(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路において試料を移動させるように構成された分析用具であって、
基板と、この基板に設けられた第１および第２電極と、第１開口部を有し、かつ上記基板、上記第１電極および第２電極の各一部を、上記第１開口部を介して露出させた状態で上記第１および第２電極を覆う絶縁膜と、上記第１開口部に保持された試薬部と、を備えた分析用具において、
上記絶縁膜は、上記第１開口部における上記試料の移動方向終端において上記第１開口部に繋がり、かつ、上記試料の移動方向に交差する交差方向に離れて設けられた一対の第２開口部をさらに有していることを特徴とする、分析用具。
【請求項２】
上記流路は、毛細管力により試料を移動させるように構成されている、請求項１に記載の分析用具。
【請求項３】
流路において試料を移動させるように構成された分析用具を製造する方法において、
板材の表面に第１および第２電極を形成する工程と、
上記板材を覆うように絶縁膜を形成する工程であって、上記絶縁膜を、上記第１電極および第２電極の各一部を露出させる第１開口部、および上記第１開口部における上記試料の移動方向終端において上記第１開口部に繋がり、かつ、上記試料の移動方向に交差する交差方向に離れた一対の第２開口部を備えたものとして形成する絶縁膜形成工程と、
上記第１開口部に試薬部を形成する工程と、
上記板材と中間材とを接合する工程であって、上記中間材として、上記第１開口部における上記交差方向の寸法よりも大きな間隔を隔てて上記交差方向において互いに対向する一対の対向面を有するものを用い、かつ上記一対の対向面の間に上記試薬部を位置合わせして行われる工程と、
上記中間材とカバー材とを接合する工程と、
を含むことを特徴とする、分析用具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料（たとえば血液や尿などの生化学的試料）における特定成分（たとえばグルコース、コレステロールあるいは乳酸）を分析する際に使用される分析用具、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
血液中のグルコース濃度を測定する場合、簡易な手法として、使い捨てとして構成されたグルコースセンサを利用する方法が採用されている（たとえば特許文献１参照）。グルコースセンサとしては、たとえば図１２ないし図１４に示したグルコースセンサ９のように、血糖値の演算に必要な応答電流値を、作用極９０および対極９１を利用して測定できるように構成されたものがある。このグルコースセンサ９は、キャピラリ９２において生じる毛細管力により血液を移動させ、血液と試薬とを反応させたときの電子授受量を応答電流値として測定できるように構成されたものである。試薬は、撥水性の高い絶縁膜９３の開口部９４において、多孔質固体状の試薬部９５として基板９６に保持されている。キャピラリ９２は、基板９６上に、スリット９７ａが形成されたスペーサ９７を介して、カバー９８を積層することにより形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平８−１０２０８号公報
【０００４】
グルコースセンサ９は、次のようにして製造することができる。まず、図１５から予想できるように、集合基板９６Ａ上に作用極９０Ａ、対極９１Ａ、絶縁膜９３Ａおよび試薬部９５Ａの組を複数形成する。次いで、集合基板９６Ａに対して、両面テープ９７Ａを介してカバー板９８Ａを積層して中間体を形成する。両面テープ９７Ａとしては、予め複数のスリット９７Ａａが形成されたものが用いられる。各スリット９７Ａａの幅寸法Ｗ′は、試薬部９５Ａ（開口部９４Ａ）の幅寸法Ｗ″よりも大きく設定される。これは、試薬部９５Ａを必要以上に大きくすると、図１２ないし図１４に示したグルコースセンサ９において、基板９６とスペーサ９７との接合部分に試薬部９５が介在し、血液を導入したときに接合部分に血液が染み出す場合があるからである。最後に、中間体を切断することにより、図１２ないし図１４に示したようなグルコースセンサ９が形成される。
