この規格 プレビューページの目次
※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
A.2 特定の節および副節の合理性
第 5 条 —粒子状物質の排出
人間の気道への粒子状物質の浸透と沈着は、複雑な問題です。
以下は参考文献 [6] からの抜粋です。
理解を深めるために、呼吸器系の概略図を図 A.1 に示します。人間の呼吸器系のさまざまな領域、つまり鼻咽頭 (または胸郭外)、気管気管支、肺胞を示しています。
空気中を漂うのに十分なほど小さい粒子状物質は、鼻 (鼻経路) または口 (経口経路) から吸入することができます。吸入の確率は、粒子状物質の直径(粒子の空気力学的直径)、体の周りの空気の動き、および呼吸数に依存します。吸入された粒子状物質は、生理学的および粒子状物質に関連する要因の全範囲に応じて、堆積するか、再び吐き出される可能性があります。沈降の 5 つのメカニズムは、沈降、慣性衝突、拡散 (0.5 μm 未満の非常に小さな粒子状物質の場合にのみ重要)、傍受、静電沈着です。沈降と衝突は、吸入された空中浮遊粉塵に関連する最も重要なメカニズムであり、これらのプロセスは粒子状物質の直径によって支配されます。異なる地域で蓄積された量には、個人間に大きな違いがあります。
粒子状物質に対する米国 EPA の制限は、物質の組成に関係なく、空気の体積あたりの (指定された粒子サイズ範囲の) 粒子の総質量として指定されています。現在、粒子状物質の危険性に関する科学文献は、このアプローチを支持しています。吸入された微粒子の特性と健康への影響との関係を調査した研究では、粒子サイズが健康への危険性と強く相関していることが確認されています[7][8] 。
吸入された最大の粒子状物質は、直径が約 30 µm を超え、口唇または鼻孔の入口と喉頭の間の気道に堆積します。鼻呼吸中、粒子状物質は、鼻毛によるろ過と気流の方向が変わる衝突によって鼻に堆積します。沈着後の保持は、鼻の内側を覆う粘液によって助けられます。ほとんどの場合、特に低流量および中流量の場合、経鼻経路は経口経路よりも効率的な粒子状物質フィルターです。したがって、通常、一部またはすべての時間、口から呼吸する人は、完全に鼻から呼吸する人よりも、より多くの粒子状物質が肺に到達し、そこに沈着することが予想されます.運動中、鼻腔の流れ抵抗により、ほぼすべての人が口呼吸に移行します。粒子状物質の堆積と保持に影響を与えるその他の要因には、喫煙と肺疾患が含まれます。
鼻咽頭領域に沈着しない粒子状物質のうち、より大きなサイズのものは気管気管支気道領域に沈着し、後に粘膜繊毛クリアランスによって除去されるか、溶解する場合は溶解によって体内に入る可能性があります。小さいサイズのものは、吸入されたガスが血液に吸収される肺胞領域 (図 A.1 を参照) に浸透する可能性があります。直径に関しては、10 μm 粒子の約 1% だけが肺胞領域まで到達するため、通常、10 μm がこの領域への浸透の実際的なサイズの上限と見なされます。肺胞領域での最大沈着は、直径約 2 μm の粒子で発生します。これより大きいほとんどの粒子状物質は、肺のさらに上に沈着します。より小さな粒子状物質の場合、ほとんどの堆積メカニズムは効率が低下するため、2 μm 未満の粒子状物質の堆積は、約 0.5 μm で約 10% から 15% になるまで少なくなります。この粒子状物質のほとんどは、堆積することなく再び吐き出されます。さらに小さい粒子状物質では、拡散が有効なメカニズムであり、堆積確率が高くなります。したがって、沈着は直径約 0.5 µm で最小になります。
図 A.1 —人間の気道の模式図
Key
| 1 | 鼻咽頭（胸郭外）領域 |
| 2 | 吸入空気 |
| 3 | 気管気管支領域 |
| 4 | 喉頭 |
| 5 | 肺胞領域 |
粒子状物質が小さければ小さいほど、肺の奥深くまで浸透し、体がそれを排除するのに時間がかかります.もともと、粒子状物質に関する主な健康上の懸念は呼吸器の健康に焦点が当てられていましたが、現在、心血管系への影響の証拠が新たに出てきています.
