Подшипники для повышения безопасности пациентов

Крис Джонсон

5 мая 2023 г.

14:00

Крис Джонсон, управляющий директор специализированного поставщика подшипников SMB Bearings, объясняет, почему правильный выбор подходящих материалов для шариков и колец, а также правильная конструкция продукта могут обеспечить длительный срок службы высокоточных подшипников и медицинских устройств.

Дизайн двери Shutterstock

Иллюстрация подшипника

Прецизионные подшипники являются одними из важнейших компонентов медицинских устройств, которые имеют жизненно важное значение для обеспечения безопасности пациентов. Тем не менее, согласно Индексу отзыва медицинских устройств за 2022 год, составленному компанией Sedgewick, за последние три года количество отзывов медицинского оборудования достигло рекордного уровня, при этом основной причиной являются вопросы безопасности.

Прецизионные подшипники используются в самых разных медицинских устройствах, включая хирургические электроинструменты, аппараты искусственной вентиляции легких и сердечные насосы, и от них всех зависит безопасность пациентов. Каким бы ни было устройство, производители оригинального оборудования (OEM) медицинского оборудования должны гарантировать, что выбран правильный тип подшипников, который точно соответствует условиям применения. Эта ответственность усугубляется тем фактом, что разработка и утверждение медицинской продукции зачастую является длительным и дорогостоящим процессом.

Более того, медицинские устройства должны проходить регулярные проверки и испытания на длительный срок службы. Сюда входят такие стандарты, как ISO 14971, который определяет лучшие методы снижения рисков на протяжении всего жизненного цикла медицинского устройства — от проектирования и производства до распространения и обслуживания.

Рассмотрим подробнее требования, предъявляемые к самим подшипникам. Крайне важно, чтобы OEM-производители сделали правильный выбор материалов шариков и колец.

Нержавеющая сталь против керамики

Традиционно материалы колец подшипников медицинских инструментов изготавливались из металлов высокой чистоты, таких как мартенситная нержавеющая сталь. Например, медицинским роботам требуются высокоточные компоненты для проведения операций в замочной скважине, а центрифуги должны вращаться на высоких скоростях, чтобы разделять вещества разного веса. Приложения, требующие высокой точности или высокоскоростных операций, больше подходят для стальных подшипников. Мартенситная нержавеющая сталь идеально подходит, например, для хирургических инструментов из-за ее способности противостоять агрессивным химическим веществам, используемым в процессах стерилизации.

Однако в суровых условиях стальные подшипники могут стать подверженными коррозии, поэтому износостойкие керамические подшипники в конечном итоге являются лучшим выбором для продления срока службы устройства. В этих случаях предпочтение отдается керамическим подшипникам.

К оборудованию, которое больше подходит для керамических материалов, относятся сканеры магнитно-резонансной томографии (МРТ). Больницы хотят обеспечить эффективную работу своего дорогостоящего оборудования без необходимости в деталях, требующих дорогостоящего обслуживания. Поскольку МРТ-сканеры используют сильное магнитное поле для создания двух- или трехмерных изображений любого живого объекта, стандартные стальные подшипники использовать нельзя из-за их магнитных свойств. Вместо этого для применения требуются немагнитные или непроводящие компоненты, в данном случае качественные керамические подшипники.

Полностью керамические подшипники тверже стали, обладают превосходной коррозионной и термостойкостью, более высокой стабильностью размеров и меньшей плотностью. Они значительно дороже, чем их стальные аналоги, но в целом керамические подшипники стоят дополнительных инвестиций, поскольку они помогают гарантировать эффективность и долговечность дорогостоящих приложений, таких как лабораторное оборудование. Действительно, использование неправильных компонентов в таком оборудовании может привести к загрязнению или полному прекращению работы.

Что касается выбора материала шариков для подшипников, пластиковые шарикоподшипники являются хорошим вариантом для кроватей сканеров МРТ — или, действительно, для любого применения с более низкой точностью в медицинской среде, где не может быть никаких магнитных искажений. Пластиковые шарикоподшипники также полностью немагнитны, если в них установлены полимерные, стеклянные или керамические шарики. Кольца также могут быть изготовлены из различных пластиков, таких как полиэфирэфиркетон (PEEK) или политетрафторэтилен (PTFE). Каждый из них обладает выдающимися химически стойкими свойствами. Материалы PEEK, в частности, обладают улучшенной стойкостью к коррозии и истиранию, прочностью и ударной вязкостью, рентгенопрозрачностью и отличными стерилизующими свойствами.