(57)【要約】  中空ランセットを有する穿刺装置（１０）を使用して体液試料中の分析対象物を分析するための装置及び方法が開示される。一つの実施態様によると、方法は、毛管路を形成する内部を有する中空ランセット（１８）で被験者の皮膚を穿刺すること、穿刺した皮膚からの体液試料を中空ランセット（１８）の毛管路中に収集すること、及び収集した体液試料がランセット（１８）中に残るうちに体液試料を分析して体液試料中の分析対象物濃度を測定することを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の皮膚を穿刺し、被験者の皮膚の穿刺部位から体液試料を収集し、試料中の分析対象物の濃度を測定するための光学分析の間、試料を保持するための装置であって、
開口端を有するボディと、
多角形断面を有し、皮膚を穿刺し、体液試料を収集するように適合されたチップを有し、実質的に光学的に透明であり、その内部が、流体試料をチップから内部に沿って配置された試薬を含む反応区域まで移動させるための毛管路を形成している中空ランセットと、
ボディ内に配置され、ランセットの、チップとは反対側の端部でランセットに結合され、引き込み位置と、被験者の皮膚を穿刺するための穿刺位置と、体液試料を収集するための収集位置との間で移動するように適合された穿刺機構と、
ボディの開口端に結合された第一端及び被験者の皮膚と接触するための第二端を有し、ランセットのチップが穿刺位置にあるとき通過する、中に形成された開口を含む外エンドキャップと、
外エンドキャップ内に配置され、ボディの開口端に結合された第一端及びランセットのチップが穿刺位置にあるとき通過する、中に形成された開口を有する第二端を有し、第二端が、ランセットが収集位置にあるとき被験者の皮膚と接触するように適合されている内エンドキャップと
を含む装置。
【請求項２】
ランセットが石英ガラスで構成されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
ランセットが長方形断面を有する、請求項１記載の装置。
【請求項４】
内外両方のエンドキャップから空気を排除するための、被験者の皮膚を内エンドキャップの第二端に当てて配置するように適合された真空部材をさらに含む、請求項１記載の装置。
【請求項５】
真空部材がダイアフラムを含む、請求項４記載の装置。
【請求項６】
真空部材が蛇腹を含む、請求項４記載の装置。
【請求項７】
穿刺装置内に配置された試薬が、収集された体液中の分析対象物の濃度を示す比色反応を生じさせ、装置がさらに、
試薬と収集された体液試料中の分析対象物との間の反応を照明するための光源と、
反応を通して透過された光を検出するための光検出器と
を含む、請求項１記載の装置。
【請求項８】
分析対象物がグルコースである、請求項７記載の装置。
【請求項９】
体液が血液である、請求項７記載の装置。
【請求項１０】
ランセットが正方形断面を有する、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
引き込み位置と収集位置とが実質的に同じである、請求項１記載の装置。
【請求項１２】
体液試料中の分析対象物の濃度を測定するために、皮膚を穿刺するためのチップを有する実質的に光学的に透明な中空ランセットを含む穿刺・収集装置を用いて被験者の皮膚を穿刺し、被験者の皮膚の穿刺部位から出た体液試料を収集する方法であって、
装置の外エンドキャップを被験者の皮膚に当てて配置すること、
皮膚をランセットで穿刺すること、
穿刺した皮膚を、装置の、外エンドキャップ内に配置された内エンドキャップの縁に当てて配置すること、
ランセットのチップを、内エンドキャップの縁に引き当てられた皮膚から所定の距離に配置すること、及び
ランセットのチップによって穿刺皮膚から体液試料を収集すること
を含む方法。
【請求項１３】
中空ランセットが、試料中の分析対象物濃度を示す比色反応を生じさせるように適合された試薬を有する反応区域を含み、方法がさらに、収集された体液試料を毛管作用によってランセットのチップから反応区域まで移動させることを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
分析対象物がグルコースである、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
