特許 6073359 反応の反応機構を決定する方法及びそれに関連したデバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6073359

(24)【登録日】2017年1月13日

(45)【発行日】2017年2月1日

(54)【発明の名称】反応の反応機構を決定する方法及びそれに関連したデバイス

(51)【国際特許分類】

   B01J 19/00 20060101AFI20170123BHJP

【ＦＩ】

   B01J19/00 321

【請求項の数】13

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2014-545266(P2014-545266)

(86)(22)【出願日】2012年12月6日

(65)【公表番号】特表2015-502251(P2015-502251A)

(43)【公表日】2015年1月22日

(86)【国際出願番号】EP2012074699

(87)【国際公開番号】WO2013083725

(87)【国際公開日】20130613

【審査請求日】2015年11月6日

(31)【優先権主張番号】1161290

(32)【優先日】2011年12月7日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】506128396

【氏名又は名称】サントル ナスィオナル ド ラ ルシェルシュ スィアンティフィク（セ．エン．エル．エス．）

(73)【特許権者】

【識別番号】509074014

【氏名又は名称】ユニヴェルシテ・ピエール・エ・マリ・キュリ・（パリ・６）

(73)【特許権者】

【識別番号】514144582

【氏名又は名称】エコール・ノルマル・スペリウール

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100089037

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】シャーリー・ゴス

(72)【発明者】

【氏名】アニー・ルマルシャン

(72)【発明者】

【氏名】ルドヴィク・ジュリアン

(72)【発明者】

【氏名】トマ・ル・ソー

(72)【発明者】

【氏名】カイ・ズレリ

【審査官】 中村 泰三

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−１８１１５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−１０４２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−００８９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０７−５０３４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５０１９３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｊ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一つの第一試薬（Ａ）が少なくとも一つの第一生成物（Ｃ）に変換される反応の反応機構を決定するため方法であって、
（ａ１）反応に影響を与える制御パラメータ（Ｔ）の所定の振動の周波数における周期的変化を備えた所定の実験条件下において、第一試薬（Ａ）を第一生成物（Ｃ）に変換する反応を生じさせるステップであって、前記反応に影響を与える制御パラメータが、温度、圧力、反応媒体中の化合物の濃度、粒子流、電場、又は磁場から選択される、ステップと、
（ａ２）前記反応に影響を与える制御パラメータ（Ｔ）の周期的変化の複数の所定の振動の周波数を走査するステップと、
（ａ３）調査された各振動の周波数に対して、前記周期的変化の影響下における少なくとも一つの種の濃度を表す特性を測定して、前記少なくとも一つの種の濃度の少なくとも一次の振動振幅（Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓ）を決定するステップと、
（ａ４）複数の推定反応機構の中から第一推定反応機構を選択するステップと、
（ａ５）前記推定反応機構に対する振動の周波数に対して不変な熱反応速度特性の少なくとも一つの第一特性関数（Ｆ（ω））を選択するステップであって、前記第一特性関数（Ｆ（ω））が、前記少なくとも一つの種の濃度（Ａ）の前記一次の振動振幅（Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓ）から計算される、ステップと、
（ａ６）ステップ（ａ２）における周期的励起の複数の振動の周波数に対して実験的に得られた前記一次の振動振幅（Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓ）から前記第一特性関数（Ｆ（ω））の複数の値を計算するステップと、
（ａ７）前記第一特性関数（Ｆ（ω））の計算値を分析して、前記第一特性関数（Ｆ（ω））が前記振動の周波数に対して不変であるかどうかを決定するステップと、


（ａ８）前記第一特性関数が不変である場合に、前記推定反応機構を前記反応に割り当てるステップと、を備え、
前記第一特性関数が不変でない場合に、ステップ（ａ４）の前記複数の推定反応機構の中から第二推定反応機構を選択して、前記第二推定反応機構に対してステップ（ａ５）から（ａ８）を繰り返す、方法。

【請求項2】

前記反応に影響を与える制御パラメータ（Ｔ）が温度であり、ステップ（ａ１）が、所定の振動の周波数における温度の周期的変化を含み、ステップ（ａ２）が、複数の温度変化の周波数を走査することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

各振動の周波数に対して、前記少なくとも一つの種の濃度（Ａ）の二次の振動振幅（Ａ^２ｓｉｎ、Ａ^２ｃｏｓ）を決定することを含み、ステップ（ａ５）において選択される前記第一特性関数（Ｆ（ω））が、前記少なくとも一つの種の濃度（Ａ）の前記一次の振動振幅（Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓ）及び前記二次の振動振幅（Ａ^２ｓｉｎ、Ａ^２ｃｏｓ）に基づいて計算されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記第一特性関数（Ｆ（ω））が、気体定数×サンプルの平均温度に対する活性化エネルギーの比の無次元形（ε_±１）に基づいて計算されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記推定反応機構に対する振動の周波数に対して不変な第二熱反応速度特性の少なくとも一つの第二特性関数（Ｇ（ω）、Ｈ（ω））を選択することを含み、前記第二特性関数（Ｇ（ω）、Ｈ（ω））が、前記少なくとも一つの種の濃度（Ａ）の一次の振動振幅（Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓ）から少なくとも計算され、更に、周期的励起の複数の振動の周波数に対してステップ（ａ３）で得られた一次の振動振幅の測定結果から前記第二特性関数（Ｇ（ω）、Ｈ（ω））の複数の値を決定することと、前記第二特性関数（Ｇ（ω）、Ｈ（ω））の計算値を分析して、前記第二特性関数（Ｇ（ω）、Ｈ（ω））が不変であるかどうかを決定することを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記第二特性関数（Ｇ（ω））が、前記推定反応機構の緩和時間（τ_１）に基づいて計算されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記第二特性関数（Ｈ（ω））が、前記推定反応機構の反応エンタルピー（ΔＨ_１）に基づいて計算されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記推定反応機構に対して不変ではない二次的な特性関数（Ｉ（ω））を選択することを含み、前記二次的な特性関数（Ｉ（ω））が、前記推定反応機構に対する振動の周波数に関係なく一定の符号を有し、更に、ステップ（ａ３）で得られた一次の振動振幅の測定結果から前記二次的な特性関数（Ｉ（ω））の複数の値を決定することと、該値の符号を分析して、該符号が一定であるかどうかを分析することと、を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記第一特性関数（Ｆ（ω））が、種Ａの濃度変化の一定項Ａ^０、前記種Ａの濃度の一次の振動振幅（Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓ）、前記種Ａの濃度の二次の振動振幅（Ａ^２ｓｉｎ、Ａ^２ｃｏｓ）、角周波数ω、及び、反応開始前の種Ａの濃度の値Ｎの中から選択された少なくとも一つのパラメータに基づいて表されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記推定反応機構が、Ａ＋Ｂ＝Ｃ、Ａ＋Ｂ＝２Ｃ、２Ａ＋Ｂ＝Ｃ、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝２Ｃ、又はＡ＋Ｂ＝Ｃ＝Ｄ＝Ａ＋Ｂの機構の中から選択されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

少なくとも一つの熱反応速度定数（τ_１、Δ_１Ｈ）を、ステップ（ａ８）において割り当てられた機構に対して該定数を表す式に基づいて計算するステップを含み、前記式が、測定された一次の振幅（Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓ）に少なくとも依存していることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

