研发阶段质量管控的2把利剑，一把是设计评审，另一把是设计验证（DVT, Design Verification test ）。

 

1、设计验证分类

 

设计验证（Design Verification）是指确认产品设计输出是否符合设计输入要求的过程。狭义上，设计验证通常指的是在实验室环境中测试产品性能是否满足预定要求，该报告在FDA申报文件中也被称为台架测试（Bench Testing）。

 

实际上，型检、生物学测试、老化试验、甚至最终灭菌等环节，都是用来确认设计输出是否符合设计输入要求的过程，因此应当归类为设计验证的一部分。因此严格意义讲，我们的产品规范应当涵盖产品性能（物理、化学、生物）、生物学性能、包装运输、寿命等一系列要求。 

 

例如，若产品规范（Product specification ）要求生物相容性符合一系列要求（如细胞毒性、慢性毒性、遗传毒性等），通过生物相容性测试来验证其生物学性能，这一测试也应视为设计验证的一部分。

 

对于无源产品，广义的设计验证包括台架测试、型检、生物学测试、包装与运输测试、货架寿命测试、极限测试等。而对于有源产品，广义的设计验证则包括系统测试、软件测试、可靠性测试、安全性测试（安规）、电磁兼容性测试等。

 

 

 

2、设计验证前提条件

 

设计验证前需要确保以下几个关键任务完成：

 

1. 测量系统分析完全

 

物理类的测量系统分析通常包括GR&R分析、一致性分析。化学类的测试应当进行分析方法学验证，例如液相或者气相应当进行定量限、检测限、线性、精密度等测试。生物类的无菌测试以及内毒素测试按照药典要求进行验证，例如方法适应性、干扰性实验等。

 

有很多的公司在物理性能测试上，只是通过校准确认设备精度是否满足要求，而没有进行GR&R分析，比如测量精度满足1/5或者1/10公差要求。如果公司资源稀缺，个人认为做到这个程度其实也够了。如果资源充足，建议还是针对关键性能研究GR&R，以确保测量重复性和再现性满足要求。

 

化学分析方法是一定要进行验证的，否则无法完成测试。

 

2. 性能研究充分

 

设计验证前，工程人员应对关键测试项目非常清楚，同时关键项目的接受指标以及制定依据已明确。很多公司往往没弄明白性能要求，就盲目地开展设计验证。比如某个性能接受标准的制定一定首先是来源于临床需求，当临床需求可以满足的情况下，再综合结合工艺制程制定合理的接受标准。

 

3. 小样评价以及设计评价

 

正式设计验证前工艺可能未定型，会涉及小试、中试等开发过程，这个阶段需要不断地对产品性能进行评价，从而调整工艺，包括小样评价、中试设计评价等。设计评价的数据可以作为设计验证之前的参考，起到承上启下的作用。

 

如果是已经非常成熟的工艺，可能一次设计评价就足够。

 

4. 工艺基本定型

 

法规没有明确设计验证到底是在工艺验证前还是在工艺验证之后。但是可以想象的是如果工艺没有研究清楚，设计验证是无法100%确保的，即便设计验证不需要计算cpk/ppk。在准备开始执行设计验证时，个人认为最基本的要求是要确保工艺参数基本定型，不会有太大的改动，尤其是公司新引进的工艺。

 

3、无源医疗器械设计验证要点

 

无源医疗器械是指不依赖能源运行的设备，例如导管耗材、手术器械等。其设计验证主要关注性能台架测试、加速老化、模拟运输、注册检、生物学评价等（注册检和生物学评价涉及外检，且内容太多，这里展开，后续再针对这两块单独展开讨论）。

 

1. 台架测试

 

目标：验证器械在模拟条件下的功能是否符合设计要求。

 

内容：主要包括物理、化学、生物测试。如骨钉的抗拉强度测试、导管的摩擦力测试、化学残留测试、无菌测试等。

 

重点：测试条件应尽可能接近真实使用环境，例如37℃环境等；样本具有统计学意义；选取的规格具有典型性；确保最少3批验证数据（有的审核员会关注）。

 

2. 加速老化实验

 

目标：评估产品在长时间使用后的性能表现。

 

内容：通过加速环境（如高温、高湿）模拟产品的长期使用情况。具体参考《无源植入性医疗器械稳定性研究指导原则》、YY/T0681.1-2018《无菌医疗器械包装试验方法 第1部分：加速老化试验指南》、ASTM F1980《Standard Guide for Accelerated Aging of Sterile Barrier Systems for Medical Devices》

 

重点：老化参数的设置应避免破坏材料的结构；老化时间点的设置，包括T0/T1/T2甚至更多；老化样品和实时老化样品同步制备；应注意加速老化的温湿度设置的合理性。

 

