医用分子筛制氧机审评研究

任希力 徐琨 李国勇 夏文龙 山东省食品药品审评查验中心 （山东 济南 250014）

内容提要： 医用分子筛制氧机因其制氧成本低、风险低、供氧连续性好、制氧效率高等特点，已成为主流制氧方式。文章以技术审评的视角，介绍产品结构组成、主要危险源、性能指标、使用注意事项、研究重点内容等，以期为分子筛制氧机行业注册申请人的注册申报及上市后监管提供依据。

分子筛制氧机是利用分子筛在不同压力下对氧气、氮气的吸附和释放能力差异，达到分离空气中的氮气，获得浓度为90%～96%的富氧空气（93%氧）的设备。1985年小型制氧机的问世标志着变压吸附技术在制氧机行业应用的开始。与深冷空气分离法相比，分子筛变压吸附技术在制氧成本、风险、供氧连续性、效率等方面具有显著优势，已成为当前制氧行业的主流方式[1-5]。截止目前国内已有215款医用分子筛制氧机获得医疗器械注册证，主要分布于广东、山东等18个省份和4个直辖市，产品虽然较多，但是大多集中在常规产品，制氧机便携化、微型化、节约化、家用成为发展趋势，注册法规、标准也已更新，企业对注册过程中的相关法规、标准、审评尺度等了解不深，造成注册周期长、难度大，为规范该类产品的注册申报、产品设计研发、临床使用及上市后监管，本文从技术审评角度出发，详细介绍产品基本情况，主要风险点研究及控制措施、技术指标制定、说明书提示事项等审评主要关注点。

1.产品情况概述

医用分子筛制氧机利用分子筛变压吸附原理，通过吸附空气中的氮气和其他气体组分来获取90%～96%（V/V）的富氧空气（93%氧）[6,7]。医用分子筛制氧机由单个患者使用。根据《医疗器械分类目录》该类产品管理类别为Ⅱ类，分类编码为08-04-02[8]。

1.1 结构组成

医用分子筛制氧机通常由空气压缩机、分子筛吸附塔、储氧罐、控制系统、报警系统、流量计、附件等组成。附件可包含湿化器、鼻氧管、吸氧面罩等。

医用分子筛制氧机可包含节氧装置。

空气压缩机通常为无硅油空压机，主要将空气压缩加压，提供原料空气。

分子筛吸附塔紧密填充分子筛，利用分子筛在不同压力下的吸附和解吸，分离出空气中的氧气。

储氧罐用来储存分子筛吸附塔分离出的氧气。

控制系统用以控制空气压缩机、分子筛吸附塔等。

报警系统对压力、浓度、电路系统等进行报警。

流量计对产品气流量进行控制。

湿化瓶增加氧气湿度。

鼻氧管和吸氧面罩连接制氧机和患者。

1.2 工作原理

通常描述出分子筛制取氧气的原理及最终获得的氧气浓度，此类产品最终获得的氧浓度通常为90%～96%（V/V）[6,7]。

以双分子筛吸附塔为例：压缩空气进入分子筛吸附塔，塔内压力随之升高，此时的氮气被吸附，空气中的氧气仍呈现气态，经管道收集起来。吸附饱和后，减压，氮气释放排出。为保证气体持续稳定地产出，制氧机通过电磁阀控制两个吸附塔的工作状态[6,7,9-11]。

产品若包含节氧装置，其工作原理还包括节氧原理[12]：喷氧阀控制脉冲供氧，人体每次吸气时，鼻氧管中的压力在水平基准压之下，呼气时，鼻氧管中压力在水平基准压之上，压差型微压传感器监测呼吸过程中产生的压力，吸气负压变化超过阈值时，控制系统结合当前呼吸频率、档位设定等信息计算所需的喷氧时间，通过控制电磁阀通断实现氧气的脉冲供应。同时，氧气浓度传感器对氧气浓度进行实时监测反馈[12,13]。

1.3 适用范围

通常描述以空气为原料加产品制气原理利用分子筛变压吸附工艺生产富氧空气（93%氧），按其临床适用范围向患者供氧[6,7]。申请人可根据产品具体情况酌情增加，如增加脉冲供氧等。

1.4 风险管理

可根据GB/T 42062-2022[14,15]识别出危险和危险情况，然后进行危险评估（包括风险分析和风险评价），并进行控制及监测。危险指可能导致伤害的潜在根源[14,16]。主要危险如表1所示。

