在醫療技術產品的驗證策略中集成智能輔助系統

■ ENGEL

一致性動態工藝流程

配備智能輔助系統的射出機為更高標準的加工精度和產品質量開闢了新的可能性。這種智能軟件解決方案通過 循環調整工藝參數以適應當前工況。以​ENGEL​的​iQ​ weight​control（iQ​重量控制）為例，該軟件可以自動 平衡諸如原材料波動等外部影響。對於醫療技術領域而 言，其挑戰在於如何將此類動態工藝流程控制系統集成 到驗證過程之中。為此，經過對各類驗證流程方法的一 番嘗試，推導出了一種能夠利用​iQ​weight​control​對工 藝流程進行​EN-ISO​及​FDA​一致性驗證的方法。

對於醫療產品，歐洲和美國的認證機構——德國通常稱 其為“Notified​Bodies”——要求提供在產品開發、工 藝流程規劃和製造過程中的詳細文檔。有關該類規定可 查閱歐洲標準“EN​ISO​13485:2016​–​醫療器械質量管 理系統”和美國​FDA​法規“21​CFR​Part​820​-​質量體 係法規”。在這兩種規範中均規定，對於其結果無法通 過後續監控或測量進行檢驗的關鍵生產工藝流程，企業 必須對其進行驗證。這里便包括了批量生產中的射出工 藝流程，因為​100％​的在線控制對於該流程來說通常並 不實際。但是，無論美國法規還是歐洲標準都沒有對驗 證的實施作出規定。在各類規定和指導手冊中，僅指明 了製造商應履行的任務。

通常的做法是根據機器參數驗證射出工藝流程。然 而，可能影響熔體粘度並導致產生廢品的環境條件並 未被考慮在內。許多加工企業提出疑問：針對醫療技 術產品的製造，如何在與現行法律和標准保持一致的 情況下，將新型動態工藝流程控制系統集成到驗證策 略中。對此，關鍵在於工藝窗口的定義和該工藝流程 範圍的認證。

ENGEL​iQ​weight​control​為限制再調整範圍提供了 可能性。在經驗或試驗結果的基礎之上，為轉換點、 注入剖面和保壓壓力這幾項需要再調整的參數確定極 限值並保存在控制系統中。由此可確保工藝參數即便 在動態工藝流程控制下仍不會偏離驗證範圍，同時工 藝流程符合法規要求。

將驗證策略與產品相匹配

首先，必須通過可衡量的驗收標準來確定產品要求。 這一點通常基於風險分析進行，在驗證主計劃​(VMP)​ 中加以說明。
VMP​包含了一個企業的驗證策略，應當清晰定義認 證程序和驗證程序的關鍵要素。對此，VMP​中的說 明必須非常具體。即，企業中應當如何實施哪些驗證原則，哪個級別的哪些人員以何種形式承擔責任。這 項任務應由塑料加工企業的產品和工藝工程師組成的 專家組（簡稱​Task​Force）來負責。
每種產品都具有關鍵質量屬性（CQA，critical​quality​ attributes），例如射出成型中的長度或表面質量。 在驗證中需要找到能夠影響​CQA​的關鍵工藝參數 （CPP，critical​process​parameters）。借助具有可 比性的射出工藝數據單和經驗值，專家們即可確定這 些關鍵射出參數。對於諸如藥物輸送系統的功能元件 等關鍵部件，可採用統計性試驗設計​(DoE)​確定工藝 極限值。在大多數應用中，基於經驗值的簡化設計足 以確定允許的參數窗口。如果​CQA​處在可接受的限 度之內，則可設置用於調整工藝流程的參數範圍。此 外還將在這一工藝階段測試其穩定性。

實時控制工藝參數

輔助系統​iQ​weight​control​是一種實時控制軟件， 在運行的周期內即可調整工藝參數，以確保始終如一 的高質量部件。該軟件將螺杆位置上的注射壓力與參 考壓力曲線進行比較，並查驗注射量和粘度之間的偏差。通過自動調整轉換點、注入剖面和保壓壓力，可 在逐次注射時平衡預設偏差。因此，必須在驗證策略 中確定作為​CPP​的轉換點和保壓壓力大小。

在​DoE​中確定的轉換點和保壓壓力極限值可通過​iQ​ weight​control​接收到​ENGEL​射出機的​CC300​控制 裝置中，用作工藝流程控制系統的極限值。如果為了 達到規定的產品質量而必須控制認證極限值以外的參 數，則可以在控制系統中定義相應的工序。例如，可 以將某次注射定義為廢品，或者在持續超出極限值時 停止生產流程。簡化控制同樣能夠實現。例如通過保 持轉換點不變而調整保壓壓力，或者反過來，通過保 持保壓壓力不變而調整轉換點。
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所述的驗證策略使智能輔助系統在醫療技術領域中同 樣得以使用，由此進一步提升流程的一致性和安全 性。通過這種方式，在驗證工藝流程中即可動態、可 靠地平衡原材料的質量波動以及環境條件的變化。智 能輔助系統運用的新型算法可通過簡單的邏輯方式集 成到驗證策略中。

作者

・DI​Johannes​Razenböck 奧地利施韋特貝格​(Schwertberg)​的​ENGEL​AUSTRIA​ 公司醫療項目經理 聯繫方式：johannes.razenboeck@engel.at ・DI​Christoph​Lhota 奧地利施韋特貝格​(Schwertberg)​的​ENGEL​AUSTRIA​ 公司醫療事業部負責人 聯繫方式：christoph.lhota@engel.at

iQ weight control

讓每一個射出成型件都能夠保持相同的高質量，是所 有射出加工企業追尋的目標。然而，精確作業的射出 機還完全無法達到這一目的。同時，環境條件或原材 料的波動以及模具磨損都會造成影響，並且可能需要 重新調整參數。​iQ​weight​control​軟件實現了對偏 差的自動檢測，在同次注射中即可進行平衡。這種方 式提升了流程一致性和可重複性，大幅度減少了廢品 產生。其成效是更高的生產率和穩定不變的高產品質 量。
智能輔助是智能工廠的基本特徵之一，表述了工業​ 4.0​的目標。​ENGEL​從很早開始便定位於生產流程 的數字化與網絡化趨勢，現今已推出了一系列久經驗 證的成熟產品。​ENGEL​的模塊化​inject​4.0​應用方案 讓塑料加工企業能夠極為簡便地使用各種新方法。其 中，諸如​iQ​weight​control​等單個解決方案即已帶來 巨大收益。

 

歐洲標準和美國法規

歐美之間的標準存在許多共同之處。然而，部分差異 還需注意：美國對文檔的要求更高，文檔的邏輯分組 也未在​EN​ISO​13485​中提出。相反地​​，歐洲對客戶 滿意度以及對​QM​系統持續改進的要求高於​21​CFR​ part​820。此外，投訴處理和報告系統的差異顯著。​ FDA​不承認將​ISO-13485​認證作為符合​21​CFR​part​ 820​要求的證明。與​ISO​13485​不同的是，21​CFR​ Part​820​也不提供認證。■