医疗器械设计开发是最复杂的制造过程之一，具有严格的要求和质量标准。 任何医疗产品设计的开发周期都涉及几个独特的阶段，以确保有效和安全的生产。 这些阶段包括从概念开发涉及到医疗产品设计、原型制作、测试、验证和确认以及批量生产。 ...
发布日期：2024-09-25 浏览：8
医疗器械设计，从概念设计到产品量产需经历的设计阶段及开发时间表
医疗器械设计开发是最复杂的制造过程之一，具有严格的要求和质量标准。 任何医疗产品设计的开发周期都涉及几个独特的阶段，以确保有效和安全的生产。 这些阶段包括从概念开发涉及到医疗产品设计、原型制作、测试、验证和确认以及批量生产。
虽然确切的医疗器械产品设计开发过程因地区而异。不同地区也有其标准的监管要求。 但是，这些阶段及其要求在整体上有几个相似之处。
本指南将重点关注医疗器械设计开发过程的关键阶段，涉及不同医疗产品涉及的开发时间表。 我们还将讨论医疗器械行业产品开发的各种挑战和机遇。
医疗器械设计发展阶段和典型的时间表
医疗设备的设计和制造都需要极其精确和谨慎。 这些产品必须满足其预期用途的各种要求。 因此，在医疗器械涉及开发生命周期中需要遵循基本阶段。
第一阶段：医疗器械设计构思、概念化和风险分析（1-1 个月）
医疗器械涉及开发过程的初始阶段涉及周密的计划、广泛的研究和详尽的文档。 重要的是要考虑机会和风险分析，以使该过程更具特色。 进行风险分析对于确定后续阶段能否取得进展至关重要。
创建医疗设备设计是一项具有挑战性的工作，需要仔细考虑您的要求。 这些数据将为您的风险分析提供信息。 为您的医疗器械设计制定全面的开发计划至关重要。 通常，医疗产品设计和开发计划包含以下顺序步骤：
· 明确定义医疗器械的预期用途。
· 确定市场上现有的类似或等效产品。
· 评估消费者需求并为您提议的产品建立差异化因素，确保其可行性。
· 在医疗器械设计过程中收集用户需求作为输入。
· 分析用户通常如何与产品交互设计，无论是现有设备设计还是将要发明的设备设计。
在医疗器械设计开发的第一阶段，制定融资策略和仔细选择目标市场至关重要。 应该彻底分析从哪里进入市场，为什么以及如何进入市场等问题。 风险和收益分析必须在整个开发过程中不断更新，甚至在设备启动之后。
详细说明新设备设计为何以及如何使用户受益，并概述它可能带来的任何潜在风险。 由于不同市场固有的不同法规和挑战，这一步骤至关重要。 如果您正在开发新产品，请务必通过考虑专利保护来保护您的知识产权。
市场研究是这个初始医疗器械产品设计开发阶段的基本组成部分。 它将有助于确定市场上的类似设备是否可以作为先例，或者是否需要进行临床试验。 由于相关成本，这两种方法之间的区别可能会显着影响您的风险投资的可行性。 彻底记录您的市场调查结果。
在第二阶段，进行正式的风险评估并收集监管和客户要求变得至关重要。 现在是主动应对风险并考虑客户需求的好时机。 客户的观点具有重要价值，因此通过调查和访谈积极寻求反馈非常重要。 利用这些有价值的见解，连同市场调查和竞争对手分析，将它们整合到您的产品设计中。
清楚了解适用于您的设备的法规要求至关重要。 每种医疗设备都必须遵守 FDA 法规和指南。 最好还注意您打算销售的国家或地区的具体监管和安全要求。
实施质量管理体系 (QMS) 是医疗器械开发第一阶段的另一个重要步骤。 您的 QMS 是贵公司的基石，一旦建立，将为您的发展奠定坚实的基础。 ISO 13485:2016 是一项广泛采用的国际标准，在医疗器械行业具有重要的认可度。
您的 QMS 应包含一套全面的程序、表格、模板和标准操作程序 (SOP)。 这些确保您的医疗设备开发和制造过程的所有方面都受到严格控制和监控。
完成概念验证后，后续阶段将围绕控制设计输入和设计输出的生成展开。 医疗器械设计要求包含各种元素，包括产品图纸、物料清单 (BOM)、规格、工作说明等。
