(57)【要約】  マイクロ波加熱装置および加熱方法が開示される。マイクロ波加熱装置は、非モード式プレート間マイクロ波印加装置を含み、非共振のエンクロージャを含むことができる。非モード式プレート間マイクロ波印加装置は、この非モード式プレート間マイクロ波印加装置から放射されるマイクロ波によって加熱される負荷を内部に受け入れるように構成されている。
2013514608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前記印加装置から放射されるマイクロ波によって加熱される負荷を受け入れるように構成された非モード式プレート間マイクロ波印加装置と、
前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置に接続されたマイクロ波源と
を備えたマイクロ波加熱システム。
【請求項２】
非共振のエンクロージャをさらに備えており、前記非共振のエンクロージャが、前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置を少なくとも部分的に囲んでいる、請求項１に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項３】
前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置が、閉ループのシングルエンド印加装置を備えている、請求項１および２に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項４】
前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置が平衡印加装置を備えている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項５】
前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置が、インピーダンス整合した印加装置を備えている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項６】
前記非共振のエンクロージャが円筒形の外形を有している、請求項１〜５のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項７】
前記非共振のエンクロージャが非円筒形の外形を有している、請求項１〜５のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項８】
前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置が、λ／６未満の距離ｄだけ隔てられた少なくとも２枚のプレートを備えている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項９】
前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置が少なくとも２枚のプレートを備えており、前記プレートのすべてが同一のエリアを有するものではない、請求項１〜８のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項１０】
前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置が少なくとも２枚のプレートを備えており、前記プレートのすべてが同一の形状を有するものではない、請求項１〜９のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項１１】
前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置が少なくとも２枚のプレートを備えており、前記プレート間の距離が可変である請求項１〜１０のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項１２】
前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置が少なくとも２枚のプレートを備えており、前記プレートのすべてが同じ材料で製作されているものではない、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項１３】
前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置が少なくとも２枚のプレートを備えており、前記プレート間の空間が、処理対象の負荷以外の誘電体で少なくとも部分的に満たされている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項１４】
前記非共振のエンクロージャが、少なくとも１つの導電性材料および少なくとも１つの半導体材料から選択される少なくとも１つの材料を含んでいる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項１５】
前記非共振のエンクロージャが、寸法に関して定在波の生成を抑制するように構成されている、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項１６】
前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置のプレート間で加熱される反応瓶をさらに備えている、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項１７】
前記負荷が反応混合物を備えている、請求項１６に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項１８】
フローリアクタをさらに備えている、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項１９】
前記負荷が、移動している負荷を含む、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項２０】
前記負荷を前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置の内部に保持すべく前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置に組み合わせられた支持構造をさらに備えている、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項２１】
前記支持構造が、マイクロ波に関して透過性である材料およびマイクロ波に関して或る程度透過性である材料から選択される少なくとも１つの材料を含んでいる、請求項２０に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項２２】
前記支持構造が液体または気体の一方を含んでいる、請求項２０または２１に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項２３】
前記支持構造が、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口とを備えている、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項２４】
負荷ホルダをさらに備えている、請求項１〜２３のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項２５】
前記負荷ホルダが、反応瓶、球、管、毛細管構造、薄膜基板、ガラススラブ、顕微鏡用スライド、組織カセット、マイクロタイタープレート、マイクロ流体装置、マイクロアレイ、微細加工構造、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを備えている、請求項２４に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項２６】
前記負荷ホルダが、ガラススラブおよびフィルムから選択される少なくとも１つの材料を含んでいる、請求項２２〜２５のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項２７】
前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置に接続されたチューニング装置をさらに備えている、請求項１〜２６のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項２８】
抵抗、インダクタンス、および容量から選択される、前記チューニング装置の少なくとも１つの特性を変化させることができる、請求項２７に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項２９】
前記チューニング装置へとフィードバック信号を供給する監視装置をさらに備えている、請求項２７または２８に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項３０】
前記監視装置が、温度センサ、圧力センサ、紫外線（ＵＶ）センサ、赤外線（ＩＲ）、Ｘ線装置、超音波装置、レーザ、蛍光測定装置、化学発光測定装置、分光装置、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを備えている、請求項２９に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項３１】
マイクロ波の周波数を制御するためのコントローラをさらに備えている、請求項１〜３０のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項３２】
前記コントローラが、有限状態機械、フィードバック機械、およびこれらの組み合わせのうちの１つを備えている、請求項３１に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項３３】
前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置が、準備、生成、分析的分析、診断、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを実施するために、マイクロ波によって加熱される負荷を内部に受け入れるように構成されている、請求項１〜３２のいずれか一項に記載のマイクロ波加熱システム。
【請求項３４】
マイクロ波を用いて負荷を加熱するための方法であって、
電磁界を内部に生成するための印加装置を画定するような形状の非モード式プレート間マイクロ波印加装置を形成するステップと、
前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置を、マイクロ波を用い負荷を加熱すべく電磁界を生成するように構成するステップと
を含む方法。
【請求項３５】
前記負荷が生体組織を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記負荷が陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）材料を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
マイクロ波の周波数および出力から選択される少なくとも１つの特性を、負荷における反応を制御するために変化させる、請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
組織化学、免疫組織化学、またはｉｎ−ｓｉｔｕハイブリッド形成の処理のために、顕微鏡用スライド上の生体サンプルを前処理する方法であって、
生体サンプルを、非モード式プレート間マイクロ波印加装置のプレート間に配置するステップと、
マイクロ波源を前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置に接続するステップと、
前記プレート間の電磁界を、前記顕微鏡用スライド上の前記生体サンプルに印加するステップと、
少なくとも１つの染色前処理プロトコル段階を実施するために前記サンプルを加熱するステップと
を含む方法。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの前処理プロトコル段階が、焼成、脱蝋、ターゲット回復、ブロッキング、変性、酵素消化、およびこれらの任意の組み合わせから選択される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記サンプルの特性を監視するステップと、
前記監視に少なくとも部分的に応答して前記プレート間の電磁界を調節するステップと
をさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
組織化学、免疫組織化学、またはｉｎ−ｓｉｔｕハイブリッド形成の処理のために顕微鏡用スライド上の生体サンプルを培養する方法であって、
生体サンプルを、非モード式プレート間マイクロ波印加装置のプレート間に配置するステップと、
マイクロ波源を、前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置に接続するステップと、
前記プレート間の電磁界を、前記顕微鏡用スライド上の前記生体サンプルに印加するステップと、
少なくとも１つの培養段階を実施するために前記サンプルを加熱するステップと
を含む方法。
【請求項４２】
前記少なくとも１つの培養段階が、組織化学的培養、免疫組織化学的培養、およびｉｎ−ｓｉｔｕハイブリッド形成から選択される、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記サンプルの特性を監視するステップと、
前記監視に少なくとも部分的に応答して前記プレート間の電磁界を調節するステップと
をさらに含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
組織化学、免疫組織化学、またはｉｎ−ｓｉｔｕハイブリッド形成の処理のための流体をインラインで加熱する方法であって、
流体を運ぶ流体キャリアを、非モード式プレート間マイクロ波印加装置のプレート間に配置するステップと、
マイクロ波源を、前記非モード式プレート間マイクロ波印加装置に接続するステップと、
前記プレート間の電磁界を、前記流体に印加するステップと、
前記流体を加熱するステップと
を含む方法。
【請求項４５】
