k05實驗設(shè)計類型

第五講常用實驗設(shè)計類型

和設(shè)計方法（P82）1實驗設(shè)計類型完全隨機設(shè)計配對設(shè)計隨機單位組/區(qū)組設(shè)計析因設(shè)計正交設(shè)計重復(fù)測量設(shè)計交叉設(shè)計平衡的不完全單位組設(shè)計拉丁方設(shè)計均勻設(shè)計裂區(qū)設(shè)計嵌套設(shè)計隨訪設(shè)計2一、完全隨機設(shè)計completelyrandomizeddesign31.完全隨機設(shè)計概述概念：采用完全隨機化分組方法將同質(zhì)的受試對象分配到k個處理組中進行實驗觀察（或分別從不同總體中隨機抽樣進行對比觀察）。各組例數(shù)可以相等或不等，相等時效率高。適用于受試對象在有關(guān)方面比較相似的情形。42.完全隨機設(shè)計的實驗設(shè)計方法先將受試對象編號，再將隨機數(shù)字記錄于每個編號下，然后將隨機數(shù)按從小到大順序排序號，依序號大小歸組。注意：隨機數(shù)的位數(shù)不能小于受試對象總數(shù)N的位數(shù)，如果有重復(fù)隨機數(shù)或隨機數(shù)為0應(yīng)舍棄。512只動物完全隨機分兩組結(jié)果（用2行4列隨機數(shù)）15只動物完全隨機分三組結(jié)果（用第3行隨機數(shù)）編號123456789101112131415隨機數(shù)167723020961872521280624937113序號513713111496102815124組別ACBAACCBBBABCCA編號123456789101112隨機數(shù)362759461379933755397732序號429711112586103組別AABBABBABABA6單因素兩水平的設(shè)計實例某研究者欲考察急性缺氧條件下肺泡表面某兩種磷脂（假設(shè)分別為A、B）的相對含量。選取大鼠作為受試對象，將40只大鼠隨機地等分入對照組和急性缺氧組。受試對象——大鼠處理因素——是否處于急性缺氧狀態(tài)觀測指標(biāo)——A、B7單因素多水平的設(shè)計實例某研究者欲考察莪術(shù)對未孕大鼠子宮肌電活動的影響及其機制，將40只雌性大鼠隨機等分為4組，觀察每只大鼠子宮肌電爆發(fā)波的峰面積、持續(xù)時間和個數(shù)。對照組：按10ml/kg鼠重灌服生理鹽水莪術(shù)組1：按10ml/kg鼠重灌服25%莪術(shù)水煎劑莪術(shù)組2：按10ml/kg鼠重灌服50%莪術(shù)水煎劑莪術(shù)組3：按10ml/kg鼠重灌服100%莪術(shù)水煎劑83.完全隨機設(shè)計的特點實驗中僅涉及一個具有兩水平或k水平的處理因素未對其他任何重要的非處理因素進行有計劃的安排通過隨機化分組來平衡所有非處理因素在各組之間對觀測結(jié)果的干擾和影響94.完全隨機設(shè)計的優(yōu)缺點優(yōu)點：簡單易行，統(tǒng)計分析簡單，即使各處理組例數(shù)不等或出現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失時，也不影響實驗結(jié)果的統(tǒng)計分析。缺點：效率低，只能分析單因素，且要求實驗單位有較好的同質(zhì)性；小樣本時，均衡性較差，抽樣誤差較大。10二、配對設(shè)計paireddesign111.配對設(shè)計概述概念：將符合設(shè)計要求的實驗單位，在隨機分組之前先按其生物學(xué)屬性相近配對，再將每對中的兩個實驗單位隨機分配給兩種不同的處理。生物學(xué)屬性動物實驗：體重、窩別、性別、部位、器官等臨床試驗：患者的年齡、性別、病情、病型等122.配對設(shè)計的三種情形將兩個條件相同或相近的受試對象配成對子，隨機分配接受不同的處理。同一受試對象在身體的不同部位或不同器官隨機分配接受兩種不同的處理同一實驗單位在不同時間隨機分配接受不同的處理，又稱自身前后配對設(shè)計133.配對設(shè)計方法先按配對條件配對,并將對子編號,再將隨機數(shù)字記錄于每個對子編號下,事先規(guī)定,遇單數(shù)則甲進實驗組，乙進對照組；遇雙數(shù)則乙進實驗組,甲進對照組。