Repliche di progettazione di grafici divisi personalizzatiCiao a tutti, sto pianificando l'esecuzione di un BioLector (una piattaforma di bioreattori a 48 pozzetti) e ho bisogno di consigli su come implementare il mio progetto in JMP. Vorrei precisare subito chei triplicati biologici vengono applicati a livello di sottotrama (trattamento)(vale a dire, tre pozzetti/run di replica biologica per ogni combinazione univoca dei fattori del sottotrama A–D all'interno di un'impostazione di temperatura dell'intero appezzamento).
Contesto dell'esperimento (cosa voglio fare)
-
Temperaturadeve essere costante durante un'esecuzione di BioLector, quindi è unfattore difficile da modificare / intero grafico.
-
Quattro fattori aggiuntiviA, B, C, Dsono facili da cambiare e sonofattori della sottotrama.
-
Il modello di analisi dovrebbe includeretutte le interazioni bidirezionalitra i cinque fattori etermini di secondo ordine (quadratici)per fattori continui (costruzione di un RSM).
-
Io useròtriplicati biologici a livello di sottotrama(tre repliche biologiche di ciascuna combinazione di trattamento A–D all'interno di ogni intera parcella/temperatura).
-
Ho intenzione di utilizzare JMP Custom Design → split-plot → 6 grafici interi (due per ogni livello di temperatura) e 5 sottografici per grafico intero , ma ho notato che l' opzione Replica in "Aumento design" è disattivata per i progetti split-plot personalizzati.
Su cosa mi piacerebbe avere qualche consiglio
-
Come fareincludere triplicati biologici a livello di sottotrama, dato che la consueta opzione di replicazione dell'aumento non è disponibile per i progetti split-plot.
-
Qualsiasi generaleconsigli o insidie comunia cui fare attenzione. Esistono alternative più adatte al mio caso specifico?
Ogni aiuto è molto apprezzato!
Progettazione degli esperimentiRe: Repliche di progettazione di grafici divisi personalizzatiCiao @BenoitM ,
Benvenuti nella Community!
Vedo almeno due opzioni che potrebbero portare a un design adatto alle tue esigenze:
- È possibile aggiungere un fattore "Difficile da modificare" categorico a 3 livelli per la replica del sottotrama (livelli A, B e C o 1, 2 e 3), aggiungendo l'effetto principale per questo fattore di replica del sottotrama nel pannello del modello, modificando la temperatura come fattore "Molto difficile da modificare", selezionando l'opzione " I fattori difficili da modificare possono variare indipendentemente dai fattori molto difficili da modificare " e specificando un numero appropriato di interi tracciati (a seconda del numero di piattaforme di bioreattori che si desidera utilizzare) e il numero di sottotrama (multipli di 3, io scelgo 3 in modo che ogni esperimento del sottotrama venga replicato 2 volte, come desiderato). Questo progetto creerà repliche nei sottotrama, ma non vi è alcuna certezza che ogni esecuzione di ciascun sottotrama venga triplicata.
- È anche possibile progettare prima le matrici dei sottotracciati, creando 6 disegni RSM per 4 fattori con 16 esecuzioni, e poi replicandoli ciascuno fino a 48 esecuzioni con i disegni di aumento . Dopo questo passaggio, è possibile combinare i disegni (concatenando le tabelle), aggiungendo una colonna dei fattori del grafico intero e applicando i livelli del fattore di temperatura a ciascuno dei 6 grafici interi, e si dovrebbe ottenere il disegno desiderato. Questa opzione è forse più noiosa, ma è certo che il vincolo delle repliche verrà applicato triplicando ogni esecuzione di ogni sottotraccia. Assicurarsi alla fine di questo processo di randomizzare l'ordine delle esecuzioni all'interno di ogni grafico intero, utilizzando la soluzione alternativa disponibile qui: Randomizzare le righe da una tabella dati utilizzando "Crea una tabella dati di sottoinsieme con frequenza di campionamento pari a 1", quindi ordinare la tabella dati in base all'ordine del grafico intero per mantenere la struttura a grafico diviso.
