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研發(fā)階段質(zhì)量管控的2把利劍，一把是設(shè)計評審，另一把是設(shè)計驗證（DVT, Design Verification test ）。

 

1、設(shè)計驗證分類

 

設(shè)計驗證（Design Verification）是指確認(rèn)產(chǎn)品設(shè)計輸出是否符合設(shè)計輸入要求的過程。狹義上，設(shè)計驗證通常指的是在實驗室環(huán)境中測試產(chǎn)品性能是否滿足預(yù)定要求，該報告在FDA申報文件中也被稱為臺架測試（Bench Testing）。

 

實際上，型檢、生物學(xué)測試、老化試驗、甚至最終滅菌等環(huán)節(jié)，都是用來確認(rèn)設(shè)計輸出是否符合設(shè)計輸入要求的過程，因此應(yīng)當(dāng)歸類為設(shè)計驗證的一部分。因此嚴(yán)格意義講，我們的產(chǎn)品規(guī)范應(yīng)當(dāng)涵蓋產(chǎn)品性能（物理、化學(xué)、生物）、生物學(xué)性能、包裝運輸、壽命等一系列要求。

 

例如，若產(chǎn)品規(guī)范（Product specification ）要求生物相容性符合一系列要求（如細(xì)胞毒性、慢性毒性、遺傳毒性等），通過生物相容性測試來驗證其生物學(xué)性能，這一測試也應(yīng)視為設(shè)計驗證的一部分。

 

對于無源產(chǎn)品，廣義的設(shè)計驗證包括臺架測試、型檢、生物學(xué)測試、包裝與運輸測試、貨架壽命測試、極限測試等。而對于有源產(chǎn)品，廣義的設(shè)計驗證則包括系統(tǒng)測試、軟件測試、可靠性測試、安全性測試（安規(guī)）、電磁兼容性測試等。

 

 

 

 

2、設(shè)計驗證前提條件

 

設(shè)計驗證前需要確保以下幾個關(guān)鍵任務(wù)完成：

 

1. 測量系統(tǒng)分析完全

 

物理類的測量系統(tǒng)分析通常包括GR&R分析、一致性分析。化學(xué)類的測試應(yīng)當(dāng)進(jìn)行分析方法學(xué)驗證，例如液相或者氣相應(yīng)當(dāng)進(jìn)行定量限、檢測限、線性、精密度等測試。生物類的無菌測試以及內(nèi)毒素測試按照藥典要求進(jìn)行驗證，例如方法適應(yīng)性、干擾性實驗等。

 

有很多的公司在物理性能測試上，只是通過校準(zhǔn)確認(rèn)設(shè)備精度是否滿足要求，而沒有進(jìn)行GR&R分析，比如測量精度滿足1/5或者1/10公差要求。如果公司資源稀缺，個人認(rèn)為做到這個程度其實也夠了。如果資源充足，建議還是針對關(guān)鍵性能研究GR&R，以確保測量重復(fù)性和再現(xiàn)性滿足要求。

 

化學(xué)分析方法是一定要進(jìn)行驗證的，否則無法完成測試。

 

2. 性能研究充分

 

設(shè)計驗證前，工程人員應(yīng)對關(guān)鍵測試項目非常清楚，同時關(guān)鍵項目的接受指標(biāo)以及制定依據(jù)已明確。很多公司往往沒弄明白性能要求，就盲目地開展設(shè)計驗證。比如某個性能接受標(biāo)準(zhǔn)的制定一定首先是來源于臨床需求，當(dāng)臨床需求可以滿足的情況下，再綜合結(jié)合工藝制程制定合理的接受標(biāo)準(zhǔn)。

 

3. 小樣評價以及設(shè)計評價

 

正式設(shè)計驗證前工藝可能未定型，會涉及小試、中試等開發(fā)過程，這個階段需要不斷地對產(chǎn)品性能進(jìn)行評價，從而調(diào)整工藝，包括小樣評價、中試設(shè)計評價等。設(shè)計評價的數(shù)據(jù)可以作為設(shè)計驗證之前的參考，起到承上啟下的作用。

 

如果是已經(jīng)非常成熟的工藝，可能一次設(shè)計評價就足夠。

 

4. 工藝基本定型

 

法規(guī)沒有明確設(shè)計驗證到底是在工藝驗證前還是在工藝驗證之后。但是可以想象的是如果工藝沒有研究清楚，設(shè)計驗證是無法100%確保的，即便設(shè)計驗證不需要計算cpk/ppk。在準(zhǔn)備開始執(zhí)行設(shè)計驗證時，個人認(rèn)為最基本的要求是要確保工藝參數(shù)基本定型，不會有太大的改動，尤其是公司新引進(jìn)的工藝。

