１と第２の電極Ｄ２との間の電位を経時的に検出する電位検出手段を構成している。演算処理部１５は、検出部１３から送られる電位に基づき液体漏れを判定する判定手段２１を備えている。
【００２１】
判定手段２１は、ステップ波形の電圧を印加した初期に、検出部１３によって検出される電位と、ステップ波形の電圧を印加して端子Ｔの電位Ｖが一定（定常状態）となった際に、検出部１３によって検出される電位とに基づき液体漏れを判定する。
【００２２】
判定手段２１に関する処理をより詳細に説明する。第１の電極Ｄ１と第２の電極Ｄ２との間に、図２（ａ）に示されるように電解液Ｆが付着した場合には、図３（ｂ）に示される等価回路における端子Ｔの電位Ｖは、図３（ａ）に示されるように変化する。ここで、ステップ波形の電圧Ｖinを印加した初期における端子Ｔの電位Ｖは、ΔＶ１（ΔＶ１＝Ｖin×Ｒｌ／（Ｒｒ＋Ｒｌ））であり、これは溶液抵抗Ｒｌにおける電圧降下を表す。
【００２３】
また、端子Ｔの電位Ｖは、図３（ａ）に示されるように徐々に上昇し、ステップ波形の電圧Ｖinを印加して定常状態となった際における端子Ｔの電位Ｖは、上記ΔＶ１にΔＶ２（ΔＶ２＝Ｖin×Ｒｔ／（Ｒｒ＋Ｒｌ＋Ｒｔ））を加えた電位となる。ここで、電位ΔＶ２は電荷移動抵抗Ｒｔにおける電圧降下を表す。ステップ波形の電圧Ｖinまでの差分に係る電位ΔＶ３は、電流制限抵抗器Ｒｒにおける電圧降下を表し、ΔＶ３＝Ｖin×Ｒｒ／（Ｒｒ＋Ｒｌ＋Ｒｔ）である。
【００２４】
そして、第１の電極Ｄ１と第２の電極Ｄ２との間に図４（ａ）に示されるように少量の血液Ｂが付着した場合、ステップ波形の電圧Ｖinに対する端子Ｔの電位Ｖの経時的な変化は、図４（ｂ）に示されるようであり、また、第１の電極Ｄ１と第２の電極Ｄ２との間に図５（ａ）に示されるように結露等により水滴Ｗが多量に付着した場合における、ステップ波形の電圧Ｖinに対する端子Ｔの電位Ｖの経時的な変化は、図５（ｂ）に示されるようである。図４（ｂ）及び図５（ｂ）からわかるように、少量の血液と多量の水滴とが電極に付着した場合において、端子Ｔの電位が一定になったときの電位の差は顕著には現れていない。したがって、端子Ｔの電位が一定になったときの電位のみを検出して漏れを検出している従来の装置においては、少量の血液と多量の水滴とを区別して検出することは困難である。
【００２５】
本実施の形態では、判定手段２１には、水滴Ｗが第１の電極Ｄ１及び第２の電極Ｄ２全体に亘って付着したとき、ステップ波形の電圧Ｖinを印加した初期の際の電位が基準初期電位として予め登録されている。血液Ｂ及び水滴Ｗの溶液抵抗は、量が同じ場合、血液Ｂが水滴Ｗよりも小さい。また、水滴Ｗの溶液抵抗は、上述の、水滴Ｗが第１の電極Ｄ１及び第２の電極Ｄ２全体に亘って付着したときが最も小さく、この場合、水滴Ｗの溶液抵抗が血液Ｂの溶液抵抗より小さくなる場合がある。したがって、前記基準初期電位は、第１の電極Ｄ１及び第２の電極Ｄ２間に付着する水滴Ｗの溶液抵抗における電圧降下の最小値に相当する値に設定してある。
【００２６】
血液または水滴の付着により、ステップ波形の電圧Ｖinを印加したときの端子Ｔの電位Ｖが、図３（ａ）のように変化したとする。判定手段２１は、電位ΔＶ１を基準初期電位と比較し、電位ΔＶ１が基準初期電位よりも低いならば、付着した液体は血液であると判定する。電位ΔＶ１が基準初期電位以上であるならば、次のようにΔＶ２も考慮して、付着した液体が血液であるか水滴であるかを判定する。
【００２７】
判定手段２１にはまた、図６に示す二次元マップが登録されている。図６は、電位ΔＶ１とΔＶ２とをパラメータとして、付着した液体が血液であるか水であるかを表すマップである。このマップの作成基準は、電位ΔＶ１か基準初期電位よりも低い場合は付着した液体は血液であり、電位ΔＶ１が低く電位ΔＶ２が高い場合は血液であり、電位ΔＶ１が高く電位ΔＶ２が低い場合は水である。不明確な領域は、安全サイド、即ちこの場合は血液に設定されている。
