01 医疗器械产品开发流程简述

 

医疗器械产品开发和大多产品（消费电子、汽车、半导体、家用电器等）差不多都有一个大概的产品开发流程；但是医疗器械又和其它产品有区别，因为医疗器械是救死扶伤、防病治病的特殊产品。加强对其严格管理，依法强化行政监督和技术监督，对于保障医疗器械的安全有效有着重要意义。这就意味着它是一个强监管的产品，必须符合国家的法律、法规、标准等。

谈及开发，首先我们需要了解医疗器械设计开发中的法规、标准；因为这是我们开发医疗器械产品必须的也是最基本的依据，主要有如下：

中国：ISO13485：2016 （第7.3章：设计和开发）、GMP（第6章：设计与开发）、GB/T42061-2022 医疗器械 质量管理体系 用于法规的要求（YY/T0287-2017的升版、ISO13485：2016的等同替换）、NMPA：医疗器械生产质量管理规范、《医疗器械监督管理条例》（国务院令第739号）

美国：采用21 CFR Part 820.30 Design Control 中的要求、FDA：Design Control Guidance for Medical Device Manufacture

欧盟及大部分其它国家地区：ISO13485 章节7.3的要求。

医疗器械产品开发流程及其生命周期管理

Product Development Process

02 ISO13485：2016 7.3 设计和开发

 

 

医疗器械产品开发主要还是参考ISO13485：2016 第7.3章。

为什么呢？

因为ISO13485标准是应用于医疗器械领域的质量管理体系标准，该标准突出关注医疗器械的安全有效，强调组织提供的医疗器械要满足顾客要求和法规要求。由于ISO13485标准的宗旨和医疗器械法规的目标高度契合，与医疗器械产业界及社会公众的期望完全一致，因此ISO13485标准一经发布，就得到全球医疗器械产业界、监管部门及社会的高度重视及广泛认可。很多国家将ISO13485标准转化为本国标准，在医疗器械领域贯彻实施。我国政府高度重视ISO13485标准。医疗器械监管部门积极跟踪ISO13485标准的制修订过程，分别在1996年和2003年ISO13485标准发布后即等同采用转化为行业标准YY/T 0287-1996和YY/T 0287-2003标准，确保我国行业标准发布和国际标准保持同步。医疗器械监管部门在制定相关医疗器械法规时也引用和借鉴了ISO13485标准的要求。

下面将先介绍一下ISO 13485：2016 中的第7.3章设计和开发中对医疗器械开发的要求，便于了解医疗器械设计开发流程。

7.3.1 总则

组织应将设计和开发程序形成文件。

7.3.2 设计和开发策划

组织应对产品的设计和开发进行策划和控制。适当时，随着设计和开发的进展，应保持并更新设计和开发策划文件。 在设计和开发策划期间，组织应将以下方面形成文件：
a) 设计和开发的各个阶段：
b) 每个设计和开发阶段所需的一个或多个评审；
c) 适合于每个设计和开发阶段的验证、确认和设计转换活动；
d) 设计和开发的职责和权限；
e) 确保设计和开发输出到设计和开发输入的可追溯的方法；
f) 所需的资源，包括必要的人员能力。

7.3.3 设计和开发输入

应确定与产品要求有关的输入，并保留记录（见4.2.5），这些输入应包括：
a) 根据预期用途所确定的功能、性能、可用性和安全要求；
b) 适用的法规要求和标准；
c) 适用的风险管理的一个或多个输出；
d) 适当时，来源于以前类似设计的信息；
e) 产品和过程的设计和开发所必须的其他要求。 应对这些输入进行评审，以确保输入是充分和适宜的，并经批准。 这些要求应完整、清楚，能够被验证或确认，并且不能互相矛盾。

7.3.4 设计和开发输出

设计和开发输出应：
a) 满足设计和开发输入的要求；
b) 给出采购、生产和服务提供的适当信息；
c) 包括或引用产品接收准则；
d) 规定产品特征，该特性对于产品的安全和正确的使用是必需的。 设计和开发输出的方式应适合于对照设计和开发输入进行验证，设计和开发输出应 在发布前得到批准。 应保留设计和开发输出的记录（见4.2.5）。

7.3.5 设计和开发评审

应依据所策划并形成文件的安排，在适宜的阶段对设计和开发进行系统评审，以：
a) 评价设计和开发的结果满足要求的能力；
b) 识别并提议必要的措施。 评审的参加者应包括与所评审的设计和开发阶段有关的职能的代表以及其他专业人 员。 应保留评审结果和任何必要措施的记录，包括所评审的设计、涉及的参加者和评审 日期（见4.2.5）。

