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环境监测描述了在洁净区或控制区内，为了监测微生物数量和菌落生长的变化趋势而进行的微生物检测。所测结果房间物理结构、空调净化系统性能、人员卫生、更衣活动、设备和清洁操作相关信息。
在过去十年里，环境监测已经变得更加复杂，正在从初的任意取样，到房间内假设一个网格然后监测每个网格，一直到现阶段注重风险评估并使用风险评估工具来确定佳合适的环境监测方法。
本文从以下几个重要方面探讨了将风险分析应用于环境监测的现有趋势：
· 确定监测频率：按照风险分析理念，确定不同类型洁净区的监测周期。
· 风险评估工具：运用风险分析工具建立环境监测的方法。
· 量化的方法：使用无菌灌装操作和案例分析来说明如何使用量化的方法去评估风险数据。
使用案例来自无菌药品生产工厂，其中大多数集中于无菌灌装;然而，理念和工具也同样适用于其他类型生产和包装操作的环境监测。
确定监测频率
合理的环境监测项目应当平衡利用资源和监测频率这二者的关系，只有这样才有意义。在欧洲，关于监测频率方面的指导资源非常有限，USP规定的监测频率不一定适用于所有的设备。可以从ISO标准获取一定的指导：主要是ISO 14644 and ISO 14698. 然而，这些标准不一定符合法律指导性文件，因为它们适用于多个行业的受控环境，不仅仅是标准更高的药品行业(Jahnke, 2001)。
在确定环境控制程序时，不同控制区域的监测频率可以基于每个功能区的“关键因子”来确定。
关键因子
监测频率所基于的临界机制目的在于监控关键工序步骤。因此，同相对封闭的初阶段生产工序而言，终制剂工序所接受的监控更多。
使用关键因子是一种基于各个关键区域风险分析以确定监测频率的方法。风险评估涉及到任何风险对产品的潜在影响。如，室温下开放式操作区域，暴露时间，存在水，这些将构成高风险并影响更高的风险。相反地，密闭工艺的区域，温度较低的区域形成更低的风险及相关风险。
从1到6，“1”为关键的，而“6”为不关键的，无菌灌装操作为1分;终制剂工序为2分，开放式操作工艺为3分等等。每位使用者都必须在特定区域使用该打分表并使用支持性理由来定义。基于评分表的监测频率的举例见图表1，其应用举例见图表2.
图表1 监测频率关键因子
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每个控制区域都将针对设定参数进行评估并使用使用一系列指导性问题来确定监测频率。确定标准要考虑两个主要区域：更多监测点的区域和更高监测频率的区域。这些要素的例子如下：
–给予更多监测点的区域包括
· “较脏”活动在洁净活动邻近的室内进行，即使是后期工序是洁净活动。
· 人员流动较多的区域(假设人是主要的微生物污染源)。可能包括走廊和更衣室。
转移通道
接受物料进入的区域
物料准备活动和放置活动持续时间(如：一个30分钟的工序相比一个6小时的操作，关键因子更低)
– 需要更高的监测频率
相比寒冷区域的温暖或室温区域。
相比干燥、室温区域的有水或水池的区域。
相比短时间敞开或封闭工序(取决于产品风险暴露时间)的开放性操作工序或开放式工厂生产线。
终制剂步骤，纯化，分装，产品灌装等。
一旦确定了每个控制区的监测频率，就应当定期回顾。回顾可能发现房间状态的变化从而需要改变监测频率或改成这个房间内使用不同的取样方式。比如回顾一年暑假后，部分房间的表面取样结果高于空气取样结果。在这种情况下，微生物学家可能选择改变监测频率并更多地做表面取样。基于这些数据，将更多地关注清洁消毒行为和频率(Sandle, 2004b)。
图表2 关键因子的应用
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如果两种类型的监测结果计数都较少，那么风险偏向于空气取样。这是因为空气取样是工序质量的直接显示并可以确定工序的控制，而表面取样显示清洁和消毒情况。如果根据趋势分析，表面取样结果普遍令人满意，那么要么减少取样点数，要么减少取样频率。如果之后的数据显示计数增长，则恢复原有监测频率。确实，按照调查需求，可适当地增加各种类型取样的频率。因此，关键因子法不仅对房间做出要求，也可以用作改变房间的取样类型(Ljungqvist 和Reinmuller, 1996)。