20只小鼠按性別、體重、窩別配成10對分組結(jié)果(1行10列)對子號12345678910甲乙甲乙甲乙甲乙甲乙甲乙甲乙甲乙甲乙甲乙隨機數(shù)88565327593335726747實驗組乙乙甲甲乙甲甲乙甲乙對照組甲甲乙乙甲乙乙甲乙甲14配對設(shè)計實例為了評價兩種飼料對大鼠體重增加量的影響，從8窩大鼠的每一窩中選出性別相同、體重相近的兩只，分別喂以水解蛋白和酪蛋白的飼料，4周后測定其體重增加情況。為研究三棱莪術(shù)液的抑瘤效果，將20只小鼠按體重相近程度配成10對，然后把每對中的兩只動物隨機分到實驗組和對照組中，兩組動物都接種腫瘤，實驗組在接種腫瘤3天后注射30%的三棱莪術(shù)液0.5ml，對照組不加任何處理，觀察瘤體改變量。154.配對設(shè)計的優(yōu)缺點優(yōu)點：能嚴(yán)格控制重要的非處理因素對試驗結(jié)果的影響,使組間均衡性更好,減小抽樣誤差,所需樣本含量較小，提高實驗效率。缺點：在配對條件未能嚴(yán)格控制造成配對失敗或配對欠佳時，反而會降低效率。165.配對設(shè)計應(yīng)注意事項不要出現(xiàn)“配對過頭”情況；實驗者必須在整個實驗過程中，始終能辨認(rèn)屬于同一對子的是哪兩只動物；記錄實驗數(shù)據(jù)應(yīng)保持每對的一一對應(yīng)關(guān)系，不能錯亂或缺失。17三、隨機單位組/隨機區(qū)組設(shè)計randomizedblockdesign181.隨機區(qū)組設(shè)計概述實質(zhì)：配對設(shè)計的擴展。概念：將幾個屬性相同或相近的受試對象配成一個區(qū)組（單位組），每個區(qū)組的受試對象數(shù)等于處理組數(shù)；然后再將各區(qū)組內(nèi)受試對象隨機分到各處理組，每組分別予以不同的處理。原則：區(qū)組間差別越大越好，區(qū)組內(nèi)差別越小越好。192.隨機區(qū)組設(shè)計方法將受試對象按屬性相同或相近配成區(qū)組，查隨機數(shù)字，在各區(qū)組內(nèi)將隨機數(shù)由小到大排列序號，再按序號的大小依次排列組別。16只動物隨機區(qū)組分四組結(jié)果1區(qū)組2區(qū)組3區(qū)組4區(qū)組編號1234123412341234隨機數(shù)35922865270952665107477083767937序號2413213431244231處理組BDACBACDCABDDBCA20隨機區(qū)組設(shè)計實例某研究所研制了3個降血脂中藥復(fù)方制劑，擬對3個復(fù)方制劑與標(biāo)準(zhǔn)降脂藥（氯貝丁酯）的療效進行比較。取品種相同、健康的雄性大鼠16只，按其體重大小分為4個區(qū)組，各藥物組的大鼠均飼以同樣高脂飲食，并每日分別灌以不同藥物，第45天處死動物，觀察其冠狀動脈根部動脈粥樣硬化斑塊面積（cm2）。213.隨機區(qū)組設(shè)計的優(yōu)缺點優(yōu)點：該設(shè)計把屬性相同或相近的研究對象編入同一區(qū)組并隨機分配于各處理組,能改善各處理組間均衡性,既縮小了誤差,又可分析處理組間和配伍組間兩因素的影響，試驗效率較高。缺點：分組較繁,要求區(qū)組內(nèi)實驗單位數(shù)與處理組相同,實驗結(jié)果若有數(shù)據(jù)缺失，統(tǒng)計分析較麻煩。22四、析因設(shè)計factorialdesign231.析因設(shè)計的概念在實驗設(shè)計中，如果涉及的處理為多因素處理(既G個處理是由兩個以上實驗因素組合而成,每因素至少有兩個水平),當(dāng)G個處理組是各因素各水平的全面組合時,稱為析因設(shè)計。析因設(shè)計又稱完全交叉分組實驗設(shè)計，所涉及的處理因素個數(shù)≥2，每個處理因素的水平數(shù)≥2。每個實驗條件下至少要做2次獨立重復(fù)實驗。做實驗時，每次都涉及到全部因素。242.析因設(shè)計的處理組數(shù)析因設(shè)計的處理組數(shù)是各因素水平數(shù)的乘積。