Entrambe le opzioni dovrebbero creare un progetto che rispetti le tue esigenze; potresti dover solo modificare il modello assunto dallo script "Modello" nella tabella dati (ad esempio per rimuovere eventuali effetti collegati al fattore "replica subplot" e all'effetto casuale subplot per l'opzione 1).
In allegato troverete un esempio di tale progettazione, con 288 esecuzioni totali, 48 esecuzioni per ogni sottotrama e 3 repliche per ciascun esperimento per entrambe le opzioni. Alcuni script sono salvati anche nella tabella dati con il modello corrispondente assunto come "Modello (raffinato)" e una visualizzazione della struttura della progettazione.
Il confronto delle prestazioni dei due progetti mostra risultati simili:
- Analisi di potenza:
- Varianza di previsione e FDS:
- Mappa di correlazione e diagnostica di progettazione:
Spero che questa risposta ti sia d'aiuto,
Re: Repliche di progettazione di grafici divisi personalizzatiCiao @Victor_G
Grazie mille per la spiegazione dettagliata e gli esempi di progettazione! Credo di dover chiarire meglio la mia situazione per essere sicuro che siamo sulla stessa lunghezza d'onda:
Sto lavorando contre specie batteriche (M. sporium, M. buryatense, EM. acidophila). Finora ho creatofile DOE separati per ogni specie(Li ho allegati nel caso possano essere utili).All'interno di ogni trama intera, ho ilcinque combinazioni di trattamento delle sottotrame. Sto progettandotre repliche biologiche per trattamento di sottotrama. In tutte e tre le specie, questo mi dà un totale di45 condizioni di trattamento(5 sottotrame × 3 repliche × 3 specie) per 1 su 6 intere trame, il che si adatta bene a una singola piastra BioLector da 48 pozzetti.
Le mie domande principali:
- Come si confrontano i miei 45 pozzi (15 pozzi per specie) con i vostri 48 pozzi per l'intero appezzamento? Sto cercando di capire se stiamo parlando della stessa cosa o se c'è una differenza fondamentale nelle nostre strutture progettuali.
- In che modo la presenza di 3 specie distinte influisce sulla progettazione a parcelle divise? Il fattore "Specie" dovrebbe essere considerato un fattore aggiuntivo nella progettazione o è accettabile mantenerli come progetti completamente separati?
- Posso tenere separati i miei tre file DOE oppure devono essere combinati in un unico file di progettazione?
Spero che sia chiaro. Grazie ancora per aver dedicato del tempo a spiegarmi questo!
Benoît
Re: Repliche di progettazione di grafici divisi personalizzatiIn effetti, nel primo post e nella prima domanda mancavano alcune informazioni. Non sono del tutto sicuro di seguire:
Quanti fattori hai in totale?
- Temperatura (continua, 3 livelli, difficile da modificare),
- Specie (Categorica, 3 livelli, Facile da modificare),
- pH (continuo, 3 livelli, facile da modificare),
- TN (Continuo, 3 livelli, Facile da cambiare),
- TN/TP (Continuo, 3 livelli, Facile da cambiare),
- C/N (Continuo, 3 livelli, Facile da cambiare) ?
Confermi di voler creare un progetto con un massimo di 288 esecuzioni, con 6 lotti completi da 48 esecuzioni ciascuno?
Le opzioni di progettazione che ho pubblicato contenevano la temperatura e 4 fattori continui (pH, TN, TN/TP e CN), ma non il fattore "specie".
Anche se nella mia opzione di progettazione 2 manca la parola "specie batterica", puoi comunque utilizzare il processo utilizzato per creare il tuo progetto finale:
- Creare matrici di sottotrama individuali per i 5 fattori facili da modificare, specificando un modello per ogni matrice con 16 (o 15) esecuzioni e replicare ogni disegno di sottotrama per arrivare alle 45/48 parti di sottotrama.
- Concatenare le parti della sottotrama per ottenere la struttura del progetto finale.
- Collega 2 grafici completi a ciascuna condizione di temperatura.
- Assicurarsi che tutte le proprietà delle colonne e lo script del modello siano pronti per l'analisi (intera colonna dell'effetto casuale del grafico e attributo nel modello, proprietà difficile da modificare per la temperatura, ecc.).
