(57)【要約】【課題】被験者の手首における脈波を正確に測定できる位置に、容易かつ的確に装着して、かつ、装着状態を維持できる脈波測定装置を提供すること。【解決手段】脈波測定装置１を手首２に装着した被験者が、操作スイッチ（１６）を押すと（電源オン）、エアポンプ（不図示）が駆動する。そして、エアポンプが供給した空気が、空気袋（１３）に流入し、空気袋（１３）の空気圧が所定の圧力値になるまで、空気袋（１３）を膨張させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の手首に装着して当該被験者の脈拍数等を測定する脈波測定装置において、
被験者の掌側手首に装着される少なくとも脈波測定センサを備える本体部を有し、
当該本体部には装着時に被験者の手首に巻回して互いに接合される第１と第２のバンドが取り付けられ、
前記一方のバンドの手首側となる内側に空気袋が設けられ、他方のバンドは前記一方のバンドの外側に接合され、
前記本体部に前記空気袋に所定の圧力の圧縮空気を供給する空気供給装置を備えたことを特徴とする脈波測定装置。
【請求項２】
前記空気供給装置は、少なくとも電動エアポンプと、当該電動エアポンプからの圧縮空気を前記空気袋に導通する配管部材とを備え、
前記配管部材は、前記電動エアポンプからの圧縮空気の導入部と前記空気袋への圧縮空気の導出部と、空気圧センサと、排気弁とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の脈波測定装置。
【請求項３】
前記空気供給装置は、前記装着時に、前記電動エアポンプの駆動により供給される圧縮空気が空気袋に供給され、前記空気圧センサが所定の空気圧を検出すると圧縮空気の供給を停止する制御装置を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の脈波測定装置。
【請求項４】
前記本体部は、略Ｌ字型筐体を有し、当該略Ｌ字型筐体の長辺部が被験者の掌側手首に接して装着されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の脈波測定装置。
【請求項５】
前記略Ｌ字型筐体の長辺部に少なくとも前記脈波測定センサ及び前記空気供給装置が配設され、前記略Ｌ字型筐体の短辺部に少なくとも電池が収容されることを特徴とする請求項４に記載の脈波測定装置。
【請求項６】
前記略Ｌ字型筐体の長辺部の上面に前記脈波測定装置の操作スイッチ及び前記排気弁の操作部を設けたことを特徴とする請求項４又は５に記載の脈波測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者の手首に装着し当該被験者の脈拍数等を測定する脈波測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被験者の手首に装着し、当該被験者の脈拍数を測定する脈拍数測定装置が様々提案されており、例えば、特許文献１には、腕時計型の脈拍数測定装置が開示されている。
前記腕時計型の脈拍数測定装置は、脈波（脈拍数）を測定するセンサを備えた本体部、及び、本体部を被験者の手首に装着させる装着バンドを有する。そして、前記装着バンドは、バンド穴が形成された第１の装着バンドと、尾錠及びつく棒を備える第２の装着バンドとから構成される。
【０００３】
前記腕時計型の脈拍数測定装置を被験者の手首に装着するためには、前記本体部を当該被験者の脈波を測定できる位置、すなわち、掌側手首にあてがい、前記尾錠に第１の装着バンドを通し、装着バンドを適当な力で締め込み、当該第１の装着バンドに形成されたバンド穴に前記つく棒を挿入する。そして、装着後、脈拍数の測定を開始する。
