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体外除颤仪的研发实验要求、相关标准与主要风险

嘉峪检测网        2021-07-02 18:05

体外除颤器械适用于体外除颤产品,可进行体外除颤治疗(简称“除颤”),是用于心脏的治疗、急救装置。

 

一、体外除颤器械的结构组成

 

应明确产品组成的信息,包含但不限于:主机、部件和附件的名称、型号和法定制造商名称。

 

表1

名称

型号

制造商

主机

α

κ医疗电子股份有限公司

除颤功能模块

β

λMedical Systems

成人除颤手柄

γ

μMedical Corporation

小儿除颤电极板

δ

νGmbH

可重复使用除颤电极

ε

ξ株式会社

一次性使用电极片

ζ

ο……

……

……

电池

θ

……

交流电源适配器

ι

ρ……

PC软件

软件组件的名称、发布版本

 

应明确主机、部件和附件的规格,如物理规格、显示规格、有线/无线通信协议、电源/电池规格、打印规格等。

 

1.物理规格:物理尺寸、重量,等等。

 

2.显示规格:显示屏类型、尺寸。

 

3.有线/无线通信协议

 

a)硬件接口:接口的名称、机械和电气协议,例如,RS-232或RS-485串口,并口,USB 1.0、USB 2.0、USB 3.0,IEEE802.3协议的标准以太网口、快速以太网口和10G以太网口,SD/CF卡插口,等等。

 

b)无线接口:接口的名称及协议,例如,红外接口,802.11a/b/g/n协议的WIFI网络,IEEE 802.15.1协议的蓝牙(版本1.0—4.2),等等。

 

c)打印规格:打印机类型,例如,热敏型等;打印分辨率:垂直分辨率、水平分辨率等;纸张宽度、打印宽度;打印波形数量等;打印速度,例如,12.5、25mm/s。

 

4.附件的规格

 

a)附件的结构示意图/彩色图片、附件的各部分原材料。

b)附件的物理尺寸和面积、导线的物理尺寸等。

c)对于灭菌包装附件,应明确灭菌方式和灭菌有效期。

 

二、体外除颤器械的研发实验要求

 

1、性能研究

 

体外除颤器械的现行有效标准如下:

 

GB 9706.1-2007 医用电气设备第1部分:安全通用要求;

GB 9706.8-2009 医用电气设备第2-4部分:心脏除颤器安全专用要求;

GB 9706.15-2008 医用电气设备第1-1部分:通用安全要求并列标准:医用电气系统安全要求(如适用);

YY 0505-2012医用电气设备第1-2部分:安全通用要求并列标准:电磁兼容要求和试验;

YY 0709-2009 医用电气设备第1-8部分:安全通用要求并列标准:通用要求,医用电气设备和医用电气系统中报警系统的测试和指南(如适用);

YY/T 0196-2005 一次性使用心电电极(如适用)。

 

(1)关键技术特点及其性能指标

 

应明确产品的治疗模式,例如,手动模式、半自动模式、自动模式等。

 

应明确各治疗模式下的功能和性能指标,例如,除颤波形、能量级别和精度、病人阻抗测量、心电波形和节律识别、充电/放电、电源等方面的功能和性能指标。

 

a)在所有的治疗模式下,应明确除颤波形及其详细参数,例如,双相波(例如,双相方波RLB、双相截断指数波BTE,等等)、单相波(例如,单相正弦衰减波MDS、单相截断指数波MTE,等等)或其他波形,并且至少明确下述性能指标:

 

双相除颤波形的详细参数,例如:所有能量级别和各级别的输出能量精度、放电时间常数、第一相时间、第一相峰值电流、第一相平均电流、第一相电流平均斜率、两相间隔时间、第二相时间、第二相峰值电流、第二相平均电流、第二相电流平均斜率,等等。

单相除颤波形的详细参数,例如,所有能量级别和各级别的输出能量精度、放电时间常数、治疗时间、峰值电流、平均电流、波形斜率,等等。

按照电压或者电流—时间关系,应绘制除颤波形释放的脉冲图,并针对波形特点给出波形详细参数,例如,图1和图2。

 

b)在所有的治疗模式下,应出具阻抗测量的方法,应明确除颤波形对应的病人阻抗测量范围和精确度。

 

c)对于半自动和自动模式,应描述心脏节律识别技术,陈述算法名称、算法原理和实现方式,明确心脏节律识别的性能指标,例如,分析时间、敏感度、特异性、真实预报价值和假阳性率等。

