Toi uu_CH14 doc

Xây dựng đ ợc ư bảng thiết kế thí nghiệm sau khi xác định đ ợc biến đầu ra và biến đầu vào.. Xác định đ ợc ư điều kiện thí nghiệm tối u ư sau khi phân tích kết quả thí nghiệm... Một số

Mét sè ph ươ ng ph¸p thiÕt kÕ thÝ nghiÖm

dông trong bµo chÕ

3 Xây dựng đ ợc ư bảng thiết kế thí nghiệm sau khi xác định

đ ợc biến đầu ra và biến đầu vào ư

4 Phân tích đ ợc kết quả thí nghiệm theo hai ph ơng pháp: ư ư

dựa trên hàm mục tiêu dạng đa thức (bậc ≤ 2) và mạng neuron nhân tạo.

5 Xác định đ ợc ư điều kiện thí nghiệm tối u ư sau khi phân

tích kết quả thí nghiệm.

Một số khái niệm

Một số khái niệm

Biến (variable) và phân loại biến:

Biến đầu vào và biến đầu ra:

Biến đầu ra (output variable)

Biến phụ thuộc (dependent variable)

Đáp ứng (response)

Kết quả của thí nghiệm  Đo đạc và đánh giá.

– Viên nén: Hình thức bên ngoài (xấu, đẹp), độ cứng,

độ mài mòn, độ đồng đều khối l ợng/hàm l ợng, độ rã, độ hoà tan, độ ổn định, sinh khả dụng

Biến đầu vào (input variable)

Biến độc lập (independent variable)

Yếu tố (factor)

Thay đổi giá trị  Thay đổi giá trị của biến đầu ra.

–Viên nén: - Loại/khối l ợng mỗi loại tá d ợcư

- Thời gian/tốc độ nhào, trộn

- Cỡ rây xát hạt

- Thời gian/nhiệt độ sấy hạt

- Tốc độ dập viên

Biến định l ợng và biến định tính : ư

Biến định l ợng (quantitative variable)ư

Đo/biểu diễn = số thực liên tục

Biến kiểm soát đ ợc và biến không kiểm soát ư

đ ợc ư :

Biến kiểm soát đ ợc (controlled variable)

Có thể tuỳ ý thay đổi giá trị

Ví dụ: Khối l ợng tá d ợc

Biến không kiểm soát đ ợc (uncontrolled variable)

Không thể tuỳ ý thay đổi giá trị

Ví dụ: Nhiệt độ và độ ẩm khi bảo quản ở điều kiện th ờng ư

Tèi u ho¸ :

T×m

C«ng thøc Quy tr×nh

Qu¸ tr×nh (Hép ®en?)

Thiết kế thí nghiệm:

Thiết kế thí nghiệm là ph ơng pháp ư lập kế hoạch và

tiến hành thực nghiệm để thu nhận đ ợc thông tin tối

đa từ tập hợp các dữ liệu thí nghiệm trong sự có mặt của nhiều yếu tố có thể làm biến đổi kết quả thí nghiệm với số thí nghiệm tối thiểu

 Trình tự tiến hành thiết kế thí nghiệm và tối u hoá

Xác định biến đầu ra

Điều chỉnh?

Yêu cầu? Xác định biến đầu vào

Sàng lọc Thiết kế và tiến hành TN

Một số công cụ toán học

và thống kê liên quan đến

thiết kế thí nghiệm thiết kế thí nghiệm

Một số công cụ toán học

và thống kê liên quan đến

thiết kế thí nghiệm

M· ho¸ c¸c gi¸ trÞ cña biÕn ®Çu

C¸c møc vµ kho¶ng biÕn thiªn cña biÕn

i ho¸)

i ho¸)

1 + λ1 = 7 mgMøc thÊp (-1) 0

⋅+

⋅+

=

1 i

2 i ii

n

j

i j 1i

j i

ij i

n

1 i

i 0

n 2

⋅

⋅+

⋅+

=

1 i

2 i ii

n

j

i j 1i

j i

ij i

n

1 i

i 0

n 2

X

f

Y

Đối với biến định l ợng ư

Đối với biến định tính

M mức X

có nghiệm thí

Số

M mức X

có nghiệm thí

các ở

Y trị giá

Tổng b

i

i M)

