半導体技術は最新医療へどのように活用されているのか

2021.06.14(Mon)

半導体

半導体技術は最新医療へどのように活用されているのか

医療技術も向上し続け、その結果、人間の平均寿命を延ばすほどに私たちへ直接的な影響を与えています。ほぼすべての電子機器に半導体が使われているという意味では当然医療にも半導体が関与しているといえますが、近年の高機能化・小型化はより医療発展のために貢献しています。そこで以下では半導体技術がより役立つ医療分野の例を挙げていきます。

医療機器

半導体技術のうち、生活に密接に関わっているものとして代表的なのは医療分野です。

昔から胃カメラや大腸内視鏡などは存在しており、食道から胃にかけて見ていく「上からの観察」や、大腸を調べる「下からの観察」などは行われていました。しかし半導体技術がより活かされたものとして、カプセル型の内視鏡も登場しています。上記のように管で繋がったタイプの内視鏡より患者の負担が小さく、消化にかかるすべての段階を観察できるようになっています。その結果、これまで観察することが困難であった小腸の診察も可能となったのです。

またセンサーの機能や制御システムといった半導体技術の向上は、単に管をなくしただけでなく、外部からのコントロールも実現しています。電波により体外からコントロールするのです。さらに今後は、カプセルに分析装置も備えさせることでセンシングと同時に一定の分析も可能にし、観察の過程において、内部で治療も行うことも期待されています。

ヘルスケア機器

半導体技術を駆使して進化したものは私たちの生活にも浸透しつつあります。前項のような、医療の現場でしか使われないものだけでなく、自宅で使用できる家庭用の診断装置や、健康管理ができる測定器なども登場しています。

まずはセンサーで情報をデータ化

健康管理を行ううえでは、体温や脈拍、血圧、体重などの様々な情報をデータ化することから始めなくてはなりません。そのためセンサーをいたる箇所で使うことになります。

例えば日々の運動量を測る一つの手段としては歩数計などが挙げられます。歩数計は内部に搭載された重りの揺れによりカウントするものが主流でしたが、この場合は実際に歩いたかどうかを区別することなく、揺れがあればすべてカウントされてしまいます。

そこで現在では半導体素子を活用し、加速度計を搭載した歩数計が用いられています。これにより、一定の距離を移動しなければカウントされないようになっており、より歩いたかどうあの区別ができるようにできています。

他にも健康管理のために必要な情報はたくさんありますが、いずれもセンサーにより情報を読み取り、それをヘルスケア機器に送信することが第一歩となります。

スマートハウスによる自動測定の構想

歩数計などを用いる場合、知りたい単一の情報を得ることはできますが、自身の体に関する総合的なデータを得る場合には測定器が多くなってしまいますし、測定にかかる負担も増えてしまいます。しかしスマートハウスによれば、意識して測定を行う必要はなくなります。日常生活を普段通り送るだけで様々な情報が管理されるのです。

「スマート○○」という言葉は近年注目を集めており、スマートハウス以外でも応用される例は多いです。例えばスマートファクトリーは、工場内で機能するマシンの状況を自動的に管理し、効率的な稼働、故障等の予防などを目指す考え方です。

スマートハウスにおいても同じように、IoTという「あらゆるものがインターネットと接続する考え方」に基づいています。例えば光の遮断具合から身長を測り、マット下に設置された測定器により体重を測定、測定機能付きのトイレにすることで糖尿値を読み取るなど、健康管理が容易になるとともに異常もすぐに発見することができるようになるでしょう。

測定データの自動送信

スマートハウスにしろ、歩数計などのウェアラブルデバイスにしろ、収取されたデータは解析をしなければなりません。そのため測定器にはセンサー技術に加えて通信技術も必要です。セキュリティに配慮した通信を行いサーバーへ送信、これを一定時間ごとに繰り返し自動診断を行います。もしくは状況に応じて医師の診断を組み入れればより良い健康管理ができるようになるでしょう。

医療現場でもMEMSは利用

MEMSはメカトロニクスにおける微小化を可能にする技術で、半導体を使って実現されるものです。自動車の横滑り防止システムやインクジェットプリンターのヘッドノズルなどでも用いられていますが、医療分野でも利用されています。

例えば医療では、微量サンプルを計測する場合のような、非常に小さな構造物を調べる際に役立ちます。

血液中のがん細胞の分析やエイズウイルスへの感染状況の検査など、従来の技術では困難な調査でもこの技術によって可能になっています。血液中のがん細胞を調べる際、採取する血液量はわずかで良くなりますし、その血液に触れることなく解析できるという利点も持ちます。検査に必要となる血液量が非常に少なくて済むのはエイズウイルスの検査においても同様です。