前記流体が、洗浄用の流体、すすぎ用の流体、中性の流体、組織化学的試薬、免疫組織化学的試薬、ハイブリッド形成試薬、脱蝋用の流体、およびこれらの任意の組み合わせから選択される、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記流体の特性を監視するステップと、
前記監視に少なくとも部分的に応答して前記プレート間の電磁界を調節するステップと
をさらに含む、請求項４４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、本出願と同時係属中であり、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、２００９年１２月１６日に出願された「ＮＯＮ−ＭＯＤＡＬ  ＩＮＴＥＲＰＬＡＴＥ  ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ  ＨＥＡＴＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＨＥＡＴＩＮＧ」と題する米国仮特許出願第６１／２８６，９１７号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、マイクロ波加熱システムに関し、より詳しくは、診断用の組織試料および試薬を加熱するためのマイクロ波印加装置ならびに試料の加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
マイクロ波印加装置は、物体を加熱するためにマイクロ波の放射を使用する。マイクロ波印加装置は、食品を加熱するための家庭または個人の使用から商用または産業用まで、多くのさまざまな用途に使用され得る。
【０００４】
家庭の台所用として設計されたマイクロ波オーブンを、研究室での試料および試薬の加熱における使用に適合させる取り組みが行なわれてきている。家庭用および民間研究所用に設計されたマイクロ波システムなどのマルチモードのマイクロ波システムが存在する。さらに、シングルモードのマイクロ波システムが、研究室用および産業用として設計されている。マルチモードおよびシングルモードのマイクロ波システムの両方とも、共振空洞およびモード性のマイクロ波に依存する。しかしながら、そのような装置は、モードパターン内のマイクロ波エネルギー密度のばらつきに起因して試料の加熱が均一でないこと、共振空洞が必要であるなどの理由でかさばること、加熱対象領域におけるエネルギー密度のばらつきを制御または補償するために複雑であること、正確さに欠けること、単一の試料または小さな試料群の処理に適さないこと、試料の向きおよび配置に面倒な制約があること、電力および電圧の要求条件、過度の熱が生じること、定まったマイクロ波周波数を使用する必要があること、およびコストが高いことなどを挙げることができる特有の欠点および限界を有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、既存のマルチモードおよびシングルモードのマイクロ波システムの欠点および限界を克服する種類のマイクロ波印加装置についてのニーズが存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態は、非モード式プレート間マイクロ波印加装置であって、印加装置から放射されるマイクロ波によって加熱される負荷を受け入れるように構成されているマイクロ波加熱システムと、非モード式プレート間マイクロ波印加装置に接続されたマイクロ波源とを備えるマイクロ波加熱システムを備えることができる。
【０００７】
本発明の一実施形態は、非モード式プレート間マイクロ波印加装置であって、印加装置から放射されるマイクロ波によって加熱される負荷を受け入れるように構成されているマイクロ波加熱システムと、非モード式プレート間マイクロ波印加装置に接続されたマイクロ波源と、非モード式プレート間マイクロ波印加装置を少なくとも部分的に囲む非共振のエンクロージャとを備えるマイクロ波加熱システムを備えることができる。
【０００８】
本発明の一実施形態は、非モード式プレート間マイクロ波印加装置であって、印加装置から放射されるマイクロ波によって加熱される負荷を受け入れるように構成されているマイクロ波加熱システムと、非モード式プレート間マイクロ波印加装置に接続されたマイクロ波源と、非モード式プレート間マイクロ波印加装置を少なくとも部分的に囲む非共振のエンクロージャと、負荷を非モード式プレート間マイクロ波印加装置の内部に保持すべく非モード式プレート間マイクロ波印加装置に組み合わせられた支持構造とを備えるマイクロ波加熱システムを備えることができる。
【０００９】
本発明の一実施形態は、負荷をマイクロ波で加熱するための方法であって、電磁界を内部に生成するための印加装置を画定するような形状の非モード式プレート間マイクロ波印加装置を形成するステップと、マイクロ波を使用して負荷を加熱すべく非共振の構造の内側に電磁界を生成するように非モード式プレート間マイクロ波印加装置を構成するステップとを含む方法を含むことができる。
【００１０】
本発明の一実施形態は、組織化学、免疫組織化学、またはｉｎ−ｓｉｔｕハイブリッド形成の処理のために顕微鏡用スライド上の生体サンプルを前処理する方法であって、生体サンプルを非モード式プレート間マイクロ波印加装置のプレート間に配置するステップと、マイクロ波源を非モード式プレート間マイクロ波印加装置に接続するステップと、プレート間の電磁界を顕微鏡用スライド上の生体サンプルに印加するステップと、少なくとも１つの染色前処理プロトコル段階を実施するためにサンプルを加熱するステップとを含む方法を含むことができる。
【００１１】
本発明の一実施形態は、組織化学、免疫組織化学、またはｉｎ−ｓｉｔｕハイブリッド形成の処理のために顕微鏡用スライド上の生体サンプルを培養する方法であって、生体サンプルを非モード式プレート間マイクロ波印加装置のプレート間に配置するステップと、マイクロ波源を非モード式プレート間マイクロ波印加装置に接続するステップと、プレート間の電磁界を顕微鏡用スライド上の生体サンプルに印加するステップと、少なくとも１つの染色前処理プロトコル段階を実施するためにサンプルを加熱するステップとを含む方法を含むことができる。
【００１２】
本発明の一実施形態は、組織化学、免疫組織化学、またはｉｎ−ｓｉｔｕハイブリッド形成の処理のための流体をインラインで加熱する方法であって、流体を運ぶ流体キャリアを非モード式プレート間マイクロ波印加装置のプレート間に配置するステップと、マイクロ波源を非モード式プレート間マイクロ波印加装置に接続するステップと、プレート間の電磁界を流体に印加するステップと、流体を加熱するステップとを含む方法を含むことができる。
【００１３】
本発明の実施形態は、負荷の特性を監視するステップと、監視に少なくとも部分的に応答してプレート間の電磁界を調節するステップとをさらに含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】Ａは、共振空洞に依存するマルチモードのマイクロ波印加装置システムの図である。Ｂは、矩形の共振空洞を有するシングルモードのマイクロ波印加装置の図である。Ｃは、円柱形の共振空洞を有するシングルモードのマイクロ波印加装置の図である。
【図２】ＡおよびＢは、本発明の非モード式プレート間マイクロ波印加装置の実施形態の図である。ＣおよびＤは、チューニング装置および非共振の遮蔽用エンクロージャを備える本発明の非モード式プレート間マイクロ波印加装置の実施形態の図である。
【図３】ＡおよびＢは、マイクロ波を減衰させる内側の表面を有する非共振のエンクロージャを備えている非モード式プレート間マイクロ波印加装置の図である。
【図４】非モード式プレート間マイクロ波印加装置の種々の実施形態を含むように構成することができる設備を含んでいる自動スライド染色システムの図である。
【図５】ＡおよびＢは、非モード式プレート間マイクロ波印加装置が浸漬された浸漬タンクおよび非共振のエンクロージャの図である。
【図６】非モード式プレート間マイクロ波印加装置が浸漬されていない浸漬タンクおよび非共振のエンクロージャの図である。
【図７】ＡおよびＢは、非モード式プレート間マイクロ波印加装置を有するスライド焼成設備の図である。
【図８】Ａ〜Ｃは、インラインでの流体の加熱のための非モード式プレート間マイクロ波印加装置と、スライドサンプルの直接加熱のための２部分からなるアクセス可能な非モード式プレート間マイクロ波印加装置とを有するスライド染色モジュールの図である。
【図９】ＡおよびＢは、個別の非モード式プレート間マイクロ波印加装置を有する一体成形の浸漬タンクの図である。
【図１０】ＡおよびＢは、巻かれた管の長さを囲んでいる円筒形の非モード式プレート間マイクロ波印加装置の図である。
【図１１】Ａ〜Ｃは、別の円筒形の非モード式プレート間マイクロ波印加装置の図である。
【図１２】Ａ〜Ｉは、非モード式プレート間マイクロ波印加装置の種々の実施形態および非モード式プレート間マイクロ波印加装置用プレートのいくつかの実施形態の図である。
【図１３】円筒形の非共振のエンクロージャを含む非モード式プレート間マイクロ波印加装置の実施形態の図である。非モード式プレート間マイクロ波印加装置の実施形態の図である。
【図１４】ＡおよびＢは、フローリアクタを含む非モード式プレート間マイクロ波印加装置の実施形態の図である。
【図１５】Ａ〜Ｄは、毛細管式のフローリアクタを含む非モード式プレート間マイクロ波印加装置の実施形態の図である。
【図１６】負荷の周囲に直交するプレート対が配置されている非モード式プレート間マイクロ波印加装置の実施形態の図である。
【図１７】開閉可能な非モード式プレート間マイクロ波印加装置の実施形態の図である。
【図１８】入口および出口を有する反応容器を含む非モード式プレート間マイクロ波印加装置の円筒形の実施形態の図である。
【図１９】入口および出口を有する反応容器を含む非モード式プレート間マイクロ波印加装置の別の円筒形の実施形態の図である。
【図２０】多容器負荷を受け入れるように構成された非モード式プレート間マイクロ波印加装置の実施形態の図である。
【図２１】負荷監視システムを含み、多穴の負荷を受け入れるように構成された非モード式プレート間マイクロ波印加装置の別の実施形態の図である。
【図２２】調節可能な印加装置用プレートを含む非モード式プレート間マイクロ波印加装置の実施形態の図である。
【図２３】ＡおよびＢは、非モード式プレート間マイクロ波印加装置のプレートのアレイを含むマイクロ波加熱システムの実施形態の図である。
【図２４】複数非モード式プレート間マイクロ波印加装置を含む複数サンプル処理システムの図である。
【図２５】別々のマイクロ波源を有する複数の非モード式プレート間マイクロ波印加装置を含む複数サンプル処理システムの別の実施形態の図である。
【図２６】多重化されたマイクロ波源を有する複数非モード式プレート間マイクロ波印加装置を含む複数サンプル処理システムの別の実施形態の図である。
【図２７】非モード式プレート間マイクロ波印加装置を制御するためのチューニング装置を含む制御システムの図である。
【図２８】Ａ〜Ｃは、監視装置を含む非モード式プレート間マイクロ波印加装置の実施形態の図である。
【図２９】Ａ〜Ｆは、毛細管式のフローリアクタを含む非モード式プレート間マイクロ波印加装置の実施形態の図である。
【図３０】Ａ〜Ｃは、入力部、混合チャンバ、加熱部、分離部、分析部、および出力部を有するマイクロ構造を含む非モード式プレート間マイクロ波印加装置の実施形態の図である。
【図３１】ＡおよびＢは、円筒形の非モード式プレート間マイクロ波印加装置を含む複数サンプル処理システムの別の実施形態の図である。
【図３２】調節可能なプレートを含む非モード式プレート間マイクロ波印加装置の実施形態の図である。
【図３３】ＡおよびＢバッチ式リアクタを含む非モード式プレート間マイクロ波印加装置の別の実施形態の図である。
【図３４Ａ】マイクロ波加熱システムの実施形態の正面図を示している。
【図３４Ｂ】サンプルラック、サンプルキャリア、およびサンプルを示している。
【図３４Ｃ】マイクロ波加熱システムの実施形態の背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
定義
本明細書において使用されるとき、非モード式プレート間マイクロ波印加装置は、プレート間に負荷を受け入れるように構成された少なくとも２枚のプレートを有する任意のマイクロ波印加装置であって、負荷へとマイクロ波エネルギーを加える目的のためにプレート間に電磁界を生成するように構成され、負荷における電磁界の強度が共振用のエンクロージャの内側に形成される定在波モードに依存しないように設計されているマイクロ波印加装置である。
【００１６】
用語「マイクロ波源」は、本明細書において使用されるとき、約３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚの周波数範囲の電磁放射を生成する任意の装置を指す。
【００１７】
用語「プレート」は、導体、半導体、金属などといった少なくとも或る程度は導電性である材料からなる表面を指すことを意図している。プレートは、平行、部分的に平行、または非平行な平坦な表面を備えることができる。プレートはまた、円柱、球、または任意の幾何学的な二次元または三次元の形状など、非平坦な表面を備えてもよく、各々の表面のエリアが固定または可変であってよく、表面の間の距離が固定または可変であってよい。
【実施例】
【００１８】
本明細書に提示される本発明の種々の実施形態は、本発明をどのように実施するのかを示しており、本発明が既存の方法に対して有する種々の利点を示している。
【００１９】
本明細書に記載の非モード式プレート間マイクロ波印加装置またはその均等な変形形態  を使用して負荷を直接加熱することによって、非モード式プレート間マイクロ波印加装置をきわめて小さくすることができ、きわめてわずかな電力しか必要とせずに、プレート間に負荷を均一に配置し、かつ加熱を良好に制御することができること、プレートを自動的に近付けることによって非モード式プレート間マイクロ波印加装置を自動的に形成することができ、したがって負荷を印加装置のプレート間に出し入れすることが可能になること、非モード式プレート間マイクロ波印加装置を、設備から設備へと移動する負荷ホルダに組み込むことができること、複数の負荷のための独立した印加装置を、トレイ、ラック、または容器をきわめて迅速に加熱するためにコンパクトな様相でグループ化することができること、遮蔽用のエンクロージャが、モードの共振空洞、すなわち空洞共振器として働くことなく非モード式プレート間マイクロ波印加装置を囲むことができることを含むいくつかの有益な効果を達成することができる。
【００２０】