MS

(F REGR , f REGR , f RESID)

P(F REGR , f REGR , f RESID)

P

(F LOF , f LOF , f ERR)

P(F LOF , f LOF , f ERR)

P

SS

pN

1NR

11

MS

MS

MSR

2

TOTAL

RESID TOTAL

2 adj

1NR

11

MS

MS

MSR

2 TOTAL

RESID TOTAL

2 adj

SS

Q2 =1−

TOTAL

PRE SS

SS

Q2 =1−

Q2: Cµng gÇn 1 cµng tèt (> 0,7)

Đ ¸nh gi¸ tÝnh cã nghÜa cña hÖ sè

Mét sè thiÕt kÕ thÝ nghiÖm th Ư Ư êng

ThiÕt kÕ 2 n rót gän (m« h×nh ho¸ thùc nghiÖm bËc 1 rót gän)

Sè thÝ nghiÖm: N = 2 n - q

n: sè biÕn ®Çu q: sè møc rót gän.

TÝnh chÊt cña ma trËn thùc nghiÖm:

2

iu N X

∑

=

= N

1 u

iu 0 X

∑

=

= N

1 u

Ví dụ:

Nghiên cứu bào chế pellet bằng ph ơng pháp đùn - tạo cầu ư

Biến đầu ra Y: % pellet 900 - 1100 à m Các biến đầu vào:

Biến đầu vào Ký hiệu Mức d ới (- 1) Mức gốc (0) Mức trên (+1)

Nồng độ tá d ược dính (%) X1 0,5 0,75 1

Tỷ lệ tá dư ợc dính (%) X2 40 45 50

Thời gian nhào (phút) X3 1 1,5 2

KL hạt đem tạo cầu (kg) X4 1 2,5 4

Tốc độ tạo cầu (v/phút) X5 700 900 1100

Tốc độ đùn (v/phút) X6 15 37,5 60

Thời gian tạo cầu (phút) X7 2 3,5 5

ThiÕt kÕ Plackett – Burman:

Thiết kế 2 2n kết hợp với ô vuông latin

Biến định l ợng: thay đổi trên 2 mức

Biến định tính: thay đổi trên 2n

Thí nghiệm 22n + ô vuông latin cỡ 2nì 2n

Ví dụ:

Viên nang theophylin 200 mg: Bao pellet, đóng nang.

Các biến đầu ra và yêu cầu

% theophylin giải phóng sau 2 h Y2 20 – 35 %

% theophylin giải phóng sau 4 h Y4 45 – 55 %

% theophylin giải phóng sau 6 h Y6 60 – 70 %

% theophylin giải phóng sau 8 h Y8 ≥ 75%

Ph ơng sai của tốc độ giải phóng S2

Các biến định l ượng (số l ượng tính cho mẻ bao 200 g pellet).

Khối l ượng polyme phối hợp X2 2 g 6 g

Khối l ượng chất làm dẻo X3 3 g 7 g

Khối lư ợng chất chống dính X4 2 g 6 g

Khối lư ợng Tween 80 X5 1 g 3 g

Tỷ lệ diclomethan/ethanol X6 1/1 2/1

Thể tích dung môi X7 400 ml 600 ml

Eudragit L100 (B)

Eudragit E100 (C)

PVP(D)

Lo¹i chÊt

lµm dÎo X9

DEP(0)

Glycerin (1)

PEG

6000 (2)

PEG

4000 (3)

ThiÕt kÕ 24 kÕt hîp víi « vu«ng latin 4 × 4.

