(57)【要約】  食品製品の調理を行うために食品製品にエネルギーを印加するための方法および装置が開示される。エネルギーは、食品製品に近接したレーザエミッタによって印加される。エネルギーの印加は、あるプロファイルに従って制御されて、調理期間中に食品製品内に、および食品製品の周りにプラズマを生成しうる。エネルギーの印加は、食品製品に対するエネルギーの制御された印加に関連するフィードバックに基づいて調整されうる。【選択図】図１Ａ
2014510896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置決めされた食品製品の調理を行うために前記食品製品にエネルギーを印加するための方法であって、前記エネルギーが前記食品製品に近接したレーザエミッタによって印加され、前記方法が、
前記食品製品上への前記レーザエミッタからの前記エネルギーの前記印加を、プロファイルに従って制御するステップと、
前記制御するステップに基づいて調理期間中に前記食品製品の少なくとも一部分内に、および少なくとも一部分の周りにプラズマを生成するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記調理期間中の前記レーザエミッタからの前記エネルギーの前記印加を、前記食品製品に対する前記エネルギーの前記制御された印加に関連するフィードバックに基づいて調整するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プロファイルが、電力レベル、前記調理期間の継続時間、およびパルスデューティサイクルを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記エネルギーの前記印加を前記制御するステップが、前記レーザビームのスポットサイズを制御するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記エネルギーの前記印加を前記制御するステップが、前記レーザエミッタに対して前記食品製品の位置を制御するステップを含む請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記レーザエミッタが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを含む請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記レーザエミッタが、ＣＯ２レーザを含む請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記レーザエミッタが、エキシマレーザを含む請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記レーザエミッタが、ダイオードレーザを含む請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記プロファイルが、約０．３ｋＷのピーク電力、約１．９Ｗの平均電力、約１００ｎｓのパルス幅、約３ｋＨｚのパルス周波数、および約６０ｓの調理期間の継続時間を含む請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記レーザエミッタがレーザダイオードを含み、前記プロファイルが約０．３ｋＷのピーク電力、約１Ｗの平均電力、約５０ｎｓのパルス幅、約３ｋＨｚのパルス周波数、および約６０ｓの調理期間の継続時間を含む請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記レーザエミッタが、レーザダイオードを含み、前記プロファイルが、約０．３ｋＷのピーク電力、約１．６Ｗの平均電力、約５０ｎｓのパルス幅、約４ｋＨｚのパルス周波数、および約６０ｓの調理期間の継続時間を含む請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記調理期間中のエネルギーの前記印加が、特定のタイプの前記食品製品にさらに基づく請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記プロファイルをホストコンピュータから取り出すステップをさらに含む請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記プロファイルをホストコンピュータ、およびネットワークを通じて前記ホストコンピュータに接続されたサーバから取り出すステップをさらに含む請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
食品製品の調理を行うために前記食品製品にエネルギーを印加するための装置であって、
前記食品製品をその上に位置決めする調理プラットフォームと、
前記調理プラットフォームに近接したレーザエミッタであって、レーザコントローラに結合され、前記食品製品上にレーザエネルギーを印加するための、レーザエミッタと、
前記調理プラットフォームおよび前記レーザコントローラに結合された制御ユニットであって、前記食品製品の少なくとも一部分内に、および少なくとも一部分の周りにプラズマを生成するよう前記レーザエミッタに関連するパラメータを制御して、前記食品製品の前記調理を行うよう前記食品製品内に前記レーザエミッタからの前記エネルギーを分布させるように構成された制御ユニットと
を備える、装置。
【請求項１７】
前記制御ユニットに結合された検出器をさらに備え、前記制御ユニットが、前記検出器で生成されるフィードバック信号に基づいて前記調理期間中に前記レーザエミッタに関連する前記パラメータを制御するようにさらに構成されている請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記プロファイルが、電力レベル、前記調理期間の継続時間、およびパルスデューティサイクルを含む請求項１６または１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記レーザエミッタが、前記レーザビームのスポットサイズを制御するように構成されたレンズを含む請求項１６から１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
前記レーザエミッタが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを含む請求項１６から１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記レーザエミッタが、ＣＯ２レーザを含む請求項１６から１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
前記レーザエミッタが、エキシマレーザを含む請求項１６から１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２３】