表1.主要危险源

2.技术审查要点

2.1 产品适用的相关标准、主要指标及性能研究

产品应符合强制性标准，若没有，鼓励企业执行推荐性标准[16,17]。此类产品可执行标准主要有：WS1-XG-008-2012[18]、GB 9706.269[19,20]、GB 9706.1[20,21]、GB 9706.102[20,22]、GB 9706.108[23,24]、GB 9706.111[24,25]。

该类产品应给出产品实际工作条件：电源、大气压力、环境温度、环境湿度。并在此工作条件下列明设备应符合的性能指标：产氧量和氧浓度、出口压力、气密性、噪声、报警功能、软件功能、安全性能，若包含附件，如湿化器、鼻氧管还应针对该附件根据YY/T 1610[26]、YY/T 1543[27]、《鼻氧管注册技术审查指导原则》制定相关性能指标，若采用电池供电还应明确电池续航时间或剩余容量，若集成节氧装置，还应提供触发流量准确性的要求，该要求可根据ISO 80601-2-67制定。还应制定产品获取富氧空气（93%氧）的理化指标，至少包括气体浓度、酸碱度、臭氧及其他气态氧化物、固体物质粒径、固体物质含量、氧气气味，可不用制定水分含量的要求，由于医用分子筛制氧机所有空压机无硅油，不需控制氮氧化物和二氧化硫。

应当提供产品性能指标的研究资料以及包括脉冲供氧功能、报警功能、氧浓度监测功能、氧压力监测功能、电气安全与电磁兼容以及与质量控制相关的其他指标的确定依据。如在适用的国家标准、行业标准中有不适用的条款，也应将不适用的条款及理由予以说明。

申请人应结合产品的具体设计，说明吸附塔的结构、尺寸、数量，吸附剂的类型、填装量等，说明空气压缩机类型、性能等，提供相应的验证资料。产品制氧能力、氧气质量与工作环境明确相关，如大气压力、工作电压、温度湿度等，应对申请人声称的不同工作条件下的性能进行验证。说明对气体中杂质的控制措施，明确安装过滤器的位置，过滤器性能。医用分子筛制氧机，说明是否具有水分过滤设计，采用的方式。

若具有节氧装置，应提供触发流量准确性的研究资料，包括触发流量、喷氧时间、喷氧延迟等指标确定依据。

2.2 生物相容性研究

医用分子筛制氧机中若包含鼻氧管等附件，产品使用过程中鼻氧管会与患者的鼻腔黏膜接触。按照GB/T 16886.1[28]要求，至少应提供细胞毒性、迟发型超敏反应和鼻腔黏膜刺激的相关验证资料。

应按照YY/T 1778.1[16,29]对呼吸气体通路进行生物学研究。有条件的企业可根据ISO 18562系列标准评价气体通路生物相容性。

2.3 软件研究

该类产品通常包含软件，应按照《医疗器械软件注册技术审查指导原则》及YY0664[16,30]提供软件描述文档。根据产业现状及审评经验该类产品软件安全级别不应低于中等级别，应详细描述软件需求，包括脉冲供氧功能、报警功能、氧浓度监测功能等，并提供系统测试、用户测试的计划和报告。如适用，应提交网络安全描述文档。应验证数据的完整性、保密性和可得性，并提供报告，同时应具有可追溯性。

2.4 稳定性研究

医用分子筛制氧机若有附件，应提供附件货架有效期和包装研究资料，证明在货架有效期内，在生产企业规定的运输贮存条件下，产品可保持性能功能满足使用要求。

提供产品的使用稳定性、可靠性研究资料，证明在规定的使用期限内，在正常使用、维护和校准（如适用）情况下，产品的性能功能可以满足临床使用要求。效期可采用实时老化试验或加速老化试验的方式。根据GB/T34986[16,31]及相关指导原则确定加速老化参数及试验设计。若产品采用锂电池等内部电源供电，还应对电池容量、电池续航时间、工作条件、标称电压、充放电次数等进行研究。

分子筛易受环境中大气压力、温湿度等的影响，申请人应证明在规定的运输条件下，运输过程中的环境条件（例如：震动、振动、温度和湿度的波动）不会对产品的特性和性能，造成不利影响。

可以参照GB/T 14710[32]标准及产品使用（温度、湿度、气压、电源）、运输、储存条件开展环境试验研究。

2.5 燃爆风险研究

医用分子筛制氧机中所有与压缩空气、富氧空气（93%氧）接触的组件、润滑剂（如有）等，应提供与氧气兼容性的研究资料。

同时提供产品燃爆风险控制的研究资料。

医用分子筛制氧机应考虑制取氧气出口接头、附件出口接头防火、应用部分气流阻断、洗涤液/油脂种类等方面；在引燃的情况下，应能阻断流向患者的气流；尽量避免油脂或油基洗涤液的使用。