粒子状物質の健康への影響と許容レベルに関する包括的な根拠については、米国環境保護庁の 40 § CFR Part 50 を参照してください[5] 。
粒子状物質への曝露レベルの上昇は、肺機能の低下、および咳、息切れ、喘息発作などの呼吸器系の苦痛の増加と関連しています[9] 。小さな粒子状物質は、大きな粒子状物質よりも健康に大きなリスクをもたらします。これは、小さな粒子状物質はより毒性が高く、より深く肺に吸い込まれるためです。より小さいサイズの粒子状物質は、肺胞領域に保持され、間質部位にさらに深く浸透することができます[10][11] 。
以下は情報提供のみを目的とし、本書に記載されている粒子濃度を概観するために提供されています。表 A.1 は、ISO 16000-37:—、附属書 B から取得したものです。この表は、住宅施設の室内空気測定を通じて得られた PM 10 、PM 2.5および超微粒子の濃度範囲について得られた経験値の有益なリストです。ドイツ語に。
表 A.1 —分画 PM 10および PM 2.5の粒子濃度範囲の経験値
| 室内状況 | 測定粒子 分数 | の経験値 典型的な濃度範囲 | 濃度は依存します 特に |
|---|---|---|---|
| I 人の存在と一般的な活動 | |||
| 住居 | 午後10時 | 10～80 | 数と活動 |
| 午後2時5分 | 10～40 | ||
| 学校・保育園 | 午後10時 | 40～150 | |
| 午後2時5分 | 10～40 | ||
| オフィス | 午後10時 | 20～60 | |
| 午後2時5分 | 10～40 | ||
| II 特定のユーザー活動 | |||
| タキシード | 午後10時 | 50～500 | 数/数量 |
| 午後2時5分 | 20～100 | ||
| 掃除機の使用 | 午後10時 | 30～150 | 汚染度、 ろ過性能 |
| 午後2時5分 | 10～40 | ||
| 調理・湯沸かし | 午後10時 | 40～100 | 期間と強度 |
| コンロ・暖炉 | 午後10時 | 40～200 | 暖炉・ストーブ工事、暖房材、煙突 |
5.7 節 — パーティクルカウンターによる粒子状物質排出量の測定
粒子カウンターの出力読み取り値が何を意味し、どの単位で表示されるかを正確に理解するには、粒子カウンターの使用説明書を参照してください。
「立方メートルあたりの粒子数」から「立方メートルあたりの質量」に変換するには、粒子の平均密度を決定する必要があります。ほとんどの医療機器では、医療機器の製造材料を考慮することで、このドキュメントの目的に十分な精度でこれを推定できます。たとえば、医療機器の大部分がプラスチック構造である場合、放出される粒子はプラスチック基材から発生する可能性が最も高いため、構造に使用されるタイプのプラスチックの平均密度を使用できます。これらの計算では、直径の定義に従って、粒子の形状は球形であると仮定されます。
例
呼吸回路に使用されるポリマーの典型的な密度は 0.9 g/cm 3です。したがって、直径1 µm の粒子の体積は [(4/3) π r 3 ] = 0.52 µm 3 , = 0.52 × 10 −12 cm 3であり、したがって、重さは 0.52 × 0.9 × 10 −12 g = 0.47 になります。 × 10 −12 g = 0.47 × 10 −6 µしたがって、各粒子はこれだけの重さです。粒子カウンターが 10 6粒子/m³ (直径1 µm) の読み取り値を与える場合、上記で得られた質量を使用すると、1 µm 粒子/m³ の質量は 0.47 × 10 -6 × 10 6 µg = 0, 47 µg です。 .
