Прецизионные подшипники в медицинской технике: определение производительности и надежности

Александр Блоос

21 февраля 2023 г.

14:00

Александр Блоос, инженер по продажам и применению HQW Precision GmbH, рассказывает, что прецизионные подшипники относятся к числу важнейших компонентов, от которых часто напрямую зависит безопасность проходящих лечение пациентов.

Кирилл Хрупалов - stock.adobe.com

Медицинские устройства предъявляют чрезвычайно высокие требования к надежности своих компонентов. В таких областях применения, как хирургические электроинструменты, аппараты искусственной вентиляции легких и сердечные насосы, прецизионные подшипники являются одними из важнейших компонентов, от которых часто напрямую зависит безопасность проходящих лечение пациентов, что делает спецификацию и выбор точно подходящих подшипников качения еще более важными.

Разработка и одобрение медицинской продукции часто является длительным и дорогостоящим процессом. Каждый компонент должен выбираться сознательно, чтобы постоянно соответствовать требованиям производительности и надежности, даже после многих лет использования в сложных условиях окружающей среды и эксплуатации при высоких нагрузках. Помимо особых требований применения, проектировщики также должны учитывать такие факторы, как коррозионная стойкость, смазка и материалы, используемые для шарикоподшипников. Благодаря точной установке прецизионных подшипников они снижают риск дорогостоящих модификаций и возобновления процессов утверждения, не говоря уже о последствиях сбоев, возникающих при практическом использовании.

Специальные материалы улучшают коррозионную и температурную стойкость.

Для хирургических инструментов и медицинских устройств, требующих повторной стерилизации, стойкость к коррозии является решающим фактором. По этой причине очень важно, чтобы подшипники, используемые в устройствах, могли выдерживать как агрессивные химические вещества, используемые в процессе стерилизации, так и высокие температуры до +140°C, которые встречаются в автоклавах. В результате необходимо проявлять осторожность при выборе материала тел качения, колец и сепаратора. Хорошие результаты были достигнуты, например, с использованием высокопроизводительной стали AMS5898 / X30CrMoN15-1 (мартенситная нержавеющая сталь), которая имеет высокое содержание хрома (14–16%) и, таким образом, обеспечивает значительно более высокий уровень коррозионной стойкости, чем стандартные стали для подшипников качения. .

Хорошая смазка: для длительного срока службы и биосовместимости.

Хорошая смазка также имеет решающее значение для работы подшипников. Тип и количество смазочного материала существенно влияют на функциональные характеристики и срок службы соответствующего применения. Для систем подшипников, в которых используется консистентная смазка, необходимо убедиться, что смазка является биосовместимой, чтобы предотвратить ущерб здоровью пациента, даже если смазка вступит в контакт с тканями. Часто рекомендуется использовать смазку H1/H2, сертифицированную NSF. Смазочные материалы H1 классифицируются как безопасные для потребления человеком в небольших количествах или в очень небольшом количестве частей на миллион. Смазочные материалы H2 считаются подходящими для использования в пищевых продуктах, но не являются продуктами, предназначенными специально для пищевых продуктов. В зависимости от использования медицинского устройства также можно рассмотреть возможность использования биосовместимых смазочных материалов в соответствии со стандартом DIN EN ISO 10993.

В случае сердечных насосов и других имплантатов смазка подшипников может быть вообще невозможна, поэтому можно исключить любой риск для пациента, связанный со смазкой. В таких случаях на помощь могут прийти прецизионные подшипники, изготовленные из специальных материалов, гарантирующие надежную работу и длительный срок службы даже без смазки. Это также справедливо в тех случаях, когда другие жидкости находятся в непосредственном контакте с шарикоподшипником или даже протекают через него.

Дизайн и материал определяют износостойкость

Правильный выбор подходящих материалов шариков и колец, а также правильная конструкция изделия также гарантируют длительный срок службы высокоточных подшипников и, следовательно, медицинских устройств. Одним из материалов, который можно использовать для увеличения срока службы и износостойкости подшипника, является AMS5898/X30CrMoN15-1 – мартенситная, закаленная и коррозионностойкая сталь. Этот материал идеально подходит для хирургических инструментов благодаря своей способности противостоять агрессивным химическим веществам, используемым в процессе стерилизации. Нитрид кремния — один из материалов шариков, используемых в медицине. Благодаря присущим ему механическим свойствам этот материал обеспечивает превосходные эксплуатационные характеристики даже в условиях плохой смазки или там, где смазка невозможна. Подшипники из нержавеющей стали X65Cr13/1.4037 также зарекомендовали себя в медицинской технике и подходят, например, для использования в дыхательных аппаратах. Они сочетают в себе хорошую несущую способность с высокой усталостной прочностью и стабильностью.