Per quanto riguarda le altre due domande:
@BenoitM ha scritto:
In che modo la presenza di 3 specie separate influisce sulla progettazione a parcella divisa? La "specie" dovrebbe essere considerata un fattore aggiuntivo nella progettazione o è accettabile mantenerle come progetti completamente separati?
Sì, se la specie è un fattore facile da randomizzare/modificare, penso che dovrebbe essere inclusa nelle matrici di progettazione dei sottotrame. In questo modo, si garantirà che le singole specie affrontino livelli diversi degli altri fattori in modo randomizzato. Tuttavia, se si desidera triplicare ogni esecuzione delle sottotrame, non sarà possibile ottenere un modello RSM completo in sole 16 esecuzioni con questi 5 fattori (il minimo è 25). Potrebbe essere necessario modificare la stimabilità di alcuni termini di ordine superiore in " Se possibile " e/o eliminare alcuni termini del modello per ridurre il numero di esecuzioni a 16/15.
@BenoitM ha scritto:
Posso tenere separati i miei tre file DOE oppure devono essere combinati in un unico file di progettazione?
Dipende da cosa si vuole fare in termini di obiettivi, analisi statistica/modellazione e realizzazione pratica degli esperimenti.
I DoE saranno eseguiti in modo indipendente? O a lotti? Si desidera apprendere/analizzare da essi a livello globale? O in modo incrementale, "DoE per DoE"? Per specie o a livello globale?
La/le progettazione/i, la/le struttura/e e l'analisi devono riflettere i tuoi obiettivi e traguardi.
Spero che questa risposta di follow-up ti sia d'aiuto,
Re: Repliche di progettazione di grafici divisi personalizzatiPer rispondere ad alcune delle vostre domande.
1) Quanti fattori ho in totale?
-
Trama intera (difficile da modificare): Temperatura— continuo (3 livelli target).
-
Sottotrama (facile da modificare, DoE per specie):quattro fattori continui —pH, TN, TN/TP, C/N.
-
Specie:Io ho3 specie batteriche, ma lo facciononvoglio che le specie siano un fattore di sottotrama, poiché vorrei analizzare ogni specie in modo indipendente.Quindi, il design/modello per specie includeràTemperatura + i quattro fattori del sottotrama(e le loro interazioni bidirezionali / termini quadratici come previsto).
2) Come saranno gestiti i DoE
-
I DoEs lo farannononessere eseguito in modo indipendente. Ogni ciclo di BioLector dura circa una settimana e completerà un singolo plot intero (a una temperatura fissa) che contiene un blocco di specie (5 sottoplot x 3 repliche = 15 pozzetti) da ciascuna delle DoE delle tre specie, per un totale di 45 pozzetti (48 è la capacità massima).
-
Dopo che tutte le corse saranno completate, lo faròanalizzare per specie.
-
Non voglio che i trattamenti delle sottotrame siano randomizzati tra le specie, se ha senso.
Considerata questa impostazione, credo che la mia domanda si riduca a: posso tenere separate le DoE allegate per ogni specie? In tal caso, qual è il modo più efficiente per includere i triplicati biologici? Sarebbe ragionevole copiare semplicemente ogni riga del sottotrama due volte (per ottenere tre repliche per trattamento) e poi randomizzare solo all'interno di ciascun blocco di specie sulla piastra?
Spero che questo contesto aggiuntivo aiuti a rispondere alla mia domanda.
Benoît
Re: Repliche di progettazione di grafici divisi personalizzatiOk, credo di aver capito cosa vuoi progettare.
Infatti, ciascuna delle tre repliche è assegnata a una specie batterica, ed è per questo che è necessario triplicare le esecuzioni in ogni intero grafico, per semplificare la visualizzazione e il confronto.
Quindi, utilizzando l'opzione di progettazione 2 condivisa in precedenza, ho aggiunto una colonna per le specie batteriche al fine di identificare i "triplicati", in modo che ogni ciclo venga assegnato a una specie diversa. Se si desidera creare il progetto da zero, è possibile seguire il processo dell'opzione di progettazione 2, ma mantenendo l'identificazione dei cicli replicati per risparmiare tempo alla fine e poter attribuire i replicati a ciascuna specie.
