(57)【要約】【課題】呼吸機能の検査に必要な口腔内圧の精度を向上させる技術の提供。【解決手段】検査補助装置３０は、被験者の呼吸機能の検査を補助する装置であり、筒部３２と、頬固定部３４とを備える。筒部３２は、筒状に形成され、呼吸機能の検査に用いられる検査装置に接続される。頬固定部３４は、被験者の頬を固定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者（１００）の呼吸機能の検査を補助する検査補助装置（３０，５０，７０，８０）であって、
筒状に形成され、前記呼吸機能の検査に用いられる検査装置（４）に接続される筒部（３２）と、
前記被験者の頬を固定する頬固定部（３４，５２，７２，８２）と
を備える、検査補助装置。
【請求項２】
前記頬固定部は、
前記被験者の頬を口腔内から保持する構造である、請求項１に記載の検査補助装置。
【請求項３】
前記頬固定部は、
前記口腔内に配置される基部（３６）と、
流体が流入することで、前記基部から外側に膨張する容器（３８，３９）と
を更に備える、請求項２に記載の検査補助装置。
【請求項４】
前記頬固定部は、
前記口腔内に配置される基部（３６）と、
前記基部から外側に付勢する付勢部（５４，５６）と
を更に備える、請求項２に記載の検査補助装置。
【請求項５】
前記頬固定部は、
前記被験者の頬を口腔の外側において保持する構造である、請求項１に記載の検査補助装置。
【請求項６】
前記頬固定部は、
帯状に形成された帯部（７４）と、
前記帯部の一方の面に配置され、流体が流入することで膨張する容器（７６，７８）と
を更に備える、請求項５に記載の検査補助装置。
【請求項７】
前記頬固定部は、
板状に形成された第１板部（８６）と、
前記第１板部との間に隙間を有し、前記第１板部に対向して配置された板状の第２板部（５８）と
を更に備える、請求項５に記載の検査補助装置。
【請求項８】
前記第１板部及び第２板部は、
互いに対向する面から内側に向けて付勢する付勢部（９０，９１）を、更に備える、請求項７に記載の検査補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、呼吸機能の検査を補助する検査補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されているように、被験者の呼吸機能の検査する技術が知られている。このような技術の中には、被験者の脈波を計測した結果に基づいて算出した胸腔内圧の変化量の相対値にキャリブレーション係数を乗じることで胸腔内圧の変化量の絶対値へと変換する技術がある。
【０００３】
キャリブレーション係数の算出は、口腔内圧の変化量と胸腔内圧の変化量とが線形の関係となるような状態にし、呼吸の深さを変化させた上で、複数回の呼吸を被験者に実施させることで計測した口腔内圧に基づいて実施する。この口腔内圧の計測は、圧力センサを有したマウスピース、即ち、検査装置を用いて実施されることが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２２６４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の検査装置を用いて口腔内圧を計測する場合、被験者の頬は、固定されておらず、呼吸の深さを変えるごとに異なる状態となる可能性がある。このような場合、被験者の口腔の容積は、呼吸ごとに変化してしまい、一定に保たれない可能性がある。
【０００６】
被験者の口腔の容積が保たれない状況で計測された口腔内圧を用いてキャリブレーション係数を算出すると、そのキャリブレーション係数は、口腔の容積の変化量を含んだ結果となり、誤差を含んだものとなる。
【０００７】
つまり、従来の技術では、呼吸機能の検査に必要な口腔内圧を精度良く計測することが困難であるという課題がある。
そこで、本発明は、呼吸機能の検査に必要な口腔内圧の精度を向上させる技術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】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様は、被験者の呼吸機能の検査を補助する検査補助装置（３０，５０，７０，８０）に関する。