前記レーザエミッタが、ダイオードレーザを含む請求項１６から１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
前記調理プラットフォームの位置が、前記レーザエミッタに対して前記食品製品を位置決めするように前記制御ユニットによって制御される、請求項１６から２３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２５】
前記レーザエミッタが、レーザダイオードを含み、前記プロファイルが、約０．３ｋＷのピーク電力、約１．９Ｗの平均電力、約１００ｎｓのパルス幅、約３ｋＨｚのパルス周波数、および約６０ｓの調理期間の継続時間を含む請求項１６から１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２６】
前記レーザエミッタが、レーザダイオードを含み、前記プロファイルが、約０．３ｋＷのピーク電力、約１Ｗの平均電力、約５０ｎｓのパルス幅、約３ｋＨｚのパルス周波数、および約６０ｓの調理期間の継続時間を含む請求項１６から１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２７】
前記レーザエミッタが、レーザダイオードを含み、前記プロファイルが、約０．３ｋＷのピーク電力、約１．６Ｗの平均電力、約５０ｎｓのパルス幅、約４ｋＨｚのパルス周波数、および約６０ｓの調理期間の継続時間を含む請求項１６から１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２８】
前記調理期間中のエネルギーの前記印加が、特定のタイプの前記食品製品にさらに基づく請求項１６から２７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２９】
ホストコンピュータをさらに備え、前記プロファイルが、前記ホストコンピュータから取り出される請求項１６から２８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３０】
前記ホストコンピュータをネットワークに結合するネットワーク接続をさらに含み、前記プロファイルは、前記ネットワークを通して前記ホストコンピュータに接続されたサーバから取り出される請求項２４に記載の装置。
【請求項３１】
位置決めされた食品製品の調理を行うためにエネルギーを印加するための方法であって、前記エネルギーが前記食品製品に近接したレーザエミッタによって印加され、前記方法が、
前記レーザエミッタからの前記エネルギーの前記印加を、プロファイルに従って制御するステップと、
前記制御するステップに基づいて調理期間中に前記食品製品に近接してプラズマを生成するステップと
を含む、方法。
【請求項３２】
前記調理期間中の前記レーザエミッタからの前記エネルギーの前記印加を、前記食品製品に対する前記エネルギーの前記制御された印加に関連するフィードバックに基づいて調整するステップをさらに含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記食品製品が、コンテナ内に位置決めされ、前記レーザエネルギーが、前記食品製品の前記調理を行うよう前記食品製品に近接して前記コンテナ内に、および前記コンテナの周りにプラズマを生成するために、前記コンテナの少なくとも一部分に印加される請求項３１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は、一般に、食品製品の加熱および調理におけるレーザの使用に関する。より詳細には、本開示は、連続モード動作およびパルスモード動作を有する異なる波長の種々のレーザタイプを使用して食品製品を調理するための、レーザに関連したプラズマの生成を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
[0002]益々急速なレーザ技術の進歩は、益々広範囲の開発と共に、より広範な多種多様の用途に対するレーザ技術の開発を可能にしてきた。可制御性、価格、および供給業者利用可能性などの工学的考慮事項および経済学的考慮事項と結び付いた入力から出力までのエネルギー効率の観点からのレーザ技術の潜在的利点は、レーザ技術の全利益を利用する多数のデバイスおよびプロセスの開発における絶えず刺激された成長をもたらしてきた。
【０００３】
[0003]レーザ技術の用途における集中した成長は、過去数十年にわたって、特に、たとえば通信用に半導体レーザを利用するオプトエレクトロニクスの領域で経験された。しかし、通信以外のレーザの用途もまた、急速に増加している。溶接、はんだ付け、マーキング、金属切断、娯楽用エレクトロニクス、表示デバイス、および印刷などの多数の工業用途にとって好ましいツールとしてレーザが使用されることが益々一般的になりつつある。これまでに高い評価が確立しているレーザ用途が、現代の生活に変革を起こしたことは論を待たない。
【０００４】
[0004]しかし、先に述べたように、多数の用途についてレーザが広範囲に使用されるが、ある領域では、レーザ技術が広範囲に使用されているとは思われない。たとえば、レーザの可能性は、家庭用および商業用食品調製に関して利用されていない。別の領域では、食品調製技術もまた、大きく躍進してきた。マイクロ波オーブンおよび種々の対流システムは、広く入手可能であり、食品を加熱し調理するための食品調製時間を短縮する。それでも、輻射および無線エネルギー加熱機器が進歩しても、家庭用使用または商業的使用に利用可能なレーザベース調理機器は現在のところ全く存在しない。ガスエネルギー、電気エネルギー、およびマイクロ波照射エネルギーを含む従来の調理法は、エネルギーコスト、火災危険、放射危険を含む独自の制限を有するがその広範囲の使用を妨げていない一方、レーザを使用して食品製品を加熱することは、種々の問題に起因して開発が全く見られない。この種々の問題の一部は当技術分野で認識されており、一部は認識されていない。そのため、レーザは、先に述べたように多くの用途で広範囲に使用されるが、食品製品を加熱するためにはその可能性は利用されてはいない。
【０００５】
[0005]レーザ調理機器の開発に対する種々の障害は、レーザ調理のために適切なパラメータを決定するときの困難さ、食品製品材料の扱いにくい性質によるプロセス実装に関する問題など含む場合がある。食品製品の調理を容易に開始させることが難しい場合があり、調理が開始可能な場合であっても、加熱または調理プロセスの品質および均一性を保証することが難しい。その結果、消費者用途用の食品のレーザ調理は、成功裏に達成されなかった。
【０００６】
[0006]レーザ調理の領域における公表された研究作業は非常に限られており、機器は商業的に入手可能でないが、レーザ調理の実現可能性は、特に、種々の波長および電力レベルで動作するいくつかのタイプの信頼性のあるレーザユニットの利用可能性によってかなり向上してきている。実現可能性が向上しても、レーザ調理機器を提供することにおける進歩は依然として全く存在しない。
