我们今天要讨论的是如何为新设计的医疗器械制定验证计划。

1-建立性能标准

为了建立验证计划，您需要做的第一件事就是确定您产品的性能标准是什么。这对于向监管机构和最终用户展示设备的性能非常重要。

有效性是指设备达到预期目的的能力，无论是提供机械支持、给药还是监测生命体征。

安全性是指设备不会对患者和环境造成伤害或不良影响。您需要根据设备的预期用途、目标人群以及相关标准和指南，为有效性和安全性制定明确且可衡量的标准。

这些标准将指导您的测试计划，并帮助您评估测试结果。

以下是一个考虑因素的示例

• Efficacy：

• Functional Properties（Mechanical，wear）；

• Material Compatibility With Clincal Environment；

• Manufacturing Specific；

• Shelf Life

• Safety：

• Biocompatibility；

• E&L；

• Cleaning Process；

• Sterilization Modality

2-失效模式和影响分析（FEMA）

接下来就是开始建立失效模式和影响分析，这对于确定你需要做什么样的测试非常重要，而且在这个过程中，你真的需要关注设备中潜在的失效源是什么。当你考虑这个问题时，你要相当重视，不仅要考虑在临床环境中会发生什么，还要考虑使用它的人可能会做什么。

然后，你也要考虑故障的影响有多大，它对病人健康的影响有多严重，如何容易检测到故障，然后这让你可以优先考虑你应该专注于哪种测试，并以这种方式制定测试计划。

• List Potential Failure Modes

• Likelihood of Occurrence

• Effect on Patient

• Effect on Product

• Severity of Impacts

• Detetction Rate of Failure

• Prioritize Failure Scenarios to Address

• Take Action to Reduce the Risk

• Material and Product Testing

  
  

应该要认识到 FMEA 是一份“活的”文件，当你对产品有更多了解时，你会不断修改它。

如果您以前没有见过 FMEA，请看下面的示例

3-验证与确认

你会经常听到验证和确认这两个词。

有时，这两个词被混淆在一起使用，而它们实际上是两个截然不同的东西

验证是为了证明设备或设备的某些部分符合你所制定的规格而进行的测试，而确认则是为了证明设备分符合预期用途。换句话说，一个髋关节植入物是否像髋关节植入物一样，表现出应有的功能。

我们应当在设计和制造过程中进行验证测试，最终的目的是要证明该设备的性能达到了它应该达到的水平。

如果概念理解有困难的，可以参考一下这些文章

Verification and Validation

卫若水，公众号：医疗器械从业者【原创】浅谈医疗器械的验证(Verification)与确认(Validation) (中)

4-有效性验证

以聚乙烯为材料的人工髋关节为例

4.1原材料

• 原材料

  
  

用于髋关节和膝关节置换的聚乙烯从上世纪 60 年代就开始使用了，因此，新的制造商在进入市场时，可以充分利用大量的临床历史和经验，因此他们不必从头开始。

美国材料与试验协会（ASTM）的指导文件已经为他们制定了新型聚乙烯的规格，并规定了易于测量的数量，因此，如果他们有一种新型聚乙烯，他们只需确保粉末本身符合这些规格即可。

现在假设一种情况，有一个新的制造商要生产这种超高分子聚乙烯，他们该怎么做呢？这就涉及到一个经常被提出的关于材料等效性的问题他们可以进行材料等效性测试，首先查看配方本身，然后通过红外光谱学、核磁共振光谱学、共聚物的各种技术以及夏季的分子重量来识别同种聚合物。此外，分析材料的热性能和添加剂，如抗氧化剂或稳定剂同样重要。

• 物理性能

  
  

回到聚乙烯植入物关节的例子，现在他们已经将聚乙烯粉末模塑成块或最终装置，ASTM F648再次为我们提供了一些很好的测试示例，您需要通过这些测试来证明其功能与市场上已有的装置相同，比如密度拉伸强度和伊佐德冲击强度测试。

• 其他

  
  