风险评估工具
一旦确定了每个房间的状态，就需要使用风险评估来确定环境监测的位置。ISO 14698使用基于风险的方法，药政当局也会增加询问制药企业这方面的问题。
基于风险的方法包括失效模式和影响分析(FMEA)、故障树 (FTA)和危害分析和关键控制点(HACCP), 所有这些都要求使用打分的方法。(其他方法包括：失效模式、影响效果和关键因素分析(FMECA)、危害可操作行分析(HAOP); 定量微生物风险评估(QMRA); 模块化工序风险模型(MPRM); 系统风险分析(SRA); 风险限制方法;和风险概要分析。)
现在，无定义方法，不同的方法在工序和复杂程度方面有所不同。然而常用的两种方法是应用于食品行业的危害分析和关键控制点(HACCP)，及应用于设备工程的失效模式和影响分析(FMEA)(Whyte和Eaton, 2004a)。
各种分析工具的相同之处在于都包括以下内容：
编制工作流程图
标出高风险区域
确定污染的潜在来源
确定合适的取样方法
协助确立警戒限和行动限
考虑工序和季节性活动的变化。
这些风险评估方法不仅仅和环境监测位置的选择相关。它们将环境监测系统用以确保设备、操作和行为符合规定的洁净室操作完整审核相结合。这些方法识别风险，评估风险，之后确定计划以小化，控制和监测风险。风险监测将帮助确定环境监测的频率、位置分布和(如：详细举例参见Sandle的文章 [2003a])。
本文列举了3种不同方法的例子：
使用图表使风险简单概念化
HACCP 危害分析和关键控制点
FMEA 失效模式和影响分析
图表法
图表3为使用简单图表分析环境监测风险举例。
图表3 风险分析的图表法
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HACCP危害分析和关键控制点
HACCP分析的七大原则包括：
1. | 确认危害或污染并评估其严重程度 |
2. | 确定关键控制点(CCPs) |
3. | 确定关键限度 |
4. | 确立监测系统并控制关键控制点。 |
5. | 当CCP不在控制范围内时，确定纠正措施 |
6. | 建立确认规程以确认HACCP系统运行正常 |
7. | 为所有的规程建立文件和报告系统 |
这7点每一点都是风险评估的关键步骤
序号 | 7点包括： | 举例包括： |
1. | 建立风险图或图表以识别污染源。图表应当显示污染的来源和路径。 | 1）邻近洁净室或隔离器的区域（如：气闸间、更衣室） 2）供气和房间空气 3）表面 4）人员机器和设备 |
2. | 评估这些来源的重要性并确定其是否是应当控制的危害。 | 1）存在于转运环节的污染物的数量。 2）污染物扩散或转移的难易程度取决于： --污染源与产品暴露的关键点的接近程度 --污染物穿越控制方法的难易程度。 -- 使用计分法可以大大有助于评估污染源的相对重要程度。 |
3. | 确定可以用来控制危害的方法。 | 1）空气供应使用过滤器 2）毗邻洁净室或隔离器的污染区域：压差、空气流动 3）房间空气：换气率、使用屏障 4）表面：灭菌，清洁消毒规程的有效性 5）人员：洁净服和手套、房间通风、培训 6）机器设备：灭菌，清洁有效性，排风系统 |
4. | 确定有效的取样方法以监测危害或危害控制方法或二者兼顾。 | 1）过滤器完整性测试 2）风速，换气次数 3）房间压差 4）尘粒数 5）空气取样器、培养皿、接触碟等 |
5. | 建立监测计划，规定“警戒”和“行动”限以及出限值时应采取的纠正措施。 | 1）危害越大，需要监测的数量越多 2）控制限范围内外的警戒限和行动限趋势分析 |
6. | 通过回顾关键指标如产品不合格率、取样结果控制方法等以确认污染控制系统运行正常。这些可以随着时间推移而调整。 | 1）数据回顾系统 2）模拟灌装试验 3）审计 4）再评估 – 危险、控制系统有效性、监测频率、警戒和行动限合理性 |
