均匀设计及其在药学研究中的应用论文

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1、均匀设计及其在药学研究中的应用论文.freelDesign）是我国科学院应用数学所研究员方开泰和中国科学院院士王元，在1980年将数论与实验设计相结合的一种全新的多因素多水平实验设计方法，是我国独创的一种重大的科学实验方法［1］。该方法较传统的实验方法在不降低误差基础上，实验次数大大的降低了。该理论在国际上产生了巨大的影响，并引起国际同行的重视和好评.freel），N代表实验次数（行数），Q代表水平数，M代表因素数（列数）。实验次数N与因素所取水平数Q相等（不包括重复实验）。均匀设计每因素、每水平只作一次实验，即行数等于水平数，列数是可安排的最大因素

2、数，一般行数（n）＝列数（m）+1。2.2均匀设计表的选择原则［4］①均匀设计数据分析以最小二乘法原则为基础，进行回归分析。故均匀设计表中数字Uij相当于回归模型中的Xij，一般要求均匀表满秩。经验证明只能安排m／2+1个因素正好满秩：如U11（1110）最多安排10／2+1=6个因素。②应根据要考察的因素数的个数选择合适的设计表。如因素为4时，m／2+1=4，m=6，n6，可选择Un（n6）表。③当因素数少于均匀设计表中最多可安排的因素数时，为确保不同因素水平所安排的实验点分布均匀，每个均匀设计表都配有一个使用表供查用。2.3均匀设计表的使用要点［

3、5］①有星号表和非星号表之分。通常星号表有更好的均匀性，要优先选用，但非星号表比星号表能安排更多的因素。②不要片面追求过少的实验次数，实验次数最好是因素数的3倍。③每列不同数字都只出现一次，也就是说，每个因素在每个水平仅做一次实验。④均匀设计表任两列组成的实验方案一般不等价。根据使用表安排实验，则均匀性更好。⑤等水平均匀表的实验次数与水平数是一致的。2.4均匀设计表的应用步骤［6］①根据文献报道及初步实验确定实验指标、因素、因素水平范围和因素水平数；②选择合适的均匀设计表建立实验的具体因素水平组合；③执行实验并取得每次实验的指标值（每个实验点重复实验

4、2～3次，结果取均值）；④用分次实验的指标值和取得该指标值的各因素水平值建立实验指标——各因素水平关系的回归模型；⑤建立了回归模型后在各实验因素的实验范围内寻找最佳的各因素水平组合并进行该组合的验证实验；⑥验证实验成功则进一步缩小各因素的实验范围，重新选择均匀设计表（即从步骤②开始）进行各因素范围缩小和水平划分更为细致的新一轮实验，进一步寻找最优实验条件组合。3均匀设计应用的注意事项［7，8］对于水平数较多较细的，可先利用单因素实验法或正交实验法对影响因素进行初筛，快速划定考察范围，再利用均匀设计进行较为仔细的研究。均匀设计考察的水平数较多较细的数据

5、处理过程一般较复杂。相比而言，单因素实验法或正交设计法则具有容易掌握，数据处理直观的优点。因此，可利用单因素实验法或正交实验法对影响因素进行初筛，快速划定考察范围，再利用均匀设计进行较为仔细的研究，可以达到较好的效果。运用均匀设计筛选处方关键点在于指标的选择。对中药复方研究而言，选择指标具有相当的难度。一般可选取比较重要的一、二项指标，结合综合评判筛选出比较优的处方后，再进行其他方面的药理、毒理研究来评价处方的疗效优劣，而且，最后筛选的处方必须要能体现原处方立意的宗旨，只有这样才能说明指标选择的可靠性。水平数与因素数应有适当的比例，至少水平数大于因素

6、数的2倍以上，才能使实验结果正确进行回归计算处理。因为水平数如果设计不合理，若与因素数相等。则即使因素与水平间毫无关系也会得出相关系数很高“如r=1”的计算结果。重视回归分析。选n稍大的均匀设计表，误差自由度≥5，回归模型数最好≯10，在已知实际背景时少用多项式。在采用多项式时尽量考虑二次的。4均匀设计在药学研究中的应用实例均匀设计在药学研究上的应用十分广泛，主要应用于药物合成［9］、药物分析［10］、药剂组方［11，12］和药理实验条件优化［13，14］等应用上。本研究以实例“均匀设计法筛选中药醒神方的药物用量”［15］加以说明。步骤1：确定因素、

7、因素的水平数和考察指标。根据前期研究结果，本醒神方剂中各药的用量范围如下:绿茶提取物（药物I）4.73～8.92mg/20g，人参茎叶总皂苷（药物II）1.04～4.68mg/20g。本方剂是对抗中枢疲劳兼抗躯体疲劳的新型提神方，故以抗催眠实验睡眠时间为主要筛选指标，转棒耐力时间为辅助指标。将上述两个因素各分为5个水平，见表1。表1两药物水平设置（略）步骤2：选择均匀表并进行表头设计。按均匀设计U5（54）表及其使用表进行安排，共得5种组方，见表2。表2均匀设计U5（54）因素水平表（略）步骤3：进行实验。将药物I、II按表中剂量配成蒸馏水溶液;随行

8、设空白对照组（给蒸馏水），咖啡因对照组（给咖啡因1.04mg/20g），灌胃给药，容量0.5ml/20g，每