非モード式プレート間マイクロ波印加装置を、例えばＲＬＣ回路などの電磁チューニング装置を含むこと、ならびにプレート間の距離またはプレートのエリアの調節によってプレートのインピーダンスを調節することの両方によって、電気的にチューニングまたは調節することができる。また、印加装置の電気特性を、マイクロ波源の周波数を調節することによって変化させることもでき；非モード式プレート間マイクロ波印加装置のプレートは、負荷（管、組織カセット、フローリアクタ、または任意の物体など）の加熱を可能にする種々の形状、サイズ、および表面を有することができ；プレートおよび非共振のエンクロージャは、温度（負荷の温度など）または他の測定可能な特性（例えば、蛍光など）を接触式または非接触のセンサを使用して測定可能にするか、あるいはエンクロージャおよびプレートを通して試薬を施すことを可能にする開口を含むことができる。
【００２１】
シングルモードおよびマルチモードのマイクロ波システムと比べた、非モード式プレート間マイクロ波印加装置が有することができる上述の有益な効果および他の利点が、図面に示され、以下にさらに詳しく説明される。本明細書に記載の実施形態は、あくまでも例示であり、多数の同等の実施形態および応用を、本発明の範囲において実現できることを、当業者であれば容易に理解可能であろう。
【００２２】
図１Ａは、マルチモードマイクロ波印加装置１００を示しており、印加装置の内部に配置された顕微鏡用スライドなどの負荷ホルダ１１１上に負荷１０４が配置されている。印加装置は、供給源からの電磁エネルギーを負荷へと移すための装置である。マイクロ波印加装置１００に関して示されているとおり、マイクロ波源２０６が、共振空洞１０９へとマイクロ波エネルギーを放射する。マイクロ波は、典型的には、１ｃｍ〜１メートルの間の波長を有し、３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚの間の周波数範囲で動作する。２．４５ＧＨｚの周波数を有するマイクロ波源２０６が、研究室での反応を含む多くの用途に適した侵入深さを有する。２．４ＧＨｚのマイクロ波の波長は、空気中で約１２．２ｃｍである。共振空洞を含むマイクロ波印加装置において、マイクロ波エネルギーは、極小および極大を有する定在波１１３のモードパターンを形成する。これに対応して、空洞内にマルチモードパターンの極小（または、節１０３）および極大（腹１０１）を呈する高エネルギー密度および低エネルギー密度（あるいは、高温スポットおよび低温スポット）のパターンが得られる。共振空洞１０９を有するマルチモードマイクロ波印加装置は、典型的には、３つの次元のすべてにおいて波長の数倍に相当するサイズを有するように寸法付けられる。規則的な極小および極大を有するモードパターンは、負荷の位置および負荷の誘電特性に応じてさまざまである。これが、とりわけ負荷１０４が空洞の寸法と比べて小さく、反応混合物および組織サンプルなどの時間的に変化する誘電特性および体積を有する場合に、そのような印加装置の制御をきわめて困難にする。一部のマルチモードマイクロ波印加装置においては、負荷の加熱の不均一性を低減するために、モード攪拌装置または電磁界攪拌装置１０７などの装置が、空洞内のマイクロ波放射のモードパターンに変化を生じさせるために含まれることができる。さらに、ターンテーブル１０５が、やはり負荷の加熱の不均一性を低減するために、モードパターンによって負荷１０４を移動させることができる。加熱が不均一になる可能性があるため、マイクロ波加熱装置を使用する研究室の技術は、やはり加熱の不均一性を低減するために、熱的および電磁気的な安定化効果を有するように加熱される液体負荷を含むことが多い。マイクロ波加熱のかなりの部分が間接的であるよう、液体からの熱をサンプルへと伝えることができる。
【００２３】
図１Ｂは、節１０３と腹１０１とを有する定在波１１３を形成するマイクロ波エネルギーを生成するマイクロ波源２０６を有しているシングルモードのマイクロ波印加装置を示している。共振空洞１０９が、所望のモードパターンを可能にする所望の共振特性を有するように寸法付けられている。例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波のための導波路が、典型的には４３ｍｍ×８６ｍｍの寸法を有することができる。負荷ホルダ１１１を、負荷１０４が定在波における腹または極大に位置するように配置することができる。負荷１０４の存在が、モードパターンの極小１０３（または、節）および極大１０１（または、腹）の位置に影響を及ぼす可能性があるため、導電材料または吸収材料からなるスタブなどの物理的なチューニング装置１１６を空洞１０９に配置し、極小１０３および極大１０１の位置を調節すべくスロット１１７を使用して前後に動かすことができる。
【００２４】
図１Ｃは、マイクロ波源２０６を有する別のシングルモードのマイクロ波印加装置１１４を示している。導波路１１５が、内側シリンダ１０９を囲む円形に構成されている。内側シリンダ１０９が、アンテナスロットとして機能する一連のスロット１１０を含んでいる。マイクロ波エネルギー１１３が、スロット１１０を通って内側シリンダ１０９に進入する。どのスロット１１０を通ってマイクロ波エネルギー１０２が進入するかは、負荷ホルダ１０８の負荷１０４に応じて変化でき、したがってマイクロ波エネルギー１１３を、物理的なチューニング装置を手動で調節することなく、自動的に集束または調節することができる。
【００２５】
しかしながら、図１Ｂおよび図１Ｃに示したシングルモードのマイクロ波印加装置は、典型的には、反応瓶内の液体などの単一の円筒形の負荷の加熱に最も適している。上述のように、マルチモードのマイクロ波印加装置は、適切に機能するために、正確な寸法を有する比較的大きな共振空洞を必要とする。
【００２６】
シングルモードの印加装置では、共振空洞のサイズがより小さいが、これは、そのような小さな寸法では１つまたは複数のマイクロ波用スライドなどの負荷の挿入または取り出しが困難になる可能性があるため、問題となる可能性もある。さらに、シングルモードのマイクロ波印加装置において、加熱対象のサンプルを有するマイクロ波用スライドなどの負荷を適切に配置することは困難である。なぜならば、サンプルの一部分が定在波の最大エネルギー密度の地点に位置できる一方で、サンプルの他の部分がわずかにずれ、あるいは大きくずれる可能性があり、結果として、小さな反応瓶においてはあまり目立たない不均一な加熱が、マイクロ波用スライド上の組織サンプルにおいてはきわめて不均一になり、問題となることがあるからである。
【００２７】
図２Ａは、第１のプレート２０２および第２のプレート２０３を含む非モード式プレート間マイクロ波印加装置２１０を示している。プレート２０２および２０３は、金属または他の導体などの任意の適切な材料であってよく、あるいは半導体であってもよい。プレート２０３が、幅（ａ）および長さ（ｂ）を有するものとして示されている。間隔（ｓ）が、プレート２０２およびプレート２０３を隔てている。印加装置２１０のインピーダンスは、少なくとも部分的には、２枚のプレート２０２および２０３の寸法（ａおよびｂ）ならびに２枚のプレート間の距離（ｓ）によって決定される。印加装置２１０のインピーダンスを、加熱のために、所定の負荷２０４に適切に整合させなければならない。
【００２８】
印加装置２１０が、負荷２０４を部分的または完全に囲み、プレート２０２および２０３の間の距離（ｓ）が、典型的にはλ／６未満であり、ここでλは印加されるマイクロ波の波長である。他の実施形態においては、プレート２０２、２０３の間の距離（ｓ）が、λ／６よりも大きくてよく、例えば場合によってはλ／２であってよい。距離（ｓ）は、アーク放電を避けるために充分に大きくなくてはならず、負荷に均一なマイクロ波エネルギーの均一な場を与えるために充分に小さくなければならない。
【００２９】
プレート２０２および２０３の間の物質、例えば、空気または他の流体、および負荷２０４の誘電特性、例えば、誘電率も、印加装置２１０のインピーダンスを左右する。プレート２０２および２０３のサイズおよび形態ならびに距離（ｓ）は、印加装置の適切なインピーダンスを生み出す任意の値を有することができる。多くの実施形態においては、プレート２０２および２０３の両者が、同じまたは類似の寸法を有するが、例えば図１２Ｃおよび１２Ｄの説明においてさらに詳しく後述されるように、プレート２０２および２０３の寸法が異なってもよい用途が存在し得る。さらに、プレート２０２を、いくつかの実施形態においてはプレート２０３とは異なる材料で製作することができる。
【００３０】
図２Ｂは、伝送線２０８によってマイクロ波源２０６に接続されたプレート２０２および２０３を含む非モード式プレート間マイクロ波印加装置２２０を示している。負荷２０４を有する負荷ホルダ２１１が、プレート２０２および２０３の間に配置されている。マイクロ波源２０６がマイクロ波エネルギーを生成するとき、電磁界、すなわち、マイクロ波エネルギー２１３のかなりの部分が、プレート２０２、２０３の間で負荷２０４を通過する。電磁放射、すなわち、マイクロ波エネルギー２１３は、プレートから離れるように伝送されることもあるが、シングルモードまたはマルチモードのマイクロ波印加装置のような定在波は、印加装置２２０を囲むいかなるエンクロージャも共振空洞として働くことがないことを確実にするように注意が払われる場合、強まることがない。
【００３１】
非モード式プレート間マイクロ波印加装置２２０および本発明の他の実施形態において、プレート２０２、２０３の間のＲＦ電圧は、プレートのエリアが波長に比べて小さいため、あらゆる場所で実質的に同じである。
【００３２】
２枚のプレート２０２、２０３が平行であり、誘電体、例えば、空気、流体、または他の誘電体によるすき間で隔てられている場合、プレート間の境界を横切る変位電流の連続性が存在する。同様に、第２の誘電体、例えば、誘電性の負荷ホルダ２１１がすき間を部分的に満たしている場合、２つの誘電領域の境界を横切る変位電流の連続性が存在する。負荷の内部および外部の電界の相対値を割り出すことができる。負荷の内部の電界またはマイクロ波エネルギー２１３が、加熱の源である。
【００３３】
すき間が２つの誘電体（一方が空気であり、一方が負荷である）で満たされている場合、変位電流の連続性は、ベクトルＤが両方の領域において同じ振幅を有することを意味する。すなわち、
Ｄ＝（ε０ε１’Ｅ１）＝（ε０ε２’Ｅ２）
であり、したがって
Ｅ２＝（ε１／ε２）Ｅ１
である。
【００３４】
したがって、負荷における電界は、係数（１／ε２’）だけ空隙における電界よりも小さい。
【００３５】
誘電体の境界を横切る変位電流の連続性は、境界の界面に垂直な変位電流の成分が最大であることであり、これが非モード式プレート間マイクロ波加熱印加装置に使用されることを意味する。
【００３６】
図２Ｃは、非共振のエンクロージャ２０９と、負荷ホルダ２１１上の負荷２０４を囲む２枚の金属プレート２０２および２０３によって形成された印加装置２１０とを含むマイクロ波加熱システム２００の実施形態を示している。非共振のエンクロージャ２０９は、さまざまな寸法を有することができ、さまざまな材料から形成することができる。
【００３７】
印加装置２１０が、伝送線２０８、例えば同軸ケーブルを介してマイクロ波源２０６（例えば、マイクロ波発生装置）へと接続されている。非共振のエンクロージャ２０９を、選択された周波数についてのカットオフ条件を満たすように寸法を選択することによって、非共振となるように構成することができる。
【００３８】
印加装置２１０のインピーダンスを、適切な寸法を選択し、あるいはマイクロ波源２０６からプレート２０２、２０３へと到来するマイクロ波エネルギーの電磁特性を変化させる１つまたは複数の電気チューニング装置２０７を使用することによって、適切に整合させることができる。例えば、チューニング装置２０７の抵抗／誘導／容量（ＲＬＣ）特性を調節することによって、印加装置２１０の全体としてのインピーダンスの整合を調節し、これによって、加熱システムの効率を変化させることが可能である。本明細書において、チューニング装置２０７は、一般に、能動装置のインピーダンスを伝送線に整合させようとする受動部品または能動部品を含んでいるネットワークである。例えば反射される電力または負荷の温度を監視し、チューニング装置へのフィードバック信号として使用することによって、印加装置を、システムの加熱効率を最適化するように調節することが可能である。
【００３９】
本明細書において、用語「インピーダンス」または「インピーダンス整合」が印加装置に関して使用される場合、この用語が、印加装置と負荷との間の或る程度のインピーダンス整合を有する印加装置を広く指すことに留意されたい。インピーダンス整合の程度は、加熱プロセスの最中に変化しても、異なる負荷と動作条件との間で変化してもよい。インピーダンス整合の程度は、ゼロ付近から１００％まで変化することが可能である。印加装置が或る程度のインピーダンス整合を有する限りにおいて、特定量のエネルギーが負荷へと移される。インピーダンス整合が、プロセスのいかなる期間においてもインピーダンス条件を最大限に整合またはほぼ最適に整合させなければならないという意味ではないことに留意されたい。印加装置において或る程度のインピーダンス整合を有すれば充分である。負荷へと移される総エネルギーは、効率および印加装置へと加えられる電力の量の関数になる。多くのさまざまな応用（その一部が、本明細書において説明される）を、マイクロ波加熱の性能を損なうことなく、きわめて低い効率で実施することができる。また、電磁界の集中の効果および均一な加熱は、たとえシステムの効率がきわめて低くても不変である。
【００４０】
２枚の導電プレートで構成される一般的な非モード式印加装置は、マイクロ波信号がプレート間に供給される場合に、プレート間に電磁界を生成する。電磁界は、プレート間に位置する任意の誘電性の負荷の加熱に大きく貢献する強力な電気成分をプレート間に有する。実際には、この形式の一般的な印加装置は、多少なりともあらゆる方向に電磁界を放射するため、遮蔽用のエンクロージャを有することが望ましいことがある。しかしながら、遮蔽用のエンクロージャが、所与の周波数における共振条件に関係する寸法を有する場合、エンクロージャがカットオフ周波数よりも上で共振する共振空洞として働き、印加装置の機能を妨げることが可能な定在波を有するモードパターンをエンクロージャの内側に生じさせ、印加装置の制御性を低下させる可能性がある。例えば、上述のように、２．４５ＧＨｚのマイクロ波のための導波路は、典型的には４３ｍｍ×８６ｍｍの寸法を有することができる。したがって、非共振のエンクロージャ２０９は、少なくとも１つの次元において４３ｍｍ×８６ｍｍよりも小さい寸法を有することができる。例えば、非共振のエンクロージャ２０９を、４０ｍｍ×４０ｍｍまたはそれよりも小さい寸法にすることで、非共振のエンクロージャ２０９の内側の定在波の生成を防止することができる。より大きな寸法またはより小さな寸法も、プレート２０２および２０３の間の電磁界に影響を及ぼす可能性がある定在波の生成を抑えるように注意が払われる限りにおいて、使用することができる。