【０００５】
このような製造方法においては、両面テープ９７Ａの位置合わせが不適切な状態で集合基板９６Ａに対してカバー体９８Ａが接合されてしまうと、図１６に示したようにスリット９７ａの位置が目的部位からずれてしまい、キャピラリ９２の内部においては、絶縁膜９３が幅広く露出した部分が存在することとなる。このようなグルコースセンサ９では、絶縁膜９３の部分において血液が移動しにくいのに対して、血液が試薬部９５を積極的に移動しようとする。その結果、図１７に示したように血液Ｂが絶縁膜９３の部分を徐々に移動し、キャピラリ９２の内部が血液で満たされるまでに時間がかかることがある。
【０００６】
ところで、キャピラリ９２における血液Ｂの移動速度（血液に作用する吸引力）は、カバー９８の表面の濡れ性や試薬部９５の溶解性に依存する。カバー９８の濡れ性や試薬部９５の溶解性は、通常、経時的あるいは温度依存的に低下する。その一方、図１３に良く表れているように基板９６の表面においては、絶縁膜９３に開口部９４が形成されていることよって、段差９９が生じる。そのため、図１７および図１８（ａ）に示したように、キャピラリ９２に導入された血液Ｂは、キャピラリ９２を移動する過程において段差９９において停止することがある。このような現象は、キャピラリ９２における吸引力の低下、すなわちカバー９８の濡れ性や試薬部９５（図１２ないし図１４）の溶解性の低下に伴って生じやすくなる。
【０００７】
段差９９において移動が停止した血液Ｂは、その状態のまま進行を停止することもあるが、図１８（ａ）および図１８（ｂ）に示したように徐々に血液Ｂが移動し、あるいは血液Ｂが突然大きく移動してしまうことがある。血液Ｂの再移動現象が生じた場合、作用極９０や対極９１の周りに存在する電子伝達物質の量（濃度）が急激に変わるため、その場合には、図１９に仮想線で示したように、測定される応答電流値が突然に大きくなってしまう。また、血液Ｂの再移動現象は、血糖値を測定する度に生じるわけではなく、血液Ｂの移動現象が生じるタイミングもグルコースセンサ９毎に一様でない。したがって、血液Ｂの再移動現象が生じ得るグルコースセンサ９では、測定ごとの応答電流値の測定再現性、ひいては演算される血糖値の再現性が悪くなってしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような事情のもとに考え出されたものであって、試料を移動させるための流路を備えた分析用具において、試料を安定して供給できるようにし、試料分析の再現性を向上させることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、上記した課題を解決するために次の技術的手段を講じている。すなわち、本発明の第１の側面により提供される分析用具は、流路において試料を移動させるように構成された分析用具であって、基板と、この基板に設けられた第１および第２電極と、第１開口部を有し、かつ上記基板、上記第１電極および第２電極の各一部を、上記第１開口部を介して露出させた状態で上記第１および第２電極を覆う絶縁膜と、上記第１開口部に保持された試薬部と、を備えた分析用具において、上記絶縁膜は、上記第１開口部における上記試料の移動方向終端において上記第１開口部に繋がり、かつ、上記試料の移動方向に交差する交差方向に離れて設けられた一対の第２開口部をさらに有していることを特徴としている。
【００１０】
絶縁膜は、たとえば基板、第１電極、および第２電極よりも撥水性が高いものとして形成される。試薬部は、流路に試料が供給されたときに溶解する多孔質固体状に形成するのが好ましい。流路は、たとえば毛細管力により試料を移動させるように構成される。
【００１１】
