Réplicats de conception de parcelles divisées personnaliséesBonjour à tous, je prévois des essais sur BioLector (une plateforme de bioréacteurs à 48 puits) et j'aurais besoin de conseils pour implémenter ma conception dans JMP. Je précise d'emblée queDes triplicats biologiques sont appliqués au niveau de la sous-parcelle (traitement).(c.-à-d. trois puits/essais de réplication biologique pour chaque combinaison unique des facteurs de sous-parcelle A–D dans un réglage de température de parcelle entière).
Contexte de l'expérience (ce que je veux faire)
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Températuredoit être constant pendant une exécution de BioLector, il s'agit donc d'unfacteur difficile à modifier / facteur d'intrigue globale.
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Quatre facteurs supplémentairesA, B, C, Dsont faciles à changer et sontfacteurs de sous-intrigue.
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Le modèle d'analyse devrait incluretoutes les interactions bidirectionnellesparmi les cinq facteurs ettermes du second ordre (quadratiques)pour les facteurs continus (construction d'un RSM).
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J'utiliseraitriplicats biologiques au niveau de la sous-parcelle(trois réplicats biologiques de chaque combinaison de traitement A–D à l’intérieur de chaque parcelle entière / essai de température).
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Je prévois d'utiliser JMP Custom Design → split-plot → 6 parcelles principales (deux pour chaque niveau de température) et 5 sous-parcelles par parcelle principale , mais j'ai remarqué que l' option Replicate dans « Augment Design » est grisée pour les plans de parcelles divisées personnalisés.
J'aimerais avoir des conseils sur
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Commentinclure des triplicats biologiques au niveau de la sous-parcelle, étant donné que l'option habituelle d'augmentation de réplication n'est pas disponible pour les plans en parcelles divisées.
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Tout généralconseils ou pièges courantsÀ surveiller. Existe-t-il des alternatives plus adaptées à mon cas particulier ?
Toute aide est grandement appréciée !
Conception des expériencesRe: Réplicats de plans de parcelles divisées personnalisésSalut @BenoitM ,
Bienvenue dans la communauté !
Je vois au moins deux options qui pourraient aboutir à une conception adaptée à vos besoins :
- Vous pouvez ajouter un facteur catégoriel à 3 niveaux « Difficile à modifier » pour la réplication des sous-parcelles (A, B et C ou niveaux 1, 2 et 3), en ajoutant l'effet principal de ce facteur dans le panneau du modèle, en définissant la température comme facteur « Très difficile à modifier », en cochant l'option « Les facteurs difficiles à modifier peuvent varier indépendamment des facteurs très difficiles à modifier », et en spécifiant un nombre approprié de parcelles principales (en fonction du nombre de plateformes de bioréacteurs que vous souhaitez utiliser) et un nombre de sous-parcelles (un multiple de 3 ; j'ai choisi 3 afin que chaque expérience de sous-parcelle soit répliquée 2 fois, comme vous le souhaitez). Ce dispositif créera des essais répétés dans les sous-parcelles, mais il n'y a aucune garantie que chaque essai de chaque sous-parcelle soit tripliqué.
- Vous pouvez également concevoir d'abord les matrices des sous-parcelles en créant 6 plans RSM pour 4 facteurs avec 16 essais, puis en les répliquant jusqu'à 48 essais chacun à l'aide de l' outil Augment Designs . Après cette étape, vous pouvez combiner les plans (en concaténant les tableaux), ajouter une colonne pour le facteur « Parcelle entière » et appliquer les niveaux du facteur « Température » à chacune des 6 parcelles entières. Vous obtiendrez ainsi le plan souhaité. Cette option est peut-être plus fastidieuse, mais elle garantit le respect de la contrainte de réplication, chaque essai de chaque sous-parcelle étant tripliqué. À la fin de ce processus, veillez à randomiser l'ordre des essais au sein de chaque parcelle entière, en utilisant la solution de contournement décrite ici : Randomiser les lignes d'une table de données by using Créer un sous-ensemble de données with sampling rate of 1, then sort the datatable by whole plot order to conserve la structure des parcelles divisées.