7. | 建立并维护文件系统 | 1）描述正在开展的步骤。 2）描述监测程序。 3）描述报告和回顾程序 |
在实施HACCP前，培训所有工序相关人员和采用多学科团队是非常重要的。比如评估团队可以由来自生产、工程、QC、QA、验证等部门的人员组成。
FMEA失效模式和影响分析
FMEA体系在其方法、计分和分类方面有所不同。所有方法都采用数值法。这里的例子，基于无菌检测隔离器，给以下每个类别都设定了分值(从1到5)：
严重程度 | 严重性反映失效的后果。 |
发生可能性 | 发生可能性发生次数是基于以往经验判断出的失效发生可能性。 |
可检测性 | 可检测性是指基于在线和离线的监测系统失效能有多大可能被监测到。 |
通过问一系列的问题，洁净间或隔离器系统的每个主要部分可以被分组或分级成关键部件。
这些问题包括：
1 | 设备有什么功能？其性能要求是什么？ |
2 | 是如何无法满足这些功能的？ |
3 | 什么会导致这些失效？ |
4 | 失效发生时会发生什么？ |
5 | 每次失效的影响有多大？其后果是什么？ |
6 | 如何预测或避免失效？ |
7 | 如果无法找到恰当的预防措施怎么办？ |
分值是1(非常好)至5分(非常差)。因此，严重性高为5分，可能性高也为5分;但是好的检测系统将打分为1分。
用这些标准，得出终的FMEA分数：
严重性得分x 可能性得分 x 可检测性得分
进一步行动决策取决于所得分数。在那些行动应给予多少分方面没有公开的指南可供参考。尽管如此，27是采取行动所建议的分数。27分是基于三个类别的分数都是中等分数来打分的(例如：数值“3”应用于严重性得分3x 发生次数得分3 x 检测得分3)，假设中等级(或更高的数值)为所有三个类别计分，那么即使在小值，系统也应该更详细地检查。
图表4 隔离器操作举例 隔离器运行区域举例以及隔离器所在房间风险如下。 关键区域描述：隔离器位于普通区。不要求无菌检测隔离器放置在洁净区。 FMEA失效模式和影响分析表：
FMEA得分：3x1x1=3 分析：房间环境没有问题。房间进入受控；采用了非环境中一般的微生物（嗜热杆菌）；对消毒循环进行挑战性试验；消毒所有进入隔离器的物品（使用二氧化氯为基础的杀孢子剂）；隔离器本身是一个有效的正压屏障（大于15帕斯卡）。根据以上细节，在隔离器内进行环境监测。监测的行动限为1CFU，以监测隔离器环境内的任何潜在污染物。 |
数值法
风险评估方法第三个要素是一旦事件发生立即评估风险。然后使用大量数据驱动的工具确保其重复性和重现性。以下使用无菌灌装工序的例子显示个别标结果和与操作相关的数据是如何检查的。随后将探讨不同工序的总体评估的实例。数值法可以应用于保持决策间的一致性。
个体评估
以下部分详述了用于量化制药企业洁净间污染风险的方法。所列模型基于Whyte 和 Eaton (2003a and b)的工作成果。
使用沉降碟计数评估产品风险
该方法应用于*区灌装点沉降碟的评估。从以下等式中可以评估出对产品可能的污染率。
污染率(%)= 沉降碟计数X(产品面积/皮氏培养皿的面积)X（产品暴露时间/沉降碟暴露时间）X100 |
皮氏培养皿的面积是个固定值，为90mm培养皿、64 cm2。
沉降菌计数法举例
皮氏培养皿面积= 64 cm2
沉降菌计数= 1 cfu
产品截面积= 1 cm2
产品暴露时间= 1 min
暴露时间= 240 min
将数值代入公式：
当将产品截面积设定为常量1时，公式可以应用于产品过滤监测。
关于风险的百分比并无定则。一些业内人士使用0.03%。这是基于注射用药协会PDA关于无菌灌装的调查(2002), 药品生产行业通常在培养基模拟灌装试验中允许0.03%肉汤培养基瓶的细菌生长作为“警戒限”(0.03% = 1/3,000, 3,000为培养基灌装的平均尺寸)。行动限通常定为3/3,000瓶or 0.1%。 这将构成高风险。从逻辑上，0.03到0.1之间为中等风险(Whyte和 Eaton, 2004c).
