(57)【要約】【課題】本発明は、患部領域の炭化、熱変性を抑制しつつ患部領域のうちの所望部位の切開等の治療効率を向上することができる高出力炭酸ガスレーザー装置を提供する。【解決手段】本発明は、ハンドピース５の先端から患部に向けて高出力の炭酸ガスレーザー光Ｌを照射する高出力炭酸ガスレーザー装置１であって、水流路４９及び空気流路５０をハンドピース本体２の内部に備える構成、又は、水流路４９及び空気流路５０の噴射端側をハンドピース先端部３に着脱自在に備える構成により実現した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドピース先端から患部に向けて高出力の炭酸ガスレーザー光を照射する高出力炭酸ガスレーザー装置であって、
前記ハンドピースは、前記患部に向けて水と空気からなる流体を噴射する水流路と空気流路とを備えることを特徴とする高出力炭酸ガスレーザー装置。
【請求項２】
前記高出力炭酸ガスレーザー装置は、前記水流路及び空気流路をハンドピース内部に備えることを特徴とする請求項１記載の高出力炭酸ガスレーザー装置。
【請求項３】
前記高出力炭酸ガスレーザー装置は、前記水流路及び空気流路の噴射端側をハンドピース先端に着脱自在に備えることを特徴とする請求項１記載の高出力炭酸ガスレーザー装置。
【請求項４】
前記高出力炭酸ガスレーザー装置の炭酸ガスレーザー光の出力は、１５Ｗ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高出力炭酸ガスレーザー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高出力炭酸ガスレーザー装置に関し、詳しくは、例えば歯茎等の患部に対して、高出力の炭酸ガスレーザー光の照射とともに水と空気からなる流体を噴射することにより、患部の炭化、熱変性を抑制しつつ患部の切開等の治療効率を高めるようにした高出力炭酸ガスレーザー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、炭酸ガスレーザー装置から患部に向けて照射される炭酸ガスレーザー光は、単位面積当たりの熱エネルギーが、他の種類のレーザー光より高いとされ、例えば患部である歯肉の切開、口腔内殺菌、凝血等用として多く用いられている。
【０００３】
特許文献１には、本発明に関連する技術として、ハンドピースに接続されて、水に対する吸収特性の高い治療用レーザー光を照射するチップ本体部と該チップ本体部に連接されるチップ先端部とを備えたレーザー照射チップにおいて、前記チップ本体部は、前記治療用レーザを導光するファイバと、水流路と、エア流路とを備え、前記チップ先端部は、前記チップ本体部との連接部と、前記チップ本体部の水流路に連通する水導通路と、前記チップ本体部のエア流路に連通するエア導通路と、前記ファイバの先側部を挿通し得るファイバガイド部と、水エア混合室とを備え、水導通路及びエア導通路からの水及びエアは、水エア混合室で混合され、噴射端から水及びエアの混合ミストが前記治療用レーザー光の照射方向に、該治療用レーザー光と略平行に噴射されるように構成されているレーザー照射チップが開示されている。
【０００４】
しかし、特許文献１においては、請求項に係る発明を水及びエアの混合ミスト生成する機構を持つレーザー照射チップに限定している。
【０００５】
また、特許文献１の実施形態で、レーザー照射源として、Ｅｒ：ＹＡＧレーザー、ＣＯ２（炭酸ガス）レーザー、Ｅｒ．Ｃｒ：ＹＳＧＧレーザー、Ｈｏ：ＹＡＧレーザーを挙げ  さらに〔発明の効果〕として「水膜を形成して効率の良い切削を実施」と記載している。
【０００６】
Ｅｒ：ＹＡＧレーザーの場合は、水と反応させて爆発を起こすことで切削するという原理説明があり、このことを指すのか、治療患部の冷却目的なのか、不明である。
【０００７】
また、歯科分野で用いられる低出力ＣＯ２レーザーの場合は、水膜にエネルギーが吸収されてしまうので、良好な切削には繋がらない。あくまで治療患部を冷却する効果しかなく、水膜の形成は本来不要である。
【０００８】
さらに、特許文献１の低出力ＣＯ２レーザーの場合、混合ミストの噴霧による切削効率が良くなる明確な理由は開示されていない。