L'une ou l'autre option devrait permettre de créer un modèle qui respecte vos besoins ; il vous suffira peut-être de modifier le modèle supposé à partir du script « Modèle » dans la table de données (pour supprimer, par exemple, tous les effets liés au facteur « réplication de sous-parcelle » et à l'effet aléatoire de sous-parcelle pour l'option 1).
Vous trouverez ci-joint un exemple de ce type de plan expérimental, avec 288 essais au total, 48 essais par parcelle principale et 3 réplicats pour chaque sous-parcelle, pour les deux options. Certains scripts sont également enregistrés dans le tableau de données, avec le modèle correspondant « Modèle (affiné) » et une visualisation de la structure du plan.
La comparaison des performances des deux conceptions montre des résultats similaires :
- Analyse de puissance :
- Variance de prédiction et FDS :
- Carte de corrélation et diagnostics de conception :
J'espère que cette réponse vous aidera.
Re: Réplicats de plans de parcelles divisées personnalisésSalut @Victor_G
Merci beaucoup pour vos explications détaillées et vos exemples de conception ! Je pense que je dois préciser un peu mieux ma situation pour être sûre que nous nous comprenons bien :
Je travaille avectrois espèces bactériennes (M. sporium, M. buryatense, etM. acidophileJusqu'à présent, j'ai crééDes fichiers DOE distincts pour chaque espèce(Je les ai joints au cas où cela serait utile).Dans chaque intrigue complète, j'ai lecinq combinaisons de traitements de sous-parcelles. Je prévoistrois réplicats biologiques par sous-parcelle de traitement. Pour les trois espèces, cela me donne un total de45 conditions de traitement(5 sous-parcelles × 3 réplicats × 3 espèces) pour 1 des 6 parcelles entières — ce qui tient bien dans une seule plaque BioLector à 48 puits.
Mes principales questions :
- Comment mes 45 puits (15 puits par espèce) se comparent-ils à vos 48 puits par parcelle ? J’essaie de comprendre si nous parlons de la même chose ou s’il existe une différence fondamentale dans nos conceptions.
- Comment la présence de trois espèces distinctes influence-t-elle le dispositif en parcelles divisées ? Faut-il considérer l’espèce comme un facteur supplémentaire ou est-il acceptable de les traiter comme des dispositifs complètement séparés ?
- Puis-je conserver mes trois fichiers DOE séparés, ou doivent-ils être combinés en un seul fichier de conception ?
J'espère que c'est clair. Merci encore d'avoir pris le temps de m'expliquer cela !
Benoît
Re: Réplicats de plans de parcelles divisées personnalisésEn effet, il manquait des informations dans mon premier message et ma question. Je ne suis pas tout à fait sûr de comprendre :
Combien de facteurs avez-vous au total ?
- Température (continue, 3 niveaux, difficile à modifier),
- Espèces (Catégorique, 3 niveaux, Facile à modifier),
- pH (continu, 3 niveaux, facile à modifier),
- TN (Continu, 3 niveaux, Facile à modifier),
- TN/TP (Continu, 3 niveaux, Facile à modifier),
- C/N (Continu, 3 niveaux, Facile à modifier) ?
Confirmez-vous que vous souhaitez créer un plan d'expérience comportant au maximum 288 essais, avec 6 parcelles complètes de 48 essais chacune ?
Les options de conception que j'ai publiées contenaient la température et 4 facteurs continus (pH, TN, TN/TP et CN), mais pas le facteur « espèce ».
Même si l'« espèce bactérienne » est absente de mon option de conception n° 2, vous pouvez toujours utiliser le processus utilisé pour créer votre conception finale :
- Créez des matrices de sous-parcelles individuelles pour les 5 facteurs faciles à modifier, en spécifiant un modèle pour chaque matrice avec 16 (ou 15) essais, et répliquez chaque conception de sous-parcelle pour obtenir les 45/48 parties de sous-parcelle.
- Concaténez les parties du sous-intrigue pour obtenir la structure finale du dessin.
- Associez 2 graphiques complets à chaque condition de température.
- Assurez-vous que toutes les propriétés des colonnes et le script du modèle sont prêts pour l'analyse (colonne d'effet aléatoire de l'ensemble du graphique et attribut dans le modèle, propriété difficile à modifier pour la température, etc.).