設(shè)A因素有I(≥2)水平，B因素有J(≥2)水平，C因素有K(≥2)水平，D因素有L(≥2)水平，則兩因素析因設(shè)計共有g(shù)=I×J個處理組三因素析因設(shè)計共有g(shù)=I×J×K個處理組四因素析因設(shè)計共有g(shù)=I×J×K×L個處理組253.12×2析因?qū)嶒灧纸M表兩個因素，每個因素有兩個水平，共有四個組合。BAA1A2B1A1B1A2B1B2A1B2A2B2263.22×3×3析因?qū)嶒灧纸M表三個因素，各因素分別有2個、3個和3個水平，共有18個組合。A因素B因素C因素C1C2C3A1B1A1B1C1A1B1C2A1B1C3B2A1B2C1A1B2C2A1B2C3B3A1B3C1A1B3C2A1B3C3A2B1A2B1C1A2B1C2A2B1C3B2A2B2C1A2B2C2A2B2C3B3A2B3C1A2B3C2A2B3C3274.析因設(shè)計方法完全隨機分組的2×2析因設(shè)計：

將受試對象隨機等分為四組，分別接受四種處理。各處理組的實驗單位數(shù)（樣本含量）≥2。隨機單位組的析因設(shè)計：

將各個處理（多因素的水平組合）隨機分配給單位組內(nèi)的各實驗單位。285.析因設(shè)計的用途及優(yōu)缺點用途：篩選最佳治療方案、藥物配方、實驗條件等研究。優(yōu)點：比單因素設(shè)計能提供更多的試驗信息，尤其能反映各因素各水平組合后的交互作用。缺點：當(dāng)因素個數(shù)較多及水平數(shù)過細(xì)時，所需實驗單位數(shù)、處理組數(shù)太多，試驗實施復(fù)雜，而且交互作用的解釋非常困難。一般不超過6個實驗因素。296.適合選用析因設(shè)計的場合欲考察的多個實驗因素對觀測結(jié)果的影響地位平等，且因素間的各級交互作用不可忽視，若因素是同時施加于受試對象的，在研究者人力、時間、財力等允許的情況下，宜選擇析因設(shè)計。但實驗因素個數(shù)大于6時，不宜選用析因設(shè)計。30析因設(shè)計實例某研究者欲研究人參莖葉皂苷（GSS）對熱損傷大鼠腦糖皮質(zhì)激素受體的影響兩個因素分別有兩個水平溫度（高溫?fù)p傷、常溫處理）藥物（服用GSS、服用蒸餾水）兩個因素的地位相等而且兩因素之間的交互作用不能忽視，故采用析因設(shè)計將兩因素各水平做全面組合：熱損傷+GSS、熱損傷+不用GSS、無熱損傷+GSS、無熱損傷+不用GSS31析因設(shè)計實例某醫(yī)院用中藥復(fù)方治療高膽固醇血癥，把12例高膽固醇血癥患者隨機分為4組，用不同療法。第1組用一般療法，第2組在一般療法上外加用甲藥，第3組在一般療法上外加用乙藥，第4組在一般療法上外加用甲藥和乙藥，1個月后觀察膽固醇降低值。容易被誤認(rèn)為是單因素4水平設(shè)計。32五、正交設(shè)計orthogonaldesign331.正交設(shè)計的基本概念正交設(shè)計是一種高效、多因素實驗設(shè)計。它利用一整套規(guī)格化的正交表將全部實驗因素、因素之間各水平的部分組合均勻搭配，合理安排，大大減少實驗次數(shù)，并提供較多信息。341.正交設(shè)計的基本概念正交設(shè)計是非全面實驗，G個處理組是各因素各水平的部分組合。各因素各水平的組合方式根據(jù)正交表確定正交設(shè)計是使用一系列規(guī)格化的正交表來安排多因素實驗中各實驗因素及其水平的過程。35正交表的表頭符號LN(

mk

)m：各因素的水平數(shù)k：最多可安排的實驗因素個數(shù)，正交表的列數(shù)N：要求試驗的次數(shù)(或正交表中的行數(shù))可安排k個m水平因素要做N次試驗的正交表36L4(23

)正交表實驗號列號1231111212232124221最多可安排3個實驗因素每個因素有2個水平共有4個實驗點（4個處理組或4個實驗條件）37L8(27)正交表實驗號列號1234567111111112111222231221122412222115212121262122121722112218221211238正交表的行與列正交表上的每一行代表各實驗因素的一種水平組合，稱為一個實驗點；正交表的每一列代表一種實驗效應(yīng)，它可能代表某實驗因素的效應(yīng)或交互作用或?qū)嶒炚`差的效應(yīng)，根據(jù)具體安排而定。