心臓のペースメーカーは、部品の取り違えから生まれた

1956年、アメリカのニューヨーク州バッファロー。電気技術者のウィルソン・グレートバッチ（Wilson Greatbatch）は、心臓の音を記録するための回路を組み立てていました。近くにある、慢性の病気を研究する研究所を手伝う仕事です。

このときグレートバッチは、回路に「抵抗」を1つつけました。抵抗とは、電気の流れを抑える小さな部品です。ところが、つけた抵抗は、設計図とは違う値のものでした。

すると回路は、規則正しく電気を出したり止めたりし始めました。まるで心臓がドクンドクンと打つようなリズムでした。ここから、体の中に埋め込むペースメーカーが生まれました。ペースメーカーとは、心臓に電気の信号を送って、心臓を決まったリズムで動かす機械です。

ここまでは、よく知られた話です。でも、人の体の中に最初に埋め込まれたペースメーカーは、グレートバッチの機械ではありませんでした。

この記事では、まずグレートバッチの回路がどうしてペースメーカーになったのかを紹介します。次に、グレートバッチの機械が人の体に入るまでと、それより先にスウェーデンで行われた手術を説明します。最後に、抵抗の値で回路のリズムが決まる仕組みを説明します。

01値の違う部品をつけた回路が、心臓のようなリズムで電気を出し始めた

グレートバッチは、このリズムを出す回路が、ペースメーカーに使えると気づきました。バッファロー大学の紹介に、そう書かれています。

グレートバッチは、「心ブロック」という病気を知っていました。心臓の中で、心臓を動かすための電気の信号が、うまく伝わらなくなる病気です。信号が届かないと、心臓はゆっくりとしか打てなくなります。

のちにグレートバッチがとった特許には、こう書かれています。心臓の中でリズムを作る部分は、1分に約72回の電気の信号を出しています。この信号が届かなくなり、心臓が打つ回数が1分に40回より少なくなると、人はたびたび気を失います。30回を下回ると、脳が傷んだり、命を落としたりする恐れがあります。

そのころにも、心臓に電気を送る機械はありました。でも、それは体の外に置く大きな機械でした。MITが出している雑誌によると、その機械は壁のコンセントにつないで使うもので、電極が皮ふをやけどさせることもありました。レメルソン-MITプログラムは、その機械がテレビくらいの大きさだったと書いています。

02犬に入れた最初のペースメーカーは、体の水分がしみこんで4時間で止まった

1958年4月、グレートバッチは一人の外科医と出会いました。バッファローの退役軍人病院で外科部長をしていた、ウィリアム・シャーダック（William Chardack）です。2人は、もう一人の外科医アンドルー・ゲイジ（Andrew Gage）と一緒に、犬を使った試験を2年続けることになります。

1958年5月7日、2人は最初の試作品を犬の体に入れました。結果は失敗でした。回路はテープで包んでありましたが、体の水分がテープの隙間からしみこんでしまいました。そのため、回路はショートして、4時間で止まってしまいました。

そこでグレートバッチは、回路をエポキシ樹脂で固めることにしました。エポキシ樹脂は、液体からかたく固まるプラスチックです。すると1年もしないうちに、試作品は4か月もつようになりました。

グレートバッチが勤めていた会社は、事故が起きたときの責任を恐れて、ペースメーカーの仕事には手を出しませんでした。グレートバッチは、2,000ドルのお金を持って会社をやめました。そして家の裏の納屋で、ペースメーカーを50台、手作りしました。

03グレートバッチのペースメーカーは、1960年にアメリカで人の体に入った

1960年4月18日、シャーダックは患者の心臓に電極を取り付けました。そして6月6日、ペースメーカーの本体を患者の体に埋め込みました。グレートバッチの機械が、初めて人の体に入ったのです。同じ年、ミネアポリスのメドトロニック社が、この発明を使って製品を作る権利を得ました。

グレートバッチが特許を出したのは、そのあとの1960年7月22日です。特許には、ペースメーカーの本体の重さは約4オンス（約110g）と書かれています。本体は薄い円盤の形で、肋骨の外側の、皮ふのすぐ下に入れます。電池を交換しやすくするためです。

このペースメーカーは、約10ボルトの電気の信号を、約1000分の1秒だけ出します。その信号を、1秒に1回、心臓に送ります。

04体に最初に埋め込まれたペースメーカーは、1958年のスウェーデンの機械で、1日もたなかった

実は、グレートバッチの機械が人の体に入る2年前に、スウェーデンで同じような手術が行われていました。2024年にドイツの医学誌に出た歴史の論文によると、ペースメーカーを体の中に完全に埋め込んだ最初の例は、1958年10月8日のスウェーデンです。

手術をした場所は、ストックホルムのカロリンスカ病院です。手術をしたのは、外科医のオーケ・セニング（Åke Senning）です。ペースメーカーを作ったのは、医師で技術者でもあるルーネ・エルムクヴィスト（Rune Elmqvist）でした。

患者は、アルネ・ラーソン（Arne Larsson）という人です。ラーソンは、心臓が原因の発作で、1日に20〜30回も気を失っていました。何度も、命を救うための手当てが必要でした。ペースメーカーを開発した人たちは、手術をすることに不安をもっていました。それでも、追いつめられたラーソンの妻が強く願ったため、手術が行われました。

このペースメーカーの電池は、体の外から充電する仕組みでした。ところが、1台目のペースメーカーは、1日もたずに壊れました。2台目も、8日しかもちませんでした。

ラーソンは、そのあと2年間、ペースメーカーなしで過ごしました。1961年には、グレートバッチの機械と同じ水銀・亜鉛電池を使うペースメーカーに入れ替えました。

ラーソンは、そのあとも長く生きました。亡くなるまでに使った電極は5本、ペースメーカーの本体は22台です。2001年12月28日、ラーソンは86歳で、ペースメーカーとは関係のない病気で亡くなりました。

05まとめ

体に埋め込むペースメーカーは、1956年に生まれました。グレートバッチが、心臓の音を記録する回路に、違う値の抵抗をつけたことがきっかけです。犬に入れた最初の試作品は、4時間でショートして止まりました。その後、グレートバッチは納屋でペースメーカーを50台手作りしました。グレートバッチの機械がアメリカで人の体に入ったのは、1960年です。

ただ、ペースメーカーが人の体の中に最初に埋め込まれたのは、1958年10月8日、ストックホルムでのことでした。そのときの1台目は、1日もちませんでした。それでも患者のラーソンは、22台のペースメーカーを使って、86歳まで生きました。