【００２８】
例えば、電位ΔＶ１と電位ΔＶ２とで決定されるポイントが点Ａであるとすると、検出された液体は水であると判定される。これは、電位ΔＶ１が比較的低く（溶液抵抗が比較的小さく）、電位ΔＶ２も低い（電荷移動抵抗も小さい）ので、多量の水がセンサに付着していると判定される。また、電位ΔＶ１と電位ΔＶ２とで決定されるポイントが点Ｂであるとすると、電位ΔＶ１が比較的低く（溶液抵抗が比較的小さく）、電位ΔＶ２が高い（電荷移動抵抗が大きい）ので、検出された液体は血液であると判定される。
【００２９】
本実施の形態では電位ΔＶ１と電位ΔＶ２とに基づいて血液か水かを判定したが、血液が付着した場合のステップ波形に対する端子Ｔの電位Ｖ（図４（ｂ）、図５（ｂ）等）の波形を記憶しておき、実測の波形と比較して類似度に基づき血液の付着の有無を判定するようにしてもよい。なお、検出対象の液体が異なる場合は、基準初期電位及び二次元マップを検出対象の液体に応じて設定する必要がある。
【００３０】
図１に示した表示部１６は、判定手段２１による判定結果に基づいて演算処理部１５による「血液漏れ発生」や「結露発生」などのメッセージが表示される構成である。また、アラーム発生部１７は、スピーカなどから構成され、アラーム音などを発生させるものであり、判定手段２１による判定結果が「血液漏れ発生」である場合に、演算処理部１５はアラーム発生部１７を制御してアラーム音を発生させる。
【００３１】
図７には、本発明に係る液体漏れ検出装置を適用した血液温度制御装置の構成例が示されている。血液温度調整装置は、後述する冷却／加温手段５１が貼着される箇所を除いて、例えば、プラスチック等の熱を伝えにくい材料により構成される筐体３０内に、図８などに示される熱媒体３１を封入したものである。熱媒体３１としては、水や不凍液などを用いることができる。
【００３２】
筐体３０の一壁面には、血液を輸液する輸液回路４１が挿抜可能に、横長の開口３２が形成されている。図７のように立設された筐体３０の底壁は銅、ステンレスなどの良熱伝導素材である金属などにより構成され、ペルチェ素子により構成される冷却／加温手段５１が貼着されて取り付けられており、冷却／加温手段５１によって筐体３０内の熱媒体３１を冷却／加温するように構成されている。
【００３３】
図７についてのＡ−Ａ断面図を図８に示し、Ｂ−Ｂ断面図を図９に示す。図８、図９共に輸液回路４１を開口３２から収納室３３に挿入した収納状態を示している。開口３２につながる収納室３３は、良熱伝導素材である金属或いは金属合金などにより構成され、熱媒体３１から水密に構成されている。
【００３４】
収納室３３は、筐体３０の高さのほぼ中間位置に設けられ、輸液回路４１の所要部分を収納可能な大きさを有している。ここで、所要部分とは、輸液回路４１を構成するチューブ４２が葛折りされた部分や、特開平９−６０２号公報に示される内部に蛇行する血液通路が形成された袋体とされた部分を指す。そして、好ましくは収納室３３の全ての壁に輸液回路４１が接触し、収納室３３を囲繞している熱媒体３１と輸液回路４１内の液体の熱交換が行われるように構成されている。
【００３５】
筐体３０内には、熱媒体３１を攪拌するための、例えばポンプにより構成される攪拌手段３４が備えられている。この実施例において攪拌手段３４の配置位置は、開口３２が形成された壁面と対向する壁面の下端底面とされ、収納室３３の上下の熱媒体３１を含めて全てが良好な攪拌を受け得るように配置されている。
【００３６】
輸液回路４１内の液体は、図示しない輸液ポンプなどにより送り出され、図８の矢印Ｓ１、Ｓ２の方向へ流れる。冷却／加温手段５１による温度調整のために、開口３２付近のチューブ４２には温度センサ５２が設けられる。ここでは、収納室３３に液体が流れ込む側のチューブ４２と、収納室３３から液体が流れ出す側のチューブ４２に、それぞれ温度センサ５２が設けられる。
