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强脉冲光治疗仪的研发试验要求、主要标准与相关风险

嘉峪检测网        2021-07-04 23:58

强脉冲光治疗仪以氙灯作为光源,输出波长范围在400nm~1200nm的非相干性高强度的脉冲光设备。

 

一、强脉冲光治疗仪的组成、工作原理和作用机理

 

1.强脉冲光治疗仪的结构和组成

 

强脉冲光治疗仪由主机、治疗头(或治疗头及滤光片)和脚踏开关(若有)组成。其中主机通常含有电源装置、控制装置、冷却装置。治疗头含有反射聚光器件、氙灯光源、导光晶体、皮肤制冷装置。有些产品还含有能量校准系统。

 

2.强脉冲光治疗仪工作原理及作用机理

 

2.1工作原理

 

强脉冲光(IPL)是一种非激光的光源,它是由单个或多脉冲序列组成的非相干光,具有频谱范围宽、能量密度高的特点。可利用滤光片或镀膜滤去波长较短的光,例如,560治疗头滤除了短于560nm的波段,保留了波长范围在560nm~1200nm之间的光谱。强脉冲光设备的光源是氙灯,其基本工作原理是触发器对氙气施加高电压触发氙气电离,通过储能电容在相对较长时间的充电后,在极短的时间内放电,引起灯管内氙气雪崩式电离,氙气以高强度光辐射的形式将所充电能转化并释放,这个放电过程即是一个光脉冲。

 

2.2作用机理

 

与激光作用原理相似,IPL治疗的理论基础也是选择性光热作用原理。不同的是,IPL是宽光谱,可覆盖多种靶色基,如黑色素、氧合血红蛋白、水等多个吸收峰。

 

二、强脉冲光治疗仪的研发实验要求

 

应出具关于强脉冲光治疗设备的技术说明文件,至少包括以下内容:

 

1.应根据申报产品的实际情况结合产品结构详述产品工作原理和作用机理。

 

2.综述同类产品的现状及发展趋势,描述本次申报产品与已上市同类产品的创新点、相似点和不同点,建议以列表的方式表述,比较的项目应至少包括产品名称、型号规格、工作原理、作用机理、治疗头滤光方式、终端输出脉冲光波长范围、脉冲能量及能量密度、脉冲宽度、关键组件、预期用途等。包括本企业已经上市同类产品或其他企业已经上市的同类产品。

 

3.出具产品性能研究资料以及产品技术要求的研究和编制说明,包括工作原理、结构组成、基本性能指标、基本功能及与质量控制相关的其他指标的确定依据等,明确所采用的标准或方法、采用的原因及理论基础。应结合产品的作用机理详述性能指标(如能量、脉宽、重复频率等)确定的依据,并给出强脉冲光输出各模式(脉冲、脉冲串等)的波形图。如适用的国家标准、行业标准中有不适用的条款,也应将不适用的条款及理由予以说明。对于特殊功能,企业应出具详细资料说明工作原理和作用机理并验证准确性。

 

4.软件研究

参照《医疗器械软件注册技术审查指导原则》出具相关软件资料,软件安全性级别原则上定义为B级。

 

5.生物相容性

临床使用中通常会在患者的皮肤上涂上一层耦合剂,但治疗头仍存在接触患者的可能性,因而需对接触患者的部件进行生物学评价。根据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》标准进行生物相容性评价,给出接触部件名称、患者接触类型、患者接触时间、患者接触材料名称。至少考虑以下方面的要求:细胞毒性、致敏性、皮肤刺激,并出具评价资料。

 

6.灭菌和消毒方法

在操作中,设备有被污染、液体或沉积物留于瑕疵和缝隙的可能性,需要清洗和消毒。应给出推荐的清洗和消毒方法、推荐使用的试剂及其确定依据,并出具清洗和消毒有效性的验证资料。

 

7.产品有效期和包装研究

应出具产品使用期限和确定依据。

出具氙灯曝光次数的验证资料。

产品包装标记应符合GB/T 191—2008《包装储运图示标志》的要求,并给出符合证据。出具在宣称的有效期内运输存储条件下,保持包装完整性的依据。

 

8.主要性能指标

 

8.1技术要求

 