本発明の第２の側面においては、流路において試料を移動させるように構成された分析用具を製造する方法において、板材の表面に第１および第２電極を形成する工程と、上記板材を覆うように絶縁膜を形成する工程であって、上記絶縁膜を、上記第１電極および第２電極の各一部を露出させる第１開口部、および上記第１開口部における上記試料の移動方向終端において上記第１開口部に繋がり、かつ、上記試料の移動方向に交差する交差方向に離れた一対の第２開口部を備えたものとして形成する絶縁膜形成工程と、上記第１開口部に試薬部を形成する工程と、上記板材と中間材とを接合する工程であって、上記中間材として、上記第１開口部における上記交差方向の寸法よりも大きな間隔を隔てて上記交差方向において互いに対向する一対の対向面を有するものを用い、かつ上記一対の対向面の間に上記試薬部を位置合わせして行われる工程と、上記中間材とカバー材とを接合する工程と、を含むことを特徴とする、分析用具の製造方法が提供される。
【００１２】
絶縁膜は、基板、第１電極、および第２電極よりも撥水性が高いものとして形成するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るグルコースセンサの全体斜視図である。
【図２】図１に示したグルコースセンサの分解斜視図である。
【図３】図１のIII‐III線に沿う断面図である。
【図４】図１に示したグルコースセンサの端部を、カバーを取り除いた状態で示した平面図である。
【図５】図１に示したグルコースセンサの製造方法を説明するためのものであり、集合基板に作用極および対極を形成した状態を示す全体斜視図である。
【図６】図１に示したグルコースセンサの製造方法を説明するためのものであり、集合基板に絶縁膜を形成した状態を示す全体斜視図である。
【図７】図６の要部を拡大した平面図である。
【図８】図１に示したグルコースセンサの製造方法を説明するためのものであり、試薬部を形成した状態を示す要部を拡大した平面図である。
【図９】集合基板に対して、両面テープを介してカバー体を接合する工程を説明するための全体斜視図である。
【図１０】図１に示したグルコースセンサの製造方法を説明するためのものであり、中間体の全体斜視図である。
【図１１】集合基板に両面テープを貼着した状態を示す要部を拡大した平面図である。
【図１２】従来のグルコースセンサの一例を示す全体斜視図である。
【図１３】図１２のＸIII−ＸIII線に沿う断面図である。
【図１４】図１２に示したグルコースセンサの端部を、カバーを取り除いた状態で示した平面図である。
【図１５】従来のグルコースセンサを製造する方法を説明するための斜視図である。
【図１６】従来のグルコースセンサの製造方法における課題を説明するための図１４に相当する平面図である。
【図１７】図１６に示したグルコースセンサにおける血液の移動過程の一例を説明するための図１４に相当する平面図である。
【図１８】図１６に示したグルコースセンサにおける血液の移動過程の一例を説明するための図１４に相当する平面図である。
【図１９】従来のグルコースセンサにおいて測定される応答電流値の経時的変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１５】
図１および図３に示したグルコースセンサＸは、使い捨てとして構成されたものであり、濃度測定装置（図示略）に装着して血糖値を測定するために使用するものである。このグルコースセンサＸは、長矩形状の基板１に対して、スペーサ２を介してカバー３を積層した形態を有している。グルコースセンサＸにおいては、各要素１〜３により、基板１の長手方向に延びるキャピラリ４が規定されている。キャピラリ４は、導入口４０から導入された血液を、毛細管現象を利用して基板１の長手方向（図中のＮ１方向）に移動させ、導入された血液を保持するためのものである。
【００１６】
スペーサ２は、基板１の上面１０からカバー３の下面３０までの距離、すなわちキャピラリ４の高さ寸法を規定するためのものであり、たとえば両面テープにより構成されている。このスペーサ２には、先端部が開放したスリット２０が形成されている。スリット２０は、キャピラリ４の幅寸法を規定するためのものであり、スリット２０における先端の開放部分は、キャピラリ４の内部に血液を導入するための導入口４０を構成している。スリット２０は、基板１の短手方向（Ｎ３，Ｎ４）に間隔を隔てて対面した一対の対向面２０ａを有している。