【０００９】
歯科分野で用いられる低出力（例えば１０Ｗ以下の出力）ＣＯ２レーザー装置においては、空気のみの冷却で十分であり、混合ミストの噴霧による冷却では冷え過ぎてしまう、あるいは水によるエネルギーの吸収により、思うような切開能が得られなかった。
【００１０】
上記の理由から、従来、低出力ＣＯ２レーザー装置を含むＣＯ２レーザー装置において水と空気の混合ミストを併用する装置は存在しないものと考えられる。
【００１１】
特許文献２には、エルビウム・ヤグレーザー光源と、レーザー光を患部に指向させるハンドピースと、レーザー光源から出射したレーザー光をハンドピースに導光する導光用ファイバとを備えたレーザー治療装置において、レーザー光が照射される患部に、気体と液体との混合流体を噴霧状態で供給する手段を備えるレーザー治療装置が開示されている。
【００１２】
しかし、特許文献２は、エルビウム・ヤグレーザー光源を備えるレーザー治療装置に関するものであり、ＣＯ２レーザー装置において水と空気の混合ミストを併用する装置を開示するような内容ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１３−２２６２７４号公報
【特許文献２】特開平７−５１２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明が解決しようとする問題点は、患部領域に対して高出力の炭酸ガスレーザー光の照射とともに水と空気からなる流体を噴射することにより、患部領域の炭化、熱変性を抑制しつつ患部領域のうちの所望部位の切開等の治療効率を向上し得るようにした高出力炭酸ガスレーザー装置が存在しない点である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、ハンドピース先端から患部に向けて高出力の炭酸ガスレーザー光を照射する高出力炭酸ガスレーザー装置であって、前記ハンドピースは、前記患部に向けて水と空気からなる流体を噴射する水流路と空気流路とを備えることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、炭酸ガスレーザー光とともに水と空気からなる混合流体（混合ミスト）を患部領域に噴射することによって、患部領域の炭化、熱変性を抑制し熱影響を緩和しつつ目的とする患部領域の切開、蒸散の処理速度を早め、治療効率を高めることが可能な高出力炭酸ガスレーザー装置を提供することができる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、水流路及び空気流路をハンドピース内部に備える構成の基に、ハンドピースから炭酸ガスレーザー光とともに水と空気からなる混合流体を患部領域に噴射することによって、患部領域の炭化、熱変性を抑制し熱影響を緩和しつつ目的とする患部領域の切開、蒸散の処理速度を早め、治療効率を高めることが可能な高出力炭酸ガスレーザー装置を提供することができる。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、ハンドピース先端に前記水流路及び空気流路の噴射端側を着脱自在に備える構成の基に、ハンドピースから炭酸ガスレーザー光を患部領域に照射するとともに、水流路及び空気流路の噴射端側から水と空気からなる混合流体を患部領域に噴射することによって、患部領域の炭化、熱変性を抑制し熱影響を緩和しつつ目的とする患部領域の切開、蒸散の処理速度を早め、治療効率を高めることが可能な高出力炭酸ガスレーザー装置を提供することができる。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、炭酸ガスレーザー光の出力を、１５Ｗ以上の高出力とする構成の基に、患部領域の炭化、熱変性を抑制し熱影響を緩和しつつ目的とする患部領域の切開、蒸散の処理速度を早め、治療効率を高めることが可能な高出力炭酸ガスレーザー装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の実施例に係る高出力炭酸ガスレーザー装置の概略構成図である。