医疗器械产品设计开发的第三阶段非常重视验证和验证您的设计。 在整个这个阶段，您必须遵循持续的规划、设计、审查和批准流程。 这种方法创建了一个可审计的线索，展示了为降低故障风险和对最终用户的潜在危害所采取的步骤。
工程要求在解决基本问题方面起着关键作用，例如：
· 你将如何满足客户的要求？
· 您将采用哪些测试方法进行验证和验证？
· 需要哪些流程？
· 需要什么测试设备？
· 您是否考虑过制造和质量计划，还是会选择外包？
此阶段还提供了一个利用您的风险管理实践的机会。 记录由设计缺陷、不适当的制造过程或可预见的用户错误导致的所有潜在故障模式。 对潜在风险进行全面评估至关重要，因为未能解决安全问题可能会阻止您的设备进入市场。
此外，必须根据需要更新您的监管策略。 如果您之前确定您的产品需要进行临床试验，您应该启动您的临床调查。 此外，考虑符合监管要求所需的外部批准。
在医疗器械开发的第四阶段，重点转向制造和测试。 这个阶段需要跨职能团队之间的协调努力，包括工程师、制造人员、质量保证专家和监管专家。 它包含几个关键方面，从可制造性设计 (DFM) 到质量保证。
优化医疗器械设计，确保生产顺畅高效。 因此，DFM 旨在简化制造流程、提高生产率、降低成本并最大程度地减少潜在的制造问题。 在设计阶段考虑 DFM 原则，您可以简化从原型到批量生产的过渡。
此外，还仔细考虑了选择具有必要特性并符合监管标准的材料。 采购可靠的供应商并建立强大的供应链对于确保一致的材料质量和可用性至关重要。
在整个制造过程中保持严格的质量控制和保证程序对于提供安全可靠的医疗设备至关重要。 这涉及实施质量管理体系、进行定期检查和审计，以及遵守相关标准和法规。 质量控制措施包括材料的测试和检查、过程监控和最终产品验证。
一旦您的医疗设备达到个人可以安全使用的阶段，下一个关键步骤就是获得美国食品药品监督管理局 (FDA) 的批准。 在销售设备之前，有必要通知 FDA。 批准过程因设备的风险级别而异。 III 类设备代表最高风险，需要在进行 PMA（上市前批准）之前进行临床试验。 虽然一小部分 II 类设备也可能需要进行临床试验，但并非所有设备都必须进行临床试验。
启动医疗器械临床试验的途径是IDE（Investigational Device Exemption）。 FDA 有权批准、不批准或在一定条件下批准 IDE。 在 IDE 未获批准的情况下，在确定的缺陷得到解决并将修改后的信息提交给 FDA 审查之前，试验无法开始。 成功完成具有积极数据的临床试验允许公司进入 PMA 申请阶段。
此处的主要目的是证明新医疗设备对于其拟定用途是有效且安全的。 这也表明质量管理体系能够保持其安全性和有效性。 此外，FDA 对负责生产产品的制造设施进行检查，以确保遵守 GMP（良好生产规范）。
一旦 FDA 批准了您的产品和质量管理体系 (QMS)，您就可以准备好将您的产品推向市场了。 为确保成功推出，必须有一个经过验证和验证的生产计划，以保证及时交付、遵守预算，最重要的是，生产安全和高质量的医疗设备。
持续验证您的计划是否符合监管要求至关重要。 应在整个生产和 QMS 过程中进行定期检查、审核和抽查。 这些措施是识别和解决批次间差异引起的问题的有效手段。
一旦您的产品投放市场，从用户、患者、医院、技术操作员、分销商等各个利益相关方收集数据就变得至关重要。定期分析这些数据是风险管理流程不可或缺的一部分。 上市后临床跟进 (PMCF) 和上市后监督 (PMS) 等活动可确保产品的持续安全性、性能和耐用性。
必须提供各种文档和指南来帮助用户。 这些文档包括使用说明 (IFU)、用户培训手册、用户指南和商业手册。 这些文件必须按照相关指南和法规要求创建。 重要的是要注意，这些文件的必要性可能因设备的分类而异。 因此，确认适用于您的设备分类的具体要求至关重要。
通过优先收集上市后数据并遵守监管义务，您可以确保产品安全和质量。