Concernant vos deux autres questions :
@BenoitM a écrit :
Comment la présence de 3 espèces distinctes influence-t-elle le dispositif en parcelles divisées ? Faut-il considérer l’espèce comme un facteur supplémentaire ou est-il acceptable de les traiter comme des éléments totalement indépendants ?
Oui, si l'espèce est un facteur facile à randomiser/modifier, je pense qu'elle devrait être incluse dans les matrices des plans de sous-parcelles. Ainsi, chaque espèce sera exposée à différents niveaux des autres facteurs de manière aléatoire. Cependant, si vous souhaitez tripler chaque essai de vos sous-parcelles, vous ne pourrez pas obtenir un modèle RSM complet en seulement 16 essais avec ces 5 facteurs (le minimum étant de 25). Vous devrez peut-être modifier l'estimabilité de certains termes d'ordre supérieur en « Si possible » et/ou supprimer certains termes du modèle pour réduire le nombre d'essais à 16/15.
@BenoitM a écrit :
Puis-je conserver mes trois fichiers DOE séparés, ou doivent-ils être combinés en un seul fichier de conception ?
Cela dépend de ce que vous souhaitez faire en termes d'objectifs, de modélisation/analyse statistique et de réalisation pratique des expériences.
Les plans d'expériences seront-ils exécutés indépendamment ? Ou par lots ? Souhaitez-vous les analyser globalement ? Ou progressivement, « plan d'expérience par plan d'expérience » ? Par espèce ou globalement ?
La conception, la structure et l'analyse doivent refléter vos objectifs.
J'espère que cette réponse complémentaire vous sera utile.
Re: Réplicats de plans de parcelles divisées personnalisésPour répondre à certaines de vos questions.
1) Combien de facteurs ai-je au total ?
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Intrigue globale (difficile à modifier) : Température— continu (3 niveaux cibles).
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Sous-parcelle (facile à modifier, plan d'expériences par espèce) :quatre facteurs continus —pH, TN, TN/TP, C/N.
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Espèces:J'ai3 espèces bactériennesmais je le faispasJe souhaite considérer l'espèce comme un facteur de sous-intrigue, car je voudrais analyser chaque espèce indépendamment.Ainsi, la conception/le modèle par espèce incluraTempérature + les quatre facteurs de sous-parcelle(et leurs interactions bidirectionnelles / termes quadratiques comme prévu).
2) Modalités de fonctionnement des équipes expérimentales
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Le ministère de l'Énergie vapaspeuvent être exécutés indépendamment. Chaque exécution de BioLector prend environ une semaine et complétera une seule parcelle complète (à une température fixe) qui contient un bloc d'espèces (5 sous-parcelles x 3 réplicats = 15 puits) de chacun des trois DoE des espèces pour un total de 45 puits (48 étant la capacité maximale).
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Une fois toutes les courses terminées, je vaisanalyser par espèce.
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Je ne souhaite pas que les traitements des sous-parcelles soient randomisés entre les espèces, si cela a du sens.
Compte tenu de cette configuration, ma question se résume à ceci : puis-je conserver les plans d’expériences (DoE) joints séparément pour chaque espèce ? Si oui, quelle est la méthode la plus efficace pour inclure les triplicats biologiques ? Serait-il raisonnable de simplement copier chaque rangée de sous-parcelle deux fois (pour obtenir trois réplicats par traitement) et de randomiser ensuite uniquement au sein de chaque bloc d’espèces sur la plaque ?
J'espère que ce contexte supplémentaire permettra de répondre à ma question.
Benoît
Re: Réplicats de plans de parcelles divisées personnalisésOk, je crois comprendre ce que vous voulez concevoir.
En fait, les trois réplicats sont chacun attribués à une espèce bactérienne, et c'est pourquoi vous souhaitez que les essais soient tripliqués dans chaque graphique complet, afin de faciliter la visualisation et la comparaison.
En utilisant l'option de conception 2 présentée précédemment, j'ai ajouté une colonne pour les espèces bactériennes afin d'identifier les « triplicats » et d'attribuer chaque essai à une espèce différente. Si vous souhaitez créer le plan d'expérience de zéro, vous pouvez suivre la procédure de l'option 2, mais conservez l'identification des essais en triplicata pour gagner du temps à la fin et pouvoir attribuer les réplicats à chaque espèce.