検査補助装置は、筒部（３２）と、頬固定部（３４，５２，７２，８２）とを備える。筒部は、筒状に形成され、呼吸機能の検査に用いる検査装置（４）に接続される。頬固定部は、被験者の頬を固定する。
【０００９】
このような検査補助装置によれば、頬固定部によって被験者の頬が固定される。このため、被験者が呼吸の深さを変えて呼吸を行う場合であっても、頬の位置が変化することを低減でき、その被験者の口腔の容積を一定に保つことができる。
【００１０】
この結果、検査補助装置によれば、被験者が呼吸の深さを変えて呼吸を行う場合に、各呼吸における口腔の容積を一定として各呼吸での口腔内圧を計測させることができる。よって、検査補助装置によれば、検査装置にて計測される口腔内圧から口腔の容積の変化量による誤差を低減できる。
【００１１】
換言すると、検査補助装置によれば、呼吸機能の検査に必要な口腔内圧が胸腔内圧と線形の関係である状態を保ち、精度良く計測させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】呼吸機能検査システムの概略構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の検査補助装置において容器を収縮させた状態での斜視図である。
【図３】第１実施形態の検査補助装置において容器を膨張させた状態での斜視図である。
【図４】検査補助装置の効果を示すグラフである。
【図５】第２実施形態における検査補助装置を示す説明図である。
【図６】ロック機構の構造を示す説明図である。
【図７】第２実施形態の検査補助装置の変形例を示す説明図である。
【図８】第３実施形態における検査補助装置の構成を示す図であり、（Ａ）は被験者に装着した状態での上面図、（Ｂ）は被験者に装着した状態での側面図、（Ｃ）は被験者に装着した状態での正面図である。
【図９】第４実施形態の検査補助装置の構成を示す図であり、（Ａ）は被験者に装着した状態での上面図、（Ｂ）は被験者に装着した状態での側面図、（Ｃ）は被験者に装着した状態での正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［１．  第１実施形態］
＜１−１  呼吸機能検査システム＞
図１に示す呼吸機能検査システム１は、被験者１００の呼吸機能を検査するシステムである。
【００１４】
呼吸機能の検査とは、被験者１００の呼吸器における機能を検査することである。本実施形態における呼吸機能の検査には、被験者１００の脈波を表す脈波信号に基づいて推定した推定胸腔内圧を、当該被験者１００の胸腔内圧の変化量の絶対値へと変換することを含む。
【００１５】
呼吸機能検査システム１は、検査装置４と、検査補助装置３０とを備えている。
検査装置４は、本体部６と、圧力センサ８と、脈波センサ１０と、内圧算出装置２０とを備えている。
【００１６】
本体部６は、筒状の部材である。本体部６では、被験者１００が吸い込む空気である吸気、及び被験者１００が吐き出した空気である呼気が筒内を流動する。本体部６には、外部から吸気が流入する孔である吸気口が穿孔されている。そして、本体部６の一方の端部には、外部からの空気の流入を低減する一方弁１６が設けられている。
【００１７】
圧力センサ８は、圧力を計測する周知のセンサであり、被験者１００の口腔内圧を計測する。脈波センサ１０は、被験者１００の脈波を計測する周知のセンサである。本実施形態における脈波センサ１０として、被験者１００に装着される光学式の脈波センサを用いてもよいし、被験者１００に装着される圧電式の脈波センサを用いてもよい。
【００１８】
内圧算出装置２０は、記憶部２２と、制御部２４とを備えている。
記憶部２２は、書換可能な不揮発性の記憶装置である。この記憶部２２の一例として、ハードディスクドライブやフラッシュメモリ等が考えられる。
【００１９】
