بلبرینگ برای بهبود ایمنی بیمار

کریس جانسون، مدیر عامل متخصص تامین کننده بلبرینگ یاتاقان‌های SMB توضیح می‌دهد که چرا انتخاب صحیح مواد توپ و حلقه مناسب و طراحی مناسب محصول می‌تواند تضمین کند که بلبرینگ‌ها و دستگاه‌های پزشکی با دقت بالا عمر طولانی دارند.

بلبرینگ های دقیق از جمله اجزای حیاتی در تجهیزات پزشکی هستند که برای اطمینان از ایمنی بیمار حیاتی هستند. با این حال، با توجه به فهرست فراخوان سال 2022 توسط Sedgewick، فراخوان‌های دستگاه‌های پزشکی در سه سال گذشته به یک رکورد رسیده است و مسائل ایمنی مهم‌ترین دلیل آن است.

بلبرینگ‌های دقیق در طیف گسترده‌ای از دستگاه‌های پزشکی از جمله ابزارهای برقی جراحی، ونتیلاتورها و پمپ‌های قلب استفاده می‌شوند – و ایمنی بیمار به همه آنها بستگی دارد. هر دستگاهی که باشد، تولید کنندگان تجهیزات اصلی تجهیزات پزشکی (OEM) وظیفه دارند تا اطمینان حاصل کنند که نوع مناسب یاتاقان ها انتخاب شده و دقیقاً در برنامه قرار می گیرند. این مسئولیت با این واقعیت تشدید می شود که توسعه و تأیید محصولات پزشکی اغلب یک فرآیند طولانی و پرهزینه است.

علاوه بر این، دستگاه‌های پزشکی باید چک‌ها و آزمایش‌های منظم را برای چرخه عمر طولانی انجام دهند. این شامل استانداردهایی مانند ISO 14971 است که بهترین شیوه های کاهش خطر را در کل چرخه عمر یک دستگاه پزشکی – از طراحی و ساخت تا توزیع و نگهداری تعریف می کند.

بیایید با دقت بیشتری خواسته های خود بلبرینگ ها را بررسی کنیم. بسیار مهم است که OEM ها مواد توپ و حلقه را درست انتخاب کنند.

فولاد ضد زنگ در مقابل سرامیک

به طور سنتی، مواد حلقه یاتاقان ها در ابزار پزشکی از فلزات با خلوص بالا مانند فولاد ضد زنگ مارتنزیتی ساخته شده است. به عنوان مثال، ربات‌های پزشکی برای انجام عمل جراحی سوراخ کلید به قطعات با دقت بالایی نیاز دارند و سانتریفیوژها باید با سرعت بالایی بچرخند تا موادی را که وزن‌های متفاوتی دارند جدا کنند. کاربردهایی که به دقت بالا یا قابلیت های سرعت بالا نیاز دارند بیشتر برای یاتاقان های فولادی مناسب هستند. فولاد ضد زنگ مارتنزیتی برای ابزارهای جراحی ایده آل است، به عنوان مثال، به دلیل توانایی آن در مقاومت در برابر انواع مواد شیمیایی تهاجمی مورد استفاده در فرآیندهای استریل کردن.

با این حال، در محیط‌های سخت، یاتاقان‌های فولادی می‌توانند مستعد خوردگی شوند، بنابراین بلبرینگ‌های سرامیکی سخت در نهایت انتخاب بهتری برای افزایش طول عمر دستگاه هستند. در این موارد، بلبرینگ های سرامیکی ترجیح داده می شوند.

کاربردهای تجهیزاتی که بیشتر برای مواد سرامیکی مناسب هستند عبارتند از اسکنرهای تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI). بیمارستان‌ها می‌خواهند مطمئن شوند که ماشین‌های با ارزش بالا بدون نیاز به قطعات تعمیر و نگهداری به طور موثر کار می‌کنند. از آنجا که اسکنرهای MRI از یک میدان مغناطیسی قوی برای تولید تصاویر دو یا سه بعدی از هر سوژه زنده استفاده می کنند، بلبرینگ های فولادی استاندارد به دلیل خواص مغناطیسی آنها قابل استفاده نیستند. در عوض، کاربرد به اجزای غیر مغناطیسی یا غیر رسانا، در این مورد، بلبرینگ های سرامیکی با کیفیت نیاز دارد.

بلبرینگ‌های سرامیکی کامل سخت‌تر از فولاد هستند، با مقاومت در برابر خوردگی و حرارت، پایداری ابعادی بالاتر و چگالی کمتر. آنها به طور قابل توجهی گران تر از همتایان فولادی خود هستند – با این حال، به طور کلی، یاتاقان های سرامیکی ارزش سرمایه گذاری اضافی را دارند تا اطمینان حاصل شود که کاربردهای با ارزش مانند تجهیزات آزمایشگاهی با اثربخشی و طول عمر کار می کنند. در واقع، استفاده از اجزای نامناسب در چنین تجهیزاتی می تواند باعث آلودگی یا توقف کامل عملیات شود.

