5.1试验需要设计吗在线视频

同学们

大家好

今天我们开始学习试验设计

从事科学研究的人

都希望自己早出成果

多出成果

如何做试验

其中大有学问

试验设计得好

会事半功倍

反之会事倍功半

甚至劳而无功

盲人摸象的故事形象告诉我们

在探索事物真相中

数据采集前的设计方案

该是多么地重要

同样的

为了提高实验效率

事先

试验也是需要设计的

试验设计会为药物研发带来什么益处呢

让我们从最熟悉的青霉素说起

在唐朝时

长安城的裁缝会把长有绿毛的糨糊

涂在被剪刀划破的手指上

来帮助伤口愈合

用现在的知识我们就明白

因为

绿毛产生的物质

就是青霉素素菌

有杀菌的作用

也就是史料记载以来人们最早使用的青霉素

当时呢

只是做为经验记载了

唐朝人并没有深究原因

只有经验

不重视实验

回望历史

该有多么遗憾

青霉素做为一个专用名词

是在1928年

英国细菌学家亚历山大·弗莱明命名的

源于一次意外发现

1927年

弗莱明开始研究葡萄球菌

研究很长时间也没什么进展

于是把所有培养皿堆到角落里

出去度假了

一个月后回来

培养基毫无意外地发霉了

弗莱明呢

用显微镜观察这发霉的培养基

发现

霉菌周围的葡萄球菌菌落已被溶解

而远离霉菌的葡萄球菌则完好无损

这意味着霉菌的某种分泌物能抑制葡萄球菌

于是

他大量培养霉菌

并在其中发现了可以杀死多种致病菌的物质

他把该物质命名为

盘尼西林（Penicillium）

也就是青霉素

1929年

弗莱明发表了他的研究成果

在论文中提到

青霉素

可能是一种抗菌素

他进行了青霉素的毒性试验

弗莱明发现

青霉素很难成批生产

更难被纯化

他很快

就不看好

青霉素做为药物的用途

青霉素口服的话不能被人体吸收

这些

都表明

青霉素不会是个实用的药物

弗莱明将青霉菌菌株一代代地培养

把它做为帮助

研发疫苗的工具来用的

这是因为青霉素

只是抑制某些种类的细菌的生长

就可以用它来帮助分离

纯化

不受其影响的其他种类的细菌

1934年

他停止了青霉素的研究

如果

当时

他开展观察青霉素治疗效果的系统试验

这种“神奇药物”

很可能会提早10年问世

有了实验

缺少系统的试验设计

好玉也难琢成器

1938年

澳大利亚药理学家

霍华德

弗洛里

和从德国逃来的犹太生物化学家

恩斯特•钱恩

在牛津大学组成了一个微生物实验室

钱恩在旧书堆里看到了弗莱明的那篇论文

于是开始做提纯实验

1939年

他们就得出了青霉素的化学结构

并成功将其提纯浓缩

他们把研究结果写成论文发表

刚刚放弃研究的弗莱明看到了这篇论文

于是打电话

给弗洛里

实验室要求去参观

并将菌种提供给两位科学家

准备系统研究青霉素

弗洛里和钱恩

在1940年用青霉素重新做了实验

他们给8只小鼠

注射了致死剂量的链球菌

然后给其中的4只用青霉素治疗

几个小时内

只有那4只用青霉素治疗过的小鼠还健康活着

此后

一系列临床实验证实了青霉素

对链球菌

白喉杆菌等多种细菌感染的疗效

试验设计

助神力

1941年

弗洛里用玉米粉调制出了相应的培养液

美国制药企业于1942年

开始对青霉素进行大批量生产

十四年的青霉素经验告诉我们

从发现

到应用

若有试验设计贯穿其中

将加快药物的研发进程

后来的药物新产品的不断涌现

也证明了这一点

遇到哪些问题需要用到试验设计呢

这个问题其实在第三章

“多组均值比较”中已经涉及到了

解决的是

单个因素不同水平变化对实验指标影响的显著性鉴别

是最简单的

单因素试验设计

试验次数是每组重复试验数

与水平数的乘积

这里要讲授的试验设计呢

是因素个数和水平数

不小于2的试验设计原则和方法

现在

我们用一个简单的案例

来说明

试验需要怎样来设计

这是一个关于白地雷核酸生产工艺的试验

试验的目的

也就是实验指标

是提高生产中核酸的得率

影响目标变化的因素呢

是原料白地雷核酸的含量（%）

原料腌制的时间hr

加热时的pH值

经过生产

实际我们确定各因素的水平是3个

因素呢与水平确认呢

我们可以看这张表格内容

我们呢是希望

指标达到最高

我们该如何安排试验进程

最保险的做法是将所有可能的试验

通通组合一遍

也就是全面试验

这样呢一定可以找到最优指标所对应的试验组合

那这个组合呢

就是我们期望的最好的试验方案

在这个示例中

全面试验的试验次数

按照排列组合

应该是

3的三次方也就是27次

那具体的实验安排呢

在这里呢

我们都排列出来了

我们若把三个因素

当做作三个坐标轴

那么呢

则27次试验

就是三维空间的27个坐标点

在这页上

的正方体的交点坐标

所标注的位置

就是这

27个

试验方案

所以呢

我们也把试验方案

称作试验点

全面试验的方法保证了

可以找到

最优的指标

以及其所对应的最好试验方案

但是呢

当因素和水平数量增加的时候呢

那么试验量

就是指数级别的增长

比如

四歌因素五水平的试验

如果做全面试验

它的试验次数

那就是5的四次方

要做625次

每天做一次试验不停歇

那也要两年才能完成

人力

财力

时间

都会造车很多的浪费

如何减少试验次数呢

而又不遗漏最优的试验方案呢

一般的思路有两种

一种思路

是减少因素个数

和水平个数

另一种思路呢

是从全面试验中挑选一部分试验

来推测

最优试验方案

这样呢

这种想法就产生了

我们

试验设计方法

那在这部分呢

我们五个学习模块中

前两个模块

是第一种思路

就是减少它的因素数

和水平个数

那么因素我们控制在3-4个

水平数

只有2个

后三个学习模块呢

是第二种思路

是在全面试验中

挑选出一部分试验

来推测自由试验方案

这是我们着重要掌握的内容

现在

让我们开始

试验设计的

探索旅程吧