JP2554916B2 - テーパー付きiービーム外科用縫合針 - Google Patents

テーパー付きiービーム外科用縫合針

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JP2554916B2 JP63085478A JP8547888A JP2554916B2 JP 2554916 B2 JP2554916 B2 JP 2554916B2 JP 63085478 A JP63085478 A JP 63085478A JP 8547888 A JP8547888 A JP 8547888A JP 2554916 B2 JP2554916 B2 JP 2554916B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は外科用縫合針に関し、そして特に一般に長方
形横断面を有する縫合針に関しており、この種の縫合針
をここでは「I−ビーム(I−beam)」縫合針と称す
る。
外科用縫合針の設計においては、縫合針が二つの事
項、すなわち強度および貫入の容易さにおいて良好な特
性を示すことが一般的に望ましい。外科用縫合針は外科
処理中に屈曲したり、折損したりすることなく、縫合さ
れる組織に貫入するのに十分強度を有していることが望
ましい。更に縫合針は、縫合される組織に容易に貫入
し、そしてスムーズにこれを通過することが望ましい。
貫入の容易さは、単に縫合針の鋭利さだけに左右される
のではない。針先が組織にいったん貫入すると、縫合針
の本体は組織内の開口を介して取り出さねばならない。
これは最小の力をもって為されるべきであり、そして、
縫合針の本体に沿って発生する結着(binding)を伴う
ことなく開口を通してスムーズに運動するように形成す
べきである。この縫合針は、組織を通る縫合針全体が通
過するのに対する組織の抵抗を最小とするように設計さ
れるべきである。更に組織を縫合針が通過することによ
ってこの組織に対し決して最小限以上の外傷を生じさせ
るべきではない。縫合針による組織の通過が、この組織
内の小開口を経由してスムーズに行われると、周囲組織
は比較的非損傷状態のままであり、このことが縫合され
た組織の容易な癒合を促進する。しかし、強度および貫
入の容易さに関するこれら2種類の設計基準を合致させ
るために一般に利用されている設計技法は屡々対立す
る。縫合針の強度を向上させるための一つの直裁な方法
は、たとえばその直径すなわち太さを増加させることで
ある。しかし縫合針の太さを増加させると、組織に貫入
するのに必要とされる力もまた増大し、また縫合針が通
過したのちに組織に残る開口も大きくなる。一方、縫合
針を細くすることによって容易な貫入が可能となるが、
この方法は、縫合針の強度を相対的に低下させることに
なる。従って、この二つの事項の両方について良好な性
能を備える縫合針を設計する際には、全体として最適な
性能を備えた縫合針を到達するために、上記の二つの事
項の間で妥協することが必要とされる。
本発明の原理によれば、縫合針は、尖端部、縫合系を
取付けるための胴部、および中間本体部を備え、これら
各部の少なくとも一つがI−ビーム横断面を示してい
る。周知のように、I−ビーム横断面の縫合針は、比較
的大きい「T」型、すなわち高い長方形の横断面を有し
ているという理由から、良好な強度特性を発揮する。改
良された貫入特性を保ちながら、I−ビーム縫合針に大
きい強度を与えるために、本発明による縫合針は、非I
−ビーム形状からI−ビーム形状に至る緩やかなテーパ
ーを呈している、このテーパーは、I−ビームの一方の
横寸法ではテーパーの長さ方向に沿って幅が変化する
が、I−ビームの他方の横寸法では幅が変化しない、と
いうことによって特徴づけられる。このテーパーはま
た、その始点の丸くなったコーナーから、I−ビーム形
として鋭く形成されたコーナーまでのスムーズな変換に
よって特徴づけられる。このコーナー形状の変換は一つ
の特徴であり、これによって縫合針の先端によって形成
された組織の開口を通して縫合針が引抜かれるときに必
要とされる貫通力の増加が極めて少なくてすむ。すなわ