39常用的正交表同水平（各實驗因素水平相同）的正交表2水平的正交表：L4(23)、L8(27)、L16(215)、L32(231)3水平的正交表：L9(34)、L27(313)、L81(340)4水平的正交表：L16(45)、L64(421)5水平的正交表：L25(56)、L125(531)混合水平（各實驗因素水平不相同）的正交表L8(41×24)、L12(3×24）、L16(42×29）、L16(43×26）、L24(3×4×24)、L36(62×35×2）、L32(8×46×26）40例：假定有兩個2水平的因素A與B，其水平代碼都是1與2，分別做析因設(shè)計與正交設(shè)計。因素A的水平組別代碼與實驗結(jié)果因素B的水平：121①（X11X12）③（X31X32）2②（X21X22）④（X41X42）兩因素析因設(shè)計的格式各條件下獨立重復(fù)兩次實驗的2×2析因設(shè)計格式，依靠橫向與縱向兩個方向上水平的交叉來決定每一個實驗條件，或稱為一個實驗點。41L4(23)正交表實驗號列號：1(A)2(B)3Y（實驗結(jié)果）1111（X11

X12）2122（X21

X22）3212（X31

X32）4221（X41

X42）依靠第1列（A列）與第2列（B列）同一行上水平的組合來決定一個實驗點。第3列為空列，可以用于估計實驗誤差。如果在每一行上做兩次獨立重復(fù)實驗，則與析因設(shè)計完全等價，第3列可用于估計A因素與B因素的交互作用A×B

；如果每一行上不做獨立重復(fù)實驗（即Y下只有1列數(shù)據(jù)），則第3列用于估計實驗誤差，而不能分析交互作用A×B，只能分析因素A與B各自的主效應(yīng)，。42例：假定有三個2水平因素A、B和C，其水平代碼都是1與2，分別做析因設(shè)計與正交設(shè)計。因素A的水平因素B的水平組別代碼與實驗結(jié)果因素C的水平：1211①X11X12②X21X222③X31X32④X41X4221⑤X51X52⑥X61X622⑦X71X72⑧X81X823個2水平因素析因設(shè)計的格式3因素2水平析因設(shè)計共有8種組合（處理組），每組實驗重復(fù)兩次，至少需要做16次實驗。433個2水平因素析因設(shè)計與L8(27)正交設(shè)計的關(guān)系實驗號列號:1(A)2(B)34(C)567Y(實驗結(jié)果)11111111X11X1221112222X21X2231221122X31X3241222211X41X4252121212X51X5262122121X61X6272211221X71X7282212112X81X82正交設(shè)計的實驗點與析因設(shè)計一一對應(yīng)。正交設(shè)計的因素安排不是隨意的，是有規(guī)則的：需考察交互作用的因素優(yōu)先安排，交互作用的安排要根據(jù)交互作用表，其他因素隨意放。44L8(27)：二列間的交互作用表列號列號12345671（1）3254762（2）167453（3）76544（4）1235（5）326（6）17（7）45用正交設(shè)計可以比析因設(shè)計減少實驗次數(shù)。例如：3個2水平因素，析因設(shè)計的實驗條件數(shù)為8種，每個實驗條件至少重復(fù)2次，總實驗次數(shù)至少為16次；而選用L8(27)正交表，只需要做8次實驗。463個2水平因素用L8(27)正交表進行正交設(shè)計實驗號列號:1(A)2(B)34(C)567Y(實驗結(jié)果)11111111X1121112222X2131221122X3141222211X4152121212X5162122121X6172211221X7182212112X813個2水平因素正交設(shè)計只需要做8次實驗，比析因設(shè)計至少減少8次實驗。47如果因素數(shù)更多，如4個、5個、或6個2水平的因素需要同時考察，且當(dāng)因素之間的交互作用可以忽略不計時，用正交設(shè)計的實驗次數(shù)可以比析因設(shè)計成倍減少。例如：4因素2水平，析因設(shè)計的實驗條件數(shù)為16種，總實驗次數(shù)至少為32次；而選用L8(27)正交表且不考慮（高階）交互作用時，只需要做8次實驗。