(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器本体と、その内部に貯留した液体と、容器本体内に配設した超音波振動子とから成り、寝台や寝具に固定されて人の生体活動により生じた振動を検出する超音波振動検知センサＡと，２枚の合成樹脂製薄板と、両薄板の間に挟着固定した適宜の長さを有し且つその一端を閉鎖した弾性チューブと、弾性チューブの他端に連結した圧力検出器とから成り、寝台や寝具に敷設されて人の体重が加わることにより生じた空気圧を検出する空気圧検知センサＢと，前記超音波振動検知センサＡからの検出信号ｂｐ及び空気圧検知センサＢからの検出信号ｅｐが入力されると共に、当該両検出信号ｂｐ，ｅｐをデータ通信回路Ｈへ出力する制御装置Ｅと，前記制御装置Ｅからの各検出信号ｂｐ，ｅｐが入力され、超音波振動検知センサＡからの検出信号ｂｐが予め定めた閾値を越え、且つ空気圧検知センサＢからの検出信号ｅｐが予め定めた閾値を越えた値から当該閾値を下回る値となる時に、入院入所者の離床動作又は離床のための予備動作を知らせる警報を発する演算制御装置Ｆと，から構成したことを特徴とする離床警報装置。
【請求項２】
超音波振動検知センサＡからの検出信号ｂｐの最大振幅を１０００として、当該検出信号ｂｐに対する予め定めた閾値を４５０とすると共に、空気圧検知センサＢからの検出信号ｅｐの最大振幅を１０００として、当該検出信号ｅｐに対する予め定めた閾値を２５０とするようにした請求項１に記載の離床警報装置。
【請求項３】
演算制御装置Ｆを、超音波振動検知センサＡからの検出信号ｂｐにより入院入所者の安静、睡眠、異常等の状態判別を行なえる演算制御装置Ｆとした請求項１に記載の離床警報装置。
【請求項４】
空気圧検知センサＢの弾性チューブをゴム硬度４０から１００のゴムチューブとすると共に、その外径を５〜１０ｍｍ及び内径を３〜８ｍｍとするようにした請求項１に記載の離床警報装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、布団やベッド等の寝具上に於ける入院入所者などの生体情報や動作情報を介護室等へ送り、これ等の各情報を用いて人の状態判別をすることにより、介護や看護の充実と安全性の向上を図るようにした人の状態判別装置の改良に関するものであり、特に、入院入所者の離床動作又は離床のための準備動作をより迅速且つ正確に判別し、これを警報できるようにした離床警報装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
出願人は、先に超音波振動検知センサを用いて人の正常又は異常を自動的に且つ正確に判別し、介護士や看護師へ通報することにより介護や看護活動のより一層の充実を可能とした人の状態判別装置を開発し、これを特開２００４−２１６００６号として公開している。
【０００３】
図１０は、上記特開２００４−２１６００６号に係る人の状態判別装置の適用例を示すものであり、当該人の状態判別装置は、ベッドＣに取り付けした超音波振動検知センサＡと、ケーブル２４を介して超音波振動検知センサＡに連結した超音波送受信制御部Ｄとから構成されている。
【０００４】
また、前記超音波振動検知センサＡは、図１１に示す如く容器本体２１と液体２２と超音波振動子２３等から構成されており、超音波送受信制御部Ｄからケーブル２４を介して超音波入力信号ａが超音波振動子２３へ入力されることにより、超音波振動子２３から超音波信号ｃが発信され、この超音波信号ｃが液面２２ａで反射されることにより、反射超音波ｄが超音波振動子２３で受信され、ケーブル２４を介して超音波受信信号ｂが超音波送受信制御部Ｄへ入力される。
【０００５】
更に、前記超音波送受信制御部Ｄは、超音波送受信部２６と信号変換部２７とマイクロコンピュータ部２８等とから形成されており、マイクロコンピュータ部２８から送信パルス信号ａｐが発信されることにより、超音波送受信部２６から超音波入力信号ａが発信されると共に、超音波受信信号ｂが超音波送受信部２６へ入力されることにより、受信信号（検出信号）ｂｐがマイクロコンピュータ部２８へ入力される。