ちこの縫合針は、縫合針としての性能に悪影響を及ぼす
ことなく、I−ビーム縫合針の強度を発揮する。
外科用の針には種々の周知の形状のものがある。たと
えば第5a図に示した周知の円形横断面形状のものがあ
る。このような針は、組織を通過するのに比較的小さな
力を必要とするだけであるという点で望ましい。その他
の各種形状、たとえば卵形あるいは楕円形状もまた外科
用縫合針に利用されて来た。
外科用縫合針の本体部に関する他の周知形状は、第5b
図に示される所謂「リボン(ribbon)」形状である。こ
のリボン形状は、丸い縫合針を二つの対向側上で圧縮す
ることにより形成される。リボン体縫合針は比較的弱
い。それは寸法wと比較したときの、より小さい寸法h
に起因するものである。第5c図の横断面で示される正方
形本体の縫合針は、リボン体と比較したとき、その幾何
学的理由によって強度に改良がもたらされる。正方形本
体の縫合針をその横断面において見ると、その縫合針の
中心線に関して可成りの高さが良好な慣性モーメントま
たは曲げモーメントを提供している。
強度における一層大きな改良は、第5d図の横断面にお
いて示される長方形すなわちI−ビーム縫合針によりも
たらされる。I−ビーム縫合針の強度の根拠は、比較的
大きな「T」、すなわちコーナーdからコーナーdまで
の高さ寸法に起因するものである。しかしながら、I−
ビーム縫合針の貫入性能は相対的に劣っている。それ
は、縫合針の四角いコーナーを組織に貫入させるために
力を必要とすることに起因する。I−ビーム縫合針の貫
入性能を改良するために採られている一つの方法は、第
5e図(拡大したスケール)の横断面表示において示され
るように、I−ビームのコーナーを丸くすることであ
る。しかし、コーナーを丸くすることはまた、中心線の
上方で慣性モーメントを減少させることになり、それに
よってI−ビーム縫合針の強度に悪影響を与える。
本発明の原理に従って作成された外科用縫合針の一実
施例が第1a図−第1c図に示されている。本実施例は、そ
のユニークなテーパーを設けた本体部によって、強度と
性能に影響を及ぼす設計要素の組合わせに向けられてい
る。第1a図に示した縫合針10は三つの構成要素部分、す
なわち尖端部12、胴部14、および中間本体部16を備えて
いる。この縫合針は外科用縫合針のための一般に入手可
能な材料から調製され、それらにはステンレス鋼および
炭素鋼が含まれるが、ステンレス鋼が好ましい材料であ
る。縫合針の形成は針材料のワイヤーから成る真直ぐな
片で開始され、これは周知の処理技術によって硬化また
は処理される。尖端部12は研削、プレスまたはその他の
一般に知られた技法により形成される。胴部は孔18を有
し、ここに縫合針がスエージング(swaging)または接
着剤取り付けによって留められる。或いはこの胴部はV
字状チャンネルを備えていてもよく、その中に縫合針が
スエージングのために配置される。
縫合針10の本体部16は、尖端部における丸い横断面形
状から、胴部における鋭く角を付けたI−ビーム形状へ
と徐々に変化する形状を呈している。この形状における
変転は、縫合針に対して、4個の直交して配置されたフ
ラットな側面、すなわち上面26、下面28および対向側面
22および24を与える。上面26と下面28との間の寸法は図
面中に高さ寸法Tとして示され、また側面22および24間
の幅は幅xとして示されている。縫合針本体の形状は、
尖端部における円から胴端部におけるI−ビームへと変
化するけれども、高さTは一定のままである。しかし、
幅xは胴部に近付くにつれて本体部の長さに沿って徐々
に減少する。この形状の相異は第1b図および第1c図の平
面図に示されている。第1b図は下面28を示す図であっ
て、縫合針の長さに沿った幅xの変化を明示している。
第1c図は側面24を示す図であって、縫合針の一定の高さ
Tを明示している。
I−ビーム外科用縫合針の設計に際して、従来の知識
では尖端部が終結した後、出来るだけ速やかにI−ビー
ム形状を開始させ、また胴部を形成するために変転を行
なわければならなくなるまで、本体部の長さに沿ってI
−ビーム形状を可能な限り遠くまで継続させるようにし
