醫療器械包裝運輸測試標準應用對比分析

劉姍姍 馮智劼 李學洋 張闖 李濤

摘 要：本文以醫療器械包裝運輸性能測試應用為主旨，系統分析國內外醫療器械包裝運輸標準異同。文章比對分析國際運輸安全協會、美國標準、我國國家標準以及醫藥行業標準的主要適用范圍、測試項目差異，并以質量為50kg的醫療器械包裝件為例，分析運輸測試溫濕度條件、低氣壓、振動、沖擊、堆碼試驗參數等效性與差異性。分別對有源、無菌和涉及中美雙報的醫療器械包裝運輸測試提出應重點關注的項目，為開展醫療器械全生命周期監管提供技術支持。

關鍵詞：醫療器械，包裝，運輸穩定性，標準對比分析

DOI編碼：10.3969/j.issn.1674-5698.2024.02.012

隨著醫療器械產業持續保持快速、高質量發展，我國對醫療器械相關行業制定了更為細致、明確的監管要求[1]。國家標準GB/T 42062-2022《醫療器械 風險管理對醫療器械的應用》要求對醫療器械全生命周期內的風險進行分析及管理。其中，包裝與運輸是確保醫療器械安全有效到達使用者手中至關重要的環節[2]。國家藥品監督管理局要求醫療器械注冊申報應當提供包裝和運輸穩定性研究資料，證明運輸過程中的環境條件不會對醫療器械的特性和性能造成不利影響[3]。因此，開展醫療器械運輸包裝性能測試，驗證所選包裝可否滿足醫療器械儲運要求，成為醫療器械行業研究的熱點問題[4]。本文主要對國內外醫療器械包裝運輸相關標準進行梳理，開展差異對比分析，為醫療器械全生命周期監管提供技術支持，同時為開展醫療器械包裝運輸標準化工作奠定基礎。

1 醫療器械包裝運輸標準概要

1.1 國內標準

我國醫療器械包裝運輸測試相關標準有G B /T 14710-2009《醫用電器環境要求及試驗方法》[5]、GB/ T 4 857《包裝運輸包裝件基本試驗》系列標準、GB/T 19633.1-2015《最終滅菌醫療器械包裝第1部分：材料、無菌屏障系統和包裝系統的要求》、Y Y/ T 0 6 81.15 -2 019《無菌醫療器械包裝試驗方法第1 5部分：運輸容器和系統的性能試驗》[ 6 ]等。其中，GB/ T 14710-2009重點關注醫療器械電氣設備在各種模擬貯存、運輸環境下的適應性。GB/T 4857系列標準修改采用了對應的ISO/I EC標準，第17部分提供了編制性能試驗大綱的通用規則及有關定量數據參考[7]。YY/ T 0681.15-2019則參照ASTM D4169-16《運輸容器和系統性能試驗的標準規范》[8]通過相應的測試項目模擬重現各種危害因素，評價無菌醫療器械運輸交付后是否能滿足出廠時的預期要求[9，10]。

1.2 國外標準

在國際上應用較為廣泛的醫療器械包裝運輸測試標準主要有A S T M D 4169-22《S t a nda r dP r a ct ice for Per for ma nce Te st in g of S h ippin gC ont a i ner s a nd Systems》、國際安全運輸協會（International Safe Transit Association，ISTA）系列標準。ASTM D4169為美國FDA最早認可且被采用頻率最高的運輸包裝測試標準，其中第13個流通周期（Distribution Cycle，DC）多用于醫療器械運輸包裝穩定性的驗證測試。ISTA針對不同的包裝產品設計了7個系列檢測標準，3系列中的3A、3B、3E測試標準在2020年被納入美國FDA醫療器械公認的共識標準清單[11]。

2 醫療器械包裝運輸測試標準差異性分析

針對GB/T 14710-2009、GB/T 4857系列標準、YY/T 0681.15-2019、ISTA 3A：2018[12]4項標準的試驗項目、試驗分組與分級、試驗參數和試驗結果判定4個方面，開展標準差異性分析。