少なくとも一つの第一試薬（Ａ）が少なくとも一つの第一生成物（Ｃ）に変換される反応の反応機構を決定するためのデバイス（１０）であって、
所定の実験条件下で第一試薬（Ａ）を第一生成物（Ｃ）に変換する反応を生じさせるためのアセンブリ（１２）であって、所定の周波数で反応に影響を与える制御パラメータ（Ｔ）の周期的変化用ユニット（１８）を備えたアセンブリ（１２）と、
前記反応に影響を与える制御パラメータの周期的変化の複数の所定の振動の周波数を走査するための手段（２８）と、
各振動の周波数に対して、前記周期的変化の影響下で少なくとも一つの種（Ａ）の濃度を表す特性を測定して、前記種の濃度の少なくとも一次の振動振幅（Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓ）を決定するためのユニット（２０）と、
分析アセンブリ（１４）と、を含み、
前記分析アセンブリ（１４）が、
推定反応機構を選択するためのユニット（３０）と、
前記推定反応機構に対する振動の周波数に対して不変な熱反応速度特性の少なくとも一つの第一特性関数（Ｆ（ω））であって、前記少なくとも一つの種（Ａ）の濃度の一次の振動振幅（Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓ）から少なくとも計算される第一特性関数（Ｆ（ω））を選択するためのユニット（３２）と、
前記ユニット（２８）を用いて発生させた周期的励起の複数の振動の周波数に対して実験的に得られた一次の振動振幅の測定結果（Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓ）から前記第一特性関数の複数の値を計算するためのユニット（３４）と、
前記第一特性関数（Ｆ（ω））の計算値を分析して、前記計算値に基づいて、前記第一特性関数（Ｆ（ω））が前記振動の周波数に対して不変であるかどうかを決定するためのユニット（３６）と、
前記第一特性関数（Ｆ（ω））が不変である場合に前記推定反応機構を前記反応に割り当てるためのユニット（３８）と、を備えることを特徴とするデバイス。

【請求項13】

熱反応速度定数を、前記割り当てるためのユニット（３８）によって割り当てられた機構に対して該定数を表す式に基づいて計算するためのユニットを含み、前記式が、少なくとも測定された一次の振幅（Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓ）に依存していることを特徴とする請求項１２に記載のデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、少なくとも一つの第一試薬が少なくとも一つの第一生成物に変換される反応の反応機構を決定する方法であって、
（ａ１）所定の実験条件下で第一試薬を第一生成物に変換する反応を生じさせるステップ（その反応は、反応に影響を与える制御パラメータの所定の周波数での周期的変化を備える）と、
（ａ２）反応に影響を与える制御パラメータの周期的な変化の複数の所定の周波数を走査するステップと、
（ａ３）調査された各周波数に対して、周期的変化の影響下における少なくとも一つの種の濃度を表す特性を測定して、少なくとも濃度の一次の振動振幅を決定するステップと、を含む方法に関する。

【0002】

このような方法は、特に、反応の熱反応速度論的特性を得るために、試薬間の化学反応機構を決定することに適用される。

【背景技術】

【0003】

反応機構の適切な知識は、研究室規模又は産業規模において行われる反応の条件を最適化することを可能にする。これは、例えば、生成物の生成速度を速めるようにしたり、生産量を改善したりするように試薬及び反応条件を選択することを可能にする。また、これは、治療をより効果的にしたり、検出方法をより高感度にしたりするという観点において分子間の反応速度を最適化することも可能にする。

【0004】

また、こうした知識は、特定の活量や、他の分子に対する結合可能性や、表面上の活性サイトを有する分子を選択又はスクリーニングして、こうした分子の治療適応性や、こうした分子又は表面の触媒適応性を決定することも可能にする。また、こうした知識は、我々の周りの世界を理解するのに用いられる化学反応モデルを向上させる。

【0005】

一般的に、反応の反応機構を決定することは、困難な作業である。これには、複雑な実験方法と、理論的で実践的な研究プロトコルとを用いることが必要とされ、時間がかかり、試薬のコストがかかる。

【0006】

一般的に、二種類の化学種ＡとＢとの間の相互作用は、一組の基本的反応によって同定される。大抵の場合、その一組の基本的反応を、所定のタイムスケールにおけるＡ及びＢの混合物の動力学を十分に表す限られた数の反応に減らすことができる。そして、反応機構が得られる。

【0007】

【数1】

という一意的なタイプの反応を用いたモデル化が、化学及び生物学の多くの場合において生じる。そして、ＡとＢとの間の相互作用は、主に化学量論比（係数ａ、ｂ、ｃによって与えられる）により、臨界定数ｋ_＋１及びｋ_−１と、熱反応速度定数Ｋ_１とによって同定される。これら三つの定数に、活性化エネルギーＥ_±１と、反応エンタルピーΔ_１Ｈ＝Ｅ_＋１−Ｅ_−１とを加えて、これら全体が、検討されている反応に関連した一組の熱反応速度定数を形成する。

【0008】

しかしながら、Ａ及びＢは多様な機構に従って相互作用し得て（例えば、Ａ＋Ｂ＝Ｃという単純なタイプの機構や、２Ａ＋Ｂ＝Ｃ、Ａ＋Ｂ＝２Ｃ、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝２Ｃ等のより複雑なタイプの機構）、区別することが難しい場合がある。

【0009】

反応速度定数を決定するために、試薬を混合して、時間に対する反応の進行を測定する測定装置が知られている。

【0010】

既知の装置の一番目のタイプは、“ストップトフロー”型であり、均一な相において動作する。試薬を含む多様な溶液を、チャネル及び流体素子のシステムに通して、形成された混合物を皿に集めて、その皿において、測定デバイスを用いて、多様な特性を測定する。

【0011】

こうした装置は、満足のいくものではない。実際、こうした装置は、顕著な量の試薬を必要とするが、これは、常に入手可能とは限らず、特に、少量の分子のみが入手可能である場合や、試薬が非常に高価な場合が挙げられる。小型化が試みられてきたが、そうすると、低レイノルド数における混合物の管理が問題となる。更に、反応媒体が流体ではない場合、例えば、反応がゲルや固体を生成する場合には、こうしたデバイスを使用することができない。

【0012】

更に、この方法を実現するのに必要な流体運動が、反応を乱し得て、特に、複雑で脆弱な反応媒体（例えば、生体物を含む媒体）について、反応を乱し得る。

【0013】

既知の装置の二番目のタイプは、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ，ｓｕｒｆａｃｅ ｐｌａｓｍｏｎ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）型であり、不均一相において動作する。試薬の一方を表面上に固定して、他方の試薬を含む溶液を、流体チャンバ内に注入する。反応の進行が連続的に監視される。

【0014】

しかしながら、分子／表面相互作用により、このような装置は、最も一般的に生じる状況である均一相において反応が行われる場合に生じる実際の状態を反映していない。

【0015】

更に、既知の装置の三番目のタイプは、“Ｔジャンプ”型であり、温度ジャンプを行って、このような温度ジャンプに対する系の応答を決定することによって反応速度の測定を行う。このタイプの装置は、静的ではない測定を行うので、一般的には、十分な分解能で反応の進行を変化を監視することができるように系の顕著な乱れを必要とし、モデル化現象がデリケートなものになり得る。更に、一般的な、顕著な量の試薬で作動させる必要がある。

【0016】

四番目のタイプの装置では、反応速度に影響を与える実験制御パラメータの周期的変化を生じさせて、異なる周波数（頻度）において試薬の濃度を表す特性を測定する。このタイプの装置は、市販されていない。