در مورد انتخاب مواد توپ با یاتاقان ها، بلبرینگ های پلاستیکی گزینه خوبی برای تخت های اسکنر MRI هستند – یا در واقع، هر کاربرد با دقت کمتر در محیط های پزشکی که در آن هیچ گونه اعوجاج مغناطیسی وجود ندارد. بلبرینگ های پلاستیکی نیز در صورت نصب توپ های پلیمری، شیشه ای یا سرامیکی کاملا غیر مغناطیسی هستند. حلقه ها همچنین می توانند از پلاستیک های مختلفی مانند پلی اتر اتر کتون (PEEK) یا پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE) ساخته شوند. هر کدام دارای خواص مقاومت شیمیایی برجسته ای هستند. مواد PEEK، به ویژه، مقاومت در برابر خوردگی و سایش، استحکام و چقرمگی، شفافیت پرتو ایکس و عملکرد عالی استریل‌سازی را بهبود بخشیده‌اند.

کوچکترین بلبرینگ ممکن

جدای از مواد، طراحی بلبرینگ با دقت بالا نیز باید در نظر گرفته شود. به طور کلی، OEM های تجهیزات پزشکی باید محصولات خود را توسعه دهند تا در یک فضای محدود به خوبی کار کنند. این تجهیزات به کوچکترین یاتاقان های ممکن برای جاگیری نیاز دارد، به ویژه برای دستگاه های دستی. برای چنین کاربردهایی، SMB Bearings یاتاقان های مینیاتوری از جنس استنلس استیل را توصیه می کند که با قطر داخلی کمتر از 10 میلی متر تعریف می شود. با این حال، کوچکترین یاتاقان در محدوده مینیاتوری SMB Bearings به گونه‌ای طراحی شده است که برای شافتی با قطر فقط 0.6 میلی‌متر – تقریباً به اندازه یک سر پین – طراحی شده است.

برای تجهیزات پزشکی دستی چرخشی، مانند مته های دندانپزشکی، یاتاقان ها ممکن است نیاز به کار با سرعت بالا داشته باشند. یک یاتاقان با سوراخ 0.6 میلی متری می تواند 160000 دور در دقیقه (rpm) انجام دهد که ظرفیت قابل توجهی برای سرعت چرخشی ایجاد می کند، در حالی که برخی از یاتاقان های بزرگتر می توانند با استفاده از نگهدارنده های توپ ساخته شده از موادی مانند تورلون یا تقویت شده، امتیاز سرعت آنها را افزایش دهند. پلی آمید

اگر دقت چرخش برای برنامه مهم است – معمولاً در مورد ابزار پزشکی – تولید کنندگان باید انتخاب یک بلبرینگ مارک دقیق را در نظر بگیرند. تعداد زیادی بلبرینگ ارزان قیمت در بازار وجود دارد، اما دقت و کیفیت ناسازگار آنها باعث می شود که به طور خطرناکی برای کاربردهای با دقت بالا نامناسب باشند.

روانکاری خوب

در مرحله بعد، بیایید به الزامات روانکاری بلبرینگ در کاربردهای پزشکی نگاه کنیم. یاتاقان های سرامیکی برای کار کردن به روان کننده نیاز ندارند، در حالی که جایگزین های فولادی ممکن است برای روانکاری مجدد قطعه نیاز به تعمیر و نگهداری معمول داشته باشند. در این موارد، روانکاری خوب نیز برای عملکرد بلبرینگ در کاربردهای پزشکی و تضمین ایمنی بیمار حیاتی است. به عنوان مثال، برای سیستم های بلبرینگ که به روانکاری گریس متکی هستند، توصیه می شود که روانکاری زیست سازگار باشد، بنابراین هیچ خطری برای سلامتی بیمار وجود ندارد، حتی اگر تجهیزات با پوست یا بافت تماس پیدا کند.

در واقع، روان کننده های درجه بندی شده H1 یا H2 توسط بنیاد ملی بهداشت (NSF) معمولاً برای دستگاه های پزشکی توصیه می شوند. روان کننده های H1 بی مزه، بی بو و بی خطر برای مصرف انسان طبقه بندی می شوند. آنها در ماشین آلات مانند پمپ ها، تسمه نقاله و میکسرها و حتی محیط های آماده سازی مواد غذایی که تماس با مواد غذایی از نظر فنی اجتناب ناپذیر است استفاده می شود. روان کننده های H2 برای دستگاه هایی که در تماس مستقیم با مواد غذایی، نوشیدنی ها یا محصولات دارویی نیستند، توصیه می شود.

OEM های تجهیزات پزشکی باید روان کننده های زیست سازگار را که ISO 10993 را که مجموعه ای از استانداردها برای ارزیابی زیست سازگاری دستگاه های پزشکی برای مدیریت خطر بیولوژیکی است، رعایت کنند.

مثال‌های بالا نشان می‌دهند که بلبرینگ‌های دقیق در دستگاه‌های پزشکی برای تضمین ایمنی بیمار ضروری هستند. با این حال، با حمایت یک تامین کننده متخصص متخصص بلبرینگ، OEM ها نیازی به تحمل مقرراتی مانند ISO 14971 ندارند. مهمتر از همه، کمک به حفظ ایمنی بیماران در آینده بدون نیاز به فراخوان.