制御部２４は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵを有した周知のマイクロコンピュータを中心に構成された周知の制御装置である。制御部２４のＲＯＭには、制御部２４が各種処理を実行するための処理プログラムが格納されている。各種処理には、係数算出処理、胸腔内圧算出処理が含まれる。
【００２０】
胸腔内圧算出処理は、被験者１００の脈波を表す脈波信号に基づいて推定した当該被験者１００の推定胸腔内圧に、キャリブレーション係数を乗じることで、当該被験者１００の胸腔内圧の変化量の絶対値へと変換する処理である。係数算出処理は、キャリブレーション係数を算出する処理である。
【００２１】
すなわち、被験者１００は、検査装置４を介して呼吸をする。被験者１００が空気を吸い込むと、外部からの空気は、本体部６の吸気口を介して本体部６に流入する。そして、本体部６内に流入した空気（吸気）は、被験者１００の口腔を経て、被験者１００の胸腔内へと移動する。
【００２２】
被験者１００が空気を吐き出すと、被験者１００の胸腔からの空気は、口腔を経て本体部６へと流入する。さらに、本体部６内に流入した空気（吸気）は、一方弁１６を通過して外部へと流出する。
【００２３】
検査装置４の圧力センサ８は、被験者１００による一回の呼吸によって本体部６の筒内を移動する空気の圧力を口腔内圧として計測する。また、脈波センサ１０は、被験者１００が呼吸を実施している期間での脈波を計測する。
【００２４】
そして、内圧算出装置２０は、脈波センサ１０で計測された脈波信号に従って、１拍の脈波における振幅のピークを結んだ第１包絡線を作成し、その第１包絡線のピークを結んだ第２包絡線を作成する。さらに、内圧算出装置２０は、第１包絡線と第２包絡線との差分を推定胸腔内圧として算出する。
【００２５】
内圧算出装置２０は、推定胸腔内圧にキャリブレーション係数を乗じることで、推定胸腔内圧を胸腔内圧の変化量の絶対値へと変換する。
なお、キャリブレーション係数は、呼吸器機能の検査を実施する前に事前に求められている。このキャリブレーション係数は、次の手順で求められている。まず、深さの異なる呼吸を被験者１００に実施させるごとに、被験者１００の口腔内圧と被験者１００の推定胸腔内圧とを計測する。そして、呼吸ごとの口腔内圧の変化量と推定胸腔内圧との関係における傾きを、キャリブレーション係数として求める。
【００２６】
胸腔内圧とは、被験者１００の胸腔空間内における圧力である。また、推定胸腔内圧とは、脈波信号の振幅の相対的な変化に基づく圧力の推移を表すものであり、胸腔内圧の相対値である。
＜１−２  検査補助装置＞
図２，図３に示す検査補助装置３０は、被験者１００の呼吸機能の検査を補助する装置である。実施形態における検査補助装置３０は、検査装置４の本体部６の一方弁１６が設けられていない端部に接続される。
【００２７】
図２に示すように、検査補助装置３０は、筒部３２と、頬固定部３４とを備える。
筒部３２は、筒状に形成されている。この筒部３２の一端は、検査装置４の本体部６の一方弁１６が設けられていない端部に接続される。
【００２８】
頬固定部３４は、被験者１００の頬を固定する機構である。本実施形態の頬固定部３４は、被験者１００の頬を口腔内から保持する構造であり、基部３６と、容器３８，３９と、チューブ４０と、弁４２と、押圧板４４，４６とを備えている。
【００２９】
基部３６は、弧（即ち、弓）状に形成された部材であり、被験者１００の口腔内に配置される。この基部３６は、径方向に沿って貫通する貫通孔を有する。この貫通孔には、筒部３２の他端が挿通される。
【００３０】
容器３８，３９は、伸縮可能に構成された部材であり、流体が流入することで膨張する。容器３８，３９は、袋状に形成されていてもよい。チューブ４０は、図示しないポンプから容器３８，３９への流体の流路を構成する管である。容器３８，３９へと流入する流体は、空気であることが好ましいが、人体に無害な液体（例えば、水）であってもよい。弁４２は、容器３８，３９からポンプへの逆流を低減する。
【００３１】
押圧板４４，４６は、長尺に形成された板状の部材であり、基部３６における弧の端部の各々から接線方向に延出するように固定されている。この押圧板４４，４６は、図３に示すように、容器３８，３９が膨張することで、基部３６における弧の端部を中心として基部３６の外側へと押し広げられる。