【0017】

ここで、非特許文献１には、化学緩和時間（この場合、τ＝１／（ｋ_＋１＋ｋ_−１））を決定する方法が記載されている。この場合、反応に影響を与える制御パラメータは、温度である。熱励起に対する多様な遅延で得られた試薬濃度についての実験データは、化学的系の応答の振幅及び相を測定して、対応するボード線図を求めることを可能にする。緩和時間は、デジタル調整によってこれらの線図から決定される。

【0018】

用いられる方法にかかわらず、反応速度定数を計算するため、所定の機構を反応に割り当てて、割り当てられた機構に基づいて反応速度定数を決定することが一般的に知られている。これは、特に、四番目のタイプの装置の場合に当てはまり、非特許文献１において実証されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0019】

【非特許文献1】Ｂｒａｕｎ ｅｔ ａｌ．、“Ｌｏｃｋ−ｉｎ ｂｙ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ”、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、第８３巻、ｐ．５５５４−５５５６、２００３年

【非特許文献2】“Ｔｈｅｒｍａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｃｅｌｌ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ３ Ω ｍｅｔｈｏｄ”、Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ １４ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｓｅｎｓｏｒｓ，Ａｃｔｕａｔｏｒｓ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ、２００７年、ｐ．Ｕ９３３−Ｕ９３４

【非特許文献3】“Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｔｉｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｗｏ−ｓｔａｔｅ ｅｘｃｈａｎｇｉｎｇ ｒｅａｃｔａｎｔｓ”、Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２０１１年、ｐ．２０７６−２４８４

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0020】

本発明の一課題は、生成種を形成するように反応する少なくとも一つの試薬を含む化学反応の機構及び熱反応速度パラメータを決定することを確実で精度よく可能にする方法を得ることである。

【課題を解決するための手段】

【0021】

そのため、本発明は、上記タイプの方法に関し、以下のステップを更に含むことを特徴としている：
（ａ４）推定反応機構を選択するステップと、
（ａ５）その推定反応機構に対する振動の周波数に対して不変な熱反応速度特性の少なくとも一つの第一特性関数（その第一特性関数は、少なくとも一つの種の濃度の一次の振動振幅から少なくとも計算される）を選択するステップと、
（ａ６）ステップ（ａ２）における周期的励起の複数の周波数から実験的に得られた一次の振動振幅から第一特性関数の複数の値を計算するステップと、
（ａ７）第一特性関数の計算値を分析して、その計算値に基づいて第一特性関数が一定であるかどうかを決定するステップと、
（ａ８）第一特性関数が一定である場合に、推定機構をその反応に割り当てるステップ。

【0022】

本発明に係る方法は、以下の特徴のうちの一つ以上を単独で又は技術的に可能な組み合わせで備え得る：

【0023】

‐ 反応に影響を与える制御パラメータは温度であり、ステップ（ａ１）が、所定の周波数における温度の周期的変化を含み、ステップ（ａ２）が、複数の温度変化の周波数を走査することを含む；

【0024】

‐ 角周波数に対して、本方法は、少なくとも一つの種の濃度の二次の振動振幅を決定することを含み、ステップ（ａ５）で選択される第一特性関数は、一次の振動振幅及び二次の振動振幅に基づいて計算される；

【0025】

‐ 第一特性関数は、気体定数かけるサンプルの平均温度に対する活性化エネルギーの比の無次元形に基づいて計算される；

【0026】

‐ 本方法は、推定機構に対する振動の周波数に対して不変な第二熱反応速度特性の少なくとも一つの第二特性関数を選択することを含み、その第二特性関数は、少なくとも一つの種の濃度の少なくとも一次の振動振幅から計算され、更に、本方法は、周期的励起の複数の周波数に対してステップ（ａ３）で得られた一次の振動振幅の測定結果から第二特性関数の複数の値を決定することと、第二特性関数の計算値を分析して、第二特性関数が一定であるかどうかを決定することとを含む；

【0027】

‐ 第二特性関数は、推定反応機構の緩和時間に基づいて計算される；

【0028】

‐ 第二特性関数は、推定反応機構の反応エンタルピーに基づいて計算される；

【0029】

‐ 本方法は、推定反応機構に対して一定ではない二次的な特性関数を選択することを含み、その二次的な特性関数は、推定反応機構に対する振動の周波数に関わらず一定の符号を有し、更に、本方法は、ステップ（ａ３）において得られた一次の振動振幅の測定結果から二次的な特性関数の複数の値を決定することと、それらの値の符号を分析して、符号が一定であるかどうかを決定することとを含む；

【0030】

‐ 第一特性関数は、種の濃度変化の一定項Ａ^０、係数Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓ、任意で係数Ａ^２ｓｉｎ、Ａ^２ｃｏｓ（それぞれ、種の濃度の一次、二次の振動振幅に対応している）、角周波数ω、及び、反応開始前の種Ａの濃度の値Ｎの中から選択された少なくとも一つのパラメータに基づいて表現される；

【0031】

‐ 推定機構は、Ａ＋Ｂ＝Ｃ、Ａ＋Ｂ＝２Ｃ、２Ａ＋Ｂ＝Ｃ、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝２Ｃ、Ａ＋Ｂ＝Ｃ＝Ｄ＝Ａ＋Ｂというタイプの機構の中から選択される；

【0032】

‐ 本方法は、少なくとも一つの熱反応速度定数を、ステップ（ａ８）において割り当てられた機構に対してその定数を表す式に基づいて計算するためのステップを含み、その式は、測定された一次の振幅に依存している；

【0033】

‐ ステップ（ａ７）において第一特性関数が一定ではない場合、本方法は、他の推定反応機構を選択して、該他の推定反応機構に対してステップ（ａ５）から（ａ８）を繰り返すことを含む。

【0034】

また、本発明は、少なくとも一つの試薬が少なくとも一つの生成物に変換される反応の反応機構を決定するためのデバイスにも関し、そのデバイスは、
‐ 所定の実験条件下において第一試薬を第一生成物に変換する反応を生じさせるためのアセンブリであって、所定の周波数において反応に影響を与える制御パラメータの周期的変化用のユニットを備えたアセンブリと、
‐ 反応に影響を与える制御パラメータの周期的変化の複数の所定の周波数を走査するための手段と、
‐ 各周波数に対して、周期的変化の影響下で少なくとも一つの種の濃度を表す特性を測定して、種の濃度の少なくとも一次の振動振幅を決定するためのユニットと、を含み、本デバイスは、分析アセンブリを更に含み、その分析アセンブリは、
‐ 推定反応機構を選択するためのユニットと、
‐ その推定反応機構に対する振動の周波数に対して不変な熱反応速度特性の少なくとも一つの第一特性関数（その第一特性関数は、少なくとも一つの種の濃度の一次の振動振幅から少なくとも計算される）を選択するためのユニットと、
‐ ユニットを用いて発生させた周期的励起の複数の周波数に対して実験的に得られた一次の振動振幅の測定結果から第一特性関数の複数の値を計算するためのユニットと、
‐ 第一特性関数の計算値を分析して、その計算値に基づいて第一特性関数が一定であるかどうかを決定するためのユニットと、
‐ 第一特性関数が一定である場合に、推定機構をその反応に割り当てるためのユニットと、を備えることを特徴とする。