【０００７】
[0007]（ｉ）局部的な加熱をもたらす、所定領域にわたる強力なエネルギーの送出、（ｉｉ）送出されるエネルギーの均一性、再現性、および精密な制御、（ｉｉｉ）電力、パルス幅、パルス繰返しレート、および他のパラメータの観点から、短いバーストのエネルギーをプログラムし送出する能力、（ｉｖ）レーザが、それを調理するときに成功裏に使用されなかった、被加熱対象物についての接触および汚染のないこと、（ｖ）直火またはアークがないこと、および、（ｖｉ）低コストなど、レーザデバイスの潜在的な利点が多数あるにもかかわらず、機器は開発されてこなかった。
【０００８】
[0008]特に項目（ｖｉ）に関して、レーザデバイスの利用可能性が著しく成長し大量生産技法を実装することによって、レーザのコストが徐々に下降する傾向があることが留意されるべきである。そのため、レーザベースの調理デバイスが開発される可能性があり、それにより、その主要な要素についてコスト構造の減少が見られるはずである。一方、従来の調理機器についてのかなりのコスト低減の可能性は、製品ラインが成熟しているという理由から見込めそうにない。しかし、こうした有利な条件は、当業者によって当技術分野ではいまだ認識されていない。
【０００９】
[0009]レーザ調理機器のないことに対処する際、レーザによる食品材料の調理に伴うある問題が言及される。こうした問題は、一見して明らかになり得るよりもかなり複雑である。レーザ調理パラメータを特徴付け、食品製品に関するその影響および調理された食品製品の結果として得られる品質を判定するために、経験的／実験的と理論的の両方の広範囲の研究が必要である。しかし、プロセス最適化のために非常に重要であるこうした研究および関連データは、入手可能でない。
【００１０】
[0010]述べたように、工業用途におけるレーザの使用は知られている。しかし、ガラスおよび結晶材料などの均等で単純な規則的に構造化された材料を操作する際の固有の難題のために、レーザは、食品調製および調理のために幅広く企図されなかった。たとえば、「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ａ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｌａｓｅｒ  ｓｐｌｉｃｉｎｇ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｆｉｂｅｒ」ＣｈｏｎｇおよびＲａｏ、Ｃｏｌ．１１、第１２号、ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ１３６５、２００３年６月１６日には、レーザエネルギーの印加によって材料を融着させることによるレーザスプライシングについて記載されている。おそらくはレーザエネルギーの反復印加および連続印加の種々の効果によって、いくつかの利益が観測されたが、特定の目的は、非常に限定された条件下で、規則的に配列された多結晶材料などの光ファイバデバイスを融着させることであった。
【００１１】
[0011]調理用途のためにレーザを使用するいくつかの試みが行われたが、いずれも、成功裏のレーザ調理機器をもたらさなかった。たとえば、１９８８年１月に公開されたＴｅｒａｋｕｂｏ  Ｋｉｙｏｓｈｉの特開昭６３−００３１３１号には、有毒ガスの発生を完璧に止め、調理効率を改善するレーザ調理デバイスについて記載されている。Ｔｅｒａｋｕｂｏのデバイスでは、レーザによって加熱された調理器具内で間接的に食品を調理することによって利点が実現される。Ｔｅｒａｋｕｂｏのデバイスでは、食品は、レーザビームに直接さらされない。
【００１２】
[0012]さらに、１９９９年３月１６日にＲｏｂｅｒｔ  Ｋ．Ｎｅｗｔｏｎに発行された米国特許第５，８８１，６３４号には、食品を調理するために使用される２つのプラテンまたはプレートを有するクラムシェルまたは２面調理システムが記載されている。Ｎｅｗｔｏｎのシステムでは、上側プラテンの周縁は、クラムシェル調理システムの使用および洗浄に関連するこすり取りおよび磨き洗いの作業に耐える、レーザエッチングされた耐摩耗性マーキングによって下側プラテン上にマーク付けされる。Ｎｅｗｔｏｎによって述べられるデバイスは、食品を調理するためにレーザを使用せず、クラムシェル調理システム内で耐摩耗性マーキングを提供する。
【００１３】
[0013]さらには、１９９９年９月１４日にＰｒｅｍ  Ｓ．Ｓｉｎｇｈに対して発行された米国特許第５，９５２，０２７号には、予め調理された赤身肉製品の露出表面をきつね色に焼くために、レーザでありうるエネルギー源を使用することが記載されている。Ｓｉｎｇｈの方法は、製品の表面だけを含み、肉製品の表面部分だけに金褐色効果を生成するのを補助するために、種々の化学物質を必要とする。
【００１４】
[0014]Ａｓａｎｏ  Ｈｉｄｅｋｉの、２００２年５月２２日に公開された特開２００２−１４７７６２では、調理チャンバ内の食料品上に、光ファイバを通して特定の波長のレーザビームを照射するレーザ照射ユニットを有するマイクロ波オーブンを含む食品調理装置が記載されている。０．８μｍおよび１．５μｍの異なる波長を有する２種類の半導体レーザが、それぞれの光ファイバに結合される。機械室は、マグネトロン、導波管、および生成される熱を放出するためのファンを備える。Ａｓａｎｏに記載されるデバイスは、そのデバイスが非常に複雑でかつ高価である点で不利点を有する。食品がマイクロ波で調理されるか、レーザビームで調理されるかが明確でない。また、調理プロセスを制御するために波形が必要でもある。
【００１５】
[0015]Ｂｏｒｉｓ  Ｍｕｃｈｎｉｋの米国特許出願公開第２００８／０２８２９０１号では、食品を調理するためにレーザを使用するための方法および装置が紹介されている。ＣＯ２レーザが、ビームスプリッタに向けられ、ビームスプリッタが、レーザビームを半分に分割する。食品の両側にビームを収束させるためにミラーが使用される。ＣＯ２レーザビームは、平均よりずっと熱く、したがって、ほとんどの食品は、１秒未満で調理されることになる。さらに、こうした高速度で食品を調理することによって、汁が封入され、トランス脂肪酸の形成が低減または防止されることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
[0016]したがって、先のまた他の不利点および従来技術の短所および一般に入手可能な知識を考慮して、食品製品の調理は、以前は認識されなかったレーザの使用によって行われうる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