【図２】図２は本実施例に係る高出力炭酸ガスレーザー装置における炭酸ガスレーザー光を患部に照射するともに水と空気からなる流体を患部に噴射するハンドピースの一例を示す概略正面図である。
【図３】図３は図２に示すハンドピースにおけるハンドピース先端部の概略正面図である。
【図４】図４は図２に示すハンドピースの概略断面図である。
【図５】図５は本実施例に係る高出力炭酸ガスレーザー装置におけるハンドピース本体、継ぎ部材、内筒を示す概略正面図である。
【図６】図６は本実施例の変形例に係るハンドピースにおける水流路と空気流路とを付加したハンドピース先端部を示す概略斜視図である。
【図７】図７は高出力の炭酸ガスレーザー光が、生体の患部領域に照射され場合の蒸散領域、炭化層、タンパク凝固層及び温熱層の生成形態を概念的に示す概略説明図である。
【図８】図８は生体の患部領域に照射された高出力の炭酸ガスレーザー光のエネルギー分布を断面形態及び斜視図形態で概念的に示す概略説明図である。
【図９】図９は高出力の炭酸ガスレーザー光が照射された患部領域における炭酸ガスレーザー光のエネルギーの高低と炭化層生成の難易の度合いとの関係を概念的に示す概略説明図である。
【図１０】図１０は患部領域において高出力の炭酸ガスレーザー光の照射と、水と空気とを混合ミスト状とした流体（水）による膜を張ることとを組み合わせた場合における炭酸ガスレーザー光のエネルギーの高低に応じた蒸散に有効な領域と炭化層ができ難い領域とを概念的に示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、患部領域の炭化、熱変性を抑制しつつ患部領域のうちの所望部位の切開等の治療効率を向上させるという目的を、ハンドピース先端から患部に向けて高出力の炭酸ガスレーザー光を照射する高出力炭酸ガスレーザー装置であって、前記ハンドピースは、前記患部に向けて水と空気からなる流体を噴射する水流路と空気流路とを備え、前記炭酸ガスレーザー光の出力は１５Ｗ以上であり、前記水流路及び空気流路をハンドピース内部に備え、又は、前記水流路及び空気流路の噴射端側をハンドピース先端に着脱自在に備える構成により実現した。
【実施例】
【００２２】
以下に本発明の実施例に係る高出力炭酸ガスレーザー装置について図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
まず、図７乃至図１０を参照して、本実施例に係る高出力炭酸ガスレーザー装置１において、炭酸ガスレーザー光Ｌの患部への照射と、水、空気からなる流体の患部への噴射との組み合わせによる患部組織の変化についての原理的説明を行う。
【００２４】
生体組織、例えば歯茎組織等は、その多くが水分であるため、単位面積当たりの熱エネルギーが大きいとされている炭酸ガスレーザー光Ｌの波長（例えば１０．６μｍ等）が有効に作用するところである。
【００２５】
図７に概念的に示すように、炭酸ガス（ＣＯ２）レーザー光Ｌが、生体の歯茎組織等の患部領域５１に照射されると、照射された患部領域５１は、一定範囲の蒸散領域５２を中央にして、その外側に炭化層５３、タンパク凝固層５４、温熱層５５というように分布する。
【００２６】
この場合、ある一定以上の単位面積当たりのエネルギーが投入されない患部領域５１は蒸散には至らない。
【００２７】
その変化は患部細胞の種類によって水分量や細胞膜の厚さ等が異なり、その変化も一様ではないため蒸散するエネルギー量を定義することは難しい。
【００２８】
上述した場合の炭酸ガスレーザー光Ｌのエネルギー分布(ガウシアン分布)について考察すると、これを図８に概念的に示すように表すことができる。
【００２９】
尚、図８左欄において、横軸は蒸散領域５２を中央とする患部領域５１の距離要素、縦軸は炭酸ガスレーザー光ＬのエネルギーＥの高低を概念的に表している。
【００３０】
また、図８右欄においては、炭酸ガスレーザー光Ｌのエネルギー分布と、蒸散領域５２、炭化層５３、タンパク凝固層５４及び温熱層５５の分布を斜視図態様で概念的に表している。
【００３１】
すなわち、炭酸ガスレーザー光Ｌのエネルギーが大きい中央部分が蒸散領域５２に対応し、エネルギーが小さくなる裾の部分が炭化層５３、タンパク凝固層５４及び温熱層５５に対応する
