(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の一部に装着され当該生体の脈波データを検出する検出部と、前記検出部から送信される脈波データを受信して、生体の動脈硬化の状態を診断する診断部とを備えた動脈硬化診断装置であって、
前記検出部は、
生体の一部に向けて光を照射する発光素子と、前記発光素子から照射され前記生体内で散乱された光を受光する受光素子と、前記受光素子の出力信号から得られる脈波データを送信する送信手段と、前記発光素子及び受光素子とによる脈波データの検出開始タイミングを指示する、もしくは、所定の管理センターへ緊急状態の通報を行うために、前記検出部の装着者によって操作されるスイッチと、時間を計時する計時手段と、を備え、
装着者によって前記スイッチが押されてから離されるまでの時間を計測し、その時間が所定時間以上である場合には脈波データの検出開始を指示し、前記所定時間未満である場合には、緊急状態の通報を行う
ことを特徴とする動脈硬化診断装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記指示手段によって脈波データの検出開始を指示されたときに前記受光素子の出力信号から得られる脈波データを記憶する記憶手段を備え、当該記憶手段に記憶された脈波データが、送信手段によって複数回送信されることを特徴とする請求項１記載の動脈硬化診断装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記記憶手段に記憶された脈波データは、前記計時手段の計時する時間に応じて、間欠的に複数回送信されることを特徴とする請求項１に記載の動脈硬化診断装置。
【請求項４】
前記指示手段によって脈波データの検出の開始を指示されたとき、前記記憶手段は、記憶されている脈波データを新たに取得された脈波データに更新することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の動脈硬化診断装置。
【請求項５】
前記診断部は、受信した脈波データを記憶する診断部記憶手段を有し、前記送信手段から脈波データを受信したとき、その脈波データが前記診断部記憶手段に記憶された脈波データと異なる場合のみ、その受信した脈波データを診断部記憶手段に記憶することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の動脈硬化診断装置。
【請求項６】
前記診断部は、受信した脈波データから脈波の２回微分波形を求め、この２回微分波形に基づいて、前記生体の動脈硬化の状態を診断することを特徴とする請求項１記載の動脈硬化診断装置。
【請求項７】
前記検出部は、所定時間毎に最新の脈波データを検出し、前記記憶手段に記憶された脈波データとともに、前記最新の脈波データを送信することを特徴とする請求項２または請求項３記載の動脈硬化診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血液中のヘモグロビンの吸光特性を利用して生体の脈波データを検出し、その脈波データに基づいて生体の動脈硬化の状態を診断する動脈硬化診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、脈波の２回微分波形である加速度脈波を検出する装置として、例えば特開平１−１９０３３２号公報に開示されるものがある。この装置では、加速度脈波の被測定者が自身の指を、固定設置された血流センサ内に挿入する。この血流センサは、受発光素子を備えており、血流センサ内に挿入された被測定者の指先を透過する光の透過度によって血液量の増減を脈波として検出する。そして検出した脈波を２回微分することによって加速度脈波波形を算出する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように血流センサが固定設置されていると、被測定者は、加速度脈波を検出する毎に、所定の場所に出向く必要があり、使い勝手が悪い。
【０００４】