［１−３  第１実施形態の作用効果］
まず、検査装置４の本体部６の一方弁１６が設けられていない端部に、検査補助装置３０の筒部３２を接続して、検査補助装置３０の頬固定部３４を被験者１００の口腔内に挿入する。
【００３２】
そして、容器３８，３９に流体を送り込み、容器３８，３９を膨張させる。すると、容器３８，３９に押された押圧板４４，４６は、基部３６への固定端を中心として基部３６の外側へと押し広げられ、被験者１００の頬に当接する。これにより、被験者１００の頬が口腔の内側から固定される。
【００３３】
（１ａ）  したがって、検査補助装置３０によれば、被験者１００が呼吸の深さを変えて呼吸を行う場合であっても、頬の位置が変化することを低減でき、その被験者１００の口腔の容積を一定に保つことができる。
【００３４】
（１ｂ）この結果、検査補助装置３０によれば、被験者１００が呼吸の深さを変えて呼吸を行う場合に、各呼吸における口腔の容積を一定として各呼吸での口腔内圧を計測させることができる。よって、検査補助装置３０によれば、検査装置４にて計測される口腔内圧から誤差を低減できる。
【００３５】
（１ｃ）  すなわち、検査補助装置３０によれば、呼吸機能の検査に必要な口腔内圧を精度良く計測させることができる。
（１ｄ）  以上説明したことから、検査補助装置３０を用いた口腔内圧を用いてキャリブレーション係数を算出すれば、そのキャリブレーション係数を精度の高いものとすることができる。このことは、図４に示すグラフからも明らかである。
【００３６】
なお、図４は、深さの異なる呼吸を被験者に実施させた場合に計測した、呼吸ごとにおける口腔内圧の変化量と脈波に基づく推定胸腔内圧との関係を、頬固定部３４の有無によって表したグラフである。
【００３７】
このグラフから、頬固定部３４が存在していない場合、口腔内圧の増加に対して、脈波に基づく推定胸腔内圧の変化は小さく、口腔内圧の変化量と胸腔内圧の変化量との線形性が崩れている。これに対して、検査補助装置３０のように頬固定部３４が存在している場合には、口腔内圧の増加に対して、脈波に基づく推定胸腔内圧が適切に変化しており、口腔内の容積が一定に保たれ、呼吸機能の検査に必要な口腔内圧を胸腔内圧とで線形の関係に保ったまま精度良く計測可能となることがわかる。
【００３８】
（１ｅ）  また、検査補助装置３０によれば、容器３８，３９を縮小させた状態で、被験者１００の口腔内に入れることができる。したがって、呼吸機能の検査の際に、検査補助装置３０を被験者１００の口腔内にスムーズに挿入でき、呼吸機能の検査をスムーズに行うことができる。
［２．  第２実施形態］
第２実施形態における検査補助装置は、第１実施形態の検査補助装置３０とは頬固定部の構成が異なる。このため、共通する構成については、同一符号を付して説明を省略し、相違点である頬固定部を中心に説明する。
＜２−１  検査補助装置＞
図５に示すように、検査補助装置５０は、筒部３２と、頬固定部５２とを備える。
【００３９】
頬固定部５２は、被験者１００の頬を固定する機構である。本実施形態の頬固定部５２は、被験者１００の頬を口腔内から保持する構造であり、基部３６と、押圧板４４，４６と、付勢部５４，５６と、ロック機構５８，５９とを備えている。
【００４０】
付勢部５４，５６は、基部３６の径方向に沿って押圧板４４，４６を外側に付勢する部材である。本実施形態における付勢部５４，５６は、コイルばねによって構成されている。
【００４１】
図６に示すように、ロック機構５８，５９は、各々、レバー６０と、回動軸６２とを有している。
レバー６０は、長尺状の部材である。本実施形態におけるレバー６０の形状は、Ｓ字形に形成されている。レバー６０は、一端が付勢部５４，５６と押圧板４４，４６との間に位置し、他端が基部３６の表面から突出するように、中央部分において回動軸６２によって軸支されている。なお、レバー６０において、付勢部５４，５６と押圧板４４，４６との間に位置する一端を、作用点側端６３と称す。また、レバー６０において、基部３６の表面から突出する他端を、力点側端６４と称す。
【００４２】
