(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体を流体袋により圧迫して、生体組織内に存在する複数の動脈の変化をセンサにより検出することにより生体情報を計測する生体情報計測装置において、
前記流体袋は、生体に接触して動脈より生体情報を計測するための、流体供給により膨張及び収縮自在な圧迫用流体袋と、この圧迫用流体袋に連通されると共に、該圧迫用流体袋の生体に対して外側に設けられ、流体供給により膨張及び収縮自在な少なくとも２つ以上の独立した補助流体袋と、を備え、
前記補助流体袋の夫々は互いに分離されていることを特徴とする生体情報計測装置。
【請求項２】
前記補助流体袋の夫々は、伸縮性を有する分離部を介して互いに連結されていることを特徴とする請求項１に記載の生体情報計測装置。
【請求項３】
前記補助流体袋の夫々は、前記圧迫用流体袋の生体に周回する方向に対して略中央において分離されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の生体情報計測装置。
【請求項４】
前記補助流体袋は、前記圧迫用流体袋の生体に周回する方向に対して略中央を覆っていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の生体情報計測装置。
【請求項５】
前記補助流体袋は、前記圧迫用流体袋の生体に周回する方向に対して略中央を覆っている補助流体袋と、その両側に位置する補助流体袋とを含み、
前記生体に周回する方向に対して略中央を覆っている補助流体袋の層数が、それ以外の補助流体袋の層数よりも多いことを特徴とする請求項４に記載の生体情報計測装置。
【請求項６】
前記補助流体袋は、前記圧迫用流体袋の生体に周回する方向に対して少なくとも略中央を覆っている補助流体袋と、それ以外の補助流体袋とを含み、
前記略中央を覆っている補助流体袋の長さが、それ以外の補助流体袋の長さよりも長いことを特徴とする請求項４に記載の生体情報計測装置。
【請求項７】
前記センサが、圧力センサであって、流体が流入する側の補助流体袋とは異なる補助流体袋に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の生体情報計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血圧、心拍、又は脈波などの生体情報を計測する生体情報計測装置に関し、特に血圧を計測するカフの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、血圧や心拍などの生体情報を計測する生体情報計測装置として、手首、上腕、指、又は足首などの部位を、空気等の流体が供給される流体袋により圧迫して計測するものが知られており、血圧を計測する血圧計としては、オシロメトリック法を用いたものが知られている。オシロメトリック方法は、まず、流体袋を生体組織に周回させ、固定する。そして、生体組織の動脈が完全に阻血するまで流体袋に流体を送り込んで生体組織を加圧した後、一定の速度で徐々に流体袋の圧力を減圧し、又は、生体組織の動脈が完全に阻血するまで流体袋に一定速度で流体を送り込んで加圧する。そして、その間の流体袋の圧力に重畳した動脈の脈波信号をセンサで捉え、この信号の振幅変化を基に所定のアルゴリズムを用いて最高・最低血圧の計測を行う方法である。そのため、この方法は、動脈を所定の圧力で圧迫し、動脈の変化を正確に捉える必要がある。
【０００３】
ところで、手首、指、及び足首などの生体部位には複数の動脈が存在する。例えば、手首には、手掌側に橈骨動脈及び尺骨動脈の２本の動脈があり、足首には３本の動脈があり、指には手掌側に２本及び手背側に１本の動脈がある。また、これらの動脈の近傍には、各種の骨、筋肉、及び腱が存在し、生体部位の動作に関与する。この様に、生体部位は複雑な構造をしている。例えば、手首の手掌側には、長掌筋、橈側手根屈筋腱、尺側手根屈筋腱、浅指屈筋腱、及び深指屈筋腱が存在し、手首の屈曲は、長掌筋と橈側手根屈筋腱とが収縮することにより起こる。また、指の屈曲は、浅指屈筋腱と深指屈筋腱とが収縮することにより起こる。
