人工臓器・バイオニクス市場 サイズと展望 2025-2033

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人工臓器およびバイオニクス市場の成長要因

臓器不全の発生率の増加

臓器不全の発生率の急増に寄与する要因としては、重篤な外傷、敗血症、失血、中毒、薬物乱用、白血病、その他の急性疾患が挙げられます。臓器不全は、臓器の劣化または損傷によって引き起こされる急性疾患に関連しています。糸球体疾患、糖尿病、高血圧性腎硬化症は腎不全につながる可能性があります。同様に、肝硬変は肝不全につながり、冠動脈疾患は心不全につながる可能性があります。

多くの場合、不健康な食習慣、運動不足、アルコールや薬物の乱用、喫煙などの他の活動は、最終的に臓器不全につながる状態の一因となります。そのため、骨髄、心臓、肝臓、腎臓、肺を中心に、人工臓器の需要は世界的に非常に高くなっています。さらに、高齢者人口の増加と医療施設の整備も、人工臓器の需要の高まりに貢献しています。このように、急性疾患の増加と高齢者人口の増加は、臓器移植の需要を喚起し、市場の成長を牽引する要因となると予想されます。

組織バンクの発展

組織バンクと呼ばれる機関は、医学研究や教育に利用するために、ヒトの死体組織を収集・保存しています。組織バンクが生体組織を極低温で保管している例もあります。組織移植の需要が高まるにつれ、ドナーの適性評価、組織の処理、回収、保管、ラベル付け、配送などのサービスを提供する組織バンクのニーズが大幅に増加しています。さらに、組織バンクは、組織を理想的な条件で維持・保管するために、主に低温保管を採用しています。採取・保管される組織の中で最も一般的には、角膜、皮膚、骨関節、腱、軟骨、硬膜が挙げられます。

火傷の増加に伴い、皮膚を採取し、無菌状態で保管して寄付に供する組織バンクの需要が高まっています。さらに、遠心分離機や凍結保存システムなどの技術と機器の進歩により、効率的な組織保存が可能になっています。高度なハードウェアとソフトウェアを備えたコンピュータ化されたサポートシステムにより、組織を高効率で容易に維持管理できます。組織バンクの進歩により、臓器の保管と回収が比較的容易になり、これが市場の拡大を後押ししています。

市場の抑制要因

臓器ドナー不足

生体腎臓ドナーネットワークによると、2017年には世界中で9万人を超える腎移植患者がおり、今後この数は増加すると予測されています。通常、臓器は脳損傷や脳卒中を患った死体から摘出されます。喫煙、飲酒、薬物乱用といった不健康な習慣の増加により、臓器提供に適した健康な患者の数が大幅に減少しています。さらに、臓器提供者の不足により、移植を待つ患者数が増加しています。臓器提供に関する認知度の低さも、市場の成長を阻害する大きな要因となっています。

市場機会

移植方法における技術の進歩

3Dバイオプリンティングにおける技術の進歩は、人工臓器の普及を促進しています。臓器提供者の不足と臓器移植を待つ患者数の増加により、3Dバイオプリンティングのニーズが高まっています。これらの技術は、カスタマイズされた補綴物の作成、組織の作製、そして合成モデルを用いた移植のサポートを可能にします。しかしながら、より大きな組織構造への血管新生は依然として課題であり、数年後には完全に機能する3Dプリント臓器の開発が期待されています。

臓器保存施設の不足も、人工臓器の需要を押し上げています。移植手術において、臓器の保存は極めて重要です。ドナー人口の変化は、手術の結果に直接影響を及ぼします。さらに、臓器保存は臓器移植の供給源です。保存された臓器を最も効果的に活用する方法は、低体温による代謝の抑制に基づいています。臓器移植におけるこのような進歩は、市場の成長機会を生み出します。

製品インサイト

世界市場は人工臓器とバイオニクスの2つに分かれています。人工臓器分野は世界市場の大部分を占めており、予測期間中に8.7%のCAGR（年平均成長率）で成長すると予測されています。医療費の増加と3Dプリンティングの技術進歩により、人工臓器の需要が高まっています。人工臓器分野は、人工腎臓、人工心臓、人工肝臓、人工肺、人工膵臓に分かれています。人工腎臓分野が市場の大部分を占めているのは、待機患者数の増加と腎移植件数の増加によるものです。腎臓疾患の患者は、通常、治療として腎移植を受けます。しかし、腎臓ドナーの不足と障害を伴う疾患の増加により、人工腎臓の需要が高まっています。