7.3.6 设计和开发验证

为确保设计和开发输出满足设计和开发输入的要求，应依据所策划并形成文件的安排对设计和开发进行验证。 组织应将验证计划形成文件，验证计划包括方法、接收准则，适当时包括包含样本量原理的统计技术。 如果预期用途要求医疗器械连接至或通过接口连接至其他的一个或多个医疗器械， 验证应包括证实当这样连接或通过接口连接时设计输出满足设计输入的要求。 应保留验证结果和结论及必要措施的记录（见4.2.4和4.2.5）。

7.3.7 设计和开发确认

为确保产品能够满足规定的应用要求或预期用途要求，应依据策划并形成文件的安排对设计和开发进行确认。组织应将确认计划形成文件，确认计划包括方法、接收准则，适当时包括包含样本量原理的统计技术。设计确认应选择有代表性产品进行。有代表性产品包括最初的生产单元、批次或其等同品。应记录用于确认的产品选择的理由说明（见4.2.5）。作为设计和开发确认的一部分，组织应按照适用的法规要求进行医疗器械临床评价或性能评价。用于临床评价或性能评价的医疗器械不视为放行给顾客使用。如果预期用途要求医疗器械连接至或通过接口连接至其他的一个或多个医疗器械，确认应包括证实当这样连接或通过接口连接时设计输出满足设计输入的要求。 确认应在向顾客放行产品使用前完成。 应保留确认结果和结论及必要措施的记录（见4.2.4和4.2.5）。

7.3.8 设计和开发转换

组织应将设计和开发的输出向制造转换的程序形成文件。这些程序应确保设计和开发输出在成为最终生产规范前经验证适合于制造并确保生产能力满足产品要求。 应记录转换的结果和结论（见4.2.5）。

7.3.9 设计和开发更改的控制

组织应将控制设计和开发更改的程序形成文件。组织应确定更改对于医疗器械功能、性能、可用性、安全、适用的法规要求及其预期用途等的重要程度。 应识别设计和开发的更改。更改在实施前应经：
a) 评审；
b) 验证；
c) 适当时，确认；
d) 批准。 设计和开发更改的评审应包括评价更改对在制的或已交付的组成部件和产品的影响，以及对风险管理的输入或输出和产品实现过程的影响。 应保留更改及其评审和任何必要的措施的记录（见4.2.5）。

7.3.10 设计和开发文档

组织应为每个医疗器械类型或医疗器械族保留设计和开发文档。该文档应包含或引 用形成的记录以证明符合设计和开发要求，该文档还应包含设计和开发更改的记录。

03 开发流程基本概念

 

 

要了解、学习医疗器械的开发流程就需要了解医疗器械开发中最基本的术语概念，如下对开发中常见的基本术语做一解释，便于理解、学习开发流程。

生命周期（Lifecycle）

生命周期是指从一个医疗器械最初概念的形成到最终的退出市场和处置的整个生命中的全部阶段。

设计输入（Design input）

设计输入是指器械的物理和性能的要求，它是器械设计和开发的基础。

设计输出（Design output）

设计输出是指一个设计努力的结果，可以指每一个设计阶段的结果，也可以指整个设计努力的最后的结果。最终的完整的设计输出包括设计和开发的器械，它的包装和标记，以及器械主文档（DMR）。

验证（Verification）

验证是指通过检查和提供客观证据来证实设计输出实现了设计要求。

确认（Validation）

确认指通过检查和提供客观证据来证实一个过程或设计，能始终如一的满足一定预 期用途的特殊要求。

过程确认（Process validation）

过程确认是指通过客观证据证实一个过程，它能始终如一的生产出满足预定要求的产品或结果，过程确认一般包括设备安装与运行确认（IQ）、过程运行确认（OQ）、过程性能确认（PQ）三个部分。

设计确认（Design validation）

设计确认是指通过客观证据证实一项产品规范，它满足规定的使用要求或预期用途。

规范（Specification）

规范是指一个产品、过程、服务或其它活动必须遵循的要求。

设计评审（Design review）

指通过对设计进行文件化的、综合性的和系统性的检查，从而评价设计要求是否充分和设计满足这些要求的能力，同时识别问题的所在。一般情况下，可以设置如下设计评审节点：策划与输入评审；设计定型评审；设计验证评审；设计确认评审；设计转换评审。

设计历史文档（DHF）

设计历史文档是指对于一个设计完成的医疗器械产品，描述该设计历史记录的汇编，称为设计历史文档。

器械主文档（DMR）

器械主文档是指对于一个设计完成的医疗器械产品，一个成品生产的流程和规范的文件汇编。

批记录（DHR或LHR）

批记录是指一个批成品的生产记录的汇编。

04 生命周期管理流程

 