【００４１】
エンクロージャの寸法を共振条件に関する寸法よりも小さく、すなわち、カットオフ周波数未満に保つことによって、この妨害を効果的に回避することが可能である。非共振のエンクロージャを実現するための別のやり方は、吸収性または減衰性の材料をエンクロージャの中に含むことである。これは、遮蔽用のエンクロージャをカットオフ条件のための寸法よりも大きい寸法を有しつつ使用することができる１つのやり方である。
【００４２】
本明細書において使用されるとき、非共振のエンクロージャは、有意なモードパターンまたは定在波を生じることがなく、また加熱のためにマイクロ波エネルギーを集束または他の方法で集めるためにエンクロージャに依存することなく、マイクロ波印加装置を囲み、あるいは少なくとも部分的に囲むエンクロージャを指す。
【００４３】
非共振のエンクロージャ２０９は、導電性の表面を含むことができ、図示の実施形態においては矩形の外形である。例えば、非共振のエンクロージャ２０９は、アルミニウム、銅、真ちゅう、半導体材料、または材料の組み合わせなどから作られた導電性の空洞を形成することができる。しかしながら、他の材料も使用できることに留意されたい。
【００４４】
本発明の種々の実施形態は、定在波によって極大または高温スポットを強め、あるいは他のやり方でマイクロ波エネルギーの集中場を生成すべくマイクロ波エネルギーを反射させ、集束させ、または集めるために、非共振のエンクロージャに依存しない。しかしながら、非共振のエンクロージャ２０９は、マイクロ波放射が漏れ出したり、あるいは他のかたちで非共振のエンクロージャの外側の品物に影響を及ぼす可能性がある電磁妨害を生成することを抑制または防止するための電磁遮蔽として機能することができる。したがって、非共振のエンクロージャの材料は、開口または穴を有することができ、あるいは電磁遮蔽として機能するメッシュで作られてもよい。
【００４５】
また、非共振のエンクロージャ２０９が、例えば球形、楕円形、立方体、三角形、円柱形など、矩形以外の他の形状の外形を有してもよいことに留意されたい。非共振のエンクロージャ２０９の形状およびサイズは、相補的に形作られる負荷ホルダ２１１（例えば、顕微鏡用スライドまたは反応瓶であり、非共振のエンクロージャの内側に取り出し可能に配置されても、恒久的に固定されてもよい）にもとづくことができ、そのような負荷ホルダ２１１を受け入れるように構成することができる。マイクロ波印加装置２００の種々の実施形態は、顕微鏡用スライドおよび組織カセットなどの平坦な負荷の加熱にきわめて適するが、種々の実施形態が、反応瓶またはガラススラブに限られず、流体または他の物体を内部または表面に受け入れることが可能である任意の種類の容器または構造を備えることができることに留意されたい。例えば、反応瓶の代わりに、球、管、毛細管構造、薄膜基板、ガラススラブ、顕微鏡用スライド、マイクロタイタープレート、マイクロ流体装置、マイクロアレイ、微細加工構造などを備えることができる。
【００４６】
さらに、一実施形態における非共振のエンクロージャ２０９のカットオフ周波数は、非共振のエンクロージャ２０９の高さ（ｈ）、幅（ｗ）、および奥行き（ｄ）の寸法によって決定される。したがって、多くの実施形態における寸法は、特定のマイクロ波、例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波のモードの伝播を防止するために充分に小さくなるように選択される。
【００４７】
種々の実施形態において、印加装置２１０は、負荷２０４を実質的に囲むように構成される。したがって、動作において、多くの場所において負荷２０４と結合および相互作用する、きわめて広帯域の周波数および一様な電界が得られる。印加装置が、印加装置および負荷のインピーダンスが所望の加熱効果をもたらすために充分に整合している限りにおいて任意の寸法を有してよいことに留意されたい。
【００４８】
種々の実施形態において、印加装置２１０は、必要とされる出力を維持するように寸法付けられた金属プレートから形成される。出力は、シングルモードまたはマルチモードの共振空洞マイクロ波印加装置が必要とする出力と比べ、きわめて低くてよい。例えば、出力は、プレートのサイズおよび構成、加熱対象の負荷、ならびにマイクロ波源の特性に応じて、１ミリワット〜１００ミリワット、１００ミリワット〜１ワット、１ワット〜１０ワット、または１０ワット〜１００ワット、あるいはそれ以上であってよい。
【００４９】
いくつかの実施形態においては、印加装置２１０を、銅、金、真ちゅう、アルミニウム、ならびにポリマー、半導体材料、または上述の材料の組み合わせなどの非導電性材料の芯を金属でコートした構造などの、厚さ１ミリメートル（１ｍｍ）のプレート２０２、２０３から形成することができる。いくつかの実施形態においては、プレート２０２、２０３が、例えば１００ワット〜５００ワットまたはそれ以上の電力によって生成される電界を維持するために充分な厚さであってよい。印加装置２１０を、負荷の周囲に配置されたプリント回路板から形成してもよい。プリント回路板は、負荷の周囲に形成することが可能である可撓な種類のプリント回路板であってよい。印加装置を、基板上にステレオリソグラフィによって印刷し、負荷の周囲に配置してもよい。
【００５０】
動作時、負荷２０４は、印加装置２１０の内側または部分的に内側に配置または固定される。一様な電界が、印加装置の２枚のプレートの間に確立され、したがって負荷が電磁界にきわめて均一に曝され、負荷をきわめて一様に加熱する。多くの典型的な実施形態においては、印加装置２１０から伝播した電界が、導電性のエンクロージャ、すなわち、非共振のエンクロージャ２０９の内側にも収容される。しかしながら、種々の実施形態において、きわめて弱い電力を使用できるため、遮蔽の程度はきわめて低くてよく、実際に遮蔽がまったく不要となることがある。
【００５１】
種々の実施形態が、複数のマイクロ波源２０６および印加装置２１０を使用して動作することが可能であり、それらが種々の実施形態においてシングルエンド印加装置または平衡印加装置であることに留意されたい。印加装置２１０を、対応する低Ｑ値〜高Ｑ値を有する広帯域〜狭帯域の特性を有するように製造することが可能である。したがって、印加装置２１０は、幅広い範囲の周波数にわたって負荷に充分に整合したインピーダンスを有することが可能である。周波数帯特性を、用途に応じて選択することが可能である。多くの場合、印加装置が特定の周波数に高くは整合しない広帯域の特性が望まれる。したがって、マイクロ波加熱システム２００の構成は、加熱対象の負荷２０４にあまり依存しない。
【００５２】
種々の実施形態において、印加装置の種類は、図２Ｃに示されるような平衡印加装置、または図２Ｄに示されるように一端を接地に接続することができるシングルエンド閉ループ印加装置であってよい。平衡印加装置は、平衡不平衡変成器（バラン）を使用して対称に供給を行なうことができる。本明細書において使用されるとき、バランは、シングルエンド伝送線を、正確に同じ特性および接地に対する対称性を有する対称な１対の伝送線へと変換する装置を指す。本明細書において使用されるとき、シングルエンド印加装置は、１本の伝送線によって通常は一端へと供給が行なわれる印加装置を指す。本明細書において使用されるとき、平衡印加装置は、接地に対して対称の２本の伝送線によって供給が行なわれる印加装置を指す。たとえ特定の実施形態において１種類の印加装置だけしか説明されていなくても、本明細書に記載のすべての実施形態において、本明細書に記載のすべての種類の印加装置を使用することが可能であることに留意されたい。
【００５３】
印加装置の特性および印加装置によって生成される電界を、印加装置のプレートのエリア、プレートの寸法（ａ）および（ｂ）、印加装置のプレート間の間隔（ｓ）、ならびにプレートの物理的な形態などといった印加装置のパラメータの特定の値を組み合わせることによって、負荷を囲むように調節またはカスタマイズすることが可能である。これらのパラメータを変化させることによって、電界を、例えば負荷へと一様に分布させることが可能である。電界の強度および分布は、印加装置のプレート間に導入される任意の誘電体によっても影響される。負荷ホルダならびに他の保持用の構造および部品が、印加装置における電界の分布に影響を及ぼす。しかしながら、いずれの非共振のエンクロージャ２０９などのエンクロージャも、シングルモードおよびマルチモードのマイクロ波印加装置において生じるような定在波の強まりを生じることがないように寸法付け、または他のやり方で構成しなければならない。
【００５４】
再び図２Ａを参照すると、プレートの寸法（ａ）および（ｂ）、印加装置のプレート間の間隔（ｓ）、ならびに印加装置２１０の物理的な形態が、印加装置２１０のインピーダンスおよび中心周波数を決定する。したがって、マイクロ波加熱システム２００の用途または使用に応じて、プレートの寸法（ａ）および（ｂ）、印加装置のプレート間の間隔（ｓ）、ならびにプレートの物理的な形態を、例えば所望の寸法、必要な寸法、または最適な寸法が得られるように、相応に調節することができる。プレートの形状は、楕円形、円形、正方形、矩形、三角形、八面体、多面体、あるいは任意の他の単曲面または複曲面など、任意の幾何学的な形状を有することが可能である。
【００５５】
種々の実施形態において、印加装置２１０は、負荷２０４の一部または全体を覆うシングルエンド印加装置または平衡印加装置である。しかしながら、負荷２０４が、いくつかの実施形態においては印加装置２１０の端部を過ぎて延びてもよいことに留意されたい。
【００５６】
図２Ｅは、図２Ｃに示した平衡実施形態と実質的に同様であってよいが、接地に接続された中央のプレート２０１が追加されている非モード式プレート間マイクロ波印加装置２００の実施形態を示している。追加された中央のプレートが、平衡非モード式プレート間マイクロ波印加装置が形成され、負荷容量が２倍にされるように２つの負荷２０４および２つの負荷ホルダ２１１をプレート間に配置することを可能にしている。３枚プレートまたは「ｎ」枚プレートの非モード式マイクロ波印加装置の他の実施形態を、マイクロ波源を１枚のプレートへと接続し、接地を隣のプレートへと接続し、この構造を「ｎ」回繰り返すことによって、平坦なプレート、波形のプレート、円筒形のプレート、または任意の種類のプレートを使用して構成することが可能である。
【００５７】
図３Ａは、非共振のエンクロージャを有する非モード式プレート間マイクロ波印加装置３００を示しており、非共振のエンクロージャが、マイクロ波の減衰用の内面３１０を有している。加えられる電力に応じて、マイクロ波の減衰用の内面３１０は、いつかの実施形態において、モードパターン、定在波、または印加装置３００の所望の動作を妨げかねない他の妨害信号の高まりを防止するために有益となり得る。低電力の実施形態においては、とくにマイクロ波を減衰させる表面の必要性は、低くなることがある。マイクロ波印加装置３００は、平衡構成でチューニング装置２０７ならびにプレート３０２および３０３に接続されたマイクロ波源２０６を有している。負荷３０４が、プレート３０２および３０３の間の負荷ホルダ３１１に配置されている。エンクロージャ３０９は、モード性のマイクロ波エネルギーの強まりを防止する寸法を有することができ、すなわち所望のカットオフ周波数の波長よりも小さい寸法を有することができる。しかしながら、エンクロージャ３０９について、他の寸法も実質的な非共振を保ちつつ使用することができる。所望のマイクロ波の波長に対して実質的に非反射性である表面３１０を含むことができる。表面３１０を、マイクロ波を減衰させる材料で形成することができ、またはマイクロ波を減衰させるコーティングでコートすることができる。マイクロ波を減衰させる材料の例として、導電性の発泡体、ステンレス鋼繊維などの細い導電繊維を含むマイクロ波吸収塗料、またはカーボンもしくはグラファイト混合塗料、あるいは他のコーティング材料など、多数の種類の吸収または散乱材料を挙げることができる。
【００５８】
図３Ｂは、非共振のエンクロージャを生成するためにマイクロ波を減衰させる表面３１４をエンクロージャ３０９に含めることができることを示している。マイクロ波を減衰させる表面３１４は、マイクロ波を捕捉して減衰させるように設計された円錐、バッフル、ピラミッド、または他の突き出した物理的構造などの無響室に使用される要素を含むことができる。
【００５９】
図２Ａ〜２Ｄならびに図３Ａ〜３Ｂに示したような非モード式プレート間マイクロ波印加装置の特定の利点を示すために、定在波またはモードパターンの生成に依存する共振空洞を含む従来からのマルチモードのマイクロ波印加装置が、一般に複数の設備を単一の器具に一体化させるにはかさばりすぎであることを考慮すべきである。そのような種類の印加装置は、図１Ａ〜図１Ｃに関して上述されている。さらに、そのような種類の印加装置は、顕微鏡用スライド上の複数の平坦な試料を取り扱うようにはうまく構成されていない。しかしながら、本発明の種々の実施形態において説明されるような非モード式プレート間マイクロ波印加装置は、単一の器具における複数の設備（インスタンシエーション）にきわめてよく適する（とりわけ、負荷がマイクロ波スライドなどの小さくて平坦な負荷である場合）ことができ、さらには洗浄液もしくは他の流体または試薬を顕微鏡用スライドへと運ぶことができる配管のインライン加熱にきわめてよく適することができる。
【００６０】
図４は、非モード式プレート間マイクロ波印加装置の種々の実施形態をどのように器具内部での複数の使用に合わせて構成できるのかについての一例として役立つ自動スライド染色システム４００の図である。非モード式プレート間マイクロ波印加装置の種々の実施形態は、コンパクトにすることが可能であり、共振空洞を有するマイクロ波の印加に比べて比較的少ない電力しか使用しないため、そのような実施形態は、自動スライド染色システム４００などの器具またはシステムにおいて使用するためにきわめて有益となり得る。さらに、自動スライド染色システム４００は、複数のサンプルを並列に処理するように構成されているため、そのような処理が、染色プロセスの種々の地点での制御された加熱を必要とする。さらに、本明細書に記載のプレート間マイクロ波印加装置は、複数の個別に制御可能なヒータが必要とされる場所の加熱にきわめてよく適するという利点を有している。さらに、非モード式プレート間マイクロ波印加装置は、顕微鏡用スライド上の細胞または組織、組織カセット、あるいは管またはトレイなどのプレート間に収まる任意の負荷など、平坦な負荷を加熱するように構成することができる。
【００６１】