体外除颤器械的研发研发实验要求、相关标准与主要风险

图1

体外除颤器械的研发研发实验要求、相关标准与主要风险

图2

 

d)在所有的治疗模式下,应给出阻抗测量的方法,应明确除颤波形对应的病人阻抗测量范围和精确度。

 

e)对于半自动和自动模式,应描述心脏节律识别技术,陈述算法名称、算法原理和实现方式,明确心脏节律识别的性能指标,例如,分析时间、敏感度、特异性、真实预报价值和假阳性率等。

 

(2)关键元器件及其质量控制要求

 

应出具产品的工作原理图、产品总体设计方案和总体设计框图,应简述各单元模块的功能及相互关系,应明确手动体外除颤、半自动体外除颤、自动体外除颤相关的单元模块及其设计要求。

 

基于风险分析和管理、验证和确认等的工作,应确定下述模块(包括但不限于)相关器件是否为关键元器件,并明确关键元器件的名称、型号、规格、制造商以及需要控制的规格参数和性能指标:

 

a)电源模块,例如,电源适配器、电池、电源模块等。

b)充电模块,例如,充电电容、充电高压管、充电变压器等。

c)放电模块,例如,放电桥中电子开关等。

d)控制模块,例如,硬件电路的MCU、扩展资源、通信电路等。

e)测量模块,例如,病人阻抗传感器,信号采集和转化电路等。

f)治疗附件,例如,除颤手柄、一次性使用除颤电极片等。

 

2.生物相容性评价研究

 

应对预期与人体接触附件进行生物相容性评价,例如,除颤手柄、可重复使用除颤电极、一次性使用除颤电极片、胸内勺形电极以及其他配合使用的附件,应出具细胞毒性、致敏、刺激或皮内反应项目的生物相容性评价资料,对于灭菌包装附件,还应出具热原和细菌内毒素项目的评价资料。

 

宜参考的现行有效标准有:

 

GB/T 16886.1-2011 医疗器械生物学评价第1部分:风险管理过程中的评价与试验;

GB/T 16886.5-2003 医疗器械生物学评价第5部分:体外细胞毒性试验;

GB/T 16886.10-2005 医疗器械生物学评价第10部分:刺激与迟发型超敏反应试验;

GB/T 16886.12-2005 医疗器械生物学评价第12部分:样品制备与参照样品;

GB/T 16886.18-2011 医疗器械生物学评价第18部分:材料化学表征;

GB/T 14233.2-2005 医用输液、输血、注射器具检验方法第2部分:生物学试验方法。

 

宜参考GB/T 16886.1-2011评定程序的框架并且在风险分析和管理的基础上,根据产品与人体接触性质、接触时间和接触周期,考虑生物学评价项目,并按照图3进行生物学评价。

 

生物相容性评价研究资料应当包括:

 

1.生物相容性评价的依据和方法;

2.产品所用材料的描述及与人体接触的性质;

3.实施或豁免生物学试验的理由和论证;

4.对于现有数据或试验结果的评价。

体外除颤器械的研发研发实验要求、相关标准与主要风险

图3

 

3.产品有效期和包装研究

 

(1)应明确电池和除颤电极片的有效期,并出具有效期的验证报告。

 

(2)应明确申报产品的预期使用寿命,出具预期使用寿命的分析验证报告。

 

(3)应出具可重复使用附件的使用次数验证资料,例如,可充电电池、除颤手柄、可重复使用除颤电极板、可重复使用除颤电极片等。

 

(4)应给出在宣称的有效期内以及运输储存条件下,保持包装完整性的依据。

 

(5)如产品为灭菌包装,应明确包装材料、灭菌工艺(方法和参数)、无菌保证水平和灭菌有效期,给出包装工艺确认报告、灭菌确认报告、灭菌效果验证报告和货架寿命验证报告。

 

4..临床前动物实验

 

如必要,应出具体外除颤产品的动物实验研究资料。

 

5.软件研究

 

体外除颤器械的软件一般属于软件组件,一般不宜单独注册。参考《医疗器械软件注册技术审查指导原则》的要求,应按照C级安全性级别来出具软件描述文档。

 

三、相关标准

 

GB 9706.1-2007 医用电气设备第1部分:安全通用要求

GB 9706.8-2009 医用电气设备第2-4部分:心脏除颤器安全专用要求

GB 18279-2000 医疗器械环氧乙烷灭菌确认和常规控制

GB 18280-2000 医疗保健产品灭菌确认和常规控制要求辐照灭菌

GB/T 14710-2009 医用电器环境要求及试验方法

YY 0505-2012 医用电气设备第1-2部分:安全通用要求并列标准:电磁兼容要求和试验

YY 0670-2008 无创自动测量血压计

YY/T 0287-2003 医疗器械质量管理体系用于法规的要求

YY/T 0316-2008 医疗器械风险管理对医疗器械的应用

 