て来た。この従来技術は、I−ビーム形状の始まりと終
了とで形状の短い変転を行なわなければならないことを
示している。これらの短い変転領域は一般に「ブレンド
(blend)」または「ランナウト(runout)」と称され
る。2個のこの種のランナウトは米国特許第3,197,997
号の縫合針の中心におけるI−ビーム部の各端部におい
て示されている。これらの急なランナウトとは反対に、
本発明による外科用縫合針は、本体部のテーパー全体に
およぶ形状の連続的でスムーズな変転を提供している。
それによりもたらされる利益には二つの要素がある。第
一は上に説明したように、異なった縫合針形状が異なっ
た強度特性をもたらすというものである。第1a図−第1c
図に示された縫合針は、その横断面が丸くなっている場
所の尖端部の後端における一つの強度特性、ならびに縫
合針がその明瞭なI−ビーム形状を示す場所である本体
部の背面における異なった強度特性を呈することにな
る。これら二つの領域間の連続的に変化するテーパー
は、異なった形状についてのこれら二つの領域間の強度
特性におけるスムーズな変化を提供することになる。こ
れにより、縫合針にこれが曲がる傾向を与える可能性の
ある、強度特性の急激に変化するような形状の急激な変
化をなくすことができる。
第二に、スムーズに変化する形状の変転が動作特性に
おけるスムーズな変転を提供する。これは短いブレンド
やランアウトに伴って起こる動作特性の急激な変化に対
立するものである。第5a図および第5g図を参照すると、
第1a図の外科用縫合針の長さに沿う横断面図が示されて
いる。第5a図はテーパーを付した本体部の直前の尖端部
12の後端における縫合針の円い形状を示している。第5f
図はフラットな側面が丁度始まるテーパー付きの本体部
の開始位置における縫合針の形状を示している。この図
面に示されるように、この位置における縫合針は丁度I
−ビーム形状を呈し始めている。縫合針は小さな直交す
る、フラットな側面間の非常に丸くされたコーナーを有
すると共に依然として実質的に丸くなっている。大幅に
丸くしたコーナーは、尖端部の後部における完全に丸く
された縫合針形状と殆ど同程度に良好な貫入の容易さを
与える。大幅に丸くされたコーナーは、尖端部の終点に
おける丸い周縁と略同一の曲率を呈している。
胴部に向かって本体部の長さに沿って進んでI−ビー
ム形状に近づいた部分の形状が第5g図に示されている。
この地点において、縫合針形状が所望のI−ビーム形状
に近付くので、この縫合針の強度は増加しつつある。縫
合針のコーナーは依然として丸くなっており、実質的に
尖端部における縫合針と同じ曲率を有している。これら
の丸いコーナーは継続して、縫合針の貫入に際しての同
等の容易さを与える。
本体部の背面において、第5d図に示すように、完全な
I−ビーム形状が達成される。この地点において、その
四角いコーナーを備えたI−ビーム形状はこの横断面形
状の完全な強度特性を与える。
すなわち、テーパー形状が、縫合針テーパーに沿って
針特性におけるスムーズな変転を提供しているというこ
とを理解することができる。形状の異なる領域間で比較
的短いブレンドおよびランナウトを有する従来技術によ
る縫合針において、縫合針特性の変転は対応して急激な
ものとなる。縫合針の貫入性能の場合には、組織を通し
て従来技術による縫合針を押し入れようとしている外科
医は、短い変転領域が組織に遭遇する際に僅かな「サー
ジ(surge)」および「グラッビング(grabbing)」を
感じることになる。これらのサージおよびグラッビング
は縫合手術を狂わせ、そして不均一な縫合針性能の理由
から、乱れた一様でない創傷閉塞をもたらす可能性があ
る。本発明は、テーパーの全長におよぶ貫入力の変化に
ついてのスムーズな分布を有する強い縫合針を提供する
ことにより、これらの手術上の困難を克服する。このこ
とは、縫合針がスムーズに貫入しつつあり、その組織を
通過しているという外科医の知覚を高めるものである。
縫合針の長さが許すならば、縫合針本体部に沿ってテ
ーパー部分とI−ビーム部分との双方を適用するのが望
ましい。第2a図−第2c図を参照すると、外科用縫合針
