技术背景

无菌药品是指法定药品标准中列有无菌检测项目的制剂和原料药，包括注射剂、眼用制剂、无菌软膏剂、无菌混悬剂等。目前工程中，以注射剂产品为主的厂房占据了很大的比重。

无菌药品生产质量风险管理中，人员及其活动被视为重大的污染源。一方面通过人员对环境的污染间接影响产品带菌量，另一方面，某些生产操作中，人员与物料或药液有可能相互接触，从而直接污染产品。

生产设备的状况、尤其是对降低药液带菌量有显著作用的过滤器、送风风速、灌装线上气流流型等，也对产品灭菌前微生物污染水平产生影响。

因此无菌生产中，洁净空气对暴露产品、与产品直接接触的包装材料的直接吹拂是至关重要，是确保产品不受污染的重要措施。

法规要求

流型可视化测试作为评价气流流型组织的一种有效方法，建议在新建厂房、厂房改造或厂房变更后实施。应当注意的是，对于已建成并投产的厂房，一些改动经过风险评估后（如空调系统的改动、无菌工艺设备的改动或者高效过滤器的改动等），认为有可能影响气流流型的，应当重新进行气流流型测试。对于无改动的，应当结合设备运行稳定性，无菌验证结果等综合因素确定再验证的周期。

通过气流流型测试提供书面及影像文件证明，灌装线的高风险操作区设置的层流系统，能够均匀的送风，其气流流型为垂直单向流，同时也通过气流流型测试来检查干预操作的合理性。

EU GMP 中提到一个词“First Air” Refers to filtered air that has not been interrupted prior to contacting exposed product and product contact surfaces with the potential to add contamination to the air prior to reaching the critical zone.

初始气流：指在接触暴露的产品和产品接触表面之前没有被阻碍从而在到达关键区之前不太可能被污染的经过过滤的气流。通过气流研究可以发现不可接受的气流形式，人员的干预操作，物品等对First Air的影响。

国内外的监管机构在对小容量无菌制剂生产场地进行检查时，气流流型测试（烟雾研究）是必看的内容，FDA也因此开出过很多的警告信，关于烟雾研究的缺陷分析。

气流可视化研究（即烟雾研究）用于确认无菌设施内的单向气流模式，气流可视化研究包括静态研究和动态研究。静态研究为了证明ISO 5（A级）区域内的气流是单向的，动态研究是为了证明ISO 5（A级）区域内的气流是单向的，确认设施和设备的设计、设备操作和人员的无菌操作（干预操作）不会破坏“初始气流”。

如果关键区域的单向流的气流不足（由于设计问题造成的湍流和干预期间造成初始气流被截断）可能会导致关键区域内暴露的产品和组件受到污染，从而对产品的无菌性造成风险。

成功的烟雾研究报告包括对烟雾研究的全面分析，证明在静态和动态条件下达到了可接受标准的气流。如果烟雾研究发现不可接受的气流形式（例如，设备操作和/或人员干预导致的初始气流被中断）或湍流应进行调查，确定根本原因并采取相应措施（例如，灌装线或设备维修、人员行为/无菌技术的改变、空气速度的调整）。

还应定期（比如每两年一次）进行烟雾研究，从而证明一直处于验证范围内。

尽管cGMP等相关法规中并未具体提及烟雾测试或气流可视化研究，但是在官方的检查中因为烟雾测试的缺乏或不充分而给出了警告。

烟雾研究方案的要素

对于新设备，影响无菌区的设施/设备（如层流系统）发生变化后，以及在无菌活动/干预操作发生变化后，应进行相应的烟雾研究。

应在烟雾研究方案中明确规定测试的目标、人员职责，用于烟雾测试的工具，静态测试和动态测试的可接受标准。

为了确保烟雾测试研究，在烟雾测试方案中应包括以下要素：

• 制定、实施、审查和批准烟雾研究的责任

• 关键区域的平面图，包括灌装线内的细节以及灌装线周围支持区域内的设备（可以在该平面图上标记无菌操作人员的干预位置，烟雾测试时烟雾源的位置，拍摄烟雾测试的摄像机位置等等）。通过该平面图也可以向检查员详细的介绍干预的实施地点和相机的位置，从而帮助检查员更好的理解烟雾测试的过程。