【００３２】
このように、組織蒸散(レーザー光の場合、切開も同じ)をした場合に、投入エネルギーが蒸散には至らない領域に前記炭化層５３、タンパク凝固層５４及び温熱層５５が生成する。
【００３３】
さらに詳述すると、ある領域の患部組織が蒸散する場合には、蒸散した患部組織ととともに多くの熱量は飛び去るが、若干残ったエネルギーが熱となり、残った患部組織の表面に薄い炭化層５３やタンパク凝固層５４が生成し、さらにその外側に温熱層５５が生成するのである。
【００３４】
ところで、高出力の炭酸ガスレーザー光Ｌの場合、短時間で高エネルギーを与えると同じ蒸散でも炭化層５３の生成は少ないが（中央領域）、炭酸ガスレーザー光Ｌの低エネルギー部分に相当する中央領域の外側領域では、図９に概念的に示すように、炭化層５３ができ易い。
【００３５】
これは前述の通り、患部組織が蒸散する場合には、蒸散した患部組織とともに多くの熱量は飛び去るが、若干残ったエネルギーが熱となり、残った患部組織の表面に薄い炭化層５３を形成するためである。
【００３６】
本発明の実施例においては、高出力炭酸ガスレーザー装置１からの高出力の炭酸ガスレーザー光Ｌの照射と、水と空気との併用で混合ミスト状とした流体（水）の膜を張ることとの組み合わせを実施する。
【００３７】
これにより、図１０に概念的に示すように、高出力の炭酸ガスレーザー光Ｌが照射された中央部分はそのエネルギーが高いため水の膜が蒸発し、かつ、その患部組織も蒸散させることができる。
【００３８】
一方、低エネルギーの炭酸ガスレーザー光Ｌが照射された中央部分より外側の患部領域５１では、水の膜によりそのエネルギーの多くが吸収され、その領域の患部組織５１を炭化させるほどのエネルギーは残らないため、炭化層５３ができ難くなる。
【００３９】
この段階でも混合ミスト状とした水が供給され、かつ、炭酸ガスレーザー光Ｌの照射は継続するので、連続して冷却と蒸散が起こり、この結果、連続であっても熱の蓄積が少なく蒸散が可能となる。
【００４０】
これにより、患部組織５１において、図１０に概念的に示すように、炭化層５３の生成が少ない蒸散（切開）状態を実現することが可能となる。
【００４１】
以上述べたように、炭酸ガスレーザー光Ｌの出力が、例えば１５Ｗ以上の高出力炭酸ガスレーザー装置１に水と空気の混合ミストの噴霧を組み合せることによって、切開時に十分なエネルギーが患部領域５１に伝わり、かつ、患部領域５１での冷却状態を保ち、患部組織の炭化や熱変性の発生を抑制することで、効率の良い切開又は蒸散作用を実現でき、結果として患部領域５１に対する治療の効率を上げることが可能となるものである。
【００４２】
尚、実際の高出力炭酸ガスレーザー装置１の炭酸ガスレーザー光Ｌの出力は、例えば１５〜２５Ｗに設定される。
【００４３】
次に、本実施例に係る高出力炭酸ガスレーザー装置１の具体的構成例について、図１乃至図５を参照して説明する。
【００４４】
本実施例に係る高出力炭酸ガスレーザー装置１は、図１に示すように、例えば直方体箱型上に構成した装置本体４２と、前記装置本体４２に内装され、この高出力炭酸ガスレーザー装置１全体の制御を行う制御部４３と、例えば波長１０．６μｍで、高出力（例えば１５Ｗ〜２５Ｗ）の炭酸ガスレーザー光Ｌを出力する炭酸ガスレーザー発信器４４と、前記装置本体４２とは別体に構成され、先端から患部に向けて炭酸ガスレーザー光Ｌを照射するように構成した図２にも示すハンドピース５と、炭酸ガスレーザー発信器４４、ハンドピース５間に接続され、炭酸ガスレーザー発信器４４からの炭酸ガスレーザー光Ｌを前記ハンドピース５に導光するマニピュレータ又はファイバーからなる導光路４５と、装置本体４２の動作に必要な各種操作入力及び各種情報表示を行う操作表示部４６と、装置本体４２に内装されるとともに、患部組織に向けて噴射するための水を収納した水タンク４７と、装置本体４２に内装されるとともに、患部組織に向けて噴射するための空気（圧力空気）を生成するエアーコンプレッサー等からなる空気供給源４８と、前記水タンク４７に一端を接続し、前記ハンドピース５に他端を接続した例えばパイプ材からなる水流路４９と、前記空気供給源４８に一端を接続し、前記ハンドピース５に他端を接続した例えばパイプ材からなる空気流路５０と、を有している。