これに対して、脈波を検出する検出部を人体に装着可能な携帯型のものにすれば、被測定者の利便性が向上する。ただし、検出部を携帯型とした場合には、被測定者が動いている場合などであっても、脈波の検出が可能であるが、このような状況で検出した脈波にはノイズ成分が含まれやすいという問題がある。また、検出部を携帯型にした場合には、検出部において取得した脈波データを診断部に無線によって伝送することになるが、検出部及び診断部の送受信器の性能や配置場所あるいは外来ノイズ等により、送信した脈波データが正確に診断部に受信されない場合もあり得る。
【０００５】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、検出部を人体の一部に装着可能な携帯型としながら、その検出部によって高精度な脈波データを検出可能である動脈硬化診断装置を提供することを第１の目的とする。さらに、その脈波データを確実に診断部に伝送することが第２の目的である。
【０００６】
請求項１記載の動脈硬化診断装置では、生体の一部に装着され当該生体の脈波データを検出する検出部に、発光素子及び受光素子とによる脈波データの検出開始タイミングを指示する、もしくは、所定の管理センターへ緊急状態の通報を行うために、前記検出部の装着者によって操作されるスイッチと、時間を計時する計時手段と、を設けている。また、検出部は、装着者によって前記スイッチが押されてから離されるまでの時間を計測し、その時間が所定時間以上である場合には脈波データの検出開始を指示し、前記所定時間未満である場合には、緊急状態の通報を行う。このスイッチによって、被測定者が比較的安静にしており、検出部が被測定者に対して位置ずれを生じない状況において脈波データの検出開始を指示することにより、高精度な脈波データを検出することが可能になる。特に、動脈硬化の状態は、脈波の２回微分波形より求められるものであるため、その基礎となる脈波データにノイズ成分が含まれていると、正確な診断を行うことが困難となる。そこで、検出部を装着する装着者によって操作されることにより、装着者が比較的安静にしており、かつ検出部が装着者に対して位置ずれを生じない状況を装着者自身が認識した上で、脈波データを検出することができ、精度の高い脈波データが得られる。また、スイッチを所定の管理センターへの緊急状態の通報のためのスイッチとして兼用されることにより、緊急通報を即座に行い、迅速な処置を行うことが可能になる。
【０００８】
請求項２記載のように、検出部は、受光素子の出力信号から得られる脈波データを記憶する記憶手段を備え、当該記憶手段に記憶された脈波データが、送信手段によって複数回送信されるように構成すれば、１回目の送信で脈波データが正確に診断部に受信されなくとも、その後の送信によって診断部が脈波データを正確に受信する確率を高めることができる。複数回送信する際には、請求項３記載のように、記憶手段に記憶された脈波データは、計時手段の計時する時間に応じて、間欠的に複数回送信することが好ましい。
【０００９】
請求項4記載の動脈硬化診断装置では、指示手段によって脈波データの検出の開始を指示されたとき、記憶手段は、記憶されている脈波データを新たに取得された脈波データに更新する。これにより、診断部は、常に最新の脈波データに基づいて、動脈硬化の状態を診断することができる。
【００１０】
上述のように、脈波データを記憶部に記憶し、その記憶した脈波データを複数回送信する場合には、請求項５記載のように、診断部は、受信した脈波データを記憶する診断部記憶手段を有し、検出部の送信手段から脈波データを受信したとき、その脈波データが診断部記憶手段に記憶された脈波データと異なる場合のみ、その受信した脈波データを診断部記憶手段に記憶することが好ましい。これにより、同じ脈波データに基づく診断を繰り返し行うことを防止できる。
【００１１】
また、請求項７記載のように記憶された脈波データとともに最新の脈波データをも送信することにより、検出部の装着者の安否確認を行うこともできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例による動脈硬化診断装置Ｋを示している。図１に示す如く、動脈硬化診断装置Ｋは、脈波データを検出し送信する検出部Ａと、脈波データを解析し動脈硬化の状態を診断する診断部Ｂとから構成される。
【００１４】
検出部Ａは、発光素子２２及び受光素子２３とからなるセンサ部２，発光素子２３の出力電流を電圧に変換する電流・電圧変換回路５１，変換された電圧出力を増幅する増幅回路５，増幅された電圧出力を送信する送信回路６，