HiÖu øng cña c¸c biÕn ®Çu vµo víi Y4

Kiểm định Duncan cho X8 với biến đầu ra Y4

VÝ dô: X©y dùng CT dd uèng chøa DC Ýt tan trong n íc

C¸c biÕn ®Çu vµo vµ c¸c møc

BiÕn Ký hiÖu Møc d íi (-1) Møc trªn (+1)

Không gian thÝ nghiÖm

( α = 23/4 = 1,68)

C¸c hÖ sè håi quy cña Y1

0,2 <

X

2

<

0 ,7

|(X’X)-1| → min (sbi → min)

(X’X)-1 : Ma trận phân tán

Tìm giá trị mong muốn (target)

Tối u hoá đồng thời nhiều biến đầu ra ư

Độ hoà tan Y1 → max

Độ mài mòn Y2 → min

Độ cứng Y3 ∈ [9; 10] kP

Hàm hy vọng

Riêng ⇒ Chung

Lựa chọn ph ơng pháp tối u hoá ư

Đã xây dựng đ ược mô hình toán học

Số biến đầu vào ≤ 4

Một hay nhiều biến đầu ra

Phân tích mặt đáp

Đã xây dựng đ ược mô hình toán học

Số biến đầu vào từ 2 đến 6

Nhiều biến đầu ra

Lựa chọn ph ơng pháp tối u hoá ư ư

Tối ư u hoá trực tiếp

Một hay nhiều biến đầu ra

Đơn hình liên tiếp

Tối ư u hoá trong sản xuất công nghiệp

Các biến đầu vào ít dao động

Tối ư u hoá quy trình bằng thuật toán tiến hoá (EVOP)

Ph ¬ng ph¸p thùc nghiÖm theo ® êng dèc nhÊt ư ư

VÝ dô: C«ng thøc bao pellet theophylin TDKD.

HiÖu øng cña c¸c biÕn ®Çu vµo víi S2

j j 1 j

.b

.b

C«ng thøc tèi ưu

Chồng các đ ường đồng mức ứng với độ đục < 3 ppm và nhiệt độ tạo kết tủa < 70oC để xác định vùng tối ưu

m¹ng neuron nh©n t¹o

m¹ng neuron nh©n t¹o

¸p dông:

Bµi to¸n tèi u phøc t¹p ư

Quan hÖ biÕn ®Çu vµo - ®Çu ra kh«ng m« t¶

® îc b»ng hµm ®a thøc bËc 2 ư

CÊu tróc ®iÓn h×nh cña ANN

m¹ng neuron nh©n t¹o

m¹ng neuron nh©n t¹o

e 1

1 )

Z ( F

1 )

Z ( F

N i

i i

N

i

i i

So sánh hai phương pháp:

Xác định biến đầu ra &

Mặt đáp

-Kết luận

Kết luận

Vai trò của ng ời làm thí nghiệm (nhà bào chế)

Một số ch ơng trình máy tính : ư

Dựa trên ph ư ơng trình hồi quy dạng đa thức (bậc

≤ 2): MODDE, DESIGN EXPERT.

Dựa trên mạng neuron nhân tạo: INFORM, CAD/CHEM, ANNA & OPTIM, TRAJAN.

Dựa trên ph ư ơng pháp đơn hình liên tiếp: MULTISIMPLEX.

MODDE

MODDE

ThiÕt kÕ thÝ nghiÖm:

Design/Design Wizard…

MODDE

MODDE

Thiết kế thí nghiệm:

Thiết kế sàng lọc hay mô hình mặt đáp:

MODDE

MODDE

ThiÕt kÕ thÝ nghiÖm:

Chän kiÓu thiÕt kÕ:

MODDE

MODDE

ThiÕt kÕ thÝ nghiÖm:

B¶ng thiÕt kÕ thÝ nghiÖm:

FORMULES

FORMULES

Ph©n tÝch quy luËt ¶nh h ưëng:

NhËp b¶ng sè liÖu:

FORMULES

FORMULES

Ph©n tÝch quy luËt ¶nh h ưëng:

Chän Test data:

FORMULES

FORMULES

Ph©n tÝch quy luËt ¶nh hư ëng:

Training:

FORMULES

FORMULES

Ph©n tÝch quy luËt ¶nh hư ëng:

Training results:

• m1k62duochanoi@gmail.com