【００１７】
カバー３には、排気口３１が形成されている。排気口３１は、キャピラリ４の内部の気体を外部に排気するためのものである。カバー３は、キャピラリ４を臨む面の親水性が高いものとなっている。このようなカバー３は、たとえばカバー３の全体をビニロンや高結晶化ＰＶＡなどの濡れ性の高い材料により形成し、あるいはキャピラリ４を臨む面に親水処理を施すことにより形成されている。親水処理は、たとえば紫外線を照射することにより、あるいはレシチンなどの界面活性剤を塗布することにより行われる。
【００１８】
図２および図３によく表れているように、基板１は、たとえばＰＥＴなどの絶縁樹脂材料により形成されており、その上面１０に、作用極１１、対極１２、絶縁膜１３、および試薬部１４が形成されたものである。作用極１１および対極１２は、全体として基板１の長手方向（図中のＮ１，Ｎ２方向）に延びているとともに、端部１１ａ，１２ａが基板１の短手方向（図中のＮ３，Ｎ４方向）に延びている。一方、作用極１１および対極１２の端部１１ｂ，１２ｂは、濃度測定装置（図示略）に設けられた端子に接触させるための端子部を構成している。作用極１１および対極１２は、たとえば導電性カーボンインクを用いたスクリーン印刷により形成することができる。
【００１９】
絶縁膜１３は、基板１の表面や作用極１１および対極１２に比べて疎水性が高く、その表面での接触角が、たとえば１００〜１２０度となるように形成されている。このような絶縁膜１３は、たとえば撥水性の高い材料を含んだインクを塗布した後に乾燥させることにより、あるいは撥水剤を含む紫外線硬化樹脂を硬化させることにより形成することができる。図２および図４に良く表れているように、絶縁膜１３は、作用極１１および対極１２の端部１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂが露出するようにして作用極１１および対極１２の大部分を覆っている。この絶縁膜１３は、第１開口部１５ａ、一対の第２開口部１５ｂおよび一対の第３開口部１５ｃを有している。
【００２０】
第１開口部１５ａは、試薬部１４を形成するための領域を規定するものであり、基板１の長手方向（図中のＮ１，Ｎ２方向）に延びる矩形状に形成されている。この第１開口部１５ａは、作用極１１および対極１２の端部１１ａ，１２ａを露出させており、その幅寸法Ｗ１は、スペーサ２におけるスリット２０の対向面２０ａの間隔Ｗ２に比べて小さくされている。
【００２１】
一対の第２開口部１５ｂは、その間に第１開口部１５ａの終端としてのストッパ部１６を介在させた状態で存在するとともに、第１開口部１５ａに繋がっている。これらの第２開口部１５ｂは、第１開口部１５ａに対して、基板１の短手方向（図中のＮ３，Ｎ４方向）にオフセットした部分を有している。ストッパ部１６の縁１６ａは、カバー３の排気口３１の縁３１ａよりも導入口４０側に位置している。ストッパ部１６の縁１６ａの寸法は、たとえば第１開口部１５ａにおける短手方向（図中のＮ３，Ｎ４方向）の寸法の６０〜９５％に長さに設定されている。
【００２２】
第３開口部１５ｃは、第１開口部１５ａに対して短手方向（図中のＮ３，Ｎ４方向）に隣接した部位において、基板１の長手方向（図中のＮ１，Ｎ２方向）に延びるスリット状に形成されている。この第３開口部１５ｃは、作用極１１、対極１２および基板１の一部を露出させている。したがって、第３開口部１５ｃの内部には、絶縁膜１３よりも親水性の高い領域が規定されている。図示した例では、一対の第３開口部１５ｃは、双方ともにキャピラリ４の内部を臨んでいる。
【００２３】
試薬部１４は、絶縁膜１３の第１開口部１５ａにおいて、作用極１１および対極１２の端部１１ａ，１２ａどうしを橋渡すようにして設けられており、たとえば電子伝達物質および相対的に少量の酸化還元酵素を含んでいる。この試薬部１４は、血液に対して容易に溶解する多孔質の固体状に形成されている。したがって、キャピラリ４に血液を導入した場合には、試薬部１４の作用によって基板１の表面に沿って血液が移動しやすく、またキャピラリ４の内部には、電子伝達物質、酸化還元酵素およびグルコースを含む液相反応系が構築される。