[0017]ある態様によれば、エネルギーは、たとえば、位置決めされた食品製品の調理を行うためにレーザエミッタから印加されうる。レーザエミッタからのエネルギーの印加は、調理期間中にプラズマを生成するためのプロファイルに従って制御されうる。レーザエミッタからのエネルギーの印加は、食品製品に対するエネルギーの制御された印加に関連するフィードバックに基づいて、調理期間中に調整されうる。食品製品は、コンテナ内に位置決めされ、レーザエネルギーは、コンテナの少なくとも一部分に印加されて、コンテナ内にまたコンテナの周りにプラズマを生成し、それにより、コンテナの加熱に基づく熱伝導または対流などによって調理を行うことができる。
【００１８】
[0018]ある態様では、エネルギーは、位置決めされた食品製品の調理を行うために、その食品製品に近接したレーザエミッタによって印加されうる。レーザエミッタから食品製品へのエネルギーの印加は、調理期間中に食品製品の少なくとも一部分内にまたコンテナの周りにプラズマを生成するためのプロファイルに従って制御されうる。調理期間中のレーザエミッタからのエネルギーの印加は、食品製品に対するエネルギーの制御された印加に関連するフィードバックに基づく。プロファイルは、電力レベル、調理期間の継続時間、およびパルスデューティサイクルを含みうる。エネルギーの印加を制御することは、たとえばレーザビームのスポットサイズまたは本明細書で述べる他のファクタを制御することによって達成されうる。エネルギーの印加を調整することは、レーザエミッタに対して食品製品の位置を制御することを含みうる。
【００１９】
[0019]複数の態様によれば、レーザエミッタは、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ、エキシマレーザ、およびダイオードレーザなどを含みうる。さらに、プロファイルは、約０．３ｋＷのピーク電力、約１．９Ｗの平均電力、約１００ｎｓのパルス幅、約３ｋＨｚのパルス周波数、および約６０ｓの調理期間の継続時間を含みうる。レーザエミッタがレーザダイオードを含む事例では、プロファイルは、約０．３ｋＷのピーク電力、約１Ｗの平均電力、約５０ｎｓのパルス幅、約３ｋＨｚのパルス周波数、および約６０ｓの調理期間の継続時間を含みうる。代替的に、プロファイルは、約０．３ｋＷのピーク電力、約１．６Ｗの平均電力、約５０ｎｓのパルス幅、約４ｋＨｚのパルス周波数、および約６０ｓの調理期間の継続時間を含む。
【００２０】
[0020]複数の態様によれば、調理期間中のエネルギーの印加は、特定のタイプの食品製品にさらに基づく。異なる食品製品についてのプロファイルを含むプロファイルは、局所的に記憶されうる、または、たとえば、ホストコンピュータから、もしくはネットワークを通してホストコンピュータに接続されたサーバから取り出されうることが留意されるべきである。
【００２１】
[0021]実施形態が、非限定的な例によって完全にかつより明確に理解されることができるように、以下の説明は、添付図面に関連して考えられ、添付図面では、同じ参照数字は、同様のまたは対応する要素、領域、および部分を指定する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】[0022]複数の実施形態による例示的なレーザ調理システムを示すブロック図である。
【図１Ｂ】[0023]例示的な実施形態によるコンテナ内に食品製品を有するレーザ調理システムを示す図である。
【図１Ｃ】[0024]別の例示的な実施形態によるコンテナがない状態の食品製品を有するレーザ調理システムを示す図である。
【図１Ｄ】[0025]別の例示的な実施形態による２つ以上のレーザエミッタを有するレーザ調理システムを示す図である。
【図１Ｅ】[0026]例示的な実施形態による回転エミッタを示し、回転プラットフォームを示すレーザ調理システムを示す図である。
【図１Ｆ】[0027]別の例示的な実施形態による回転ビームを有するレーザ調理システムを示す図である。
【図１Ｇ】[0028]別の例示的な実施形態による分割ビームを有するレーザ調理システムを示す図である。
【図２】[0029]複数の実施形態によるレーザ調理システムによって食品製品を調理するための例示的なプロセスを示すフローチャートである。
【図３】[0030]複数の実施形態によるレーザ調理システムによって食品製品を調理するための例示的なプラズマ生成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
[0031]従来技術のシステムに関連する先のまた他の不利点を考慮して、本明細書で論じられ述べられる種々の例示的な実施形態に従って述べられるレーザによる調理は、当技術分野では過去に認識されなかった新しくかつ唯一の機会を提示する。レーザを使用して、たとえば、直接的調理、金属プレートを通した間接的調理を実施することが可能であり、追加の付属品なしで、野菜の皮むきが可能である場合がある。たとえばレーザエネルギーを使用して調理することの利点は、電気的ショックの危険がないことである。一般的に使用される家庭用食品材料についての迅速かつ高い効率での調理が可能であることになる。熱源に対する精密な制御による食品の調理は、食品の損傷を最小にすることになる。低電力消費での食品の調理が可能であることになる。可搬型レーザ調理機器を使用する分野での食品の調理が可能であることになる。食品を調理するために使用されうるプレートを加熱するためのレーザを使用することによる間接的調理が可能である。レーザ調理ならびにマイクロ波および従来型加熱などの他の方法を組み合わせることが可能になる。
【００２４】
[0032]ＣｈｏｎｇおよびＲａｏによって観測されたように、レーザエネルギーに対する制御された曝露は、以下の関係（１）
Ｖｅｆｆ＝（２πΛ／λ）（ｎｃｏ２−ｎｅｆｆ２）１／２      （１）
に従ってフォトニック結晶ファイバ（ＰＣＲ）などの規則的に配列された材料に対する所望の加熱効果をもたらしうる。ここで、Ｖｅｆｆは、次元なしの正規化されたパラメータであり、λは、レーザ源の波長であり、Λは、ホールサイズを示すファクタｄを含むホール間隔であり、ｎｃｏは、ＰＣＦのコアの屈折率である。ＣｈｏｎｇおよびＲａｏは、スプライシングを行うために、Ｖｅｆｆは、レーザ波長、ホールサイズ、およびホール間隔を含む種々のファクタを調整することによって２．０４５以下に維持されなければならないと述べた。ＣｈｏｎｇおよびＲａｏは、食品を調理するときに使用するためにレーザが制御されうるかどうか、または、どのようにレーザが制御されうるかについて全く認識することなく、光ファイバの融着に関心があったことが認識されるべきである。
【００２５】
[0033]したがって、一般的に使用される家庭用食品材料などの食品製品の迅速でかつ効率的な加熱または調理のための方法および装置が本明細書で開示され、本方法および装置は、ビームエキスパンダによって拡張される発散性レーザビームを含むことができ、それにより、調理を行うのに十分な量のエネルギーを食品製品に対して付加する、食品製品内、および食品製品の周りにおけるプラズマの生成によって、急速で、効率的で、衛生的な食品の調理を行うのに十分な量の所与の電力レベルで大きな食品領域を照射する。
【００２６】