3. 模拟运输实验

 

目标：验证器械在运输和储存过程中的耐久性和完整性。

 

内容：包括振动测试、跌落测试、温湿度循环测试等。

 

重点：确保包装设计能有效保护器械避免运输损坏；若条件允许，可在老化后进行模拟运输实验。

 

4. 灭菌确认

 

目标：验证器械无菌保障水平满足要求且性能满足要求。

 

内容：无菌保障水平、产品性能。灭菌属于一种工艺，从另一方面来说，灭菌也属于工艺研究，只不过相对于其他工艺来说较为特殊。

 

重点：灭菌方式有多种，包括辐射、EO、湿热、干热、化学等，灭菌技术比较复杂，涉及的问题也较多，例如过程挑战装置PCD的设计、参数的控制、装载方式、预处理条件、等效研究、BI的培养等等。

 

4、有源医疗器械设计验证要点

 

有源医疗器械是指需要电能或其他能源来运行的设备，其设计验证主要包括以下几个方面：

 

1. 系统测试

 

目标：验证整机系统功能是否符合设计输入要求。

 

内容：包括设备的启动、运行、停机等全流程测试，以及系统间的兼容性测试。

 

重点关注：测试中应关注设备在极限条件（如高温、高湿）下的性能表现。

 

2. 软件测试

 

目标：验证嵌入式软件或应用程序的正确性、稳定性和安全性。

 

内容：包括单元测试、集成测试、系统测试，以及安全相关功能测试。

 

重点关注：确保软件符合IEC 62304等相关标准，特别是风险控制功能的准确性。

 

3. 安规测试、电磁兼容测试

 

目标：确保设备在使用过程中不会对患者和操作者造成风险。

 

内容：包括电气安全测试（如漏电流测试、接地阻抗、高压测试）。

 

重点关注：测试应符合IEC 60601系列标准；电磁兼容性关注阻抗、元器件以及屏蔽问题。

 

4. 可靠性测试

 

目标：确保设备长期使用的可靠性。

 

内容：通过模拟仿真（有限元）、疲劳动态测试等验证设备长期可靠性。

 

重点关注：可靠性决定的产品的使用期和寿命。

 

5、设计验证常见问题

 

一般而言，企业设计人员和质量人员能够意识到设计验证的重要性，但是有时候难免急功近利，快速交报告取证，设计验证没认真做。产品上市了后又忙于其他项目，无暇顾及老项目。最终的结局就是产品强制上市，面临大量的投诉问题。所以“慢”下来，好好研究产品性能，才是正道。企业不应该只关注发补，应该更多关注产品上市后能否赢得医生和患者的青睐。

 

1. 测试范围不全

 

表现：测试方案未覆盖所有设计输入要求。

 

影响：设计验证不充分，无法确认产品的全面性能。

 

建议：制定详细的测试矩阵，确保所有设计输入均有对应的验证项目。设计验证并不只是技术要求里面的项目，应当包括设计产品规范中所有项目，包括包装性能、标签设计等。

 

2. 测试标准引用不当

 

表现：测试中采用了不适用的标准或版本。

 

影响：测试要求或者测试方法有偏离。

 

建议：确保使用最新的国际标准（如ISO、IEC），并明确适用范围。

 

3. 实验数据不足

 

表现：关键验证测试的重复性数据不足，或数据记录不完整。

 

影响：难以支持设计验证的结论。

 

建议：制定详细的实验记录表，确保实验数据可追溯性。测试过程中的原始图片等信息要保留。

 

4. 样本量不足

 

表现：样本量不具有统计学意义，比如置信度和可靠度制定的不合理。很多公司随意定置信度和可靠度，不考虑产品实际风险，只关注成本，最终可能被要求发补。

 

影响：难以支持设计验证的结论。

 

建议：基于产品的风险，制定置信度以及可靠度，然后决定样本量。样本量选择可参考医疗器械过程确认连载（四） | 样本量设定原理和操作方法。

 

5. 测试型号规格代表性

 

表现：不同测试的型号规格选取没有论证是否具有代表性。譬如一个球囊导管有不同的长度和不同的直径等参数，在进行不同的测试项目时应当考虑选取样本是否具有代表性。

 

影响：难以支持设计验证的结论。

 

建议：从参考ASTM F3172要求，以四点法定义代表性规格。

 

6、写在最后

 

医疗器械设计验证是确保产品安全性和有效性的核心环节，无论是有源还是无源设备，均需制定科学严谨的验证计划。在执行过程中，需避免常见的发补问题，并严格按照相关法规和标准实施测试。只有经过充分验证的医疗器械，才能确保其满足临床使用的需求，并顺利通过监管审核。

 

来源：器械工程师

关键词： 医疗器械设计验证要点