药品生产技术《工艺条件优化的试验设计方法——均匀设计法》

均匀设计试验一、简介均匀设计是基于试验点在整个试验范围内均匀散布的，从均匀性角度出发提出的一种试验设计方法。

它是数论方法中的“伪蒙特卡罗方法”的一个应用。

所有的试验设计方法本质上都是在试验的范围内给出挑选代表性点的方法，均匀设计也是如此。

它能从全面试验点中挑选出部分代表性的试验点，这些试验点在试验范围内充分均衡分散，但仍能反映体系的主要特征。

例如，正交设计是根据正交性来挑选代表点，它在挑选代表点时有两个特点：均匀分散、整齐可比。

“均匀分散”使试验点均衡地布在试验范围内，让每个试验点有充分的代表性，因此，即使在正交表中各列都排满的情况下，也能得到满意的结果；“整齐可比”性使试验结果的分析十分方便，易于估计各因素的主效应和部分交互效应，从而可分析各因素对指标影响的大小及指标的变化规律。

但是，为了照顾“整齐可比”，正交设计的试验点并没有能做到充分“均匀分散”，而为了达到“整齐可比”，也使得其试验布点的数目比较多。

它必须至少要做次试验（为因素的水平数）。

而对于均匀设计，尤其在条件范围变化大而需要进行多水平试验的情况下，均匀设计可极大地降低试验的次数，它只需要与因素水平数相等次数的次试验即可达到正交设计的至少做次试验所能达到的试验效果。

均匀设计只考虑试验点在试验范围内充分“均匀散布”而不考虑“整齐可比”，因此试验的结果没有正交试验结果的整齐可比性，其试验结果的处理多采用回归分析方法。

二、原理均匀设计的数学原理是数论中的一致分布理论，此方法借鉴了“近似分析中的数论方法”这一领域的研究成果，将数论和多元统计相结合，是属于伪蒙特卡罗方法的范畴。

均匀设计只考虑试验点在试验范围内均匀散布，挑选试验代表点的出发点是“均匀分散”，而不考虑“整齐可比”，它可保证试验点具有均匀分布的统计特性，可使每个因素的每个水平做一次且仅做一次试验，任两个因素的试验点点在平面的格子点上，每行每列有且仅有一个试验点。

它着重在试验范围内考虑试验点均匀散布以求通过最少的试验来获得最多的信息，因而其试验次数比正交设计明显的减少，使均匀设计特别适合于多因素多水平的试验和系统模型完全未知的情况。

均匀设计方法简介在工农业生产和科学研究中，常须做试验，以获得予期目的：改进生产工艺，提高产品收率或质量，合成出某化合物等等。

怎样做试验，是大有学问的。

本世纪30年代，费歇（R.A.Fisher）在试验设计和统计分析方面做了一系列先驱工作，使试验设计成为统计科学的一个分支。

今天，试验设计理论更完善，试验设计应用更广泛。

本节着重介绍均匀设计方法。

一、试验设计对于一项试验，例如用微波加热法通过离子交换制备Cu13X分子筛。

我们可以13X分子筛、CuCl2为原料来制备，为寻找最佳条件，应如何设计这个试验呢？若我们已确定了微波加热功率（A）、交换时间（B）、交换液摩尔浓度（C）为三个影响因素，每个因素取五个不同值（即水平：A1，…，A5，B1，…，B5，C1，…，C5）。

有两种方法最易想到：1．全面试验：将每个因素的不同水平组合做同样数目的试验。

对上述示例，不计重复试验，共需做5×5×5=125次试验。

2．多次单因素试验：依次考查各因素（考查某因素时，其它因素固定）取最佳值。

容易知道，对上示例（不计重复试验）共需做3×5=15次试验。

该法在工程和科学试验中常被人们采用，可当考查的因素间有交互作用时，该法所得结论一般不真。

3．正交设计法：利用正交表来安排试验。

本世纪60年代，日本统计学家田口玄一将试验设计中应用最广的正交设计表格化，使正交试验设计得到更广泛的使用。

70年代以来，我国许多统计学家深入工厂、科研单位，与广大工程技术人员、工人一起，广泛开展正交设计的研究、应用，取得了大批成果。

该法是目前最流行，效果相当好的方法。

正交表记为：L n(q m)，这里“L”表示正交表，“n”表总共要做的试验次数，“q”表每个因素都有q个水平，“m”表该表有4列，最多可安排m个因素。

常用的二水平正交表为L4(23)，L8(27)，L16(215)，L32(231)；三水平正交表有L9(34)，L27(313)；四水平正交表L16(45)及五水平正交表L25(56)等。

