医療機器向けASIC導入事例

医療機器におけるASICの導入は、デバイスの超小型化、低消費電力化、そして高度な信号処理の実現に欠かせない要素です。

特に身体に装着・植え込むデバイスや、持ち運び可能な診断装置において、汎用部品では達成困難なスペックをASIC化によって実現しています。本ページでは、医療現場を支える開発事例を紹介します。

ヘルスケア・診断機器向け：ワイヤレス超音波プローブ用LSI

診断の自由度を制限していた「ケーブル」を排除し、装置のポータブル化と使い勝手の向上を実現した事例です。

• 開発背景： 従来の超音波診断装置（エコー）は、手で持つプローブと本体が太いケーブルで接続されており、検査時の操作の邪魔になっていた。無線化のニーズは高かったが、バッテリー駆動のための「劇的な低消費電力化」と、持ちやすいサイズに収めるための「極限の小型化」が大きな課題だった。
• ASIC化のポイント：保有する両設計技術を統合し、従来技術では困難とされていたレベルの低消費電力化を達成。デジタル・アナログ回路間の干渉を抑える精密なレイアウト設計を実施。さらに、カスタムWCSを開発し、目標のサイズを実現。
• 効果：プローブの完全ワイヤレス化に成功。医療現場だけでなく、インフラ点検などの非破壊検査分野へも応用可能な汎用性を確保した。

人工内耳用ミックスドシグナルIC

聴覚を補う人工内耳において、体内に植え込むインプラントの極小化と、長期間の安定稼働を両立させた事例です。

• 開発背景： 人工内耳は体内に埋め込んで使用するため、高い信頼性と安全性が絶対条件となる。聴神経からの微弱な反応の測定や、個々の患者に合わせた複雑な信号処理、そして限られたバッテリー容量での駆動が求められていた。
• ASIC化のポイント：信号生成・微弱反応測定とデータ処理を1チップに統合。低ノイズかつ高電圧な回路設計技術を投入。医療機器の品質マネジメント規格「ISO 13485」に準拠。
• 効果：デバイスの高性能化により、補聴器では困難だったクリアな音の伝達を実現。QOL向上に貢献。

医療機器開発においてASIC化が必要とされる背景

現代の医療現場では、デバイスの「病院から家庭へ」というシフトが加速しています。この変化が、半導体設計への要求を根本から変えています。

ウェアラブル・インプラント機器の普及と小型化要求

パッチ型の心電計や、体内に埋め込むペースメーカー、スマートコンタクトレンズなど、デバイスの小型化は患者の生活の質に直結します。機能を1チップに凝縮するASIC化は、劇的な省スペース化を実現する唯一の解となります。

生体信号の超低消費電力・高精度処理の限界

生体信号（心電、筋電、脳波など）は非常に微弱であり、ノイズの影響を受けやすいのが特徴です。また、常に身に着けるデバイスには数ヶ月〜数年のバッテリー寿命が求められます。汎用プロセッサでは電力効率が悪すぎるため、特定のアルゴリズムをハードウェア化して極限まで消費電力を抑えるアプローチが不可欠です。

汎用部品の生産終了リスクへの対策

医療機器は一度承認を受けると、設計変更には多大な再認証コストがかかります。しかし、一般的な電子部品は数年で生産終了になることが珍しくありません。ASICであれば、自社でIPを管理し、製造ラインを確保することで、10年、15年という長期にわたる安定供給をコントロールしやすくなります。

医療用ASIC開発検討のポイント

医療機器向けのASIC開発では、一般的な産業機器よりもさらに厳格な品質管理と、長期供給体制が求められます。

1. 低消費電力・低発熱の追求： 体内や皮膚に接触して使用するため、発熱を抑える低電圧駆動設計が不可欠です。
2. アナログ・デジタル混在技術： 生体からの微弱な信号を正確に捉える高精度なアナログ回路と、それを処理するデジタル回路の統合が鍵となります。
3. 法規制と信頼性試験： 医療機器規格（IEC 60601-1等）に準拠するためのトレーサビリティや、過酷な環境下での動作保証が必要。

医療用ASICは開発難易度が高い一方で、製品の「唯一無二の価値」を生み出します。まずは、現行の個別部品構成をどこまで集約できるか、シミュレーションから検討を開始することをお勧めします。