Ho modificato lo script del modello (per analizzare in base alla specie) e alcune visualizzazioni. Questo progetto dovrebbe ora soddisfare i tuoi requisiti?
Fammi sapere se mi è sfuggito qualcosa,
Re: Repliche di progettazione di grafici divisi personalizzatiQueste discussioni sarebbero molto più semplici se le relazioni tra i fattori e il rumore fossero presentate graficamente.
Sanders, D., & Coleman, J. (2003). “ Riconoscimento e importanza delle restrizioni sulla randomizzazione nella sperimentazione industriale ”. Ingegneria della qualità, 15 (4), 533–543
Bergerud, Wendy A. (1996) “ Visualizzazione delle relazioni tra fattori nella sperimentazione ”, Lo statistico americano , Vol. 50, No. 3
Re: Repliche di progettazione di grafici divisi personalizzatiCiao @Victor_G , grazie, è molto simile e apprezzo molto le modifiche (e lo script modello per specie).
C'è un piccolo punto che credo dobbiamo ancora chiarire: nella tabella attuale, la colonna "specie" contrassegna in modo chiaro le tre righe di repliche, ma sembra che le effettive condizioni di trattamento all'interno di un singolo appezzamento non siano realmente triplicate . Per una data combinazione di trattamenti all'interno di un intero appezzamento, non vedo tre righe di repliche biologiche dello stesso trattamento; invece, le repliche sono distribuite tra le specie.
Per essere certi che siamo allineati, vorrei che per ogni combinazione unica di trattamento di sottotrama ci fossero tre righe dello stesso trattamento (le tre repliche biologiche) e che queste fossero etichettate con i nomi delle tre specie.
Ciò significherebbe che per ogni intero appezzamento ci sono solo sei condizioni di trattamento uniche per specie (invece di diciotto). Questo potrebbe non essere fattibile nella pratica, ma se così fosse, mi chiedo perché, considerando una singola specie (come nei miei file DOE allegati), sia possibile avere solo cinque sottoappezzamenti per intero appezzamento (e sei appezzamenti totali) e ottenere comunque una potenza di calcolo decente per tutti i termini del modello.
Combinare le specie in un unico progetto richiede necessariamente un numero maggiore di sottotrame uniche per ogni appezzamento intero, oppure esiste un modo per preservare questa struttura più piccola mantenendo l'etichettatura delle tre specie?
Grazie ancora, questo si avvicina molto a ciò di cui ho bisogno!
Re: Repliche di progettazione di grafici divisi personalizzatiCiao @BenoitM ,
Sì, ho capito (a quanto pare erroneamente) che i triplicati sono stati utilizzati per assegnare ciascun trattamento a ciascuna specie, in modo da semplificare il confronto (e anche le visualizzazioni). Sembra che tu voglia che in ogni appezzamento intero siano presenti le stesse combinazioni di trattamento per ciascuna delle 3 specie, così come i triplicati per ciascuna combinazione di trattamento.
In tal caso, ciò significa che si avrebbero al massimo 5 trattamenti unici dei 4 fattori per ogni appezzamento, che verrebbero poi eseguiti per ciascuna delle tre specie (quindi 3x5 = 15 prove), che poi verrebbero triplicate (quindi fino a 15x3 = 45 prove). Non ci sarebbero sufficienti prove disponibili per adattare un RSM ai 4 fattori facilmente modificabili in ogni appezzamento, poiché sarebbero necessarie almeno 15 combinazioni di trattamenti unici.
Una strategia potrebbe essere quella di semplificare il modello assunto in ogni grafico completo, in modo che soddisfi le proprie esigenze.
Un'altra possibilità è quella di utilizzare 2 grafici interi per adattare l'RSM (poiché ogni livello di temperatura viene "visto" per 2 grafici interi).