J'ai modifié le script du modèle (pour analyser par espèce) et certaines visualisations ; cette conception devrait maintenant répondre à vos exigences ?
Dites-moi si j'ai oublié quelque chose.
Re: Réplicats de plans de parcelles divisées personnalisésCes discussions seraient tellement plus faciles si les relations entre les facteurs et le bruit étaient présentées graphiquement.
Sanders, D., & Coleman, J. (2003). « Reconnaissance et importance des restrictions à la randomisation dans l’expérimentation industrielle ». Ingénierie de la qualité, 15 (4), 533–543
Bergerud, Wendy A. (1996) « Représentation des relations entre les facteurs dans l’expérimentation », Le statisticien américain , vol. 50, n° 3
Re: Réplicats de plans de parcelles divisées personnalisésSalut @Victor_G — merci, c'est presque parfait et j'apprécie vraiment les modifications (et le script de modélisation par espèce).
Un point précis mérite d'être clarifié : dans le tableau actuel, la colonne « espèce » identifie correctement les trois lignes de réplicats, mais il semble que les conditions de traitement au sein d'une même parcelle ne soient pas réellement tripliquées . Pour une combinaison de traitements donnée dans une même parcelle, je ne vois pas trois lignes de réplicats biologiques correspondant à ce traitement ; les réplicats sont plutôt répartis entre les espèces.
Pour assurer la cohérence, je souhaiterais que pour chaque combinaison unique de traitement de sous-parcelle, il y ait trois rangées de ce même traitement (les trois réplicats biologiques), et que celles-ci soient étiquetées avec les noms des trois espèces.
Cela signifierait que pour chaque parcelle, il n'y a que six conditions de traitement uniques par espèce (au lieu de dix-huit). Cela pourrait ne pas être réalisable en pratique, mais dans ce cas, je me demande pourquoi, lorsqu'on considère une seule espèce (comme dans mes fichiers DOE joints), il est possible d'avoir seulement cinq sous-parcelles par parcelle (et six parcelles au total) tout en obtenant une puissance statistique satisfaisante pour tous les termes du modèle.
Le fait de combiner les espèces en un seul dispositif nécessite-t-il intrinsèquement un plus grand nombre de sous-parcelles uniques par parcelle principale, ou existe-t-il un moyen de préserver cette structure plus petite tout en conservant l'étiquetage à trois espèces ?
Merci encore — cela correspond presque exactement à ce dont j'ai besoin !
Re: Réplicats de plans de parcelles divisées personnalisésSalut @BenoitM ,
Oui, j'avais compris (apparemment à tort) que les triplicats servaient à attribuer chaque traitement à chaque espèce, afin de faciliter la comparaison (et les visualisations). Il semble que vous souhaitiez, pour chaque parcelle, les mêmes combinaisons de traitements pour chacune des 3 espèces, ainsi que des triplicats pour chaque combinaison de traitements.
Si oui, cela signifie que vous n'auriez que 5 traitements uniques maximum pour chacun des 4 facteurs par parcelle, et ce pour chacune des trois espèces (soit 3 x 5 = 15 essais), chacun étant ensuite répété trois fois (soit 15 x 3 = 45 essais au total). Le nombre d'essais disponibles est insuffisant pour ajuster une méthodologie de surface de réponse (RSM) aux 4 facteurs faciles à modifier dans chaque parcelle, car un minimum de 15 combinaisons de traitements uniques serait nécessaire.
Une stratégie possible serait de simplifier le modèle supposé dans chaque graphique, afin qu'il corresponde à vos besoins.
Une autre possibilité consiste à utiliser 2 parcelles complètes pour ajuster le RSM (puisque chaque niveau de température est « observé » pour 2 parcelles complètes).
