ペースメーカーは、脈拍が乱れる不整脈を治療するための医療機器であり、心臓に電気刺激を与えることで正常な拍動を促します。
そして米ノースウェスタン大学（NU）はこのほど、世界最小となる米粒サイズのペースメーカーの開発に成功したと発表しました。
しかもこのペースメーカーは生体適合性であり、役目を終えると手術によって摘出する必要はなく、体内で自然に溶けてしまうとのことです。
一体どのように機能するのでしょうか？
そしてどのような患者への使用を想定しているのでしょう？
目次
- 世界最小のペースメーカーを開発
- 取り出さなくても自然に溶けてなくなる
世界最小のペースメーカーを開発
心臓病の治療に欠かせないペースメーカーですが、その使用にはいくつかの問題があります。
ペースメーカーは、心臓が正常に拍動しない場合に電気的な刺激を与えることで、心拍数を正常に保つ役割を果たします。
しかし従来のペースメーカーを取り付けるためには、心臓の表面に電極を縫い付け、ワイヤーを通して外部の機器と接続する必要がありました。
このため、手術後にはワイヤーの取り外しや外部機器の管理が必要になり、それぞれの作業において心臓を傷つけるリスクがあったのです。
この問題を解決するために、小型化されたワイヤレスのペースメーカーも開発されました。
これはペン先のキャップほどの大きさですが、ワイヤレス化には成功したものの、心臓への植え込みによる合併症のリスクが懸念されています。
そんな中、研究チームはワイヤレスかつ、これまでにない世界最小のペースメーカーの開発に成功しました。
こちらの画像の一番右がそれですが、サイズは米粒くらいしかありません。
幅がわずか1.8ミリ、長さが3.5ミリ、厚さが1ミリとなっていますが、それでもフルサイズのペースメーカーと同じくらいの刺激を提供できます。
この小型化により、ペースメーカーを注射器の先端に収めることができ、従来のような大がかりな移植手術は必要なく、注射器を通して心臓まで注入できるようになります。
この新型ペースメーカーは、患者の胸に装着される小さくて柔軟なワイヤレスのウェアラブルデバイスと組み合わせて使用されます。
ウェアラブルデバイスが心臓の不整脈を検出すると、自動的に赤外線光のパルスを発し、ペースメーカーを作動させるのです。
この短いパルスは、患者の皮膚、胸骨、筋肉を通過してペーシングを制御します。
ペースメーカーのオン・オフもウェアラブルデバイスで操作可能です。
さらにペースメーカーはバッテリーではなく、体内の生体液を利用して動作します。
生体液が電極に触れることで化学反応が起こり、電気的な刺激を心臓に与える仕組みです。
これにより、従来のバッテリーを使用した大きな機器の必要がなくなり、より小型で軽量なデバイスが実現しました。
では、この世界最小のペースメーカーはどのような患者を想定しているのでしょうか？
取り出さなくても自然に溶けてなくなる
研究者によると、このペースメーカーは主に、先天性心疾患を持つ新生児の小さくて壊れやすい心臓に適しているといいます。
研究主任のイゴール・エフィモフ（Igor Efimov）氏はこう説明します。
「私たちの主要な動機は子供たちでした。
新たに生まれてくる子供の約1%は先天性心疾患を持っています。
ただし良いニュースは、これらの子供たちは手術後に一時的なペーシングが必要なだけであるということです。
基本的には約7日以内に、ほとんどの患者の心臓は自己修復します。しかしその7日間は非常に重要なのです。
今、私たちはこの小さなペースメーカーを子供の心臓に置き、柔らかく優しいウェアラブルデバイスで刺激を与えることができるのです」
さらにこのペースメーカーが特別に優れているのは、役目を終えたときに、外科手術によって取り出す必要がないことです。
新型ペースメーカーは生体適合性の材料で作られており、体内で自然に分解されて、健康に害を与えることなく安全に処理することができます。
これは手術によるリスクが大きい新生児には最適な技術です。
またチームは、ペースメーカーの素材の組成や厚さを変えることで、機能を維持する期間を正確に制御し、溶解するまでの期間を調整することができたと付け加えています。
今後、この世界最小のペースメーカーが一時的に心拍の補助を必要とする多くの患者の命を救うことになるかもしれません。
参考文献
World’s smallest pacemaker is activated by light
https://news.northwestern.edu/stories/2025/03/worlds-smallest-pacemaker-is-activated-by-light/
ライター
千野 真吾: 生物学出身のWebライター。普段は読書をするのが趣味で、休みの日には野鳥や動物の写真を撮っています。
編集者
ナゾロジー 編集部