【特許文献１】特開２００７−７５４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前述の尾錠式では、前記本体部を当該被験者の脈波を測定できる位置にあてがい、装着バンドを締め込むと、装着バンドを締め込む際に、本体部が脈波を測定できる位置からずれてしまう恐れがあった。また、通常、締め込みは利き腕で実行するため、本体部を装着するのは、当該利き腕とは逆の腕であり、装着する腕が常に同じになってしまうという問題があった。
【０００５】
また、前述の尾錠式では、予め定められたバンド穴位置で第１の装着バンド及び第２の装着バンドが固定されるため、個人の手首周長を吸収できず、締めすぎたり又は緩すぎたりして、最適な測定装着圧を得ることが困難であった。
そのため、バンドを締めすぎた状態で、脈拍数測定装置（脈波測定装置）を長時間装着すると、血流を阻害するなど、人体に悪影響を及ぼす。また、バンドが緩すぎると、脈波の測定精度が低下してしまう。
ここで、測定装着圧とは、脈波測定装置、当該装置の装着バンドが被験者の手首に接触する圧力をいう。
【０００６】
さらに、長時間にわたり脈波測定装置を装着し定期的に被験者の脈波を測定する場合、脈波測定装置の装着作業は煩雑であるので、非測定時にはバンドを緩め、測定時にはバンドを締め込む作業を繰り返し行うことが多くなるが、このようなことは、被験者にとって負担が大きく、被験者にストレスを与える。その結果、被験者の脈拍数が上昇し、正常状態の脈拍数が測定できなくなるという問題もあった。
【０００７】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、被験者の手首における脈波を正確に測定できる位置に、容易かつ的確に装着し、かつ、当該装着状態を維持できる脈波測定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】
【０００８】
第１の技術手段は、被験者の手首に装着して当該被験者の脈拍数等を測定する脈波測定装置において、被験者の掌側手首に装着される少なくとも脈波測定センサを備える本体部を有し、当該本体部には装着時に被験者の手首に巻回して互いに接合される第１と第２のバンドが取り付けられ、前記一方のバンドの手首側となる内側に空気袋が設けられ、他方のバンドは前記一方のバンドの外側に接合され、前記本体部に前記空気袋に所定の圧力の圧縮空気を供給する空気供給装置を備えたことを特徴とする脈波測定装置である。
【０００９】
第２の技術手段は、第１の技術手段の脈波測定装置において、前記空気供給装置は、少なくとも電動エアポンプと、当該電動エアポンプからの圧縮空気を前記空気袋に導通する配管部材とを備え、前記配管部材は、前記電動エアポンプからの圧縮空気の導入部と前記空気袋への圧縮空気の導出部と、空気圧センサと、排気弁とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
第３の技術手段は、第１又は第２の技術手段の脈波測定装置において、前記空気供給装置は、前記装着時に、前記電動エアポンプの駆動により供給される圧縮空気が空気袋に供給され、前記空気圧センサが所定の空気圧を検出すると圧縮空気の供給を停止する制御装置を備えることを特徴とする。
【００１１】
第４の技術手段は、第１〜第３いずれかの技術手段の脈波測定装置において、前記本体部は、略Ｌ字型筐体を有し、当該略Ｌ字型筐体の長辺部が被験者の掌側手首に接して装着されることを特徴とする。
【００１２】
第５の技術手段は、第４の技術手段の脈波測定装置において、前記略Ｌ字型筐体の長辺部に少なくとも前記脈波測定センサ及び前記空気供給装置が配設され、前記略Ｌ字型筐体の短辺部に少なくとも電池が収容されることを特徴とする。
【００１３】
第６の技術手段は、第４又は第５の技術手段の脈波測定装置において、前記略Ｌ字型筐体の長辺部の上面に前記脈波測定装置の操作スイッチ及び前記排気弁の操作部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、被験者の手首における脈波を正確に測定できる位置に脈波測定装置を容易かつ的確に装着でき、さらに、当該装着状態を維持できるので、被験者の利便性、快適性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（脈波測定装置の外観）