は、尖端部12、胴部14、および中間本体部16を備えてい
る。尖端部と本体部との接合個所において、縫合針にテ
ーパーが始まり、そして丸い形状からI−ビーム形状へ
の漸進的な変転を行わせている。このテーパー部30に沿
って、縫合針のx寸法がX1からより細いX2へと変化する
のに対し、T寸法は一定のままである。点X2においてI
−ビーム形状が達成されると、その本体部はその部分32
に沿ってI−ビーム形状を維持する。本体部の後端にお
いて、ランナウトは縫合針の形状をI−ビームから胴部
の丸い形状へと変化させる。第2a図−第2c図に示す外科
用縫合針は、このようにしてスムーズに変化する強度と
性能特性とを有するテーパー付きの本体部30、ならびに
特徴的に高い強度を有するI−ビーム本体部32を有す
る。
第1a図および第2a図に示す外科用縫合針は、本体部16
と胴部14との接合箇所であって、縫合針の形状がI−ビ
ームから丸く変転している箇所においてランナウトを有
していることが理解できる。しかし、胴部14の寸法およ
び形状は一般的に尖端部の背面におけるそれらと同一で
あるけれども、丸い胴部は尖端部により開けられた孔を
通常スムーズに通過することになる。このように短い形
状の変転を排除する本発明の一実施態様が第3a図−第3c
図中に示されている。ここに示されている縫合針は尖端
部12、胴部14および中間本体部16を備えている。この本
体部は三つの異なって形成された領域、すなわち前部テ
ーパー域42、中間I−ビーム域44、後部テーパー域46を
示している。第3b図および第3c図中に示されているよう
に、前部テーパー域42は尖端部と本体部との接合個所か
らスタートし、そこでは縫合針は円形状を有し、かつX1
=Tである。テーパーは縫合針の中央に向かって延びて
いるけれども、T寸法は一定のままであり、x寸法は、
I−ビーム形状がX2で示された第一地点において達成さ
れるまで、X1からX2まで減少する。本体部の中央域44は
一定の寸法特性を有するI−ビーム形状を呈する。I−
ビーム域44の背面において、縫合針について逆テーパー
およびI−ビームから円形直径への形状における変化が
開始される。後部テーパー域46に沿って、x寸法はX2
らX1へと増大し、そしてT寸法は一定のままである。本
体部が終結する後部テーパー域の後端においては、X1
Tに等しく、そして縫合針は再びその丸い形状を示し、
それは胴部14に沿って連続している。このようにして、
第3a図−第3c図に示される外科用縫合針は、ランナウト
またはレンズに起因する急激な変化を伴うことなく、そ
の長さ全体に沿ってスムーズに変化する強度と性能特性
とを示す。本体部と、尖端部と、胴部との接合個所にお
いて、縫合針は、その完全な円形部の半径に接近する曲
率を有する丸いコーナーを示している。I−ビーム域44
の近傍において、外科用縫合針は、半径がより細いゲー
ジワイヤー用の0.002インチからより太いゲージワイヤ
ー用の0.008インチの範囲におよぶ急激に変化するコー
ナーを呈している。本発明の強度および性能特性をより
十分に実現するために、縫合針の本体部の長さ全体の少
なくとも50%がこの特性のテーパーを呈することが好ま
しい。
第4図は本発明の原理に従って構成された湾曲した縫
合針50を示している。この湾曲縫合針50は最初に第1a図
の縫合針を作成することにより調製され、その場合その
直交する側面に関してワイヤー片を尖がらし、ドリル加
工し、かつフラットにして図面に示すテーパー付き縫合
針を生成する。次に、真直ぐで、テーパー付き縫合針
を、慣用の湾曲工具(radius tool)を用いて湾曲させ
る。この湾曲は、所定の位置に置かれた縫合針に関して
施されるので、そのより大きなT寸法は完成した湾曲縫
合針の平面内に存在する。従って、テーパー付きI−ビ
ーム縫合針のより大きい寸法は、使用中にその湾曲形状
から縫合針を屈曲させる傾向を有する力に対して抵抗す
る。第4図の湾曲縫合針には、その長さ全体に亘り尖端
部の終結箇所からスウェージまたは胴部の開始箇所へと
連続的にテーパーが付されている。
本発明による外科用縫合針の強度および性能効果を立
証するために、数種類の異なった縫合針を作成し、試験