【０００４】
上記のように首や指を屈曲させると、手首の表面に存在する腱の隆起が起こり、腱が緊張して硬くなる。そのため、上述した方法により血圧を計測する場合、隆起した腱が流体袋の加圧による動脈への圧迫を阻害する場合があり、流体袋と生体部位との密着性が悪くなる可能性がある。そのため、流体袋の圧力を所定の圧力よりも高くしなければ動脈を阻血することができない場合が生じ、動脈の脈波信号の検出力の低下や計測誤差を生じやすいという問題がある。
【０００５】
そこで、動脈を圧迫するカフが、各動脈に対応する数及び位置にある複数の流体袋で形成され、かつ、これらの流体袋が相互に連通しており、夫々動脈圧迫方向において積層構造である血圧計が知られている（例えば、特許文献１参照）。図１４は、血圧計のカフが手首を圧迫している状態の断面を示す。なお、便宜上、手首５とカフ２のみを図示し、その他血圧計本体等の図示は省略する。
【０００６】
手首５は、橈骨動脈１０、尺骨動脈１１、及び手首５や指の運動に関わる腱１４などから構成される。カフ２は、腱１４を挟んで左右に分離した流体袋１０１、１０２を備え、流体袋１０１が橈骨動脈１０を、流体袋１０２が尺骨動脈１１を夫々圧迫している。このような構造のカフ２は、橈骨動脈１０及び尺骨動脈１１に対してそれぞれの流体袋１０１、１０２により圧迫するため、正確な計測を行うことができる。
【０００７】
しかし、流体袋１０１、１０２は、腱１４に対して圧迫力が弱いため、手首５の屈曲などにより腱１４の隆起を抑制できないことがある。そのため、腱１４が隆起した場合、カフ２と手首５との密着性が悪くなり、橈骨動脈１０及び尺骨動脈１１への圧迫力が弱くなり、流体袋１０１、１０２の圧力を所定の圧力よりも高くしないと橈骨動脈１０及び尺骨動脈１１を阻血することができないことがある。従って、手首５の屈曲により計測誤差が生ずることがある。
【０００８】
また、使用者が血圧計を手首５の周回方向に対して所定の位置からずらして装着した場合、橈骨動脈１０及び尺骨動脈１１に対する流体袋１０１、１０２の密着性が弱くなるため、圧迫力が弱くなり、計測誤差が生ずることがある。これを防止するために、カフ２内に硬いクリップ板などを設ける方法が知られているが、使用者が装着しづらい。また、手首や指を内側に曲げたり、外側に曲げたりすると橈骨動脈１０及び尺骨動脈１１に対する流体袋１０１、１０２の圧迫状態が変わるため、手首、及び指の姿勢を規制するための規制具を設けなければならず血圧計の携帯性が悪い。また、使用者に手首や指を内側に曲げたりしないように計測姿勢を限定させなければならず、使用者に無理な姿勢での計測を強制することがある。
【０００９】
また、カフが、左右に分離していない流体袋から形成されている血圧計が知られている（例えば、特許文献２参照）。図１５は、血圧計のカフが手首を圧迫している状態の断面を示す。なお、便宜上、手首５とカフ２のみを図示し、その他、血圧計本体等の図示は省略する。カフ２は、手首５を覆う略円形の流体袋１０３を備え、流体袋１０３が腱１４の存在に関係なく手首５を圧迫する。そのため、腱１４、橈骨動脈１０、及び尺骨動脈１１に対する流体袋１０３の圧迫力はどこも同じである。
【００１０】
しかし、流体袋１０３は、略断面円形であるため、一般的に中央部が最も膨らみ、側部の膨らみが小さくなる性質がある。そのため、流体袋１０３は、腱１４に対する圧迫力は強く、手首や指を曲げた場合に生じる腱１４の隆起を抑制することができるが、橈骨動脈１０及び尺骨動脈１１に対する流体袋１０３の密着性が弱いため、圧迫力が弱くなり、計測誤差を生ずることがある。
【特許文献１】特開２００３−２９０１５６号公報