すなわち、ロック機構５８，５９では、レバー６０の力点側端６４が押圧されると、レバー６０の作用点側端６３が持ち上がる。これにより、付勢部５４，５６の付勢力が解放され、付勢部５４，５６が、押圧板４４，４６を基部３６の径方向に沿って外側に付勢する。
［２−２  第２実施形態の作用効果］
（２ａ）  検査装置４の本体部６の一方弁１６が設けられていない端部に、検査補助装置５０の筒部３２を接続して、検査補助装置５０の頬固定部５２を被験者１００の口腔内に挿入する。
【００４３】
そして、レバー６０の力点側端６４を被験者１００が歯などで押圧すると、付勢部５４，５６の付勢力によって、押圧板４４，４６が基部３６の外側へと押し広げられる。すると、押圧板４４，４６は、被験者１００の頬に当接し、被験者１００の頬が口腔の内側から固定される。
【００４４】
（２ｂ）  したがって、検査補助装置５０によれば、被験者１００が呼吸の深さを変えて呼吸を行う場合であっても、頬の位置が変化することを低減でき、その被験者１００の口腔の容積を一定に保つことができる。
［２−３  第２実施形態の変形例］
上記第２実施形態における検査補助装置５０の頬固定部５２は、基部３６と、押圧板４４，４６と、付勢部５４，５６と、ロック機構５８，５９とを備えていたが、頬固定部５２の構造は、これに限るものではない。頬固定部５２は、例えば、図７に示すように、付勢部５４，５６と、ロック機構５８，５９とが省略され、基部３６と、押圧板４４，４６とによって構成されていてもよい。すなわち、頬固定部５２は、長尺に形成された板状の押圧板４４，４６を、基部３６に弧の端部の各々から接線方向に延出するように固定することで、その押圧板４４，４６を板バネとして機能させてもよい。
【００４５】
このような頬固定部５２であれば、簡易な構成で、被験者１００の頬が変位することを低減できる。
［３．  第３実施形態］
第３実施形態における検査補助装置は、第１実施形態の検査補助装置３０または第２実施形態の検査補助装置５０とは頬固定部の構成が異なる。このため、共通する構成については、同一符号を付して説明を省略し、相違点である頬固定部を中心に説明する。
＜３−１  検査補助装置＞
図８（Ａ），図８（Ｂ），図８（Ｃ）に示すように、検査補助装置７０は、筒部３２と、頬固定部７２とを備える。
【００４６】
頬固定部７２は、被験者１００の頬を固定する機構である。本実施形態の頬固定部７２は、被験者１００の頬を外部から保持する構造であり、帯部７４と、容器７６，７８とを備えている。
【００４７】
帯部７４は、帯状に形成され、被験者１００の頭部に装着される部材である。この帯部７４は、厚さ方向に沿って貫通する貫通孔を有する。この貫通孔には、筒部３２が挿通される。
【００４８】
容器７６，７８は、流体が流入することで膨張する。容器７６，７８は、袋状に形成されていてもよい。容器７６，７８へは、図示しないポンプ、チューブなどを介して流体が流入する。この容器７６，７８へと流入する流体は、空気であることが好ましいが、人体に無害な液体（例えば、水）であってもよい。
【００４９】
容器７６，７８は、帯部７４の一方の面に固定されている。一方の面とは、被験者１００の頭部と対向する面である。更に言えば、容器７６，７８は、帯部７４の一方の面において、被験者１００の頬と対向する位置に配置されている。
［３−２  第３実施形態の作用効果］
（３ａ）  検査装置４の本体部６の一方弁１６が設けられていない端部に、検査補助装置７０の筒部３２を接続して、その筒部３２の端部を被験者１００に咥えさせる。そして、被験者１００の頭部に帯部７４を装着し、容器７６，７８に流体を送り込む。すると、容器７６，７８は膨張して被験者１００の頬を外側から押圧する。
【００５０】
（３ｂ）  これにより、被験者１００の頬が外側から固定される。したがって、被験者１００が呼吸の深さを変えて呼吸を行う場合であっても、頬の位置が変化することを低減でき、その被験者１００の口腔の容積を一定に保つことができる。
【００５１】
（３ｃ）  換言すると、検査補助装置７０によれば、呼吸機能の検査に必要な口腔内圧を精度良く計測させることができる。
［４  第４実施形態］
