外科医はメスを準備し、器具をチェックする。ペースメーカーを埋め込む準備は万端だ。しかし、今日は何かが違う。手術器具一式の代わりに、針を取り出すのだ。普通の針だ。砂のような粒を針に詰め、患者の胸に注入する。3秒。完了。ペースメーカーは電力供給を受け始め、心臓は規則的に鼓動し、5年ごとに交換する電池も不要になる。切開痕も残らない。 MITメディアラボ 作成した 200マイクロメートルの注入型アンテナ これは薬剤のように投与され、深く埋め込まれたデバイスに電力を供給します。
組織の過熱を防ぐために低周波数で動作し、同様のサイズの従来のアンテナよりも 100.000 倍のエネルギーを生成します。
工場における電池の問題
今日の医療用インプラントは 2 つの方法で電力を供給されます。 最初の 提供 手術で体内に埋め込まれた数センチの長さの電池5～10年ごとに新しい介入に交換する必要があります。 2番目の これも、皮膚の下に置かれた数センチメートルの大きさの磁気コイルを使用して、無線エネルギーを収集します。 問題は？ミニチュアコイルは高周波でしか動作しないため、 組織を過熱する 安全に供給できる電力を制限します。
「その限界を超えると、細胞が損傷し始めます」と彼は説明する。 バジュ・ジョイ、グループの博士課程学生 ナノサイバネティックバイオトレック MITから。
ヨーロッパでは毎年250.000万～300.000万台のペースメーカーが植え込まれており（イタリアだけで50.000万台）、米国でもほぼ同様の数字が報告されています。 ペースメーカー250.000万台と除細動器100.000万台コストは数千億ドルに上ります。
バッテリー交換のたびに、感染リスク、患者の不快感、そして新たな医療費が伴います。そして、医療機器の小型化は、まさに電源のサイズによって阻害されています。
注入型アンテナの仕組み
L 'デブリナ・サルカーのチームが開発したアンテナ MITは、新しい技術により低周波数（109kHz）で動作することで過熱問題を解決しました。このデバイスは、 磁歪層1 磁場にさらされると変形し、 圧電層 機械的な変形を電荷に変換する素子です。交流磁場を印加すると、磁歪層の磁区が金属織物に強力な磁石を作用させるように磁歪層を変形させます。磁歪層に生じる機械的な張力により、上下に配置された電極を介して圧電層に電荷が発生します。
複雑すぎる？もう一度試してみます。 このアンテナは、磁場があると布のように動く層と、その動きを電気に変換する層で構成されています。磁場が変化すると、動く層が電場も動かすため、アンテナは熱を発することなくエネルギーを生成します。さらに良い点としては？
「私たちはこの機械的振動を利用して磁場を電場に変換しています」とジョイ氏は言う。その結果、 4～5桁高い電力 金属コイルを使用し、GHz 範囲で動作する同様のサイズの埋め込み型アンテナと比較します。
Lo IEEE Transactions on Antennas and Propagationに掲載された研究 2025年10月に発表された論文は、著者自身が表明した技術的課題をいかに克服できるかを示している。
「低周波帯域で効率的に動作できる超小型アンテナ（500マイクロメートル未満）の開発は複雑です。」
ペースメーカー以外の用途
注入型アンテナを作動させる磁場は、ワイヤレススマートフォン充電器に似たデバイスによって供給されます。このデバイスは、粘着パッチのように皮膚に貼ったり、皮膚表面近くのポケットに入れたりできるほど小型です。このアンテナは、マイクロチップと同じ技術を用いて製造できるため、 既存の電子機器との容易な統合.
「これらの電子部品と電極はアンテナ自体よりもはるかに小さくすることができ、ナノファブリケーションの過程で統合されるでしょう」とジョイ氏は説明する。
応用範囲は、てんかんやパーキンソン病のペースメーカーや神経調節薬だけにとどまりません。特に興味深い事例は 持続血糖モニタリンググルコースを検出する光センサー回路は既に存在しますが、体内に非侵襲的に組み込むことができるワイヤレス電源があれば、このプロセスは大きく進歩するでしょう。「これはほんの一例です」とジョイ氏は言います。
「同じ製造方法で開発された他のすべての技術を、アンテナに簡単に統合することができます。」
アンテナの製造は 簡単に登れる 複数のアンテナを体内に注入することで、広範囲の治療が可能になります。これにより、分散型センサーネットワークや、現在では複数回の外科的介入が必要となる複雑な治療システムへの可能性が開かれます。
医療用ワイヤレス充電市場
Il 埋め込み型医療機器向けワイヤレス電力システム市場 急成長を遂げています。2025年には1,5億ドルの価値があり、2033年には年平均成長率15%で5億ドルに達すると予想されています。 メドトロニック, アボット·ラボラトリーズ, ボストンサイエンティフィック などの専門スタートアップ ヌカレント e レゾナントリンクメディカル システムを統合する製品を開発している 無線エネルギー伝送.
MITのテクノロジーは 3つの重要な利点: 極小化 (現在のソリューションは数ミリメートルですが、200 マイクロメートル)、標準の針を使用した低侵襲インプラント、低い動作周波数による組織の過熱の防止。
注入型アンテナ：患者に届くのはいつでしょうか?
先生 デブリナ・サルカー、グループリーダー ナノサイバネティックバイオトレック この研究の筆頭著者である彼は、
「当社の技術は、人体の深部でワイヤレスに作動する低侵襲性バイオエレクトロニクスデバイスの新たな道を切り開く可能性を秘めています。」
この研究は、トランジスタと電子機器の小型化に関する 50 年の研究を活用し、それを電力システムの問題に適用しています。
臨床応用への道はまだ 長期生体適合性試験実世界におけるエネルギー効率の検証、そしてFDAやEMAといった機関からの規制承認など、様々な要件が存在します。しかし、必要な条件はすべて揃っています。それは、実際に機能する技術、確立されたナノファブリケーションプロセスによる低い製造コスト、そして現実世界の課題に対する解決策を求める市場の成長です。
メスに代わる針。電池を不要にする小さな粒子。時に、医療の未来は、すべてを変える微細な物体に宿る。
注記：
- 「磁歪」という用語は、磁歪と呼ばれる物理現象を指します。これは、磁場にさらされたときの材料（通常は金属や強磁性体）の長さの変化または変形を示します。 強靭︎<XNUMXxXNUMX>︎