【特許文献２】特開２００３−２４２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、手首や指を曲げた場合に生じる腱の隆起を抑制することができ、また、動脈への密着性が良く、正確な生体情報の計測を行うことができる生体情報計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、生体を流体が供給される流体袋により圧迫して、生体組織内に存在する複数の動脈の変化をセンサにより検出することにより生体情報を計測する生体情報計測装置において、前記流体袋は、生体に接触して動脈より生体情報を計測するための、流体供給により膨張及び収縮自在な圧迫用流体袋と、この圧迫用流体袋に連通されると共に、該圧迫用流体袋の生体に対して外側に設けられ、流体供給により膨張及び収縮自在な少なくとも２つ以上の独立した補助流体袋と、を備え、前記補助流体袋の夫々は互いに分離されているものである。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の生体情報計測装置において、前記補助流体袋の夫々は、伸縮性を有する分離部を介して互いに連結されているものである。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の生体情報計測装置において、前記補助流体袋の夫々は、前記圧迫用流体袋の生体に周回する方向に対して略中央において分離されているものである。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の生体情報計測装置において、前記補助流体袋は、前記圧迫用流体袋の生体に周回する方向に対して略中央を覆っているものである。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の生体情報計測装置において、前記補助流体袋は、前記圧迫用流体袋の生体に周回する方向に対して略中央を覆っている補助流体袋と、その両側に位置する補助流体袋とを含み、前記生体に周回する方向に対して略中央を覆っている補助流体袋の層数が、それ以外の補助流体袋の層数よりも多いものである。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の生体情報計測装置において、前記補助流体袋は、前記圧迫用流体袋の生体に周回する方向に対して少なくとも略中央を覆っている補助流体袋と、それ以外の補助流体袋とを含み、前記略中央を覆っている補助流体袋の長さが、それ以外の補助流体袋の長さよりも長いものである。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の生体情報計測装置において、前記センサが、圧力センサであって、流体が流入する側の補助流体袋とは異なる補助流体袋に設けられているものである。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明によれば、圧迫用流体袋が生体に接触して動脈より生体情報を計測し、また、２つ以上の補助流体袋の夫々は互いに分離されているので、複数の動脈の夫々を圧迫することができる。そのため、略中央部に腱などの硬い組織があり、その両側に動脈が存在するような生体組織において、圧迫用流体袋が腱を圧迫して隆起を抑制し、正確な計測を行うことができる。
【００２０】
請求項２の発明によれば、補助流体袋が互いに離れようとするのを抑制することができ、動脈への密着性が良い。そのため、手首などに流体袋を巻きつけた場合、内周と外周との差により外側にある補助流体袋が互いに離れ難いので、正確な計測を行うことができる。
【００２１】
請求項３の発明によれば、略中央部に位置する腱などの硬い組織と、その両側に位置する動脈とを有する生体組織において、動脈に対する補助流体袋の密着性が良く、正確な計測を行うことができる。
【００２２】
請求項４の発明によれば、略中央部に位置する腱などの硬い組織と、その両側に位置する動脈とを有する生体組織において、圧迫用流体袋の生体に周回する方向に対して略中央を覆っている補助流体袋が腱を圧迫して隆起を抑制することができるので、正確な計測を行うことができる。
【００２３】