Per fare ciò, è necessario creare un disegno I-ottimale con 4 fattori continui e un fattore di blocco (5 esecuzioni per blocco, per consentire triplicati per le 3 specie), specificare un modello RSM, regolare la complessità del modello (sono necessarie almeno 20 esecuzioni con questo fattore di blocco e un modello RSM completo per i 4 fattori continui) rimuovendo alcuni termini o modificando la stimabilità a "Se possibile", e infine allocare le esecuzioni del primo blocco al primo plot intero alla stessa temperatura e le esecuzioni del secondo blocco al secondo plot intero alla stessa temperatura. Quindi, è possibile moltiplicare queste 5 esecuzioni per blocco per 9, per ottenere 45 esecuzioni per plot intero e triplicare le combinazioni di trattamento per ciascuna delle tre specie.
Ho inserito un esempio di questi 2 grafici completi, che ho creato, utilizzati per adattare un disegno bayesiano I-ottimale per i 4 fattori. Questi 2 grafici completi corrispondono allo stesso livello di temperatura, quindi la procedura dovrebbe essere ripetuta altre 2 volte per ottenere le altre "parti" di questo disegno (per i 2 livelli di temperatura rimanenti).
Una piccola visualizzazione per apprezzare l'ambientazione di questa prima parte del progetto:
Naturalmente le esecuzioni devono essere randomizzate all'interno di ogni intero grafico, ho lasciato solo l'ordine della costruzione per facilitare la visualizzazione.
Spero di aver capito correttamente le tue esigenze,
Re: Repliche di progettazione di grafici divisi personalizzatiCiao @Victor_G, un breve aggiornamento:
Se volessi adattare solo un RSM per i quattro fattori continui combinati su tutti i grafici interi (e la temperatura inclusa nel modello, ovvero cinque fattori totali) invece di un RSM completo per ogni grafico intero, sarebbe un approccio sensato?
In caso affermativo, sarebbe fattibile utilizzare lo schema delle 5 sottotrame per ogni trama intera che ho descritto in precedenza?
Grazie ancora per la tua guida,
Benoît
Re: Repliche di progettazione di grafici divisi personalizzatiCiao @BenoitM ,
Naturalmente, si tratta di un approccio sensato che semplifica notevolmente la generazione del design.
Ecco i passaggi che ho seguito:
- Crea un disegno a diagramma diviso con temperatura (difficile da modificare), 4 fattori continui (facili da modificare), specifica un modello RSM e crea 6 diagrammi completi con 30 esecuzioni in totale.
- Copia e incolla questo disegno 2 volte per inserire il fattore Specie batterica nel disegno come una nuova colonna e assegnare un disegno iniziale per specie.
- Copia e incolla il disegno precedente per specie 2 volte, per ottenere il disegno finale con triplicati per le tre specie nel disegno finale. Alla fine dovresti ottenere un DoE di 270 prove con 6 interi plot, ognuno dei quali contiene 45 prove (15 prove per specie, e ogni specie contiene triplicati di 5 trattamenti unici).
Assicuratevi di randomizzare le esecuzioni all'interno di ogni intero grafico e di ordinare le esecuzioni in base all'intero grafico, per rispettare la randomizzazione delle restrizioni.
Ecco come appare il progetto finale con una visualizzazione del grafico cellulare e un grafico parallelo (non randomizzato, semplicemente ordinato per grafici interi per comprendere meglio la ripetizione del modello tra le specie e i grafici interi):
In allegato troverete il progetto proposto con tutti gli script (visualizzazioni, modelli e versione randomizzata del DOE).
Spero che questa risposta ti aiuti finalmente a raggiungere il tuo progetto finale,
Re: Repliche di progettazione di grafici divisi personalizzatiCiao @Victor_G ,
Grazie mille, è proprio quello di cui avevo bisogno! 
Un ultimo dettaglio che ho dimenticato di menzionare: i livelli di pH variano tra le specie (4 - 5,5 - 7 per M. acidophila; 8 - 9 - 10 per M. buryatense; 6,5 - 7,5 - 8,5 per M. sporium). Immagino che vada bene se modifico manualmente i valori di pH nella tabella dei dati per ogni specie?
Grazie ancora di cuore per tutto il tuo aiuto. Apprezzo molto il tempo che hai dedicato a guidarmi in questo percorso!
