人工臓器部
研究活動の概要

　人工臓器部では、循環器系人工臓器に関する研究開発および研究開発促進のためのシステム構築について推進している。患者を救命し社会復帰せしめるための循環器系治療系高リスク医療機器、とくに人工心臓や心肺補助装置などの開発・製品化・臨床応用を目指した活動を行っている。実用化を最優先とし、トランスレーショナルリサーチの成果を国際競争力のある医療機器として迅速に世の中に出し、製品として臨床現場に届けることに重点を置いた活動に注力している。
具体的な研究開発としては、1) 体外設置型連続流VADシステムの開発および臨床応用、2) 次世代型ポータブル心肺補助（ECMO）システムの開発、を中心に推進している。

　研究開発のフレームとしては、スーパー特区事業におけるNEDOの「基礎研究から臨床研究への橋渡し促進技術開発／次世代型高機能血液ポンプシステムの研究開発」（NEDO橋渡し研究）の代表的成果物である、世界初の動圧浮上方式の高耐久性遠心血液ポンプをコア技術とした「Bridge to Decision（BTD）目的の体外設置型連続流VADシステム」のトランスレーショナル開発研究について、これを中核シーズの1つとする厚生労働省の「早期・探索的臨床試験拠点整備事業」および、かかる新規機器に対する評価ガイドライン作成などを主な研究課題とする「革新的医薬品・医療機器・再生医療製品実用化促進事業」を通じて研究開発を推進した。
そして、「BTD目的の体外設置型連続流VADシステム」については、当センター単施設での医師主導治験を完了している。また「次世代型ポータブルECMOシステム」については、日本医療研究開発機構（AMED）の補助事業である「医工連携事業化推進事業」に採択され、平成30-令和1年度においては医師主導臨床研究を目指した開発を継続し、令和2年より医師主導臨床研究を開始する。

2019年の主な研究成果

　NEDO橋渡し研究のもとで開発を進めた、動圧浮上式非接触回転型連続流ポンプである、高耐久性ディスポ遠心ポンプ（BIOFLOAT-NCVC）について、研究開発担当企業から製造販売担当医療機器メーカーの連携企業への技術移転が完了し、その連携企業から体外循環用として薬事申請が行われ、平成28年には製造販売承認を取得しているが、これをコアパーツとして用いた「BTD目的の体外設置型連続流VADシステム」は「早期・探索的臨床試験拠点整備事業」のシーズ研究として認定され、PMDA相談下で非臨床試験評価段階に入っており、安全性試験や耐久性試験、長期in vivo評価を推進し、臨床治験と平行する形で追加的な超長期間試験（承認申請標榜使用期間30日に対して最長90日までのin vivo評価）を進めた。
臨床治験に関しては、PMDAの治験相談を経て、当センターでの単施設医師主導治験「体外設置型連続流補助人工心臓システム「BR16010」を用いた重症心不全患者に対する補助循環法の安全性及び有効性に関する単施設単一群治験（NCVC-BTD_01）」として臨床治験（治験責任医師：福嶌教偉移植医療部長）を施行した。治験予定9症例全例を極めて良好な成績で完了し、その結果を非臨床試験成績とともに企業（ニプロ社）に導出し、製造承認申請を推進している。
システムとして臨床使用を開始する整備計画を継続中であり、同時に従来のシステムには実用化されていなかった連続流式補助人工心臓用送脱血管などの実用臨床応用のための開発を施行中であり、実用化目前まで開発を進めている。

　次世代ECMOシステムに関する研究では、当部が開発した長期耐久性と抗血栓性に優れた革新的人工肺BIOCUBEと、上記のBIOFLOAT-NCVC遠心ポンプを組み合わせて小型パッケージ化した、持ち運び可能な高機能超小型ECMOシステムの開発を進めており、最終試作を完成させた。酸素ボンベを含めて総重量7kg以下の手荷物サイズのECMOシステムで、スタンドアローンで1～2時間の連続駆動が可能な革新的システムである。
この開発は、AMED早期探索的・国際水準臨床研究事業「救急使用～安全な長期使用が可能な世界最小・最軽量・最高性能の次世代型心肺補助システムの開発・臨床応用と製品化・世界展開」および、臨床治験の計画も組込んだ、AMEDの補助事業である「医工連携事業化推進事業」における、「世界最小最軽量の高機能次世代型心肺補助システムの開発・事業化」として採択されている。開発目標装置の最終形完成に加えてPMDA相談も進め、慢性動物実験評価も含めた非臨床試験を進めるとともに、医師主導治験の開始のための当センター内での体制整備（人工臓器部、移植医療部、臨床試験推進センター、データサイエンス部、心臓血管外科、小児心臓血管外科）と具体的な治験準備を進めた。
長期動物試験に関しては、PMDAとの相談の元で、機器使用の標榜期間である2週間の2倍の期間に当たる4週間の長期試験をQMS下で進めた。
以上の成果から令和2年より医師主導臨床研究を開始に至る。