正交設(shè)計是以不考慮（高階）交互作用為代價達(dá)到減少實驗次數(shù)的目的。484個2水平因素用L8(27)正交表進行正交設(shè)計處理號列號:1(A)2(B)34(C)567(D)Y(實驗結(jié)果)11111111X1121112222X2131221122X3141222211X4152121212X5162122121X6172211221X7182212112X814個2水平因素正交設(shè)計只需要做8次實驗，比析因設(shè)計至少減少24次實驗492.正交設(shè)計的特點正交設(shè)計是析因?qū)嶒灥牟糠謱嵤?，G個處理組是各因素各水平的部分組合。在實驗因素較多時，采用正交設(shè)計可以成倍減少實驗次數(shù)以及大大減少數(shù)據(jù)處理工作量。在正交設(shè)計時要根據(jù)生物學(xué)和醫(yī)學(xué)專業(yè)知識，只分析有意義的主效應(yīng)和部分重要因素的一階交互作用。503.正交設(shè)計的應(yīng)用要有較充分的理由認(rèn)為因素間交互作用不顯著；尤其適合于3個因素以上的多因素實驗設(shè)計，如尋找最佳藥物配方最佳生產(chǎn)工藝篩選醫(yī)療儀器多個參數(shù)的優(yōu)化組合生物體的培養(yǎng)條件組合每個實驗條件最好做2次以上的重復(fù)實驗；若只要實驗條件相同，觀測指標(biāo)的取值之間非常接近（即實驗的穩(wěn)定性好），則可以不做重復(fù)實驗。514.正交設(shè)計表的使用原則各實驗因素的水平數(shù)最好相等；實驗操作簡單或希望得到較多的信息，可選擇N較大的正交表（實驗次數(shù)多）；反之，選擇N較小的正交表；分析交互作用，選擇k較大的正交表（列多）；若已知因素間交互作用很小，選擇k較小的正交表。52如何利用現(xiàn)成的表頭設(shè)計1、根據(jù)給定的條件選定合適的正交表；2、在選定的正交表的表頭上安排實驗因素及其交互作用——表頭設(shè)計；（最關(guān)鍵的）3、根據(jù)設(shè)計好的表頭，將標(biāo)有單個實驗因素的那些列連同其下的“水平代碼”一起摘錄下來；4、結(jié)合實驗因素各水平的具體內(nèi)容，將摘錄出來的各列的“水平代碼”轉(zhuǎn)換成“真實水平”。53L8(27)正交表實驗號列號1234567111111112111222231221122412222115212121262122121722112218221211254L8(27)正交表的表頭設(shè)計因素個數(shù)實施比例列號123456731ABABCACBC41/2ABABCDCACBDBCADD3個2水平因素的全部水平組合數(shù)為2×2×2=8，即3個2水平因素全面組合共有8個處理組，與L8(27)正交表的行數(shù)正好相等，故記為“實施比例=1”。將3個因素A、B、C分別安排在第1、2、4列上，則A與B、A與C、B與C的交互作用AB、AC、BC分別出現(xiàn)在第3、5、6列上，第7列為空列，用于估計實驗誤差。55L8(27)正交表的表頭設(shè)計因素個數(shù)實施比例列號123456731ABABCACBC41/2ABABCDCACBDBCADD4個2水平因素的全部水平組合數(shù)為24=16，與L8(27)正交表的行數(shù)僅為全部組合數(shù)的一半，故記為“實施比例=1/2”。4個因素A、B、C、D分別安排在第1、2、4、7列上，AB、CD在第3列、AC、BD在第5例、BC、AD在第6列。若安排4個因素和全部一階交互作用，就沒有了空列，無法估計實驗誤差。第3、5、6列上，各有2對一階交互作用出現(xiàn)了重疊，僅當(dāng)同一列上兩對交互作用中只有一個占有絕對重要地位時，才能估計其效應(yīng)大小。56注意正交設(shè)計需要留出空列估計實驗誤差，用于評價其他列的效應(yīng)大??；或者做重復(fù)實驗來估計實驗誤差。若上述都達(dá)不到，數(shù)據(jù)將無法分析。