さらに、AIやMLといった革新的な技術は、医療処置を徐々に変革しており、透析療法に大きな機会をもたらすことが期待されています。コンピューターベースの人工ニューラルネットワークや遺伝的アルゴリズムの開発における最近のトレンドも、市場の成長を後押ししています。生体材料とマイクロ3Dプリンティングの発展は、再生医療とバイオプリント腎臓の成長を支えています。しかし、腎臓のバイオプリンティングはまだ初期段階にあり、3Dプリント腎臓には近い将来、大きな成長機会が期待されます。

バイオニクス分野の成長は、有利な償還政策とFDAによるインプラントの迅速な承認によって推進されています。

• 例えば、2017年11月、FDAはOrion社の「バイオニックアイ」の迅速な市場投入を促進するため、このデバイスを迅速アクセスの対象に指定しました。このデバイスは、カメラと脳インプラントを用いて視覚障害者の視神経をバイパスする皮質視覚補綴装置です。人工内耳や外骨格、四肢および脳の置換、視覚バイオニクスの増加が市場の成長を牽引すると予想されます。人口の高齢化と人工内耳の技術進歩が、この分野の成長を牽引しています。さらに、FDA承認の増加と製品発売数の増加も成長を後押ししています。
• 例えば、2019年6月、コクレア社はNucleusプロファイルプラスインプラントとNucleusプロファイルプラスシリーズの米国FDA承認を発表しました。

テクノロジーインサイト

世界市場は、機械式と電子式の2つに分類されます。機械式セグメントは最も高い市場シェアを占めており、予測期間中は9.1%のCAGR（年平均成長率）を示すと予測されています。機械式セグメントの市場規模が大きいのは、主に臓器不全の有病率の上昇と機械式機器の低価格によるものです。機械式の人工心臓弁は他の選択肢よりもはるかに長持ちするため、機械式機器の需要が高まっています。成長に貢献するその他の要因としては、FDAの迅速な承認と償還ポリシーが挙げられます。

• 例えば、2018年3月、FDAはアボット社の世界最小の人工心臓弁を承認しました。このデバイスは、僧帽弁および大動脈弁を必要とする乳幼児の治療用に作られています。

電子機器分野も、予測期間中に大幅な成長が見込まれています。バイオニクス・クイーンズランドによると、約10億人が身体障害を抱え、約1億9000万人の成人が重大な機能障害を抱えています。多くの発展途上国では、物流と経済的な障壁が非常に高くなっています。恵まれない人々にとって唯一の選択肢は、筋電図で作動する義肢を入手することです。これらのデバイスはバッテリーと電子システムで構成され、吸引技術を用いてデバイスを装着できるセンサーを通して神経の動きを作り出します。この電気センサー技術は、義肢の可動性を実現します。

さらに、これらのデバイスは、機械学習、スマートウェアラブル、要素モデリングを駆使した、パーソナライズされた計算神経筋骨格モデルを用いて可動性を実現します。そのため、交通事故の増加、切断患者、そして生まれつき四肢のない人の増加は、電子バイオニクスの需要を生み出しています。

地域別インサイト

北米は、世界の人工臓器およびバイオニクス市場において最大のシェアを占めており、予測期間中に10.51%の年平均成長率（CAGR）を示すと予測されています。北米は、臓器移植手術の増加と、臓器不全の発生率の高さによる臓器移植のニーズの高まりにより、市場で最大のシェアを占めています。臓器調達・移植ネットワーク（Organ Procurement and Transplantation Network）によると、2017年には米国で118,020人が臓器移植を必要としました。がん、腎臓病、心臓疾患などの慢性疾患の有病率の急増に伴い、臓器不全の発生率も増加しています。これにより、人工臓器の需要が高まり、研究開発がさらに促進されています。

さらに、米国とカナダでは移植センターの数が増加しており、人工臓器およびバイオニクスの需要が高まっています。トランスプラント・オブザーバトリーによると、カナダでは2,490件の臓器移植手術が行われ、そのうち1,437件は腎移植、526件は肝移植でした。この地域における慢性腎疾患の増加は、人工臓器の需要を押し上げると予想されます。そのため、北米市場は予測期間中、高い成長率で成長すると予想されています。