了解了ISO13485：2016 第7.3章中对医疗器械开发要求以及开发过程中的常见的基本概念，我们就可以学习医疗器械的生命周期管理流程。

一般将医疗器械开发生命流程分为如下几个阶段：
（1）设计开发策划阶段
（2）设计开发输入阶段
（3）设计开发输出阶段
（4）设计开发验证阶段
（5）设计开发确认阶段
（6）设计开发转换阶段

医疗器械产品开发流程及其生命周期管理

设计开发流程

（1）开发策划阶段

开发策划阶段，一般是项目的立项相关，需要完成如下事项：
（1）立项调研报告
（2）项目可行性报告
（3）设计开发技术分析报告
（4）设计和开发任务书（包括：项目团队、人员职责权限、任务计划、进度表）
（5）设计和开发计划（明确个阶段设计开发评审、验证、确认等活动）
（6）风险管理策划：人员职责权限、风险可接受性准则、各阶段风险管理活动、生产和生产后信息的收集和评审等

（2）设计输入阶段

设计开发输入阶段，需要知道包括产品的预期用途、规定的功能、性能和安全要求、法规要求、风险管理控制措施和其他要求。因此设计输入阶段开发需要完成：
（1）用户需求（产品的规格、功能、尺寸与外观）
（2）产品预期用途、预期用途、适应症、禁忌症等
（3）产品使用说明
（4）产品性能功能与性能要求（物理性能、化学性能、生物学性能、微生物性能、电学性能、软件需求、MRI兼容性等要求）
（5）产品的安全性、可靠性（预期使用寿命、货架寿命）可用性、追溯性、稳定性等
（6）产品相应的法律、法规、标准的要求
（7）运输与储存方式（包装、标识、灭菌）
（8）竞品分析
（9）专利分析
（10）风险管理

医疗器械产品开发流程及其生命周期管理

典型质量风险管理流程

（3）设计输出阶段

设计和开发输出应当满足输入要求，包括采购、生产和服务所需的相关信息、产品技术要求等。开发人员还负责建立和维护定义和记录设计输出的程序，以便充分评估是否符合设计输入要求。设计输出应包含或参考验收标准，并确定对设备正常运行至关重要的设计输出。然后通过验证和确认活动进行确认。

因此本阶段开发需要完成如下：

（1）采购文件（物料明细BOM、物料标准或要求、供应商名称及分类）
（2）工艺输出文件作业指导书、生产工艺流程、关键工序、特殊过程、工艺参数、设备清单等
（3）产品技术要求（设计图纸、设计原理、实验方案和报告等）
（4）产品检验文件（测试方法、进货、过程、最终检验作业指导书、检验记录表单）
（5）规定产品的安全和正常使用所必须的产品特性
（6）标识和可追溯性要求（说明书、标签设计图纸、质量标准、包装图纸）
（7）生物学评价结果和记录，包括材料的主要性能要求
（8）风险管理文件（DFMEA、PFMEA、UseFMEA）
（9）样机或样品验证（样品验证方案、报告）

医疗器械产品开发流程及其生命周期管理

设计输出相关文件

（4）设计验证阶段

设计验证活动的目的是确保器械符合定义的用户需求、预期用途和适用标准。
验证、测试或检查器械设计以确认设计输出满足设计输入要求；必须尽可能接近生产的产品。甚至可以使用实际生产样品。验证步骤可能涉及生物相容性、无菌性、功能测试、包装/摇动/掉落/运输和加速老化研究。有源产品有自己的一系列测试，要求各种标准对安全性（安规）、电磁兼容性（EMC）和类似要求。

设计验证计划

• 验证的追溯性
• 人员职责
• 进度计划

设计验证方案

• 物理性能
• 化学性能
• 电气安全性、软件
• 生物学性能

实施设计验证

• 保留验证样品制作、测试原始记录

设计验证总报告

• 与方案偏差
• 结果分析
• 结论

①产品的安全性和性能应当在产品实际使用最广范围的、具有代表性的环境条件下进行验证。若设计和开发验证采用的是计算或与经证实的设计进行比较的方法来进行，则应当评价这两种方法的适宜性，这种评价应当确认这两种方法对于正在进行的设计验证是否是真正科学、有效的方法。

②设计验证应完成物理尺寸、功能、性能、化学、包装、生物安全性和动物实验等完整的设计验证，如果预期用途需要该医疗器械与其它医疗器械连接或交互，验证应该确保当连接或交互时设计输出满足设计输入的要求，输出方案和报告。

③设计验证方案应包括每项测试的目标、测试方法、样本和接受标准，应给出对样本的要求和对原始记录的要求，适当时，包括具有统计学意义的样本量的理由。设计验证报告应包含每项测试数据、数据分析过程及结果、验证结论、与方案的偏离、原始记录，并记录任何必要的措施。针对有货架寿命要求、特殊存储要求的产品，应进行相关验证。