自動スライド染色システム４００は、組み込まれたＰＣおよび表示画面を含むことができるユーザインターフェイス４１０を含んでいる。自動スライド染色システムは、カバースリッパ４０２ならびに染色すべき顕微鏡用スライドを有するスライドラックをスライドラックポート４０５から種々の処理設備へと運ぶスライドラック搬送ロボット４１２などのスライドハンドリング装置を含むことができる。処理設備として、他の処理工程の前、最中、または後にスライドラックのスライドが保持される待機ステーション４０３、組織サンプルがスライドへの付着を確実にすべく焼成される焼成ステーション４０４、パラフィンがスライド上のサンプルから取り除かれる脱蝋ステーション４０６、熱によって引き起こされるエピトープの回復が実施されるターゲット回復ステーション４０７、免疫組織化学（ＩＨＣ）染色モジュール４０８、およびｉｎ−ｓｉｔｕハイブリッド形成（ＩＳＨ）染色モジュール４０９を挙げることができる。染色システム４００は、試薬混合／プローブ洗浄ステーション４１６、試薬ステーション４１８、ならびに染色モジュール４１２（ＩＨＣ）および４１４（ＩＳＨ）の間を移動するロボットプローブ４１４を含むことができる。バルク流体ボトル４２４は、洗浄および緩衝のための流体を含むことができ、バルク流体ボトル４２４は、ターゲット回復ステーション４０７、脱蝋ステーション４０６、ＩＨＣ染色モジュール４０８、およびＩＳＨ染色モジュール４０９に流体を供給するために、バルブ４２２およびポンプ４２０に接続することができる。ステーションおよびモジュールからの使用済みの流体を、流体管理モジュール４２６を介して廃棄物容器４２８に接続することができる。制御モジュール４３０が、マイクロ波源を必要とするモジュールへとつながるマイクロ波源２０６を備えることができる。
【００６２】
図５Ａは、個々の浸漬タンク５１６を有する浸漬タンクモジュール５００の直交図である。スライドラック５１５を、浸漬タンク５１６のうちの１つに挿入することができる。このような用途に本発明の実施形態（すなわち、非モード式プレート間マイクロ波印加装置）を使用するきわめて明白な利点は、各々が別個独立した非モード式プレート間マイクロ波印加装置を有している複数の浸漬タンク５１６を近接させて配置することが可能である点にある。共振空洞を必要とするシングルモードまたはマルチモードのマイクロ波印加装置を使用したのでは、密に接続されるが別個独立であるマイクロ波浸漬タンク印加装置を実現することが、きわめて困難であると考えられる。
【００６３】
図５Ｂは、非モード式プレート間マイクロ波印加装置を有する浸漬タンク５１６の端面図を示している。プレート５０２および５０３が、伝送線５０８を介してマイクロ波源２０６へと接続されている。負荷５０４は、液体５０５において加熱によってパラフィンが除去される組織サンプルであってよい。この実施形態において、プレート５０２、５０３を、ライナまたは容器５１３に収容されたパラフィン除去液５０５に浸漬することができる。容器５１３は、共振空洞として働くことがない任意の材料で製作することができる。また、個々の用途が熱の保持または放散のどちらを必要とするかに応じて、熱を良好に案内または伝達する材料、あるいは良好に絶縁する材料で製作することができる。いくつかの用途においては、プレート５０２、５０３および伝送線５０８を、液体５０５に直接曝されることがないようにコートすることが好都合なことがある。そのようなコーティングを、当然ながら、マイクロ波に関して実質的に透過性であるように設計することができる。１つまたは複数のスライド／負荷ホルダ５１１を保持するスライドラック５１５を、浸漬タンク５１６へと導入することができ、流体が、浸漬タンク５１６の底部のポート５１８を通って浸漬タンクに出入りすることができる。非共振のエンクロージャ５０９が、液体の容器５１３を囲んでおり、隣のタンク５１６およびそれらの中身を、プレート５０２および５０３から発せられるマイクロ波放射から遮蔽するように機能することができる。非共振のエンクロージャ５０９を、定在波の発達を防止するために充分小さくなるように寸法付けることができる。あるいは、非共振のエンクロージャ５０９を、定在波を減衰させ、または定在波の高まりを防止する材料もしくはコーティングを使用して、非共振にすることができる。プレート５０２、５０３が、両方とも液体５０３および容器５１０とともに配置されるものとして図示されているが、プレート５０２、５０３が容器５１０の外にある他の実施形態を構成することもできる。
【００６４】
いくつかの実施形態においては、顕微鏡用スライド５１１上の生体サンプル５０４の前処理を、非モード式プレート間マイクロ波印加装置を形成するプレート５０２および５０３の間にサンプル５０４を配置することによって実施することができる。マイクロ波源２０６が、マイクロ波印加装置のプレート５０２および５０３へと接続され、電磁界がプレート間に生成されることで、負荷、すなわちサンプル５０４が加熱される。種々の前処理工程が、加熱を必要とする。例えば、流体５０５を蝋の融点を上回る温度へと加熱することによる脱蝋を実施することができる。流体５０５は、ターゲット回復バッファなどの熱によるターゲットの回復に適した流体を備えることができる。プレート５０２および５０３を備える非モード式プレート間マイクロ波印加装置が、例えば摂氏９７度など、熱によるターゲットの回復に適した温度まで流体５０５を加熱すべく電磁界を加えることができる。いくつかの実施形態においては、脱蝋およびターゲットの回復を同時に実施することができる。
【００６５】
ｉｎ−ｓｉｔｕハイブリッド形成プロセスについては、前処理工程が、摂氏８０〜１００度または任意の所望の温度で実施することができる変性工程を含むことができる。
【００６６】
同じまたは類似の方法を、図６に示されて後述される実施形態を使用して実施することができる。
【００６７】
図６は、図５Ａに示して上述した実施形態に類似した非モード式プレート間マイクロ波印加装置を有する浸漬タンク６１６を示している。いくつかの用途においては、プレート６０２、６０３を、液体６０５に直接触れることがなく、いかなる特別なコーティングも不要であるように配置することが、有益となり得る。図６の実施形態においては、非モード式プレート間マイクロ波印加装置が、ライナまたは容器６１３の外側に配置されたプレート６０２、６０３を備えている。プレート６０２、６０３は、伝送線６０８を介してマイクロ波源２０６へと接続されている。組織サンプルまたは負荷６０４を含むスライド６１１を有しているスライドラック６１５を、非モード式マイクロ波印加装置のプレート６０２、６０３の内側に配置し、容器６１３の壁および液体６０５を通して直接、迅速、かつ正確に加熱することができる。非共振のエンクロージャ６０９が、電磁気の遮蔽として機能するが、モードパターンの形成を防止するような寸法付けや、マイクロ波の減衰によって、共振空洞としては機能しない。図７Ａおよび図７Ｂは、乾燥または焼成モジュール７００において使用される非モード式プレート間マイクロ波印加装置を示している。スライド７１１ならびに組織サンプルまたは負荷７０４を有するスライドラック７１５を、伝送線７０８を介してマイクロ波源２０６に接続されたプレート７０２、７０３の間に配置することができる。非共振のエンクロージャ７０９が、プレートおよび負荷の周囲の電磁遮蔽として機能する。焼成モジュール７００がスライド７１１の焼成に従来からの印加装置からの強制の高温空気を使用するならば、より大きな気流および対流を可能にするために、エンクロージャ７１９などのかなり大型のエンクロージャが使用されることがある。しかしながら、非モード式プレート間マイクロ波印加装置は、気流およびそれに伴う大きなサイズのエンクロージャに依存することなく、焼成を実施することが可能である。これは、非モード式プレート間マイクロ波印加装置のいくつかの実施形態を、それらを比較的小さく製造することが可能であるがゆえに、後付けまたは従来からの印加装置の置き換えに利用することができるという考え方も示している。
【００６８】
図８Ａは、上述の図４および関連の説明に示したとおりの免疫組織化学染色モジュール４０８またはｉｎ−ｓｉｔｕハイブリッド形成染色モジュール４０９のいずれかであってよい毛細管染色モジュール８００を示している。上述した他の例示的なモジュールと同様に、スライドラック８１５を、処理のために毛細管染色モジュール８００へと導入することができる。
【００６９】
いくつかの実施形態においては、試薬８２６をサンプル８２４へと施した後、プレート８２２およびプレート８２３によってマイクロ波源２０６に接続された非モード式プレート間マイクロ波印加装置が形成されるように、スライドラック８１５および蓋８０７の一方または両方の回転または任意の相対移動によってスライドラック８１５と蓋８０７とを一体に合わせることができる。次いで、非モード式プレート間マイクロ波印加装置を、サンプルの培養に使用することができる。いくつかの実施形態においては、サンプルの培養を、所望の温度で或る時間帯にわたって抗体試薬、分子プローブ、検出試薬、視覚化試薬、または任意の所望の試薬とともに実施することが望ましいことがある。例えば、抗体の培養を、免疫組織化学反応を高速化するために、摂氏３７度などの室温を上回る温度で実施することができる。他の実施形態においては、ｉｎ−ｓｉｔｕハイブリッド形成のための分子プローブによる培養を、２０〜４５℃の間の任意の温度で実施することができる。
【００７０】
いくつかのきわめて高速のプロトコルにおいては、スライドラック８１５によって保持されたスライドまたは負荷ホルダ８１４へとディスペンスされた洗浄バッファ８２６を加熱することが好都合である。そのようにすることによって、負荷ホルダ８１４および負荷８２４の温度を、冷たい洗浄剤の適用によって冷却されるよりもむしろ、所望の培養温度により近い温度に維持することが可能である。洗浄バッファ８２６の加熱は、流体８２６で満たされたときに非モード式プレート間マイクロ波印加装置８１０の負荷として機能する管８０４に洗浄バッファ８２６を通すことによって達成できる。
【００７１】
図８Ｂは、プレート８０２および８０３を備える非モード式プレート間マイクロ波印加装置８１０を、負荷８０４（例えば、プレート８０２および８０３の間を通って曲げられた、流体で満たされた管）とともに示している。
【００７２】
図８Ｃは、顕微鏡用スライドなどの負荷ホルダ８１４を保持するスライドラック８１５を枢動させることで、カバーまたは蓋８０７の付近にカバーまたは蓋８０７に実質的に平行に位置させ、近付けられたときに蓋８０７とスライド８１４との間に毛細管のすき間を形成できるように構成されている染色モジュール８００を示している。バッファなどの流体８２６を、ディスペンスノズル８２５から負荷ホルダ８１４および負荷８２４（例えば、染色または他の方法で処理されるべき組織サンプル）へとディスペンスすることができる。マイクロ波源２０６から伝送線８０８を介してマイクロ波エネルギーが加えられたとき、負荷８０４（例えば、流体で満たされた管）が、負荷８０４を加熱するプレート８０２および８０３を通過する非モード式プレート間マイクロ波印加装置８１０を使用して、ディスペンスされる流体を加熱することができる。液体８０４は、気泡トラップおよびディスペンスシステム８１７を通ってノズル８２５まで進む。
【００７３】
試薬を、開口８２５を通してスライド８１４へとディスペンスすることができる。例えば、抗体または分子プローブを負荷８２４（すなわち、サンプル）に触れるようにディスペンスすることができる。
【００７４】
さらに図８Ｃには、蓋８０７に隣接して位置するプレート８２２および負荷ホルダ８１４に隣接して位置する第２のプレート８２３が示されている。負荷ホルダ（例えば、スライド８１４）および蓋８０７が毛細管のすき間を形成するように近付けられるとき、プレート８２２および８２３は、伝送線８０８を介してマイクロ波源２０６へと接続される。
【００７５】
インラインでの流体加熱と顕微鏡用スライドの培養のための加熱はともに、非モード式プレート間マイクロ波印加装置の多様な応用の可能性を例示する典型的な実施形態である。
【００７６】
図９Ａおよび図９Ｂは、ターゲット回復モジュール９００を、モジュール９００へと挿入することができるスライドラック９１５とともに示している。負荷または組織サンプル９０４を有する負荷ホルダまたはスライド９１１をプレート９０２、９０３の間に配置することができ、これらのプレートは、伝送線９０８を介してマイクロ波源２０６へとつながっており、非共振のエンクロージャ９０９によって囲まれている。この実施形態において、プレート９０２、９０３を有する個々の非モード式プレート間マイクロ波印加装置が、別々の浸漬タンク９１３を囲むことができ、各浸漬タンクの流体９０５は、同じ種類の流体であっても、異なる種類の流体であってもよく、流体の加熱温度を各サンプルについて別個独立に制御することができる。各スライドについて異なるターゲット回復溶液および異なる加熱条件が好都合となり得る免疫組織化学の用途においては、このような実施形態が適切となり得る。
【００７７】
図１０は、内側円筒プレート１００３を含んでいるシリンダの周囲に巻き付けられた管１０１１の長さと連通するピペット端１０１７を有するロボットプローブ１０００を示している。外側円筒プレート１００２が、巻き付けられた管１０１１を少なくとも部分的に囲み、負荷１００４、すなわち管１０１１の巻き付けられた部分を加熱するために使用することができる非モード式プレート間マイクロ波印加装置を形成している。非モード式プレート間マイクロ波印加装置のプレート１００２および１００３が、伝送線１００８を介してマイクロ波源２０６へと接続されるとともに、非共振のエンクロージャ１００９によって囲まれている。このような実施形態は、どのようにして非モード式プレート間マイクロ波印加装置が流体の負荷をインラインの様相で加熱でき、したがってコンパクトなロボットの流体工学的設計を維持しつつロボットプローブによってディスペンスされる流体の加熱を可能にできるのかを示している。
【００７８】
図１１Ａは、図２に使用されている非モード式プレート間マイクロ波印加装置の原理と同じ原理を使用する円筒形の非モード式プレート間マイクロ波印加装置１１００を示しており、円筒形の印加装置１１００が、平坦なプレートの印加装置２１０に相当する。図２の印加装置のプレート２０２に相当する円筒形の印加装置のプレートが、図１１の実施形態においては外側の円筒１１０６として形成され、図２の印加装置のプレート２０３に相当する印加装置のプレートが、図１１の実施形態においては内側の円筒１１０２として形成される。処理対象の負荷１１０４が、外側の円筒１１０６と内側の円筒１１０２との間に配置される。外側の円筒１１０６および内側の円筒１１０２が協働し、マイクロ波加熱システム１１００の非モード式プレート間印加装置を形成する。円筒１１０２および１１０６が、伝送線１１０５を介してマイクロ波源２０６へと接続され、チューニング装置２０７を含むことができる。非モード式プレート間マイクロ波印加装置は、図１１Ａに示されているような平衡構成であっても、または図１１Ｂに示されているようなシングルエンド構成であってもよい。円筒形のプレート１１０２、１１０６を、導電材料または半導体材料で製作することが可能である。プレート１１０２および１１０６の円筒形の形態は、考えられる幾何学的形態の一実施例にすぎない。プレート１１０２および１１０６は、負荷を印加装置のプレート間に少なくとも部分的に配置できる限りにおいて、任意の形態を有することができる。さらに、システム１１００は、加えられた周波数のマイクロ波のシステムの外部への伝播を防止するための遮蔽として機能することができ、エンクロージャ１１０７の内側に適切な境界条件を生成することができる非共振のエンクロージャ１１０９を含むことができる。加熱システムの特性は、図１１Ｃに定められるとおりの寸法ｄ、Ｄ、およびＬによって支配される。