• 使用的烟雾发生器类型和发烟源（例如：注射用水/液氮/干冰等），通过正确的比例能够获得很好的发烟效果，或者采用更好的发烟装置。目前市面上大多是水雾发烟，实际的效果可能并不是那么理想（笔者在进行烟雾研究试验时发现，在离工作台面稍微高一些时，市面上的水雾发烟装置发的烟，还没有到达工作面时就消失了，拍摄出来的视频更是很难看出实际情况）。在市面上还有一些其他发烟介质，如乙二醇和甘油，实际上应避免使用这些介质，防止火灾及颗粒残留对关键区域造成污染，尽量使用上面介绍的注射用水等去离子水。

• 烟雾研究应包括：静态和动态。

• 验收标准

• 如果不符合验收标准，应采取相应的措施（例如，通过调查确定根本原因，并实施纠正与预防措施[CAPA]，以消除不符合项的再次发生。在实施CAPA后，应进行新的烟雾研究。）

• 烟雾研究视频的标记，为了帮助观阅了解视频中接下来的项目是什么，通常在进行项目之前有相应的标识语用于说明，或者通过后期视频的剪辑添加。

• 拍摄视频时应考虑白色背景与白色烟雾的叠加，反射，遥控拍摄等情况。

• 在进行拍摄时，所有参与人员均应按照SOP的要求，穿着合适的洁净服，并遵守无菌区行为规范。因为检查员在进行审查时，并不是只审查与烟雾研究相关的研究，烟雾研究做的越好，审查员就越会关注烟雾研究以外的东西。如使用的工具、操作人员的着装、动作幅度，操作速度等等，因此在进行烟雾研究时务必要注意这些内容。如果在拍摄过程中操作人员没有按相应的SOP进行，那么审查人员就会将注意力从烟雾研究转移到相关的穿着规范及标准操作的问题上。

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【灌装机（线）气流流型拍摄】

拍摄的考虑

摄影本身就是一门艺术，除非这是参与拍摄的人的业余爱好，或者负责拍摄的人有天生的艺术倾向，否则在洁净室环境中进行记录可能非常困难。以下是关于摄影和拍摄烟雾研究相关主题的讨论：

“白上白”

典型的无菌区洁净室墙面、地面、天花板甚至衣服都是白色的，设备的框架是银白色的不锈钢材质。所产生的烟雾通常会“消失”，并变得不可见，因为它是白色的，并被引入背景中的白色墙壁（即，白色上的白色）。为了解决这个问题，最好在背景中挂一块深色材料，比如用胶带粘在墙上的黑色塑料布。这样可以清楚地看到烟雾，并且可以很容易地将塑料布移除并移动到其他拍摄区域，直到烟雾研究完成

顶部开始

烟雾从HEPA均流板处开始引入，烟雾随着气流向下流动，一直到设备的工作面。烟雾发生器喷出的烟雾方向应与气流在同一平面，但烟雾发生器喷嘴的方向应垂直向上，这样才能证明HEPA能提供足够的动力使气流向下形成垂直单向流。

如上图，图a为烟雾喷出的方向与气流方向一致，图b为烟雾喷出方向与气流方向相反，图c为烟雾喷出方向与气流方向成任意角度。图a因为烟雾被喷出的方向与气流方向一致，这样烟雾发生器就会给烟雾提供一个向下的动力，假如层流垂直向下的气流动力不足，而因为烟雾发生器提供了一个向下的动力，就有可能使烟雾垂直向下，到达工作面。图b烟雾发生器喷出的烟雾方向是垂直向上的，那么烟雾受到向下气流的阻力之后，带着烟雾向下运动到工作面，能够说明HEPA能够提供足够的动力是内部空气形式垂直向下的单向流。图c烟雾喷出方向与气流成一定的角度时，同时收到气流向下的力，那么烟雾有可能形成下图的情况。所以在进行烟雾研究时，烟雾喷发的方向应选择与气流平行且相反的方向。

在拍摄烟雾视频时，可以使用相机的缩放功能来捕捉细节，在拍摄时应尽量保持稳定，如果空间足够，可以使用三角架固定相机，如果空间受限，那么就需要拍摄人员尽量保持手持稳定。

其他活动

烟雾研究应在停产期间进行，通常设备进行维护以及其他的活动都可能在这个阶段进行，因此部门之间应相互协调好，比如开关门等会影响测试区域的压差。如果在进行烟雾研究时，其他房间在进行其他活动，摄像人员应该注意，不要通过窗户或门将其他的活动拍摄进来，还应注意防止光的反射等等干扰，因此这些干扰很容易在审查视频时吸引审查员的目光。