体液試料が血液である、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
比色反応を測定することをさらに含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
測定することがさらに、
実質的に透明なランセットの中空内の比色反応を光源によって照明すること、及び
比色反応によってを通して透過された光の量を光検出器によって測定すること
を含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
ランセットを通して透過された光の量を測定して比色反応の開始タイミングを決定することをさらに含む、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
配置することがさらに、装置の真空部材によって内エンドキャップから空気を排出することを含む、請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
中空ランセットを含む穿刺装置を使用して体液試料中の分析対象物を分析する方法であって、
内部が毛管路を形成している中空ランセットによって被験者の皮膚を穿刺すること、
穿刺した皮膚からの体液試料を中空ランセットの毛管路中に収集すること、及び
収集した体液試料がランセット内に残るうちに体液試料を分析して体液試料中の分析対象物濃度を測定すること
を含む方法。
【請求項２１】
中空ランセットの毛管路が入口を有し、収集することがさらに、毛管路の入口を穿刺した皮膚に隣接して配置することを含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
穿刺装置がエンドキャップを含み、方法がさらに、皮膚を一定位置に維持するために皮膚をエンドキャップに当てて配置することを含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
配置することがさらに、真空部材を作動させることを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
体液試料を収集する間、皮膚を一定位置に維持することをさらに含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２５】
毛管路が、体液試料中の分析対象物と反応し、体液試料中の分析対象物の濃度を示す比色反応を生じさせるための試薬を含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２６】
分析することがさらに、体液試料を光学的に分析することを含む、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
光学的に分析することが、
中空ランセット内の比色反応を光源で照明すること、及び
比色反応を通して透過された光の量を光検出器で測定すること
を含む、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
ランセットを通して透過された光の量を測定して比色反応の開始タイミングを決定することをさらに含む、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
中空ランセットが実質的に光学的に透明である、請求項２０記載の方法。
【請求項３０】
中空ランセットが多角形断面を有する、請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
中空ランセットが長方形断面を有する、請求項２９記載の方法。
【請求項３２】
中空ランセットが正方形断面を有する、請求項２９記載の方法。
【請求項３３】
分析対象物がグルコースである、請求項２９記載の方法。
【請求項３４】
体液試料が血液である、請求項２９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、流体試料中の分析対象物の濃度を測定するための試験システムに関し、より具体的には、被験者の皮膚を穿刺し、体液試料を採取し、体液試料中の分析対象物の濃度を測定するためのシステムに関する。
【０００２】
発明の背景
血液試料を速やかに採取し、血液試料の分析を実施することがしばしば必要である。血液試料を採取する必要性の一例は、使用者が自らの血糖値をモニタするためにしばしば使用しなければならない血糖モニタリングシステムに関連する。