請求項５の発明によれば、略中央部に位置する腱などの硬い組織と、その両側に位置する動脈とを有する生体組織において、層数の多い補助流体袋が腱を圧迫することにより腱の隆起を抑制することができるので、正確な計測を行うことができる。
【００２４】
請求項６の発明によれば、略中央部に位置する腱などの硬い組織と、その両側に位置する動脈とを有する生体組織において、長さの長い補助流体袋が、腱を圧迫することにより腱の隆起を抑制することができるので、正確な計測を行うことができる。
【００２５】
請求項７の発明によれば、流体袋に流体を流入する際のノイズが圧力センサに伝わりにくいので、正確な計測を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態に係る血圧計について図１及び図２を参照して説明する。図１及び図２は、血圧計１を手首５に装着した状態を示す。血圧計１は、血圧計１の制御装置が内蔵された血圧計本体１７と、手首５に装着されて動脈を圧迫するカフ帯３０とを備える。血圧計本体１７の内部には、流体を流入するポンプ８、動脈の変化による脈波信号を検出する圧力センサ１３、及び流体を開放する排気弁１２などが設けられ、これらはカフ帯３０に対して流体を給排するチューブ９を介して接続されている。
【００２７】
カフ帯３０は、血圧計１を手首５に装着するためのバンド６、面ファスナー７、血圧計１を手首５への装着を保つための弾性体板３、動脈を圧迫して血圧を測定するカフ２、及び伸縮性の高い内布４を備えている。面ファスナー７は、バンド６を手首５に周回して固定するものである。カフ２は、ポンプ８から送り出される流体が溜められるとともに、手首５の動脈を圧迫するものである。なお、カフ２の詳細な構成については後述する。また、カフ２は，動脈の脈波に対して応答性の良い、例えば、ポリウレタン、又はシリコンなどの可撓性材料で作られたシート状のものを熱溶着などにより貼り合わせ、又はブロー成形等により作られる。
【００２８】
手首５は、親指側に位置する橈骨１５と、小指側に位置する尺骨１６、橈骨動脈１０、尺骨動脈１１、及び手首５や指の運動に関わる腱１４などから構成される。橈骨動脈１０は橈骨１５の近傍に位置し、尺骨動脈１１は尺骨１６の近傍に位置しており、一般的に、橈骨動脈１０は尺骨動脈１１よりも手首５の表面付近に位置している。手首５や指を屈曲させると、腱１４は隆起して硬くなる。
【００２９】
次に、手首５に装着した血圧計１が血圧を計測する際の動作について説明する。血圧計測を開始すると、血圧計１の内部に設けられたポンプ８が、カフ２に流体を送り込み、手首５を圧迫する。カフ２が所定の圧力に達したら、ポンプ８が停止する。そして、排気弁１２を介して、カフ２に溜められた流体を排出し、カフ２の圧力を一定速度で減圧する。このとき、同時に橈骨動脈１０及び尺骨動脈１１の動脈の変化を示す脈波信号（生体情報）をカフ２が捉え、この脈波信号の振幅を基に圧力センサ１３にて圧力値に変換した後、所定のアルゴリズムを用いて最高血圧、最低血圧値を算出する。
【００３０】
次に、カフ２の構成について、図３及び図４を参照して説明する。図４は、カフ２が手首５を圧迫している状態を示す。図４においては、便宜上、カフ２と手首５のみを図示し、血圧計本体１７などの図示は省略する。カフ２は、脈波信号を検出するための、流体供給により膨張及び伸縮自在な圧迫用流体袋１８と、圧迫用流体袋１８の外側に設けられ、流体供給により膨張及び伸縮自在な２つの補助流体袋１９、２０とから構成される。補助流体袋１９、２０は、２層構造であり、圧迫用流体袋１８と開口部２１を介して連通されている。また、補助流体袋１９、２０の夫々は互いに分離されている。
【００３１】
上記カフ２においては、圧迫用流体袋１８が腱１４、橈骨動脈１０、及び尺骨動脈１１を、補助流体袋１９が橈骨動脈１０を、補助流体袋２０が尺骨動脈１１を、それぞれ圧迫している。そのため、手首５や指の屈曲による腱１４の隆起を抑制することができるので、手首５に対する圧迫用流体袋１８、及び補助流体袋１９、２０の密着性が阻害されず、正確な計測を行うことができる。また、圧迫用流体袋１８の長さが長く、腱１４、橈骨動脈１０、及び尺骨動脈１１を圧迫しているので、カフ２が所定の装着位置からずれて装着された場合でも、橈骨動脈１０、及び尺骨動脈１１への密着性が良く、正確な計測を行うことができる。
