Cuscinetti per una migliore sicurezza del paziente

May 10, 2023

di Chris Johnson

5 maggio 2023

14:00

Chris Johnson, amministratore delegato di SMB Bearings, fornitore specializzato di cuscinetti, spiega perché la scelta corretta dei materiali adatti per sfere e anelli e la corretta progettazione del prodotto possono garantire una lunga durata di esercizio dei cuscinetti di alta precisione e dei dispositivi medici.

Porta di design Shutterstock

Illustrazione del cuscinetto

I cuscinetti di precisione sono tra i componenti critici dei dispositivi medici, vitali per garantire la sicurezza del paziente. Tuttavia, secondo il 2022 Recall Index di Sedgewick, i richiami di dispositivi medici hanno raggiunto un numero record negli ultimi tre anni, con problemi di sicurezza come motivo principale.

I cuscinetti di precisione vengono utilizzati in un'ampia varietà di dispositivi medici, tra cui elettroutensili chirurgici, ventilatori e pompe cardiache, e la sicurezza del paziente dipende da tutti loro. Qualunque sia il dispositivo, spetta ai produttori di apparecchiature originali (OEM) di dispositivi medici l'onere di garantire che venga scelto il giusto tipo di cuscinetti e che si adatti perfettamente all'applicazione. Questa responsabilità è aggravata dal fatto che lo sviluppo e l’approvazione dei prodotti medici è spesso un processo lungo e costoso.

Inoltre, i dispositivi medici devono superare controlli e test regolari per cicli di vita lunghi. Ciò include standard come ISO 14971, che definisce le migliori pratiche di riduzione del rischio durante l'intero ciclo di vita di un dispositivo medico: dalla progettazione e produzione alla distribuzione e manutenzione.

Esaminiamo più da vicino le esigenze dei cuscinetti stessi. È fondamentale che gli OEM facciano la scelta giusta dei materiali delle sfere e degli anelli.

Acciaio inossidabile contro ceramica

Tradizionalmente, i materiali degli anelli dei cuscinetti degli strumenti medici sono realizzati con metalli di elevata purezza come l'acciaio inossidabile martensitico. Ad esempio, i robot medici richiedono componenti di alta precisione per eseguire la chirurgia del buco della serratura e le centrifughe devono ruotare ad alta velocità per separare sostanze con pesi diversi. Le applicazioni che richiedono elevata precisione o capacità di alta velocità sono più adatte ai cuscinetti in acciaio. L'acciaio inossidabile martensitico è ideale per gli strumenti chirurgici, ad esempio, grazie alla sua capacità di resistere ai tipi di prodotti chimici aggressivi utilizzati nei processi di sterilizzazione.

Tuttavia, in ambienti difficili, i cuscinetti in acciaio possono diventare suscettibili alla corrosione, quindi i cuscinetti in ceramica resistenti sono in definitiva una scelta migliore per prolungare la durata del dispositivo. In questi casi sono preferibili i cuscinetti in ceramica.

Le applicazioni delle apparecchiature più adatte ai materiali ceramici includono gli scanner per risonanza magnetica (MRI). Gli ospedali vogliono garantire che le loro macchine di alto valore funzionino in modo efficace, senza la necessità di componenti ad alta manutenzione. Poiché gli scanner MRI utilizzano un forte campo magnetico per generare immagini bi o tridimensionali di qualsiasi soggetto vivente, i cuscinetti standard in acciaio non possono essere utilizzati a causa delle loro proprietà magnetiche. L'applicazione richiede invece componenti non magnetici o non conduttivi, in questo caso cuscinetti ceramici di qualità.

I cuscinetti interamente in ceramica sono più duri dell'acciaio, con una resistenza superiore alla corrosione e al calore, una maggiore stabilità dimensionale e una densità inferiore. Sono significativamente più costosi rispetto ai loro omologhi in acciaio, ma, nel complesso, i cuscinetti in ceramica valgono l’investimento aggiuntivo per garantire che le applicazioni di alto valore, come le apparecchiature di laboratorio, funzionino con efficacia e longevità. Infatti, l'utilizzo di componenti sbagliati in tali apparecchiature può causare contaminazioni o interrompere del tutto le operazioni.

Per quanto riguarda la scelta del materiale della sfera con i cuscinetti, i cuscinetti a sfera in plastica sono una buona opzione per i letti degli scanner MRI o, in effetti, per qualsiasi applicazione di precisione inferiore in ambienti medici dove non può esserci alcuna distorsione magnetica. I cuscinetti a sfere in plastica sono completamente non magnetici anche se dotati di sfere in polimero, vetro o ceramica. Gli anelli possono anche essere realizzati in materiali plastici diversi, come il polietere etere chetone (PEEK) o il politetrafluoroetilene (PTFE). Ciascuno ha eccezionali proprietà di resistenza chimica. I materiali PEEK, in particolare, hanno una migliore resistenza alla corrosione e all'abrasione, resistenza e tenacità, radiolucenza ai raggi X ed eccellenti prestazioni di sterilizzazione.