您當前的位置：檢測資訊 > 科研開發
嘉峪檢測網 2024-07-23 08:31
陶瓷軸承在醫療設備中具備高速運轉、低噪音和非磁性特性。
在醫療環境中，機器人的使用日益增多，并且越來越依賴于執行更復雜的程序。盡管馬氏體不銹鋼在機器人應用中的軸承領域一直受到青睞，但其性能在防止醫療環境中的污染方面已經無法滿足日益提高的標準。在這里，專業陶瓷軸承供應商SMB Bearings的董事總經理Chris Johnson解釋了為什么陶瓷高精度軸承是解決這一問題的答案。
GlobalData分析師預測，醫療機器人市場將從2020年的47億美元增長到2030年的145億美元，這些機器人將“更多地被視為提供情感支持的伙伴，而不僅僅是工具”。這句話指的是人工智能（AI）的進步，使得機器人能夠以我們今天無法想象的方式為患者提供日益增加的治療支持，并應對人員短缺的問題。
從協助手術的機器人幫助執行微創手術，到配備AI的康復機器人用于治療傷害和癱瘓，自20世紀80年代首次引入簡單的機械臂技術以來，醫療機器人已經取得了長足的進步。盡管手術機器人的價格正在降低，但現代醫療應用也要求這些機器人具備更高的精度和速度能力。
傳統上，在醫療器械中，軸承——通過限制或避免摩擦和沖擊來優化像機器人臂這樣的軸的旋轉——是由高純度金屬制成的，如馬氏體不銹鋼。例如，在需要極高精度的微創手術中幫助執行任務的醫療機器人。手術機器人軸承必須提供盡可能高的旋轉精度，同時也要足夠小，以便能夠安裝在這些通常緊湊且便于攜帶的醫院設備中。然而，鋼制軸承存在局限性，包括污染問題。
在健康和安全的環境中，污染是不可接受的。隨著機器人在醫療應用中的普及，為了防止污染，規章制度正在變得越來越嚴格。
1、替代鋼材
避免污染的需求伴隨著其他設計要求，如高速運轉、低噪音和非磁性特性。例如，由于磁共振成像（MRI）掃描儀使用強磁場來生成任何生物體的二維或三維圖像，由于其磁性特性，不能使用鋼制軸承。
所有這些因素影響了醫療環境中軸承材料的選擇——但什么材料可以替代鋼材呢？醫療設備行業越來越多地選擇由氧化鋯（ZrO2）或其他稀有陶瓷化合物獨家制造的軸承。根據材料、礦物和礦業研究所的說法，“由ZrO?制成的陶瓷軸承具有與鉻鋼和440不銹鋼相似的膨脹特性，非常堅固，盡管它們輕30%。”
實際上，全陶瓷精密軸承比鋼材更硬，具有更優越的耐腐蝕性和耐熱性，更高的尺寸穩定性和更低的密度。然而，陶瓷軸承的價格昂貴。這對于在緊縮預算下運營的衛生機構來說是一個大問題，因此投資它們的決定必須經過深思熟慮。幸運的是，陶瓷軸承在醫療環境中有許多優勢。
其中一個優點是軸承不會對化學物質產生反應。這意味著它們在醫院用于消毒的嚴苛化學物質作用下不會腐蝕或變弱。陶瓷不需要潤滑，否則會吸引像灰塵、水或濕度這樣的污染物，這也消除了像重新潤滑這樣的維護過程的需要。它們還具有防水性，因此可以定期清洗。
2、高價值應用
因此，在醫療環境中投資陶瓷軸承是否值得？確實，某些應用場景中鋼的速度和精度至關重要，例如在外科手術機器人中。然而，也存在其他情況，如果在醫療或實驗室設備中使用錯誤的組件可能會導致研究條件受到污染，或者導致研究完全停止。
相反，額外投資于陶瓷軸承可以幫助確保醫療機器人的有效運行和長期耐用——尤其是當它們“更多地被視為提供情感支持的伙伴，而不僅僅是工具”時。陶瓷軸承提供了非磁性、高速度、低噪音和高清潔度的特性，這些對于需要嚴格無菌條件的醫療環境來說是至關重要的。
在某些高精度要求的醫療程序中，如微創手術、精密成像和生物實驗等，陶瓷軸承的耐腐蝕性、耐磨性和低摩擦系數可以提高設備的精確性和可靠性。這不僅有助于提高手術成功率和患者安全，還可以減少設備維護和更換的頻率，從而降低長期運營成本。
此外，隨著醫療機器人技術的發展，它們在提供情感支持和輔助治療方面的作用日益增強。陶瓷軸承的長壽命和高可靠性可以確保這些機器人在提供這些服務時的穩定性和一致性，從而為患者提供更好的醫療體驗。
總之，雖然陶瓷軸承的初始成本可能高于傳統鋼材軸承，但它們在醫療環境中提供的長期益處和性能優勢使其成為一個值得考慮的投資。隨著對醫療設備性能要求的不斷提高，陶瓷軸承可能會成為未來醫療設備設計和制造中的關鍵組件。
來源：SMB Bearings