【０００３】
血糖値を測定するために血液試料を得て、その試料を分析する一つの方法として、穿刺装置及び別個の血液収集装置を用いる。血液試料を採取する際には、穿刺装置を使用して指先から血滴を得て、試験片を使用してその血液を採取したのち、血糖濃度を測定する試験ユニットにより、多くの場合は電気化学又は比色ベースの分析法を使用してそれを分析する。試験片はまた、多様な体液（たとえば血液、間質液、唾液、尿など）中の種々の他の分析対象物（たとえばフルクトサミン、ヘモグロビン、コレステロール、グルコース、アルコール、非合法薬物を含む薬物など）の濃度又は存在を測定するためにも使用される。
【０００４】
物理的に別々の穿刺装置と収集装置とを使用することに伴う欠点は、患者／使用者が二つの異なる機器を操作しなければならず、使用者／患者が、試料を収集するために穿刺された皮膚の区域に収集装置（たとえば試験片）を配置することを要するということである。使用者は収集装置と収集される試料とを整合させなければならないため、正確な分析を保証するために所要量よりも多い量の試料がしばしば取り出され、収集される。他の状況では、収集装置が正しく配置されないがため、正確な分析には不十分な試料しか収集されない。使用者が視力に問題があるか、手先がうまく動かない場合、この問題はさらに複雑化する。試験システムはますます少量の血液しか分析に要しなくなっているため、正しい収集のために収集機器を配置することはより困難になる。自己試験法にさらに影響を及ぼすものは、一部の使用が、繰り返し穿刺に伴う痛みを嫌うということである。
【０００５】
発明の概要
中空ランセットを有する穿刺装置を使用して体液試料中の分析対象物を分析するための装置及び方法が開示される。本発明の一つの実施態様によると、方法は、毛管路を形成する内部を有する中空ランセットで被験者の皮膚を穿刺すること、穿刺した皮膚からの体液試料を中空ランセットの毛管路中に収集すること、及び収集した体液試料がランセット中に残るうちに体液試料を分析して体液試料中の分析対象物濃度を測定することを含む。
【０００６】
本発明の上記概要は、本発明の各実施態様、すなわちあらゆる局面を表すことを意図するものではない。本発明のさらなる特徴及び利点が、以下に述べる詳細な説明、図面及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【０００７】
本発明は、種々の変形及び代替形態を受け入れることができるが、具体的な実施態様を図面で一例として示し、本明細書で詳細に説明する。しかし、本発明を開示される特定の形態に限定する意図はないということが理解されるべきである。それどころか、本発明は、特許請求の範囲によって定義される発明の本質及び範囲に当てはまるすべての変形、等価及び代替を包含する。
【０００８】
例示する実施態様の詳細な説明
まず図１及び２を参照すると、本発明の一つの実施態様の穿刺装置１０が示されている。本発明の例示する実施態様では、穿刺装置１０は、以下で詳細に説明するように、また当該技術で公知であるように、真空アシスト式である。装置１０は、ランセット１８を駆動するためのプランジャ１４及び穿刺機構１６を収容するボディ１２を含む。プランジャ１４の上端２０がボディ１２を越えて延びている。ランセット１８を使用して被験者の皮膚を穿刺する場合、使用者が、装置１０のボディ１２を把持し、プランジャ１４の上端２０を押下して（プランジャ１４を装置１０のボディ１２の中に移動させて）、ランセット１８を下に進めて被験者の皮膚に打ち込む。一端がベース２２の中に埋め込まれているランセット１８は、ランセットホルダ２４に脱着自在に取り付けられ、このランセットホルダが、ボディ１２内の穿刺機構１６を介してプランジャ１４に結合されている。
【０００９】