第４実施形態における検査補助装置は、第４実施形態の検査補助装置７０とは頬固定部の構成が異なる。このため、共通する構成については、同一符号を付して説明を省略し、相違点である頬固定部を中心に説明する。
＜４−１  検査補助装置＞
図９（Ａ），図９（Ｂ），図９（Ｃ）に示すように、検査補助装置８０は、筒部３２と、頬固定部８２とを備える。
【００５２】
頬固定部８２は、被験者１００の頬を固定する機構である。本実施形態の頬固定部８２は、被験者１００の頬を外部から保持する構造であり、基板部８４と、第１板部８６と、第２板部８８と、付勢部９０，９１と、パッド９２，９３とを備えている。
【００５３】
基板部８４は、板状に形成された部材である。本実施形態における基板部８４の形状は矩形状である。
第１板部８６は、板状に形成された部材である。第２板部８８は、板状に形成された部材である。
【００５４】
第１板部８６と第２板部８８とは、互いに対向し、両者の間に隙間を形成するように、基板部８４の互いに平行な端辺から同一の方向に向けて立設されている。第１板部８６と第２板部８８とは、第１板部８６と第２板部８８との間の隙間に被験者１００の頭部が収容可能となるように立設されている。
【００５５】
付勢部９０，９１は、付勢する部材、例えば、コイルバネである。付勢部９０，９１は、それぞれ、第１板部８６及び第２板部８８の互いに対向する面から、内側に付勢するように第１板部８６及び第２板部８８に固定されている。
【００５６】
パッド９２，９３は、緩衝材であり、付勢部９０，９１の第１板部８６及び第２板部８８に固定された側の端部とは反対側の端部に固定されている。
［４−２．  第４実施形態の効果］
（４ａ）  検査装置４の本体部６の一方弁１６が設けられていない端部に、検査補助装置８０の筒部３２を接続して、その筒部３２の端部を被験者１００に咥えさせる。そして、第１板部８６と第２板部８８とによって、被験者１００の頭部を挟み込む。すると、付勢部９０，９１によって付勢されたパッド９２，９３が、被験者１００の頬を外側から押圧する。
【００５７】
（４ｂ）  これにより、被験者１００の頬が外部から固定される。したがって、被験者１００が呼吸の深さを変えて呼吸を行う場合であっても、頬の位置が変化することを低減でき、その被験者１００の口腔の容積を一定に保つことができる。
【００５８】
（４ｃ）  換言すると、検査補助装置８０によれば、呼吸機能の検査に必要な口腔内圧を精度良く計測させることができる。
［５．  その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【００５９】
なお、上記実施形態の構成の一部を省略した態様も本発明の実施形態である。また、上記実施形態と変形例とを適宜組み合わせて構成される態様も本発明の実施形態である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も本発明の実施形態である。
【００６０】
上記実施形態の説明で用いる符号を特許請求の範囲にも適宜使用しているが、各請求項に係る発明の理解を容易にする目的で使用しており、各請求項に係る発明の技術的範囲を限定する意図ではない。
【符号の説明】
【００６１】
１…呼吸機能検査システム  ４…検査装置  ６…本体部  ８…圧力センサ  １０…脈波センサ  １６…一方弁  ２０…内圧算出装置  ２２…記憶部  ２４…制御部  ３０，５０，７０，８０…検査補助装置  ３２…筒部  ３４，５２，７２，８２…頬固定部  ３６…基部  ３８，３９，７６，７８…容器  ４０…チューブ  ４２…弁  ４４，４６…押圧板  ５４，５６，９０，９１…付勢部  ５８，５９…ロック機構  ６０…レバー  ６２…回動軸  ６３…作用点側端  ６４…力点側端  ７４…帯部  ８４…基板部  ８６…第１板部  ８８…第２板部  ９２，９３…パッド  １００…被験者
【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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