[0034]ある実施形態では、電磁放射ビームは、調理中にプラズマ効果を生成するのに十分な制御された強度（必ずしも高い強度である必要はない）のレーザビームである。従来の知恵および慣行によれば、照射点における光の消散は、不安定な性能、歪、および／または高い減衰をもたらすはずである。しかし、種々の実施形態に関連して、指定されたパラメータで動作するレーザは、累積方式でエネルギーを付加して、プラズマ効果を達成することができ、そのプラズマ効果は、当技術分野の従来の知識および予想に反して、高いエネルギー吸収をもたらし、それが、低電力消費で、優れた超高速の調理をもたらす。
【００２７】
[0035]複数の実施形態による例示的な装置または機器は、コンテナ内に食品材料を適切に位置決めするように構成されうる。電磁放射の強力なビームが生成され、十分な時間の間、食品材料に照射されて、食品の効果的な調理を達成しうる。例示的な機器は、調理中に食品材料が観測されるようにさらに構成されうる。調理プロセスを制御するように構成されているコントローラが設けられうる。
【００２８】
[0036]ある実施形態では、レーザを使用するコンピュータ制御式レーザシステム、位置決めシステム、およびＣＣＤカメラが、高品質の調理済み食品および高いレベルのシステム性能を得るために使用される。別の実施形態では、プレートを加熱するためにレーザを使用し、その後、食品を調理するために加熱されたプレートを使用することによる間接的調理のための方法および装置が提供される。さらに別の実施形態では、レーザ調理を、マイクロ波および従来の加熱などの他の方法と組み合わせるような組合せ調理のための方法および装置が提供される。さらに別の実施形態では、現場で使用可能なマイクロコントローラまたはパーソナルコンピュータ制御式レーザ調理機器が、現場において高速で効率性が改善された高品質調理済み食品を得るために設けられる。
【００２９】
[0037]本明細書で論じられ述べられる本発明の開発中に、取組みが、ほぼ２つの領域に分類されたことが留意されるべきである。第１の領域では、レーザ調理プロセスの特性を決定し、プロセス最適化を実施するために、広範囲の調査が実施された。調理される食品の品質との関係に対する調査は、以下のプロセスパラメータに関連して行われた。プロセスパラメータ：（ｉ）平均レーザ電力およびピークレーザ電力、（ｉｉ）Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ、エキシマレーザ、およびダイオードレーザなどのレーザタイプ、（ｉｉｉ）レーザ動作波長、（ｉｖ）レーザ曝露時間、（ｖ）連続／パルス動作モード、（ｖｉ）パルス幅、パルス繰返しレート、およびデューティサイクルなど。
【００３０】
[0038]上記プロセスパラメータの考えられる置換／組合せは無数にあるため、解析的アプローチ、注意深い企画、および理論的モデル化が、できる限り精密に最適パラメータを決定するために使用された。食品材料に対する高電力レーザ照射の物理的効果がモデル化される。強力なビームは、調理される食品の特性を修正する傾向があり、この現象は、レーザ調理のために利用されてきた。照射および材料応答の種々の条件下でのサンプル温度の解析的計算が実施される。ダイオードレーザなどの一定のレーザ源に関連して、食品材料による吸収される光電力は、レーザ誘起プラズマの生成によって増大される場合がある。
【００３１】
[0039]ある閾値電力レベルを超える一定のレーザについて起こるレーザ誘起プラズマの生成は、食品材料によるレーザ放射の吸収のかなりの増加をもたらすことを、調査が明らかにした。必ずしもサイズが大きくない高いピーク電力レーザ源を使用することによって、短いパルス継続時間を使用することによって、また、他のプロセスパラメータを注意深く制御することによって、優れた調理プロセスが達成されうる。調理済み食品アイテムは、味覚および外観を検査することによって、また、結果として得られる調理済み食品製品の構造的詳細を、さらなる情報のために高倍率顕微鏡を使用して研究することによって評価された。
【００３２】
[0040]第２の調査領域は、コンピュータ支援型現場使用可能なパーソナルコンピュータベースのレーザ調理システムを含むレーザ調理機器の開発を含んだ。コンピュータ支援型現場使用可能なパーソナルコンピュータベースのレーザ調理システムは、たとえば、以下のサブシステムを有する。サブシステム：（１）食品製品位置決めサブシステム、（２）画像化サブシステム、（３）レーザエミッタ組立体、および（４）レーザエミッタ位置決めサブシステム。開発努力は、システム統合と、たとえば、第１の領域および他の情報からの研究結果を、例示的な機器を制御するために使用可能なパラメータに適用し変換するためのソフトウェア開発努力とをさらに含んだ。
【００３３】
[0041]種々の実施形態に関連して使用される異なる概念および対応するメカニズムのために、レーザエミッタ組立体およびレーザエミッタ位置決めサブシステムは、従来の調理システムにおいて見出されるものから容易に区別されうることが留意されるべきである。レーザエミッタ組立体は、コンパクトレーザ源などのレーザ源、レーザドライバ、レンズ組立体、および送出システムを含む。レーザエミッタ位置決めサブシステムは、エミッタからのレーザビームが、調理される食品に向かって制御された方式で向けられることを可能にする。本明細書で論じられ述べられる種々の実施形態によれば、サブシステムは、有利には、システム重量を低減し、コストを下げ、プロセス効率を改善するように特に構成された。
【００３４】
[0042]種々の実施形態によれば、調理される食品製品の結果として得られる特性のレーザに関する依存性は、電力、波長、ならびに連続およびパルス動作モードなどの種々のレーザパラメータに関連して注意深く研究されてきた。パルス動作モードでは、調理される食品品質および特性が、調理プロセス中と調理プロセスの終りの両方において、レーザパルス幅、パルス繰返しレート、デューティサイクル、および同様なものについての種々の値に関して研究された。電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラなどのカメラが、調理プロセス中に食品材料の観察のために使用された。最終的な調理済み食品製品は、粘度などの、味覚品質および経験による品質について試験され、照射された食品の構造的詳細を調べるために、光学顕微鏡／電子顕微鏡を使用して研究された。調査および研究の結果ならびに理論的モデル化の結果は、種々のレーザ源、食品、および動作モードについてのプロセス最適化を導出するための基礎を提供した。したがって、こうした努力は、種々の食品アイテムに対する種々の考えられるプロセスパラメータの有効性に関する情報を提供した。
【００３５】