【００３２】
次に、カフ２の構成の変形例について、図５乃至図１３を参照して説明する。図６乃至図１０、図１２、及び図１３においては、便宜上、カフ２と手首５のみを図示し、血圧計本体１７などの図示は省略する。まず、図５及び図７に示すカフ２について説明する。分離部２２が装着されていない補助流体袋１９、２０から構成されるカフ２が手首５を圧迫している状態を図６に示す。カフ２が手首５を圧迫している状態を図７に示す。カフ２は、補助流体袋１９と補助流体袋２０とが伸縮性を有する分離部２２を介してお互いに連結されている。その他の構成は、前出の図３と同じ構成である。
【００３３】
カフ２を手首５に装着した場合、手首５は略断面円形であるため、カフ２の内側の長さと外側の長さに差が生じる。そのため、図６に示すように、補助流体袋１９と、補助流体袋２０とが、左右に広がり過ぎてしまい、橈骨動脈１０及び尺骨動脈１１への密着性が悪く、また、補助流体袋１９及び補助流体袋２０の圧迫方向が所定の方向からずれるため、橈骨動脈１０及び尺骨動脈１１を適切に圧迫できないことがある。そのため、補助流体袋１９、２０に分離部２２を設けることにより、手首５にカフ２を装着した場合でも、橈骨動脈１０及び尺骨動脈１１に対して、適切な方向で圧迫することができるので、正確な計測を行うことができる。
【００３４】
次に、図８に示すカフ２について説明する。このカフ２は、補助流体袋１９と補助流体袋２０との間に補助流体袋２３が設けられている。その他の構成は、前出の図３と同じ構成である。このカフ２を手首５に装着した場合、補助流体袋２３が手首５の略中央部に位置する腱１４を圧迫して腱１４の隆起を抑制することができ、かつ、橈骨動脈１０及び尺骨動脈１１に対しても補助流体袋１９、２０により圧迫することができるので、正確な計測を行うことができる。
【００３５】
次に、図９に示すカフ２について説明する。このカフ２は、補助流体袋１９と補助流体袋２０との間に補助流体袋２４が設けられ、補助流体袋２４の長さＬ１が、補助流体袋１９、２０の長さＬ２よりも長い。その他の構成は、前出の図８と同様の構成である。このカフ２を手首５に装着した場合、補助流体袋２４が手首５の略中央部に位置する腱１４を一層圧迫して腱１４の隆起を抑制することができ、かつ、橈骨動脈１０及び尺骨動脈１１に対しても補助流体袋１９、２０により圧迫することができるので、正確な計測を行うことができる。
【００３６】
次に、図１０に示すカフ２について説明する。このカフ２は、補助流体袋１９と補助流体袋２０との間に補助流体袋２５が設けられ、補助流体袋２５の層数が、補助流体袋１９、２０の層数より多い。その他の構成は、前出の図９と同様の構成である。このカフ２を手首５に装着した場合、補助流体袋２５が手首５の略中央部に位置する腱１４を一層圧迫して腱１４の隆起を抑制することができ、かつ、橈骨動脈１０及び尺骨動脈１１に対しても補助流体袋１９、２０により圧迫することができるので、正確な計測を行うことができる。
【００３７】
次に、図１１及び図１２に示すカフ２について説明する。このカフ２は、補助流体袋１９の長さＬ１１より補助流体袋２０の長さＬ１２を長くし、補助流体袋２０が少なくとも手首５の略中央を覆う所定の長さである。その他の構成は、前出の図３に示す構成と同様である。このカフ２を手首５に装着した場合、補助流体袋２０が手首５の略中央部に位置する腱１４を圧迫して腱１４の隆起を抑制することができ、かつ、橈骨動脈１０及び尺骨動脈１１に対しても補助流体袋１９、２０により圧迫することができるため、正確な計測を行うことができる。
【００３８】