センサ部２による脈波の検出開始タイミングを指示するスイッチ３，検出された脈波データを記憶するメモリ１０、検出部における脈波データの検出動作を制御する作動制御回路４，脈波データの送信時期をカウントするタイマ回路７を備えている。
【００１５】
上記検出部Ａの人体への装着状態を図２に示す。図２に示すように、検出部Ａは、リング状の装着具１内に収納されている。この装着具１は例えばプラスチックや布等により構成され、被測定者の指１１から容易に抜け落ちない程度の内径を有している。この装着具１の内表面は、光の反射を防止するための表面処理（黒色の塗装など）が施されている。なお、図２の例では、装着具１をリング状として、指に装着する場合を示したが、装着具１は、例えば耳等、他の人体の部位に装着しても良い。
【００１６】
センサ部２を構成する発光素子２２と受光素子２３とは、装着具１内にモールドされたパッケージ２１内に隣接して配置されている。パッケージ２１には、指１１に密着する面に窓が設けられ、この窓が設けられた部分には光を透過する透光体２２１が設けられている。これにより、発光素子２２から照射された光が透光体２２１及び指１１の皮膚を通じて指の内部に達し、毛細血管等を流れる血流（具体的には血流内のヘモグロビン）によって一部が吸収され、その他が反射散乱される。この反射散乱光を受光素子２３で受光することにより、脈波データを検出することができる。
【００１７】
検出部Ａを構成する各種の回路等の内、センサ部２以外の回路は、指１１の背側に位置される装着具１の台座部１ａに設けられる。この内、センサ部２による脈波データの検出開始を指示するスイッチ３は、図３に示すように
２個の電極３ａ、３ｂとからなる。一方の電極３ａは台座部１ａから突出して摺動可能に設けられており、被測定者によって押下されたとき、電極３ｂと接触する。これにより、作動制御回路４は、スイッチ３が操作されたことを検知することができる。なお、電極３ａには、検出部Ａへの水分の侵入を防止するために防水シールが施される。
【００１８】
診断部Ｂは、検出部Ａから送信された脈波データを受信する受信回路８１、受信した脈波データを解析し、被測定者の動脈硬化の状態を診断する解析回路８２，解析回路８２が診断した結果を表示する液晶ディスプレイ等の表示器８３，脈波及び診断結果をそれらの採取時刻とともに記憶媒体に格納する記憶回路８４，受信した脈波データに異常があった場合等に所定の管理センターに通報を行う通報回路８５を備える。
【００１９】
解析回路８２は、受信した脈波データを一時的に保持するメモリ９０を備える。そして、このメモリ９０に格納された脈波データと新たに受信した脈波データとを比較回路８２ａによって比較し、異なるデータと判断されたときのみ、その脈波データの解析処理を実行する。
【００２０】
検出部Ａは、スイッチ３が操作されたとき、図４に示すように８拍分の脈波を検出して、これを脈波データとして診断部Ｂに送信する。診断部Ｂでは、８拍分の脈波を含む脈波データを受信すると、それぞれの脈波の２回微分波形を求め、それらを平均した平均加速度脈波波形を算出する。そして、図４に示すように、求めた平均加速度脈波波形の各部の振幅ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの比率から動脈硬化の状態を診断する。すなわち、動脈硬化の程度が進むほど、加速度脈波の波形は減衰しやすくなるので、振幅ａに対して振幅ｂ，ｃ，ｄ，ｅが小さいほど、もしくはそれらの振幅が発生しない場合、動脈硬化の程度が進んでいると判断できる。
【００２１】
次に、検出部Ａ及び診断部Ｂとからなる動脈硬化診断装置Ｋの作動を図５（Ａ），（Ｂ）のフローチャート及び図６のタイムチャートに基づいて説明する。
【００２２】
図５（Ａ）は検出部Ａの制御の流れを示すフローチャートであり、ステップＳ１００において、スイッチ３が操作されたか否かを判断する。スイッチ３が押されていない場合には、図６のタイムチャートに示すように、ステップＳ１４２において前回の送信から所定時間経過したか否かを判定し（タイマ回路７によって計時される）、所定時間経過した場合、ステップＳ１５０においてメモリ１０に記憶された脈波データを送信する。
【００２３】
ステップＳ１００において、スイッチ３が押されたと判断した場合には、ステップ１１０にて脈波の検出を行う。そして、ステップＳ１２０で、脈波データの検出を完了したか否かを判断する。これは、上述したように、８拍分の脈波を取得するための処理であって、８拍分の脈波を取得した時点でステップＳ１２０の判定がＹｅｓとなる。