【０００６】
マイクロコンピュータ部２８では、前記所定の一定時間間隔毎に入力されて来る受信信号ｂｐの最大振幅値を基にして、最大振幅値のプロット、時系列データの正規化、標準偏差値の演算、高速フーリエ変換処理、危険度の演算及び演算した危険度と設定値との比較による人の状態の判定等の予め定められた処理を行い、人の状態の異常（例えば、心拍数の異常、動作の異常等）を看護師や介護師へ通報する。
【０００７】
上記特開２００４−２１６００６号に係る人の状態判別装置は、病院や介護施設における入院入所者のベッド上に於ける状態を比較的正確に遠隔から把握することができると共に、多数のベッドに対する集中管理システムを比較的安価に構築することができ、優れた実用的効用を奏するものである。
【０００８】
ところで、近年、認知症患者、車椅子の患者、寝たきり患者等を多く収容、看護する病院や介護施設においては、所謂医療技術上の事故以外に、入院入所者の転倒やベッドからの転落、施設から離脱等の医療技術以外の事故が多発する傾向にある。そのため、介護師や看護師の負担を軽減すると共に入院入所者の安全性を確保する観点から、前記転倒や転落、施設からの離脱等の事故を有効に防止する方策の確立が、緊急の課題とされている。
【０００９】
而して、上記の入院入所者の転倒や転落、施設からの離脱等の事故を防止するためには、事故に至る以前の入院入所者の行動、即ちベッドからの離床動作若しくは離床の前段階動作であるベッド上に於ける起き上がり動作を早期に検知し、看護師や施設のスタッフへ通報すると共に看護師やスタッフがベッドに駆けつけて介助することにより、入院入所者単独でのベッドからの完全な離脱を可能な限り防止する必要がある。
【００１０】
これに対して、前記特開２００４−２１６００６号に係る人の状態判別装置に於いては、超音波振動検知センサＡによるベッド等の振動の検知を介して人の状態を判断するようにしているため、所謂就寝中の入院入所者のベッド上に於ける通常の寝返り動作と、ベッドからの離床のための予備動作（即ち、上半身の起き上りやベッドサイド方向への身体の向きの変更）とを竣別することが困難で、結果として、入院入所者の離床動作を正確に検知することが出来ないという問題を抱えている。何故なら、両動作とも、ベッドの振動が比較的大きく且つ検出信号が類似した振動状態となるからである。
【００１１】
図１２の（ａ）は、ベッドに取付けたこの種超音波振動検知センサによる代表的な振動検知データの一例を示すものであり、Ｑ部が寝返りによる振動状態、Ｓ部が離床前の上半身の起き上り時の振動状態、Ｕ部が安静状態及びＸ部が離床状態を夫々示すものである。
同様に、図１２の（ｂ）は、上記振動検知データの他の例を示すものであり、Ｑ部が寝返り行動の、またＳ部が離床前の離床予備行動の位置を夫々示すものである。
【００１２】
ベッドに入院入所者が目をさまして横になっているときに多い現象であるが、振幅の範囲で設定する従来のデータから決定した離床行動を検出するための振動の振幅が一定時間継続する一般的な閾値に於いて、前記図１２の（ｂ）のＱ部及びＳ部の対比からも明らかなように、両者には、振動の振幅と継続時間が同じになる場合がある。従って、寝返りと離床前の上半身の起き上り動作とを正確に判別することが著しく困難となる。更に、「寝返り」と「ベッドからの離脱するためのベッドサイド側への寝返り」とを判別することは殆ど不可能であり、結果として、上述のように、離床のための予備動作中の入院入所者の状態変化を正確に検知できないと云う問題が残されている。