外エンドキャップ３０及び内側に位置するエンドキャップ３２を含むエンドキャップが装置１０の、プランジャ１４とは反対側の前端３４に脱着自在に取り付けられている。内側に位置するエンドキャップ３２は外エンドキャップ３０の中に位置している。一般に、以下に記載するように、外エンドキャップ３０が被験者の皮膚と接触し、被験者の皮膚を穿刺し、穿刺部位に出た試料を収集するその後の穿刺動作の際、被験者の皮膚が内側エンドキャップ３２に引き当てられる。外エンドキャップ３０及び内エンドキャップ３２は開口端３６、３８を有し、穿刺動作の際、これらの開口端をランセット１８が通過して被験者の皮膚を穿刺する。エンドキャップは、穿刺処置ののち使用済みランセットを新品のランセットと交換することができるよう、穿刺装置１０に脱着自在に取り付けられている。さらに、本発明の実施態様によっては、試験中に試料と接触するおそれのあるエンドキャップをも使い捨てにしてもよい。本発明の一つの実施態様によると、外及び内のエンドキャップ３０、３２は、装置１０の前端３４からの外エンドキャップ３０の脱離が内エンドキャップ３２をも取り外すことになるよう、一体に形成されている。
【００１０】
ランセット１８は、本発明の一つの実施態様にしたがって、実質的に光学的に透明な材料で造られており、マイクロ毛管路を含む。ランセット１８は中空の内部を有し、それがマイクロ毛管路を形成している。マイクロ毛管路は、その内壁に沿って配置された試薬又は酵素指示薬系を含む。操作の際、以下に詳細に記載するように、ランセット１８を使用して被験者の皮膚を穿刺したのち、穿刺部位に出た体液試料を採取する。収集した体液試料（たとえば血液）中の分析対象物（たとえばグルコース）が、ランセット１８内に配置された試薬と反応して、試料中の分析対象物の濃度を示す比色反応を生じさせる。そして、この反応を光検出器のような光学読み取りヘッドによって測定する。ランセット１８は、被験者の皮膚を穿刺し、被験者の皮膚の穿刺部位に出た試料を採取し、採取した試料が試薬と反応するところの区域をランセット１８内に設けるために使用される。最後に、光学透過測定を使用してランセット１８の毛管路内の比色反応を読み取り、透過光の解析を実施して分析対象物濃度を測定する。
【００１１】
本発明の一つの実施態様によると、ランセット１８は、石英ガラスで造られたマイクロ毛管であり、多角形の断面（たとえば長方形、正方形、六角形など）を有している。本発明の他の実施態様では、ランセット１８は、別の実質的に光学的に透明な材料、たとえばパイレックス（登録商標）、石英、アクリル樹脂、ポリカーボネート又はポリエステルで造られている。マイクロ毛管ランセット１８の穿刺端又はチップ４０は、図２に示すように、ランセット１８の縦軸に対して鋭角的に切断されて鋭利な点を形成している。ランセット１８の鋭利な穿刺端４０は、被験者の皮膚をきれいに穿刺して、被験者の皮膚の上に一貫したサイズの試料を出させる。
【００１２】
本発明の一つの実施態様によると、ランセット１８は、一般的な２８ゲージのスチールランセットの直径３６０ミクロンよりも小さい約３００ミクロンの外寸を有する正方形の断面を有し、その結果、被験者の皮膚に小さな穿刺部位を形成する。傷が小さいほど被験者にとって痛みが少なくなるため、それが望ましい。ランセット１８の製造に使用される石英ガラスマイクロ毛管は、本発明の代替態様で使用することができる長さ約５mmのランセット１８の場合で、約５０、７５又は１００ミクロンの内部通路幅を有し、それぞれ約１３、２９及び５０ナノリットル（「nl」）の対応する容積を有するものが市販されている。本発明の一つの実施態様のランセット１８の製造に使用される石英ガラスマイクロ毛管は、米アリゾナ州PhoenixのPolymicro Technologies社から市販されている。
【００１３】
ランセット１８の平坦面が、光を試料に透過させるための実質的に光学的に透明な窓を提供する。以下に記載するように、透過分光分析法を使用して試料を分析することができる。ランセット１８中の分析対象物と反応した試料の吸光度を使用して分析対象物濃度を測定する。たとえば石英ガラスを透過した光は、紫外線領域（たとえば約３５０nm〜約２０００nmの範囲の波長）から赤外線領域までスペクトル的にフラットである。正方形のガラスマイクロ毛管ランセット１８は、透過分光分析測定に伴う光路長誤差を減らす。たとえば、光路長誤差は、正方形の石英ガラスマイクロ毛管ランセット１８の内側の一許容差分に限られる。一例として、光路長１００ミクロンの石英ガラスマイクロ毛管は±５μmの光路長許容差を有し、それが、分析対象物濃度分析で発生する誤差を減らす。
【００１４】
正方形の断面を有するランセット１８のもう一つの利点は、丸い毛管に比べて、正方形が、横方向光学相互作用光路長の２倍増を提供するということである。したがって、正方形のランセット１８は、光学透過環境で使用される丸い毛管よりも小さくすることができ、その結果、正方形のランセット１８を満たすためのより小さな試料（たとえばわずか約８ηl）及び被験者の皮膚におけるより小さな穿刺しか要らない。