【００２４】
酸化還元酵素としては、たとえばＧＯＤやＧＤＨを用いることができ、典型的にはＰＱＱＧＤＨが使用される。電子伝達物質としては、たとえばルテニウム錯体や鉄錯体を使用することができ、典型的には[Ｒｕ(ＮＨ3)6]Ｃｌ3やＫ3[Ｆｅ(ＣＮ)6]を使用することが
できる。
【００２５】
試薬部１４は、たとえば電子伝達物質および酸化還元酵素を含んだ材料液を第１開口部１５ａに分注した後、材料液を乾燥させることにより形成することができる。第１開口部１５ａに材料液を分注した場合には、第１開口部１５ａにおける基板１の短手方向（図中のＮ３，Ｎ４方向）の両縁およびストッパ部１６の縁１６ａにおいて、材料液が広がってしまうことが抑制される。したがって、第１開口部１５ａに対しては、選択的に材料液を分注することができるため、第１開口部１５ａに対して選択的に試薬部１４を形成することができる。
【００２６】
以上に説明したグルコースセンサＸは、次のようにして製造することができる。
【００２７】
まず、図５に示したように、集合基板５に設定された複数のセンサ形成領域５０に対して、センサ形成領域５０ごとに、作用極５１および対極５２を形成する。作用極５１および対極５２は、たとえばカーボンペーストを用いたスクリーン印刷により複数のセンサ形成領域５０に対して一括して形成することができる。
【００２８】
次いで、図６および図７に示したように、集合基板５上に絶縁膜５３を形成する。絶縁膜５３は、グルコースセンサＸの第１ないし第３開口部１５ａ〜１５ｃ（図４参照）に対応する第１ないし第３開口部５５ａ〜５５ｃ、およびアイランド部５６を有したものとし、かつ作用極５１および対極５２の端部５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂを露出させた状態で形成される。このような絶縁膜５３は、まず撥水性の高い材料を含むインクを用いたスクリーン印刷により形成することができる。絶縁膜５３は、感光性樹脂材料を用いたフォトリソグラフィにより形成することもできる。
【００２９】
続いて、図８に示したように、絶縁膜５３の各第１開口部５５ａに試薬部５４を形成する。試薬部５４は、酸化還元酵素および電子伝達物質を含む材料液を、第１開口部５５ａに分注した後に材料液を乾燥させることにより形成することができる。第１開口部５５ａに材料液を分注した場合には、アイランド部５６の縁５６ａにより、材料液が図中の矢印Ｎ１方向に広がることが抑制され、材料液を第２開口部５５ｂに流れ込ませることなく、第１開口部５５ａに対して選択的に材料液を塗布することが可能となる。
【００３０】
続いて、図９および図１０に示したように、両面テープ６を介在させた状態で、集合基板５に対してカバー板７を積層して中間体８を形成する。両面テープ６には、スリット２０（図２参照）となるべき複数の開口部６０が、Ｎ１，Ｎ２方向に延びるように予め形成されている。したがって、両面テープ６は、開口部６０を第１および第２開口部５５ａ，５５ｂに位置合わせした状態で集合基板５およびカバー板７の間に介在させられる。一方、カバー板７には、グルコースセンサＸの排気口３１となるべき複数の貫通孔７０が予め形成されている。
【００３１】
ここで、図示した両面テープ６の開口部６０では、図１１（ａ）に示したようにＮ３，Ｎ４方向の寸法Ｗ３が絶縁膜５３の第１開口部５５ａの幅寸法Ｗ４よりも大きく、かつ第３開口部５５ｃ相互間の間隔よりも大きくされている。そのため、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）に示したように、両面テープ６がＮ３，Ｎ４方向に位置ずれした状態で集合基板５（図９参照）に対して貼着されたとしても、開口部６０は、よほど大きく位置ずれしない限りは、スリット２０の内部において、少なくとも一方の第３開口部５５ｃが臨んだ状態とすることができる。
【００３２】
次いで、センサ形成領域５０相互の境界ラインを切断ラインＬとして中間体８を切断し（図１０参照）、図１ないし図４に示したような個々のグルコースセンサＸを得る。