2.1 試驗項目

國內外常見的醫療器械包裝運輸標準測試項目及數量見表1。GB/T 14710-2009測試更為關注醫用電器設備在高低溫和濕熱環境的工作狀態，其運輸試驗可使用載重汽車或運輸試驗裝置進行模擬測試。GB/T 4857.17-2017分為兩種方案，由于醫療器械實際流通環境不確定、危害強度未知，因此多采用方案2確定試驗項目。YY/ T 0681.15-2019的測試項目依次模擬或重現了醫療器械包裝件在運輸過程中可能經歷的風險危害，垂直沖擊試驗項目僅適用于單瓦楞包裝等強度較低的包裝方式。ISTA 3A：2018則在此基礎上增加了溫度、濕度相關的可選測試項目。

2.2 試驗的分組與分級

GB/ T 14710 -2 0 0 9按設備的氣候環境、運輸流通機械環境分別分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組，Ⅰ組環境條件良好，Ⅲ組環境條件嚴苛，Ⅱ組則為適中環境條件。GB/T 4857.17-2017將其質量分為不大于30kg、30～100kg和大于100kg3個類別。試驗強度分為3個等級：等級1是大于2500km的長距離運輸，或者運輸路況較差；等級2是氣候溫和、公路鐵路的長距離運輸；等級3是短距離國內運輸，預期沒有特殊的危害。YY/T 0681.15-2019（ASTM D4169）建立了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3個保證水平（assurance level），保證水平Ⅰ提供試驗的嚴苛程度最高，在沒有其他限定條件時，建議采用保證水平Ⅱ。ISTA 3A：2018標準則按包裝件的尺寸和質量分為標準件、小型、扁平型和長條型包裝件。為了控制各標準可比性，以質量為50kg的醫療器械包裝標準件為例，如圖1所示選取各標準中等強度的運輸環境條件，對照醫療器械特性及可能涉及的運輸環境條件，確定試驗參數，開展醫療器械包裝運輸性能測試分析。

2.3.1 溫濕度試驗

4項標準均涉及溫濕度試驗條件，表2列出了4個標準與溫濕度相關的參數。GB/T 14710-2009將濕熱儲存測試納入考察范圍，尤其濕熱儲存試驗中濕度較高。另外3個標準均為溫濕度調節處理。對于無菌醫療器械，若產品特性需要考慮運輸過程中對氣候的應變能力，可參考YY/T 0681.16-2019《無菌醫療器械包裝試驗方法 第16部分：包裝系統氣候應變能力試驗》開展獨立試驗。

2.3.2 低氣壓試驗

低氣壓試驗可用于評定空運或海拔較高的地面運輸包裝件對醫療器械保護能力。表3為4個標準與低氣壓相關的試驗項目參數。除GB/T 14710-2009未涉及低氣壓試驗外，GB/T 4857系列標準第13部分、YY/T 0681.15-2019、ISTA 3A：2018均對低氣壓試驗的模擬高度、低氣壓壓力和持續時間有所規定。GB/T 4857.13-2005試驗持續時間較長，YY/T 0681.15-2019參考ASTM D6653，給出的試驗條件相對嚴格。

2.3.3 振動試驗

振動試驗一般分為正弦振動和隨機振動。隨機振動更好地模擬實際運載振動環境，而正弦振動一般根據不同運輸方式的振動特征進行有規律的振動試驗，可以用來確認和觀察共振頻率。表4為4個標準在振動試驗的試驗類型和對應的參數對比。在試驗類型方面，由于GB/T 14710-2009第4章節要求進行實際的運輸試驗，因此未設置隨機振動試驗。ISTA 3A：2018對標準包裝件在振動方面的要求進行加載、不加載兩種方式，以及低氣壓（可選）的隨機振動試驗。

在試驗參數方面，GB/T 14710-2009標準的頻率循環范圍較低，但掃頻循環次數較多，這是考慮到運輸過程中的共振對有源醫療器械電子元器件影響較為嚴重。YY/T 0681.15-2019依次按照公路試驗和空運試驗的功率譜密度水平表，分別進行60min和90min的隨機振動試驗，以驗證醫療器械在較為長途多方式運輸的過程中，包裝能否承受運輸振動帶來的損害。