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−２１６００６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、従前の人の状態判別装置に於ける上述の如き問題、即ち超音波振動検知センサによるベッド上の入院入所者の就寝中における寝返り動作の検出信号と、ベッドからの離脱の予備動作としてのベッドサイド方向への寝返り動作や上半身の起き上り動作の検出信号とを正確に判別することができないため、入院入所者がベッドから完全に離床してしまう前の離床準備動作の段階でこれを検知することが困難で、結果として、転倒等の事故の発生を確実に防止することが出来ないと云う問題を解決せんとするものであり、超音波振動検知センサと圧力式振動感知センサとを併用することにより、迅速且つ確実に入院入所者の離床前の予備動作による振動と、通常の寝返りによる振動とを竣別することを可能とした離床警報装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本願請求項１の発明は、離床警報装置を、  容器本体と、その内部に貯留した液体と、容器本体内に配設した超音波振動子とから成り、寝台や寝具に固定されて人の生体活動により生じた振動を検出する超音波振動検知センサＡと，２枚の合成樹脂製薄板と、両薄板の間に挟着固定した適宜の長さを有し且つその一端を閉鎖した弾性チューブと、弾性チューブの他端に連結した圧力検出器とから成り、寝台や寝具に敷設されて人の体重が加わることにより生じた空気圧を検出する空気圧検知センサＢと，前記超音波振動検知センサＡからの検出信号ｂｐ及び空気圧検知センサＢからの検出信号ｅｐが入力されると共に、当該両検出信号ｂｐ，ｅｐをデータ通信回路Ｈへ出力する制御装置Ｅと，前記制御装置Ｅからの各検出信号ｂｐ，ｅｐが入力され、超音波振動検知センサＡからの検出信号ｂｐが予め定めた閾値を、且つ空気圧検知センサＢからの検出信号ｅｐが予め定めた閾値を越えた値から当該閾値を下回る値となる時に、入院入所者の離床動作又は離床のための予備動作を知らせる警報を発する演算制御装置Ｆと，から構成したことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、超音波振動検知センサＡからの検出信号ｂｐの最大振幅を１０００として、当該検出信号ｂｐに対する予め定めた閾値を４５０とすると共に、空気圧検知センサＢからの検出信号ｅｐの最大振幅を１０００として、当該検出信号ｅｐに対する予め定めた閾値を２５０とするようにしたものである。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、演算制御装置Ｆを、超音波振動検知センサＡからの検出信号ｂｐにより入院入所者の安静、睡眠、異常等の状態判別を行なえる演算制御装置Ｆとしたものである。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、空気圧検知センサＢの弾性チューブをゴム硬度４０から１００のゴムチューブとすると共に、その外径を５〜１０ｍｍ及び内径を３〜８ｍｍとするようにしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本願発明に於いては、入院入所者の動作に起因するベッドの振動を超音波振動検知センサにより、また、入院入所者の動作の変化を空気圧検知センサにより検出し、両センサの振動検知信号の変化から入院入所者の離床前の予備動作、即ちベッドや布団上における上半身の起き上り動作を検知する構成としているため、より確実に入院入所者の離床のための予備動作（離床前段階の動作）を検知することができる。その結果、入院入所者のベッド等からの離脱が確実に防止されることになり、徘徊中の転倒やベッドからの転落、施設からの離脱等の事故を大幅に減少させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る離床警報装置の全体系統図であり、人の状態判別と離床警報の両方を行えるようにした装置を示すものである。即ち、当該離床警報装置は、ベッドに取付けした超音波振動検知センサＡと、ベッドＣのマットＣ1上に敷設した空気圧検知センサＢと、超音波振動検知センサＡ及び空気圧検知センサＢの制御装置Ｅと、ナース室等の集中管理室に設置した演算制御装置Ｆと、各検知センサＡ、Ｂと制御装置Ｅ間を連結する信号ケーブルＫ1、Ｋ2と、各病室に設けた制御装置Ｅと集中管理室の演算制御装置Ｆ間を連結するデータ通信回路Ｈ及びＬＡＮ回路Ｌと、ＬＡＮ回路に介設したＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）Ｐ等から人の状態判別装置と離床警報を行えるシステムが構成されている。尚、ＭはベッドＣ上の入院入所者である。