また、尺骨動脈１１は橈骨動脈１０よりも手首５の表面深くに位置し、また、橈骨１５の断面積は尺骨１６の断面積より大きいので、手首５は略中央部において左右対称ではないことがある。従って、カフ２の略中央部において補助流体袋１９、２０が左右対称であることが必ずしも適さないことがあり、補助流体袋２０が少なくとも手首５の略中央を覆う所定の長さであるため、腱１４を圧迫する力を補助することができるとともに、尺骨動脈１１に対して圧迫することができるので、左右非対称な生体部位において正確な計測を行うことができる。
【００３９】
次に、図１３に示すカフ２について説明する。このカフ２は、補助流体袋１９に圧力センサ２７が設けられ、補助流体袋２０に流体を流入するポンプ２６が設けられている。その他の構成は、前出の図１２に示す構成と同様である。ポンプ２６の振動が圧力センサ２７に伝わるまでに、補助流体袋２０や圧迫用流体袋１８を経由しなければならず、圧力センサ２７にポンプ２６の振動が伝わりにくいため、正確な計測を行うことができる。なお、ポンプ２６に流体が流入する流入穴２９の大きさを、圧力センサ２７と補助流体袋１９との連結部２８よりも小さくすることにより、一層ノイズが軽減される。
【００４０】
上記実施形態に係る血圧計１においては、カフ２が腱１４の隆起を抑制することができるため、使用者は手首や指を内側や外側に曲げにくい。そのため、血圧計側時における手首、及び指の姿勢を規制するための規制具をカフ２に設ける必要がなく、使用者に計測姿勢を限定させる必要がないので、使用者の使い勝手が良くなる。また、圧迫用流体袋１８は左右に分離していないため、カフ２の装着位置のずれや、使用者の手首などの構造のばらつきにも対応できるので、正確な計測を行うことができ、かつ、使用者の使い勝手が良くなる。
【００４１】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、血圧を計測するセンサとして、圧力センサ２７を用いたが、これに限られず、動脈の変化を検出できるセンサであればよい。また、上記実施形態においては、血圧計を手首５に装着した場合の例を示したが、これに限られず、指、足首、上腕、首などに装着してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る血圧計を手首に装着した状態を示す傾斜図。
【図２】上記血圧計を手首に装着した状態を示す断面図。
【図３】（ａ）は上記血圧計の血圧計カフの断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ´線断面図。
【図４】上記血圧計カフにより手首を圧迫している状態を示す断面図。
【図５】（ａ）は分離部を設けた血圧計カフの断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ´線断面図。
【図６】分離部を設けない血圧計カフにより手首を圧迫している状態を示す断面図。
【図７】分離部を設けた血圧計カフにより手首を圧迫している状態を示す断面図。
【図８】上記血圧計カフの変形例を示す断面図。
【図９】上記血圧計カフのさらなる変形例を示す断面図。
【図１０】上記血圧計カフのさらなる変形例を示す断面図。
【図１１】上記血圧計カフのさらなる変形例を示す断面図。
【図１２】上記血圧計カフにより手首を圧迫している状態を示す断面図。
【図１３】上記血圧計カフの変形例により手首を圧迫している状態を示す断面図。
【図１４】従来の血圧計カフにより手首を圧迫している状態を示す断面図。
【図１５】従来の血圧計カフの変形例により手首を圧迫している状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１  血圧計（生体情報計測装置）
２  血圧計カフ（流体袋）
５  手首（生体）
１０  橈骨動脈（動脈）
１１  尺骨動脈（動脈）
１８  圧迫用流体袋
１９  補助流体袋
２０  補助流体袋
２８  ポンプ
２９  圧力センサ
【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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