Benoît
Re: Repliche di progettazione di grafici divisi personalizzatiIl pH è un fattore che vorresti (e potresti) variare per ogni (o alcune) specie? Oppure è una caratteristica della specie?
In quest'ultimo caso, il pH e la specie saranno confusi, quindi è comunque possibile registrare il valore, ma ciò non avrà alcun impatto sull'analisi (ogni specie ha il suo valore di pH).
Nel primo caso, a seconda di come è possibile variare questo fattore (indipendentemente da qualsiasi altro fattore del sottotrama, oppure è un "risultato" della combinazione di diversi fattori), è possibile trattarlo come un fattore durante la generazione del progetto (fattore indipendente) oppure registrare i valori in una nuova colonna e trattarlo come fattore guidato da un controllo nell'analisi/modellazione (fattore dipendente dalle altre condizioni).
Se gli intervalli di pH sono diversi per la specie ma è comunque possibile controllarli, questo fattore pH può essere introdotto nel progetto come fattore annidato all'interno della specie. È possibile utilizzare il metodo presentato in "Doe annidato con fattori continui?" per costruire il progetto con un fattore annidato, oppure utilizzare un approccio basato su un set di candidati: creare tutte le possibili combinazioni di fattori, rimuovere quelle non realizzabili e lasciare che la piattaforma di progettazione personalizzata scelga i trattamenti pertinenti e più informativi per creare il progetto.
L'approccio basato sul set di candidati è stato ampiamente discusso in vari casi d'uso in questo forum. Ecco alcuni link per saperne di più:
Progettazione di set di candidati: adattare i vincoli del DOE al problema (2021-EU-30MP-784)
DOE con due tipi di vincoli
Ottimizzazione di una miscela di massimo 3 ingredienti, con 5 ingredienti da valutare.
Utilizzo dello script di combinazione non consentita per definire i vincoli dei fattori in DOE
...
Spero che questa risposta ti possa aiutare,
Re: Repliche di progettazione di grafici divisi personalizzatiCiao @Victor_G ,
Grazie ancora per la spiegazione dettagliata.
Giusto per chiarire, in realtà adatterò modelli separati per ogni specie , quindi non ho bisogno di stimare gli effetti tra specie. Detto questo, presumo di non dover impostare alcun nidificazione nel progetto. A quanto ho capito, l'annidamento sarebbe necessario solo se volessi creare un progetto combinato (e un singolo modello) che imponga intervalli di pH specifici per ogni specie all'interno della stessa tabella di progettazione.
Dato che analizzerò ogni specie in modo indipendente, suppongo di poter semplicemente definire l'intervallo di pH in modo diverso per ogni specie e mantenere tutto semplice. Ti sembra corretto? In questo contesto, ha più senso sostituire semplicemente i valori di pH con i livelli specifici per ogni specie, come ho detto prima?
Il progetto finale sarebbe quindi quello proposto in precedenza ("Custom Split Plot Design Replicates_F.jmp"), in cui i livelli di pH 4 – 5,5 – 7 vengono mantenuti perM. acidophila, sostituito con 6,5 – 7,5 – 8,5 perM. sporium, e con 8 – 9 – 10 perM. buryatense.
Grazie ancora per tutto il tuo aiuto,
Benoît
Re: Repliche di progettazione di grafici divisi personalizzatiCiao @BenoitM ,
Esatto, se si prevede di analizzare i risultati separatamente per specie, non sarà necessario alcun nidificazione nel progetto, poiché ci saranno modelli e intervalli di pH (e/o intervalli di altri fattori) separati per ciascuna specie. Quindi, è sufficiente sostituire i valori di pH con quelli utilizzati per ciascuna specie specifica. È quindi possibile modificare l'ultimo progetto proposto " Progettazione di grafici divisi personalizzati Replicates_F.jmp" con i valori effettivi per ciascuna specie.
Se si intende generalizzare l'analisi e osservare i diversi impatti delle variazioni di pH a seconda della specie e di altri fattori, è possibile utilizzare l'annidamento nel modello.
Ti auguro il meglio per la tua sperimentazione e analisi!
