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。

例如，当试验中有m个因素，每个因素有n个水平时，如果进行全面试验，共有n∧m种组合，正交设计是从这些组合中挑选出n∧2个试验，而均匀设计是利用数论中的一致分布理论选取n个点试验，而且应用数论方法使试验点在积分范围内散布得十分均匀，并使分布点离被积函数的各种值充分接近，因此便于计算机统计建模。

如某项试验影响因素有5个，水平数为10个，则全面试验次数为10∧5次，即做十万次试验；正交设计是做10∧2次，即做100次试验；而均匀设计只做10次，可见其优越性非常突出。

三、应用
在新药研发的过程中，由于处方组成比、制备工艺考察还有分析测定条件的选择等均会受到多种因素的影响，因此需要经过多次试验并进行处方筛选。

而在试验的过程中，采用均匀设计、正交设计等科学试验方法可以大大减少试验次数和工作量，并节省人力和资金，同时为新药研发节省了宝贵的时间。

为了尽可能以最少的实验次数获得处方筛选与工艺优化试验，需要利用统计学对实验数据进行统计分析，确定关键工艺参数，并对制剂进行质量控制，来得到安全、有效和稳定的药物制剂。

采用均匀试验设计和正交实验设计法等数理统计方法来进行处方筛选和制药工艺优化对于制剂研究至关重要，不仅可以大大减少试验次数、缩短试验周期，还能更好地获得最优处方或工艺。

均匀试验设计法可使试验点均衡分散在实验范围内，从而以更少的试验次数代表全面实验，适用于水平数较多的试验。

由于采用均匀试验设计方法所得的实验结果没有整齐可比性，分析结果不能采用一般的反差分析，需要采用多元回归分析，或者逐步回归法进行分析，推断出最佳方法。

（1）均匀试验设计法在复方碳酸钙颗粒剂处方筛选上的应用
研究者筛选了复方碳酸钙颗粒剂处方中辅料的组成，并考察制剂中钙离子的溶出度。

方法是以颗粒剂干燥失重%为指标，均匀试验设计筛选复方碳酸钙颗粒剂处方中乳糖、山梨醇、PVP等辅料用量。

以钙尔奇D为对照，原子吸收分光光度法测定钙离子浓度，转篮法比较了两种药物中钙元素在去离子水和稀释盐酸中的累积溶出度。

结果发现两种药物在去离子水中的钙累积溶出参数T<，d>有显著性差异(P〈0.01)，在稀盐酸中无差异，45min内钙累积溶出均大于99%(P〉
0.05)。

因此经处方筛选后制成的复方碳酸钙泡腾颗粒剂释药快，水溶液中可迅速溶解释药，长期使用更安全。

（2）均匀试验设计法在阿替洛尔分散片处方筛选上的应用
有研究者采用均匀试验设计法进行阿替洛尔分散片处方筛选。

方法是制备阿替洛尔分散片并考察其质量，以微晶纤维素(MCC)、羧甲基纤维素钠(CMS-Na)、硬脂酸镁的用量和乙醇的质量浓度为考察因素。

以阿替洛尔分散片30 min的体外累积溶出度为指标，采用均匀设计试验筛选处方，验证处方并比较市售普通片和自制分散片45 min内的体外累积溶出度。

结果成功制备了阿替洛尔分散片，质量符合分散片的要求。

最佳分散片处方为45.0%MCC、7.0%CMS-Na、1.00%硬脂酸镁、40%乙醇溶液，验证试验结果表明处方设计合理。

以最优处方制备的阿替洛尔分散片在30min的体外累积溶出度为91.78%，分散片的体外累积溶出度[(93.4±0.9)%]高于市售普通片[(89.0±1.2)%]。

结果发现研制的阿替洛尔分散片处方合理、工艺简单可行。

因此采用均匀试验设计法进行处方筛选与制药工艺优化实验研究后，并合理统计分析所得的实验数据，有助于推断各因素的最佳水平或最佳方案。