[0043]広く入手可能なレーザ源を使用して、直接的調理プロセスと間接的調理プロセスの両方が、以下のレーザを使用して実施された。レーザ：ＣＯ２レーザ−λ＝１０．６μｍ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ−λ＝１．０６μｍ、エキシマレーザ−λ＝２４８ｎｍ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ−λ＝３８５ｎｍ、ならびにダイオードレーザ−λ＝８２０ｎｍ、８５０ｎｍ、および他の波長。
【００３６】
[0044]米を含む穀物、野菜、牛乳、および肉などの種々の種類の食品製品が調査において使用されたことが留意されるべきである。多数のサンプルが、上記レーザ源からの種々の動作パラメータ下で曝露された。
【００３７】
[0045]ＣＯ２レーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、およびダイオードレーザ
ＣＯ２レーザは、１０％の典型的なエネルギー変換効率を有する。ＣＯ２レーザの利点は、高い電力であり、それが、高い吸収をもたらす。対照的に、食品アイテムがＮｄ：ＹＡＧレーザ、およびダイオードレーザによって照射されると、おそらく一定閾値電力レベルを超える材料のバルク内でのプラズマ生成現象のために、吸収の大幅な増加が観測される。さらに、レーザダイオードは、改善された光放出効率、低電圧動作、電子制御適合性、小さなサイズ、および小さな重量などの多くの考えられる利益を提供する。
【００３８】
[0046]Ｓｙｎｒａｄ  Ｍｏｄｅｌ４８−１−２８レーザおよびＣｏｈｅｒｅｎｔ  Ｄｉａｍｏｎｄ８４、２５０ＷレーザなどのＣＯ２レーザを使用して、５００の食品サンプルが、連続動作モードとパルス動作モードとの両方で、レーザからの種々の動作パラメータ下で曝露された。初期実験調査の目的は、調理に適する種々のレーザ動作パラメータの範囲を特定することであった。種々のレーザパラメータについての調理時間に対する依存性が研究された。研究結果は、調理プロセスの速度、調理結果の有効性または品質の最も好ましいバランスをもたらすパラメータを決定するために使用された。直接的レーザ調理に加えて、レーザによって加熱された熱い金属プレート上で食品材料が調理される間接的レーザ調理に関しても調査が行われた。
【００３９】
[0047]有効な調理結果の場合、調理するための最大レーザ電力および曝露時間が、密接に相関することを、上記実験的研究が示す。たとえば、１Ｗ未満のレーザ電力レベルを有する例示的エミッタは、不利点を有し、その理由は、こうしたエミッタが、長過ぎる曝露時間に食品製品がさらされることを必要とするか、または、調理を実施するのに十分な加熱レベルを引起さないからである。同様の効果は、不十分なパルス継続時間のパルスレーザ放射を使用するときに示される。先に述べた現象は、最大電力と曝露時間とパルス周期との間のさらなる関係を示す。
【００４０】
[0048]レーザ電力および曝露時間の関数としての食品テクスチャならびに食品品質の変動が調査された。最適調理パラメータによって、調理された食品の品質は良好である。同様の調査が、Ｎｄ：ＹＡＧレーザおよびダイオードレーザによって実施された。しかし、これらのレーザについて、食品の有意の調理は、一定の閾値電力未満では観測されない。ＮＥＣによるモデルＭ６９０ＢレーザなどのＮｄ：ＹＡＧレーザの場合、閾値電力は、レーザビーム径と密接に関連する。Ｎｄ：ＹＡＧレーザが、通常、閃光放電管またはレーザダイオードを使用して光学的にポンピングされ、最も一般的なタイプのレーザの中で、１０６４ｎｍの波長を有する光を放出することが当業者によって認識されるであろう。９４０、１１２０、１３２０、および１４４０ｎｍに近い他の波長が可能である。パルスモードまたはＱスイッチングモードで動作すると、ネオジウムイオン活性に敏感であるレーザキャビティにおける光学スイッチをパルス動作モードに使用することができる。パルスモードの動作は、より短い波長でレーザ光を効率的に生成するために使用されうる。
【００４１】
[0049]調理は、１Ｗ〜４Ｗの連続電力レベルで達成されうる。低電力レベルでの調理は、ビーム径が小さいＮｄ：ＹＡＧレーザを使用して可能である場合がある。パルス動作モードを有する、先に特定されたＭ６９０Ｂレーザを使用して、表１に挙げるパラメータによって良好な調理が達成されうる。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
[0050]先に述べたように、ダイオードレーザは、多くの利点を有し、複数の実施形態に従って発光素子として使用される。たとえば、８２０ｎｍ（６Ｗ）、８５０ｎｍ（１０Ｗ）、および９５０ｎｍ（１０Ｗ）で動作するダイオードレーザは、食品アイテムの調理のために成功裏に使用されてきた。８５０ｎｍおよび９５０ｎｍで３．５Ｗの連続電力によって、１分間の食品曝露は、良好な調理品質結果を示す。調理は、３．５Ｗより大きいレベルなどの高い電力レベルおよびより短い曝露時間で達成されうる。しかし、高い電力レベルのレーザエネルギーの印加に関連する種々の態様の制御は、許容可能な品質の調理結果を達成するのに重要である。レーザダイオードが、連続モードで主に動作することが留意されるべきである。しかし、本明細書で述べられる実験の目的で、汎用レーザダイオードが、パルスモードで動作させられたが、限定的な成功であった。代替的に、専用パルスモードレーザダイオードが使用されうる。本明細書で述べる実験に関連して、８２０ｎｍ、８５０ｎｍ、および９５０ｎｍのレーザダイオードが、広い利用可能性および低コストのために使用されたことも留意されるべきである。より容易に入手可能になりつつあるより長い波長のレーザダイオードも、使用可能である。こうしたより長い波長のデバイスは、レーザ調理のための利点および改善を提供する。
【００４４】
[0051]そのため、本明細書で述べるように、特にダイオードレーザの使用に関する本明細書で述べる実施形態によるレーザ調理の実現可能性、したがって、商業的に実行可能なレーザ調理機器の成功裏の実装の可能性が、当技術分野に見られなかったにも関わらず、立証された。レーザ調理プロセスのよりよい理解および最適化にとって本質的である理論的モデル化およびシミュレーションもまた実施された。
【００４５】
[0052]ここで図面の図１Ａを参照して、例示的なシステム１００および関連するサブシステムが論じられ述べられる。複数の実施形態によれば、システム１００が、可動キッチン機器として使用するのに適した、独立型格納容器内に位置しうること、または、調理コンソールまたは同様なもの内に構築されうることが認識されるであろう。システム１００は、限定はしないが、私邸、作業場、あるいは、レストランまたは同様なものなどの商業的食品施設などの広範な多種多様な状況で実装されうる。
【００４６】
[0053]レーザエミッタ組立体１１０は、認識されるように、アライメントおよび収束コントロールなどを含みうるドライバユニット１１２およびレーザユニット１１１を備えうる。レーザユニット１１１は、単一のレーザまたは複数のレーザを含むことができ、相応して、システム１００は、１つのレーザユニット１１１を備えうる、または、複数のこうしたユニットを備えうる。レーザユニット１１１を含む種々のサブシステムの動作によって、レーザビームからのエネルギーは、相応して１つまたは複数のビームを向けることによって所与の電力レベルおよび継続時間および同様なものを用いて食品製品に印加されうる。