【0035】

本発明に係るデバイスは以下の特徴を備え得る：
‐ 本デバイスは、熱反応速度定数を、割り当てユニットによって割り当てられた機構に対してその定数を表す式に基づいて計算するためのユニットを含み、その式は、少なくとも測定された一次の振幅に依存している。

【0036】

本発明は、添付図面を参照して、単に一例として与えられる以下の説明を読むことでより良く理解されるものである。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明に係る方法の主要ステップを説明するフローチャートを示す。

【図2】本発明の方法を実施するデバイスの図である。

【図3】所定の第一機構Ａ＋Ｂ＝Ｃに対して不変な熱反応速度特性の第一特性関数の理論的振る舞いの図であり、その第一関数が異なる複数の反応機構に対して得られている。

【図4】第一機構Ａ＋Ｂ＝Ｃに対して不変な第二熱反応速度特性の第二特性関数についての図３と同様の図であり、第二関数が異なる複数の反応機構に対して得られている。

【図5】第一機構に対して不変な第三熱反応速度特性の第三特性関数についての図３と同様の図である。

【図6】複数の測定周波数に対して実験的に得られた同相及び直角位相の一次の振動振幅の測定結果から特性関数の複数の値を実験的に決定することを示す。

【図7】複数の測定周波数に対して実験的に得られた同相及び直角位相の一次の振動振幅の測定結果から特性関数の複数の値を実験的に決定することを示す。

【図8】反応に影響を与える制御パラメータの変化を含む条件下で反応を生じさせることができる反応器の一例の側断面図である。

【図9】反応に影響を与える制御パラメータの変化を含む条件下で反応を生じさせることができる反応器の一例の水平断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

図１は、本発明に係る決定方法の主要ステップを示す。

【0039】

本発明に係る方法は、特に第二試薬ＢがＡと反応する場合に、少なくとも一つの第一試薬Ａが少なくとも一つの第一生成物Ｃに変換される反応の反応機構を決定するように設計される。

【0040】

第二試薬Ｂは、有利には、反応中に過剰に存在して、その濃度変化は小さい。従って、第二試薬の濃度は、有利には、第一試薬Ａの濃度の２倍以上であり、特に、第一試薬Ａの濃度の５倍以上である。

【0041】

種Ａ、Ｂ、Ｃは任意の種類のものであり得る。これらは、例えば、液体、気体又は固体状であり、また、純粋なもの又は溶液中のものである。

【0042】

種Ａ、Ｂ、Ｃは、例えば、生体分子（特に、核酸、タンパク質、薬剤、医薬品）、有機合成又は無機合成又は鉱物合成の結果の試薬、天然物、金属錯体、触媒、ナノ粒子、又は、界面における吸着サイトである。

【0043】

生じる化学反応は以下のタイプのものである：

【数2】

【0044】

ＡとＢとの間の反応機構は、本方法を実施する前において事前にはわかっていない。本発明の目的はこれを決定することである。代わりに、ＡとＢとの間の反応機構が推定されて、本発明の方法は、それを確かめるように設計される。

【0045】

また、本発明に係る方法は、特に、反応の進行を最適化するために又は調査されている化学的又は生物学的現象の理解を深めるために、反応機構がわかると、計算によってその反応の熱反応速度定数を決定することも目的としている。更に、反応速度定数を決定することは、工業生産に関して、分子の治療可能性又は触媒可能性の評価に関して、特に一連の分子のスクリーニングに関して、反応の容易性、及びその実施の利用可能性についての指標を提供する。

【0046】

本発明に係る方法は、有利には、図２に示されるデバイス１０で実施される。

【0047】

デバイス１０は、試薬ＡとＢとの間の反応を生じさせて、生成物Ｃを形成するためのアセンブリ１２を含む。また、デバイス１０は、アセンブリ１２で生じた各反応の間に得られた結果を分析するためのアセンブリ１４を含む。

【0048】

図２に示されるように、アセンブリ１２は少なくとも一つの反応器１６を含み、その反応器１６の中において、所定の実験条件下で、第一試薬Ａを第一生成物Ｃに変換させる（任意で、第二試薬Ｂが過剰に存在している）。

【0049】

更に、アセンブリ１２は、反応速度に影響を与える制御パラメータを周期的に変化させるためのユニット１８を含み、そのユニット１８は、複数の周波数において制御パラメータを周期的に変化させることができる。

【0050】

また、アセンブリ１２は、反応器１６内の種Ａ、Ｂ、Ｃの濃度を表す測定結果の少なくとも一次の振動振幅を測定することができる測定ユニット２０も備える。有利には、測定ユニット２０は、反応媒体中の第一試薬Ａの濃度を表す代表的な特性の周期的変化を監視することができる。

【0051】

有利には、その代表的な特性は、反応媒体中の第一試薬Ａの濃度に比例する。従って、測定ユニット２０を用いて、ＡとＢとの間の反応の進行を監視することができる。

【0052】

反応器１６は、少なくとも一つのボリューム部２２を含み、そのボリューム部の中に、試薬Ａ、Ｂが置かれて、生成物Ｃが得られる。

【0053】

図８に示される特定の例では、反応器１６は、互いに並列に配置された複数のボリューム部２２を含み、例えば、異なる角周波数ωで同じ種に対して、又は異なる試薬に対して、複数の並列反応を生じさせる。

【0054】

ボリューム部２２は、例えば、図９に概略的に示される導管によって形成され、その導管の中に、第一試薬Ａ、及び第二試薬Ｂ（存在する場合）が置かれる。

【0055】

この例では、各ボリューム部２２は、例えば、支持プレート２４上に配置されたプラスチック材料製のマトリクス２３によって形成される。

【0056】

使用可能な反応アセンブリの一例は、非特許文献２に記載されている。

【0057】

この例では、支持プレート２４は、各ボリューム部２２の内容物に対する光学測定を可能にするように透明である。

【0058】

各ボリューム部２２は、１ｎｍから１００μｍの間のサイズを有し、例えば、ボリューム部が１ｎＬ以下の体積を有するようにする。

【0059】

より一般的には、ボリューム部２２は、反応に影響を与える制御パラメータの角周波数の逆数よりも短い熱緩和時間を有する必要がある。

【0060】

例えば、反応ボリューム部２２は、必ずしも物理的に囲まれている必要がない。つまり、反応体積部２２は、反応媒体（例えば、マイクロ波によって加熱された金属コロイド表面上の液体リングや、レーザにより光エネルギーが熱に変換される集束ボリューム部）の一部で形成され得る。

【0061】

他の代替例では、ボリューム部２２は、液滴を形成する。

【0062】

有利な一実施形態では、反応に影響を与える制御パラメータは、温度である。

【0063】

代わりに、反応に影響を与える制御パラメータは、圧力、種Ｂ又は他の化合物（タンパク質、塩、変性剤）の濃度、粒子流（光子、イオン）、場（電場、磁場）の中から選択される。

【0064】

制御パラメータが温度である場合、周期振動ユニット１８は、各ボリューム部２２の内容物を加熱するための部材２６と、所定の角周波数ωに対して、加熱振幅βで、平均振幅Ｔ０周辺に対してボリューム部２２内で
Ｔ＝Ｔ_０・［１＋β・ｓｉｎ（ωｔ）］ （２）
というタイプの正弦波関数の温度振動を生成するように各加熱部材２６を制御するためのモジュール２８とを備える。