均匀设计法名词解释
均匀设计法是一种试验设计方法，它的设计点在试验范围内均匀散布。

该方法由方开泰教授和数学家王元在1978年共同提出，是数论方法中的“伪蒙特卡罗方法”的一个应用。

在科学研究和技术开发中，常常需要进行试验设计来探究不同因素对试验结果的影响。

试验设计的目的在于最小化试验次数和最大化试验信息的收集。

均匀设计法是一种有效的试验设计方法，它可以在试验点均匀散布的条件下，最小化试验次数，同时收集到足够的试验信息。

均匀设计法的优点在于它可以减少试验次数，提高试验效率，同时还可以均匀散布试验点，使试验结果更具代表性。

此外，均匀设计法还可以筛选关键因素，帮助研究人员更好地理解试验结果。

在均匀设计法中，每个因素的水平都被均匀地分配到试验中的各个点。

这使得每个试验点的数据都能够提供关于该因素的信息，从而使得在较少的试验次数下获得足够的信息成为可能。

总的来说，均匀设计法是一种有效的试验设计方法，可以帮助研究人员在较少的试验次数下收集到足够的试验信息，同时还可以提高试验效率并筛选关键因素。

均匀设计法在中药研究中应用广泛20世纪70年代，我国数学家方开泰和王元将数论方法用于多因素、多水平试验的设计，创造出一种新的试验设计方法--均匀设计法。

近年来，均匀设计法在中药制剂的提取工艺、成型工艺等方面的应用迅速增加，并开始运用于方剂、药物配伍的研究。

专家指出，均匀设计法对经方进行研究，有助于深入认识“方证”，进一步加深对中医理、法、方、药的理解。

均匀设计法将试验有关因素的各水平数均匀分散在实验范围内，使每一个试验点都有更好的代表性，减少了实验次数，且实验结果可用计算机处理，在寻找最佳实验条件、最佳配比等方面是选择优化条件的有力工具，因而大量运用于中药制剂的提取工艺、成型工艺的研究中。

近年来科研人员又将其引入方剂和药物配伍研究。

研究显示，对一些传统方剂的配伍分析结果与均匀设计的分析结果一致。

均匀设计法可作为一种筛选研究手段，用于中药的现代化研究；运用均匀设计法对经方进行研究，把其所对应的“证”作为考察指标，有助于深入认识“方证”的科学内涵。

单味中药提取工艺研究中--日渐深入均匀设计法在单味中药的提取工艺研究中应用最为广泛。

卫生部中日友好医院采用均匀设计安排实验，以三七总皂苷的含量作为考察指标，考察了提取时间、提取次数、乙醇浓度、乙醇用量、三七粒度等5个因素对三七总皂苷提取率的影响，优选出合理提取工艺。

他们还在优选大黄蒽醌类成分的提取工艺研究中，以具有泻热通便、促进肠蠕动作用的大黄结合蒽醌类成分含量为指标，考察提取时间、提取次数、乙醇浓度、乙醇用量、大黄粒度5个因素，得出了最佳提取条件。

第二军医大学附属长海医院和中国药科大学的科研人员在研制大黄清胃冲剂时，为达到提高活性成分浸出，降低致泻成分含量的目的，以大黄游离蒽醌为指标，选取浸渍溶剂、浸渍时间、回流溶剂及回流时间进行考察，结果最佳工艺条件为70%乙醇浸渍14小时，回流提取80分钟。

此外，优选侧柏叶中槲皮苷的提取纯化工艺的研究、优化黄柏提取工艺的研究、优化鱼腥草口服液制备工艺的研究、优化怀菊花总黄酮提取工艺的研究中，均应用了此方法。

均匀设计法优化格列本脲片的处方工艺摘要】目的：制备格列本脲片，筛选出最佳处方工艺。

方法：采用均匀设计法，以硬度，溶出度为指标，优化处方。

结果：格列本脲片优化处方为微晶纤维素65mg，甘露醇12mg，低取代羟丙纤维素4mg，硬脂酸镁0.3mg，硬度约4Kgf，溶出度95%以上。

结论：该处方合理，工艺简单，质量稳定。

【关键词】格列本脲片均匀设计处方工艺【中图分类号】R94 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2013）09-0009-02格列本脲（Glibenclamide）作为第二代磺酰脲类口服降糖药的第一个代表药物，1969年在欧洲首次上市[1]。

格列本脲片主要适用于单用饮食控制疗效不满意的轻、中度Ⅱ型糖尿病，病人胰岛β细胞有一定的分泌胰岛素功能，并且无严重的并发症。

格列本脲不溶于水，在正常条件下贮存比较稳定，但对湿热较为敏感，容易发生降解。

因此，在处方设计和工艺制备过程中，应充分考虑溶出度及制剂的降解问题。

现报道如下：1 仪器与试剂1.1主要仪器与设备CH 10槽型混合机、ZWP-21旋转式压片机（中外合资上海天祥.健台制药机械有限公司）；CT-C热风循环烘箱（重庆大渝机电开发公司）；78X-2型片剂四用测定仪（上海黄海药检仪器厂）；ZRS-8G 智能溶出试验仪（天津大学无线电厂）；Agilent 1200型高效液相色谱仪（安捷伦公司）；HP8453紫外分光光度计（惠普公司）。