（5）设计确认阶段

设计开发确认是指通过提供客观证据对特定的预期用途或应用要求已得到满足的认定。为确保产品能够满足规定的应用要求或预期用途要求，应依据策划并形成文件的安排对设计和开发进行确认。

应将确认计划形成文件，确认计划包括方法、接收准则，适当时包括包含样本量原理的统计技术。设计确认应选择有代表性产品进行。有代表性产品包括最初的生产单元、批次或其等同品。应记录用于确认的产品选择的理由说明。 作为设计和开发确认的一部分，应按照适用的法规要求进行医疗器械临床评价或性能评价。用于临床评价或性能评价的医疗器械不视为放行给顾客使用。其中临床分析是最常用的方法，临床评价三种途径：临床豁免、同品种医疗器械临床评价、临床试验。
常见的确认内容有（1）产品设计确认（2）制造成型确认（3）清洗过程确认（4）灭菌过程确认（5）包装过程确认（6）运输过程确认等

过程确认流程一般如下：

过程确认计划

识别关键、特殊过程等需要确认的过程
人员职责
进度

过程确认方案

适用的设备、产品
关键因素分析
DOE试验
IQ、OQ、PQ

实施过程确认

保留原始记录

过程确认报告

DOE试验结果
结论
输出最优参数等

验证是证明是否满足规定要求，确认是证明是否满足预期用途，验证注重的是过程，而确认注重的是结果。

（6）设计开发转换阶段

设计开发转换是从研制样品到产品批量生产之间最重要的工作，转换活动是将设计开发输出的产品规范向用于制造过程的制造规范转换的过程，要重点关注工艺技术的可靠性验证和可行性验证，以确保能够满足批量大规模生产，只有通过设计开发转换，才能证明设计开发输出内容适用于大批量生产。

①设计转换-供方评价：需要确认物料等级及供应商类别、合格供应商名录、供应商评价记录等

 

医疗器械产品开发流程及其生命周期管理

合格供应商认证

②设计转换-试生产

医疗器械产品开发流程及其生命周期管理

试生产流程

试生产主要从5M1E（人机料法环测）进行考虑：
a) 人（Man）：操作者对质量的认识、技术熟练程度、身体状况等；
b) 机器（Machine）：机器设备、测量仪器的精度和维护保养状况等；
c) 材料（Material）：材料的成分、物理性能和化学性能等；
d) 方法（Method）：这里包括生产工艺、设备选择、操作规程等；
e) 测量（Measurement）：主要指测量时采取的方法是否标准、正确；
f) 环境（Environment）：工作地的温度、湿度、照明和清洁条件等。

输出如下文件记录：
试生产方案（以上内容准备情况、人员职责、试生产规格、批量和数量、进度表）
试生产报告（试生产完成情况、工序工时统计、原材料半成品成品合格率、问题分析）

③设计转换策划

建立团队

要包括工艺、品质、设备、研发、采购、生产、建立团队检验管理人员等

明确内容

包括工艺规范输出、质量控制、完整的制造/测试设备工装输出、过程确认、试生产前准备、试生产、试生产检验和供应商管理

设定目标

设定可测量的目标，如工时、合格率等

设计和开发更改的控制

在实施设计变更之前，必须支持设计变更的识别、文档编制、验证、确认、审查和批准。在“设计控制”中，有两个主要的管理元素/活动，即文档控制和变更控制，涉及设计变更的控制：

①文档控制：涉及设计文档的枚举以及跟踪其状态和修订历史记录。文档是指所有设计文档、图纸和其他设计输入或输出项目。

②变更控制：包括列举在“开始”后各个阶段验证和审查设计所产生的缺陷和纠正措施，并在设计转换之前跟踪其解决方案。上述所有这些活动都记录在产品的设计历史记录文件中。

设计开发文档

主要涉及设计历史文档（DHF）和器械主文档（DMR）如下

DHF文件

设计输入、设计过程、设计验证、设计确认、过程确认、设计转换、设计评审、供方评价、风险管理、注册等文件

DMR文件

采购清单、质量标准、工艺文件、检验文件（进货、过程、出厂）、图纸、说明书、标签软件、硬件输出、工艺表单、检验表单、设备规范、测试方法等文件

最后，对应开头的产品开发流程图，整个医疗器械的开发过程各个阶段都是需要进行评审（review）。技术评审即设计评审（Design review）指通过对设计进行阶段性文件化的、综合性的和系统性的检查，从而评价设计要求是否充分和设计满足这些要求的能力，并给出评审决议，同时识别问题的所在。

 

 

 

 

本文由广州佳誉医疗器械有限公司/佛山浩扬医疗器械有限公司联合编辑