(57)【要約】【課題】  血液出口から導出される血液を混合することで酸素濃度等の測定値のバラツキを低減し、安全性を高めることができる人工肺の提供。【解決手段】  血液入口、血液出口１５、ガス入口及びガス出口を有し、中空糸シートの積層体が収納された血液ガス交換室を備え、血液入口から血液ガス交換室に導入された血液とガス入口から導入された酸素含有ガスとの間で中空糸の膜を介してガス交換を行い、ガス交換後の血液を血液出口から導出するとともに、排ガスをガス出口から排出するように構成された人工肺において、血液ガス交換室の血液出口側と血液出口とのいずれかの血液流路に、ガス交換後の血液を混合する混合部となる環状凸部１９と板状凸部２０が設けられたことを特徴とする人工肺。【選択図】    図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
血液入口、血液出口、ガス入口及びガス出口を有し、中空糸シートの積層体が収納された血液ガス交換室を備え、血液入口から血液ガス交換室に導入された血液とガス入口から導入された酸素含有ガスとの間で中空糸の膜を介してガス交換を行い、ガス交換後の血液を血液出口から導出するとともに、排ガスをガス出口から排出するように構成された人工肺において、
血液出口又はその近傍に、ガス交換後の血液を混合する混合部が設けられたことを特徴とする人工肺。
【請求項２】
前記混合部が、血液出口の周縁から血液ガス交換室側に向けて突出した環状凸部である請求項１に記載の人工肺。
【請求項３】
前記混合部が、血液出口の周縁から血液ガス交換室側に向けて突出した一部に切欠を有する環状凸部である請求項１に記載の人工肺。
【請求項４】
前記混合部が、血液ガス交換室の血液出口側に突出形成された複数の板状凸部である請求項１に記載の人工肺。
【請求項５】
前記混合部が、血液ガス交換室の血液出口側に突出形成された複数の板状凸部であり、これらの板状凸部は、それぞれ長手方向一端側を血液出口に向けてスパイラル状に配置されている請求項１に記載の人工肺。
【請求項６】
前記混合部が、血液出口の周縁から血液ガス交換室側に向けて突出した環状凸部と、血液ガス交換室の血液出口側に突出形成された複数の板状凸部とからなる請求項１に記載の人工肺。
【請求項７】
前記混合部が、血液出口の周縁から血液ガス交換室側に向けて突出した環状凸部と、血液ガス交換室の血液出口側に突出形成された複数の板状凸部とからなり、これらの板状凸部は、それぞれ長手方向一端側を血液出口に向けてスパイラル状に配置されている請求項１に記載の人工肺。
【請求項８】
前記混合部が、血液ガス交換室の血液出口側に挿入され、血液流を局部的に抑える板状部材である請求項１に記載の人工肺。
【請求項９】
前記血液ガス交換室内の血液の温度を調整する熱交換部が設けられた請求項１〜８のいずれかに記載の人工肺。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体外循環中の血液に酸素を添加し、二酸化炭素を除去する中空糸型の人工肺に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、体外循環中の血液に酸素を添加し、二酸化炭素を除去するための人工肺としては気泡型人工肺と中空糸型（膜型）人工肺が提供されている。中空糸型人工肺は、中空糸膜を隔てて静脈血と酸素含有ガスを接触させ、静脈血内へ酸素を吸収させるとともに、ガス中へ二酸化炭素を放出させるもので、気泡型人工肺に比べて血液損傷が少なく、プライミング量が小さくて済むなどの利点を有することから、近年では中空糸型人工肺が一般的になりつつある。
【０００３】
中空糸型の人工肺としては、これまでに種々の構造のものが提案されている（例えば、特許文献１〜５参照。）。
【特許文献１】特開昭６４−８９７７号公報
【特許文献２】特開平２−８６８１７号公報
【特許文献３】特開平２−９９０６７号公報
