人工心臓（基礎）の最近の進歩として，以下の３つに分けて報告する．１）DuraHeart，EVAHEARTの現況，２）欧米，日本における人工心臓の基礎開発，３）高機能人工心臓システムガイドライン策定．特に１，２に関しては本稿執筆時点（平成18年9月）において最新のデータを載せたため，個人的通信，第１４回ISRBP（国際ロータリブラッドポンプ学会）大会の講演発表内容から多くのデータを参照したのでお断りする．

１）DuraHeart，EVAHEARTの現況
本点に関しては人工心臓（臨床）の稿で詳細が述べられると思うが基礎の面からも重要な情報と考えるので，現状を簡単にまとめる．テルモ社のDuraHeartはドイツで2004年１月から臨床実験を始め，2006年9月の時点で26症例に達している．平均補助期間は146+-140日（17〜497日），積算補助期間は10年を超え，６ヶ月以上の補助が8症例，うち１年以上の症例が3例である．13症例が心臓移植に移行している．全体の生存率は７３％、Kaplan-Meier生存率は1年で６５％と他の連続流補助人工心臓に比べ，好成績を収めている．特に最近14例では死亡例は無い．DuraHeartは世界初の磁気浮上型遠心ポンプである．クローズドインペラを磁気軸受で浮上させ，マグネットカップリング方式でモータの回転力を浮上インペラに伝達する方法を採っている．そのため，機械的に接触する部位が存在せず，高寿命，低溶血，血栓性を有している．今年度中にCEマークを取得予定で，現在，US，日本への臨床申請に向けて準備を行っている¹)．
一方，2005年5月に日本で臨床治験が始まったサンメディカルのEVAHEARTは東京女子医大２例，国立循環器病センター１例，計３例のパイロット治験が昨年終了した．全例３ヶ月生存（エンドポイント）１年生存をクリアしている．２症例が既に退院．2006年6月からエンドポイント６ヶ月生存のピボタル治験を東京女子医大，国立循環器病センター，埼玉医大，大阪大学の４施設で実施中．これと並行して米国での治験申請を準備中である^2,3)．EVAHEARTは遠心ポンプのインペラをグルーブ軸受で支持し，軸受部に生理食塩水を循環させる（クールシールシステム）ことにより，その潤滑と冷却を図ることで，デバイスの高寿命化と小型化を図っている．
DuraHeart，EVAHEART共に日本から生まれた遠心ポンプ型の補助人工心臓であり，今後，広く臨床に使用できるようになってもらいたいデバイスである．

２）欧米における最近の動き
新しい研究開発の動きとして，アメリカで小児用の補助循環デバイス開発がThe NHLBI Pediatric Circulatory Support Programとして進められている⁴⁾．Univ. of Pittsburgh, Cleveland Clinic, Ension Inc., Jarvik Heart Inc., Pennsylvania State Univ. が開発を行っている． Univ. of PittsburghはCarnegie Mellon Univ, Launchpoint, Worldheart, Children's Hospital of PittsburghなどとPediaFlowコンソーシアムを組み，径方向は永久磁石軸受，軸方向を磁気軸受で支持する体重3-15kgの患者が対象，流量0.3〜1.5LPMの完全埋込型の小児用磁気浮上ポンプを開発している．現在，重さ100g，直径28mm，長さ51mmのデバイスが出来上がっており，2006年10月に最初の動物埋込実験を予定している．Cleveland ClinicのPediPumpは磁気ベアリングを採用した斜流ポンプで直径７（Phase1）〜4.5（Phase2）mmのポンプを開発している．Foster-Miller Technologies社との協同研究で開発したカテーテル型ポンプの発展形であり，体重15kg以上の患者には大動脈内留置で，15kg以下の患者には通常のバイパス形式で植え込むことを目指している．Ension Inc.