【００１５】
図１〜３を参照すると、被験者の皮膚Ｓの穿刺の際、外エンドキャップ３０の開口端３６を被験者の皮膚のある区域（たとえば前腕又は指）に配置する。プランジャ１４を押下して、ランセット１８を、ランセット１８がエンドキャップ３０、３２の中に完全に収容される引き込み位置（図２）から、ランセット１８がエンドキャップ３０、３２の開口端３６、２８を通過して試験者の皮膚Ｓの中まで延びる穿刺位置（図３）まで進める。使用者によるプランジャ１４の移動が穿刺機構１６内の駆動ばねを起動し、この駆動ばねがランセット１８を被験者の皮膚Ｓの中に進める。そして、穿刺機構１６内の戻しばねがランセット１８のチップ４０を被験者の皮膚Ｓから引き抜く。
【００１６】
本発明の一つの実施態様によると、穿刺装置１０は、被験者の皮膚の穿刺部位における血液試料の取り出しを促進するために真空アシスト式である。そのような実施態様では、外エンドキャップ３０が装置１０の前端３４とで実質的に気密なシールを形成する。被験者の皮膚Ｓに対する外エンドキャップ３０の開口端３６の配置が、皮膚への押し当てによって支援されて、実質的に気密なシールを形成する。穿刺装置１０は、穿刺装置１０及びエンドキャップ３０内の空気を排出する真空部材４４、たとえばダイアフラム又は蛇腹を含む。使用者によるプランジャ１４の解放が真空部材３０を起動し、それが内外両方のエンドキャップ１４、１８から空気を排除する。
【００１７】
真空部材４４が起動されると、被験者の皮膚Ｓは、図３に示すように、外エンドキャップ１４の内側で、内に位置するエンドキャップ３２に引き込まれる。発生した真空が被験者の皮膚Ｓを装置１０の中に引き込むため、被験者の皮膚Ｓは、内に位置するエンドキャップ３２の周囲で膨らむ。被験者の皮膚Ｓは、内エンドキャップ３２の開口端３８の範囲でフラットに引き伸ばされる。この引き伸ばされたフラットな皮膚が試料の取り出し及び収集を容易にする。試料採取が行われる間、真空が皮膚及び穿刺部位を一定の場所に保持する。
【００１８】
次に図４を参照すると、ランセット１８が被験者の皮膚Ｓを穿刺したのち、皮膚Ｓ上の穿刺部位に体液試料Ｂ（たとえば血液）が出る。先に論じたように、ランセット１８は、穿刺部位で出た体液試料を採取するために中空である。穿刺機構１６が、皮膚を真空下に保持し、ランセット１８の中空チップ４０を、出た体液試料Ｂを収集するための、穿刺部位に隣接する収集位置に配置する。試料Ｂは中空ランセット１８と接触し、毛管作用によってランセット１８中に移動する。マイクロ毛管ランセット１８のチップ４０が皮膚Ｓから離れすぎているならば、試料Ｂはマイクロ毛管路に引き込まれない。また、マイクロ毛管ランセット１８のチップ４０が穿刺部位の上又は下に位置するならば、使用者に対して不快感が生じ、しかも試料がランセット１８のチップ４０に引き込まれないかもしれない。
【００１９】
ランセット１８の中には、採取された試料の中の分析対象物と反応して体液試料中の分析対象物濃度を示す比色反応を生じさせるための試薬又は酵素指示薬系が配置されている。比色反応は、図５に関連して以下に記載するように、光学計器によって読み取られる。比色試験は、それぞれ全体を引用例として本明細書に取り込む米国特許第６，１８１，４１７Ｂ１号（「Photometric Readhead with Light Shaping Plate」と題する）、第５，５１８，６８９号（「Diffuse Light Reflectance Readhead」と題する）及び第５，６１１，９９９号（「Diffuse Light Reflectance Readhead」と題する）に詳細に記載されている。
【００２０】
次に図５を参照すると、本発明の一つの実施態様にしたがって血液を分析するために皮膚Ｓの穿刺部位から試料Ｂを収集したのち、穿刺機構１６がランセット１８を皮膚Ｓから（すなわち、穿刺装置１０の中へと）引き離している。あるいはまた、穿刺装置１０は、ランセット１８を、血液試料中の分析対象物濃度を分析するための収集位置に維持してもよい。穿刺装置１０は、ＬＥＤのような光源、光を方向付けし、コリメートするための照明光学素子又はそれら両方を含む照明ユニット６０を含む。あるいはまた、照明ユニット６０は、光源からの光を中に通して誘導する光ファイバケーブルの出力端を含むこともできる。