【特許文献４】特開平２−２１３３５６号公報
【特許文献５】特開２０００−９３５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
人工肺の血液出口に連結される血液出口ポートには、人工肺から出された血液をサンプリングして、その血液の酸素分圧、二酸化炭素分圧、温度などを測定するためのサンプリングポートが付設されていることが多い。人工肺の使用時には、このサンプリングポートを通して人工肺から導出されるガス交換後の血液の一部を抜き出し、血液ガス測定装置に送り、その血液の酸素分圧等のガス成分を測定することにより、患者に送られる血液が十分な酸素分圧を有しているか否かを判定する。また別なサンプリングポートを用いて血液の温度をモニターすることも行われている。
【０００５】
しかしながら、従来の人工肺にあっては、血液ガス交換室に収納された中空糸シートの積層体を通過したガス交換後の血液がスムーズに血液出口に到達するように構成されていたため、血液ガス交換室の各部位を通過した血液の酸素分圧や温度にバラツキがあると、その血液が十分に混合されずに血液出口から導出され、サンプリングポートから抜き出されることによって、導出された血液中の平均的な酸素分圧や温度が測定されず、測定される酸素分圧や温度にバラツキが生じる可能性があった。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、血液出口から導出される血液を混合することで酸素分圧等の測定値のバラツキを低減し、安全性を高めることができる人工肺の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、血液入口、血液出口、ガス入口及びガス出口を有し、中空糸シートの積層体が収納された血液ガス交換室を備え、血液入口から血液ガス交換室に導入された血液とガス入口から導入された酸素含有ガスとの間で中空糸の膜を介してガス交換を行い、ガス交換後の血液を血液出口から導出するとともに、排ガスをガス出口から排出するように構成された人工肺において、血液出口又はその近傍に、ガス交換後の血液を混合する混合部が設けられたことを特徴とする人工肺を提供する。
【０００８】
本発明の人工肺において、前記混合部は、血液出口の周縁から血液ガス交換室側に向けて突出した環状凸部とすることができる。
【０００９】
本発明の人工肺において、前記混合部は、血液出口の周縁から血液ガス交換室側に向けて突出した一部に切欠を有する環状凸部とすることもできる。
【００１０】
本発明の人工肺において、前記混合部は、血液ガス交換室の血液出口側に突出形成された複数の板状凸部とすることもできる。
【００１１】
本発明の人工肺において、前記混合部は、血液ガス交換室の血液出口側に突出形成された複数の板状凸部であり、これらの板状凸部は、それぞれ長手方向一端側を血液出口に向けてスパイラル状に配置された構成とすることもできる。
【００１２】
本発明の人工肺において、前記混合部は、血液出口の周縁から血液ガス交換室側に向けて突出した環状凸部と、血液ガス交換室の血液出口側に突出形成された複数の板状凸部とからなる構成とすることもできる。
【００１３】
本発明の人工肺において、前記混合部は、血液出口の周縁から血液ガス交換室側に向けて突出した環状凸部と、血液ガス交換室の血液出口側に突出形成された複数の板状凸部とからなり、これらの板状凸部は、それぞれ長手方向一端側を血液出口に向けてスパイラル状に配置されている構成とすることもできる。
【００１４】
本発明の人工肺において、前記混合部は、血液ガス交換室の血液出口側に挿入され、血液流を局部的に抑える板状部材とすることもできる。
【００１５】