【００７９】
不平衡の供給源から供給を受ける平衡印加装置を、平衡不平衡変成器（バラン）を介して接続することができる。平衡印加装置は、供給点に対して対称に構成され、接地に対して対称を保つことで、電流の不平衡および伝送供給線における望ましくない放射を回避する。これが、すべてのエネルギーが印加装置からより効率的に放射されることを確実にする。バラン１１１１は、物理的に、マイクロ波源２０６と印加装置１１００の始まりとの間の任意の場所に配置することが可能である。平衡印加装置の各部およびプレート１１０２、１１０６は、本明細書に記載のシングルエンド印加装置の各部と同じ設計、寸法、および特徴を有することが可能である。
【００８０】
図１２Ａは、支持構造１２１０を含む非モード式プレート間マイクロ波印加装置を示している。支持構造１２１０は、システム１２００内に負荷ホルダ１２０１および負荷１２１２の位置を支持および維持する。支持構造１２１０を、例えばテフロンなどのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料など、マイクロ波に関して透過性または半透過性である任意の適切な材料で形成することができる。また、マイクロ波加熱システム１２００を、本明細書に記載のとおりの周波数カットオフ条件が実現されるようにエンクロージャ１２０９の寸法を設定することによって非共振にすることが可能である。他の実施形態の説明と同様に、プレート１２０２、１２０３は、コネクタ１２０６、１２０７を介してマイクロ波源２０６への伝送線１２０４、１２０５へと接続される。非モード式プレート間マイクロ波印加装置の種々の実施形態において、プレートについてさまざまな形状または形態を使用することができる。プレートの形状のいくつかの実施例が、図１２Ｂ〜１２Ｆに示されている。図１２Ｂは、平坦なタブを備えた管クランプ型のプレートを示している。図１２Ｃは、くさびを形成することができる斜めプレートを示している。図１２Ｄは、リングを形成するプレートを示している。図１２Ｅは、プレートが複数の曲げまたは角度を有してもよいことを示しており、図１２Ｆも同様である。非モード式プレート間マイクロ波印加装置の種々の実施形態を、プレート間に負荷を配置してマイクロ波エネルギーを負荷へと所望のとおりに加えることができる任意の形状へと形成することができる。図２に関して上述したように、プレート間の距離は、図１２Ｂ、図１２Ｃ、図１２Ｄ、および図１２Ｆに示されるように、必ずしも均一である必要はない。
【００８１】
図１２Ｇ〜図１２Ｉは、プレートがまた不連続または開口を含んでもよいという原理を示している。例えば、図１２Ｇは、プレート１２０３が矩形のワイヤメッシュを備えることができることを示している。図１２Ｈは、穴または開口の規則的なパターンを含んでいるプレート１２０３を示している。図１２Ｉは、不規則なパターンまたは開口１２２２（単一の開口または複数の開口であってよい）を含んでいるプレート１２０３を示している。本明細書に記載の他の任意の実施形態は、同様のさまざまなプレート形状および開口を含むことができる。
【００８２】
図１３は、非モード式プレート間マイクロ波印加装置１３００の別の実施形態を示している。図１３は、マイクロ波印加装置１３００の垂直断面を示している。マイクロ波印加装置が、円筒形の非共振のエンクロージャ１３２１を有している。処理対象の負荷１３０１が、負荷ホルダ１３０２に配置されている。負荷ホルダ１３０２は、好ましくはＰＴＦＥなどのマイクロ波に関して透過性の材料で作られる支持構造１３０５および１３０６によって適所に保持されている。支持構造は、印加装置のプレート１３０３および１３０４も適所に保持する。マイクロ波源２０６が、伝送線１３１９、１３２０、１３１３、および１３１４によって印加装置へと接続されている。伝送線は、コネクタ１３１１および１３１２を介してエンクロージャを通して案内されている。チューニング装置１３２２が、伝送線１３１７、１３１８、１３１６、１３２３ならびにコネクタ１３０９および１３１０によって印加装置に取り付けられている。マイクロ波を通さない遮蔽１３０７および１３０８を、伝送線およびチューニング装置から周囲へとマイクロ波が放射されることがないように含むことができる。マイクロ波加熱装置１３００に、非共振のエンクロージャの両端に取り付けられてエンクロージャの内側に圧力を漏らさない区画を形成する金属製の蓋を備えることが可能である。
【００８３】
図１４Ａは、非モード式プレート間マイクロ波印加装置のプレート１４０６および１４０７の間に配置されているフローリアクタ１４１０を含む非モード式プレート間マイクロ波印加装置１４００の断面図を示している。フローリアクタ１４１０は、任意の適切な材料で製作可能である。例えば、フローリアクタ１４１０がガラスまたはＰＴＦＥなどのマイクロ波に関して透過性である材料で作られる場合、負荷がマイクロ波エネルギーによって直接加熱される。フローリアクタ１４１０、すなわち負荷ホルダが、マイクロ波を吸収する材料で作られる場合、負荷ホルダ、例えばフローリアクタ１４１０を加熱することによって負荷を間接的に加熱することもできる。フローリアクタ１４１０は、印加装置のプレート１４０６および１４０７も固定された位置に保持する支持構造１４０８および１４０９によって保持される。支持構造１４０８、１４０９およびフローリアクタ１４１０が、非共振のエンクロージャ１４０５によって囲まれている。
【００８４】
図１４Ｂは、非共振性プレート間マイクロ波印加装置１４００の上面図を示している。図１４Ａにて説明および図示した特定の構成要素は、上面図からの詳細を示すために、図１４Ｂには示されていない。例えば、上側のプレート１４０６、マイクロ波源２０６、コネクタ１４０３、１４０３、および伝送線１４０２は、図１４Ａにて図示および記載されており、図１４Ｂには再掲されていない。非共振のエンクロージャ１４０５が、導電性材料で製作され、図１４Ｂに示されるように両端において金属製の蓋１４２０および１４２１によって閉じられている。フローリアクタが、各側の蓋を通して延び、各端部の端部ピース１４１３および１４１４で終端されている。端部ピースは、フローリアクタの各側に管を接続するための管接続部１４２２、１４２３を有している。管は、フローリアクタに連通する。フローリアクタの一端にポンプを取り付け、他端に収集容器を取り付けることによって、反応混合物（負荷）を、リアクタを通って送り、マイクロ波に曝すことが可能である。反応混合物の温度を、フローリアクタへと挿入された温度測定装置によって測定すること、またはフローリアクタの表面の温度を測定する赤外線パイロメータ１４１８を使用して測定することが可能である。フローリアクタ１４１０を、２ＭＰａ〜５００ＭＰａまたはそれ以上のきわめて高い圧力に耐えるように設計することが可能である。システムにおける流れは、連続的でも間欠的でもよい。
【００８５】
別の実施形態においては、別の例として、図１５Ａ〜図１５Ｄに示されるようなマイクロ波加熱システム１５００を用意することができる。図１５Ａは、非共振のエンクロージャ１５０１の中に５つの毛細管を備えているマイクロ波加熱システムを示している。図１５Ｂは、蓋１５０５を取り除いたマイクロ波加熱システム１５００の図を示している。図１５Ｃは、フローリアクタとして毛細管１５０４を備えているマイクロ波加熱システムを示している。毛細管が、マイクロ波に関して透過性な材料で作られた支持構造１５０７、１５１１によって適所に保持されている。印加装置のプレート１５０９、１５１０も、支持構造１５０７および１５１１によって適所に保持されている。マイクロ波が、マイクロ波源２０６に接続されたコネクタ１５０２、１５０３および伝送線１５０６、１５０８を介して印加装置へと供給される。構造全体が、非共振のエンクロージャ１５０１によって囲まれている。エンクロージャ１５０１は、マイクロ波がエンクロージャの外側に伝播することがないよう、各々の端部において金属製の蓋１５０５、１５１２によって閉じられている。
【００８６】
別の実施形態においては、別の例として、図１６に示されているとおりのマイクロ波加熱システム１６００を用意することができる。図１６は、印加装置の２対のプレート１６０１、１６０３および１６０２、１６０４を備えるマイクロ波加熱システムを示している。２つのシステムに、２つの別々のマイクロ波源２０６および１６１６から供給が行なわれる。処理対象の負荷１６１０を、非共振のエンクロージャ１６１５の中に恒久的または交換可能に取り付けられた反応容器１６０９に収容することが可能である。反応容器は、反応混合物などの流動性の負荷を処理するためのフローリアクタであってよい。印加装置の２対のプレートは、お互いに対して９０度回転して取り付けられている。回転を任意の角度へと行なうことができ、プレートの幾何学的形態が図１６に示した形態以外の形態であってよいことに留意されたい。プレートに、伝送線１６１２、１６１３および１６１１、１６１４ならびにコネクタ１６０６、１６０８および１６０５、１６０７を介して供給が行なわれる。非共振のエンクロージャは、各端部において金属製の蓋で閉じられる（図６を参照）。フローリアクタの場合、蓋は、フローリアクタの管を蓋の外側へと延ばすための開口を有する。
【００８７】
別の実施形態においては、他の例として、図１７に示されているとおりのマイクロ波加熱システム１７００を用意することができる。図１７は、開閉可能な非共振のエンクロージャ１７０５および１７０６を備えるマイクロ波加熱システムを示している。２つの半分が、ヒンジ１７１２によって一体に保持されている。開放構造は、システムへの負荷および負荷ホルダの出し入れを容易かつ便利にする。負荷１７０２を、処理される物体がアンプル１７０１または類似の構造へと挿入される１回限り使用の消耗品の負荷ホルダに収容することが可能である。システム１７００を、加熱の対象が長いフローリアクタなどの長尺の構造であり、システム１７００を開かなければリアクタの取り付けが不可能または不便である場合にも、使用することが可能である。反応容器１７０１が、保持構造１７０７によって適所に保持され、印加装置の下側プレート１７１１も、保持構造１７０７によって適所に保持される。印加装置の上側プレート１７１０が、構造１７０８、１７０９によって適所に保持される。伝送線１７１４は、非共振のエンクロージャ１７０５の上側部分を開くことができるようにするために、可撓な部品１７１５として製作される。マイクロ波が、マイクロ波源２０６から伝送線１７１４、１７１３ならびにコネクタ１７０３および１７０４を介して印加装置のプレートへと供給される。非共振のエンクロージャは、閉鎖位置においてエンクロージャの２つの半分１７０５および１７０６によって形成され、各端部において金属製の蓋で閉じられる（図６を参照）。フローセルの場合、蓋は、管を蓋の外側へと延ばすための開口を有する。
【００８８】
別の実施形態においては、別の例として、図１８に示されているとおりのマイクロ波加熱システム１８００を用意することができる。図１８は、内側円筒１８０１および外側円筒１８０９を有する円筒形の印加装置を備えるマイクロ波加熱システムを示している。処理対象の負荷が、外側円筒部材１８０８ならびにこの円筒部材１８０８の各端部に取り付けられた蓋１８０６および１８０７で構成される反応容器に収容される。円筒部材１８０８は、ガラスまたはＰＴＦＥなどのマイクロ波に関して透過性の材料で作られる。蓋１８０６および１８０７を、任意の適切な材料で製作することが可能である。外側の円筒形の印加装置部分１８０９は、円筒部材１８０８とは別の構成部品でも、円筒部材１８０８の一体の一部分でもよい。外側円筒１８０９を、典型的には、円筒部分１８０８の表面へと金属を付着させることによって円筒部分１８０８と一体にすることが可能である。内側円筒１８０１を、表面の保護層１８０３を有する金属材料で製作することが可能である。保護層は、マイクロ波に関して透過性であり、加えられる処理プロセスに使用される溶媒に化学的に耐える材料で作られる。反応容器に反応混合物（負荷）１８０２を供給するために、両方の蓋１８０６および１８０７は、一方においては入口として使用され、他方においては出口として使用される開口１８０４および１８０５を有している。反応混合物を、反応容器を通って送ることが可能である。両方の開口１８０４および１８０５が閉じられるとき、システム１８００を、反応容器内の静止の負荷１８１２についてバッチ式のリアクタとして使用することが可能である。反応容器は、電磁界を内側に閉じ込めるための適切な境界条件を生成する非共振のエンクロージャ１８１３によって囲まれる。マイクロ波が、伝送線１８１０および１８１１ならびにコネクタ１８０２を介してマイクロ波源２０６から円筒形の印加装置へと供給される。チューニング装置２０７を、マイクロ波源２０６と外側円筒１８０９との間でシステム１８００へと取り付けることが可能である。エンクロージャと反応容器との間の空間を、反応容器の内部の過圧と釣り合うように加圧することが可能である。反応混合物の内部の圧力を、化学反応そのものから生成でき、または内圧を生成すべく流通系にリストリクタを加えることのいずれかによって生成することが可能である。
【００８９】