【００４７】
[0054]システム１００は、食品のまたは間接的な加熱器具設置ベース１６０を含むことができ、加熱器具設置ベース１６０は所定の設置領域を提供し、最適な調理を可能にするために、レーザユニット１１１からのビームと食品製品との間の良好なアライメントがその中でなされ得る。システム１００は、たとえば、調理プロセス中に観察アクセス接続１３３を通してＣＣＤカメラ１３１などのモニタデバイスを通して食品製品が観察されることを可能にする画像化サブシステム１３０をさらに含みうる。ＣＣＤカメラ１３１は、カメラコントローラ１３２を通して制御されうる。
【００４８】
[0055]ベースユニット１６０内の食品の位置の種々の態様を制御するために、食品位置決め器１２１が使用されうる。食品位置決め器１２１を設定または調整することによる、調理される食品の位置の制御は、位置決め器コントローラ１２２によって制御されうる。ベースユニット１６０内の高さを含み、また、回転または同様なものなどの動的位置を含む、食品の位置に関する種々の態様は、所望の調理結果を達成するために制御されうることが認識されるであろう。
【００４９】
[0056]進行中の調理に関する種々の態様は、検出され、光出力の強度、調理チャンバの温度、および同様なものなどのフィードバックとして使用されうることがさらに認識されるであろう。従って、検出ユニット１４０が設けられることができ、検出ユニット１４０は、調理前の態様、進行中の調理の態様、および調理後の態様を含む調理プロセスの一定の態様を検知するために光検出器ユニット１４１および低電力レーザダイオードユニット１４２を含む。
【００５０】
[0057]先に述べたサブシステムは、ノートブックＰＣ１５０などのホストコンピュータによってさらに制御されうることが留意されるべきである。たとえば、ＣＣＤカメラコントローラ１３２は、ノートブックＰＣ１５０および接続１５２を通してさらに制御されることが可能である場合があり、接続１５２は、独占的接続、バス、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートなどの高速接続ポート、無線接続、または同様なものでありうる。ノートブックＰＣ１５０はまた、別の接続１５３を通してレーザコントローラ１１２とインタフェースすることによって、レーザユニット１１１の位置および電力などのパラメータを制御するために使用されることができ、別の接続１５３は、独占的接続、バス、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートなどの高速接続ポート、無線接続、または同様なものでありうる。なおさらに、ノートブックＰＣ１５０は、接続１５１を通して位置コントローラ１２２とインタフェースすることによって、ベースユニット１６０内の食品の位置を制御するために使用されることができ、接続１５１は、独占的接続、バス、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートなどの高速接続ポート、無線接続、または同様なものでありうる。
【００５１】
[0058]種々のハードウェアおよびソフトウェアインタフェースが、マイクロコントローラまたはノートブックＰＣ１５０などのＰＣベースのシステムと接続状態で使用されて、全てのサブシステムとインタフェースし、それにより、先に述べたように動作の制御を提供することができることが留意されるべきである。
【００５２】
[0059]ノートブックＰＣ１５０が開発のための好都合なプラットフォームを提供しうることが認識されることになるが、デスクトップＰＣ、汎用マイクロコントローラベースのシステム、または専用マイクロコントローラベースのシステムが使用されうる。任意のこうしたコントローラまたはコンピュータは、ユーザが所望する場合、ＰＣを通して接続し動作する設備を備えるべきである。先に述べたように、複数の実施形態では、パーソナルコンピュータは、位置決めサブシステムとインタフェースして、調理中の食品の良好な位置決めを可能にしうる。レーザエミッタ組立体の電力出力およびレーザの動作モードは、調理プロセス中のレーザの電力を制御するために使用され、コンピュータによって制御されうる。レーザエミッタ組立体１１０は、レーザドライバ１１２、レーザ源１１１、ならびにレンズ組立体および送出システム１１７を含みうる。レーザガンアライメントシステム１１８は、レーザ源１１１からのレーザビームが、調理される食品上に精密に入射するよう整列されることを可能にする。さらなる制御入力は、理解されるように示されるコンポーネントを使用して、特定の電力、動作モード、たとえば、ビーム焦点または同様なものを用いてレーザを制御するために使用されうる。
【００５３】
[0060]画像化サブシステムを使用して、食品のリアルタイム画像が、取込まれ、ＰＣモニタ上に表示され、フィードバックおよび品質モニタリングのために使用されうる。種々のサブシステムが試験され、さらなる微調整が、必要に応じて行われうる。最適制御パラメータが何であるかを特定の種類の食品について決定し、その後、そのパラメータを実装しうる制御アプリケーションを開発することによって、上記コンピュータ制御は、さらに一歩進められうることが認識されるであろう。さらに他の実施形態では、コンピュータは、ネットワークに接続されることができ、それにより、特定の食品製品について、調理プロファイルまたは同様なものなどの種々の情報を取り出すことができ、その種々の情報は、その後、装置の制御に関連して使用されることができる。
【００５４】
[0061]複数の実施形態に従って可能である種々の構成をよりよく理解するために、本明細書で、参照が図１Ｂ〜図１Ｇに対して行われる。たとえば格納容器１９０内の、たとえばレーザエミッタ１１０、レーザビーム１１５、プラットフォーム１６０、および食品製品１７０の全体的な相対的構成が示されるが、種々の詳細は、簡潔にするために省略された。図１Ｂを参照して、実施形態は、レーザビーム１１５を放出するレーザエミッタ１１０を含むことができ、レーザビーム１１５は、食品製品１７０がその中に設置されるコンテナ１６１に衝突（ｉｍｐｉｎｇｅ）する。コンテナ１６１は、たとえば、一定のプロファイルに基づいて加熱を行うための、ある材料のまたは表面処理を有するコンテナでありうる。こうして、食品製品のタイプに関連する吸収特性に関する依存が無視できる。たとえば、コンテナの材料は、プラズマが生成され、加熱が起こるようにレーザビーム１１５と相互作用する。図１Ｃおよび関連実施形態に関連して、食品製品１７０は、格納容器１９０内に設置され、レーザビーム１１５によって直接照射されることができ、それにより、以降でさらに詳細に述べるように、加熱が起こりうる。
【００５５】