Pour ce faire, vous devez créer un plan d'expériences optimal (I-optimal) avec 4 facteurs continus et un facteur de blocage (5 essais par bloc, afin de prévoir des triplicats pour les 3 espèces), spécifier un modèle RSM, ajuster sa complexité (un minimum de 20 essais est requis avec ce facteur de blocage et un modèle RSM complet pour les 4 facteurs continus) en supprimant certains termes ou en modifiant l'estimabilité sur « Si possible », puis affecter les essais du premier bloc à la première parcelle entière de même température, et ceux du second bloc à la seconde parcelle entière de même température. Vous pouvez ensuite multiplier ces 5 essais par bloc par 9 pour obtenir 45 essais par parcelle entière, et ainsi disposer de triplicats pour chaque combinaison de traitements pour chacune des trois espèces.
Voici un exemple que j'ai créé avec ces deux graphiques complets, utilisés pour ajuster un plan bayésien optimal I pour les quatre facteurs. Ces deux graphiques correspondent au même niveau de température ; il faudrait donc répéter la procédure deux fois pour obtenir les autres « parties » de ce plan (pour les deux niveaux de température restants).
Une petite visualisation pour apprécier le cadre de cette première partie du projet :
Bien sûr, les séquences doivent être randomisées à l'intérieur de chaque parcelle ; j'ai simplement laissé l'ordre de construction tel quel pour faciliter la visualisation.
J'espère avoir bien compris vos besoins,
Re: Réplicats de plans de parcelles divisées personnalisésSalut @Victor_G, petit complément d'information :
Si je souhaite simplement ajuster un seul RSM pour les quatre facteurs continus combinés sur l'ensemble des parcelles (et la température incluse dans le modèle, ce qui signifie cinq facteurs au total) au lieu d'un RSM complet pour chaque parcelle, serait-ce une approche judicieuse ?
Si oui, serait-il alors possible d'utiliser le schéma de 5 sous-parcelles par parcelle principale que j'ai décrit précédemment ?
Merci encore pour vos conseils,
Benoît
Re: Réplicats de plans de parcelles divisées personnalisésSalut @BenoitM ,
Bien sûr, c'est une approche judicieuse qui facilite grandement la génération de modèles.
Voici les étapes que j'ai suivies :
- Créez un plan en parcelles divisées avec la température (difficile à modifier), 4 facteurs continus (faciles à modifier), spécifiez un modèle RSM et créez 6 parcelles complètes avec 30 essais au total.
- Copiez-collez ce modèle 2 fois, afin d'intégrer le facteur « espèce bactérienne » dans le modèle sous forme de nouvelle colonne et d'attribuer un modèle initial par espèce.
- Copiez-collez le plan d'expérience précédent par espèce deux fois afin d'obtenir le plan final avec des triplets pour les trois espèces. Vous devriez obtenir un plan d'expériences de 270 essais avec 6 parcelles complètes, chacune comportant 45 essais (15 essais par espèce, chaque espèce étant testée en triplicata pour 5 traitements différents).
Veillez à randomiser les essais à l'intérieur de chaque parcelle entière et à ordonner les essais par parcelles entières, afin de respecter la randomisation de restriction.
Voici à quoi ressemble le dessin final avec une visualisation par cellule et un graphique parallèle (non aléatoire, simplement trié par nombre total de parcelles pour mieux comprendre la répétition du motif entre les espèces et les parcelles entières) :
Veuillez trouver ci-joint le plan proposé avec tous les scripts (visualisations, modèles et version randomisée du plan d'expériences).
J'espère que cette réponse vous aidera enfin à parvenir à votre conception finale.
Re: Réplicats de plans de parcelles divisées personnalisésSalut @Victor_G ,
Merci beaucoup, c'est exactement ce qu'il me fallait ! 
Un dernier détail que j'ai oublié de mentionner : les valeurs de pH diffèrent selon les espèces (4 - 5,5 - 7 pour M. acidophila ; 8 - 9 - 10 pour M. buryatense ; 6,5 - 7,5 - 8,5 pour M. sporium). Je suppose que je peux simplement ajuster manuellement ces valeurs de pH dans le tableau de données pour chaque espèce ?
Je vous remercie encore sincèrement pour toute votre aide. J'apprécie vraiment le temps que vous avez consacré à me guider dans cette démarche !
Benoît
Re: Réplicats de plans de parcelles divisées personnalisésLe pH est-il un facteur que vous souhaiteriez (et pourriez) faire varier pour chaque espèce (ou certaines d'entre elles) ? Ou est-ce une caractéristique de l'espèce ?
