有源医疗器械产品加速老化试验方案分享

有源医疗器械产品加速老化试验简介

有源医疗设备可以诊断、预防、监测和治疗癌症。 为了在临床使用中保持上述功能，医疗器械制造商需要确定产品的使用寿命。 在此期限内，必须同时满足产品的安全性。 使用和有效使用，即在使用寿命内，有源医疗器械必须同时满足安全要求和性能要求。

2019年5月，《有源医疗器械终身注册技术审评指导原则》正式发布，为申请人和审评人员提供参考格式和关键信息。 除此之外，指南还列出了相关参考标准，供申请人和审评人员参考。  2021年，国家食品药品监督管理局发布第121号公告《关于公布医疗器械注册申请资料要求及批准证明文件格式的公告》。  《医疗器械注册申请材料要求及说明》规定：“（七）、2使用稳定性：如适用，应提供使用稳定性/可靠性研究数据，证明在生产企业规定的使用寿命/使用次数内，在正常使用、维护和校准（如适用）下，产品的性能功能满足使用要求。

本章将围绕上述内容中的要点，介绍如何验证有源医疗器械的有效期限。

2. 使用寿命加速老化试验验证流程

《指导原则》明确强调有效期限可以通过加速寿命试验来验证。 加速寿命试验是在合理的工程、统计假设的基础上，在不改变产品的失效模式和失效机理的情况下，利用与数学失效规律相关的统计模型，将在超出正常挠度的加速环境下获得的可靠性信息进行转换level ，一种在额定挠度水平下获得样本可靠性特性的可重复数值的测试方法[1]。  《指导原则》特别指出，每种加速模型都有其适用范围。 选择相应的加速度模型时，应考虑适合试验挠度的类型和试验对象[1]。 进行加速寿命试验需要确定以下相关参数：试验持续时间、样品数量、试验目的、所需置信度、所需精度、加速因子、实际使用环境、测试环境、加速因子估计、威布尔分布等. [1] .

根据《指导原则》的要求，正确进行加速寿命试验需要以下步骤：

①. 根据产品特点确定评价路径；  ②. 确定样品数量；  ③. 考虑到预期的使用寿命和置信水平；  ④. 确定临床使用方式；  ⑤. 确定临床适用的偏转曲线； 失效模型；  ⑧. 根据文献确定模型中的系数值；  ⑨. 估计加速因子；  ⑩. 确定加速试验时间；  ⑪. 确定功能测试项目；  ⑫. 确定故障定义；  ⑬. 数据处理、故障分析。

笔者将以上海某医疗器械公司的检测仪为例，介绍根据上述步骤进行加速寿命测试的流程。

①. 根据产品特点确定评价路径；

如果功能单一，请选择整机验证。

②. 确定样品数量；

如10台整机或具体数量

③. 考虑到预期的使用寿命和置信度；  （置信水平取值可参考GB5080.4-85）

预期使用寿命为 10 年，置信度为 99%。

④. 确定临床使用模式；

例如，探测器在使用时具有三种模式，即存储模式、待机模式和工作模式。

⑤. 确定临床使用的偏转曲线；

例如，考虑到检测仪用于在放疗前对患者进行测试，临床使用偏差主要是气温和温度。

参考温度：25℃，60%RH。

⑥. 确定挠度的大小；

例如，存储模式最高耐温：60℃，93%RH 待机模式最高耐温：55℃，85%RH 工作模式最高耐温：45℃，85%RH

⑦. 选择失效模型；

根据临床使用的挠度曲线，参考GB/T34986-2017中的温度-温度挠度试验加速模型：

⑧. 根据文献或试验分析确定模型中系数的取值；

查阅Telcordiasr3322016版电子产品可靠性预测标准及其他标准文件等，确定系数Ea和h的值（例如这部分经过测试或查阅文献后，得到的值Ea为1.0ev，h值为2.66)；

⑨.估计加速因子；

根据不同的临床应用和不同的模式，估算各模式下的加速因子TAF：

存储/待机/工作模式TAF值（设置为TAF1/TAF2/TAF3）

⑩. 确定加速试验时间；

如果设备标称使用寿命为10年，则临床使用频率和硬度为每周7天，每天5小时，待机3小时，剩余时间记录为存储时间。 那么产品总存储时间为58448小时，总待机时间为10959小时，总工作时间为18265小时。 按照GB/T34986-2017《产品加速试验方法》要求，试验裕度设置为10%。

存储模式加速老化时间==336小时（向下取整）

待机模式加速老化时间==136小时（向下取整）

工作模式加速老化时间==689小时（向下取整）

总测试时间为1161小时，折算为48.5天。

⑪. 确定功能测试项目；

根据产品技术要求，确定一定的测试范围和测试精度作为基本性能测试项目，按照

GB9706.1-2007/2020，将接地内阻、泄漏电压和介电硬度确定为基本安全测试项目。 可在等效老化单元周期内进行中间试验。 若发现不合格，可通过定时截断的方式确定被测样品的使用寿命。

⑫. 确定失败的定义；

当基本性能试验项目或基本安全试验项目中任意一项不合格时，判定整机不合格。

⑬. 数据处理，根据样品测试时间和样品失效次数进行统计分析（参考GB5080.4-85、GB4086.2-83、GB/T5080.1-2012）；

试验结束，共有1台设备出现故障，进行了概率统计分析，结果为“平均使用寿命的单边置信下限为14.1年，置信水平是99%”。

三、结论

将《指导原则》与《产品加速测试方法》相结合，可以使验证计划更加合理，验证过程更加严谨，关键信息更加清晰、更加完整。

加速寿命测试实际上是可靠性测试的一部分。 可靠性测试在电器、车辆、军工等领域早已开展。 作为一个应该有更严格要求的医疗器械领域，可靠性测试才刚刚起步。 提高医疗器械的可靠性还有很长的路要走。