研究業績
  1. Shimamura J, Mizuno T, Takewa Y, Tsukiya T, Naito N, Akiyama D, Iizuka K, Katagiri N, Nishimura T, Ono M, Tatsumi E. Miniaturized centrifugal ventricular assist device for bridge to decision: Preclinical chronic study in a bovine model. Artificial Organs. 43, 821-827, 2019.
  2. Motomura T, Tuzun E, Yamazaki K, Tatsumi E, Benkowski R, Yamazaki S. Preclinical Evaluation of the EVAHEART 2 Centrifugal Left Ventricular Assist Device in Bovines. Asaio Journal. 65, 845-854, 2019.
  3. Shimamura J, Nishimura T, Mizuno T, Takewa Y, Tsukiya T, Inatomi A, Ando M, Umeki A, Naito N, Ono M, Tatsumi E. Quantification of interventricular dyssynchrony during continuous-flow left ventricular assist device support. Journal of Artificial Organs. 22, 269-275, 2019.
  4. Shimamura J, Nishimura T, Mizuno T, Takewa Y, Tsukiya T, Inatomi A, Katagiri N, Ando M, Umeki A, Akiyama D, Arakawa M, Ono M, Tatsumi E. Interventricular dyssynchrony during continuous-flow left ventricular assist device support: observation using the conductance method. Journal of Artificial Organs. 22, 348-352, 2019.
  5. Ogawa D, Kobayashi S, Yamazaki K, Motomura T, Nishimura T, Shimamura J, Tsukiya T, Mizuno T, Takewa Y, Tatsumi E. Mathematical evaluation of cardiac beat synchronization control used for a rotary blood pump. Journal of Artificial Organs. 22, 276-285, 2019.
  6. Yajima S, Toda K, Tsukiya T, Sawa Y. Three-dimensional simulation for left ventricular assist device implantation in a small patient with chest wall deformity. European Journal of Cardio-Thoracic Surgery. 55, 788-789, 2019.
  7. Osa M, Masuzawa T, Orihara R, Tatsumi E. Performance enhancement of a magnetic system in a ultra compact 5-DOF-controlled self-bearing motor for a rotary pediatric ventricular-assist device to diminish energy input. Actuators. 8, 31, 2019.
  8. Nakayama Y, Furukoshi M, Tatsumi E. Shape memory of in-body tissue-engineered "Biotube" vascular grafts and the preliminary evaluation in animal implantation experiments. The Journal of Cardiovascular Surgery. Epub, 2019.
  9. Furukoshi M, Tatsumi E, Nakayama Y. Application of in-body tissue architecture–induced Biotube vascular grafts for vascular access: Proof of concept in a beagle dog model. The Journal of Vascular Access. Epub, 2019.
  10. Sawa Y, Matsumiya G, Matsuda K, Tatsumi E, Abe T, Fukunaga K, Ichiba S, Taguchi T, Kokubo K, Masuzawa T, Myoui A, Nishimura M, Nishimura T, Nishinaka T, Okamoto E, Tokunaga S, Tomo T, Tsukiya T, Yagi Y, Yamaoka T. Journal of Artificial Organs 2018: the year in review. Journal of Artificial Organs. 22, 1-5, 2019.
  11. 武輪 能明. 巻頭言 人工臓器学会と若者の将来に向けて. 人工臓器. 48, 143, 2019.
  12. 築谷 朋典, 巽 英介. 完全人工心臓はなぜ難しいのか？ 実験医学. 37, 850-854, 2019.
  13. 築谷 朋典. ターボポンプとともに生きる：補助人工心臓の現状. ターボ機械. 47, 306-311, 2019.
  14. 寺澤 武, 尾崎 重之, 巽 英介, 中山 康秀. ヒト心膜の光干渉断層計による厚み分布計測と強度評価. 医工学治療. 31, 27-34, 2019.
  15. 織原 涼雅, 増澤 徹, 長 真啓, 巽 英介. 小児用人工心臓のための超小型磁気浮上モータの改良. 日本AEM学会誌. 27, 219-225, 2019.