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血液透析用水处理设备研发实验要求与主要风险

嘉峪检测网        2024-06-03 10:35

血液透析用水处理设备是医疗机构以反渗透为主要原理的,对生活饮用水进行处理以输送到血液透析设备中使用的装置。

按第二类医疗器械管理,参考《医疗器械分类目录》中分类编码为10输血、透析和体外循环器械-03血液净化及腹膜透析设备-05血液透析辅助设备。

 

一、血液透析用水处理设备的工作原理和结构组成

1、工作原理

以反渗透膜为基础,配备相应的动力源,在适宜的反渗透压力下经多层次过滤、去除离子和微生物,使其产水水质达到血透用水的标准。具体如下:

原水经适宜的预处理去除粗杂质、余氯和有机物等,经反渗透系统去除溶解盐离子和低分子量有机物,生产出血液透析用水。生产出的血液透析用水可直接供使用;或是存储在储液罐供使用,在此情况下,或在反渗透系统后宜选择设置后处理,通过物理消毒杀灭因纯水贮存可能产生的微生物,或通过滤方式滤除细菌内毒素,使终端水符合血液透析用水标准。选择物理消毒(紫外线杀菌或热消毒)、化学消毒、臭氧消毒等一种或多种组合方式,去除设备使用中可能产生的微生物等。控制系统保障设备按设计要求运行。

2、结构组成

整套设备由预处理系统、反渗透系统、后处理系统(可选择)、消毒系统(可选择消毒方式,但至少采用一种消毒方式)、控制系统、各配置部件间的连接管路以及管路组成。下图1虚线框表示该部分可选择设置(单床设备不含该部分)。各部分组成结构分别为:

预处理系统:整套设备的必配部分,根据原水水质情况确定。以生活饮用水为原水时,多床制水设备预处理系统一般包括多介质过滤器(罐式过滤器)、软水器、活性炭过滤器(炭吸附罐)、保安过滤器(滤芯式过滤器),当软水器和活性炭过滤器同时具备时,其相互位置可以调换。单床制水设备预处理系统一般包括颗粒过滤器、活性炭过滤器、软水器,一般采用一次性滤芯式产品。

反渗透系统:制水设备的核心部分为反渗透/除盐装置。根据制水工艺需要,可在一级反渗透膜后选择增设二级反渗透膜装置,也可选择设置去离子装置;根据反渗透膜清洗消毒的需要,可以选择设置消毒液注入装置。

后处理系统:可根据供水工艺要求选择设置(采用直接供水模式时可不设后处理系统)。后处理系统由纯水箱、输送泵、紫外线杀菌装置、内毒素过滤器和纯水输送管路组成。

消毒系统:可选择配置部分,可根据对设备的消毒工艺要求选择化学消毒、臭氧消毒、物理消毒(紫外线杀菌或热消毒),不同的消毒方式可以组合使用。直接供水模式至少包含化学消毒、热消毒中的一种消毒方式;间接供水模式增加紫外线杀菌或臭氧消毒。

运行控制系统:整套设备的必配部分。根据设备控制要求配置电子元器件。

连接管路和输送管路:整套设备的必配部分。包括水管、管件和阀门。

系统结构示例如图1所示。


图1 设备组成结构及工作原理示意图

 

二、血液透析用水处理设备的主要风险

产品常见的风险要素及示例见表1

 