申请人应在风险分析中体现富氧防火的相关内容。

2.6 高海拔影响研究

医用分子筛制氧机若可用于高海拔环境下，申请人应提交相应的研究资料，明确可使用的最高海拔，明确高海拔下对氧流量、氧浓度的影响及控制措施。电气绝缘性能也应考虑高海拔影响。目前医疗器械检验机构尚无法模拟高原环境试验，高海拔下的性能测试可能需要进行现场试验。

2.7 灭菌/消毒工艺研究

医用分子筛制氧机中可被体液或呼出气污染的气体回路、外壳、进气过滤网等应允许清洁，可能需要拆卸。鼻氧管、湿化瓶、吸氧面罩等附件应根据其国家标准、行业标准、指导原则等提供灭菌/消毒研究资料。

家庭护理环境使用的医用分子筛制氧机，还应进行适用于无经验操作者清洗、消毒过程的可用性工程过程研究。

2.8 临床评价研究

医用分子筛制氧机已列入《免于临床评价医疗器械目录》，申请人无须提交临床评价资料。申请人只需按照《列入免于临床评价医疗器械目录产品对比说明技术指导原则》，从基本原理、结构组成、性能、安全性、适用范围等方面，证明产品的安全有效性。若与《目录》存在差异，应针对差异部分，进行临床评价。

2.9 产品说明书要求

说明书应符合《医疗器械说明书和标签管理规定》（原国家食品药品监督管理总局令第6号）要求。并参照相应国家标准、行业标准的要求进行编写。

说明书应重点关注以下内容：①体现软件的功能、使用限制、输入输出数据类型、必备软硬件、最大并发数、接口、访问控制、运行环境（若适用）、性能效率（若适用）等信息，明确软件发布版本。②提供网络安全说明和使用指导，明确用户访问控制机制、电子接口（含网络接口、电子数据交换接口）及其数据类型和技术特征、网络安全特征配置、数据备份与灾难恢复、运行环境（含硬件配置、外部软件环境、网络环境，若适用）、安全软件兼容性列表（若适用）、外部软件环境与安全软件更新（若适用）、现成软件清单（SBOM，若适用）等要求。③应有使用时远离火源、易燃物品等警示性说明。④应有关于氧浓度监控、报警或警示的说明。⑤应对产品使用方法、主要组件的寿命（分子筛更换周期等）等情况作出说明。⑥提示耗材（如过滤器滤芯）更换周期及更换方法。⑦应有禁忌证的说明。⑧不应含有误导使用者进行吸氧的语句。⑨应有过滤网等的清洗方法。⑩使用时宜遵从专业医生的指导。⑪内部电源供电的医用分子筛制氧机应提供电池的使用寿命、容量及在使用寿命末期，充满电以后可以运行的时间。⑫预期需要联合一次性组件使用的，应提示勿重复使用。⑬提供额定流量范围内对应的氧气浓度及出口最大限定压力。

此外，其产品说明书还应符合YY9706.269中201.7.9、201.9.6.2.1.101、201.102.2等、YY9706.111（如适用）中4.2.2、7.3.2、7.4、7.5、8.4、8.5等的要求。

3.技术审评常见问题

鉴于目前临床需求多样性，有的企业会在分子筛制氧机中增加其他功能模块。

若增加雾化模块，此时，需提供雾化效果验证资料，并在技术要求中至少制定如下指标：雾化颗粒的空气动力学特性、雾化率、导气管的气密性、残留液量、雾化器的化学特性等。

若增加血氧饱和度监测模块，除了应在技术要求中根据YY 9706.261[33]制定相关性能指标，还应提供血氧准确度人体评估报告。

4.小结

本文根据医用分子筛制氧机的特点、现行法规、标准等构建了一套适合注册申请人和技术审评人员参考的技术审评评价规范，基于安全、有效的考虑，对产品的结构组成、主要危险源、技术指标、使用说明等方面进行了详细的阐述，以期符合临床使用需求的高质量产品尽快上市。便携式医用分子筛制氧机是发展趋势，集成节氧装置，达到车载、机载、船载等，注册申请人、技术审评人员和市场监管人员应根据新技术的发展，及时更新知识。