全景介绍

可以先拍摄工作区域的全景，向视频审查员介绍总体情况，包括房间的布局，所要进行烟雾研究区域的平局以及周围的辅助区域，这将更好的帮助审查人员了解整体的布局情况，可以拍摄平面图指出所要进行烟雾研究的区域，然后再拍摄房间号，记录烟雾研究的地点。

验收标准

• 关键区域的静态研究表明，单向气流是垂直向下的并能够到达工作面。经过HEPA过滤后的空气不应先流经操作人员，然后再流向暴露的产品表面。空气应在垂直的方向上单向流，不应出现湍流或反弹到工作面的情况。

• 当操作人员在关键区域内进行操作退出后，气流应该很快能够恢复（通常几秒钟）。

• 关键区域的动态研究表明，在干预期间，气流是保持单向并垂直向下的，干预动作不会造成初始气流的中断。

• 干预操作期间，ISO 5（A级）以外的气流不会进入到ISO 5（A级）内（可以在外部进行发烟，在内部进行观察）。

• 对于ORABs设备而言，在生产过程中可能存在开门进行操作的情况（如，传递灭菌后的设备组件等）通过烟雾研究能捕捉到开门后对气流的影响，比如快速开门时，在交界处会形成湍流。某些相对比较老的设计，在关键开门区域上方并没有设计有扩展层流，那么湍流会导致B级区的空气进入到A级区。如果双侧同时开门，那么非常有可能导致A级的气流变成乱流，因此在执行干预时是严禁同时开双侧门的。通过烟雾研究证明在开门时，A级的气流也能够将B级区空气排除在外，即满足上面的第三条要求。

• 发烟装置应能够发生足够的烟雾，便于观察气流流型。

• 在干预期间发烟装置应确保有足够的烟雾进入干预操作的上方，通过烟雾的流型可视化该活动对气流的影响。在干预操作期间，当操作人员或/和干预工具移动时，应使烟雾源跟随目标进行移动，以便能够持续观察操作人员的操作对初始气流的影响。

• 发烟装置的发烟量应合适，过多将会影响操作人员的视线，过少的发烟量可能会导致视频拍摄出来烟雾流型不清晰。

• 在烟雾研究中，必须准确的模拟实际操作和所有的干预。在进行烟雾测试之前，应有详细的干预清单用于支持烟雾研究的活动。

• 如果多个不同身材的人员（如高个子和矮个子）以不同的方式进行相同的干预操作或辅操时，也应将其纳入烟雾研究。

• 所有进行烟雾测试的设备必须完成了相关的确认/验证，并有相关的SOP，验证报告等文件支持。

烟雾方案的执行

烟雾研究试验可能涉及到不同操作间，不同的干预操作，不同的摄像机以及不同的操作人员等等。考虑到能够成功的开展烟雾研究，节约成本，人力物力，时间等。在正式执行之前，可以先进行预演，确保正式执行时能够顺利的进行。

• 确定发烟装置的位置，根据现场实际情况，可能需要不同尺寸和类型的发烟装置。

• 手持发烟装置的人员应与操作人员进行配合，以确保发烟始终能够保持在正确的位置。当操作人员进行干预时，烟雾应始终保持在操作人员上方，当操作人员移动时烟雾源跟随移动，烟雾始终处于持续的状态。

• 确定摄像机的位置，能够正确的捕捉操作人员的干预操作。由于设备的设计以及空间受限等因素影响，可能需要设计多个机位进行拍摄，以清楚地显示干预对气流的影响。

• 由于无菌区基本上都是白色的背景，而烟雾也是白色的，在现场一般能够看清楚，但是在视频中可能不能清晰的显示出来，因此通常会在白色背景上挂上黑色的幕布，以便在视频中能够使气流清晰的显示出来。

应该确保负责拍摄视频的人员有能力考虑拍摄距离，角度，照明，相机移动等变量对视频的影响，尽量减少因拍摄对干预操作以及气流流型的影响造成增加重新拍摄的次数。在进行烟雾测试的时候，应该配备一名“导演”，负责整体的把控，指导所有的参与人员，确定烟雾源位置等，确保整个过程能够准确，清晰，完整的通过视频拍摄。

对于大型的制药公司可能有多个无菌关键区域，多个团队等，其之间的沟通和协调方面存在着挑战。有的时候根据需要可能需要邀请第三方来进行烟雾测试，那么这些不同的小组之间因为从未合作过，对烟雾研究可能有不同的看法，需要质量保证（QA）进行监督，以确保烟雾研究的一致性。