本発明の人工肺において、前記血液ガス交換室内の血液の温度を調整する熱交換部が設けられた構成とすることもできる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、血液出口又はその近傍に、ガス交換後の血液を混合する混合部を設けた構成としたので、血液出口から導出される血液を混合することで酸素分圧等の測定値のバラツキを低減し、安全性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１〜３は本発明の人工肺の第１実施例を示す図であり、図１は人工肺１の一部断面視した斜視図、図２はこの人工肺１のヘッド部１３を示し、（ａ）は底面図、（ｂ）は正面断面図、（ｃ）は側面断面図であり、図３はヘッド部の斜視図である。
この人工肺１は、中空糸シートの積層体３Ａが収納された血液ガス交換室３と、その下部に連設された熱交換部１０と、これらを囲むハウジング２とを備えて構成されている。
【００１８】
前記ハウジング２の下側には、血液を人工肺１内に導入する血液入口となる管状の血液入口ポート４が設けられている。またハウジング２の上側には、血液ガス交換室３においてガス交換を行った血液を人工肺１から導出する血液出口１５につながる管状の血液出口ポート５が設けられている。またハウジング２の一方の側面には、血液ガス交換室３内に酸素ガス、酸素富化空気などの酸素含有ガスを導入するガス入口につながる管状のガス入口ポート６が設けられている。このガス入口ポート６と対向する側面には、ガス出口カバー７があり、これには切欠やスリットを設けることにより血液ガス交換室３からガスを排出するガス出口７Ａが設けられている。
【００１９】
前記血液ガス交換室３は、多数の中空糸を簾状に編組したシートを多段に積層してなる積層体３Ａを備えており、中空糸内部に酸素含有ガスを通しながら、積層体を通過させて血液を流すことにより、中空糸の膜を介して血液と酸素含有ガスを接触させ、ガス交換を行うように構成されている。なお、中空糸内部に血液を通し、外部に酸素含有ガスを流す構成とすることもできる。中空糸の膜を介してガス交換を行うことにより、人工肺１に導入された血液に酸素を添加すると同時に、二酸化炭素をガス中に除去することができる。酸素が添加された血液は、血液出口１５から血液出口ポート５を通って導出され、体外循環経路を経て患者に送られる。ガス交換後のガスは、ガス出口カバー７のガス出口７Ａから排出される。
【００２０】
前記ハウジング２の上部は、透明な合成樹脂からなるヘッド部１３になっている。このヘッド部１３の中央には血液出口１５が設けられ、一方の面側にはこの血液出口１５につながる血液出口ポート５が設けられている。この血液出口ポート５には、途中にサンプリングポート８と血液温度測定用アダプター取り付けポート９が分岐状態で設けられている。サンプリングポート８は、血液中の酸素分圧、二酸化炭素分圧、酸素飽和度などを測定するために、少量の血液を採取する回路に接続される。血液温度測定用アダプター取り付けポート９には、温度センサーが挿入される。
【００２１】
前記血液ガス交換室３の下方に連設された熱交換部１０は、ハウジング２の一方の側面に設けられた熱交換水入口ポート１１と、この熱交換水入口ポート１１と対向する側面に設けられた熱交換水出口ポート１２と、熱交換水入口ポート１１から導入される熱交換水を熱交換水出口ポート１２に流す多数のパイプとを備えて構成されている。血液入口ポート４から導入される血液は、熱交換水が流れるパイプの間を通って上方に向けて流れ、このパイプとの接触時に熱交換水と熱交換させることで、血液を所望の温度、例えば、手術中は低温に維持し、手術後に通常体温に戻すように、適宜調整することができる。
【００２２】
本実施例の人工肺１は、図２及び図３に示す通り、混合部として、ヘッド部１３の中央に設けられた血液出口１５の周縁に突出形成された環状凸部１４を有している。この環状凸部１４の突出高さは０．５〜１０ｍｍ程度が好ましい。