(1)输出光波长范围。

明确各治疗头或滤光片的短波及长波的截止波长。

 

(2)脉冲参数。

脉冲输出方式:一次触发(单次曝光)单脉冲或脉冲串;

单脉冲:脉冲宽度、脉冲功率或脉冲能量;

脉冲串:脉冲宽度、脉冲间隔或脉冲重复频率、脉冲能量、脉冲个数;若有子脉冲应注明并明确子脉冲的个数、子脉冲占空比的范围及子脉冲的脉冲宽度、脉冲能量。

在技术要求附录中给出各输出方式的波形示意图;

工作方式:单次曝光、重复曝光;

如有新的特性应根据实际情况描述。

 

(3)治疗端面的能量密度。

 

(4)输出光斑尺寸。

 

(5)最大能量及所对应的脉冲宽度。

 

(6)终端能量输出的均匀性。

 

(7)能量输出稳定性及复现性。

 

(8)皮肤制冷功能。

明确治疗头对皮肤温度控制的范围。

 

(9)工作数据的准确性。

参考IEC60601-2-57《医用电气设备 第2-57部分:治疗、诊断、监测和整容/美学使用的非激光光源设备的基本安全和基本性能专用要求》标准中的要求,在工作区域上测得的输出实际值与设定值的偏差必须不大于±20%。

 

(10)出光控制方式及防护,设计包含待机准备。

若含有脚踏开关,原则上脚踏开关应与主机一同申报并符合YY 91057—1999《医用脚踏开关通用技术条件》的要求。若在治疗头上有控制按钮,则相关功能建议参考脚踏开关标准的要求。

 

(11)需配备防护镜和眼罩,应参考相关标准。

 

(12)冷却系统的要求,应明确对光源及系统进行冷却的要求。

 

8.2试验条件

 

试验条件列在试验方法的第一条。建议包含以下内容:

正常工作环境条件(包括环境温度、相对湿度、大气压力)。

网电源供电设备的电源电压(或电源电压适用范围)、频率、电压波动。

 

8.3安全要求

医用电气设备应符合GB 9706.1—2007《医用电气设备 第1部分:安全通用要求》的要求。医用电气系统应符合GB 9706.15—2008《医用电气设备 第1-1部分:安全通用要求并列标准:医用电气系统安全要求》的要求。

 

8.4电磁兼容

 

(1)应符合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》中规定的要求。

按GB 4824—2013《工业、科学和医疗(ISM)射频设备 骚扰特性 限值和测量方法》进行分组和分类,该类产品为1组A类。

 

(2)基本性能

制造商若在随机文件中说明基本性能,建议包含但不限于以下内容:

①终端输出能量(能量密度)误差不超过±20%;

②无非预期的输出(这里主要从安全角度考虑,例如:不能有设置模式的改变或待机下有能量输出的现象发生)。

 

(3)电磁兼容性试验要求

给出测试模式选择依据,基本性能选择依据,检品典型性的选择依据。

治疗头按其结构酌情分析;设备只含有一个治疗头但配有不同的滤光片,若滤光片为非电磁敏感元器件,则可选择一个代表性的滤光片进行试验。

 

三、相关标准

 

目前与强脉冲光治疗仪产品相关的常用标准列举如下:

 

GB/T 191—2008 《包装储运图示标志》

 

GB 9706.1—2007 《医用电气设备 第1部分:安全通用要求》

 

GB/T 14710—2009 《医用电器环境要求及试验方法》

 

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》

 

YY/T 0316—2008 《医疗器械 风险管理对医疗器械的应用》

 

YY 91057—1999 《医用脚踏开关通用技术条件》

 

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》

 

IEC60601-2-57《医用电气设备 第2-57部分:治疗、诊断、监测和整容/美学使用的非激光光源设备的基本安全和基本性能专用要求》适用于波长范围在200nm~3000nm之间光源(包括连续和脉冲)设备的基本安全和基本性能,预期在人体产生非视觉光生物效应,用于治疗、整容的光源设备。本标准正在转化中,建议参考引用。

 

四、主要风险

 

产品的风险管理报告应符合YY/T 0316—2008《医疗器械风险管理对医疗器械的应用》的有关要求。

 