【0065】

温度振動は、例えば、１０^−３Ｈｚから１０^９Ｈｚの周波数範囲内に対して、０．１Ｋから１Ｋの間で変動する。加熱角周波数は、有利には、特に５ｒａｄ／ｓから３７６ｒａｄ／ｓの間である。

【0066】

図８及び図９に示される例では、各加熱部材２６は、金属導電性又は半導体性又は液体の加熱ブレードによって形成されて、そのブレードを通して電流が流される。

【0067】

このブレードは、例えば、インジウム錫酸化物等の透明抵抗材料の層で形成される。この層は、基板２４の上に堆積されている。

【0068】

この層は、１マイクロメートル未満、特に、２００ｎｍから６００ｎｍの間の厚さを有し、電気化学反応の発現を防止するためにシリカコーティングによって覆われている。

【0069】

加熱部材２６は、チャンバ２２の表面上に均一な熱励起を生じさせることができる。

【0070】

代わりに、加熱は、レーザビーム若しくはマイクロ波電磁場の印加によって、又は、導電性である場合には反応媒体に電流を流すこと（それによってジュール効果による加熱を生じさせる）によって行われる。

【0071】

制御モジュール２８は、例えば、米国のＡｇｉｌｅｎｔ社製の３３２２０Ａ‐２０ＭＧＨｚ型の発電機である。発電機は、温度に対する所望の角周波数ωの半分に等しい角周波数ω／２での正弦波交流を生じさせることができる。

【0072】

測定ユニット２０は、反応に影響を与える制御パラメータの周期的変化に起因した少なくとも一つの種Ａ、Ｂ、Ｃの濃度を表す特性の振動、特に、試薬Ａの濃度を表す特性の少なくとも一つの振動を測定することができる。

【0073】

ユニット２０は、平均温度Ｔ_０における濃度を表す代表的な特性の平均値を決定することもできるが、重要なのは、信号の他の非周期的な変化は検出が非常に困難であるという点である。逆に、同期検出増幅部が存在することによって、一次及び二次の調波に対して、温度、振幅及び位相の励起に対する化学系からの応答を比較的簡単に特性評価することができる。

【0074】

次に、較正によって、その代表的な特性の振動を濃度の振動に関連付ける。特に、その代表的な特性は濃度に比例する。

【0075】

有利には、ユニット２０は、種Ａの濃度変化の光学検出用のデバイスを含む。

【0076】

一実施形態では、その濃度が監視される種Ａは、所定の波長において蛍光発光する一方で、Ｃはあまり蛍光発光しない。光学検出デバイスは、種を蛍光発光させることができる光を放出する部材と、蛍光顕微鏡等の蛍光測定装置とを含む。

【0077】

検出デバイスの一例は、非特許文献３に記載されている。

【0078】

このようなデバイスは、時間の関数として、試薬Ａの濃度に比例する特性を測定して、その特性から、種Ａの濃度の周期的振動、並びに関連する一定項Ａ^０を導出することができる。

【0079】

有利には、顕微鏡には、ボリューム部２２内の時間及び位置の関数として、蛍光強度を測定及び記録することができるカメラが設けられる。

【0080】

次に、上記文献に記載されているように、較正によって、蛍光強度の振動を、濃度の振動に関連付ける。

【0081】

代わりに、光電子増倍管、光ダイオード、他の光電子素子、機械的共振器、プラズモンセンサ、電気センサ、電気化学センサ等の検出器を備えた他のタイプの測定ユニット２０が用いられる。

【0082】

測定ユニット２０によって検出される特性は、有利には、特に、蛍光、質量、屈折率、振動線の強度、吸光度等から選択される。この特性は、測定ユニット内に存在している適切な検出器によって測定される。

【0083】

分析アセンブリ１４は、測定ユニット２０に接続され、例えば、コンピュータ等の計算機及びメモリを含むユニットによって形成される。

【0084】

分析アセンブリ１４は、複数の推定反応機構の中から一つの推定反応機構を選択するユニット３０と、ユニット３０によって推定反応機構に対する振動の周波数に対して不変な熱反応速度特性の少なくとも一つの特性関数を選択して、ユニット１２に反応を生じさせるユニット３２と、反応を生じさせるアセンブリ１２において実験的に得られた一次の振動振幅と、任意で二次の振動振幅とから特性関数の複数の値を計算するためのユニット３４とを含む。

【0085】

更に、分析アセンブリ１４は、特性関数の計算値を分析して、その関数が一定であるかどうかを決定するためのユニット３６と、特性関数が一定である場合に推定機構をその反応に割り当て、関数が一定ではない場合に代わりの機構を探すように方針転換するためのユニット３８と含む。

【0086】

更に、分析アセンブリ１４は、ユニット３８によって割り当てられた反応機構に基づいて少なくとも一つの熱反応速度定数を計算するためのユニット４０を含む。

【0087】

ユニット３０は、以下の反応機構等の考えられる複数の反応機構を含むデータベースを含む：
Ａ＋Ｂ＝Ｃ、 Ａ＋Ｂ＝２Ｃ、 ２Ａ＋Ｂ＝Ｃ、 Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝２Ｃ、 Ａ＋Ｂ＝Ｃ＝Ｄ＝Ａ＋Ｂ等。

【0088】

ユニット３０のデータベース内に存在している各機構に対して、ユニット３２は、反応に影響を与える特性の振動の周波数に対して不変な熱反応速度特性の特性関数のデータベースを含む。

【0089】

以下の説明において、こうした特性関数をＦ（ω）、Ｇ（ω）、Ｈ（ω）と指称する。これらについては以下で詳細に説明する。しかしながら、重要なのは、これらが、従来探されていた関数、例えば、一次の振動の振幅及び位相（ボード線図）とは異なるという点である。何故ならば、推定機構が有効である場合、一定値は、デジタル調整なしで熱反応速度特性を得ることを可能にするからである。

【0090】

不変な熱反応速度特性は、反応の活性化エネルギーＥ_±１であり得て、又は、以下のその無次元形：
ε_±１＝Ｅ_±１／ＲＴ_０ （３）
（ここで、Ｒは気体定数であり、Ｔ_０は温度である）、
又は、活性化エネルギー同士、又は無次元形同士を互いに関連付ける式であり得る。

【0091】

一実施形態では、第一特性関数Ｆ（ω）は、以下の熱反応速度特性に対応する：
ε_−１・（ε_−１−２）−ε_＋１・（ε_＋１−２） （４）

【0092】

第二特性関数Ｇ（ω）は、反応の緩和時間である熱反応速度特性τ_１に対応する。

【0093】

第三特性関数Ｈ（ω）は、以下の熱反応速度特性に対応する：
Δ_１Ｈ／（Ｒ・Ｔ_０） （５）
ここで、Δ_１Ｈは、反応エンタルピーである。

【0094】

ユニット３０のデータベース内に存在している推定反応機構の各々は、少なくとも一つ、有利には少なくとも三つの対応する特性関数Ｆ（ω）、Ｇ（ω）、Ｈ（ω）をユニット３２のデータベース内に有し、その表現は、推定反応機構に依存したものである。