図１は、本発明に係わる脈波測定装置１を示す図である。
１１は、本体部、詳しくは、被験者の掌側手首に装着される脈波測定センサ、後述の空気袋に空気を供給するエアポンプ等を収納する略Ｌ字型筐体である（以下、Ｌ型筐体と記す）。
１１ａは、Ｌ型筐体１１の短辺部、１１ｂは、Ｌ型筐体１１の長辺部である。
１１ｃは、Ｌ型筐体１１の短辺部１１ａをカバーする短辺部カバー部、１１ｄは、Ｌ型筐体１１の長辺部１１ｂをカバーする長辺部カバー部である。
【００１６】
１２は、Ｌ型筐体１１に取り付けられ、当該筐体１１を被験者の手首に装着するためのバンド部（カフ）である。
バンド部１２は、装着時に被験者の手首に巻回して互いに接合される第１バンド１２ａ、第２バンド１２ｂから構成される。
第２バンド１２ｂの手首側となる内側には、後述のエアポンプが供給した圧縮空気（以下、空気と記す）により膨張する空気袋１３と、第２バンド１２ｂ（Ｌ型筐体１１）を被験者の手首に安定的に装着するためのパット１４とが設けられている。
【００１７】
また、第１バンド１２ａの裏面にマジックテープ（登録商標）のオス部１５ａ、及び、第２バンド１２ｂに固着された空気袋１３の反対面にマジックテープ（登録商標）のメス部１５ｂが設けられている。
マジックテープ（登録商標）のオス部１５ａをマジックテープ（登録商標）のメス部１５ｂに張り付けることにより、後述のように、バンド部１２が被験者の手首に巻回し、第１バンド１２ａと第２バンド１２ｂの外側が接合される。
【００１８】
１６は、脈波測定装置１の操作スイッチである。
１７は、排気弁（後述）の操作部、すなわち、空気袋１３内の空気を排気するための排気ボタンである。
図示のように、Ｌ型筐体１１の長辺部１１ｂの上面に、操作スイッチ１６及び排気ボタン１７が設けられている。
なお、操作スイッチ１６、排気ボタン１７の説明については後述する。
【００１９】
図２は、前記マジックテープ（登録商標）のオス部１５ａを前記マジックテープ（登録商標）のメス部１５ｂに張り付けた状態を示したものである。
【００２０】
図３は、バンド部１２を被験者の手首２に巻回させて、前記マジックテープ（登録商標）のオス部１５ａを前記マジックテープ（登録商標）のメス部１５ｂに張り付け、脈波測定装置１を被験者の手首２に装着した状態を示したものである。
図３では、脈波測定装置１のＬ型筐体１１の短辺部１１ａを被験者の手首２の尺骨側２ａに接触させ、同筐体１１の長辺部１１ｂを被験者の脈波を測定する部位、つまり掌側手首２ｂに接触させた状態を示している。
なお、Ｌ型筐体１１の短辺部１１ａを被験者の手首２の橈骨側２ｃに接触させてもよい。
【００２１】
ここで、脈波測定装置１を手首２に装着した被験者が、操作スイッチ１６を押すと（電源オン）、後述のエアポンプが駆動する。そして、前記エアポンプが供給した空気が、空気袋１３に流入し、当該空気袋１３の空気圧が所定の圧力値になるまで、空気袋１３を膨張させる。
前記所定の圧力値とは、脈波測定装置１のＬ型筐体１１を被験者の手首２の手首に押圧し、被験者の脈波を正確に測定できる圧力をいう。なお、前記圧力値については後述する。
そして、被験者が、脈波測定を終了させるため、操作スイッチ１６を押し（電源オフ）、さらに、排気ボタン１７を押せば、空気袋１３内の空気が排気されるので、膨張した空気袋１３が収縮する。
そのため、前述のように、長時間にわたり脈波測定装置を装着し定期的に被験者の脈波を測定する場合には、非測定時に、排気ボタン１７を押すだけで、容易にバンドを緩めることができる。
【００２２】
（脈波測定装置の内部構造）
図４は、Ｌ型筐体１１のカバー部１１ｄを外した状態、つまり、Ｌ型筐体１１の長辺部１１ｂの底部を示した図である。