この環状凸部１４を設けたことによって、ガス交換を終えた血液が血液ガス交換室３を通過して血液出口１５に流れ込む際に、血液ガス交換室３の周縁から流れ出した分の血液は環状凸部１４を乗り越えて流れることで、血液出口１５に流れ込む血液の流速が局部的に変化し、血液出口１５付近で血液の混合が行われる。その結果、血液出口ポート５から導出される血液のガス濃度が均一化され、サンプリングポート８から採取された血液中の酸素分圧等の血液ガス分析結果のバラツキを低減することができ、安全性を高めることができる。
【００２３】
図４及び図５は本発明の人工肺１の第２実施例を示す図であり、図４（ａ）はヘッド部１３の底面図、（ｂ）は正面断面図、（ｃ）は側面断面図であり、図５はヘッド部１３の斜視図である。
本実施例では、ヘッド部１３の中央に設けられた血液出口１５の周囲に、混合部として４つの板状凸部１６を突出形成した構成になっている。これらの板状凸部１６は、血液出口１５の近傍に位置した長手方向一端側から血液出口１５に対して斜めに離間する方向に沿って形成されている。これらの板状凸部１６の突出高さは０．５〜１０ｍｍ程度が好ましい。また長さは１〜１０ｃｍ程度が好ましい。
【００２４】
本実施例では、ヘッド部１３の血液出口１５の周囲に複数の板状凸部１６を設けたことによって、ガス交換を終えた血液が血液ガス交換室３を通過して血液出口１５に流れ込む際に、血液がそれぞれの板状凸部１６にガイドされて流れ、斜め方向から血液出口１５に流れ込むことで、血液出口１５付近で血液の混合が行われる。その結果、血液出口ポート５から導出される血液のガス濃度が均一化され、サンプリングポート８から採取された血液中の酸素分圧等の血液ガス分析結果のバラツキを低減することができ、安全性を高めることができる。
【００２５】
なお、板状凸部１６の形成個数は２つ以上であればよく、４つに限定されない。また板状凸部１６の長手方向中央と血液出口１５の中心を結ぶ線と、板状凸部１６の長手方向とがなす角度は５°〜７０°の範囲とすることが好ましく、３０°〜６０°程度が好ましい。この角度が５°未満であると、板状凸部１６による血液の混合作用が不十分となり、この角度が７０°を超えると、板状凸部１６により血液の流れが遮られ、流れが悪くなる可能性がある。
【００２６】
図６及び図７は本発明の人工肺１の第３実施例を示す図であり、図６（ａ）はヘッド部１３の底面図、（ｂ）は正面断面図、（ｃ）は側面断面図であり、図７はヘッド部１３の斜視図である。
本実施例では、ヘッド部１３の中央に設けられた血液出口１５の周囲に、混合部として環状凸部の一部を切欠いたＵ字状凸部１７を突出形成した構成になっている。このＵ字状凸部１７は、切欠をガス入口ポート６側に向けて形成されている。このＵ字状凸部１７の突出高さは０．５〜１０ｍｍ程度が好ましい。
【００２７】
本実施例では、ヘッド部１３の中央に設けられた血液出口１５の周囲に、混合部としてＵ字状凸部１７を突出形成した構成としたことにより、ガス交換を終えた血液が血液ガス交換室３を通過して血液出口１５に流れ込む際に、血液ガス交換室３の周縁から流れ出した分の血液はＵ字状凸部１７を乗り越えて流れることで、血液出口１５に流れ込む血液の流速が局部的に変化し、血液出口１５付近で血液の混合が行われる。その結果、血液出口ポート５から導出される血液のガス濃度が均一化され、サンプリングポート８から採取された血液中の酸素分圧等の血液ガス分析結果のバラツキを低減することができ、安全性を高めることができる。
【００２８】
図８及び図９は本発明の人工肺１の第４実施例を示す図であり、図８（ａ）はヘッド部１３の底面図、（ｂ）は正面断面図、（ｃ）は側面断面図であり、図９はヘッド部１３の斜視図である。
本実施例では、ヘッド部１３の中央に設けられた血液出口１５の周囲に、混合部として２つの円弧状凸部１８を突出形成した構成になっている。これらの円弧状凸部１８は、両方の間の切欠をガス入口ポート６とガス出口７側に向けて形成されている。この円弧状凸部１８の突出高さは０．５〜１０ｍｍ程度が好ましい。
【００２９】