【0095】

ユニット３２のデータベース内に存在している各特性関数Ｆ（ω）、Ｇ（ω）、Ｈ（ω）は、種Ａの濃度の振動の一定項Ａ^０、係数Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓ、任意で係数Ａ^２ｓｉｎ、Ａ^２ｃｏｓ（これらはそれぞれ、同相、直角位相における角周波数ωでの種Ａの一次、二次の振動の振幅に対応している）の中から選択された少なくとも一つのパラメータの関数として表される。

【0096】

各特性関数Ｆ（ω）、Ｇ（ω）、Ｈ（ω）は、更に有利には、反応開始前の種Ａの濃度の値Ｎ、及び／又は、角周波数ωの関数として表される。

【0097】

特性関数Ｆ（ω）、Ｇ（ω）、Ｈ（ω）は、以下の方法を用いて得られ、Ａ＋Ｂ＝Ｃという機構について例示する。

【0098】

各所定の機構について、推定反応機構の化学反応速度論の式が求められる。

【0099】

上記Ａ＋Ｂ＝Ｃという機構の場合、第二試薬Ｂが過剰にあると、その式は以下のように書かれる：
（ｄＡ／ｄｔ）＝Ｕ・Ａ＋Ｖ （６）
Ｕ＝ −［ｋ_＋１・Ｂ＋ｋ_−１］ （７）
Ｖ＝ｋ_−１・Ｎ （８）
ここで、Ｎは、ボリューム部２２内に導入された試薬Ａの量に等しい。

【0100】

そして、質量保存方程式を用いて、生成された種Ｃの濃度が得られる：
Ｃ＝Ｎ−Ａ （９）

【0101】

次に、種Ａの濃度の二次までの展開で以下のようになる：
Ａ＝Ａ^０＋βＡ^１＋β^２Ａ^２ （１０）
ここで、
Ａ^１＝Ａ^１ｓｉｎ・ｓｉｎ（ωｔ）＋Ａ^１ｃｏｓ・ｃｏｓ（ωｔ）
Ａ^２＝Ａ^２ｓｉｎ・ｓｉｎ（２ωｔ）＋Ａ^２ｃｏｓ・ｃｏｓ（２ωｔ） （１１）

【0102】

同様に、係数Ｕ及びＶを二次まで展開して以下のようになる：
Ｕ＝Ｕ^０＋βＵ^１＋β^２Ｕ^２ （１２）
Ｖ＝Ｖ^０＋βＶ^１＋β^２Ｖ^２ （１３）

【0103】

反応速度定数も二次まで展開して以下のようになる：
ｋ_±１＝ｋ_±１^０＋βｋ_±１^１＋β^２２ｋ_±１^２ （１３の２）
ｋ_±１^０＝ｒ_±１ｅｘｐ（−ε_±１）
ｋ_±１^１＝ｋ_±１^０ε_±１ｓｉｎ（ωｔ） （１３の３）
ｋ_±１^２＝ｋ_±１^０［ε_±１（ε_±１−２）］×［１−ｃｏｓ（２ωｔ）］／４ （１３の４）
ここで、ｒ_±１は、アレニウスの式に現れる指数の前の因数である。

【0104】

そして、微分方程式を異なる複数の次数まで解いて、反応速度定数の関数として、係数Ａ^０、Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓ、Ａ^２ｓｉｎ、Ａ^２ｃｏｓを表す。

【0105】

０次では、以下のようになる：

【数3】

【0106】

１次では、微分方程式を解いて、以下のように係数Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓを計算することができる：

【数4】

【0107】

２次では、微分方程式から以下のようになる：

【数5】

【0108】

時間に依存しない項もあり得るが、振動の平均値に対するその寄与は、係数β^２によって重み付けされて、Ａ^０に対して無視できる。

【0109】

得られた式（１４）から（１９）を直接用いて、以下のように得られる：

【数6】

【0110】

式（２２）は、第三特性関数Ｈ（ω）の定義に対応している。第二特性関数は、上記の式から以下のように導出される：

【数7】

【0111】

第一特性関数Ｆ（ω）は、特に式（１８）及び（１９）から、以下の式で得られる：

【数8】

【0112】

同じ方法で、他の推定機構Ａ＋Ｂ＝２Ｃ、２Ａ＋Ｂ＝Ｃ、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝２Ｃ、Ａ＋Ｂ＝Ｃ＝Ｄ＝Ａ＋Ｂ等に関連する特性関数を得ることができる。

【0113】

従って、上述のパラメータＡ^０、Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓ、Ａ^２ｓｉｎ、Ａ^２ｃｏｓ、Ｎ、ωの関数として表される少なくとも一つの特性関数Ｆ（ω）、Ｇ（ω）、Ｈ（ω）は、その機構を同定するための各推定反応機構に関連している。

【0114】

反応の反応機構を決定するための本発明に係る第一の方法を、図１を参照して以下説明する。

【0115】

本方法は、反応アセンブリ１２で行われる実験段階６０と、実験段階６０中に測定されたデータに基づいて分析アセンブリ１４で行われる分析段階６２とを含む。

【0116】

実験段階６０において、本方法は、反応に影響を与える制御パラメータを所定の周波数（角周波数ωに対応する）で周期的に変化させる複数の異なる実験条件下で試薬Ａ及びＢを生成物Ｃに変換させる反応を生じさせるためのステップ６４と、周期的な変化の複数の所定の周波数を走査するためのステップ６６とを含む。

【0117】

更に、本方法は、各所定の周波数に対して、種Ａ、Ｂ、Ｃのうちの少なくとも一つの濃度を表す特性の少なくとも一次の振動振幅を同相及び直角位相で測定するためのステップ６８を備える。そして、これによって、周期的励起に対する化学系の応答の少なくとも振幅Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓを得ることができる。

【0118】

分析段階６２は、複数の推定反応機構の中から一つの推定反応機構を選択するためのステップ７０と、選択された機構の振動の周波数に対して不変な熱反応速度特性の少なくとも一つの特性関数を選択するためのステップ７２と、次に、複数の周波数について適用される周期的励起に対する化学系の周期的応答に対して行われた実験測定から選択された関数の複数の値を計算するためのステップ７４とを含む。

【0119】

次に、本方法は、計算された値を分析して、関数が一定であるかどうかを決定するためのステップ７６を含む。

【0120】

関数が一定である場合、本方法は、実験的に行われた反応に推定機構を割り当てるためのステップ７８と、有利には、その反応に対して割り当てられた反応機構に基づいて、熱反応速度定数を計算するためのステップ８０とを含む。

【0121】

関数が一定ではない場合、機構を識別するための本方法は、ステップ７０に戻り、新たに推定反応機構が選択されて、全試験手順が行われる。

【0122】

最初に、ステップ６４において、化学反応を、所定の実験条件下で生じさせる。こうした実験条件には、第一試薬Ａの開始濃度、第一試薬Ａに対して相対的に過剰な第二試薬Ｂが追加される可能性、平均温度Ｔ_０（その温度周囲で温度を振動させる）の決定が含まれる。

【0123】

“過剰”とは、第二試薬の濃度が第一試薬Ａの濃度よりも高く、特に、試薬Ａの濃度の２倍、更には３倍よりも高い。

【0124】

第一試薬Ａ及び第二試薬Ｂ（存在する場合）がボリューム部２２に導入されて、角周波数ωに対応する所定の周波数で反応に影響を与える制御パラメータの時間変調が行われる。

【0125】

有利には、反応に影響を与える制御パラメータは、温度である。反応ボリューム部２２の温度を、以下の式に従って角周波数ωで温度Ｔ_０付近において変調させる：
Ｔ＝Ｔ_０・［１＋β・ｓｉｎ（ωｔ）］ （２）