１８は、脈波を測定する光を発光するＬＥＤ、１９は、ＬＥＤ１８が発光した光を受光するＰＤである。ＬＥＤ１８、ＰＤ１９、及び、ＣＰＵ等から脈波測定センサが構成される。
２０は、後述のエアポンプが供給する空気の空気袋への流入経路等を形成する空気配管部材である。なお、空気配管部材２０については後述する。
【００２３】
図からも明らかなように、ＬＥＤ１８、ＰＤ１９が、Ｌ型筐体１１の手首軸方向と略直角方向の中心平面Ｐ上に配設されているので、被験者の左右どちらの手首に脈波測定装置１を装着しても、ＬＥＤ１８、ＰＤ１９は手首関節から略同距離の尺骨動脈又は橈骨動脈の測定ポイントに位置する。
それ故、脈波測定装置１を被験者の左右どちらの手首に装着しても、被験者の脈波を測定することができる。
【００２４】
図５は、図４に示したＬ型筐体１１の長辺部１１ｂの底部を覆うように、空気袋１３に空気を供給するエアポンプ２１、当該エアポンプ２１を駆動するモータ２２、エアポンプ２１が供給する空気を空気袋１３に導通する配管部材を構成する空気配管部材２０、及び、当該空気を当該配管部材２０内に流入させる経路となるチューブ２３が配設されている様子を示した図である。ここでは、エアポンプ２１とモータ２２とから電動エアポンプが構成されるものとする。
図示のように、エアポンプ２１と空気配管部材２０は、チューブ２３を介して連結している。
【００２５】
本発明では、空気配管部材２０と、電動エアポンプ（エアポンプ２１及びモータ２２）とから空気供給装置が構成され、当該空気供給装置により、空気袋１３に所定の圧力の空気が供給される。そして、前記空気供給装置は、脈波測定装置１の装着時、後述の空気圧センサ（以下、圧力センサと記す）が所定の空気圧を検出すると圧縮空気の供給を停止する制御装置（制御部）を有する。
【００２６】
図６は、Ｌ型筐体１１の短辺部カバー部１１ｃを外した状態を示した図である。
２４は、電池である。電池２４は、Ｌ型筐体１１の短辺部１１ａに収納され、モータ２２、脈波測定センサ等を駆動するための電力を供給する。
【００２７】
（空気配管部材）
図７は、空気配管部材２０の斜視図である。
２０ａは、エアポンプ２１からの空気の導入部、つまり、エアポンプ２１が供給する空気を空気配管部材２０に流入させる空気流入孔である。空気流入孔２０ａに、エアポンプ２１と接続しているチューブ２３の一端が接続する。
２０ｂは、空気袋１３の圧力を測定する圧力センサ（図示せず）と空気配管部材２０を接続するための圧力センサ孔である。
２０ｃは、空気袋１３内の空気を排気する排気孔である。排気孔２０ｃには、後述の排気弁が漏気なく挿入固着される。
【００２８】
２０ｄは、空気袋１３への空気の導出部、つまり、空気配管部材２０に流入したエアポンプ２１が供給した空気を空気袋１３に流入させる空気袋流入孔である。空気袋流入孔２０ｄに図示しないチューブの一端が接続し、当該チューブの他端が空気袋１３に接続する。
チューブ２３、空気配管部材２０、前記図示しないチューブが、エアポンプ２１が供給する空気の空気袋１３への流入経路となる。
【００２９】
２０ｅは、直線状連結孔である。直線状連結孔２０ｅにより、空気流入孔２０ａ、圧力センサ孔２０ｂ、排気孔２０ｃ、空気袋流入孔２０ｄが連結している。
２０ｆは、直線状連結孔を形成する際にできる開口端である。なお、開口端２０ｆは封止栓により封止されるので、空気が漏気することはない。
【００３０】
図８は、空気配管部材２０の断面図である。
図示のように、空気袋１３の空気圧を検知する圧力センサが接続する圧力センサ孔２０ｂと空気袋１３へ空気を流入させる空気袋流入孔２０ｄとが、直線上に配設されているので、空気袋１３の空気圧を精度良く検知できる。
また、各孔（２０ａ〜２０ｅ）は、直線状に形成されているので、空気配管部材２０の製造工程が削減される。
【００３１】
（排気機構）
図９は、空気袋１３内の空気を排気する機構を説明するための断面図である。