1.2试药格列本脲原料（天津津康药业有限公司，含量99.4%，批号100201），格列本脲对照品（纯度：100%，批号100135-200404）；4-[2-（5-氯-2-甲氧基-苯甲酰氨）-乙基]-苯磺酰胺（杂质I）对照品（纯度：100%，批号100149-200102）；4-[2-（5-氯-2-甲氧基-苯甲酰氨）-乙基]-苯磺酰胺基-甲酸乙酯（杂质II）对照品（纯度：100%，批号100150-200603）；微晶纤维素（湖州展望药业有限公司）；甘露醇（山东天力药业有限公司）；低取代羟丙纤维素（湖州展望药业有限公司）；硬脂酸镁（曲阜市药用辅料有限公司）；甲醇（国药集团化学试剂有限公司）为色谱纯；其余试剂为分析纯，水为蒸馏水。

均匀设计方法1均匀设计的特点化学化工实验多为多因素多水平的实验，对此，以往的设计方法通常有全面实验法和正交实验法。

全面实验法是让每个因素的每个水平都有配合的机会，并且配合的次数一样多。

一般地全面实验的次数至少是各因素水平数的乘积。

该法的优点是可以分析出事物变化的内在规律，结论较精确，但由于试验次数较多，在多因素多水平的情况下常常是不可想象的。

如5因素4水平的试验次数为45=1024次，而6因素5水平的试验次数为56=15625次，这在实际中很难做到。

正交实验法是在试验中使用一套规格化的正交表，排出最有代表性的试验，比较合理地节省试验次数，并能从仅做的少数试验中充分得到所需信息。

该法的优点是从方案设计到结果分析都完全表格化，试验具有均匀分散、整齐可比性，是安排多因素试验的有效方法，因此被广泛应用。

但是有些试验，由于影响因素很多，每个因素变化范围大，水平也多，即使采用正交设计法，试验次数仍嫌太多。

对于要求时间紧和昂贵的科学试验，亦不允许安排太多的试验。

对于这种情况，继60年代华罗庚教授倡导、普及的优选法和我国数理统计学者在国内普及推广的正交法之后，于70年代末应航天部第三研究院飞航导弹火控系统建立数学模型、并研究其诸多影响因素的需要，由中国科学院应用数学所方开泰教授和王元教授提出了一种试验设计方法——均匀设计。

均匀设计是统计试验设计的方法之一，它与其它的许多试验设计方法，如正交设计、最优设计、旋转设计、稳健设计等相辅相成。

均匀设计是通过一套精心设计的表来进行试验设计的，对于每一个均匀设计表都有一个使用表，可指导如何从均匀设计表中选用适当的列来安排试验。

每个表有一个代号U n（q s）或U*n（q s），其中U代表均匀设计；n表示试验次数；q 表示水平数；s表示该表最多可安排的因素数。

U的右上角加“*”和不加“*”代表两种不同类型的均匀设计表。

通常加“*”的均匀设计表有更好的均匀性，应优先应用。

例如U6*（64）表示要做6次试验，每个因素有6个水平，该表有4列，见表2-6。

均匀设计法优化黔产铁皮石斛多糖热水浸提工艺单冰冰;陈宽;李婷;张建永;黄厚今【摘要】目的采用均匀设计法优化黔产铁皮石斛多糖热水浸提工艺参数,为其多糖资源开发利用提供参考.方法首先在建立多糖含量测定方法并进行验证的基础上,以黔产铁皮石斛多糖提取率为评价指标,以提取时间和提取温度和水料比为因素,按照均匀设计优化提取工艺.结果建立黔产铁皮石斛多糖的含量测定方法,同时优化的铁皮石斛热水浸提最佳条件:提取时间78.5 min,提取温度90℃,水料比为70∶1 (mL/g),提取2次.样品多糖提取率实测平均值41.31％与预测值42.32％相差较小,重复性好.结论本研究优化的提取工艺,稳定可行,可用于黔产铁皮石斛多糖的热水浸提.【期刊名称】《遵义医学院学报》【年(卷),期】2017(040)005【总页数】4页(P560-563)【关键词】铁皮石斛;多糖;提取工艺优化;均匀设计【作者】单冰冰;陈宽;李婷;张建永;黄厚今【作者单位】遵义医学院药学院药物分析教研室,贵州遵义563099;遵义医学院药学院药物分析教研室,贵州遵义563099;遵义医学院药学院药物分析教研室,贵州遵义563099;遵义医学院药学院药物分析教研室,贵州遵义563099;遵义医学院公共卫生学院毒理学教研室,贵州遵义563099【正文语种】中文【中图分类】R917铁皮石斛为兰科植物铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)的干燥茎[1]，具有益胃生津、滋阴清热等功效，现代研究发现其具有免疫力调节、抗肿瘤、抗氧化、降血脂、促消化等药理作用[2 ]，众多文献报道其主要有效成分为多糖[3]，因此多糖的提取是充分利用铁皮石斛的重要环节之一[4]。

目前铁皮石斛多糖的提取工艺主要有热水浸提法、加热回流法、超声提取法、微波提取法、酶提法[5]等，各个方法的提取率相差较大且结论不一，原因可能是不同地区的铁皮石斛多糖成分不同，多糖中的单糖比例存在差异，推测与其种质遗传差异相关[6-7]。