【0126】

この温度の時間変調は、ユニット１８によって制御されて、例えば、加熱部材２６によって引き起こされる。

【0127】

ステップ６６において、反応に影響を与える制御パラメータの振動の周波数の複数のバリエーションの周波数を直列で又は並列で走査する。

【0128】

走査された周波数は、角周波数の単位で表され、例えば、５ｒａｄ／ｓから３７６ｒａｄ／２の間である。

【0129】

走査される周波数の数は、２以上であり、特に５以上、更には１０以上、例えば２から１００の間である。走査点の数が多くなるほど、ユニット４０によって行われるサーモスタット定数の決定の精度が高くなる。

【0130】

測定は、調べられる角周波数が少なくとも二つの対数単位（ｌｏｇ_１０）をカバーするような間隔で行われる。更に、この間隔は、調査される反応の推定化学緩和時間の逆数周辺に中心がなければならない。対象となる間隔は、例えばボード線図のトレースに基づいたτ_１の評価の後に設定され得る。

【0131】

代わりに、関数発生器を用いて、複数の角周波数ωで同時にユニット１８による励起を行い得る。ユニット２０によって提供される信号の分析も、特にフーリエ分析によって並列で行われ得る。従って、“走査”との用語は、必ずしも、逐次的に行われる実験プロトコルを意味するものではない。

【0132】

各角周波数について、ステップ６４で決めた変換反応を、同じ外部条件、同じ平均温度Ｔ_０、有利には同じ振幅βで行い、角周波数ωのみを変数とする。

【0133】

代わりに、振幅βを、測定毎に変化させる。しかしながら、測定された振幅は、異なる周波数で行われる異なる測定間のβの相対値の関数として補正される。

【0134】

ステップ６８では、少なくとも一つの種Ａ、Ｂ、Ｃ、特に第一試薬Ａの濃度を表す特性の振動を、各所定の周波数に対して測定する。

【0135】

特に、βが略１０^−２未満であり、βＴ_０が有利には温度Ｋ程度である場合、第一試薬Ａの濃度振動を、以下の式を用いて二次まで展開することができる：
Ａ＝Ａ^０＋β［Ａ^１ｓｉｎ・ｓｉｎ（ωｔ）＋Ａ^１ｃｏｓ・ｃｏｓ（ωｔ）］
＋β^２［Ａ^２ｓｉｎ・ｓｉｎ（２ωｔ）＋Ａ^２ｃｏｓ・ｃｏｓ（２ωｔ）］ （２４）

【0136】

ステップ６８において、ユニット２０が、各振動の周波数に対して種Ａの濃度を表す特性の振動を測定して、種Ａの濃度の一次の振動に対応する係数Ａ^１ｃｏｓ、Ａ^１ｃｏｓを少なくとも決定し、任意で二次の振動に対応する係数Ａ^２ｓｉｎ、Ａ^２ｃｏｓを決定する。

【0137】

この決定は、例えば、Ｚｒｅｌｌｉ等の文献に記載されている光学的方法を用いて、測定された光学信号に基づいて行われる。

【0138】

ステップ６６及び６８を、異なる角周波数、例えば、５ｒａｄ／ｓから３７６ｒａｄ／ｓの間の周波数で繰り返す。そして、各角周波数ωに対して一定項Ａ^０と、ｉ＝１、任意でｉ＝２に対して振幅Ａ^ｉｓｉｎ、Ａ^ｉｃｏｓとを得ることができる。

【0139】

段階６０において、これらのデータが実行アセンブリ１２によって収集されると、デバイス１４における分析段階６２を開始する。

【0140】

この段階は、まず、対象としている反応に対する推定反応機構を選択するためのステップ６０を含む。有利には、推定機構は、Ａ＋Ｂ＝Ｃというタイプの機構である。

【0141】

代わりに、上述のように、機構のストレージユニット３０に備わった他の機構を検討することができる。

【0142】

そして、ステップ７２において、推定機構に対する振動の周波数に対して不変な熱反応速度特性の少なくとも一つの特性関数Ｆ（ω）、Ｇ（ω）、Ｈ（ω）を選択する。

【0143】

有利には、第一特性関数Ｆ（ω）の不変熱反応速度特性は、反応の活性化エネルギーＥ±１であり得て、又は、以下のその無次元形：
ε_±１＝Ｅ_±１／ＲＴ_０ （３）
又は、
ε_−１・（ε_−１−２）−ε_＋１・（ε_＋１−２） （４）
等の活性化エネルギーを互いに関連付ける表現に依存する。

【0144】

そして、熱反応速度特性の第一特性関数Ｆ（ω）が上述のように計算される。Ａ＋Ｂ＝Ｃという機構に従うと、関数Ｆ（ω）は以下の形式で書かれる：

【数9】

ここで、Ｎは、試薬Ａの初期濃度であり、他の項は、同相及び直角位相における種Ａの濃度の一次及び二次の振動の振幅である。

【0145】

この関数Ｆ（ω）は、図３の理論的な描写に例示されるように、Ａ＋Ｂ＝Ｃという機構に対する振動の周波数に対して不変な熱反応速度特性を表す。

【0146】

逆に、Ａ＋Ｂ＝２Ｃ、２Ａ＋Ｂ＝Ｃ、Ａ＋Ｂ＝Ｃ＝Ｄ＝Ａ＋Ｂ、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝２Ｃ等の他の機構に対しては、式（２５）で定義される関数Ｆ（ω）は、周波数に対して不変な熱反応速度特性の表さず、周波数の関数として変化する。

【0147】

有利には、少なくとも一つの第二特性関数Ｇ（ω）は、例えば、緩和時間τ_１によって形成される振動の周波数に対して不変な熱反応速度特性から計算される。

【0148】

Ａ＋Ｂ＝Ｃという機構について上述したように、関数Ｇ（ω）は以下の形をとる：
Ｇ（ω）＝−Ａ^１ｃｏｓ／（ω・Ａ^１ｓｉｎ） （２６）

【0149】

図４に示されるように、関数Ｇ（ω）は、特定の反応機構（Ａ＋Ｂ＝Ｃ、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝２Ｃ、２Ａ＋Ｂ＝Ｃ、Ａ＋Ｂ＝２Ｃ）に対して理論的に一定である一方、他の反応機構（Ａ＋Ｂ＝Ｃ＝Ｄ＝Ａ＋Ｂ）に対して変化する。

【0150】

また、有利には、その反応機構に対する振動の周波数に対して不変な熱反応速度特性の第三特性関数Ｈ（ω）が、反応エンタルピーΔ_１Ｈと、気体定数Ｒ及び平均温度Ｔ_０の積Ｒ・Ｔ_０との間の比に基づいて、選択される。

【0151】

Ａ＋Ｂ＝Ｃという機構に従うと、この関数Ｈ（ω）は以下のように書かれる：

【数10】

【0152】

図５に示されるように、関数Ｈ（ω）は、複数の機構（Ａ＋Ｂ＝２Ｃ、２Ａ＋Ｂ＝Ｃ、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝２Ｃ）に対して理論的に一定である一方、Ａ＋Ｂ＝Ｃ＝Ｄ＝Ａ＋Ｂという機構に対して一定ではない。