拍摄静态下烟雾

这一部分研究主要是排除人员干预操作下的气流流型，包括所有的关键区域以及辅助区域，拍摄的时候，烟雾发生器距离层流的均流板一定距离，烟雾随气流向下移动到工作面。如果烟雾发生器发出的烟雾量不足的话，可以将烟雾发生器距离工作面稍微近一些，以便产生足够的烟雾使视频拍摄出来的烟雾比较清晰。拍摄的路径可以按照实际的工艺流程进行，如果拍摄的路径比较长的话，可以将烟雾发生器及喷嘴固定在工具上，保持平稳的移动。

还有一种情况，可作为对比进行拍摄，就是气流完全静止的状态，这个的烟雾应该是呈现乱流、湍流的状态，烟雾流到设备台面后产生反弹。

拍摄动态下烟雾

动态研究主要是模拟日常的生产条件，主要包括产品在生产线正常生产以及干预操作。烟雾从HEPA的均流板处引入，随着气流移动到产品表面，然后移动到台面，然后继续向下流动。在工作面上不应有湍流、气流反弹或任何乱流、涡流的情况。在整个拍摄过程应保持安全门关闭，保持生产过程中正常的气流流动。

在进行动态模拟的时候，操作人员应该穿着相应的洁净服，使用SOP规定的工具，按照SOP的规定进行操作。某些操作，可能需要从不同角度进行拍摄，才能充分显示气流的状态。摄像人员在进行拍摄的时候，如果需要移动，最好缓慢移动相机，不要突然移动。如果使用相机的缩放功能也要注意缓慢匀速，否则容易使观看视频的人员感觉眩晕，视频最终是观众的眼睛。在拍摄一条结束后，应及时放到电脑上进行回看，如果视频拍摄不满意或重点没有显示出来，根据需要进行重新拍摄。

如果实际生产过程中有开关安全门的操作，这一部分在进行拍摄时，也应该拍摄进来，证明气流能够在很短的时间内恢复。

视频处理

现场拍摄完的视频需要进行剪辑处理，可以加上旁白、字幕及音乐。使用旁白对测试的过程进行描述，能够更好的帮助观看烟雾视频的人进行理解，旁白应在比较安静的地方进行录制。可以采用一定的技术对视频进行处理，比如降低背景噪音，如HEPA的噪音可能会影响旁白。

前面讲到在拍摄每个视频之前，先拍摄标识牌，告诉观看视频的人，接下来将要做的，如果现场不方面拍摄标识牌，可以在视频处理阶段添加相应的字幕或过渡进行说明。

视频也可以添加音乐，来填补旁白间隙，同时背景音乐也能够使观看者放松，但是应该注意背景音乐的音量。

烟雾研究最终报告

报告的内容应包含公司要求的所有内容，研究的结果是很重要的内容，报告必须明确给出结果，无论烟雾研究是否证明关键区域气流流型是否达到了预期要求。

烟雾研究报告审查过程应有侧重点，审查的关键要素是视频本身，在执行烟雾测试时，如果视频没能清晰明确地显示关键区域的干预操作气流的流型，则是不符合验收标准的。所有静态和动态烟雾研究视频的审查应涉及所有相关部门的SMEs，以确保视频中所显示的能够准确反映当前情况。

烟雾研究中的非气流问题

静态和动态烟雾研究视频可以提供不同的视角和特写视角，这些视角通过观察窗进行拍摄或者摄像机进入某些区域进行拍摄，这些都可以帮助检查员能够更好的解决其他GMP相关的问题。比如，对于复杂干预操作中的无菌技术，能够清晰的了解其再现性。穿着情况是否符合穿着要求，评估与当前穿着做法的差异。显示设施设备的设计情况，使用年限和设备表面的复杂情况（如，表面的划痕的深浅，变质或者生锈等情况）可能对当前清洁、消毒效果的影响。对于这些关键区域设备的预防性维护和零件更换情况，也可能会提出一些问题。

烟雾研究的质量保证审查不应只局限于气流问题，而应包括视频的全部内容，以确保所有GMP问题都得到解决，包括与气流无关的问题。

结论

与模拟灌装情况一样，烟雾研究只记录了进行研究时发生的情况。烟雾研究时并不是所有的人员都执行了，那么QA和生产的监督人员，应确保那些没有参与烟雾研究的人员执行相同的活动时，也是符合烟雾研究中的相应要求。

气流研究对证明First Air非常重要，当发现不可接受的气流流型时，应进行调查，找到根本原因并制定相应的措施，如对干预操作进行修改。

最后，烟雾研究的视频应作为重要的数据一起其他数据一起保存和保护，并符合数据完整性的原则。