【００２４】
ステップ１３０では、取得した脈波データをメモリ１０に保存する。具体的には、増幅回路５によって増幅された電圧出力を脈波データとして、メモリ１０に記憶する。このとき、既に保存されている脈波データがあれば、その脈波データを新たに取得した脈波データに更新する。その後、ステップＳ１４０では、メモリ１０に保存した脈波データを送信回路６によって送信する。上記のスイッチ３の操作からデータ送信までの一連の処理は、図６のタイムチャートに示されるように、作動制御回路４によって順次実行されるものである。
【００２５】
図５（Ｂ）は診断部Ｂにおける制御の流れを示すフローチャートであり、ステップＳ２００では、検出部Ａから送信される脈波データを受信する。このとき、脈波データが正常に受信された場合のみ、次のステップ２１０に進み、脈波データが例えば外来ノイズ等によって正常に受信されなかった場合には、そのときの受信データをキャンセルする（図６のタイムチャート参照）。
【００２６】
ステップ２１０では、受信した脈波データが過去に受信した脈波データと同一のものかどうかを判断し（比較回路８２ａに相当）、同一であれば、ステップＳ２００のデータ受信状態に戻る。一方、過去のデータと異なるものであれば、ステップ２２０において、メモリ９０内の脈波データを新たに受信した脈波データに更新する。
【００２７】
ステップＳ２３０では、新たに取得した脈波データに対して、上述した解析処理を行い、平均２回微分波形を算出する。さらに、この平均２回微分波形に基づいて、動脈硬化の状態を診断する。そして、ステップＳ２４０において、診断結果を表示器８３に表示するとともに、記憶回路８４によって脈波データ及び診断結果をそれらの採取時刻とともに記憶媒体に格納する。
【００２８】
上記の第１実施例によれば、スイッチ３の操作によって脈波データの検出を開始する構成であるので、被測定者が比較的安静にしており、検出部Ａが被測定者に対して位置ずれを生じない状況において脈波データの検出を行うことができ、高精度な脈波データを検出することが可能になる。特に、動脈硬化の状態は、脈波の２回微分波形より求められるものであるため、その基礎となる脈波データにノイズ成分が含まれていると、正確な診断を行うことが困難となる。しかし、本実施例では、上述のようにして高精度な脈波データを求めることができるので、動脈硬化の状態の診断の精度を向上することが可能である。
【００２９】
（第２実施例）
次に、本発明の第２実施例による動脈硬化診断装置を説明する。
【００３０】
第２実施例による動脈硬化診断装置は、スイッチ３の操作によって特定のタイミングで取得した脈波データに加えて、定期的に脈波を検出し、その最新の脈波データをも送信するものである。
【００３１】
第２実施例の動脈硬化診断装置の構成は、第１実施例のものと同様であるため、その説明は省略する。
【００３２】
第２実施例の動脈硬化診断装置の検出部Ａの制御内容を図７（Ａ）のフローチャートに示す。このフローチャートについても、大部分は第１実施例のものと共通しており、同様の箇所については同じ番号を付すことにより、その説明を省略する。
【００３３】
図７（Ａ）において、第１実施例と異なる点は、ステップＳ１４４が追加され、且つ第１実施例のステップＳ１５０に代えてステップＳ１５２を実行することである。
【００３４】
すなわち、本第２実施例では、前述の第１実施例と同様にステップＳ１００〜Ｓ１４０までの処理により、スイッチ３が操作されたときに所定回数の脈波を検出し、その検出した脈波データとメモリ１０に記憶するとともに診断部Ｂへ送信する。
【００３５】
そして、スイッチ３の操作がなされない場合には、ステップＳ１４２において、前回の脈波データの送信から所定時間経過したか否かを判定する。このとき、所定時間経過していなければステップＳ１００に戻り、所定時間経過していれば、ステップＳ１４４に進む。ステップ１４４では、最新の脈波データを取得すべく、所定回数の脈波の検出を行う。そして、ステップＳ１５２において、メモリ１０に記憶された脈波データとステップＳ１４４で取得した最新の脈波データとを合わせて送信する。
【００３６】
