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陶瓷軸承在醫(yī)療設(shè)備中具備高速運(yùn)轉(zhuǎn)、低噪音和非磁性特性。

在醫(yī)療環(huán)境中，機(jī)器人的使用日益增多，并且越來越依賴于執(zhí)行更復(fù)雜的程序。盡管馬氏體不銹鋼在機(jī)器人應(yīng)用中的軸承領(lǐng)域一直受到青睞，但其性能在防止醫(yī)療環(huán)境中的污染方面已經(jīng)無法滿足日益提高的標(biāo)準(zhǔn)。在這里，專業(yè)陶瓷軸承供應(yīng)商SMB Bearings的董事總經(jīng)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(yù)測，醫(yī)療機(jī)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(jī)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(jìn)步，使得機(jī)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(yīng)對人員短缺的問題。

從協(xié)助手術(shù)的機(jī)器人幫助執(zhí)行微創(chuàng)手術(shù)，到配備AI的康復(fù)機(jī)器人用于治療傷害和癱瘓，自20世紀(jì)80年代首次引入簡單的機(jī)械臂技術(shù)以來，醫(yī)療機(jī)器人已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步。盡管手術(shù)機(jī)器人的價(jià)格正在降低，但現(xiàn)代醫(yī)療應(yīng)用也要求這些機(jī)器人具備更高的精度和速度能力。

傳統(tǒng)上，在醫(yī)療器械中，軸承——通過限制或避免摩擦和沖擊來優(yōu)化像機(jī)器人臂這樣的軸的旋轉(zhuǎn)——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(chuàng)手術(shù)中幫助執(zhí)行任務(wù)的醫(yī)療機(jī)器人。手術(shù)機(jī)器人軸承必須提供盡可能高的旋轉(zhuǎn)精度，同時(shí)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(yī)院設(shè)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(huán)境中，污染是不可接受的。隨著機(jī)器人在醫(yī)療應(yīng)用中的普及，為了防止污染，規(guī)章制度正在變得越來越嚴(yán)格。

1、替代鋼材

避免污染的需求伴隨著其他設(shè)計(jì)要求，如高速運(yùn)轉(zhuǎn)、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(qiáng)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(yī)療環(huán)境中軸承材料的選擇——但什么材料可以替代鋼材呢？醫(yī)療設(shè)備行業(yè)越來越多地選擇由氧化鋯（ZrO2）或其他稀有陶瓷化合物獨(dú)家制造的軸承。根據(jù)材料、礦物和礦業(yè)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(jiān)固，盡管它們輕30%。”

實(shí)際上，全陶瓷精密軸承比鋼材更硬，具有更優(yōu)越的耐腐蝕性和耐熱性，更高的尺寸穩(wěn)定性和更低的密度。然而，陶瓷軸承的價(jià)格昂貴。這對于在緊縮預(yù)算下運(yùn)營的衛(wèi)生機(jī)構(gòu)來說是一個(gè)大問題，因此投資它們的決定必須經(jīng)過深思熟慮。幸運(yùn)的是，陶瓷軸承在醫(yī)療環(huán)境中有許多優(yōu)勢。

其中一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是軸承不會(huì)對化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)。這意味著它們在醫(yī)院用于消毒的嚴(yán)苛化學(xué)物質(zhì)作用下不會(huì)腐蝕或變?nèi)酢Ｌ沾刹恍枰獫櫥?，否則會(huì)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(hù)過程的需要。它們還具有防水性，因此可以定期清洗。

2、高價(jià)值應(yīng)用

因此，在醫(yī)療環(huán)境中投資陶瓷軸承是否值得？確實(shí)，某些應(yīng)用場景中鋼的速度和精度至關(guān)重要，例如在外科手術(shù)機(jī)器人中。然而，也存在其他情況，如果在醫(yī)療或?qū)嶒?yàn)室設(shè)備中使用錯(cuò)誤的組件可能會(huì)導(dǎo)致研究條件受到污染，或者導(dǎo)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(yī)療機(jī)器人的有效運(yùn)行和長期耐用——尤其是當(dāng)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(shí)。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(yán)格無菌條件的醫(yī)療環(huán)境來說是至關(guān)重要的。

在某些高精度要求的醫(yī)療程序中，如微創(chuàng)手術(shù)、精密成像和生物實(shí)驗(yàn)等，陶瓷軸承的耐腐蝕性、耐磨性和低摩擦系數(shù)可以提高設(shè)備的精確性和可靠性。這不僅有助于提高手術(shù)成功率和患者安全，還可以減少設(shè)備維護(hù)和更換的頻率，從而降低長期運(yùn)營成本。

此外，隨著醫(yī)療機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，它們在提供情感支持和輔助治療方面的作用日益增強(qiáng)。陶瓷軸承的長壽命和高可靠性可以確保這些機(jī)器人在提供這些服務(wù)時(shí)的穩(wěn)定性和一致性，從而為患者提供更好的醫(yī)療體驗(yàn)。

總之，雖然陶瓷軸承的初始成本可能高于傳統(tǒng)鋼材軸承，但它們在醫(yī)療環(huán)境中提供的長期益處和性能優(yōu)勢使其成為一個(gè)值得考慮的投資。隨著對醫(yī)療設(shè)備性能要求的不斷提高，陶瓷軸承可能會(huì)成為未來醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)和制造中的關(guān)鍵組件。