【００２１】
前記超音波振動検知センサＡは、従前の図１０に示した超音波振動検知センサと同構造のものであるため、ここではその構造の説明を省略する。
【００２２】
前記空気圧検知センサＢは、図２及び図３に示す如く２枚の可撓性のプラスチック（ポリプロピレン）シート１（１５０ｍｍ×２００ｍｍ、厚さ０．７５ｍｍ）の間に外径７ｍｍ×内径５ｍｍの硬度４０〜１００のゴム製の断面円形のチューブ２を配設して、両シート１、１間にチューブ２を接着固定した状態で挟持したものである。
【００２３】
また、前記チューブ２は、図２のように水平に４段に亘って配設されており、各チューブ２の間隔は４０ｍｍに選定されている。
【００２４】
更に、前記チューブ２の一端開口には所謂圧力検出器Ｂ1が固定されており、また、チューブ２の他端は栓（図示省略）等により密封されている。
尚、両プラスチックシート１、１の外周縁は夫々接着により固定されている。また、シート１、１の外形寸法は任意に選定可能であるが、本発明のように入院入所者の上半身の起き上りを検出するような場合には２００〜３００ｍｍ×３００〜５００ｍｍ程度の大きさで十分である。
【００２５】
また、本実施形態では硬度４０〜１００のゴム製のチューブ２を使用しているが、弾力性を有するものであれば、その材質は如何なるものであってもよい。チューブ２の外・内径やその亘長も同様であり、外径３．５ｍｍ、内径２ｍｍの細パイプであっても使用可能であり、パイプ亘長も８００〜２０００ｍｍ位の間で適宜に選定可能である。また、パイプ２の配設形態も２〜１０段位の間で自由に選択可能であり、パイプの配列方向も縦方向配列であってもよい。
【００２６】
前記圧力検出器Ｂ1は、チューブ２の加圧力の変化（即ち、チューブ２の弾性歪みによる内圧変化）を検出し、これを電気出力ｅｐとして出力するためのものであり、圧電セラミックを利用する構成のものであっても、或いはコンデンサマイクロフォンを利用する構成のものであってもよいが、圧力分解能としては５ｋＰａ以上のものが望ましい。
【００２７】
前記各病室のベッドＣ毎に設けられる制御装置Ｅは、図４に示す如く、従前の超音波送受信制御装置Ｄの送受信部２６と信号変換部２７の機構と、空気圧検知センサＢの圧力検出器Ｂ1からの電気信号ｅｂ′のフィルタ装置２９及び信号変換器（Ａ／Ｄ）３０とを一体的に組付けしたものであり、当該制御装置Ｅからデータ通信回路ＨやＬＡＮ回路を通して演算制御装置Ｆへ超音波振動検知センサＡの出力ｂｐ及び空気圧検知センサＢの出力ｅｐが夫々送信されると共に、演算制御装置Ｆから制御装置Ｅへ超音波の送信パルス信号ａｐが入力される。
【００２８】
尚、本実施形態に於いては、前記空気圧検知センサＢの圧力検出器Ｂ1として（株）富士セラミックスのＦＫＳ−１１１型超高感度空圧センサを、超音波振動検知センサＡとして日本医療機器株式会社製のＡＮＣ-０１型センサを夫々使用している。
また、本発明においては、後述するように人の心拍数や呼吸、寝返り、離床等の人の状態（動作状態）を超音波振動検知センサＡからの検知信号を用いて判別するようにしているが、空気圧検知センサＢからの検知信号ｅｐを用いて前記各動作状態を判別するようにしてもよいことは勿論である。
【００２９】
次に、本発明に係る離床警報装置の作動について説明する。
図１を参照して、ベッドＣに取付けされた超音波振動検知センサＡからの超音波受信信号ｂは、制御装置Ｅに於いてディジタル信号に変換され、データ通信回線Ｈを通して演算制御装置Ｆの演算制御部Ｆａへ入力され、ここで前記特開２００４−２１６００６号に開示されている如きデータ処理が行われることにより、人の睡眠、寝返り、離床及び心拍、脈拍等の正常又は異常の判断等が行われる。また、各入院入所者Ｍのデータ等は適宜に表示部Ｆｂに表示されると共に、プリントアウトされる。更に、ＰＬＣを介してナースコールユニットへも必要な情報が移送される。
