医療技術における窒化ガリウム（GaN）の可能性

GaNの話 – Renee Yawger 8 08, 2023

医療技術産業には、病気や慢性疾患の予防、診断、治療を単純化する医療機器が含まれます。インドの調査会社Fortune Business Insightsによると世界の医療機器市場は、2022年の4954億6000万米ドルから、5.5%のCAGR（年平均成長率）で、2029年までに7189億2000万ドルに成長すると予測されています。

高効率の医療技術機器に対する需要は、以下の理由から増加しています：

糖尿病、心血管疾患、がんなどの慢性疾患の罹患率が増加しているため、継続的なモニタリングとケアが必要です。
早期の診断と治療がますます重視されるようになり、診断手順と検査を必要とする患者数が増加しています。
眼科手術や整形外科手術は高齢者に多く見られるため、高齢人口の増加によって、これらの手術の関連機器の需要が高まっています。
成人の間でのフィットネスへの関心の高まりや、医療機関によるモニタリングと診断への関心の高まりによって、フィットネス・トラッカなどのウエアラブル機器の需要が増加しています。
在宅医療への移行によって、慢性疾患治療用のポータブル機器やウエアラブル機器の需要が高まっています。

高効率の医療技術機器は、より優れた迅速な診断、治療、患者モニタリングを提供し、結果の改善と患者の満足度の向上につながります。高効率の機器は、入院期間を最小限に抑え、合併症を軽減し、効率を向上させることによって、医療費全体の削減に役立ちます。より高効率で低コストの機器によって、より多くの患者集団へのアクセスが可能になります。これらの理由から、GaNは、ヘルスケアのニーズが増大し、技術が進歩し続けるにつれて、ヘルスケア企業が注目するソリューションになりつつあります。

窒化ガリウム（GaN）技術の説明

窒化ガリウム（GaN）半導体は、速度、電力処理、効率、サイズ、コストの点でシリコンの性能を上回ります。GaN FETとICは、従来のシリコン・ベースのデバイスに代わる大量生産可能な代替品であり、DC-DC変換、モーター駆動、ワイヤレス・パワーなどのさまざまな医療技術用途に、より高効率、より小型、より低コストを提供できます。

医療技術におけるGaNの利点

窒化ガリウム（GaN）は、従来のシリコン・ベースのデバイスに比べて、いくつかの利点があるため医療技術用途での利用が増えている材料です。

携帯性

GaNによって、より小さな形状で、より高い電力密度が得られます。これは、GaNベースの電源アダプタが、はるかに小さいサイズで、従来のシリコン・ベースのソリューションと同等以上の電力出力を提供できることを意味し、医療技術システムを、よりポータブルで軽量にします。

高効率

GaNデバイスは、シリコン・ベースのデバイスよりも電力損失が小さいため、より高い効率レベルで動作できます。このため、特にバッテリー電源で長時間動作する必要がある医療機器に役立ちます。

スイッチング速度の高速化

GaNデバイスは、シリコン・ベースのデバイスよりも素早くオン／オフのスイッチングができるため、より高い周波数で動作できます。これによって、ウエアラブル機器の無線充電やワイヤレス・パワー伝送などのアプリケーションでの利用、および、病院環境での「ケーブルの乱雑さ」の軽減に役立ちます。

熱特性の向上

GaNデバイスは、シリコン・ベースのデバイスよりも熱伝導率が優れているため、より効率的に放熱できます。これによって、手術器具や医療用レーザーなどの高温用途で使えるようになり、安全性が高まり、ユーザー経験の改善が可能になります。

高解像度のスキャン機器

GaNの高いスイッチング周波数によって、医療用画像システムによって生成、検出される信号を、より正確に制御できるようになり、より高いデータ転送速度と、より高速な画像取得が可能になり、その結果、より高解像度の画像が得られます。GaNのより高い電力処理能力は、密な組織を透過するための大電力出力と高品質の画像を必要とする画像システムにとって重要です。これらの利点は、より正確な診断とより良い治療結果につながります。

医療技術におけるGaNの応用

GaNのユニークな特性によって、GaNは、多くの医療技術用途に対して、従来のシリコン・ベースのデバイスに代わる魅力的な代替品となり、より高効率、大電力、小型な機器が実現可能になり、その結果、医療費を削減すると同時に、患者ケアを向上させることができます。

DC-DC変換：医療システム向けのGaNベースの直流電源は、効率の向上、形状の小型化、EMI（電磁干渉）雑音の低減を実現して、干渉を回避します。
モーター駆動：GaNベースのBLDCモーターは、高周波数で動作できるため、外科用ロボットに使われます。これによって、より正確な切開と切除が可能になり、リスクが軽減され、回復が早まります。GaNによって、モーターの小型・軽量化も可能になります。
ワイヤレス・パワー：GaNベースのワイヤレス・パワー・システムは、医療環境におけるケーブルの乱雑さを軽減することで安全性を高め、医療コストを削減します。加えて、ウエアラブルな健康トラッカやフィットネス・トラッカの普及が加速するにつれて、GaN FETとICによって、機器の設置が小型、薄型になり、高効率で高速な無線充電が可能になりました。

あなたの医療技術用途に適切なGaN製品の選択

医療技術用途向けのGaN製品を選択するとき、性能要件、サイズと重さの制約、製品とサプライヤーの信頼性、コストを考慮してください。最新世代のGaNデバイスは、これらの要素の最適な組み合わせを提供します。ステータス列で「推奨」をフィルタリングすると、プロダクト・セレクタ・ガイドで最新世代を見つけることができます。

バック（降圧）・カリキュレータ、サーマル・カリキュレータ、クロスリファレンス・ツールなど、あなたのアプリケーションに適したGaN製品の選択に役立つ設計ツールもいくつか用意されています。これらはすべて、Power Benchツールに含まれています。