はUniv. of Pittsburghから生じたベンチャー企業で血液ポンプと人工肺を一体化した小児用ECMOシステム（pCAS）をUniversity of Louisville, Seare BioMatrix Systems社, Fluent社と開発中である。Jarvik Heart Inc.のThe Pediatric JarvikはUniversity of Maryland, Mississippi State University, Whalen Biomedical社と共にJarvik 2000 VADをベースに小児用の２種類の軸流ポンプを開発している．動物実験で1〜2.5LPMの流量性能を確認している．Pennsylvania State Univ.では一回拍出量12ml（体重5〜15kg患者対象），25ml（体重15〜35kg患者対象）の２種類の小児用空圧式拍動流型VAD（PVAD）を大人用のPierce-DonachyVADをベースに開発中である．
その他の臨床治験も含めたデバイス開発の状況を以下に記す．
米国のWorldHeart社はWorldHeart Rotary VADとして，旧MedQuest社が開発していた磁気浮上型遠心ポンプを会社ごと買い取り，２例の臨床治験を始めている．直径75mm，厚み35mm，最大流量10〜12LPMのデバイスで，今年中にあと５例の臨床試験を実施予定である^5,6)．テルモ社のDuraHeartは永久磁石をモータで回転させて，回転磁場を作っているが，WorldHeart Rotary VADはインペラを電磁石による回転磁場で直接回転させており，モータの機械的ベアリングが無い点が違う．そのため，モータ部の接触部品（ベアリング）が要らず，駆動部がコンパクトになるという利点があるが，効率が低くなるという欠点も有している．しかし，すでに2006年3月から２件の臨床治験を進めているため，効率も使用可能レベルであると言ってよいであろう．
MicroMed DeBakey VASは，393症例（米国140症例）に及ぶ8年間の臨床経験をもとに，Inflow Cannulaの長さ，曲率と軸流ポンプ羽根とディフューザ間の間隙を変化させることにより抗血栓性を向上させようとしている（DeBakey x2）．
Jarvik2000は156症例，うちBTTに米国82症例，非米国20症例，Destination therapyに非米国20症例が使用されている．最長補助機関は6.4年で現在も更新中である．今まで機械故障は皆無だが，１例の腹部ケーブル不良を経験している．３例のBTRを実施している．１年生存率は58％，２年生存率は55％である⁷⁾．
Thoratec社の軸流ポンプであるHeartMate IIは449症例に埋め込まれており，2005年11月にCEマークを取っている．HeartMate IIはhydrodynamic bearingを用いた軸流ポンプであり，MicroMed DeBakey VAD，Jarvic2000，Berlin Heart社Incorと並んで，４種類目の臨床応用軸流ポンプになる⁸⁾．
Arrow社のCorAidは動圧軸受型遠心ポンプで，21症例実施，うち６症例が亡くなっている．inflow cannulaに6例問題が生じており，500日生存率は60％である．
オーストラリアVentracor社のVentrAssist LVADはDLCコーティング・インペラを有した動圧軸受採用の遠心ポンプで，今まで65症例を実施している．2004年からCE mark trialとして33症例を施行，US multicenter trialを2006年7月から始めている．最長補助期間は977日である．最小患者は10歳36kg，体表面積12ｍ2の少女，16歳の少女の例ではBTRを実施している⁹⁾．
独国のBerlinHeart社の磁気浮上型軸流ポンプのIncorは2003年3月にCEマークを取得後，282症例の植え込みを実施，補助期間１年以上が45症例，2年以上が8症例，3年以上が2症例，現在，49患者がオンポンプである．