他の医療機器は、タービン エンジン ハウジング用のアルミニウムなど、他の材料で作られています。このような医療機器から発生する可能性のある粒子は、アルミニウムの密度を持ち、この密度 (約 2.7 g/cm 3 ) が計算に使用されます。
放出された粒子の発生源または組成が不明な場合、この密度から質量への変換は容易に達成できません。この場合、医療機器の材料の最悪の場合の密度が使用されます。計算を簡素化するために、放出される粒子はすべて、医療機器から発生する可能性が高い最も密度の高い物質であると仮定することができます。
附属書 B
基本原則への参照
この文書は、ISO 16142-1 [3]に従って、医療機器のコンポーネントとしてのガス経路の安全性と性能の基本原則をサポートするために作成されました。この文書は、適合性評価の目的で受け入れられることを意図しています。
この文書への準拠は、ISO 16142-1 の特定の必須原則への準拠を示す 1 つの手段を提供します。他の手段も可能です。表 B.1 は、この文書の条項と副条項を ISO 16142-1 の基本原則に対応付けています。
表 B.1 —この文書と基本原則との対応
| 基本原則 ISO16142-1 | 対応する条項/ この文書の副次条項 | 適格な発言/メモ |
|---|---|---|
| 8.1 a) | 第4条、第5条 | 毒性に関連する部分のみが扱われます。 |
| 8.1b) | 第4条、第5条 | |
| 8.2 | 第4条、第5条 | |
| 8.4 | 第4条、第5条 | |
| 8.5 | 第4条、第5条 | 医療機器からの物質の放出に関連する部分のみが扱われます。 |
附属書C
用語 — 定義された用語のアルファベット順のインデックス
注ISO Online Browsing Platform (OBP) および IEC Electropedia は、これらの用語および定義の多くへのアクセスを提供します。
| 学期 | ソース |
|---|---|
| 空力直径 | 3.1 |
| 付属品 | ISO 18562-1:2017, 3.1 |
| 管轄当局 | ISO 16142-1:2016, 3.1 |
| 生体適合性 | ISO 18562-1:2017, 3.2 |
| 直径 | 3.1 |
| 期待耐用年数 | ISO 18562-1:2017, 3.3 |
| 処方 | ISO 18562-1:2017, 3.4 |
| ガス経路 | ISO 18562-1:2017, 3.5 |
| 危険 | ISO 14971:2007, 2.2 |
| メーカー | ISO 14971:2007, 2.8 |
| 医療機器 | ISO 18562-1:2017, 3.7 |
| 医療用ガスパイプラインシステム | ISO 7396-1:2016, 3.36 |
| 通常使用 | ISO 18562-1:2017, 3.9 |
| 粒子状物質 | ISO 18562-1:2017, 3.10 |
| 忍耐強い | ISO 18562-1:2017, 3.11 |
| 処理する | ISO 14971:2007, 2.13 |
| 危険 | ISO 14971:2007, 2.16 |
| 危機管理 | ISO 14971:2007, 2.22 |
| リスク管理ファイル | ISO 14971:2007, 2.23 |
| タイプテスト | ISO 18562-1:2017, 3.15 |
参考文献
| [1] | ISO 7708:1995, 空気の質 — 健康関連サンプリングの粒子サイズ分画の定義 |
| [2] | ISO 10993（全部）、医療機器の生物学的評価 |
| [3] | ISO 16142-1:2016, 医療機器 — 医療機器の安全性と性能に関する認識済みの基本原則 — Part 1: すべての非 IVD 医療機器の一般的な基本原則と追加の特定の基本原則、および規格の選択に関するガイダンス |
| [4] | ISO 16000-37:- 1 、室内空気 - Part 37: PM 2.5 の測定方法 |
| [5] | 米国連邦規則集、40 § CFR Part 50, 国家の一次および二次大気質基準。入手先: http://www.ecfr.gov/cgi-bin/text-idx?tpl=/ecfrbrowse/Title40/40cfr50_main_02.tpl |
| [6] | 世界保健機関 (WHO)、室内空気質: 有機汚染物質。 EUROレポートと研究、いいえ。 111. コペンハーゲン |
| [7] | ハリソンRM, 大気中の粒子状物質：健康への影響にとって重要な粒子特性.理科トータル環境。 2000 年 4 月、249(1) pp.85-101 |
| [8] | Schwarze PE et al.、粒子状物質の特性と健康への影響: 疫学的および毒物学的研究の一貫性。ハム。 Exp.Toxico 2006年10月25日(10) pp.555-579 |
| [9] | WHO/SDE/OEH, 作業環境における危険防止と管理: 浮遊粉塵、99.1入手先: http://www.who.int/occupational_health/publications/en/oehairbornedust3.pdf |
| [10] | Dockery DW, Pope CA, Xu XP, Spengler JD, Ware JH, Fay ME 他 米国の 6 都市における大気汚染と死亡率の関連。 N. Engl. J. Med. 1993年、329ページ |
| [11] | Oberdorster G, Oberdorster E, Oberdorster J ナノ毒性学: 超微粒子の研究から発展した新たな分野。環境健康の視点。 2005年、113ページ |
A.2 Rationale for particular clauses and subclauses
Clause 5 — Particulate matter emissions
Penetration and deposition of particulate matter in the human respiratory tract are complicated subjects.