別の実施形態においては、別の例として、図１９に示されているとおりのマイクロ波加熱システム１９００を用意することができる。図１９は、内側円筒１９０１および外側円筒１９０９を有する円筒形の印加装置を備えるマイクロ波加熱システムを示している。処理対象の負荷が、外側円筒部材１９０８ならびにこの円筒部材１９０８の各々の端部に取り付けられた蓋１９０６および１９０７で構成される区画に配置される反応容器１９１１に収容される。円筒部材１９０８は、ガラスまたはＰＴＦＥなどのマイクロ波に関して透過性の材料で作られる。蓋１９０６および１９０７を、任意の適切な材料で製作することが可能である。反応容器１９１１は、マイクロ波に関して透過性の材料で作られる。外側の円筒形の印加装置部分１９０９は、円筒部材１９０８とは別の構成部品でも、円筒部材１９０８の一体の一部分のいずれでもよい。外側円筒１９０９を、典型的には、円筒部分１９０８の表面へと金属を付着させることによって円筒部分１９０８と一体にすることが可能である。内側円筒１９０１を、表面の保護層１９０３を有する金属材料で製作することが可能である。保護層は、マイクロ波に関して透過性であり、加えられる処理プロセスに使用される溶媒に化学的に耐える材料で作られる。反応混合物（負荷）１９１２を有する反応容器１９１１が、上側の蓋１９０７または下側の蓋１９０６のいずれかを取り外すことによって外側円筒１９０８の内側に配置される。反応容器１９１１は、外側円筒１９０８への挿入に先立って反応混合物１９１２で満たされる。蓋１９０６および１９０７の両方が、冷却媒体または不活性ガスの入口および出口として使用され、または非共振のエンクロージャ１９１３の内部環境を加圧するために使用される開口１９０４および１９０５を有する。反応容器は、電磁界を内側に閉じ込めるための適切な境界条件を生成する非共振のエンクロージャ１９１３によって囲まれる。マイクロ波が、伝送線１９１０を介してマイクロ波源２０６から印加装置の外側円筒部材へと供給される。チューニング装置２０７を、マイクロ波源２０６と外側円筒１９０９との間または内側円筒と伝送線１９１４による接地への接続との間で、システム１９００へと取り付けることが可能である。エンクロージャと反応容器との間の空間を、反応容器の内部の過圧と釣り合うように加圧することが可能である。反応混合物の内部の圧力を、化学反応から生成することができる。
【００９０】
別の実施形態においては、別の例として、図２０に示されているとおりのマイクロ波加熱システム２０００を用意することができる。図２０は、マイクロタイタープレート２００６または同様のアレイ構造のためのホルダ２０１０および２０１１を備えるマイクロ波加熱システムを示している。マイクロタイタープレートが、処理対象の負荷２００７を備えている。マイクロ波が、伝送線２００２、２００３ならびにコネクタ２００８および２００９を介してマイクロ波源２０６から印加装置のプレート２００４および２００５へと供給される。非共振のエンクロージャ２０１２が、各々の端部において金属製の蓋で閉じられている（図１５を参照）。
【００９１】
別の実施形態においては、別の例として、図２１に示されているとおりのマイクロ波加熱システム２１００を用意することができる。図２１は、非共振のエンクロージャ２１０３に囲まれたマイクロタイタープレート２１１７または同様のアレイ構造のためのホルダ２１０６および２１０７を備えるマイクロ波加熱システムを示している。マイクロタイタープレートが、処理対象の負荷２１１０を含んでいる。マイクロ波が、伝送線２１０１、２１０２ならびにコネクタ２１０４および２１０５を介してマイクロ波源２０６から印加装置のプレート２１１１および２１１２へと供給される。非共振のエンクロージャ２１０３が、各端部において金属製の蓋で閉じられている（図６を参照）。システム２１００は、送信器２１０９のアレイと受信器２１０８の同様のアレイとをマイクロタイタープレートの両側に取り付けて備える監視システムを有している。送信器が、紫外線、赤外線、Ｘ線、レーザ、などの任意の種類の電磁信号を送信可能であり、受信器が、送信された信号を検出する任意の種類の検出器であってよい。送信器および受信器は、信号線２１１３および２１１４によって制御ユニット２１１５へと接続される。制御ユニットが、信号を評価し、または単に信号をさらなる演算のために接続２１１６を介してコンピュータへと送信する。信号を、化学反応または診断プロセスを監視および／または制御するために使用することが可能である。
【００９２】
別の実施形態においては、別の例として、図２２に示されているとおりのマイクロ波加熱システム２２００を用意することができる。図２２は、機械的に調節することができる印加装置のプレート２２０７および２２０８を有するマイクロ波加熱システムを示している。プレートを調節することによって、印加装置についてインピーダンス整合を変化させ、最適な加熱条件が達成されるように調節することが可能である。負荷２２１９が、顕微鏡用スライドであってよい負荷ホルダ２２２０に取り付けられている。負荷ホルダは、保持構造２２０３および２２０４によって適所に保持される。印加装置のプレートを、ベルトプーリと駆動プーリとの組み合わせ２２１１および２２１２を回転させることによって、個別に調節可能である。プーリを回転させることによって、ナットを介してねじ山付きのシャフト２２０９および２２１０が印加装置のプレートを負荷および印加装置の他方のプレートに対して上下に移動させる。プーリは、モータ２２１５および２２１６によって駆動される駆動ナット２２１７および２２１８に接続されたタイミングベルト２２１３および２２１４によって回転される。マイクロ波が、伝送線２２０１、２２０２ならびにコネクタ２２０５および２２０６を介してマイクロ波源２０６から印加装置のプレート２２０７および２２０８へと供給される。非共振のエンクロージャ２２２１が、各々の端部において金属製の蓋で閉じられている（図６を参照）。
【００９３】
別の実施形態においては、別の例として、図２３Ａおよび図２３Ｂに示されているとおりのマイクロ波加熱システム２３００を用意することができる。図２３Ａおよび図２３Ｂは、印加装置のプレート２３０３、２３０４、２３０４、２３０５、２３０６、ならびに２３１０、２３１１、２３１２、および２３１３のアレイを備えるマイクロ波加熱システムを示している。処理対象の負荷２３０８、２３０９、２３１４、および２３１５が、印加装置の各組のプレートの間に配置される。非共振のエンクロージャ２３０７が、印加装置のすべてのプレートを囲んでいる。マイクロ波が、伝送線２３０１、２３０２を介してマイクロ波源２０６から印加装置のプレートへと供給される。
【００９４】
別の実施形態においては、別の例として、図２４に示されているとおりのマイクロ波加熱システム２４００を用意することができる。図２４は、組織サンプル２４０４のためのホルダ２４１２を備えるマイクロ波加熱システムを示している。ホルダ２４１２が、組織処理液２４１４で満たされた容器２４１３に浸漬されている。組織保持構造２４１２が、処理液が構造を自由に通過して組織サンプルの周囲を循環できるようにする開口２４１５を有している。保持構造および容器は、マイクロ波に関して透過性である任意の材料で製作される。容器に、ポンプシステムによって自動的に容器を満たし、ポンプシステムによって自動的に容器を空にすることを可能にする底部に位置する入口および出口開口を備えることが可能である。ポンプシステムを、容器内の液体の循環にも使用することが可能である。容器および印加装置のプレートは、保持構造２４０３および２４１１によって適所に保持される。マイクロ波が、伝送線２４０１、２４０２ならびにコネクタ２４０６および２４０７を介してマイクロ波源２０６から印加装置のプレート２４０８および２４０９へと供給される。非共振のエンクロージャが、各々の端部において金属製の蓋で閉じられている（図１５を参照）。
【００９５】
別の実施形態においては、別の例として、図２５に示されているとおりのマイクロ波加熱システム２５００を用意することができる。図２５は、複数の印加装置を同じシステムに備えているマイクロ波加熱システムを示している。いくつかの印加装置を、何回も繰り返し、１つずつ、直列、または並列に動作させることが可能である。本明細書に記載の印加装置およびシステムのいずれも、図２５に示されるように複数の印加装置によって構成することが可能であることに留意されたい。システム２５００は、各々が印加装置のプレート２５０９、２５１０の対を有しているｎ個のチャネルを備え、ここでは印加装置のプレートが、ガラススラブ２５１１、２５１２の一体の一部分である。ガラススラブは、例えば顕微鏡用スライドであってよい。サンプル２５１３が、一方のガラススラブに配置される。２枚のガラススラブが、２つのスペーサ２５０６、２５０７によって隔てられることで、負荷を収容する小さな区画が生成される。別のスペーサを、スペーサ２５０６および２５０７に対して垂直に、区画の下部および上部に配置することで、液体または気体で満たすことができる閉じた区画を生成することが可能である。液体または気体は、負荷２５１３の処理を目的とする試薬であってよい。マイクロ波が、伝送線２５０１、２５０２ならびにコネクタ２５０４および２５０５を介してマイクロ波源２０６から印加装置のプレート２５０９および２５１０へと供給される。チューニング装置２０７を、各々の印加装置に追加することが可能である。非共振のエンクロージャ２５０８が、各々の端部において金属製の蓋で閉じられている（図１５を参照）。
【００９６】
また、本明細書に記載の種々の金属製の構造を、任意の種類の金属または金属の複合材料で形成できることに留意されたい。例えば、銅、アルミニウム、真ちゅう、鋼、などの金属、あるいはこれらの組み合わせまたは複合材料を使用することができる。
【００９７】
別の実施形態においては、別の例として、図２６に示されているとおりのマイクロ波加熱システム２６００を用意することができる。図２６は、同じシステムに複数の印加装置を備えているマイクロ波加熱システムを示している。図２６のシステムは、１つのマイクロ波源２０６および分配システム２６２１を使用し、分配システム２６２１が、いくつかの印加装置へと電力を等しく分配し、あるいは切り換え装置が全体の時間サイクルのうちの所定の部分を各々の印加装置に与える時間分割のやり方で分配する。いくつかの印加装置を、何回も繰り返し、１つずつ、直列、または並列に動作させることが可能である。本明細書に記載の印加装置およびシステムのいずれも、図２６に示されるように複数の印加装置によって構成可能であることに、留意すべきである。システム２６００は、各々が印加装置のプレート２６０９、２６１０の組を有しているｎ個のチャネルを備え、ここでは印加装置のプレートが、ガラススラブ２６１１、２６１２の一体の一部分である。ガラススラブは、例えば顕微鏡用スライドであってよい。サンプル２６１３が、一方のガラススラブに配置上にされる。２枚のガラススラブが、２つのスペーサ２６０６、２６０７によって隔てられることで、負荷を収容する小さな区画が生成される。別のスペーサを、スペーサ２６０６および２６０７に対して垂直に、区画の下部および上部に配置することで、液体または気体で満たすことができる閉じた区画を生成することが可能である。液体または気体は、負荷２６１３の処理を目的とする試薬であってよい。マイクロ波が、伝送線２６０１、２６０２ならびにコネクタ２６０４および２６０５を介してマイクロ波源２０６から印加装置のプレート２６０９および２６１０へと供給される。チューニング装置２０７を、各々の印加装置に追加することが可能である。非共振のエンクロージャ２６０８が、各々の端部において金属製の蓋で閉じられている（図１５を参照）。
【００９８】
図２７は、本明細書に記載の加熱システムの性能を最適にするために本明細書に記載のチューニング装置２７０２および２７０４を制御することができるコントローラ２７０５を備えるマイクロ波加熱システム２７００のシステムブロック図を示している。制御システム２７０５は、例えば本明細書に記載のとおりのシステムのいくつかのセンサおよび測定装置からの制御信号によって制御される。この信号は、例えば温度、圧力、反射された出力、などであってよい。コントローラ２７０５は、例えば有限状態機械またはフィードバック機械であってよい。チューニング装置２７０２および２７０４を、マイクロ波源２０６と印加装置２７０３との間および／または印加装置２７０３の後ろに配置することが可能である。
【００９９】
別の実施形態においては、別の例として、図２８Ａ、図２８Ｂ、および図２８Ｃに示されているとおりのマイクロ波加熱システム２８００を用意することができる。マイクロ波加熱システム２８００は、金属で構成された非共振のエンクロージャ２８０６を含んでおり、非共振のエンクロージャ２８０６が、支持構造２８０９を囲む２枚のプレート２８０２および２８０３で構成された印加装置を内部に有している。しかしながら、非共振のエンクロージャ２８０６は、非共振の構造の条件を満足する任意の形状またはサイズを有することができる。図２８Ｂは、そのような加熱システム２８００の断面を示している。図２８Ｃは、蓋２８１１を取り除いた状態での左方からの図を示している。
【０１００】
金属製の蓋２８１１が、非共振のエンクロージャ２８０６を閉じるために設けられている。金属製の蓋２８１１は、圧力を漏らさないシールとなることができる。この実施形態において、マイクロ波による処理対象の物体、すなわち、負荷２８０８は、ガラススラブであってよい保持構造２８０７上に配置される。スラブを任意の材料から製作できることに留意されたい。さらに、負荷は、例えば保持構造２８０７に適合する形状およびサイズなど、任意の形状またはサイズであってよい。支持構造２８０９を、保持構造２８０７を受け入れるように形成することができる。保持構造２８０７は、例えばあらかじめ作られたカセットであってよく、液体を流すための作り付けのチャネルならびに流体の流入および流出を可能にするために使用できる流通ポート２８１４および２８１５などの造作を有することができる。バルブ、ポンプなどといったさらなる装置を、保持構造の一体の一部分として含むことが可能である。カセットを、診断、分析、または準備の目的に合わせて製作することが可能である。装置２８１６および２８１０は、温度、圧力、光の散乱、などといったプロセスパラメータを測定または監視する任意の種類の監視装置であってよい。装置２８１６および２８１０を、一方が送信器であって、一方が受信器であるようなやり方で配置することが可能である。送信器が、負荷によって反射、伝達、散乱、または回折を生じ、あるいは任意の他の様相で負荷による影響を被る信号を送信でき、受信器が、影響を被った送信器からの信号を受信する。装置２８１６および２８１０からの信号を、例えば任意の演算装置およびアルゴリズムを使用して比較し、結果を計算することが可能である。結果を、マイクロ波加熱システムを制御するために使用することができ、あるいは診断または分析の目的に使用される出力信号を生成するために使用することが可能である。送信器および受信器は、物理的に同じエンクロージャに位置することが可能であり、負荷２８０８の片側からのアクセスだけを必要とする。送信される信号は、例えばレーザ、紫外線（ＵＶ）、赤外線（ＩＲ）、Ｘ線、超音波、など、任意の種類の放射であってよい。受信器は、例えば負荷のマイクロ波処理によって引き起こされる送信信号の変化などを検出する任意の種類の装置であってよい。支持構造２８０９が、装置２８１６および２８１０の負荷へのアクセスを可能にするための開口２８１３を有している。装置２８１６および２８１０を、アレイを形成するように拡張することが可能である。さらに、支持構造２８０９を液体２８１２で満たし、負荷２８０８を液体に浸漬し、あるいは部分的に浸漬ことが可能である。液体が、反応剤、触媒、などを含む反応系の一部であってよいことに、注意すべきである。液体を気体で置き換えてもよい。温度測定装置２８２０を、負荷２８０８の内部または表面の温度を測定するために導入することが可能である。負荷２８０８および保持構造２８０７は、例えばあらかじめ作られたカセットであってよく、液体を流すためのチャネルならびにバルブ、ポンプ、などの機能が、保持構造２８０７の一体の一部として作り付けられていてもよい。カセットを、診断、分析、または準備の目的に合わせて製作することが可能である。マイクロ波が、伝送線２８２１を介してマイクロ波源２０６から印加装置のプレート２８０２および２８０３へと供給される。