２５は、空気配管部材２０の排気孔２０ｃに挿入固定されるバルブ部材である。バルブ部材２５は、ネジ式、圧入式により、排気孔２０ｃに漏気なく固定される。なお、漏気を防ぐ補助手段として、Ｏリングなどを用いることもできる。
【００３２】
２６は、排気ボタン１７が固着されているロッドである。
ロッド２６には、ロッドの軸方向にロッド２６の底部まで穿孔された排気用孔２６ａ、ロッド２６の直径方向に形成された上部貫通孔２６ｂ、同下部貫通孔２６ｃが形成されている。
また、ロッド２６は、バルブ部材２５に形成された貫通孔２５ａを紙面上下方向に移動可能に挿入される。
【００３３】
前記バルブ部材２５のバルブ座面２５ｂには、圧縮バネ２７が着座し、ロッド２６に固着した排気ボタン１７により圧縮されている。そのため、ロッド２６の端面２６ｄがバルブ部材２５の端面２５ｃに押圧密着され、気密される。なお、気密性を高める補助手段として、Ｏリングなどを用いることもできる。
【００３４】
ロッド２６の先端に固着された排気ボタン１７を、紙面下方に圧縮バネ２７の圧縮力よりも強い力で押し下げると、ロッド２６の下部貫通孔２６ｃが排気室２０ｇに露出する。すると、前記排気室２０ｇの空気（空気袋１３内の空気）が、ロッド２６の下部貫通孔２６ｃ、同排気用孔２６ａ、同上部貫通孔２６ｂを経由して、外部に排気される。
【００３５】
（空気圧の制御及び脈波の測定）
次に、空気袋１３の空気圧の制御、脈波の測定について、図１０のブロック図を用いて説明する。
５１は、空気袋１３の空気圧を検知する圧力センサである。前述のように、圧力センサ５１は、空気配管部材２０の圧力センサ孔２０ｂ（図７参照）に配設される。
【００３６】
５２は、エアポンプ２１（図７参照）を駆動するモータである。モータ５２によりエアポンプ２１が駆動して、空気袋１３に空気を供給する。
図３に示したように、被験者が、当該被験者の手首に脈波測定装置１を装着し、操作スイッチ１６（図１参照）を押すと、空気袋１３の空気圧が所定の圧力値になるまでエアポンプ２１から空気が空気袋１３に供給される。その結果、脈波測定装置１が、被験者の手首２に適切に装着される。
【００３７】
５３は、液晶表示装置、メモリ等で構成される出力装置である。
【００３８】
６０は、脈波測定センサである。
前述したように、脈波測定装置１を被験者の手首２に適切に装着すると（空気の供給が終了）、脈波測定センサ６０は、後述の制御部の制御を受け、被験者の脈波を測定し、脈拍数計算部７３に出力する。
【００３９】
脈波測定センサ６０は、従来から提案されている様々な方法を用いて、脈波を測定するセンサである。例えば、ＬＥＤ６１が出射した光の血中ヘモグロビンに対する反射光をＰＤ６３で受光し、反射率の変化を測定することによって、脈波を測定することもできる。また、心臓の収縮による血管の容積変化を測定することによっても脈波を測定することもできる。
【００４０】
６２は、脈波測定用の光を出射するＬＥＤ６１のドライバである。
６４は、ＬＥＤ６１が出射した光を受光するＰＤ６３が出力する信号を増幅するアンプである。
６５は、アンプ６４が増幅した信号の中からある特定の周波数帯域の信号を通過させ、残りの周波数帯域の信号を減衰させて除去するフィルタである。
【００４１】
７０は、空気袋１３の空気圧、及び、脈波測定センサ６０を制御する制御部（制御装置）である。
空気圧制御部７１は、空気袋１３の空気圧を圧力センサ５１で検知し、空気袋１３の空気圧が所定の圧力値になるように、モータ５２（エアポンプ２１）を駆動する処理を制御する。
なお、所定の圧力値についは、後述する。
【００４２】
７２は、ＬＥＤドライバ６２を制御するＬＥＤドライバ制御部である。
７３は、ＰＤ６３が出力する所定周波数領域の信号に基づいて被験者の単位時間（例えば、１分間）あたりの脈拍数を計算する脈拍数計算部である。
脈拍数計算部７３は、ＰＤ６３から得られた脈波波形を適当な閾値に基づいてパルス波形化し、演算処理を施した後、脈拍数を計算する。
【００４３】