一方、Abiomed Impella CardioSystems GmbHではRecover LD, Recover RDの一時的左心，右心補助ポンプ，Recover LP5.0（直径4.0mm）, 同2.5（直径6.4mm）の経皮的アクセス循環補助装置の開発，製品化を行っている．デバイスに依るが，流量は2.5〜4.5LPM，回転数は3万rpm程度，体内留置は１週間程度と短いが，VADを埋め込む前に廉価かつ簡単に循環補助を行うツールとして位置づけている．臨床例はRecover LDが233例, Recover RDが69例, Recover LP5.0が54例, 同2.5が21例と計377例である．Recover Rdは右心補助用で最大10日の使用期間で今までBTR（Bridge to Recover）に36例用いられており，ヨーロッパCEマークも2002年に取得している¹⁰⁾．
オーストリアのHeartWare HVADはMedical University of Viennaで開発された新しいデバイスで，VentrAssist社のVentriCorと同様の動圧軸受型遠心ポンプである．体積45ml，重さ145g，直径54mmで，ダブルステータ構造を採ることで信頼性を向上している．２例の臨床応用を実施している¹¹⁾．
日本においては，東京大学，東北大学，東京医科歯科大学，産業技術総合研究所，東京電機大学，国立循環器病センター，茨城大学などで研究開発が進められている．
東京大学では，波動ポンプを全人工心臓（UPTAH），補助人工心臓（UPVAD）の双方に応用するシステムの開発を進めている．UPTAHは直径77mm，厚さ78.5mm，揚程100mmHgの時の最大拍出量17L/minのポンプ性能を有し，成山羊を用いた動物実験８２例，最長２ヶ月の生存を得ている．UPVADは直径72mm，厚さ30mm，揚程100mmHgに対して最大拍出量14L/minのポンプ性能を有する．東大，東北大で動物実験が行われており，あわせて１４例，ポンプ本体のみの埋込実験では最長４ヶ月，完全埋込（コントローラ等も全て埋め込む）実験では最長１月の成績を収めている．さらに無拍動による完全循環代行を目指して，無拍動TAHにチャレンジしている¹²⁾．
産業技術総合研究所では独自にモノピボット遠心ポンプ，遠心動圧軸受ポンプを研究開発しているが，最近，それぞれの技術を企業に移転し，デバイスの商品化に向けた開発を推進している．泉工医科工業（株）と製品化を行っている補助循環用及び開胸手術用のモノピボット遠心ポンプは，４本の直線流路を有する直径50mmのインペラをモノピボット軸受で支持する構造で、プライミングボリュームが22ml，低溶血性能である．三菱重工業（株）とは動圧軸受でインペラを保持し、受動磁気軸受を補助的に加えた、軸流動圧軸受ポンプを共同研究中である．非接触血液ポンプとして世界最小を目指しており，全重量120g,全体積40mlであり，回転数9000rpmで揚程100mmHg，流量5l/minを拍出する．現在，動物実験を行っている¹³⁾．また，人工心臓表面の粗さと溶血に関する産業技術総合研究所と茨城大学の共同研究は，今まで科学的に究明されていない現象に対する興味深い研究であり，注目されている ¹⁴⁾．
東京医科歯科大学では拍動流ポンプと連続流ポンプの開発を行っている．拍動流ポンプは電気機械駆動，パッシブフィル・プッシャープレート式ポンプを採用し，TAHは直径90mm厚み70mm，体積400ml，VADは直径90mm厚み56mm，体積275mlのもので，双方共に最高流量８l/minの性能を有す．動物実験でTAHは最長30時間，VADは最長3週間の生存成績を得ている．連続流ポンプに関しては東京工業大学との共同研究で，径方向支持の磁気軸受を用いた補助人工心臓MedTech Heartや，小児用体外式遠心ポンプの研究開発を進めている．MedTech HeartはThoratec社HeartMateIIIや茨城大学の径方向支持型遠心ポンプと同じで径方向にインペラを磁気浮上させる方式である．HeartMateIIIや茨城大学のものは磁気軸受とモータが一体化したセルフベアリング方式を採っているが，東京工業大学は磁気軸受とモータ構造を別にすることで高剛性の磁気浮上ポンプの実現を行った．補助人工心臓では電磁石による回転磁界で直接回転駆動を採用し直径64mm、厚み32mmとコンパクト化を図っている．小児用体外式遠心ポンプはニードル式流体軸受を採用し，外径49mm， ポンプ高さ20mm，体積75cc，充填血液量5ccとひじょうに小型なデバイスを開発中である^15-19)．