表1.  产品主要初始危害因素

通用类别

初始事件和环境示例

不完整的要求

设计参数的不恰当规范:可触及金属部分、外壳、应用部分等与带电部分隔离/保护设计缺陷,电介质强度低,导致对电击危险防护不够,可能对使用者或患者造成电击危害;设备插头剩余电压过高;提拎装置不牢固,设备脚轮锁定不良,移动式设备稳定性差,机械调节系统支撑件强度不足,设备面、角、边粗糙,对使用者造成机械损伤;电磁兼容性不符合要求,导致设备基本性能降低或干扰其他设备的正常工作;受潮防护能力不足,冷却系统管道漏液、堵塞和设备进水,导致电击危害;等等。

性能参数不恰当规范:光脉冲能量、辐照均匀性、能量不稳定度、指示误差较大或不受控导致无治疗效果或引起烧伤、灼伤;等等。

光学系统的光路失效:光损增大;杂散辐射等等。

与人体直接接触部件材料的生物安全性问题。

说明书中相关信息不恰当不规范:使用说明书未对设备正确使用的内容和执行方式、设备的维护、保养方式、方法、频次进行说明,导致设备不能正常使用;等等。

元器件、附件或组件功能失效:光源输出异常(辐照强度增加或减小)、控制装置故障,导致设备无法按设定参数正常工作,安全性能出现隐患;等等。

寿命的结束:设备/附件的使用寿命和贮藏寿命导致设备/附件超期非正常使用、器件松动,致使稳定性等性能指标降低,安全性能出现隐患;等等。

适应证、禁忌症的缺失对医护人员的告诫不够导致患者受伤;等等。

制造过程

制造过程更改的控制不充分:控制程序修改未经验证,导致设备性能参数指标不符合标准要求;等等。

制造过程的控制不充分:生产过程关键工序控制点未进行监测,导致部件或整机不合格;等等。

供方的控制不充分:外购、外协件供方选择不当,外购、外协件未进行有效进货检验,导致不合格外购、外协件投入生产;等等。

运输和贮藏

不恰当的包装:产品防护不当导致设备运输过程中损坏;等等。

不适当的环境条件:在超出设备规定的贮藏环境(温度、湿度、大气压力)贮藏设备,导致设备不能正常工作;等等。

环境因素

物理学的(如热、压力、时间):过热/冷环境可能导致设备不能正常工作;等等。

电磁场(如对电磁干扰的敏感度):抗电磁干扰能力差,特定环境设备工作不正常;等等。

不适当的能量供应:设备的供电电压不稳定,导致设备不能正常工作或损坏、输出参数不准确;等等。

清洁、消毒和灭菌

未对清洗、消毒过程进行确认或确认程序不规范;等等。

处置和废弃

未提供信息或提供信息不充分:未在使用说明书中对设备的废弃处置进行提示性说明;等等。

材料

生物相容性:与人体接触的光辐射器等部件材料选择不当可致过敏等反应;等等。

人为因素

设计缺陷引发可能的使用错误。

易混淆的或缺少使用说明书:如缺少详细的使用方法、缺少必要的技术参数、缺少必要的警告说明、缺少必要的电路图和元器件清单、缺少运输和贮存环境条件的限制;未提供关于治疗人体不同部位的照射时间和安全照射距离的说明;未提供对于其接受治疗部位热敏感性差的患者必须在医生指导下进行的警告;设备在故障状态(如变压器过载、断开保护接地线、设备的元器件出现故障)下运行可产生危险警示不足;使用前未检查设备工作状态;操作说明过于复杂,不易懂;未说明如何正确维护、保养设备/附件;等等。

清洗、消毒或灭菌程序不明确或不清晰。

设置参数或其他信息的显示不明确或不清晰,设置参数未标示单位或标示了错误的单位;等等。

光的有害辐射,人员防护问题不明确或不清晰。

光辐射引起的热效应的警告不明确或不清晰。

输出强度不准确;等等。

由缺乏技术的/未经培训的人员使用:使用者/操作者未经培训或培训不足,不能正确使用和维护、保养设备;等等。

失效模式

由于控制模块失效无法使用;出光开关的软件的失效治疗仪会自动出光等。

 

表2.  部分危害、可预见的事件序列、危害处境

危害

可预见的事件序列

危害处境

损害

电磁能(电磁干扰)