The following is adapted from an extract from Reference [6].
For better understanding, a schematic representation of the respiratory system is presented in Figure A.1. It shows the different regions of the human respiratory system, namely, nasopharyngeal (or extrathoracic), tracheobronchial and alveolar.
Particulate matter small enough to stay airborne can be inhaled through the nose (nasal route) or the mouth (oral route). The probability of inhalation depends on the particulate matter diameter (particle aerodynamic diameter), air movement around the body, and breathing rate. The inhaled particulate matter can then either be deposited or exhaled again, depending on a whole range of physiological and particulate matter-related factors. The five deposition mechanisms are sedimentation, inertial impaction, diffusion (significant only for very small particulate matter <0,5 µm), interception and electrostatic deposition. Sedimentation and impaction are the most important mechanisms in relation to inhaled airborne dust, and these processes are governed by particulate matter diameter. There are significant differences between individuals in the amount deposited in different regions.
The US EPA limits for particulate matter are specified as overall mass of particulates (of specified particle size range) per volume of air, irrespective of the material composition. At present, the scientific literature on hazards of particulate matter supports this approach. Studies that have investigated the properties of inhaled particulates and their relation to health outcomes have identified particle size as strongly correlated with hazard to health[7][8].
The largest inhaled particulate matter, with diameter greater than about 30 µm, is deposited in the air passages between the point of entry at the lips or nares and the larynx. During nasal breathing, particulate matter is deposited in the nose by filtration by the nasal hairs and impaction where the airflow changes direction. Retention after deposition is helped by mucus, which lines the nose. In most cases, the nasal route is a more efficient particulate matter filter than the oral route, especially at low and moderate flowrates. Thus, people who normally breathe part or all of the time through the mouth can be expected to have more particulate matter reach the lung and deposit there than those who breathe entirely through the nose. During exertion, the flow resistance of the nasal passages causes a shift to mouth breathing in almost all people. Other factors influencing the deposition and retention of particulate matter include cigarette smoking and lung disease.
Of the particulate matter, which fails to deposit in the nasopharyngeal region, the larger sizes deposit in the tracheobronchial airway region and can later be eliminated by mucociliary clearance or, if soluble, can enter the body by dissolution. The smaller sizes can penetrate to the alveolar region (see Figure A.1), the region where inhaled gases can be absorbed by the blood. In diameter terms, only about 1 % of 10 µm particles get as far as the alveolar region, so 10 µm usually is considered the practical upper size limit for penetration to this region. Maximum deposition in the alveolar region occurs for particles of approximately 2 µm diameter. Most particulate matter larger than this is deposited further up in the lung. For smaller particulate matter, most deposition mechanisms become less efficient, so deposition is less for particulate matter smaller than 2 µm until it is only about 10 % to 15 % at about 0,5 µm. Most of this particulate matter is exhaled again without being deposited. For still smaller particulate matter, diffusion is an effective mechanism and deposition probability is higher. Deposition is therefore at a minimum at about a diameter of 0,5 µm.
Figure A.1—Schematic representation of the human respiratory tract
Key
| 1 | nasopharyngeal (extrathoracic) region |
| 2 | inhaled air |
| 3 | tracheobronchial region |
| 4 | larynx |
| 5 | alveolar region |
The smaller the particulate matter, the deeper into the lungs it can penetrate and the longer it takes for the body to eliminate it. Originally, the main health concerns with regard to particulate matter were focussed on respiratory health, but now there is emerging evidence of effects on the cardiovascular system as well.