根据设备的性质，新医疗设备的开发和获得批准的过程可能会持续数月甚至数年。 FDA 的批准可确保医疗器械在上市前的安全性和有效性。
DA 为不同类别的设备获得批准进入市场所需的时间提供了指南：
这些设备被认为是低风险的，可以迅速获得 FDA 的批准。 它们包括压舌板、氧气面罩、电动牙刷等。大多数非侵入式 1 类设备都可以自行在 FDA 注册。 这一过程最快可在一周内完成。
2 类设备构成中度风险。 它们包括隐形眼镜、导管和注射器等物品。 大约 43% 的设备属于这一类。 制造商必须通过将其设备与其他 FDA 批准的设备进行比较来证明其设备的安全性和有效性。 虽然 FDA 会在 60 天内提供提交收据，但平均清关时间为 177 天（约六个月）。
但是，许可期限可能因提交的具体设备类型而异。 例如，麻醉设备的平均批准时间最长，为 245 天。 另一方面，毒理学装置的时间最短，约为 163 天。
3 类设备设计是最具侵入性的，对患者的风险最高。 它们约占医疗设备的 10%，包括人工耳蜗、除颤器和植入式假肢。 由于风险增加，这些设备在开发过程中要经过最严格的审查才能获得 FDA 批准。
FDA 需要大量科学证据证明这些产品的安全性和有效性。 平均而言，第 3 类设备的批准在提交后大约需要 243 天（约八个月）。 请注意，这一等待期近年来已大大缩短。
医疗设备制造商面临各种挑战，包括质量问题、合规性、供应链复杂性、优化协作流程等。这些因素构成了重大障碍，需要仔细考虑以确保消费者安全和利益相关者的满意度。
开发医疗设备涉及大量的研发费用。 进行可行性研究、原型制作、测试和获得监管批准可能会产生成本。 从原型到批量生产涉及额外成本。 大规模制造医疗设备需要对专业设备、设施、质量控制系统和熟练劳动力进行投资。
尽管如此，为医疗器械生产争取资金可能是一个主要障碍，尤其是对于初创公司和小型公司而言。 这可能会严重阻碍进步并阻碍创新医疗设备的发展。 仔细的财务规划、成本优化策略和高效的项目管理可以帮助减轻与医疗器械产品开发相关的一些财务负担。
医疗器械受监管机构实施的严格监管框架约束。 一些主要法规包括 ISO 13485、ISO 14971、21 CFR 820 和 MDR。 遵守复杂且不断变化的法规是设备开发人员面临的重大挑战。
此外，监管机构经常更新指南、标准和提交要求。 这是为了适应技术进步、安全问题和不断变化的市场动态。 与这些变化保持同步并确保合规性要求很高，尤其是对于长达数年的开发周期而言。
制造商有宝贵的机会来优化他们的运营并加强数据管理实践。 这种积极主动的方法提高了效率，并使他们能够在危急情况下做出有效的反应。 通过优先考虑无缝协调和全面的风险管理，利益相关者可以共同确保最高的质量、安全和合规标准。
人才和专业知识的短缺涵盖各个领域，包括熟练的工程师、研究人员、监管专业人员等。此类专业人员的稀缺会阻碍创新医疗器械的及时有效开发。 缺乏人才和专业知识会导致产品开发延迟，因为寻找具有必要知识和经验的合格人员可能需要时间。
它还可能导致次优设计选择、法规遵从性问题和整体产品质量下降。 此外，医疗领域技术进步的快节奏特性需要不断涌入新鲜人才和专业知识，以跟上最新发展。 医疗设备制造商可以投资于培训和发展计划，以培养现有员工队伍并提高他们的技能。
人工智能、物联网 (IoT) 和纳米技术等新兴技术的快速发展给跟上最新发展带来了挑战。 随着新技术的出现，需要更新监管框架。 遵守不断发展的法规和标准可能具有挑战性。 它需要持续监控和调整以确保合规性，同时将创新产品推向市场。
此外，医疗设备正变得越来越相互关联，并成为更大的医疗保健生态系统的一部分。 确保设备、医疗保健系统和电子健康记录之间的无缝集成和互操作性成为一项挑战。 因此，重要的是要利用这些新兴技术提供的机会来推动医疗制造业的增长。
创新的医疗设备趋势侧重于降低风险、健康数据利用和过程自动化。 制造商采用各种技术和流程来提高效率、生产力和可负担性。