使用环境内其他设备对强脉冲光治疗仪电磁干扰导致电气设备非控制启动或输出参数(如脉冲光强度、治疗时间)非预期增加。

(1)设备输出强度意外增加。

(2)治疗时间意外增加。

灼伤患者

电能

出厂产品质量控制不严。

(1)应用部分漏电流超过标准要求。

(2)绝缘失效。

使用者电击损伤、死亡

电气间隙、爬电距离不够,运输碰撞使得机器金属部件带电。

操作时碰触到带电金属部件。

电击操作者、患者

断电后网电源回路有过高的剩余电压。

断电瞬间拔下网电源插头时,操作者接触到插头。

电击操作者

冷却水温度过高对氙灯的冷却效果降低,致使氙灯破裂和冷却水泄露。

泄露的冷却水带电或可能使机箱、操作手具等带电,操作者接触到这些部件。

电击操作者、患者

光能

不正确的输出光谱中有过多的紫外线辐射。

本产品的光辐射是向各个角度的非相干自由辐射,不同于激光对眼睛的潜在危害。但近距离的直视出光窗口仍存在危害。

紫外线过多可导致皮肤损伤。

可能对眼睛造成不适甚至损伤。

皮肤眼睛损伤

治疗室内或操作者、患者身上有反光物品(玻璃,镜子,项链等金属物)。

操作时强光照射在反射物上,造成光反射及散射至非预期目标。

灼伤皮肤及眼睛

热能

散热条件变差。

长时间使用造成局部温升过高,引起组件着火。

火灾

散热条件变差。

长时间使用造成操作手具壳或出光口温度过高。

烫伤皮肤

底板开孔不当,设备内部着火的热源、火星掉到地板上。

着火后引燃地上物品。

火灾

声能

提示音异常、风扇、水泵等噪音超标。

操作人员注意力不集中操作失误。

造成患者或操作者不适。

灼伤患者

机械能

机械装置松动。

治疗头(手具)支撑失效跌落。

患者机械损伤

 

设备重心不稳 。

推动设备下坡或过槛时设备倾斜、翻倒。

砸伤患者、操作者

 

凸缘或机架的边缘和毛刺。

操作者或患者行走中接触到这些部位;操作者移动设备时碰触到这些部位。

损伤可触及的操作者、患者

 

意外的踩踏;地板刹车锁定装置解锁。

设备非预期性移动。

操作者操作失误导致患者损伤、病情加重

功能的丧失或损坏

(1)光源输出不稳定;

(2)光路控制失效;

(3)控制电路失效;

(4)冷却系统故障。

(1)过热危险;

(2)设备输出强度意外增加。

灼伤患者;

损坏设备

不完整的使用说明书

(1)使用说明书未对部件/附件使用作出详细说明;

(2)使用说明书未对部件/附件安装作出说明;

(3)使用说明书未对消毒、灭菌程序作出详细说明;

(4)错误的附件安装说明;

(5)未提供关于治疗人体不同部位的照射时间说明;

(6)未提供对于其接受治疗部位热敏感性差的患者必须在医生指导下进行的警告;

(7)操作说明书过于复杂。

(1)设备不能正常工作;

(2)错误的安装、操作;

(3)治疗头没有消毒换下一位患者继续使用。

损坏设备、使用者电击危险、伤害患者。

 

可能造成交叉感染

不完整的标识

(1)无眼睛防护标志;

(2)无类别标志;

(5)符号、层次、颜色的准确性不够。

(1)无佩戴防护眼镜意识;

(2)无安全使用意识;

(3)信息的显示不明确导致误操作;

(4)贴示位置不对有可能引起误操作。

对患者或操作者的眼睛等部位造成永久性伤害

服务和维护规范不恰当

对操作者的培训不充分仪器校准由缺乏技术培训的人员进行。

错误操作。

损坏设备、使用者电击危险、伤害患者

环境

在环境温度低于冰点的治疗室内存放设备。

水路冻裂,氙灯断裂,使用时设备漏水、带电。

电击

 

设备运输时,环境温度低于冰点。

水路冻裂,安装和使用时设备漏水、带电。

电击

 
 
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来源:嘉峪检测网