57L16(215)正交表實驗號列號1234567891011121314151112111111111111211211112222222231122222111122224112222222221111512111221122112261211122221122117121221111222211812122112211112292121212121212121021212122121212111212212112122121122122121212112121322112211221122114221122121122112152212112122121121622121122112122158L16(215)正交表的表頭設(shè)計因素個數(shù)實施比例列號12345678910111213141541ABABCACBCDADBDCD5?ABABCACBCDEDADBDCECDBEAEE6?ABABDECACDFBCEFDADBECFBDAEECDAFFCEEF71/8ABABDEFGCACDFEGBCEFDGDADBFCFBDAECGECDAFBGFGCEBFAG81/16ABABDEFGCHCACDFEGBHBCEFDGAHHDADBECFGHBDAECGFHECDAFBGEHFGCEBFAGDH59注意若在L16(215)正交表安排8個2水平因素，除了8列上放置單個因素外，其余7列上分別重疊著4對一階交互作用項。要想準(zhǔn)確估計單個因素的主效應(yīng)的大小，至少要有1列上的交互作用項的影響可以被忽略不計，以便估計實驗誤差。若希望估計某個一階交互作用項的效應(yīng)大小，它所在列上的其他交互作用項的效應(yīng)在數(shù)量上應(yīng)當(dāng)是可以忽略不計的。60例：研究雌螺產(chǎn)卵的最優(yōu)條件，在20cm2的泥盒里飼養(yǎng)同齡雌螺10只，實驗條件有4個因素，每個因素有2個水平。試在考慮溫度與含氧量對雌螺產(chǎn)卵有交互作用的情況下安排正交實驗。（只考慮AB交互作用）雌螺產(chǎn)卵條件因素與水平因素水平A因素溫度(℃)B因素含氧量(%)C因素含水量(%)D因素pH值150.5106.02255.0308.061L8(27)正交表處理編號列號1(A)2(B)3(AB)4(C)567(D)111111112111222231221122412222115212121262122121722112218221211262L8(27)正交表實驗號列號12345671111111121112222312211224122221152121212621221217221122182212112實驗號處理1A1B1C1D12A1B1C2D23A1B2C1D24A1B2C2D15A2B1C1D26A2B1C2D17A2B2C1D18A2B2C2D2處理63雌螺產(chǎn)卵條件的正交實驗實驗號A因素B因素C因素D因素產(chǎn)卵數(shù)量溫度(℃)含氧量(%)含水量(%)pH值150.5106.086250.5308.095355.0108.091455.0306.0945250.5108.0916250.5306.0967255.0106.0838255.0308.08864例：研究某高頻呼吸機A、B、C、D、E五個參數(shù)對通氣量的影響，每個參數(shù)有高、低兩個水平，試按正交設(shè)計安排實驗。用析因設(shè)計共需32次實驗，假定5個因素間沒有高階交互作用，選用L16(215)正交表，共進行16次實驗。65L16(215)正交設(shè)計表處理列號1234567891011121314151112111111111111211211112222222231122222111122224112222222221111512111221122112261211122221122117121221111222211812122112211112292121212121212121021212122121212111212212112122121122122121212112121322112211221122114221122121122112152212112122121121622121122112122166L16(215)正交設(shè)計表的表頭設(shè)計因素個數(shù)實施比例列號12345678910111213141541ABABCACBCDADBDCD5?ABABCACBCDEDADBDCECDBEAEE6?ABABDECACDFBCEFDADBECFBDAEECDAFFCEEF71/8ABABDEFGCACDFEGBCEFDGDADBFCFBDAECGECDAFBGFGCEBFAG81/16ABABDEFGCHCACDFEGBHBCEFDGAHHDADBECFGHBDAECGFHECDAFBGEHFGCEBFAGDH67高頻呼吸機五個參數(shù)選擇的正交設(shè)計與實驗結(jié)果實驗序號因素（列號）通氣量（L/min）A(1)B(2)C(4)D(8)E(15)11111116.2621112219.3831121223.6041122128.4351211220.2861212134.8871221149.1081222247.4492111218.32102112124.85112121139.45122122232.08132211145.50142212250.30152221255.26162222166.6468為優(yōu)化提取板藍(lán)根的工藝條件，取20g板藍(lán)根飲片，采用正交設(shè)計實驗方法篩選板藍(lán)根中有效成分總有機酸的最佳提取工藝，考察因素有4個：提取溶劑濃度、溶劑用量、提取次數(shù)、提取時間，因素及其水平數(shù)見下表：水平因素及其水平取值乙醇濃度(A,%)溶劑用量(B,倍)提取次數(shù)(C,次)提取時間(D,h)150510.5270721.03901031.54個3水平因素，用L9(34)安排實驗是否最合適？69L9(34)實驗號1234111112122231333421235223162312731328321393321704個3水平因素，用L9(34)安排實驗不合適4個因素將L9(34)正交表的4列占滿，沒有了空列，若研究者在每個實驗條件下也沒有做獨立重復(fù)實驗，實驗誤差將無法估計。若沒有專業(yè)知識、預(yù)實驗或相關(guān)參考文獻(xiàn)為依據(jù)，可認(rèn)為各因素之間的全部或部分交互作用可以忽略不計的話，在實驗設(shè)計時還是要考慮可能存在的交互作用。這一點在尋找最佳實驗組合時尤為重要。715.正交設(shè)計的關(guān)鍵點根據(jù)專業(yè)知識和預(yù)實驗的結(jié)果，確定哪些因素之間的交互作用必須考慮；根據(jù)實際問題，選擇合適的正交表，進行表頭設(shè)計，即結(jié)合專業(yè)知識和備查的交互作用表，在正交表的各列上放置單個因素、需要考察的交互作用，不安排任何因素和交互作用的列（空列）將被用來估計實驗誤差，沒有空列的需要由重復(fù)實驗獲得。將正交表中的“編碼水平”換成“真實水平”。726.正交設(shè)計的適用場合在可以應(yīng)用析因設(shè)計的實驗研究中，若高階或部分低階交互作用可以忽略不計時，且因?qū)嶒灄l件所限需要減少實驗次數(shù)時，可采用正交設(shè)計以達(dá)到減少實驗次數(shù)的目的。73六、重復(fù)測量設(shè)計repeatedmeasuresdesign74編號治療前治療后差值113011416212411014313612610412811612512210220611810018711698188138122169126108181012410618高血壓患者治療前后舒張壓（mmHg）該藥物治療高血壓是否有效？是什么設(shè)計類型？是配對設(shè)計嗎？75配對設(shè)計的特征將受試對象按照某些重要特征配成對子。每對中的兩個受試對象隨機分配到兩處理組。同期觀察兩個處理對受試對象的作用。同一對子的兩個觀察單位的觀察結(jié)果分別與差值相互獨立，可以用差值推論處理間差別。配對t檢驗要求同一對子的兩個實驗單位的觀察結(jié)果分別與差值相互獨立，差值服從正態(tài)分布。76為了分析兩種飼料對大鼠體重增加量（g）的影響，從8窩大鼠的每一窩中選出性別相同、體重相近的兩只，經(jīng)隨機分配，分別喂以含水解蛋白和含酪蛋白的飼料，4周后測定其體重增加情況。窩編號含水解蛋白含酪蛋白1158222866329744287852482638767217383790配對設(shè)計77“高血壓患者治療前后舒張壓”屬于