 

3、無源醫(yī)療器械設(shè)計驗證要點

 

無源醫(yī)療器械是指不依賴能源運行的設(shè)備，例如導(dǎo)管耗材、手術(shù)器械等。其設(shè)計驗證主要關(guān)注性能臺架測試、加速老化、模擬運輸、注冊檢、生物學(xué)評價等（注冊檢和生物學(xué)評價涉及外檢，且內(nèi)容太多，這里展開，后續(xù)再針對這兩塊單獨展開討論）。

 

1. 臺架測試

 

目標(biāo)：驗證器械在模擬條件下的功能是否符合設(shè)計要求。

 

內(nèi)容：主要包括物理、化學(xué)、生物測試。如骨釘?shù)目估瓘?qiáng)度測試、導(dǎo)管的摩擦力測試、化學(xué)殘留測試、無菌測試等。

 

重點：測試條件應(yīng)盡可能接近真實使用環(huán)境，例如37℃環(huán)境等；樣本具有統(tǒng)計學(xué)意義；選取的規(guī)格具有典型性；確保最少3批驗證數(shù)據(jù)（有的審核員會關(guān)注）。

 

2. 加速老化實驗

 

目標(biāo)：評估產(chǎn)品在長時間使用后的性能表現(xiàn)。

 

內(nèi)容：通過加速環(huán)境（如高溫、高濕）模擬產(chǎn)品的長期使用情況。具體參考《無源植入性醫(yī)療器械穩(wěn)定性研究指導(dǎo)原則》、YY/T0681.1-2018《無菌醫(yī)療器械包裝試驗方法 第1部分：加速老化試驗指南》、ASTM F1980《Standard Guide for Accelerated Aging of Sterile Barrier Systems for Medical Devices》

 

重點：老化參數(shù)的設(shè)置應(yīng)避免破壞材料的結(jié)構(gòu)；老化時間點的設(shè)置，包括T0/T1/T2甚至更多；老化樣品和實時老化樣品同步制備；應(yīng)注意加速老化的溫濕度設(shè)置的合理性。

 

3. 模擬運輸實驗

 

目標(biāo)：驗證器械在運輸和儲存過程中的耐久性和完整性。

 

內(nèi)容：包括振動測試、跌落測試、溫濕度循環(huán)測試等。

 

重點：確保包裝設(shè)計能有效保護(hù)器械避免運輸損壞；若條件允許，可在老化后進(jìn)行模擬運輸實驗。

 

4. 滅菌確認(rèn)

 

目標(biāo)：驗證器械無菌保障水平滿足要求且性能滿足要求。

 

內(nèi)容：無菌保障水平、產(chǎn)品性能。滅菌屬于一種工藝，從另一方面來說，滅菌也屬于工藝研究，只不過相對于其他工藝來說較為特殊。

 

重點：滅菌方式有多種，包括輻射、EO、濕熱、干熱、化學(xué)等，滅菌技術(shù)比較復(fù)雜，涉及的問題也較多，例如過程挑戰(zhàn)裝置PCD的設(shè)計、參數(shù)的控制、裝載方式、預(yù)處理條件、等效研究、BI的培養(yǎng)等等。

 

4、有源醫(yī)療器械設(shè)計驗證要點

 

有源醫(yī)療器械是指需要電能或其他能源來運行的設(shè)備，其設(shè)計驗證主要包括以下幾個方面：

 

1. 系統(tǒng)測試

 

目標(biāo)：驗證整機(jī)系統(tǒng)功能是否符合設(shè)計輸入要求。

 

內(nèi)容：包括設(shè)備的啟動、運行、停機(jī)等全流程測試，以及系統(tǒng)間的兼容性測試。

 

重點關(guān)注：測試中應(yīng)關(guān)注設(shè)備在極限條件（如高溫、高濕）下的性能表現(xiàn)。

 

2. 軟件測試

 

目標(biāo)：驗證嵌入式軟件或應(yīng)用程序的正確性、穩(wěn)定性和安全性。

 

內(nèi)容：包括單元測試、集成測試、系統(tǒng)測試，以及安全相關(guān)功能測試。

 

重點關(guān)注：確保軟件符合IEC 62304等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，特別是風(fēng)險控制功能的準(zhǔn)確性。

 

3. 安規(guī)測試、電磁兼容測試

 

目標(biāo)：確保設(shè)備在使用過程中不會對患者和操作者造成風(fēng)險。

 