Refer to 40 § CFR Part 50 from the Environmental Protection Agency of the USA for a comprehensive rationale about the health effects of particulate matter and acceptable levels[5].
Elevated levels of particulate matter exposure have been associated with the declines in lung function and with increases in respiratory system distress such as cough, shortness of breath and asthma attack[9]. Smaller particulate matter poses greater risk to health than larger particulate matter because smaller particulate matter is more toxic and is breathed more deeply into the lungs. Smaller sized particulate matter is retained in the alveolar region and can penetrate even deeper into interstitial sites[10][11].
The following is provided for information only and to put the particle concentrations mentioned in this document into perspective. Table A.1 is taken from ISO 16000-37:—, Annex B. This table is an informative listing of empirical values obtained for concentration ranges of the fractions PM10, PM2,5 and ultrafine particles through indoor air measurements of residential premises in Germany.
Table A.1—Empirical values for particle concentration ranges of the fractions PM10 and PM2,5
| Indoor situation | Measured particle/ fraction | Empirical values of typical concentration ranges | Concentration depends in particular on |
|---|---|---|---|
| I Presence and general activities of persons | |||
| Dwellings | PM10 | 10 to 80 | Number and activity |
| PM2,5 | 10 to 40 | ||
| Schools, day nurseries | PM10 | 40 to 150 | |
| PM2,5 | 10 to 40 | ||
| Offices | PM10 | 20 to 60 | |
| PM2,5 | 10 to 40 | ||
| II Specific user activities | |||
| Smoking | PM10 | 50 to 500 | Number/quantity |
| PM2,5 | 20 to 100 | ||
| Using a vacuum cleaner | PM10 | 30 to 150 | Degree of pollution, filtration performance |
| PM2,5 | 10 to 40 | ||
| Cooking/preparing hot water | PM10 | 40 to 100 | Duration and intensity |
| Stove/fireplace | PM10 | 40 to 200 | Fireplace/stove construction, heating material, chimney |
Subclause 5.7 — Measuring particulate matter emissions by particle counter
Refer to the instructions for use of the particle counter to clarify exactly what the output reading of the particle counter means and in what units it is presented.
To convert from “number of particles per cubic metre” to a “mass per cubic metre”, the average density of the particles needs to be determined. For most medical devices, this can be estimated with sufficient accuracy for the purposes of this document by considering the materials of manufacture of the medical device. For example, if the medical device is of mostly plastic construction, then an average density of the type of plastics used in the construction can be used, since emitted particles will be most likely to arise from plastic base materials. In these calculations, the shape of the particle is assumed to be spherical, in keeping with the definition of diameter.
EXAMPLE
A typical density of a polymer used in breathing circuits is 0,9 g/cm3. So a particle with a diameter of 1 µm has a volume of [(4/3)·π·r3] = 0,52 µm3, = 0,52 × 10−12 cm3 and would therefore weigh 0,52 × 0,9 × 10−12 g = 0,47 × 10−12 g = 0,47 × 10−6 µg. So each particle weighs this much. If the particle counter gives a reading of 106 particles/m³ (diameter of 1 µm), then using the mass derived above, the mass of 1 µm particles/m³ is 0,47 × 10−6 × 106 µg = 0,47 µg.
Other medical devices are made of other materials, for example, aluminium for a turbine motor housing. The particles likely to arise from such a medical device would then have the density of aluminium, and this density (approximately 2,7 g/cm3) is used in the calculation.
If the source or composition of the particles emitted is not known, then this density to mass conversion is not easily accomplished. In this case, the worst-case density of materials in the medical device is used. To simplify the calculations, it is possible to assume that the particles emitted are all of the densest material likely to arise from the medical device.
Annex B
Reference to the essential principles
This document has been prepared to support the essential principles of safety and performance of gas pathways as components of medical devices according to ISO 16142-1 [3]. This document is intended to be acceptable for conformity assessment purposes.