茨城大学では，1998年から磁気浮上人工心臓の開発を進めている．特に，小型，高効率の人工心臓専用の磁気浮上技術の研究開発が行われており，磁気軸受とモータを一体化したセルフベアリングモータ技術の開発や高効率磁気軸受を次世代人工心臓のために開発中である．セルフベアリングモータを利用した径方向支持型磁気浮上ポンプ，軸方向に支持し，インペラの回転も電磁石で制御する軸方向支持型磁気浮上ポンプ，電磁石と永久磁石を組み合わせた新しい構造の人工心臓用高効率ハイブリッド磁気軸受の開発が行われている^20-23)． また，磁気浮上人工心臓の付加価値として径方向支持型の磁気浮上モータにゼロパワー制御を適応し，浮上インペラの位置情報からポンプ状態を推定する方法も茨城大学で考案されている²⁴⁾．本方法を東京医科歯科大学ではセルフセンシング機能と呼んでおり，自己心の心機能の推定にも応用しようとしている²⁵⁾．
以上のように，日本では磁気浮上人工心臓の開発には，テルモと茨城大学に加え，東京医科歯科大学・東京工業大学のチームが加わり，研究開発に厚みが出てきた．また，海外においてもWorldHeart Rotary VADの臨床開始や小児用人工心臓開発プロジェクトの多くが磁気浮上人工心臓を対象としているなど，多くの施設でその研究開発が進められている．今後，更なる人工心臓用の磁気浮上技術の進展が望まれる．
その他，東京電機大学では，リニアモータを使用した拍動流型補助人工心臓²⁶⁾ ，国立循環器病センターでは重さ1.7kgの携帯用空圧駆動装置²⁷⁾をそれぞれ開発中である．

３）高機能人工心臓システムガイドライン策定
医療機器の開発迅速化および審査迅速化を目的として，平成17年度より経済産業省および厚生労働省が共同でガイドライン策定支援事業を実施することになった．次世代医療機器評価指標検討会（厚生労働省）／医療機器開発ガイドライン評価検討委員会（経済産業省）合同検討会が平成17年８月４日に開催され，「ナビゲーション医療」，「体内埋め込み型材料」，「体内埋め込み型能動型機器（高機能人工心臓システム）」，「再生医療」，「リポソーム等のデリバリーシステム」の５分野が選定され，ガイドラインが検討されることになった．その中で，次世代型高機能人工心臓審査ガイドラインが2006年３月16日に策定された．科学的根拠を基盤にした安全性，有用性の評価を，適正かつ迅速に進めるためのガイドラインが医療機器の中でも先駆けて人工心臓に関して策定された意義は大きい．本ガイドラインでは「非臨床試験の要件」として，人的要因，in vitro試験，in vivo試験の内容について，「臨床試験の要件」としてプロトコール，適応疾患と抵抗条件，症例数と期間，施設要件，最終評価，有用性評価の基準について策定してある²⁸⁾．今後，本ガイドラインにより，迅速な人工心臓臨床応用が実施されることを願って止まない．

以上，簡単ではあるが，人工心臓の研究開発に関する最近の状況をまとめた．海外における補助人工心臓製品化は百花繚乱の体を示している．しかし，実際の市場がその数に対応するほど拡大可能であるかは不明で，今後，淘汰が進むのは必須であろう．その中で生き残るために，デバイスの「低価格化」，「高機能化による付加価値の増加」の二極化が進むものと考える．特に，後者に関して技術立国としての日本の役割はますます重要となり，今こそ２０年後を見据えた次世代型人工心臓のための技術開発，蓄積に注力すべきである．今年行われた，日本における高機能人工心臓システムガイドライン策定は，新しい次世代型人工心臓を開発するための第一歩である．しかし，米国の小児用補助循環デバイス開発プロジェクトを見ても分かるように，日本では次世代型人工心臓の開発体制は未だに欧米に比較して遅れている．各機関の研究開発の一層の発展はもとより，今一度，国主導のプロジェクトの発案，コンソーシアム構築による日本の技術力の集約，製品化へ向けた補助制度の整備等，関係諸氏の一層のご尽力を期待したい．