四、主要风险

 

一、危害示例、危害、可预见的事件序列、危害处境和损害之间的关系

 

危害分类

危害二级分类

危害示例

可预见的事件序列

危害处境

损害

能量危害

电磁能

网电源、电池

电池电量低或退化

最大充电电流变小,充电超时

延误治疗

 

PCBA污染、器件老化引起的开机电路电气特性退化。

延误治疗

 

电池包缺乏过温保护设计。

延误治疗

 

由于负载电路或电池包内部电路发生短路,导致电芯过载发热。

延误治疗

 

电池电量低条件下开机,且未能及时连接外部电源。

延误治疗

 

电池充放电老化或寿命到期。

延误治疗

 

电池电量耗费过快。

延误治疗

能量危害

电磁能

漏电流(外壳漏电流、对地漏电流、患者漏电流)

 

在边界温湿条件下,高压电容漏电过大。

错误的能量释放,紧急情况下导致死亡

电场、磁场

 

放电控制电路中开关受外科手术设备的电磁干扰,导致错误放电。

操作者可能被电击

能量

在患者和电极片之前产生的高压电对操作者和患者带来危害

 

操作者和患者可能被电击

对患者进行电复律后,引起患者室颤/室速

 

 

除颤能量过大

 

患者心肌损伤

辐射能

非电离辐射

 

 

 

能量危害

热能

高温

 

长期高温条件下存贮,导致电芯超出其使用温度环境条件。

延误治疗

低温

 

电池电量耗费过快。

延误治疗

 

热能伤害

 

患者和操作者皮肤灼伤

 

 

 

 

 

机械能

 

 

 

 

 

 

机械能

重力(坠落、悬挂物)

 

当设备悬挂时,本身重力或意外挤压设备,使背插的电池包受外力挤压或穿刺;产生电气不良

延误治疗

 

 

 

振动

 

 

 

 

 

振动

 

振动等引起的按键颤动、意外按键引起的误触发开机,误触发放电等。

延误治疗;操作者可能被电击

 

电芯点焊条件超出电芯供应商的典型制造规格,在存在振动等机械应力的条件下,没有足够的焊接强度而松脱

延误治疗

能量危害

 

振动导致的电气接触不良:电池包连接器插座与设备匹配的插头不充分的连接,电池插针变形。

延误治疗

 

 

 

生物学和化学危害

 

 

 

 

 

 

 

 

 

生物学和化学危害

生物学危害

细菌:重复使用附件未经严格消毒或灭菌感染细菌的危害

 

 

 

再次或交叉感染:重复使用附件未经严格消毒或灭菌而交叉感染的危害

 

 

 

化学危害

患者组织暴露于外来材料中:加工残留物、污染物、添加剂或加工助剂、清洗与消毒试剂残留物、降解或析出物等

 

 

 

生物相容性危害

与患者接触附件的生物相容性方面的危害(细胞毒性、致敏、刺激或皮内反应)

 

 

 

操作危害

功能

不正确或不适当的输出或功能

进行无意的放电而造成的危害

 

操作者和旁观者可能被电击

最大能量设置下,释放能量/电流的不足

 

除颤失败

电极板材料有亲水性

在患者、治疗电极与使用者间形成电流通路。

延误患者治疗,紧急情况下导致死亡

 

治疗模块放电控制电路重复性与一致性设计不足。

错误的能量释放,紧急情况下导致死亡

外部电极板连接装置缺陷

放电阻抗发生瞬间变化,释放的能量远小于设定的能量。

错误的能量释放,紧急情况下导致死亡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

操作危害

 

 

 

 

 

 

 

 

 

功能

附件贴合不紧密

导电性能下降,阻抗增大

错误的能量释放,紧急情况下导致死亡

不正确的测量

病人阻抗测量不正确

错误的病人阻抗检测导致放电能量级偏高。

错误的能量释放,紧急情况下导致死亡

能量测量和显示不正确

对充电进行增减设置调节时,界面没有能量变化进程或动态的能量值显示,包括手动除颤和自动解除条件下。

错误的能量释放,紧急情况下导致死亡

不正确的数据转换

 

除颤同步信号输入系统延迟过长。

除颤放电误放到心室恢复期导致室颤

 

外部同步信号输入的R波延迟大于60ms

延误治疗

 