Compliance with this document provides one means of demonstrating conformance with the specific essential principles of ISO 16142-1. Other means are possible. Table B.1 maps the clauses and subclauses of this document with the essential principles of ISO 16142-1.
Table B.1—Correspondence between this document and the essential principles
| Essential principle of ISO 16142‑1 | Corresponding clause(s)/ subclause(s) of this document | Qualifying remarks/notes |
|---|---|---|
| 8.1 a) | Clause 4, Clause 5 | Only the part relating to toxicity is addressed. |
| 8.1 b) | Clause 4, Clause 5 | |
| 8.2 | Clause 4, Clause 5 | |
| 8.4 | Clause 4, Clause 5 | |
| 8.5 | Clause 4, Clause 5 | Only the part relating to egress of substances from the medical device is addressed. |
Annex C
Terminology — Alphabetized index of defined terms
NOTE The ISO Online Browsing Platform (OBP) and the IEC Electropedia provide access to many of these terms and definitions.
| Term | Source |
|---|---|
| aerodynamic diameter | 3.1 |
| accessory | ISO 18562-1:2017, 3.1 |
| authority having jurisdiction | ISO 16142-1:2016, 3.1 |
| biocompatibility | ISO 18562-1:2017, 3.2 |
| diameter | 3.1 |
| expected service life | ISO 18562-1:2017, 3.3 |
| formulation | ISO 18562-1:2017, 3.4 |
| gas pathway | ISO 18562-1:2017, 3.5 |
| hazard | ISO 14971:2007, 2.2 |
| manufacturer | ISO 14971:2007, 2.8 |
| medical device | ISO 18562-1:2017, 3.7 |
| medical gas pipeline system | ISO 7396-1:2016, 3.36 |
| normal use | ISO 18562-1:2017, 3.9 |
| particulate matter | ISO 18562-1:2017, 3.10 |
| patient | ISO 18562-1:2017, 3.11 |
| process | ISO 14971:2007, 2.13 |
| risk | ISO 14971:2007, 2.16 |
| risk management | ISO 14971:2007, 2.22 |
| risk management file | ISO 14971:2007, 2.23 |
| type test | ISO 18562-1:2017, 3.15 |
Bibliography
| [1] | ISO 7708:1995, Air quality — Particle size fraction definitions for health-related sampling |
| [2] | ISO 10993 (all parts), Biological evaluation of medical devices |
| [3] | ISO 16142-1:2016, Medical devices — Recognized essential principles of safety and performance of medical devices — Part 1: General essential principles and additional specific essential principles for all non-IVD medical devices and guidance on the selection of standards |
| [4] | ISO 16000-37:— 1 , Indoor air — Part 37: Strategies for the measurement of PM 2.5 |
| [5] | US Code of Federal Regulations, 40 § CFR Part 50, National primary and secondary ambient air quality standards. Available from: http://www.ecfr.gov/cgi-bin/text-idx?tpl=/ecfrbrowse/Title40/40cfr50_main_02.tpl |
| [6] | World Health Organization (WHO), Indoor air quality: Organic pollutants. EURO Reports andStudies, No. 111. Copenhagen |
| [7] | Harrison R.M., Particulate matter in the atmosphere: which particle properties are important for its effects on health. Sci. Total Environ. Apr 2000, 249(1) pp. 85–101 |
| [8] | Schwarze P.E. et al., Particulate matter properties and health effects: consistency of epidemiological and toxicological studies. Hum. Exp. Toxicol. Oct 2006, 25(10) pp. 555–579 |
| [9] | WHO/SDE/OEH, Hazard Prevention and Control in the Work Environment: Airborne Dust, 99.14. Available from: http://www.who.int/occupational_health/publications/en/oehairbornedust3.pdf |
| [10] | Dockery D.W., Pope C.A., Xu X.P., Spengler J.D., Ware J.H., Fay M.E. et al., An association between air-pollution and mortality in 6 United-States cities. N. Engl. J. Med. 1993, pp. 329 |
| [11] | Oberdorster G., Oberdorster E., Oberdorster J., Nanotoxicology: An emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles. Environ. Health Perspect. 2005, pp. 113 |