【００３３】
グルコースセンサＸでは、このグルコースセンサＸを濃度測定装置（図示略）に装着した上で、グルコースセンサＸの導入口４０を介してキャピラリ４に血液を供給することにより、濃度測定装置(図示略)において血糖値の測定を自動的に行うことができる。
【００３４】
濃度測定装置(図示略)に対してグルコースセンサＸを装着した場合、グルコースセンサＸの作用極１１および対極１２が濃度測定装置の端子(図示略)に接触する。一方、キャピラリ４に血液を供給した場合、キャピラリ４において生じる毛細管現象により、血液が導入口４０から排気口３１に向けて進行する。血液の進行過程においては、血液により試薬部１４が溶解させられ、キャピラリ４の内部に液相反応系が構築される。この液相反応系に対しては、作用極１１および対極１２を利用して電圧を印加し、あるいは電圧印加時の応答電流値を測定することができる。
【００３５】
液相反応系においては、たとえば酸化還元酵素が血液中のグルコースと特異的に反応してグルコースから電子が取り出され、その電子が電子伝達物質に供給されて電子伝達物質が還元型とされる。液相反応系に対して作用極１１および対極１２を利用して電圧を印加した場合、還元型とされた電子伝達物質から作用極１１に電子が供給される。したがって、濃度測定装置においては、たとえば作用極１１に対する電子供給量を、応答電流値として測定することができる。濃度測定装置(図示略)では、キャピラリ４に対する血液の供給から一定時間が経過したときに測定される応答電流値に基づいて、血糖値が演算される。
【００３６】
グルコースセンサＸでは、絶縁膜１３には、長手方向に延びる一対の第３開口部１５ｃが設けられており、そのうちの少なくとも一方がキャピラリ４に臨むように工夫されている。そのため、第１開口部１５ａの側方に親水性の高い領域が存在することとなるため、
第１開口部１５ａの側方において血液の移動が停止し、あるいは再移動する可能性が低減される。また、第１開口部１５ａの側方における血液の移動をスムーズに行えるようになれば、キャピラリ４の内部において、血液供給時に大きな吸引力を作用させることができるようになる。その結果、第１開口部１５ａの縁、すなわちストッパ部１６の縁１６ａおいて血液の移動が停止し、また血液が再移動することも抑制することができるようになる。このように、グルコースセンサＸでは、キャピラリ４の内部において血液の移動が停止した後に再移動することが抑制され、作用極１１の端部１１ａの周りに存在する電子伝達物質の量（濃度）が急激に変化する可能性が低減する。したがって、グルコースセンサＸでは、測定される応答電流値が本来得られるべき値により近いものとなり、応答電流値の測定再現性、ひいては演算される血糖値の再現性を良好なものとすることができるようになる。
【００３７】
本発明は、血液中のグルコース濃度を測定するように構成されたグルコースセンサに限らず、他の分析用具、たとえば血液中のグルコース以外の成分を測定し、あるいは血液以外の試料を用いた分析を行うように構成された分析用具に対しても適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
Ｘ  グルコースセンサ（分析用具）
１  基板
１１  作用極（第１電極）
１２  対極（第２電極）
１３  絶縁膜
１４  試薬部
１５ａ  第１開口部
１５ｂ  第２開口部
１５ｃ  第３開口部
２  スペーサ
３  カバー
４  キャピラリ（流路）
５  集合基板（板材）
５１  作用極
５２  対極
５３  絶縁膜
５４  試薬部
５５ａ  第１開口部
５５ｂ  第２開口部
５５ｃ  第３開口部
６  両面テープ（中間材）
７  カバー板（カバー材）
Ｂ  血液（試料）
Ｎ１  （基板の）長手方向（移動方向）
Ｎ３，Ｎ４  （基板の）短手方向（交差方向）
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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