【0153】

ステップ７４では、一定項Ａ^０と、一次、任意で二次まで実験的に決定された振動振幅Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓ、Ａ^２ｓｉｎ、Ａ^２ｃｏｓの測定結果を用いて、反応に影響を与える特性の周期的変化の複数の測定された周波数において、ステップ７２で選択された各特性関数の複数の値を計算する。

【0154】

そして、実験的に測定された各周波数に対して、その周波数に対して実験的に決定された係数Ａ^０、Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓ、Ａ^２ｓｉｎ、Ａ^２ｃｏｓの値を、上記式（２５）から（２７）に代入する。これによって、各周波数に関連した特性関数Ｆ（ω）、Ｇ（ω）、Ｈ（ω）の値を計算することができる。

【0155】

複数の周波数に対して、実験的に得られた一次、任意で二次の振動振幅の測定結果から、各関数Ｆ（ω）、Ｇ（ω）、Ｈ（ω）の複数の値を計算する。

【0156】

関数Ｇ（ω）、Ｈ（ω）の実験値の曲線の例が図６、図７に与えられている。

【0157】

そして、ステップ７４において、各関数Ｆ（ω）、Ｇ（ω）、Ｈ（ω）の計算値を分析して、関数Ｆ（ω）、Ｇ（ω）、Ｈ（ω）が一定であるかどうかを決定する。

【0158】

例えば、関数の複数の値から計算され補正された実験的な標準偏差は、各角周波数に対して、測定又は評価された関数の値に対する実験的不確定性の平均値よりも低くなければならない。

【0159】

そして、特性関数Ｆ、Ｇ、Ｈの値が、各測定周波数において決定されて、ｎ組のＦ（ω_ｉ）、Ｇ（ω_ｉ）、Ｈ（ω_ｉ）の値が得られる。各値に対する不確定性が測定又は評価されて、σ_Ｆ（ω_ｉ）、σ_Ｇ（ω_ｉ）、σ_Ｈ（ω_ｉ）の組が得られる。

【0160】

次に、異なる周波数に対して得られた特性関数の値の平均値を計算する： ＜Ｆ＞＝１／ｎΣ_iＦ（ω_ｉ）、 ＜Ｇ＞＝１／ｎΣ_ｉＧ（ω_ｉ）、 ＜Ｈ＞＝１／ｎΣ_ｉＨ（ω_ｉ）。これによって、測定が行われた複数の周波数における関数の値からなるデータセットに対する補正された実験的標準偏差を決定することができる： Ｅ_Ｆ＝√（１／（ｎ−１）Σ_ｉ［Ｆ（ω_ｉ）−＜Ｆ＞］^２）、 Ｅ_Ｇ＝√（１／（ｎ−１）Σ_ｉ［Ｇ（ω_ｉ）−＜Ｇ＞］^２）、 Ｅ_Ｈ＝√（１／（ｎ−１）Σ_ｉ［Ｈ（ω_ｉ）−＜Ｈ＞］^２）。

【0161】

最後に、不確定性に対する平均値を計算する： ＜σ_Ｆ＞＝１／ｎΣ_ｉσ_Ｆ（ω_ｉ）、 ＜σ_Ｇ＞＝１／ｎΣ_ｉσ_Ｇ（ω_ｉ）、 ＜σ_Ｈ＞＝１／ｎΣ_ｉσ_Ｈ（ω_ｉ）。

【0162】

一定であると示される関数については、 Ｅ_Ｆ≦＜σ_Ｆ＞、 Ｅ_Ｇ≦＜σ_Ｇ＞、Ｅ_Ｈ≦＜σ_Ｈ＞が満たされる。

【0163】

他の具体的な例では、関数に対して求められた値の補正された実験的標準偏差が、所定の閾値未満、例えば、平均値の３０％未満である場合に、関数Ｆ（ω）、Ｇ（ω）、Ｈ（ω）が一定であるとされる。

【0164】

所定の機構に対して一定であると推定された各特性関数Ｆ（ω）、Ｇ（ω）、Ｈ（ω）が、ステップ７４において一定であるとされた場合、ステップ７８において、推定機構が反応に割り当てられる。

【0165】

特に、ステップ７６後に、関数Ｆ（ω）が一定である場合、Ａ＋Ｂ＝Ｃという反応機構が反応に割り当てられる。何故ならば、その機構が、唯一、Ｆ（ω）の一定値をもたらすことができるからである。

【0166】

一つの機構が反応に割り当てられた場合、関数Ｇ（ω）及びＨ（ω）によって、問題としている機構の割り当てを確かめることができる。

【0167】

逆に、ステップ７６後に、推定機構に対して一定であると仮定された関数Ｆ（ω）が一定ではない場合、本方法は、ステップ７０に戻り、他の推定反応機構を選択して、新たな推定反応機構に対する振動の周波数に対して不変な熱反応速度特性を表す関数の新たな表現を選択する。

【0168】

そして、ステップ７４を繰り返して、新たな特性関数が実際に一定であるかどうかを決定する。

【0169】

一代替例では、特性関数Ｇ（ω）、Ｈ（ω）では、複数の推定機構を区別することが不可能な場合、割り当てステップは、その機構に対して一定ではない二次的な特性関数Ｉ（ω）の特定の値を計算して、その計算に基づいて複数の特性関数を区別する基準を決定するステップを備え得る。

【0170】

特に、特性関数Ｆ（ω）が一定ではないが、関数Ｇ（ω）及びＨ（ω）が一定である場合、その機構は、Ａ＋Ｂ＝２Ｃ、２Ａ＋Ｂ＝Ｃ、又はＡ＋Ｂ＋Ｃ＝２Ｃというタイプのものであり得る。例えば、関数Ｉ（ω）は、角周波数ω＞＞１／τ_１における値Ｆ（ω）と、周波数ゼロにおける漸近値Ｆ（０）との間の差として計算される。

【0171】

その差が負である場合、２Ａ＋Ｂ＝Ｃという機構を割り当てることができ、一方、その差が正である場合、Ａ＋Ｂ＝２Ｃという機構と、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝２Ｃという機構との間での選択を行わなければならない。

【0172】

外部機構がステップ７８において割り当てられると、計算ステップ８０を行う。

【0173】

このステップは、熱反応速度特性の実験的な振動の振幅Ａ^１ｓｉｎ、Ａ^１ｃｏｓ、Ａ^２ｓｉｎ、Ａ^２ｃｏｓから、活性化エネルギーＥ_＋１、Ｅ_−１（それぞれ生成物の形成及び解離に関係している）、反応エンタルピーΔ_１Ｈ，緩和時間τ_１等を直接計算することを可能にする。

【0174】

例えば、Ａ＋Ｂ＝Ｃという機構に対して、上記式（２２）から（２４）によって、多様な定数を計算することができる。

【0175】

従って、熱反応速度論的パラメータの単純で正確な評価を行うことができる。このような決定によって、特に、反応方法を最適化したり、対象（例えば、治療や触媒）としている活性を有し得る分子をスクリーニングしたりすることができる。

【0176】

本発明に係る方法は、少量の試薬で有利に実施可能であり、コストが削減される。更に、単一のサンプルのみが、変調周波数の変化に対して必要とされて、これは、本方法を単純化する。

【0177】

特定の一実施形態では、ユニット１４は、決定した反応機構と、計算された熱反応速度特性を表示するためのディスプレイ手段（図示せず）を含む。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】