Dans ce dernier cas, le pH et les espèces seront confondus, vous pourrez donc toujours enregistrer la valeur, mais cela n'aura aucun impact sur l'analyse (chaque espèce a sa propre valeur de pH).
Dans le premier cas, selon la façon dont vous pouvez faire varier ce facteur (indépendamment comme tout autre facteur de sous-parcelle, ou s'il s'agit d'un « résultat » de la combinaison des différents facteurs), vous pouvez soit le traiter comme un facteur lors de la génération du plan (facteur indépendant), soit enregistrer les valeurs dans une nouvelle colonne et le traiter comme un facteur non contrôlé dans l'analyse/la modélisation (facteur dépendant des autres conditions).
Si les plages de pH diffèrent selon les espèces, mais que vous pouvez les contrôler, ce facteur pH peut être intégré au plan d'expériences comme facteur imbriqué au sein de chaque espèce. Vous pouvez utiliser la méthode présentée dans « Plans d'expériences imbriqués avec facteurs continus » pour construire votre plan avec un facteur imbriqué, ou opter pour une approche par ensemble de candidats : créez toutes les combinaisons possibles de facteurs, supprimez celles qui ne sont pas réalisables, et laissez la plateforme de conception personnalisée sélectionner les traitements les plus pertinents et informatifs pour créer votre plan.
L'approche par ensemble de candidats a été largement discutée dans ce forum à travers divers cas d'utilisation ; voici quelques liens pour en savoir plus :
Conception d'ensembles de candidats : adapter les contraintes DOE au problème (2021-EU-30MP-784)
Plan d'expériences avec deux types de contraintes
Optimisation d'un mélange de 3 ingrédients maximum, avec 5 ingrédients à évaluer.
Utilisation du script de combinaisons interdites pour définir les contraintes de facteurs dans le plan d'expériences.
...
J'espère que cette réponse vous sera utile.
Re: Réplicats de plans de parcelles divisées personnalisésSalut @Victor_G ,
Merci encore pour cette explication détaillée.
Pour être plus précis, je vais ajuster des modèles distincts pour chaque espèce , je n'ai donc pas besoin d'estimer les effets interspécifiques. Dans ce cas, je suppose qu'il n'est pas nécessaire d'imbriquer les groupes dans le plan d'expérience ? Si je comprends bien, l'imbrication ne serait nécessaire que si je souhaitais créer un plan d'expérience combiné (et un modèle unique) imposant des plages de pH spécifiques à chaque espèce au sein d'un même tableau.
Puisque j'analyserai chaque espèce indépendamment, je suppose que je peux simplement définir la plage de pH différemment pour chaque espèce et simplifier les choses. Cela vous semble correct ? Dans ce contexte, serait-il plus judicieux de remplacer les valeurs de pH par les niveaux spécifiques à chaque espèce, comme je l'ai mentionné précédemment ?
Le plan final serait alors celui que vous avez proposé précédemment (« Custom Split Plot Design Replicates_F.jmp »), où les niveaux de pH 4 – 5,5 – 7 sont maintenus pourM. acidophile, remplacé par 6,5 – 7,5 – 8,5 pourM. sporium, et avec 8 – 9 – 10 pourM. buryatense.
Merci encore pour toute votre aide,
Benoît
Re: Réplicats de plans de parcelles divisées personnalisésSalut @BenoitM ,
Exactement. Si vous prévoyez d'analyser les résultats séparément pour chaque espèce, vous n'aurez pas besoin d'imbrication dans le plan expérimental, car chaque espèce aura ses propres modèles et plages de pH (et/ou autres plages de paramètres). Il vous suffit donc de remplacer les valeurs de pH par celles utilisées pour chaque espèce. Vous pouvez ensuite modifier le dernier plan proposé, « Custom Split Plot Design Replicates_F.jmp », avec les valeurs réelles pour chaque espèce.
Si vous prévoyez de généraliser votre analyse et d'observer différents impacts des variations de pH en fonction des espèces et d'autres facteurs, vous pouvez alors utiliser l'imbrication dans le modèle.
Bonne chance pour vos expérimentations et analyses !