2.3.4 沖擊試驗

沖擊試驗主要考查醫療器械包裝件的耐沖擊強度和對內裝物的保護能力，其從受沖擊方向上可分為水平沖擊試驗和垂直沖擊試驗（即跌落試驗）。標準GB/T 14710-2009的碰撞試驗主要是重復性的沖擊累加，側重模擬醫療器械電氣設備遭遇的經常性、重復性沖擊現象，碰撞次數高達10 0 0±10次。4個標準中，僅GB/T 4857.17-2017進行水平沖擊試驗，以1.5m/s的速度沖擊包裝件的任意側面。表5是3個標準跌落試驗的參數，Y Y/ T 0 681.15-2019和ISTA 3A：2018均進行兩次跌落試驗，后者共跌落17次，且跌落測試方式更為全面。跌落高度均按照不同的運輸重量區間，對于50kg的醫療器械包裝件，YY/T 0681.15-2019推薦的跌落高度為180mm，低于另外兩個標準跌落高度的40%。

2.3.5 堆碼試驗

標準GB/T 14710-2009、ISTA 3A：2018中未見關于堆碼試驗的要求。表6 列出了G B / T4857.17-2017和YY/T 0681.15-2019堆碼試驗的主要參數。前者在包裝件經歷運輸振動前后分別進行堆碼試驗，依次模擬醫療器械在生產倉庫和運輸后抵達使用者倉庫儲存的場景，規定的最大載荷為最底層包裝件所承受的載荷。而標準YY/T 0681.15-2019堆碼試驗加載量L計算較為復雜，需先按照包裝結構類型確定系數F，再根據運輸單元選擇公式計算加載量L。

2.4 試驗結果評定與應用

對于試驗結果評定4個標準的側重點也略有不同。GB/T 14710-2009要求按照附錄A在每項試驗前后分別對醫療器械電氣設備產品標準規定的測試項目進行檢測并判定結果。GB/T 4857.17-2017合格標準的確定可考慮4個因素：包裝與醫療器械整體質量降低、損壞程度和醫療器械自身損失、損壞的程度。YY/T 0681.15-2019要求試驗前制定接受準則，可以是產品無損害、包裝完整無損壞，或者產品和包裝均無損。ISTA標準同樣在程序和指南文件中指出，需要提前確定試驗后可接受的包裝破損限度。

從應用的角度分析，無論選用何種標準，醫療器械包裝運輸測試均需根據擬裝運醫療器械的重量、可能涉及的氣候環境以及運輸條件，預估試驗強度、保證水平，確立測試參數，構建運輸模擬測試方案。在此過程中，樣品數量應足夠大，以便提供具有高度可靠性的統計結果。通過測試項目和參數的比較可知，國外醫療器械包裝標準更加注重產品的保護性和完整性，而我國的測試標準則更注重特定種類醫療器械的安全性和有效性。此外，GB/T 14710-2009的運輸試驗若選用運輸試驗裝置，而非載重汽車實際運輸，其等效性也有待進一步研究。

3 結 語

本文以GB/T 14710-2009、GB/T 4857.17-2017、YY/T 0681.15-2019、ASTM D4169、ISTA3A：2018等醫療器械包裝運輸試驗標準為主要研究對象，從標準的適用范圍、試驗項目差異、試驗分組分級等方面，以總質量為50kg的醫療器械包裝件為例，精準討論溫濕度、低氣壓、振動、沖擊、堆碼試驗項目參數的等效性與差異性。

通過試驗參數差異分析發現，醫療器械包裝運輸模擬測試方案應充分結合產品的自身特點和實際儲運條件，進行方案優化設計。對于有源醫療器械，在GB/T 14710-2009環境適應性驗證的基礎上，建議增加跌落、堆碼等試驗，以滿足運輸穩定性的測試要求。對于無菌醫療器械可選用認可度較高的標準YY/T 0681.15-2019，宜重點關注GB/T 19633.1-2015，可將運輸試驗納入到包裝系統性能測試。對于國內注冊的醫療器械，包裝測試標準建議優先選用GB/T 4 8 5 7 系列標準；而中美雙報的醫療器械則建議先選用ASTMD4169、ISTA 3系列標準。

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