なお、図１の実施例では、監視対象ベッドＣを2箇所としているが、1から３６箇所程度を順次切り替え的に監視するようにしても良いことは勿論である。
【００３０】
前記空気圧検知センサＢの圧力検出器Ｂ1からの出力信号ｅｐも同様であり、制御装置Ｅからデータ通信回路Ｈを通して演算制御装置Ｆへ入力される。
【００３１】
而して、本発明に於いては、演算制御装置Ｆへ入力された空気圧検知センサＢからの圧力検出信号ｅｐは、入院入所者の離床前の予備動作（即ち、上半身の起立動作）の検出用信号として利用されており、具体的には超音波振動検知センサＡからの検出信号（受信信号）ｂｐと圧力センサからの検出信号ｅｐを比較し、両者の振幅値の変動幅の和が最大値になった時点を入院入所者Ｍが上半身を起して離床の準備に入った時点として、警報その他の必要な信号が発信される。
【００３２】
図５は、図１の実施形態に於いて、前記入院入所者Ｍが離床の準備動作に入った場合（即ち半身を起こしにかかった場合）の前記超音波振動検知センサＡの検出信号ｂｐと空気圧検知センサＢの検出信号ｅｐの一例を示すものであり、振動検知センサＡの検出信号ｂｐは、入院入所者ＭがベッドＣ上で上半身を起こすことによりベッドＣの振動が増加するため、その振幅値が増大する。
一方、空気圧検知センサＢの検出信号ｅｐの方は、入院入所者Ｍが上半身を起こすことにより、空気圧検知センサＢの弾性チューブ２内の内圧が減少し、その結果、圧力検出信号ｅｐの出力が低下し、その振幅値が下降する。
その結果、前記検出信号ｂｐは＋側に、また検出信号ｅｐは−側に夫々大きく変動し、両者の変動幅の和は最大値となる。本発明では、この最大値となった時点Ｔで、離床警報を発信するようにしている。
【実施例１】
【００３３】
図６の（ａ）・（ｂ）は、ベッドＣ上で入院入所者Ｍが就寝中の２０：００〜６：００の間に於ける超音波振動検知センサＡの出力ｂｐと、空気圧検知センサＢの検知出力ｅｐの一例を示す線図であり、図６の（ａ）・（ｂ）において、□は目視により入院入所者の離床動作を確認した時間位置を、また、○は警報が発生した時間位置を夫々示すものである。
【００３４】
この図６の（ａ）に示した実施例では、２３：３０及び４：３０に誤警報が夫々発せされており、更に５：１０頃には警報漏れが生じている。
誤警報や警報漏れを少なくして、離床の警報を最適に出力するためには、各センサＡ、Ｂの出力ｂｐ、ａｐに対する閾値の設定を的確に行う必要がある。そのため、某病院で入院入所者の就寝時間中のベッド振動を取得し、離床する際に発生する振動を確認して、空気圧検知センサＢと超音波振動検知センサＡとの離床警報を発する場合の閾値を検討した。
【００３５】
上記図６の（ｂ）は、閾値の設定調整により誤報及び警報漏れが無くなった場合の一例を示すものである。尚、図６の（ａ）で、□は目視により入院入所者が離床準備をしたことを判断した警報位置であり、また、○は空気圧検知センサＢが３５０及び超音波振動検知センサＡが５００の閾値であるときの警報発生位置である。図６の（ｂ）からも明らかなように、空気圧検知センサＢの閾値を２５０及び超音波振動検知センサＡの閾値を４５０とすることにより、誤警報及び漏れ警報の発生が皆無にとなる。
【００３６】
図７は、振動検知センサＡの警報発振閾値を４００、４５０、５００とした場合の空気圧検知センサＢの警報発信閾値に対する警報漏れ数を示すものであり、また、図８は誤報数を示すものである。このような検討を数箇所の病院から得たデータを基にして実施し、その結果から、本実施例においては、前述の通り警報を発する場合の具体的な閾値を空気圧検知センサＢについては２５０及び超音波振動検知センサＡについては４５０とするようにしており、両者の閾値２５０及び閾値４５０が夫々後述する図９の（ａ）・（ｂ）の如き条件下にあるときに、離床又は離床前の予備的動作に入ったことの警報を発するようにしている。
