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应用案例

Spiralock 医疗

发表时间 : 2017-07-11

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紧固件在医疗植入应用中面临的挑战:

植入中要求严谨操作

成千上万次的负载没有重新固定的机会

不接受粘胶剂和其它附加锁紧装置


SPIRALOCK 紧固件保障医疗设备的可靠性

医疗设备制造商需要保证自己的产品免受冲击、振动和螺纹松动的影响,以提高可靠性,避免出现担保问题。 


对于医疗设备来说,失效是绝不容许的。从激光器、核磁共振成像扫描仪、膝关节和植入式心脏起搏器等重要/灵敏设备到听诊器等简单仪器,当关系到生命或生活质量时,医疗设备必须是可靠的。 

在医疗领域,担保索赔居高不下,25 家美国最大的制造商每年要花 150 亿美元;处理这些索赔会消耗掉整个行业内公司 2.5% 到 4.5% 的收入。医疗行业比其他领域有更高的目标,必须避免或快速、经济地处理与紧固件故障相关的客户满意度问题和担保问题。 

由于药品作用于人体内部和外部,C 形夹和特殊支撑环等紧固件显得太累赘并且费用昂贵。由于重复负荷、冲击和振动松脱必须果断处理,传统的紧固件容易因松脱而转动、剥脱、剪切,并不总是适合。事实上,通过测试发现传统紧固件的前两个螺纹要承受多达 80% 的负荷,可能造成剥脱或剪切,而后面的外螺纹则“浮动”在内螺纹之间。 

医疗设备制造商通过各种新技术成果克服了这些问题。最有趣也是最简单的一种解决方案即是被称为 Spiralock 的创新自锁紧固件。由于其独特的设计,即使负荷和振动大到足以破坏紧固件,Spiralock 也能够抵抗松动。 

保护医疗设备免受冲击、振动和担保问题的侵扰 通过积极修改设计以增强可靠性,医疗/艺术激光技术公司 Lumenis 最近试图维护其重要的激光校准精度。在使用标准螺纹牙形的情况下,运输或使用过程中可能会出现校准问题,传统锁紧技术不太适合该任务。 

“我们希望增加设计的健壮性,以更好地抵御运输以及搬运过程中的冲击和振动。”负责激光设计的 Lumenis 研发工程师 Peter Hines 说。
 

Hines 排除了化学粘合剂,因为它们可能会排放出气体物质,堆积在灵敏镜片上,对其性能造成不良影响。他对锁紧垫圈等传统技术也不太满意,因为会增加重量和复杂性,并且达不到预期的锁紧能力。Lumenis 最后选择了 Spiralock 自锁紧固件。 

Spiralock 与众不同的地方在于内螺纹根部的 30º 楔形坡道(而传统紧固件使用 60º 螺纹)。在锁模负荷下,任何标准凸形螺栓上的螺纹纹路都沿与 Spiralock 楔形坡道相反的方向紧密绘制。这不仅消除了导致振动松动的侧向运动,并且将螺纹联接的负荷分布到所有从属螺纹上,麻省理工学院的研究报告证明了这一点。第一条从属螺纹上的负荷百分比大大低于传统的螺纹牙形,进一步降低螺栓失效的可能性,提高了产品性能。 

“我们正在使用 Spiralock 自锁紧固件,以减轻我们对系统关键性精度校准的顾虑。”Hines 说。“凭借其耐冲击和振动的性能,我们避免了螺丝松脱并保持关键性校准以增强可靠性。” 

面临产品可靠性问题,或其部件在大型 OEM 系统中使用的超精密设备和仪器的制造商,开始转向 Spiralock, 其自锁紧固件能够承受微振动并限制微小但明显的扭转负荷。 

通过使用 Spiralock 的自锁螺纹牙形,制造商可以提高生产力、耐用性、效益并获得可复制的制造过程,不用再生产成千上万个像仓库里那些最终会变成昂贵废金属的零件。 

转向生产 Spiralock 紧固件通常是快速无缝的,只需要换一下传统螺母、钢丝螺套或简单地对现有的带不可靠标准螺纹孔的零件进行钻孔和重新攻丝。 

医疗设备性能的未来 随着医疗设备、装置、植入物的可靠性变得越来越重要,对耐受性的要求变得更加严格,像 Spiralock 自锁紧固件这样的创新技术越来越广泛地应用于医疗领域。 

由于其抗振动性、可靠的锁紧功能,Spiralock 紧固件可将假肢、心脏泵及核磁共振成像仪中的各种部件固定在一起;心脏起搏器和植入式心脏除颤器等心血管设备以及牙科、整形外科手术器械和 CT 扫描中的应用也正在考虑中。
 


当植入物需要伴随终生时,新型紧固件螺纹牙形技术是关键


由于病人的生命以及手术医生和医疗设备公司的声誉与医疗植入物的性能利害攸关,其性能要求是所有行业里最严厉之一。然而,尽管植入物应用了最新的技术,但是它们仍然需要简单的紧固件才能正常工作。一旦进入人体,这些紧固件通常要忍受病人整个生命期内的苛刻负载和数百万次的冲击。 


由于这些紧固件如此重要,医疗设备制造商已开始利用独特的 Spiralock 螺纹设计的技术优势,不仅可以应对振动和冲击,而且不管植入物是永久的还是临时的,都能保障产品质量和性能。


在 Biomet, Inc. 开发新型人工膝关节植入物时,其创新的研发非常依赖于螺纹紧固件来保证经受反复负荷而不出现松动。膝关节植入手术通常是永久性的,因此植入装置必须要能在患者的一生中正常工作,不出现故障。通过二次或三次手术来重新固定植入物是不可取的。传统的紧固方法(如附加锁紧部件、粘合剂、塞片和衬垫)会被人体排斥,在植入物使用过程中也是不可接受的。 

Biomet 的最后选择是卡式锁紧紧固件和 Spiralock 螺纹牙形。大规模的疲劳试验表明,卡式紧固件在重负荷下容易松动,而 Spiralock 不会出现这样的状况,无论测试时间有多长、测试条件有多严格。在人体中工作数年后,没有一个采用 Spiralock 螺纹牙形紧固的螺丝出现松动。