• 交联密度，以显示交联材料的交联程度；

• 抗氧化剂浓度；

• 由于这些材料经过高能电子辐照，因此需要检测材料中的自由基含量，等等。

  
  

4.2-生产过程

我们的许多测试都涉及到生产步骤，做这些测试的目的是确保这些步骤是以可重复和可靠的方式进行的，

当你模塑超高分子聚乙烯时，通常很难获得良好的固结效果，换句话说，你是否消除了单个聚合物薄片之间的晶界。他们将厚度约为 100 微米的薄膜制成微缩胶片，然后用光照射薄膜，看是否能看到晶界。然后用光线照射，看能否看到聚合物薄片的原始晶界。

这是聚乙烯成分的扫描电子显微镜，你可以看到原始的晶界。原始晶界非常大，约有 100 微米大小这是固结度较差的部件，这是固结度较好的部件。他们会对每一批产品都进行这种测试，以确保他们的模塑效果。

实际生产过程中常常会对每一批产品都进行验证测试，以确保他们的模塑工艺是正确的。

如果你有一个部件包含超声波焊机的焊缝，或者使用粘合剂，则需要通过通常的剥离测试和标准的拉伸测试来测试焊接强度。剥离测试标准拉伸类型的测试，有多个 ASTM标准描述了如何对某些部件进行剥离测试。

对于某些要承受内部压力的部件，您可能需要查找针孔缺陷在双轴充气测试中，我们会为很多客户进行这种测试。

4.3-产品性能

设备实际生产出来后，您需要在实验室进行测试在实验室环境中进行测试，以确保其满足性能要求。对髋关节和膝关节区域进行的一项重大测试是我们通过模拟测试进行功能测试，这是这是在 20 世纪 90 年代中期开发的，它使我们能够在髋关节和膝关节置换方面取得巨大进步。

髋关节模拟器是一种非常漂亮的机械装置，当你近距离观察时，它们会髋关节模拟器是一种外形非常漂亮的机器，当你近距离观看时，它们会模拟自然步态的所有步法，而我们大多数人每年都要走一到两百万步。如果我们不是久坐不动，每年要走一到两百万步。

4.4-其他

除了上述的测试，还有一些通用的稳定性研究，比如，货架有效期和包装运输的研究验证，这里我一笔带过。（太累了，不想写了，大家有空看看标准，加速老化试验也不太难）

5-安全性验证

5.1-生物相容性

我们现在来谈谈安全性问题。显然，生物相容性是第一位的（无源产品）。

我不打算在这上面花太多篇幅，因为ISO10993和GBT16886文件对生物相容性做了很好的说明。

（可以多关注可沥滤物和可浸提物研究）

5.2-清洁度

早在2000 年9月，某个生产多孔涂层髋臼壳的公司注意到他们的产品植入后失败率很高，经常导致患者骨生长不良，大约有2000名患者进行了手术，后来经研究，最后确定他们在制造过程中在金属背衬表面留下了残留物这是一种用作润滑剂的生产用油。这些产品来自特定的生产批次，这些批次的设备既含有大量的油，又没有经过关键的硝酸钝化处理。

FDA非常重视这次召回，他们花费了大约十亿美元来解决这次集体召回事件。

不用说，这引起了行业的注意，他们意识到需要开展更多的活动，并对医疗器械的清洁度进行更多的关注。他们意识到需要开展更多的活动，对医疗器械进行清洁度测试。于是，他们成立了一个医疗器械清洁度新工作组，去测试医疗设备以确保其清洁度，验证清洁过程，还制定了残留物限值和其他测试方法。

5.3-灭菌

这个也简单，看看灭菌的标准，找到合适自己产品的灭菌方式。

6-总结

以上只是一些设计开发验证的概述，列举了一些需要考虑的因素。实际设计开发验证过程比较复杂。

本文旨在提出一个框架，大家得根据国内的法规和自己产品的实际情况多做考虑。

7-推荐阅读

Design Verification

Endolee，公众号：器械研发那些事浅谈医疗器械的设计验证阶段开展及输出物要求（详细攻略）