また、診断部Ｂの制御フローを示す図７（Ｂ）において、第１実施例と異なる点は、第１実施例では、受信した脈波データが過去に受信したデータと同一であれば何ら処理することなくステップＳ２００のデータ受信処理に戻ったのに対し、第２実施例では、最新の脈波データのみ更新し、この最新の脈波データに基づいて診断処理（ステップＳ２３０）及び表示・通報処理（ステップＳ２４０）を行うことである。
【００３７】
最新の脈波データは、所定時間毎に取得されるものであるため、被測定者がどのような状態で脈波データが取得されるか特定できず、取得した脈波データにノイズが含まれている可能性がある。従って、この脈波データは、動脈硬化を診断するための基礎となるデータとしては適していない。しかしながら、検出部Ａの装着者の安否確認用のデータとしては十分であり、この最新の脈波データに基づいて、装着者の安否を判断する。
【００３８】
ステップ１４４で取得した最新の脈波データは、図８のタイムチャートに示すように、メモリ１０に記憶された脈波データと一緒に診断部Ｂへ送信される。診断部Ｂでは、一旦メモり１０に記憶された脈波データを正確に受信した後には、繰り返し送信される記憶された脈波データをキャンセルし、最新の脈波データのみを取り込み、上述の安否確認のための診断処理を行う。
【００３９】
図９に診断部Ｂにおける表示処理の詳細なフローチャートを示し、図１０に診断部Ｂ及び所定の管理センターのホストコンピュータにおける表示例を示す。
【００４０】
図９のステップＳ３００では、検出部Ａから全く脈波データが送信されてこない場合、「電池なし」もしくは「電池切れ」と判断して、ステップＳ３７０において表示器８３に送受信が異常である旨表示する。
【００４１】
次に、ステップＳ３１０において、受信したメモリ１０内に記憶された脈波データあるいは最新の脈波データを解析した結果、脈波が発生していないと判断された場合には、ステップＳ３６０において「脈波なし」と表示するとともに、管理センターのホストコンピュータに緊急事態である旨通報し、表示器８３にも緊急事態である旨表示する。
【００４２】
次に、ステップＳ３２０にて、メモリ１０内に記憶された脈波データあるいは最新の脈波データを解析した結果、脈波の発生はあるが、その脈波の波形が正常な脈波の波形と異なると判断した場合には、ステップＳ３５０にて表示器８３に装着者の活動が有る旨表示する。
【００４３】
一方、受信した脈波データに異常がない場合には、その脈波データの検出時刻を記録する（ステップＳ３３０）とともに、平均加速度脈波の演算結果を表示器８３に表示する。
【００４４】
従って、表示器８３には、図１０に示すように、加速度脈波の演算結果、装着者の活動あり、脈波なし、送受信異常、緊急状態等の各種の情報が表示される。なお、診断部Ｂと管理センターのホストコンピュータとは例えば電話回線を通じて接続されており、表示器８３に表示されるデータは全てホストコンピュータにも伝送される。
【００４５】
上述の第２実施例によれば、検出部Ａの装着者の動脈硬化の状態を正確に診断できるだけでなく、その検出部Ａを常時装着するようにすることにより、装着者の安否確認用にも使用することができる。従って、例えば装着者が自宅で療養中の者であった場合等、介護者の負担を大幅に低減することができる。
【００４６】
（第３実施例）
次に、本発明の第３実施例による動脈硬化診断装置を説明する。
【００４７】
第３実施例による動脈硬化診断装置は、スイッチ３を所定の管理センターへの緊急状態の通報用スイッチと、脈波データを取得するタイミングを決定するためのスイッチとに兼用するものである。
【００４８】
第３実施例の動脈硬化診断装置の構成は、第１及び第２実施例のものと同様であるため、その説明は省略する。
【００４９】
第３実施例の動脈硬化診断装置の検出部Ａの制御内容を図１１（Ａ）のフローチャートに示す。このフローチャートにおいて、第２実施例のものと共通する箇所については同じ番号を付すことにより、その説明を省略する。
【００５０】
図１１（Ａ）において、第２実施例と異なる点は、ステップＳ４００〜ステップＳ４６０が追加された点である。このステップＳ４００〜ステップＳ４６０の処理により、スイッチ３を用いて緊急状態の通報を行う。緊急状態の通報を行わない場合（ステップＳ４５０でＮｏの場合）、前述の第２実施例と同様の処理（ステップＳ１００〜Ｓ１５２の処理）を行う。
【００５１】