未設(shè)立平行對照的前后測量設(shè)計對觀察單位在未給予處理的情況下進行測量；將某種處理施加給觀察單位后再進行測量；一對觀察值不是同期觀察到的，前后兩次測量的觀察結(jié)果通常與差值不獨立，大多數(shù)情況下第一次觀察結(jié)果與差值存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。若用差值推論處理是否有效，需假定測量時間對于觀察結(jié)果沒有影響。處理前后的觀察值還可進行相關(guān)、回歸分析。78編號治療前治療后差值113011416212411014313612610412811612512210220611810018711698188138122169126108181012410618高血壓患者治療前后舒張壓因住院休息、環(huán)境和情緒改變均可使血壓恢復(fù)平穩(wěn)，療效的確定不宜用t檢驗；治療前舒張壓與差值的r=-0.602；治療前后舒張壓的相關(guān)系數(shù)r=0.963，P＜0.01；用治療前舒張壓X推論治療后舒張壓Y的回歸方程未設(shè)立平行對照的前后測量設(shè)計79設(shè)立平行對照的前后測量設(shè)計在前后測量設(shè)計的試驗中，如無法保證前后兩次測量均能在大致相同的條件下進行，即設(shè)立一個與處理組例數(shù)相同或相近的對照組，進行兩組處理前后差值的對比分析，以消除系統(tǒng)誤差和某些與時間有關(guān)的混雜因素的影響。80高血壓患者治療前后的舒張壓順序號試驗組順序號對照組治療前治療后差值治療前治療后差值11301141611118124-6212411014121321221031361261013134132241281161214114961851221022015118124-6611810018161281181071169818171181162813812216181321221091261081819120124-41012410618201341286若試驗組與對照組基線值（治療前）如果不同，差值不能作為判斷組間差別的依據(jù)81受試者血糖濃度（mmol/L）受試者編號放置時間（分）0459013515.325.324.984.6525.325.264.934.7035.945.885.435.0445.495.435.325.0455.715.495.434.9366.276.275.665.2675.885.775.431.9385.325.165.044.48不同放置時間的血糖濃度是否有差別？是什么設(shè)計類型？是隨機區(qū)組設(shè)計嗎？82隨機區(qū)組設(shè)計將受試對象按照某些重要特征配成區(qū)組；分別將各區(qū)組內(nèi)的受試對象隨機分配到各處理組；（處理在區(qū)組內(nèi)隨機分配）要求每個區(qū)組內(nèi)實驗單位彼此獨立，每個實驗單位接受的處理是不相同的；隨機區(qū)組設(shè)計資料若滿足正態(tài)分布、方差齊可采用ANOVA。83大鼠注射不同劑量雌激素后的子宮重量大鼠種系雌激素劑量（μg/100g）0.250.500.75AXA1XA2XA3BXB1XB2XB3CXC1XC2XC3DXD1XD2XD3隨機區(qū)組設(shè)計841.重復(fù)測量設(shè)計的概念是在給予某種處理后，在幾個不同的時間點上從同一受試對象（或樣品）上重復(fù)獲得指標(biāo)的觀察值；或是從同一個體的不同部位（或組織）上重復(fù)獲得指標(biāo)的觀測值。前后測量設(shè)計的重復(fù)測量次數(shù)m≥3時，也稱為重復(fù)測量設(shè)計。852.重復(fù)測量設(shè)計分類從專業(yè)上需要了解隨時間推移或部位變化，其定量指標(biāo)的動態(tài)變化時，需選用重復(fù)測量設(shè)計。具有一個重復(fù)測量的單因素設(shè)計具有一個重復(fù)測量的兩因素設(shè)計具有一個重復(fù)測量的三因素設(shè)計86受試者血糖濃度（mmol/L）受試者編號放置時間（分）0459013515.325.324.984.6525.325.264.934.7035.945