した。これらの特性に関してベースラインとなる基準
は、尖端部と第5h図に示すような横断面形状を呈する縫
合針の残りの部分とを備える四角い縫合針を試験するこ
とにより確立された。この基準縫合針は慣用の方法によ
り、その4側面について尖がらせた丸い縫合針を圧縮
し、4個のフラットにした側面には僅かに丸くしたコー
ナーを残すことによって調製した。第5h図の形状を、縫
合針の本体部と尖端部との接合箇所で丸い形状にブレン
ドする。この基準正方形縫合針を2本のI−ビーム縫合
針ならびに本発明によるテーパー付きI−ビーム縫合針
と比較した。I−ビーム縫合針の一方は第5d図の横断面
において示すようなシャープなコーナーを有していた。
この形状を尖端部の丸い形状中にブレンドし、かつ胴部
の端部に拡張した。他方のI−ビーム縫合針は第5e図に
示すように丸くしたコーナーを有していた。この形状を
また、尖端部中にブレンドし、かつ縫合針の胴部端に拡
張した。テーパー付きI−ビーム縫合針では、胴部の開
始個所においてシャープなコーナーを備えたI−ビーム
形状にテーパーを付けた。
これらの縫合針に、その長さの略1/2をシリコーン処
理したものを縫合針試料とし、「インストロン・モデル
(Instron Model)1125」試験機上で貫入の容易さにつ
いて試験した。この試験機は「タイプMP(type MP)188
0」と称され、マサチューセッツ州、ノーサンプトンの
ジェー・ピー・スティーブンス・アンド・カンパニー
(J.P.Stevens & Co.)より入手可能な10ミリのポリウ
レタン・シートについて、その貫入に要する力を測定す
るものであった。独特な縫合針の立体形状が試験材料を
通過するために記録された最大力の比較は、丸いコーナ
ーを備えるI−ビーム縫合針がテーパー付きI−ビーム
縫合針よりも10%大きい力を要することを示した。シャ
ープなコーナーを備えるI−ビーム縫合針は、テーパー
付きI−ビーム縫合針よりも18%大きい力を要した。丸
いコーナーを備える正方形基準縫合針はテーパー付きI
−ビーム縫合針と均等量の貫入力を必要とし、たとえば
これら2種類の試料の試験結果は1.6%の範囲内にあっ
た。
次に、これらの縫合針試料を曲げ試験機において強度
について曲げ試験した。各縫合針は、固定したロードセ
ルの点接触を伴う回転可能な試験用採り付け具中にクラ
ンプし、その出力は記録用計器に連結された。一定の寸
法が試験用取り付け具内で、縫合針のポイントおよび取
り付けのポイント間で維持された。湾曲した縫合針の場
合には、一定の弦の長さが縫合針から縫合針へと維持さ
れている。次いで、縫合針を保持している試験用取り付
け具を角度90゜にわたってロードセルの周りで回転さ
せ、そして曲げの力を記録した。次いで、各縫合針につ
いて降伏点における曲げ強さを測定した。この試験の結
果は、期待されたように、I−ビーム縫合針は正方形基
準縫合針よりも強かった。丸いコーナーを備えるI−ビ
ーム縫合針は基準縫合針よりも13%強く、またシャープ
なコーナーを備えるI−ビーム縫合針は19%強かった。
テーパー付きI−ビーム縫合針は基準縫合針よりも17%
強く、これは丸いコーナーを備えるI−ビーム縫合針よ
りも良好であったが、シャープなコーナーを備えるI−
ビーム縫合針程十分に強いという訳ではなかった。
この結果から本発明によるテーパー付きI−ビーム縫
合針デザインが、高い強度と貫入の容易さという所望特
性の有効な折哀体を提供するものであることが理解され
る。
本発明の具体的な実施態様はつぎのように要約され
る。
(1) 前記のほぼ長方形状が縫合針幅寸法wおよびよ
り大きな縫合針高さ寸法hにより特徴づけられ、前記ほ
ぼ丸い周縁は縫合針直径dを呈し、またhはdと略等し
く、そしてwはdより小さい請求項1記載のテーパー付
きI−ビーム外科用縫合針。
(2) 前記テーパー付き領域の変転部上で縫合針が長
方形状の高さhの方向において実質的に一定の寸法を維
持し、そして前記変転部を前記のほぼ丸い周縁から前記
の通常長方形状へと実施したとき縫合針は幅wの方向に
おける寸法において減少する前記(1)記載のテーパー
付きI−ビーム外科用縫合針。
