有源醫(yī)療器械使用期限驗(yàn)證

? 新聞資訊 ????|???? ?2021-07-07 07:19:47

以下為正文:

 

01.有源設(shè)備的使用期限要考慮多方面的因素:

 

  • 高完善性元器件等關(guān)鍵元部件的使用期限;

  • 使用中的正常運(yùn)行和單一故障狀態(tài);

  • 使用頻率;

  • 使用環(huán)境(腐蝕、磨損、輻射);

  • 清洗/消毒/滅菌方法;

  • 部件維護(hù)情況;

  • 前期經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)等。

 

02.加速試驗(yàn)方法概述

 

任何類型的加速試驗(yàn)都是基于加速損傷理論。產(chǎn)品在生命周期內(nèi)所承載的各種應(yīng)力,會(huì)對(duì)產(chǎn)品造成漸進(jìn)式的損傷累積,當(dāng)損傷累積到一定量值,就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品失效。這里的“量值”可能會(huì)在產(chǎn)品生命周期內(nèi)達(dá)到,也可能不會(huì)。

 

加速試驗(yàn)方法分為三種類型,如表1。

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表1 加速試驗(yàn)分類 

 

03.加速實(shí)驗(yàn)?zāi)P?/span>

 

1.溫度加速因子

 

溫度加速因子由Arrhenius模型計(jì)算:

 

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其中,Lnormal為正常應(yīng)力下的壽命,Lstress為高溫下的使用壽命,Tnormal為室溫絕對(duì)溫度,Tstress為高溫下的絕對(duì)溫度,Ea為失效后反應(yīng)的活化能(eV),K為Bolztman常數(shù),8.62*10-5eV/K,實(shí)踐表明絕大多數(shù)電子元器件的失效符合Arrhenius模型,常見元器件失效后反應(yīng)活化能可以查詢

 

2.電壓加速因子

 

電壓加速因子由Eyring模型計(jì)算:

 

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其中,Vstreet為加速試驗(yàn),Vnormal為正常工作電壓,β為電壓加速率常數(shù)

 

3.濕度加速因子

 

濕度的加速因子由Hallberg和Peck模型計(jì)算:

 

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其中,RHstress為加速試驗(yàn)相對(duì)濕度,RHnormal為正常工作相對(duì)濕度,n為濕度的加速率常數(shù),不同的失效類型對(duì)應(yīng)不同的值,一般介于2~3之間。

 

4.溫度變化加速因子

 

溫度變化的加速因子由Coffin-Mason公式計(jì)算:

 

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其中stress為加速試驗(yàn)下的溫度變化,normal為正常應(yīng)力下的溫度變化,n為溫度變化的加速率常數(shù),不同的失效類型對(duì)應(yīng)不同的值,一般介于4~8之間。

 

加速試驗(yàn)的加速因子應(yīng)該為各影響因素加速因子的乘積。

 

如影響某產(chǎn)品使用壽命的是光源和電路板,而決定這些部件的壽命的環(huán)境因素是溫度和濕度。通過提高溫度和濕度來檢驗(yàn)產(chǎn)品的壽命,則其試驗(yàn)的加速因子就是溫度加速因子和濕度加速因子的乘積:

 

一般根據(jù)產(chǎn)品的特性選擇合適的物理模型,設(shè)計(jì)有效期驗(yàn)證試驗(yàn)方案。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算其理論有效期,但是考慮到試驗(yàn)偏差及一些偶然情況,實(shí)際規(guī)定的產(chǎn)品有效期會(huì)低于試驗(yàn)計(jì)算值。

 

04.應(yīng)力模型

 

產(chǎn)品的壽命可能受到單應(yīng)力或多應(yīng)力的影響。當(dāng)壽命(可靠性)受到兩種或更多應(yīng)力影響時(shí),可利用與這些應(yīng)力相匹配的模型,通過增加各單一的應(yīng)力來完成試驗(yàn)加速。對(duì)于單應(yīng)力,可以通過建立的解析模型對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,確定加速壽命的特征參數(shù),利用加速因子,確定實(shí)際使用環(huán)境等效的特征參數(shù),并用于可靠性設(shè)計(jì)。

 

常見的單應(yīng)力模型見表3

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表3 單應(yīng)力模型

 

05.總結(jié)

 

有源醫(yī)療器械使用期限驗(yàn)證,目前尚沒有專門的標(biāo)準(zhǔn)以供參考,就現(xiàn)階段產(chǎn)品加速試驗(yàn)而言,GB/T 34986-2017《產(chǎn)品加速試驗(yàn)方法》提供了最經(jīng)濟(jì)高效的解決方法,為開展使用期限驗(yàn)證,給出了多種模型可供選擇,對(duì)使用期限驗(yàn)證提供了可以量化的參數(shù),結(jié)合醫(yī)療器械法規(guī)中“安全性”及“有效性”的要求,能夠更全面的滿足新出臺(tái)的《有源醫(yī)療器械使用期限注冊(cè)技術(shù)審查指導(dǎo)原則》。

 

參考資料:

1、GB/T 34986-2017《產(chǎn)品加速試驗(yàn)方法》
2、《有源醫(yī)療器械使用期限注冊(cè)技術(shù)審查指導(dǎo)原則》




 

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