【００２１】
実質的に光学的に透明なランセット１８の中での、試薬と、採取された体液試料中の分析対象物との間の比色反応は、透過分光分析法を使用して測定される。照明ユニット６０は、単色の平行ビーム６２をマイクロ毛管ランセット１８に対して出力する。マイクロ毛管ランセット１８を透過した光（参照番号６４で参照する）は、受けた光を示す信号を出力する光検出器６６によって検出される。そして、検出された透過光は基準試料（たとえば、試料又はランセット１８を通さずに直接的に検出器によって検出された光源からの光）と比較される。二つの間の光吸収の差を使用して血液試料中の分析対象物濃度を測定する。分析の結果は、穿刺装置１０のディスプレー（図示せず）を含むユーザインタフェースを介してユーザに送られる。
【００２２】
本発明の代替態様によると、試料を透過した光の量を使用して、試薬と分析対象物との間の反応の分析を開始するタイミングを決定する。たとえば、検出器６６は、試料を分析するためにランセット１８を引き込むたび、ランセット１８を透過した光を絶えず検出することもできる。ランセット１８を透過した光がランセット１８に含まれる試料とで矛盾しないということをひとたび検出器６６が検出すると、プロセッサが、所定の期間だけ待機し、その期間が切れると、検出器６６によって検出された透過光を使用して流体試料中の分析対象物濃度を測定する。比色反応は発現するまでに所定の時間を要するため、その所定の期間が切れた後で検出された透過光のみを分析に使用する。本発明の一つの実施態様にしたがって、反応が発現するのを待つことが不正確な分析に対する防護である。
【００２３】
次に図６を参照すると、本発明の代替態様にしたがって穿刺装置１０としての使用に適合することができる真空アシスト式穿刺装置１００が示されている。プランジャ１１２が使用者によって押下され、穿刺装置１００の開口端に向かって移動すると、穿刺装置１００内の真空部材、たとえばダイアフラム１３８が起動する。プランジャ１１２が押下されると、返し１３４とリリース１３６との間に捕らえられた戻しばね１３２が延伸する。この動きが回転ダイアフラム１３８をエンドキャップ１１４の方向に押し出す。回転ダイアフラム１３８の中央部がプランジャ１１２の軸部及びピストン１４０に固着されて、中央部がプランジャ１１２とともに動くようになっている。回転ダイアフラム１３８と、プランジャ１１２の軸部及び装置１００のハウジング１２４との間の界面は気密である。回転ダイアフラム１３８の移動がハウジング１２４内の空気を排出して真空を発生させる。本発明の代替態様と関連して使用することができる、図４に示す真空アシスト式穿刺装置１００のさらなる詳細は、全体を引用例として本明細書に取り込む「Vacuum Assisted Lancing Device」と題する米国特許第６，１５２，９４２号に記載されている。
【００２４】
本発明は、様々な変形及び代替形態を受け入れることができるが、その具体的な実施態様を図面で一例として示し、本明細書で詳細に説明した。しかし、本発明を開示された特定の形態に限定する意図はなく、それどころか、特許請求の範囲によって定義される発明の本質及び範囲に当てはまるすべての変形、等価及び代替を包含することを意図するということが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一つの実施態様の穿刺装置の側面図である。
【図２】図１の穿刺装置の前端の拡大断面図である。
【図３】被験者の皮膚を穿刺しているときの、図１の穿刺装置の前端の拡大断面図である。
【図４】体液試料を採取しているときの、図１の穿刺装置の前端の拡大断面図である。
【図５】本発明のもう一つの実施態様の穿刺装置の側面図である。
【図６】本発明のもう一つの実施態様の真空アシスト式穿刺装置の側面図である。
【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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【国際調査報告】
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2007521121.tif 000010
2007521121.tif 000011
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