內(nèi)容：包括電氣安全測試（如漏電流測試、接地阻抗、高壓測試）。

 

重點關(guān)注：測試應(yīng)符合IEC 60601系列標(biāo)準(zhǔn)；電磁兼容性關(guān)注阻抗、元器件以及屏蔽問題。

 

4. 可靠性測試

 

目標(biāo)：確保設(shè)備長期使用的可靠性。

 

內(nèi)容：通過模擬仿真（有限元）、疲勞動態(tài)測試等驗證設(shè)備長期可靠性。

 

重點關(guān)注：可靠性決定的產(chǎn)品的使用期和壽命。

 

5、設(shè)計驗證常見問題

 

一般而言，企業(yè)設(shè)計人員和質(zhì)量人員能夠意識到設(shè)計驗證的重要性，但是有時候難免急功近利，快速交報告取證，設(shè)計驗證沒認(rèn)真做。產(chǎn)品上市了后又忙于其他項目，無暇顧及老項目。最終的結(jié)局就是產(chǎn)品強(qiáng)制上市，面臨大量的投訴問題。所以“慢”下來，好好研究產(chǎn)品性能，才是正道。企業(yè)不應(yīng)該只關(guān)注發(fā)補(bǔ)，應(yīng)該更多關(guān)注產(chǎn)品上市后能否贏得醫(yī)生和患者的青睞。

 

1. 測試范圍不全

 

表現(xiàn)：測試方案未覆蓋所有設(shè)計輸入要求。

 

影響：設(shè)計驗證不充分，無法確認(rèn)產(chǎn)品的全面性能。

 

建議：制定詳細(xì)的測試矩陣，確保所有設(shè)計輸入均有對應(yīng)的驗證項目。設(shè)計驗證并不只是技術(shù)要求里面的項目，應(yīng)當(dāng)包括設(shè)計產(chǎn)品規(guī)范中所有項目，包括包裝性能、標(biāo)簽設(shè)計等。

 

2. 測試標(biāo)準(zhǔn)引用不當(dāng)

 

表現(xiàn)：測試中采用了不適用的標(biāo)準(zhǔn)或版本。

 

影響：測試要求或者測試方法有偏離。

 

建議：確保使用最新的國際標(biāo)準(zhǔn)（如ISO、IEC），并明確適用范圍。

 

3. 實驗數(shù)據(jù)不足

 

表現(xiàn)：關(guān)鍵驗證測試的重復(fù)性數(shù)據(jù)不足，或數(shù)據(jù)記錄不完整。

 

影響：難以支持設(shè)計驗證的結(jié)論。

 

建議：制定詳細(xì)的實驗記錄表，確保實驗數(shù)據(jù)可追溯性。測試過程中的原始圖片等信息要保留。

 

4. 樣本量不足

 

表現(xiàn)：樣本量不具有統(tǒng)計學(xué)意義，比如置信度和可靠度制定的不合理。很多公司隨意定置信度和可靠度，不考慮產(chǎn)品實際風(fēng)險，只關(guān)注成本，最終可能被要求發(fā)補(bǔ)。

 

影響：難以支持設(shè)計驗證的結(jié)論。

 

建議：基于產(chǎn)品的風(fēng)險，制定置信度以及可靠度，然后決定樣本量。樣本量選擇可參考醫(yī)療器械過程確認(rèn)連載（四） | 樣本量設(shè)定原理和操作方法。

 

5. 測試型號規(guī)格代表性

 

表現(xiàn)：不同測試的型號規(guī)格選取沒有論證是否具有代表性。譬如一個球囊導(dǎo)管有不同的長度和不同的直徑等參數(shù)，在進(jìn)行不同的測試項目時應(yīng)當(dāng)考慮選取樣本是否具有代表性。

 

影響：難以支持設(shè)計驗證的結(jié)論。

 

建議：從參考ASTM F3172要求，以四點法定義代表性規(guī)格。

 

6、寫在最后

 

醫(yī)療器械設(shè)計驗證是確保產(chǎn)品安全性和有效性的核心環(huán)節(jié)，無論是有源還是無源設(shè)備，均需制定科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)尿炞C計劃。在執(zhí)行過程中，需避免常見的發(fā)補(bǔ)問題，并嚴(yán)格按照相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)實施測試。只有經(jīng)過充分驗證的醫(yī)療器械，才能確保其滿足臨床使用的需求，并順利通過監(jiān)管審核。

 

 

 

 

本文由廣州佳譽(yù)醫(yī)療器械有限公司/佛山浩揚(yáng)醫(yī)療器械有限公司聯(lián)合編輯