以下、ステップＳ４００〜ステップＳ４６０までの処理について説明する。ステップＳ４００では、フラグやタイマの初期化処理を行う。続いて、ステップＳ４１０では、スイッチ３を押したか否かを判定する。第３実施例では、スイッチ３を緊急状態の通報用スイッチと、脈波データの検出開始を指示するスイッチとに兼用するので、どちらのスイッチとして操作されたかを区別する必要がある。このため、スイッチ３が押されてから離されるまでの時間を計測し、その時間が２秒未満である場合には緊急状態通報用スイッチとして機能し、２秒以上である場合には脈波データの検出開始を指示するスイッチとして機能する。
【００５２】
ステップＳ４１０にて、スイッチ３を押してから離すまでの時間が２秒未満であると判断されると、ステップＳ４２０にて緊急通報フラグをセットする。そして、緊急通報フラグがセットされた状態において、ステップＳ４３０にてスイッチ３を２秒以上連続して押し続けたと判断されると、ステップＳ４４０にて緊急通報フラグをリセットする。ステップＳ４５０では、緊急通報フラグがセットされているか否かを判断し、セットされている場合には、ステップＳ４６０にて緊急通報フラグがセットされている旨を診断部Ｂへ送信する（図１２参照）。
【００５３】
緊急通報フラグがリセットされている状態（ステップＳ４５０でＮｏ）で、スイッチ３が２秒以上押し続けられると、ステップ１００における判定がＹｅｓとなり、脈波データの検出が開始される（ステップＳ１１０〜ステップＳ１４０）。このとき、スイッチ３は、脈波データの検出開始タイミングを指示するスイッチとして機能する。その後の処理は、前述した第２実施例と同様である。
【００５４】
また、第３実施例における診断部Ｂの制御フローは、図１１（Ｂ）に示す通りであり、ステップＳ２０２にて緊急通報フラグの送信があった旨を判断すると、表示器８３に緊急状態の表示を行うとともに、管理センターのホストコンピュータに緊急状態である旨を通報する。その他の処理は、前述の第２実施例と同様である。
【００５５】
上述した第３実施例によれば、スイッチ３が緊急状態の通報用スイッチと脈波データの検出開始タイミングを指示するスイッチとに兼用され得る。従って、検出部Ａの装着者は、動脈硬化の状態を正確に診断できるのみでなく、身体に変調をきたした緊急事態においても、迅速に管理センターへ通報でき、的確な対処を取ることができる。
【００５６】
なお、上述した第１実施例〜第３実施例では、一対の検出部Ａと診断部Ｂとによって動脈硬化診断装置Ｋを構成したが、複数の検出部Ａと１台の診断部Ｂとで動脈硬化診断装置を構成しても良い。この場合には、複数の検出部Ａの各々に個別の識別番号を付与し、その識別番号に基づいて、診断部Ｂは、
各々の検出部Ａ毎に脈波データを検出し、診断する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による動脈硬化診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】検出部Ａを指に装着した状態を示す図である。
【図３】スイッチ３の概略構成を示す構成図である。
【図４】脈波データ及び平均加速度脈波を示す波形図である。
【図５】第１実施例の検出部及び診断部の作動を示すフローチャートである。
【図６】第１実施例の検出部及び診断部の作動を示すタイムチャートである。
【図７】第２実施例の検出部及び診断部の作動を示すフローチャートである。
【図８】第２実施例の検出部及び診断部の作動を示すタイムチャートである。
【図９】第２実施例における表示処理を示すフローチャートである。
【図１０】表示器８３及びホストコンピュータにおける表示例を示す図である。
【図１１】第３実施例の検出部及び診断部の作動を示すフローチャートである。
【図１２】第３実施例の検出部及び診断部の作動を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
Ａ…検出部、Ｂ…診断部、Ｋ…動脈硬化診断装置
３…スイッチ、４…作動制御回路、６…送信回路、７…タイマ回路、
１０…メモリ、２２…発光素子、２３…受光素子、８１…受信回路、
８２…解析回路、８３…表示器、８５…通報回路、９０…メモリ
【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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