高出力レーザー光の場合、ファイバーからなる導光路４５の場合はレーザー光の伝送ロスが多くなることから、各関節にレーザー光を反射させるミラーを設けたマニピュレータを使用した方が伝送効率がファイバーの場合よりも良好となるという利点がある。
【００４５】
前記ハンドピース５は、図２乃至図５に示すように、ハンドピース本体２と、先端にヘッド２５を取り付けたハンドピース先端部３とを着脱可能に構成している。
【００４６】
前記ハンドピース本体２は、筒体状に形成され、その外周を本体側グリップ４として機能させるようになっている。
【００４７】
前記ハンドピース本体２の先端側には継ぎ部材１１が配置され、この継ぎ部材１１に対して、レーザー光を集光するレンズ８がカートリッジ７内にレンズ押さえ９により固定されたレンズ固定部１０を装着している。
【００４８】
前記継ぎ部材１１の先端側には、ハンドピース先端部３を構成する内筒１２と、この内筒１２の外側に位置する外筒１３と配置している。
【００４９】
前記内筒１２は、前記ハンドピース５内で伝送される炭酸ガスレーザー光Ｌの導光路３２を形成するようになっている。
【００５０】
また、この内筒１２は、外径が先端に向かって例えば４段に漸次縮径する形状としている。
【００５１】
一方、前記外筒１３は、その内径が前記内筒１２の外径より大きい径に形成され、内筒１２の外径との間に隙間、即ち流体流路１４が形成されるようになっている。
【００５２】
また、前記外筒１３の外周部は先細の外筒側グリップ１５として機能するようになっている。
【００５３】
この外筒１３のハンドピース本体２側の端部と、前記継ぎ部材１１の先端側とは、固定リング１６を用いて連結している。
【００５４】
前記固定リング１６と継ぎ部材１１との連結部は、図５に示す継ぎ部材１１側の螺旋状溝１７に対し、固定リング１６側に設けられたロックピン１８が係合され、回転することによりマーク１７ａの位置にて固定され、また逆回転することにより取り外しができる着脱自在な構成となっている。
【００５５】
前記固定リング１６と外筒１３との連結部は、図４に示すようにストッパーリング１９及びＯリング２０を介して回転自在に嵌合されている。
【００５６】
前記外筒１３の外周部は、外筒側グリップ１５として機能するようになっている。
【００５７】
さらに、前記外筒１３の先端には、炭酸ガスレーザー光Ｌを反射して患部領域５１に照射する反射ミラー２１が配置されるとともに、三方リング２４を嵌着したヘッド２５を配置している。
【００５８】
前記三方リング２４は、その中央部に導光路３２を経て伝送される炭酸ガスレーザー光Ｌの出射孔２２を備えるとともに、出射孔２２の周りに例えば３個の噴出孔２３を設けている。
【００５９】
前記継ぎ部材１１には、接続口２７及び接続口２８が並列配置に設けられ、前記接続口２７には前記空気流路５０が接続され、前記接続口２８には前記水流路４９が接続されるようになっている。
【００６０】
前記接続口２７から供給される空気は、連絡孔２９及びカートリッジ７に形成された空間３０を経て内筒１２内の導光路３２内に至り、さらに、前記出射孔２２から噴射される。
【００６１】
一方、接続口２８から供給される水は、連絡孔３１を経て内筒１２と外筒１３との間に形成された流体流路１４、三方リング２４の噴出孔２３から噴射されて、前記空気と混合し、混合ミストとして患部領域に向けて噴射されるようになっている。
【００６２】
すなわち、本実施例に係る高出力炭酸ガスレーザー装置１においては、前記ハンドピース５内に、内部空気流路及び内部水流路を備える構成としている。
【００６３】
上述した構成の本実施例に係る高出力炭酸ガスレーザー装置１において、患部領域５１の切開時には、前記炭酸ガスレーザー発信器４４を動作させて炭酸ガスレーザー光Ｌを出力させ、前記導光路４５を経てハンドピース５内の導光路３２に伝送し、さらに、前記外筒１３の先端に設けた反射ミラー２１により炭酸ガスレーザー光Ｌを患部領域５１に照射する。
【００６４】