尚、図7等では、空気圧検知センサＢと超音波振動検知センサＡの閾値を変化させたときに目視判断の警報位置に警報がない場合は警報漏れとし、また、目視判断の警報位置以外に警報がある場合は誤報として、夫々閾値を検討した。なお、ここでは前記閾値として、両センサＡ，Ｂの検出出力ｂｐ，ｅｐの最大振動振幅を1000として、これを基準として各閾値を定めている。
【００３７】
即ち、図９の（ａ）・（ｂ）に示すように、空気検知センサＢの検出出力ｅｐについては、警報を発信する一つ前のステップに於ける値がその閾値を越えていることが、離床又は離床前の予備的動作の警報の発信条件になっており、振動検知センサＡの検出出力ｂｐが閾値を越え且つ空気圧検知センサの検知出力ｅｐが上方から下方へクロスしている場合に、警報が発信されることになる。
【００３８】
尚、本発明に於いては、上記の他に、図９の（ｃ）に示すように、保持時間ｔによる警報待機が警報発信条件の一つとして加えられており、検出出力ｂｐが閾値を越えると、保持時間ｔを1ポイント設定し、その期間中に検出出力ｅｐが閾値を下回ったときにも、警報を発信するようにしている。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、入院入所者等を対象とする介護施設や病院のみならず、子どもや成人等を対象とする一般病院等へも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の離床警報装置の使用状態を示す全体系統図である。
【図２】空気圧検知センサＢの平面図である。
【図３】図２のイーイ断面図である。
【図４】制御装置Ｅの構成系統図である。
【図５】超音波振動検知センサＡの検出信号ｂｐと空気圧検知センサＢの検出信号ａｐの入院入所者が上半身を起こした場合の変化状況を示すものである。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、ベッドＣ上で入院入所者Ｍが就寝中の２０：００〜６：００の間超音波振動検知センサＡと空気圧検知センサＢの各出力振動の一例を示すものである。
【図７】超音波振動検知センサＡの警報発信閾値を４００、４５０、５００とした場合の空気圧検知センサＢの警報発信閾値と警報漏れの関係を示す線図である。
【図８】図７と同じ条件下における空気圧検知センサＢの警報発信閾値と誤報数の関係を示す線図であり、（ａ）は誤報を生じたケースを、また、（ｂ）は誤報を生じなかったケースを夫々示すものである。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、各検出出力ｂｐ・ｅｐの閾値から警報判定をする場合の一例を示すものであり、また、（ｃ）は保持時間による警報待機を警報発信の条件に加えた場合の警報判定の一例を示すものである。
【図１０】特開２００４−２１６００６号に係る人の状態判別装置の全体構成図である。
【図１１】特開２００４−２１６００６号に係る超音波振動検知センサの構造説明図である。
【図１２】超音波振動検知センサＡによる代表的なベッド上の入院入所者の動作と振動データとの関係を示すものである。
【符号の説明】
【００４１】
ａ  超音波入力信号
ｂ  超音波受信信号
ｃ  超音波信号
ｄ  反射超音波
ａｐ  送信パルス信号
ｂｐ  超音波振動検知センサからの受信信号（検出信号）
ｅｐ  空気圧検知センサからの圧力検出信号
Ａ  超音波振動検知センサ
Ｂ  空気圧検知センサ
Ｂ1 圧力検出器
Ｃ  ヘッド
Ｃ1  敷マット
Ｅ  制御装置
Ｆ  演算制御装置
Ｆａ  演算制御部
Ｆｂ  表示部
Ｆｃ  メモリー部
Ｋ1・Ｋ2  ケーブル
Ｍ  入院入所者
Ｈ  データ通信回路
Ｌ  ＬＡＮ回路
Ｐ  ＰＬＣ
Ｔ  離床警報発信点
１  プラスチック薄板
２  弾性チューブ
２６  超音波送受信部
２７  信号変換部
２９  フィルタ装置
３０  信号変換器
【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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