は、東京大学が世界のパイオニアとして50年近くの歴史を持っており、当研究室を中心として学内外の多くの研究者が参加して研究チームを組み精力的に研究開発を推進しています。人工心臓には、心臓を切除して置換する完全置換型人工心臓（トータルハート）と、不全心臓に装着してポンプ機能を補助する補助人工心臓（アシストデバイス）とがあります。日本語ではどちらも人工心臓ですが、欧米では区別されます。東京大学人工心臓研究開発チームは、完全置換型人工心臓（トータルハート）を中心として総合的な研究開発を行っています。その内容は 、血液ポンプ、駆動機構、人工弁、カニューレ・カフ、医用材料、埋込センサー、生体計測技術、制御アルゴリズム、経皮電力伝送、経皮情報伝送、バッテリー、IT監視システム、数値流体解析、循環生理や病態生理の研究など多岐に渡ります。

現在、当研究室で発明され研究開発を行ってきた波動ポンプという特殊な連続流血液ポンプを用いた体内埋込式完全置換型人工心臓（波動型完全人工心臓）が、慢性動物実験の段階に達しています。波動型完全人工心臓は、モーター駆動による世界で最も小型かつ高性能な体内埋込式完全置換型人工心臓であり、日本人の体重に近いヤギに埋め込める世界で唯一のトータルハートです。最近のモデルでは、両心完全無拍動流のトータルハートを実現し、拍動流と無拍動流を自在に切り替えて循環生理の比較実験を行っております。次世代の完全置換型人工心臓を開発する上で、性能・効率・耐久性いずれを考慮しても連続流血液ポンプの使用は必須となると思われますが、生体にとってどの程度の拍動流が必要かまだ分かっておりません。新しいモデルを用いた研究では、拍動流から両心完全無拍動流に切り換えても実験動物の一般状態に変化はありませんが、心房圧を高めに設定しなければならないという問題があることが分かり、ある程度の拍動流が必要であることが示唆されています。なお、新しいモデルでは、2008年8月に抗凝固療法無しで153日の生存を達成しました。この生存記録は、体内埋込式完全置換型人工心臓としては、我が国における最長生存記録となります。

完全置換型人工心臓（トータルハート）の場合、時々刻々と変化する必要心拍出量をどのように判断し、駆出するかという制御（生理的制御）が非常に重要です。生理的制御としては、末梢血管抵抗の逆数（1/R）を入力として心臓血管中枢によるフィードバック制御を可能とする1/R制御があります。1/R制御は、当研究室において、長い年月をかけて慢性動物実験により研究開発した世界で唯一の生理的制御法です。1/R制御では、中心静脈圧の上昇、軽度貧血、甲状腺ホルモンの低下などの完全置換型人工心臓動物に特有に見られた病態が生じず、また代謝に応じて自動的に心拍出量が変動します。1/R制御によりトータルハートの生存時間は飛躍的に延び、体外に血液ポンプと駆動装置を置く空気圧駆動方式の完全置換型人工心臓で最長532日の生存実績（トータルハートの動物実験としては現在でも世界最長生存記録）があります。1/R制御をモーター駆動方式の完全置換型人工心臓に適応するには種々のパラメーター変換が必要ですが、現在までに、1/R制御を波動型完全人工心臓に移植することに成功し、慢性動物実験による病態生理を研究できる段階に達しました。

螺旋流ポンプという次世代型完全置換型人工心臓用血液ポンプの研究開発を行っています。この血液ポンプと波動型完全人工心臓のノウハウと技術およびハイブリッドパーツを用いて、血栓形成や感染の心配が無く、かつ心臓移植の治療成績を超える体内完全埋込式完全置換型人工心臓を2016年までに完成させ臨床応用することを目標に、一昨年より新たな研究開発プロジェクトを行っています。