外部同步信号输入的波形参数与除颤监护仪不匹配。

延误治疗

操作危害

功能

 

外部同步输入信号与设备本身心电监护同步信号,以及电极板心电同步信号三种同步选择设置的状态不清楚。错误的选择了同步信号。

延误治疗

功能的丧失或变坏

关键元器件的性能丧失或降低

充电过程与充电结束的状态指示不清楚。

电源保护导致无法充电。

系统绝缘问题或器件问题导致小能量可以充电,大能量不能充电。

储能电容在不同工作电压下的性能不满足要求,如高压时的漏电流增加。充电超时。

高压电容,高压器件寿命提前终止。

延误治疗

操作危害

功能

功能的丧失或变坏

充放电控制失效:高压电容电压检测错误。

错误的能量释放,紧急情况下导致死亡

关键功能缺失

能量解除前,没有对放电回路有效性进行检测。

操作者或患者有被误电击的风险

手动模式下,一直显示电击提示,能量不在设定的时间内解除。

操作者或患者有被误电击的风险

自检功能丧失或降低

自检时对系统的当前状态信息进行了清除。

延误治疗

自检项目中没有可充电电池电量,且自检信息覆盖了机器状态信息。

系统自检功能缺乏在不同工作模式下的不同检测内容调整,或工作状态下自检不执行。

自检动作不能手动取消。

操作危害

 

 

 

 

 

 

 

功能

 

 

 

 

 

 

 

功能的丧失或变坏

 

 

 

 

 

 

 

 

软件设计缺陷或错误

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

软件设计缺陷或错误

放电时机不对

患者可能被延误治疗;操作者可能被电击

能量检测电路或算法缺陷。

错误的能量释放,紧急情况下导致死亡

软件设计缺陷,界面显示的能量设置,和实际的能量设置不同

错误的能量释放,紧急情况下导致死亡

复律后的模式为非同步除颤模式。

延误治疗

无运动检测功能,或运动检测与抑制能力不足。

不能及时救治患者或错误救治患者,严重导致死亡

病人类型选择不合适(比如算法并不支持8岁以下小儿,但却被用于8岁以下小二)。

软件设置不正确。

 

 

 

 

 

 

操作危害

功能

功能的丧失或变坏

除颤监护仪不能检出并抑制双波峰起搏信号

心电信号被中频信号干扰,错误分析心电节律为心室停止。

除颤算法对异常节律的分类缺陷,如:室颤和不可电击心动过速。

算法的特异性与敏感性不能满足临床情况。

放电动作前,较长时间未重新分析心电。

充电或放电操作对Paddle信号产生干扰

操作危害

使用

错误

不遵守规则

未及时校准

 

 

未及时更换易损易耗部件

 

 

清洗消毒不及时

 

 

错误的使用环境

除颤仪在被误用于核磁环境

功能失效,延误治疗

在富氧环境,或存在可燃性麻醉气体的环境中使用除颤监护仪。

着火

缺乏知识

 

不正确的治疗操作。(比如不符合AHA指南)

延误患者治疗,紧急情况下导致死亡

 

 

违反常规

 

 

 

 

 

 

 

违反常规

 

 

设备、手柄上放电按键被误触发。

操作者可能被电击

 

使用多功能电极板时,除颤仪控制面板放电键被使能并被误操作。

操作者可能被电击

 

 

 

 

操作危害

 

设备浸水,电气安全降低。

延误患者治疗,紧急情况下导致死亡

 

电极板等在操作中可能受力的部件、接缝产生开裂。

延误患者治疗,紧急情况下导致死亡

 

导电膏未均匀涂敷在电极板按压面、放电板相互接触或接近心电监护电极,电极片或电极板金属面与病人皮肤间存在间隙性接触,高压放电时产生了电弧。

病人皮肤烧伤。

模式或参数设置不当

能量手动设置错误。

错误的能量释放,紧急情况下导致死亡

信息危害

标记和说明

使用说明书不完整

 

功能操作步骤复杂,没有操作说明标识或提示。设备手动同步除颤操作错误。

延误治疗

性能指标描述不恰当

 

 

 

预期用途规定不适当

 

 

 

使用限制条件说明不充分

 

 

 

操作

说明

与产品一起使用的附件规定不充分

 

 

 

使用前检查规定不充分

 

 

 

操作指示过于复杂

 

 

 

信息危害

警告

副作用的警告

 

 

 

一次性附件可能被错误地再次使用的危害

 

 

 

其他关于安全使用产品的警告

 

 

 

服务和维护规格

服务和维护周期定义不当

 

 

 

 
 
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来源:嘉峪检测网