本実施例では、ヘッド部１３の中央に設けられた血液出口１５の周囲に、混合部として円弧状凸部１８を突出形成した構成としたことにより、ガス交換を終えた血液が血液ガス交換室３を通過して血液出口１５に流れ込む際に、血液ガス交換室３の周縁から流れ出した分の血液は円弧状凸部１８を乗り越えて流れることで、血液出口１５に流れ込む血液の流速が局部的に変化し、血液出口１５付近で血液の混合が行われる。その結果、血液出口ポート５から導出される血液のガス濃度が均一化され、サンプリングポート８から採取された血液中の酸素分圧等の血液ガス分析結果のバラツキを低減することができ、安全性を高めることができる。
【００３０】
図１０は本発明の人工肺１の第５実施例を示すヘッド部の斜視図である。
本実施例では、ヘッド部１３の中央に設けられた血液出口１５の周縁に環状凸部１９を突出形成すると共に、この血液出口１５に近接して位置する長手方向一端から斜め外方に向けて延びる４つの円弧状をなす板状凸部２０を突出形成した構成になっている。これらの板状凸部２０は、血液出口１５を中心としてスパイラル状に配置されている。
【００３１】
この環状凸部１９の突出高さは０．５〜１０ｍｍ程度が好ましい。それぞれの円弧状をなす板状凸部２０の突出高さは０．５〜１０ｍｍ程度が好ましく、また長さは１〜１０ｃｍ程度が好ましい。それぞれの円弧状をなす板状凸部２０の配置は、これらの板状凸部２０にガイドされて流れる血液がスパイラル状（渦巻き状）となって血液出口１５に流入できればよく、血液の流速、板状凸部２０の長さ、円弧の曲率等に応じて適宜設定可能である。
【００３２】
本実施例では、ヘッド部１３の中央に設けられた血液出口１５の周縁に環状凸部１９を突出形成すると共に、この血液出口１５に近接して位置する長手方向一端から斜め外方に向けて延びる４つの円弧状をなす板状凸部２０をスパイラル状に突出形成したことによって、血液出口１５付近で血液の混合が前述した各実施例の場合よりも一層効果的に行われる。その結果、血液出口ポート５から導出される血液のガス濃度が均一化され、サンプリングポート８から採取された血液中の酸素分圧等の血液ガス分析結果のバラツキを低減することができ、安全性を高めることができる。
【００３３】
図１１は本発明の人工肺１の第６実施例を示す要部分解斜視図である。
本実施例では、血液ガス交換室３の血液出口側と、中央に血液出口ポート５を有するヘッド部１３との間に、混合部として、積層体３Ａの長手方向両端部を覆う２つの板状部材２１を設けた構成になっている。
【００３４】
これらの板状部材２１は、血液ガス交換室３からの血液の流れを僅かに妨げる程度の幅で積層体３Ａの長手方向両端部を覆うようにすることが望ましい。積層体３Ａの両端部には、通常、中空糸シートの両端部を保持する接着剤等のシールド材が設けられており、該シールド材の近傍は積層体３Ａを通過する血液のガス交換が不十分となって酸素分圧が局部的に低くなる場合がある。積層体３Ａの長手方向両端部を板状部材２１で覆うことで、その部分を通過する酸素分圧の低い血液の流入を抑制し、かつ血液の流れを一部遮ることで混合効果を得ることができる。これらの板状部材２１の材質は、血液に対して溶解したり化学変化せず、安定であればよく、例えば、合成樹脂シート、金属板などを用いることができる。
【００３５】
本実施例では、血液ガス交換室３の血液出口側と、中央に血液出口ポート５を有するヘッド部１３との間に、混合部として、積層体３Ａの長手方向両端部を覆う２つの板状部材２１を設けたことによって、酸素分圧の低い血液の流入が抑制され、かつ血液出口１５付近で血液の混合が行われる。その結果、血液出口ポート５から導出される血液のガス濃度が均一化され、サンプリングポート８から採取された血液中の酸素分圧等の血液ガス分析結果のバラツキを低減することができ、安全性を高めることができる。
【００３６】
図１２は本発明の人工肺１の第７実施例を示す要部分解斜視図である。