因此，在沉降碟上检测到的微生物风险, 当瓶子暴露在单向流中(UAF)中时小于0.1%可能残留在瓶颈处，风险类别见图表5.
图表5 微生物风险类型
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五指法取样评估
公式可以很好地应用于*相关的操作，例如：过滤连接、灌装设备与罐连接、灌装活动和冻干机进料。当操作人员只在B级区且对*操作没有影响的情况下，如果没有其他特别因素，自动视为低风险。(低风险并不意味着不采取行动或不评估。尽管如此，它的目的在于就对批的潜在风险方面使结果概念化。
可以使用以下公式：
微生物数量*位置*干预方法*操作持续时间
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在五指法取样评估举例中，位置、干预活动、持续时间需要作为重点。适用于位置、干预活动、持续时间类别的等级的逻辑举例见表格6,7和8。
图表6 重点位置举例
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图表7 重点干预活动举例
图表8 重点持续时间举例
基于培养基模拟试验平均时间，基于英国制药工厂的数据。 |
五指法评估实例
使用镊子灌装点操作持续时间1分钟五指法取样菌落数为1 cfu。
微生物数量x 位置 x 干预方法 x 操作持续时间
1 x 2.5 x 0.5 x 1 = 1.25
根据标准风险评估类别给分值定级：
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这些风险等级部分基于实例。基于过去6个月的历史数据，*的高记录为2 cfu: 使用镊子扶起倒瓶，并持续过120秒。得分为7.5, 属于中等风险类别。用户应当制定符合自己工厂实际情况的标准(Whyte和Eaton, 2004b).
表面取样评估
以下公式可以应用于灌装和过滤活动：
微生物数量x 风险因素A x风险因素B x 风险因素C
风险因素A=关键区域的接近程度
风险因素B=微生物扩散难易程度
风险因素C=控制措施的有效性
使用接触碟和擦拭法取样都应在操作结束之后进行。
可以使用以下方法确定风险因素：
*步是基于与关键区域的接近程度(灌装产品)确定为风险因素A。图表9所显示的逻辑可以用来确定风险因素A。
图表9 确定风险因素A
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第二步是基于微生物扩散或转移难易程度确定风险因素B。支持风险因数B的分析理论举例，见图表10。
第三步是通过评估控制方法的有效性评估风险因素C。图表11为该评估案例。
图表10 确定风险因数B
图表11 确定风险因数C
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表面取样案例：
传送带上检测为2(灌装机非接触产品位置)
使用公式：
微生物数量x风险因素A x风险因素B x风险因素C
2 x 1 x 1.5 x 1 = 3
根据以下风险评估类别，给风险分类：
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分数表是基于凭借直接接近关键区域或产品的高风险与产品接触位置的污染程度。
1 cfu菌落数的产品接触位置分数为9.4. 在多数的灌装区和洁净区，产品接触位置的取样结果预计为每1000个样品中有999个样品的菌落数为0.然而，非产品接触位置菌落数为3，归为中等风险类别。
空气取样评估
使用数值系统的空气样品风险分析可采用多种方法。然而，相关的公式计算起来非常复杂，因为通常不是所有的信息都是可获得的，活性粒子评估，如影响速度并不是可计算的。所以，数值评估如数值方法举例更为合适。
数值方法举例：
空气微生物数量(cfu /m3) x 空气微生物沉降速度(cm/s) x 产品暴露面积(cm2) x 暴露时间(s)
或者，基于接近程度和操作，可以使用非数值风险分析方法。举例见图表12.