表1 产品常见的风险要素及示例

危险(源)分类

可能的原因

造成的后果

能量

危险

电磁能

设备受到电磁干扰。

设备运行异常或不能工作。

漏电流

操作人员接触到带电部分。

操作者受到电击伤害。

产品外壳绝缘/隔离不够,可能引起过量漏电流。

操作者受到电击伤害。

电介质强度

可触及金属部分、外壳等与带电部分绝缘/隔离不够,电介质强度不够,或没有保护接地或保护接地失效,或绝缘介质年久老化导致绝缘性能下降。

操作者受到电击伤害。

停电

突发性的停电会导致设备停止工作而终止向使用点提供纯水,或不正常的电源供给会使控制电路发生故障。

用水点不能正常用水。

热能

接触高温器件表面。

人员烫伤。

机械能

设备外壳粗糙、有毛刺。

人员划伤。

因设备老化,外接管阀和容器最薄弱处可能会渗漏而影响设备正常供应纯水。

使血透不能正常进行。

噪声

设备消音系统或运动部件损坏。

人员不适。

生物学和化学危险

化学成分毒性

与处理水接触的部件材料不符合要求而引起产水质量下降。

对血透患者的危害。

错误使用与管路材质不兼容的消毒剂引发终端产水质量下降。

对血透患者的危害。

突发性原水水质改变或设备故障引起实际产水质下降。

可能会导致临床患者出现头晕、恶心、发热等血透综合症,对患者造成危害。

退化、降解

RO膜、动力泵以及其他配件或耗材可能产生退化、降解。

交叉污染,甚至无法使用。

环境危害

电磁

干扰

对环境的电磁干扰超标。

干扰其他设备正常工作。

抗电磁干扰能力差。

特定环境工作不正常。

不适当的能量供应

供电电压不稳定。

导致产品不能正常工作或损坏。

供电电压相序不正确。

导致产品不能正常工作或损坏。

供水温度过低

反渗透膜的处理水量与温度关系密切,即使最安全的设计,当原水温度低于过低时,因反渗透膜的通性也会使处理水量严重不足。

导致血透患者不能进行正常透析。

环境危害

供水温度过高

当原水温度过高,会引起反渗透膜元件及相关塑料材料部件损坏。

导致产品不能正常工作或损坏。

气温

过高

设备长期在气温40℃以上的环境中工作,使电子元器件加速损坏。

导致设备工作失常或停运。

环境

潮湿

设备长期在相对湿度80%以上的环境中工作,使电子元器件因损坏。

导致设备工作失常或停运。

信息

危险

标记

设备外部和内部标记不全面、标记不正确或不能够清楚易认,以及标记不能够永久贴牢。

产品相关信息不明。

操作说明书

对泵的启停和阀门的启闭操作规定不明晰易懂。

导致错误操作。

设备使用环境条件规定不明确,或未按规定条件使用。

导致设备损坏或不能正常工作。

未明确应更换的耗材及更换周期和更换方法,导致不能正常更换耗材。

使产水质水量水压不符合临床要求。

日常使用维护、校准规定不明确、不适当。

导致设备偏离正常使用状态。

信息

危险

不适当的使用前检查规范

规定的使用前检查规范不适当,若在故障状态,设备接受错误指令时,很有可能会启动而损害设备的某些核心部件。

最终导致不能生产合格的血透用水。

不正确的测量

不正确的测量会直接导致操作者对产水质量的错判,最终输出不合格的产水。

使血透患者受到危害。

操作危险

复杂的控制系统

设备提供的人、机交流的界面过于复杂。

容易引起误操作而造成危害。

操作点布置不符合人体特征与常规习惯。

容易导致使用者疲劳或误操作造成危害。

功能老化、失效

缺乏适当的终止寿命的规定

反渗透膜等易耗品需定期更换,对这些易耗品不作明确的使用寿命规定,使用者因缺少易耗品寿命终止的依据而导致不能及时更换易耗品。

极易引起产水质下降。

不适当的维护

设备必须有适当的维护,如果不作适当的维护,造成老化和功能失效。

导致产水质下降,设备的寿命也会降低。

偏离

校准

设备日常维护方法、校准周期和校准方法规定不明确。

导致产品偏离正常工作状态。

储存

不当

储存环境条件规定不明确,或未按规定条件储存。

可能导致设备损坏或不能正常工作。

 

三、血液透析用水处理设备性能研究实验要求

1、化学和物理性能研究

开展产品性能研究以及产品技术要求的研究,明确包括功能性、安全性指标(如电气安全与电磁兼容)以及与质量控制相关的其他指标的确定依据,所采用的标准或方法、采用的原因及理论基础。开展与透析用水接触的材料的相容性研究。

2、电气系统安全性研究

开展电气安全性、机械和环境保护以及电磁兼容性的研究。

3、软件及网络安全研究

依据《医疗器械软件注册审查指导原则(2022年修订版)》开展软件研究(含现成软件研究、互操作性研究、GB/T 25000.51自测等),软件安全性级别通常为中等级别。