７４は、出力装置５３を制御する出力装置制御部である。出力装置制御部７４は、脈拍数計算部７３が算出した単位時間あたりの脈拍数、脈波波形を出力装置５３に出力する処理を制御する。出力装置５３が、液晶表示装置等の表示装置から構成される場合には、当該表示装置には、例えば、脈波波形と共に「現在の心拍数  ８０」と表示される。また、出力装置５３に、メモリなどの記憶媒体が併設される場合には、当該記憶媒体には、被験者の脈拍数等が一定時間毎に記憶される。
なお、液晶表示装置、記憶媒体は、Ｌ型筐体１１の短辺部カバー部１１ｃ、同長辺部カバー部１１ｄ等の脈波測定装置１の任意の場所に配設することができる。
【００４４】
（所定の圧力値）
空気袋１３の空気圧の制御における所定の圧力値について説明する。
図１１は、所定の圧力値を説明するためのグラフである。
図１１のグラフでは、ＬＥＤ発光量（ＬＥＤ電流４ｍＡ、６ｍＡ、８ｍＡ）及びＰＤ出力量（縦軸（ｍｖ））と、空気袋１３の圧力値（横軸（ｍｍＨｇ））との関係を示している。
所定の圧力値は、ＬＥＤ発光量及びＰＤ出力量の他にも様々な要素、例えば、脈波測定装置１の装着による被験者の血圧等による装着感覚、被験者の体動による脈波測定装置１のズレ等を考慮して決定されるが、通常、１００〜１８０ｍｍＨＧが適当である。
【００４５】
（その他）
本実施例では、図１に示したように、第１バンド部１２ａ、第２バンド部１２ｂをマジックテーブで固定したが、マジックテープ（登録商標）以外の様々な手法、例えば、ファスナー等でも固定することができる。
【００４６】
脈波測定装置１に他の計測システムを搭載することにより血中酸素飽和度、動脈硬化度等も測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係わる脈波測定装置を示す図である。
【図２】バンドを巻回した状態を示した図である。
【図３】脈波測定装置を被験者の手首に装着した状態を示した図である。
【図４】Ｌ型筐体の長辺部カバー部を外した状態を示した図である。
【図５】Ｌ型筐体の長辺部カバー部を外した状態を示した他の図である。
【図６】Ｌ型筐体の短辺部カバー部を外した状態を示した図である。
【図７】空気配管部材の斜視図である。
【図８】空気配管部材の断面図である。
【図９】空気袋内の空気を排気する機構を説明するための断面図である。
【図１０】空気袋の空気圧の制御、脈波の測定について説明するためのブロック図である。
【図１１】所定の圧力値を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１…脈波測定装置、２…手首、２ａ…尺骨側、２ｂ…掌側手首、２ｃ…橈骨側、１１…Ｌ型筐体、１１ａ…短辺部、１１ｂ…長辺部、１１ｃ…短辺部カバー部、１１ｄ…長辺部カバー部、１２…バンド部、１２ａ…第１バンド、１２ｂ…第２バンド、１３…空気袋、１４…パット、１５ａ…マジックテープ（登録商標）のオス部、１５ｂ…マジックテープ（登録商標）のメス部、１６…操作スイッチ、１７…排気ボタン、１８…ＬＥＤ、１９…ＰＤ、２０…空気配管部材、２０ａ…空気流入孔、２０ｂ…圧力センサ孔、２０ｃ…排気孔、２０ｄ…空気袋流入孔、２０ｅ…直線状連結孔、２０ｆ…開口端、２０ｇ…排気室、２１…エアポンプ、２２…モータ、２３…チューブ、２４…電池、２５…バルブ部材、２５ａ…貫通孔、２５ｂ…バルブ座面、２５ｃ…端面、２６…ロッド、２６ａ…排気用孔、２６ｂ…上部貫通孔、２６ｃ…下部貫通孔、２６ｄ…端面、２７…圧縮バネ、５１…圧力センサ、５２…モータ、５３…出力装置、６０…脈波測定センサ、６１…ＬＥＤ、６２…ＬＥＤドライバ、６３…ＰＤ、６４…アンプ、６５…フィルタ、７０…制御部、７１…空気圧制御部、７２…ＬＥＤドライバ制御部、７３…脈拍数計算部、７４…出力装置制御部。
【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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