图表12 非数值风险评估举例
注：当在*区，放置空气取样器的操作人员检测到微生物数量增长时，且增长为同类微生物，风险上升1个等级（如：低升为中，中升为高）。 |
确定灌装间的风险因素
灌装区内高生物负荷的位置通常菌落数含量更大。可以根据其与关键区域的接近程度、扩散或转移的难易程度和控制方法的有效性，对位置进行风险评估。
图表13中的表格可以作为风险分析的工具，并用于协助调查。该表格作为之前所探讨的风险分析工具的补充。
图表13 灌装间风险评估举例
产品类型和是否进行进一步处理也可以影响风险因数。举例见图表14. 在考虑高风险的批次时，可以考虑并评估产品的进一步处理（1=低风险， 4=高风险）。 图表14 与产品相关的风险评估因数
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整体评估
整体评估所采用的方法包括操作历史检查并设定合格值。95%分离点被视为合适的分离点。
关键性得分
关键性得分是一种评估环境监测期间总体结果的一种方法。例如它可能是一批灌装产品。检查期间的数据每个出预先设定的警戒限或行动限的点要加分。之后将总分相加，将所获结果对照不合格标准。
根据在合理的时间段内(如一年)产生的历史数据评估预设。举例如下：
*
检查灌装操作产生的结果(活性粒子数量和灌装期间平均尘埃粒子数量)。根据图表15和图表16中的标准，得出每个结果的分数，其等于或出警戒限或行动限。图表15和图表16列出了*条件下的标准。
图表15 *的活性粒子计数标准
图表16 *尘埃粒子计数标准
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B级
检查灌装操作产生的结果(活性粒子数量和灌装期间平均尘埃粒子数量)。根据图表17和图表18中的标准，得出每个结果等于或出警戒限或行动限的分数。
图表17 B级活性粒子计数标准
表格18 B级尘埃粒子计数标准
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如果警戒或行动限设定相同的菌落数，那么应当在警戒限和行动限二者中做出选择。这就产生了B级区分数。为产生关键性总得分，将两个分数相加(*+B级)。
一旦产生数据，确定临界值(大约95%的数据在该值之下，5%的数据在该值之上)。该值用于评估“不合格”灌装操作。
图表19简单呈现了这种评估方法。对于数值设定，临界值经计算得出，为25，是样品灌装数据的95%。
图表19显示，在一特定时间段内，部分灌装操作的严重程度值出了临界值(见灌装数12到15)。经过纠偏措施后，灌装得分减少(见灌装数16到29)，情况恢复控制状态。
结论
风险分析方法是现行GMP中关于微生物环境监测的重要议题。本文列举了风险评估方法的可行工具;然而，每种洁净室或隔离器都会有小的差异。微生物家必须考虑环境的各个方面并确定适合系统的监测，之后验证方法和所选择的位置。
所采用的方法应当以书面形式细化并经高层管理人员批准。在此之后，将建立一个严谨的系统以满足管理需求并协助用户评估环境监测情况或结果的风险。
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公司主营净化工作台系列、风淋室系列、通风柜系列，生物安全柜系列被广泛应用于医疗卫生、电子、制药、生物、食品、农林、畜牧兽医、检验检疫、航空航天、汽车制造、精密仪器、大专院校和各科研机构，在和东南亚市场享有高的声誉。