アジア太平洋地域の人工臓器およびバイオニクス市場の動向

アジア太平洋地域は、予測期間中に11.3%の年平均成長率（CAGR）を示すと予測されています。アジア太平洋地域には、日本、中国、インドなどの新興国が数多く存在します。これらの国々は人口が多く、慢性疾患の発生率も高いです。臓器不全につながる慢性疾患の増加は、今後数年間、この地域における移植需要を促進すると予想されます。さらに、これらの国々は技術革新を進めており、様々な高度な外科手術を提供しており、医療ツーリズムも活況を呈しています。この地域では外科手術の費用が低いため、多くの外国人患者が医療目的で訪れています。その結果、この地域の臓器・バイオニクス市場の拡大は、医療ツーリズムの増加と、臓器不全を引き起こす慢性疾患の増加に大きく影響されています。

ヨーロッパは予測期間中に大幅な成長が見込まれています。NHS Blood and Transplantが2018～2019年に発表した報告書によると、英国では約3,951件の移植手術が行われました。ヨーロッパには多くの臓器提供者がおり、この地域の臓器支援システムが強化されています。さらに、移植技術の進歩と、ほとんどのヨーロッパ諸国における高度な医療インフラの整備が、人工臓器の需要を牽引しています。人工臓器の需要増加は、がん、腎疾患、COPDなど、臓器不全につながる可能性のある慢性疾患の増加に起因しています。医療費の増加と主要企業の強力な現地プレゼンスが、この地域の需要をさらに高めています。

ラテンアメリカ地域は、ブラジルやメキシコなどの国々で構成されています。この地域には新興国が存在するため、この地域の市場は今後数年間で急速に成長すると予想されています。医療ツーリズム産業の急速な拡大は、患者が手頃な価格の医療を求めるのに役立っています。この地域に広がる民間病院チェーンのネットワークは、増加する他国からの観光客の主な魅力の一つです。国際貿易局によると、2016年には6,400の病院のうち70%が民間病院として登録されました。この地域では慢性疾患の発生率も上昇すると予想されており、臓器提供の需要が高まり、市場が活性化する可能性があります。

中東・アフリカ地域は、南アフリカやサウジアラビアなどの国々で構成されています。経済的に先進的な国が集まるこの地域では、多くの外科手術が行われています。サウジアラビアの臓器移植センターは、数多くの臓器移植と臓器提供を行ってきました。同センターは、臓器提供を行う病院と移植センター間の臓器提供プロセスを円滑に進めるため、調整とチーム管理を行い、臓器提供者と移植を受ける側の同意を確保しています。南アフリカは、臓器提供に関して文化的および宗教的な問題を抱えており、これが同国の移植市場の成長を阻害しています。NCBIによると、ほとんどの人は近親者への提供でない限り、臓器提供に消極的です。そのため、この地域における市場の成長は比較的緩やかです。しかしながら、臓器提供財団をはじめとする様々な非営利団体が、同国における臓器提供への意識向上と促進に取り組んでいます。

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人工臓器・バイオニクス市場のトップ競合他社

1. Zimmer Biomet
2. Medtronic
3. ABIOMED Inc.
4. Boston Scientific Corporation
5. Edward Lifesciences Corporation
6. Ekso Bionics
7. Cochlear Ltd.
8. Jarvik Heart Inc.
9. SynCardia Systems LLC.

最近の進展

• 2023年6月 - 臓器不全患者の治療を目的とした生体治療薬を開発するバイオテクノロジースタートアップ企業であるIVIVA Medicalは、3Dプリンティングを用いた完全埋め込み型バイオ人工腎臓の設計において、米国腎臓学会（ASN）と米国保健福祉省（HHS）の官民連携事業であるKidney Innovation Acceleratorからフェーズ2 KidneyX賞を受賞しました。
• 2022年12月 - VanEckは、バイオニックエンジニアリング上場投資信託（ETF）を導入しました。医療用インプラントや人工身体部位のソリューションを開発する企業への投資。同社はバイオニクスを「生物システムのモデルに基づいた技術的応用を開発するためのアプローチの研究開発」、すなわち人体機能を増強または回復するために設計された技術と定義しています。