STATISTICAL ANALYSIS OF CONTAMINATION IN CLASSIFIED CLEANROOMS AND OUTPUT INTERPRETATION: THE CASE OF A MEDICAL DEVICE MANUFACTURING COMPANY

The quality and safety of medical devices strongly depend on the control of manufacturing processes and environmental conditions within production facilities. In the biomedical sector, environmental and microbiological monitoring activities are essential to ensure compliance with contamination limits and maintain the required standards for controlled environments. Despite the large amount of data generated through these activities, environmental monitoring information is often distributed across multiple reports and validation protocol revisions, limiting its effective use for process evaluation and continuous improvement. This thesis was carried out during a curricular internship at SIDAM S.r.l. within the Quality Assurance department and focused on the collection, organization, and statistical analysis of environmental monitoring and microbiological control data generated within the company’s controlled environments. A major objective of the project was the creation of a centralized and standardized database capable of integrating historical information originating from different facilities, monitoring protocols, and validation protocol revisions. The database was developed to provide a structured and continuously updatable repository supporting future Quality Assurance activities and data-driven decision-making processes. Once organized, the data were analyzed using the statistical software Minitab. Descriptive and inferential statistical methods were applied, including distribution analyses, hypothesis testing, control charts, and process capability analyses. These tools were used to evaluate process stability, identify sources of variability, compare different operational conditions, and assess the capability of monitored environments to maintain contamination levels within the required limits. The results showed that all monitored environments remained compliant with the applicable particulate and microbiological contamination limits throughout the analyzed period. Production-related environments generally exhibited higher variability than support and transition areas due to the influence of manufacturing activities, personnel presence, and equipment installation. Process capability analyses confirmed that most monitored environments operated with adequate safety margins relative to specification limits, while also identifying areas characterized by lower capability and greater sensitivity to future variability. Beyond the specific results obtained, the project demonstrated the value of applying statistical methodologies to environmental monitoring data and introduced a structured approach that had not previously been systematically adopted within the company. The database developed during the study represents one of the main outcomes of the project and provides a foundation for future risk-based monitoring strategies, advanced statistical analyses, and the integration of environmental monitoring information with other quality-related data, such as non-conformities, complaints, deviations, and product quality controls. Consequently, the work contributes to strengthening data-driven Quality Assurance activities and supports the continuous improvement of environmental control systems within SIDAM S.r.l.

La qualità e la sicurezza dei dispositivi medici dipendono fortemente dal controllo dei processi produttivi e delle condizioni ambientali all'interno degli stabilimenti di produzione. Nel settore biomedicale, le attività di monitoraggio ambientale e microbiologico sono fondamentali per garantire il rispetto dei limiti di contaminazione e mantenere gli standard richiesti per gli ambienti controllati. Nonostante l'elevata quantità di dati generata da tali attività, le informazioni relative al monitoraggio ambientale sono spesso distribuite tra numerosi report e diverse revisioni dei protocolli di validazione, limitandone l'efficace utilizzo ai fini della valutazione dei processi e del miglioramento continuo. Questa tesi è stata svolta durante un tirocinio curriculare presso SIDAM S.r.l., all'interno del dipartimento di Quality Assurance, ed è stata incentrata sulla raccolta, organizzazione e analisi statistica dei dati di monitoraggio ambientale e dei controlli microbiologici generati negli ambienti controllati dell'azienda. Uno degli obiettivi principali del progetto è stato lo sviluppo di un database centralizzato e standardizzato, in grado di integrare le informazioni storiche provenienti da diversi stabilimenti, protocolli di monitoraggio e revisioni dei protocolli di validazione. Il database è stato progettato per costituire un archivio strutturato e continuamente aggiornabile, a supporto delle future attività di Quality Assurance e dei processi decisionali basati sui dati. Una volta organizzati, i dati sono stati analizzati mediante il software statistico Minitab. Sono stati applicati metodi statistici descrittivi e inferenziali, comprendenti analisi delle distribuzioni, test d'ipotesi, carte di controllo e analisi della capacità di processo. Tali strumenti sono stati utilizzati per valutare la stabilità dei processi, identificare le principali fonti di variabilità, confrontare differenti condizioni operative e verificare la capacità degli ambienti monitorati di mantenere i livelli di contaminazione entro i limiti richiesti. I risultati hanno evidenziato che tutti gli ambienti monitorati sono rimasti conformi ai limiti di contaminazione particellare e microbiologica applicabili durante l'intero periodo analizzato. Gli ambienti di produzione hanno generalmente mostrato una variabilità maggiore rispetto alle aree di supporto e di transizione, a causa dell'influenza delle attività produttive, della presenza del personale e dell'installazione delle apparecchiature. Le analisi della capacità di processo hanno confermato che la maggior parte degli ambienti monitorati operava con adeguati margini di sicurezza rispetto ai limiti di specifica, consentendo al tempo stesso di individuare le aree caratterizzate da una minore capacità di processo e da una maggiore sensibilità a possibili incrementi futuri della variabilità. Al di là dei risultati specifici ottenuti, il progetto ha dimostrato il valore dell'applicazione di metodologie statistiche ai dati di monitoraggio ambientale e ha introdotto un approccio strutturato che in azienda non era stato precedentemente adottato in modo sistematico. Il database sviluppato nel corso dello studio rappresenta uno dei principali risultati del progetto e costituisce una base per future strategie di monitoraggio basate sul rischio, analisi statistiche più avanzate e l'integrazione dei dati di monitoraggio ambientale con altre informazioni relative alla qualità, quali non conformità, reclami, deviazioni e controlli di qualità del prodotto. Di conseguenza, il lavoro contribuisce a rafforzare le attività di Quality Assurance basate sui dati e supporta il miglioramento continuo dei sistemi di controllo ambientale all'interno di SIDAM S.r.l.