用于医疗环境的陶瓷轴承

早在 2000 年，科学家就在岩石中发现了锆石，这表明生命可能比之前认为的早了 5 亿年。这种令人难以置信的化合物产生了巨大的影响，其氧化物氧化锆 (ZrO2) 用于制造全陶瓷轴承。在这里，探讨了增加的成本在医疗应用中是否真的值得。

医疗设备和护理的进步为医疗级轴承制造商创造了苛刻的新环境。每个医疗应用程序都有自己的一组所需的属性和性能标准。

需要高精度或高速能力的应用更适合钢轴承。例如，医疗机器人需要高精度部件才能进行锁孔手术，离心机必须高速旋转以分离不同重量的物质。

相比之下，需要在灭菌过程中承受刺激性化学物质的医疗和外科设备需要陶瓷轴承。在这种恶劣的环境中，钢轴承容易受到腐蚀，因此耐磨陶瓷轴承最终是延长设备使用寿命的更好选择。陶瓷轴承同样适用于洁净室，因为它们不需要润滑即可运行，因此降低了污染风险。

一、陶瓷轴承材料成本值得吗？

传统上，医疗器械中的轴承由马氏体不锈钢等高纯度金属制成。不锈钢微型轴承是手持式医疗设备中最常用的类型，但是，一些高价值设备应用更适合陶瓷材料。

全陶瓷轴承比钢更硬，具有出色的耐腐蚀性和耐热性、更高的尺寸稳定性和更低的密度。然而，这是有代价的。陶瓷轴承比钢制轴承贵得多。

二、那么，什么时候投资陶瓷轴承才值得呢？

实验室设备等高价值应用程序具有每次使用时都需要满足的确切要求。在此类设备中使用错误的组件会污染研究条件，这可能导致研究完全停止。

医疗和制药行业制定了严格的法规以防止污染。为这些严苛的环境选择正确的轴承，再加上其他设计考虑因素，例如对高速、低噪音和非磁性的需求，是关键。

以磁共振成像 (MRI) 为例，这种成像技术主要与医院 MRI 扫描仪相关。该技术使用强磁场生成任何活体的二维或三维图像。由于其磁性，标准钢轴承不能用于这些扫描仪，因此陶瓷轴承是用于这些高价值应用的最佳选择。

当装有聚合物、玻璃或陶瓷球时，塑料球轴承也是完全非磁性的。它们非常适用于不会出现任何磁畸变的 MRI 设备或传感器。环也可以由不同的塑料制成，例如聚醚醚酮 (PEEK) 或聚四氟乙烯 (PTFE)。

医院希望确保这些高价值机器在没有高维护部件的情况下有效运行，因此优质陶瓷轴承在这些情况下被证明是至关重要的。全陶瓷轴承不需要润滑剂即可运行，而钢制替代品可能需要日常维护以重新润滑零件。

三、轴承需要润滑剂，则必须仔细匹配轴承材料和应用环境

此外，如果轴承需要润滑剂，则必须仔细匹配轴承材料和应用环境。例如，在洁净室中，根据 ISO 14644-1 标准，房间的洁净度分为 ISO 1（最严格）到 ISO 9（室内空气），惰性洁净室润滑脂至关重要，因为大多数润滑脂会蒸发成不可接受的水平，污染环境。

相比之下，对于手术机器人等高价值医疗设备，钢轴承比无法与钢的速度和精度竞争的陶瓷选择更受青睐。对于这个不断发展的医疗技术领域，对精确轴承性能的需求从未如此高涨。

与所有用于机器人的轴承一样，手术机器人轴承必须提供尽可能高的旋转精度，同时还要足够小以适合这些通常紧凑且便携的医院设备。内径小于 10 毫米的钢薄壁轴承或微型滚珠轴承因其节省空间的潜力而成为最常用的选择。

为医疗机器人和 MRI 扫描仪选择轴承时的考虑因素非常不同。重要的是要审查每个单独的应用程序以及与整个组件寿命相关的成本，而不是仅仅关注初始投资。对于需要非磁性特性的 MRI 扫描仪等高价值设备，陶瓷轴承的成本增加显然是合理的