若适用,申请人可以参照《医疗器械网络安全注册审查指导原则》开展网络安全研究。

4、清洗消毒工艺研究

产品使用过程中需要进行清洁消毒;使用者需要按照说明书的要求对设备定期进行清洁消毒。开发人明确推荐的消毒工艺(方法和参数)、消毒频次以及所推荐消毒方法及频次确定的依据。

血液透析用水处理设备产品消毒工艺,目前多床水处理设备一般采用化学消毒和热消毒两种形式,单床水处理设备一般采用化学消毒方式。消毒效果以处理水水质指标为判定依据,要求:

细菌数≤100 CFU/mL;采样部位为水处理阶段的最末端或每个水分配环路的最末端。

内毒素≤0.25 EU/mL;采样部位为水处理阶段的最末端或每个水分配环路的最末端。

采用化学消毒时,消毒剂选用已备案或批准的消毒剂,如过氧乙酸消毒剂,建议其消毒液配制浓度为1500~2500mg/L或0.3~0.5%。设备消毒后,取水使用前必须对水箱和管路内残留液进行检测,要求消毒残留液:过氧乙酸<1 mg/L。

采用热消毒时明确消毒的温度及维持时间,如,可提供被消毒区域末端或最冷点水温高于80℃并维持20min以上。

6、稳定性研究

6.1使用有效期和稳定性

可参考《有源医疗器械使用期限技术审查指导原则》要求,开展产品使用期限的研究。

血液透析用水处理设备由众多不同性质的部件或材料组成,影响处理水水质的部件或材料一般均为耗材,耗材使用寿命一般与原水水质、设备的运行及维护保养情况相关。开发人建议使用者监测周期、监测项目、监测方法及耗材更换方式等。

根据血液透析用水处理设备运行情况,决定其产品有效期主要从高压泵、管材、容器等使用寿命或材料的老化周期进行判断。不同材质的管材、容器的老化周期也不一致。

6.2运输稳定性

开展运输稳定性和包装研究。开发人结合声称的工作条件开展包装和运输试验研究。证明在测试后,产品能够保持其完整性和功能性。

企业可参照GB/T 14710、YY/T 0793.1开展产品环境试验的研究。开发人结合声称的工作条件开展环境试验研究,并明确研究设置的合理性。证明在测试后,产品的性能、功能满足使用要求。

血液透析水处理设备符合GB/T 14710中的气候环境试验Ⅱ组、机械环境试验Ⅱ组的要求。

6.2.1对于气候环境试验,当进行整机试验不可行时,可通过风险管理文件识别受气候条件影响的关键部分,仅对关键部分或部件进行试验;如可选择对控制柜进行贮存环境试验,若开发人认为有必要,也可增加水泵的贮存环境试验。设备在不包装条件下投入环境试验箱,不用工具即可拆开的部件,需要拆开,并同主件一起试验;当试验箱的空间不足时,允许将设备分成几个部分分别进行试验。

6.2.1水温不在标称温度下时,可测试实际水温及实际处理水量,通过反渗透膜温度校正因子换算成标称温度下的处理水量。

6.2.3环境试验后水处理系统至少包括以下项目:

6.2.3.1水处理系统各装置处于正常运行条件下,标称温度下的终端实际处理水量不低于标称处理水量;

6.2.3.2回收率符合制造商的规定;

6.2.3.3脱盐率大于95%。

7、其他研究

根据YY/T 0793.1的要求,开发人开展透析用水中有机碳、杀虫剂和其他化学药剂研究。

根据产品的具体特性,开展的其他研究。

血液透析用水设备属于列入《免于临床评价医疗器械目录》中的产品,开发人按照《列入免于临床评价医疗器械目录产品对比说明技术指导原则》,从基本原理、结构组成、性能要求、预期用途等方面,证明产品的安全有效性。若经对比,存在其他差异的,还应开展差异部分对安全有效性影响的分析研究。

产品适用范围在不扩大YY/T 0793.1标准定义中所确定的适用范围的前提下,基本与对比同类产品适用范围或免于临床评价结论一致。

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来源:嘉峪检测网