【００３７】
温度センサ５２によって検出された信号は、制御部６０に取り込まれて温度データとされる。制御部６０には設定温度情報が与えられ、制御部６０は、この設定温度情報と上記により得られる温度データとの差に応じた電力制御を冷却／加温手段５１に対して行うことにより温度調整を行う。
【００３８】
筐体３０の収納室３３における開口３２を囲繞する部位の下部表面位置には、第１の電極Ｄ１と第２の電極Ｄ２とが互いに絶縁状態で且つ筐体３０とも絶縁状態で埋設されている。筐体３０の天板には、装置ケース７０が図示しない断熱部材を介して配置される。
【００３９】
装置ケース７０内には、第１の電極Ｄ１と第２の電極Ｄ２以外の図１に示した各構成要素が備えられている。この例では、装置ケース７０の表面に表示部１６とアラーム発生部１７が設けられている。
【００４０】
装置ケース７０内の図示しない電圧発生部１２からはコード７１を介して第１の電極Ｄ１と第２の電極Ｄ２とにステップ波形の電圧が供給される。また、第１の電極Ｄ１と第２の電極Ｄ２からは信号線７２が装置ケース７０内の図示しない検出部１３へ延びており、検出部１３は信号線７２を介して電位を検出する。
【００４１】
係る構成によれば、収納室３３内に収納されたチューブ４２等の輸液部分が損傷し血液が漏れ出すと、開口３２から流れ出た血液が第１の電極Ｄ１と第２の電極Ｄ２間に付着する。装置ケース７０内の液体漏れ検出装置では、電圧発生部１２がステップ波形の電圧Ｖinを供給しており、検出部１３が電位検出を行い、処理部１４の演算処理部１５における判定手段２１が前述の通りの判定を行っている。
【００４２】
従って、第１の電極Ｄ１と第２の電極Ｄ２との間に結露による水滴が付着した場合と、第１の電極Ｄ１と第２の電極Ｄ２間に血液が付着した場合とを適切に峻別して血液漏れが知らされることになる。
【００４３】
以上説明した例では、漏れの検出対象を血液とし、水滴と区別して検出するようにしたが、本発明はこれに限定されず、イオン濃度の高い特定の液体の漏れをイオン濃度の低い液体と区別して検出することに適用できるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１１  液漏れセンサ部                      １２  電圧発生部
１３  検出部                              １４  処理部
１５  演算処理部                          １６  表示部
１７  アラーム発生部                      ２１  判定手段
３０  筐体                                ３１  熱媒体
３２  開口                                ３３  収納室
３４  攪拌手段                            ４１  輸液回路
４２  チューブ                            ５１  加温手段
５２  温度センサ                          ６０  制御部
７０  装置ケース
【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１０】
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【図１１】
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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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