【０１０１】
別の実施形態においては、別の例として、図２９Ａ〜図２９Ｆに示されているとおりのマイクロ波加熱システム２９００を用意することができる。図２９Ａは、コイル状の毛細管フローリアクタを非共振のエンクロージャ２９０１の内部に備えているマイクロ波加熱システムを示している。図２８Ｂは、蓋２９０５および支持構造２９０７を除いたマイクロ波加熱システム２９００の図を示している。図２９Ｃは、フローリアクタとして形成されたコイル状の毛細管２９０４を備えるマイクロ波加熱システムを示している。フローリアクタが、マイクロ波に関して透過性の材料で作られた支持構造２９０７、２９１１によって適所に保持されている。印加装置のプレート２９０９、２９１０も、支持構造２９０７および２９１１によって適所に保持されている。マイクロ波が、コネクタ２９０２、２９０３およびマイクロ波源２０６に接続された伝送線２９０６、２９０８を介して印加装置へと供給される。構造の全体が、非共振のエンクロージャ２９０１によって囲まれる。エンクロージャ２９０１は、マイクロ波がエンクロージャの外部へと伝播することがないよう、各々の端部において金属製の蓋２９０５および２９１２で閉じられている。温度測定装置２９１３（例えば、ＩＲセンサ）が、フローリアクタ内の温度を監視および制御するために使用される。図２９Ｅおよび図２９Ｆが、システム２９００において使用することができる他の種類のフローリアクタを示している。フローリアクタの内径が数マイクロメートル〜数センチメートルまたはそれ以上であってよいことに留意されたい。
【０１０２】
別の実施形態においては、別の例として、図３０Ａおよび３０Ｂに示されているとおりのマイクロ波加熱システム３０００を用意することができる。図３０Ａは、マイクロ構造を備える加熱システムを示している。図３０Ｂおよび図３０Ｃは、マイクロ構造の主たる機能を示している。図３０Ｂは、３つの入口ポート３０１７、３０１８、３０１９（Ｉ３、Ｉ２、およびＩ１とも示されている）を備える入口部を有しているマイクロ構造３０５０の流路を示している。３つの入口ポートが、入口ポートへと供給された液体の混合のための混合チャンバ３０２０へと接続されている。混合チャンバ３０２０は、混合後の液体をマイクロ波に曝すマイクロ構造の加熱部３０２１へと接続されている。加熱部は、処理後の反応混合物がクロマトグラフィ、電気泳動、相分離、などの技法を使用して分離または精製される分離／精製部３０２２へと接続されている。次いで、分離後の混合物が、処理後の液体について任意の種類の分析を実施する分析セル３０２３へと供給される。分析セルは、マイクロ構造の出力部３０２４へと接続されている。図３０Ｃは、基板３００１に製造された流通チャネル３０１３を含むマイクロ構造３０５０の断面を示している。チャネルは、第２の基板３０１２を第１の基板３００１へと貼り付けることによって閉じられている。印加装置のプレート３０１４および３０１６は、導電性材料で作られた別途の構成部品であっても、２つの基板３００１および３０１２の一体の一部分であってもよい。マイクロ波が、伝送線３００４および３００５ならびにコネクタ３００３および３００７を介してマイクロ波源２０６から印加装置のプレート３０１４および３０１６へと供給される。マイクロ構造３０５０は、保持構造３００６および３０１０によって適所に保持される。マイクロ構造３０５０は、非共振のエンクロージャ３００９によって囲まれている。上述のマイクロ構造があくまでも一実施例にすぎず、任意の種類のマイクロまたはナノ構造をマイクロ波加熱システム３０００において使用可能であることに留意されたい。また、マイクロ波加熱が、１つのプロセスに限られず、マイクロ構造上で使用されるすべてのプロセスの改善に使用可能であることにも留意されたい。これらの種類の応用は、「ラボ・オン・チップ（ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ）」構造と称されることも多い。
【０１０３】
別の実施形態においては、別の例として、図３１Ａおよび３１Ｂに示されているとおりのマイクロ波加熱システム３１００を用意することができる。図３１Ａは、図１８および１０において説明した印加装置と同様の円柱形の印加装置を備えるマイクロ波加熱システムを示している。図３１Ａを参照すると、内側円筒３１０１および外側円筒３１０９を有する円柱形の印加装置を備えるマイクロ波加熱システムが示されている。加熱対象の負荷３１１２が、バスケット３１１５に収容されている。バスケットは、外側の円筒部材３１０８と円筒部材３１０８の各々の端部に取り付けられた蓋３１０６および３１０７とで構成された反応容器に配置されている。円筒部材３１０８は、ガラスまたはＰＴＦＥなどのマイクロ波に関して透過性の材料で作られている。蓋３１０６および３１０７を、任意の適切な材料で製作することが可能である。外側の円筒形の印加装置部分３１０９は、円筒部材３１０８とは別の構成部品でも、円筒部材３１０８の一体の一部分のいずれでもよい。外側円筒３１０９を、典型的には、円筒部分３１０８の表面へと金属を付着させることによって円筒部分３１０８と一体にすることが可能である。内側円筒３１０１を、表面の保護層３１０３を有する金属材料で製作することが可能である。保護層は、マイクロ波に関して透過性であり、加えられる処理プロセスに使用される溶媒に化学的に耐える材料で作られる。反応容器に液体を供給するために、蓋３１０６が、液体の入口および出口として使用される２つの開口３１０４および３１０５を有している。液体を、反応容器を通って送ることが可能である。開口３１０４および３１０５の両方が閉じられるとき、システム３１００を、反応容器内の静止の負荷３１１２についてバッチ式のリアクタとして使用することが可能である。反応容器は、電磁界を内側に閉じ込めるための適切な境界条件を生成する非共振のエンクロージャ３１１３によって囲まれる。マイクロ波が、伝送線３１１０および３１１１ならびにコネクタ３１０２を介してマイクロ波源２０６から円柱形の印加装置へと供給される。チューニング装置２０７を、マイクロ波源２０６と外側円筒３１０９との間でシステム３１００へと取り付けることが可能である。エンクロージャと反応容器との間の空間を、反応容器の内部の過圧と釣り合うように加圧することが可能である。内部の過圧を、負荷の処理を向上させるべく使用される液体の沸点を高めるために生成することが可能である。上述のマイクロ波加熱システム３１００におけるプロセスの典型的な実施例は、診断の目的のための組織の前処理である。
【０１０４】
組織ブロック容器内の組織サンプルを、図３１または他の同様の図に関して説明したとおりの非モード式プレート間マイクロ波印加装置の実施形態を使用して処理してもよい。マイクロ波による組織の処理によって、組織が脱水され、組織を保存するためにパラフィンなどの埋め込み媒体が注入される。非モード式プレート間マイクロ波印加装置を用いた熱の印加は、組織の処理を高速化または他の方法で向上させることができる。
【０１０５】
図３２は、複数の負荷が配置されたプレート交互配置型の非モード式プレート間マイクロ波印加装置３２００を示している。２組のプレートを交互に配置することによって、多数のサンプルのためのコンパクトな平衡対称なマイクロ波加熱装置を提供するうえで有益な平衡非モード式プレート間マイクロ波印加装置を構成することが可能である。マイクロ波源２０６が、一方の側において伝送線３２０６を介して並列にプレート３２０３へと接続され、もう一方の側において伝送線３２０８を介して並列にプレート３２０２へと接続されている。負荷、例えば、組織試料３２０４を有する負荷ホルダ３２１２が、各組のプレート３２０２、３２０３の間に配置されている。このようにして、構成および動作が比較的複雑でないと同時に、複数の負荷を並列に処理することができるきわめてコンパクトなマイクロ波加熱装置を実現することができる。
【０１０６】
別の実施形態においては、別の例として、図３３Ａおよび３３Ｂに示されているとおりのマイクロ波加熱システム３３００を用意することができる。図３３Ａが、印加装置のプレート３３０６および３３０７の間に配置されたバッチ式リアクタ３３１０を備える加熱システムを示している。バッチ式リアクタが、マイクロ波によって処理される反応混合物を収容している。バッチ式リアクタを、ガラスまたはＰＴＦＥなどの任意のマイクロ波に関して透過性の材料で製作することが可能である。バッチ式リアクタは、支持構造３３０８および３３０９によって保持され、支持構造３３０８および３３０９は、印加装置のプレート３３０６および３３０７も固定の位置に保持する。支持構造およびバッチ式リアクタは、非共振のエンクロージャ３３０５によって囲まれている。非共振のエンクロージャは、導電性材料で製作され、両端において金属製の蓋３３２０および３３２１で閉じられている。バッチ式リアクタが、片側において蓋３３２０を通して延び、端部ピース３３０３に終端されている。反応混合物の温度を、リアクタへと挿入される温度測定装置によって、またはバッチ式リアクタの表面の温度を測定する赤外線パイロメータ３３１８を使用して測定することが可能である。バッチ式リアクタ３３１０を、２ＭＰａ〜５００ＭＰａまたはそれ以上の極端な高圧に耐えるように設計することが可能である。端部ピース３３０３が、ケーブル３３１９によって制御システムへと電気的に接続できる圧力測定装置を保持することが可能である。端部ピースは、反応容器への液体または気体の入口または出口としてのいくつかのポート３３２３も含むことが可能である。ポートは、反応瓶へのアクセスを開閉するための弁３３２４を有することが可能である。これを、反応の最中に試薬を追加するために使用することができ、あるいは反応混合物を採取し、採取した液体または気体について任意の種類の分析を実施するために使用することが可能である。
【０１０７】
図３４Ａは、負荷を囲む非モード式プレート間マイクロ波印加装置を有するマイクロ波加熱システム３４００の実施形態の正面図を示している。マイクロ波加熱システム３４００は、非共振のエンクロージャ３４１５を含んでいる。１つの試作の実施形態においては、非共振のエンクロージャ３４１５が金属製のエンクロージャであり、金属製の上端ピース３４０６と、金属製の下端ピース３４０８と、４つの面に位置する着脱可能な金属製の壁とを備えている。
【０１０８】
センサ開口３４１０が、温度センサ（この試作の実施形態においては、赤外線温度センサとした）のために設けられている。開口が、動作時にマイクロ波場に影響を及ぼさずに温度測定を実施できるようにしている。エンクロージャ３４１５は、サンプルの挿入および／または取り出しを可能にするサンプル開口３４２０を含んでいる。マイクロ波源（図示せず）を同軸コネクタ３４１２に接続することができる。
【０１０９】
図３４Ｂは、サンプルキャリア３４１１、例えば、サンプル３４０４を有する顕微鏡用スライドを保持するように構成されたホルダ３４０９を備えるサンプルラック３４１７の実施形態を示している。サンプルラック３４１７を、加熱すべきサンプルを配置するために、図３４Ａに示したサンプル開口３４２０へと挿入することができる。サンプルラック３４１７が、単一のサンプルキャリア、例えば、顕微鏡用スライドを載せて図示されているが、別の実施形態は、各々が１つのサンプルキャリアを有する複数のラックまたは複数のサンプルキャリアを有する１つのラックを含むことができる。１つまたは複数のラックに複数のサンプルキャリアを収容するように構成された実施形態においては、プレートのサイズ、エンクロージャのサイズ、コネクタなどの適切な変更を、所望の構成に対応するように行なうことができる。スライドホルダ３４１７の垂直エンドピースが、スライドに対して垂直に配置され、スライドホルダ３４１７の挿入時に図３４Ａに示した開口３４２０を電磁気に関して封じることによって、マイクロ波の漏れを防止するように機能する。
【０１１０】
図３４Ｃは、図３４Ａに正面図を示したマイクロ波加熱システム３４００の実施形態の背面図を示している。図３４Ｃにおいては、通常であればねじで留められているエンクロージャの壁のうちの１つが、種々の内部部品を示すために取り除かれている。上側のプレートホルダ３４１６および下側のプレートホルダ３４１８の間の距離を、ねじ３４２０を回転させてねじ山が設けられたプレートホルダ３４１６および３４１８の一方をねじ３４２０のねじ山上で上下に移動させる調節ノブ３４１４を回転させることによって調節することができる。
【０１１１】
マイクロ波印加装置の実施形態は、上側プレート３４０２および下側プレート３４０３を備える。上側プレート３４０２が、コネクタ３４１２の一方の端子へとつながり、下側プレート３４０３が、コネクタ３４１２の他方の端子へとつながる同軸コネクタ３４２４につながっている。マイクロ波源を、印加装置にマイクロ波エネルギーを供給すべくコネクタ３４１２に接続することができる。サンプル３４０４を載せたサンプルキャリア３４１１を保持するサンプルホルダ３４０９を、プレート３４０２および３４０３の間に挿入することができる。
【０１１２】
図３４Ａ、図３４Ｂ、および図３４Ｃの実施形態の特定の特徴は、試作の装置の使用を容易にするように構成されている。しかしながら、調節可能なプレートの間隔、温度センサの開口３４１０、および取り外すことができるエンクロージャ３４１５の壁などといった類似の特徴を、非モード式プレート間マイクロ波加熱装置の任意の所望の実施形態のために、任意の組み合わせまたは構成に含むこともできる。
【０１１３】
したがって、さまざまな実施形態が、負荷を囲む非モード式プレート間マイクロ波印加装置を有するマイクロ波加熱システムを提供する。印加装置を、モードパターン、定在波、または他の妨害を生じさせることなくシールドとして機能できる非共振のエンクロージャの内側に配置することができる。印加装置は、非モード式印加装置のシングルエンドまたは平衡の１対のプレートのいずれかから形成され、電界がプレート間を内側へと伝播する。種々の実施形態によるマイクロ波加熱は、印加装置の構造内に一様なエネルギー分布をもたらす。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
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【図３４Ｃ】
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【国際調査報告】
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