(3) 前記テーパー付き領域が前記本体部の長さと略
等しく、前記縫合針は前記ほぼ長方形状部から前記胴部
の形状へと、形状において短い変転をブレンドまたはラ
ンナウトの形態で実施する前記(2)記載のテーパー付
きI−ビーム外科用縫合針。
(4) 前記本体部が更に、前記テーパー付き領域のほ
ぼ長方形状部から延びる前記縫合針の長さに亘って、実
質的に一定の長方形状を有する領域を呈する請求項2記
載のテーパー付きI−ビーム外科用縫合針。
(5) 前記実質的に一定の長方形状を有する領域が縫
合針幅wおよびより大きい縫合針高さhを呈する前記
(4)記載のテーパー付きI−ビーム外科用縫合針。
(6) 実質的に一定の長方形状を有する前記本体部の
前記領域が前記胴部において終結し、その場所で前記縫
合針は前記実質的に一定の長方形状部から前記胴部の形
状へと、形状の短い変転をブレンドまたはランナウトの
形態で実施する前記(5)記載のテーパー付きI−ビー
ム外科用縫合針。
(7) 前記尖端部、前記胴部、および中間本体部が連
続的なアーチ状において同軸的に湾曲されている請求項
1記載のテーパー付きIビーム外科用縫合針。
(8) 前記尖端部および前記胴部がほぼ丸い周縁を呈
し、前記テーパー付き領域は前記尖端部の終端から前記
胴部へ向かって延在しており、そして更に第二のテーパ
ー付き領域上で縫合針の形状が前記胴部のほぼ丸い周縁
から前記胴部から離れた前記第二のテーパー付き領域の
他端におけるほぼ長方形状部への漸進的な変転を蒙る領
域を含んで構成される請求項1記載のテーパー付きI−
ビーム外科用縫合針。
(9) 前記第二のテーパー付き領域の変転部に亘っ
て、縫合針は、前記胴部の直径および前記第二のテーパ
ー付き領域の前記ほぼ長方形状の高さに等しい実質的に
一定の寸法hを維持し、そしてこの縫合針が直交方向の
wにおいて胴部の直径から前記第二のテーパー付き領域
の前記ほぼ長方形状の幅wへの直交方向において減少し
ている前記(8)記載のテーパー付きI−ビーム外科用
縫合針。
(10) 前記第一および前記第二のテーパー付き領域の
中間に、実質的に一定の長方形状領域を更に含んで構成
される前記(9)記載のテーパー付きI−ビーム外科用
縫合針。
(11) 前記第一および前記第二のテーパー付き領域の
ほぼ長方形部の高さならびに前記実質的に一定の長方形
状を有する前記領域の高さが全て等しく、かつ前記第一
および前記第二のテーパー付き領域のほぼ長方形部の幅
ならびに実質的に一定の長方形状を有する前記領域の幅
が全て等しい前記(10)記載のテーパー付きI−ビーム
外科用縫合針。
【図面の簡単な説明】
第1a図−第1c図は連続的にテーパーを付した本体部を備
える本発明による外科用縫合針を示す図、第2a図−第2c
図は、本体部がテーパー部と一定の寸法を有するI−ビ
ーム部とを含んで構成される本発明の外科用縫合針を示
す図、第3a図−第3c図は、本体部が一定の寸法を有する
I−ビーム部によって分離された2個のテーパー部を含
んで構成される本発明の外科用縫合針を示す図、第4図
は本発明の原理に従って構成された湾曲した外科用縫合
針を示す図、そして第5a図−第5h図は外科用縫合針の種
々の部分での横断面を示す図である。 10……縫合針、12……尖端部、14……胴部、16……中間
本体部、22,24……対向側面、30……テーパー部、32…
…I−ビーム本体部、50……湾曲縫合針。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】尖端部と、胴部と、前記尖端部および胴部
    との中間に位置してこの両者を連結する本体部とを備え
    たテーパー付きI−ビーム外科用縫合針であって、前記
    尖端部は、前記本体側の端部でほぼ円形の周面を示し、
    前記本体部は、その長さの大部分にわたってテーパー部
    分を有し、このテーパー部分は、その一端のほぼ円形の
    周面から、その他端のほぼ長方形の部分にかけて、前記
    手術針の形状が順次に変化するようになされている外科
    用縫合針。
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