本実施例では、血液ガス交換室３の血液出口側と、中央に血液出口ポート５を有するヘッド部１３との間に、混合部として、積層体３Ａの長手方向両端部及び幅方向中央部を覆う略Ｉ字状をなす板状部材２２を設けた構成になっている。ヘッド部１３は中央部が盛り上がった形状をなし、その盛り上がりの頂上部に血液出口ポート５が設けられていることから、前記板状部材２２で積層体３Ａの血液出口１５直下の部分が覆われていても、血液ガス交換室３をでた血液は血液出口１５に到達可能である。
【００３７】
この板状部材２２は、血液ガス交換室３からの血液の流れを僅かに妨げる程度の面積で積層体３Ａの長手方向両端部及び幅方向中央部を覆うようにすることが望ましい。積層体３Ａの両端部には、通常、中空糸シートの両端部を保持する接着剤等のシールド材が設けられており、該シールド材の近傍は積層体３Ａを通過する血液のガス交換が不十分となって酸素分圧が局部的に低くなる場合がある。また血液出口１５直下の部分は、血液出口１５に向かって真っ直ぐに流れ易いため、血液を混合する場合には血液出口１５直下の部分を遮り、その周囲から血液出口１５に血液を流す方が混合効率が良好となる。本実施例では、積層体３Ａの長手方向両端部を板状部材２２で覆うことで、その部分を通過する酸素分圧の低い血液の流入を抑制し、かつ血液の流れを一部遮ることで混合効果を得ることができる。この板状部材２２の材質は、血液に対して溶解したり化学変化せず、安定であればよく、例えば、合成樹脂シート、金属板などを用いることができる。
【００３８】
本実施例では、血液ガス交換室３の血液出口側と、中央に血液出口ポート５を有するヘッド部１３との間に、混合部として、積層体３Ａの長手方向両端部及び幅方向中央部を覆う略Ｉ字状をなす板状部材２２を設けたことによって、酸素分圧の低い血液の流入が抑制され、かつ血液出口１５付近で血液の混合が行われる。その結果、血液出口ポート５から導出される血液のガス濃度が均一化され、サンプリングポート８から採取された血液中の酸素分圧等の血液ガス分析結果のバラツキを低減することができ、安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施例の人工肺を示す一部断面視した斜視図である。
【図２】第１実施例の人工肺のヘッド部を示し、（ａ）は底面図、（ｂ）は正面断面図、（ｃ）は側面断面図である。
【図３】第１実施例の人工肺のヘッド部を示す斜視図である。
【図４】第２実施例の人工肺のヘッド部を示し、（ａ）は底面図、（ｂ）は正面断面図、（ｃ）は側面断面図である。
【図５】第２実施例の人工肺のヘッド部を示す斜視図である。
【図６】第３実施例の人工肺のヘッド部を示し、（ａ）は底面図、（ｂ）は正面断面図、（ｃ）は側面断面図である。
【図７】第３実施例の人工肺のヘッド部を示す斜視図である。
【図８】第４実施例の人工肺のヘッド部を示し、（ａ）は底面図、（ｂ）は正面断面図、（ｃ）は側面断面図である。
【図９】第４実施例の人工肺のヘッド部を示す斜視図である。
【図１０】第５実施例の人工肺のヘッド部を示す斜視図である。
【図１１】第６実施例の人工肺の要部分解斜視図である。
【図１２】第７実施例の人工肺の要部分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…人工肺、２…ハウジング、３…血液ガス交換室、３Ａ…積層体、４…血液入口ポート、５…血液出口ポート、６…ガス入口ポート、７…ガス出口カバー、７Ａ…ガス出口、８…サンプリングポート、９…血液温度測定用アダプター取り付けポート、１０…熱交換部、１１…熱交換水入口ポート、１２…熱交換水出口ポート、１３…ヘッド部、１４…環状凸部、１５…血液出口、１６…板状凸部、１７…Ｕ字状凸部、１８…円弧状凸部、１９…環状凸部、２０…板状凸部、２１，２２…板状部材。
【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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