また、前記空気供給源４８から空気流路５０を経て接続口２７に至り、さらに、連絡孔２９、カートリッジ７に形成された空間３０、内筒１２内の導光路３２内を経て前記出射孔２２を経た空気を患部領域５１に噴射する。
【００６５】
さらに、前記水タンク４７から水流路４９を経て接続口２８に至り、さらに、前記連絡孔３１、流体流路１４、三方リング２４の噴出孔２３を経た水を患部領域５１に噴射する。
これにより、前記空気と水は混合され、混合ミストとして患部領域５１に向けて噴射されることになる。
【００６６】
上述した構成の本実施例に係る高出力炭酸ガスレーザー装置１によれば、既述した原理説明から明らかなように、例えば出力が１５〜２５Ｗの高出力の炭酸ガスレーザー光Ｌの患部領域５１への照射と、水と空気との混合ミストの患部領域５１への噴射とを組み合わせることにより、患部領域５１の切開時に十分なエネルギーがこの患部領域５１に伝わり、かつ、患部領域５１での冷却状態を保ち、患部組織の炭化や熱変性の発生を抑制することで、効率の良い切開又は蒸散作用を実現でき、結果として患部領域５１に対する治療の効率を確実に上げることができる。
【００６７】
図６はハンドピース先端部３の外周に、前記水流路４９と空気流路５０の先端部を例えば結束ベルト等からなる取り付け具５６を用いて取り付け、高出力の炭酸ガスレーザー光Ｌの患部領域５１への照射と、水と空気との混合ミストの患部領域５１への噴射とを可能とした構成の変形例のハンドピース５Ａを示すものである。
【００６８】
本実施例に係る高出力炭酸ガスレーザー装置１において、図６に示すような構成の変形例のハンドピース５Ａを採用した場合においても、上述した図４に示すハンドピース５を用いた場合と同様な効果を発揮させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、歯科治療のうちの外科手術（歯茎や粘膜の切開、蒸散）、根管治療、顎関節症の治療等に広範に適用可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１    高出力炭酸ガスレーザー装置
２    ハンドピース本体
３    ハンドピース先端部
４    本体側グリップ
５    ハンドピース
５Ａ  ハンドピース
７    カートリッジ
８    レンズ
９    レンズ押さえ
１０    レンズ固定部
１１    継ぎ部材
１２    内筒
１３    外筒
１４    流体流路
１５    外筒側グリップ
１６    固定リング
１７    螺旋状溝
１７ａ  マーク
１８    ロックピン
１９    ストッパーリング
２０    Ｏリング
２１    反射ミラー
２２    出射孔
２３    噴出孔
２４    三方リング
２５    ヘッド
２７    接続口
２８    接続口
２９    連絡孔
３０    空間
３１    連絡孔
３２    導光路
４２    装置本体
４３    制御部
４４    炭酸ガスレーザー発信器
４５    導光路
４６    操作表示部
４７    水タンク
４８    空気供給源
４９    水流路
５０    空気流路
５１    患部組織
５２    蒸散領域
５３    炭化層
５４    タンパク凝固層
５５    温熱層
５６    取り付け具
Ｌ    炭酸ガスレーザー光
【図１】
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【図２】
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【図３】
2016083013.tif 000005
【図４】
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【図５】
2016083013.tif 000007
【図６】
2016083013.tif 000008
【図７】
2016083013.tif 000009
【図８】
2016083013.tif 000010
【図９】
2016083013.tif 000011
【図１０】
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