[0062]図１Ｄおよび関連実施形態に関連して、エミッタ１１０およびエミッタ１１０’など、２つまたはおそらくはそれより多いエミッタが、本明細書で述べるように食品製品１７０上に入射して加熱をもたらし、調理を行うことができるレーザビーム１１５および１１５’（を生成することができる。図１Ｅは、エミッタ１１０が回転するように構成されうる実施形態を示す。代替的にまたは回転エミッタ１１０に関連して、プラットフォーム１６０もまた、回転するように構成されうる。エミッタ１１０およびプラットフォーム１６０の一方または両方を回転させることによって、レーザビーム１１５からのエネルギーは、食品製品１７０の表面にわたってより均等に分布されうることが認識されるであろう。図１Ｆに示す１つまたは複数の実施形態では、レーザエミッタユニット自体は、固定であり、ビーム１１５自体が、ビームアライメント機構を通して向けられて、回転し、または、当業者によって認識されるようにリサージュパターンまたは同様なパターンなどの任意の特定のパターンで移動し、それにより、ビーム１１５のスポットサイズより大きな領域のカバレージを行いうる。
【００５６】
[0063]図１Ｇに示す、さらに他の例示的な実施形態および代替の実施形態に関連して、ビーム１１５は、食品製品１７０の増大したカバレージを生成しうる分割機構１８０によってビーム１１５および１１５’に分割されうる。レーザエネルギーが、たとえば、ミラー１８１および１８１’または同様なものなどの表面から反射されうる、または、格納容器１９０の内部が、レーザビーム１１５からのエネルギーを反射するように構成されうる。いくつかの実施形態では、分割を行うためにビームが格納容器１９０の内部表面の特定の部分に向けられることのみを要するように、分割機構１８０を格納容器１９０の表面に組み込むことが可能である場合がある。
【００５７】
[0064]上記機構または他の機構は、図２に関連して以降で述べるように、レーザを使用して調理するための方法を実施するように適合されうることが認識されるであろう。例示的なプロセス２００は、例示的なサブプロセスまたは手順に従って食品の調理に対して描かれうる。電力源にプラグインすること、または電力スイッチをターンオンすることなどの初期動作であって、コントローラ回路を含む動作回路を通電させうる、初期動作を含みうる２０１にて開始した後、２０２にて、食品製品が、たとえば上述した格納容器１９０などの格納容器の内部に位置決めされうる。２０１における開始時に、必要に応じて、ネットワークまたは同様なものに対する接続および適切なＵＲＬへのナビゲーションもまた、当業者によって認識されるように、スタートアップまたは初期化手順に関連して行われうることが認識されるであろう。レーザエミッタに通電する前に、特定の食品製品用の特定のパラメータ、一般的な調理または加熱用の一般的なパラメータ、または、上述した格納容器内コンテナを使用する調理用の固定パラメータを含みうる、食品製品を調理するためのレーザパラメータを制御するためのプロファイルが、２０３にてロードされうる。レーザパラメータがロードされ、スタートボタンを押すことまたは同様なものなどの、種々の安全関連インターロックによって同様に条件付けられうる通常の動作を受けると、レーザエミッタが通電され、そしてビームの形態のレーザエネルギーが、食品製品内にまた食品製品の周りにプラズマを生成するために設定されるロード済みプロファイルに従って、２０４にて食品製品に印加されうる。レーザエネルギーが印加されている間、２０５にて、限定はしないが、温度、光レベル、赤外線レベル、波長、あるいは、レーザビームと食品製品または食品製品を囲むものとの相互作用によって生成されることが可能な任意の他のこうしたパラメータを含む種々のフィードバックが生成され検出されうる。プラズマ生成を維持し、調理または少なくともパラメータに伴うエネルギーの印加が予想されるように行われていることを確認するために、フィードバックが、プロファイルパラメータに関連して使用されうる。フィードバックによるかまたは開ループ制御によって、調理が終了したと見なされる点が達せられる。調理が終了していない場合、２０６におけるＮＯ（いいえ）に対応して、レーザエネルギーは２０４にて印加され続けうる。調理が終了している場合、２０６におけるＹＥＳ（はい）に対応して、レーザエミッタは２０７にて通電オフされ、レーザエネルギーの印加が停止されうる。任意選択で、プロセスが終了し、たとえば、調理格納容器に対するアクセス扉が開口される前に、２０８にて、レーザが適切に通電オフされたかどうか、火炎の危険、煙の危険、または同様なものが存在するかどうかを判定するための検査などの一定の安全手順を設けることができ、それが、調理済み食品製品に対するアクセスを防止することが認識されるであろう。エネルギーの印加中に、認識されるように、過剰の温度の検知、またはエミッタドライバに対する過剰の電流の検知などの故障状態を判定するための他の機構が使用されうることが認識されるであろう。プラズマ生成の態様を認識するのに本質的でない選択的な安全検査後に、プロセスは、２０９にて終了しうる。この文脈では、終了は、例示的な装置が、次の調理サイクルの準備がいつでもできているように構成されていることを単に意味しうる、または、電力が取除かれたことを意味しうる。いずれかの場合にまたは他の場合に、認識されるように、プロセスは、再通電によってまたは再スタート動作によって再び始まりうる。
【００５８】
[0065]プラズマ生成をよりよく理解するために、図３は、食品製品１７０の表面に入射する例示的なレーザ１１５を示す。レーザビーム１１５は、波長λ、および、デューティサイクルであって、レーザのパルス時間またはオン時間ＴＯＮをＴＴＯＴＡＬで割ったファクタとして図に示され、デューティサイクルパーセンテージとして表現され、周波数またはデューティ周期に同様に依存しうる、デューティサイクルを有しうる。表１に示すような上記例では、デューティ周波数はＫＨｚ単位で記述される。しかし、レーザ波長および電力レベルなどのファクタに応じて、他の周波数が効果的に使用されることができることが認識されるであろう。
【００５９】
[0066]したがって、レーザエネルギーは、ビーム１１５によって、プラットフォーム１６０上に載りうる食品製品１７０の表面に印加されうる。画像化サブシステム１３０および検出サブシステム１４０または他のフィードバック手段を通して得られるフィードバックなどのフィードバックを通じて、あるいは、フィードバックがない開ループ制御を通じて、レーザドライバ１１２を制御することなどによってレーザエミッタ１１０を通して印加されて、レーザが入射する表面内にまた表面の周りに生成しうるプラズマ３１０がもたらされうる。プラズマ３１０を生成し維持するためにレーザの印加を制御することによって、レーザ１１５からのエネルギーの食品製品１７０内への吸収が増大され、調理が、生成されるプラズマからのエネルギーの連続的かつ累積的吸収によって行われうる。プラズマ生成に伴って共振および高調波が生成するため、当技術分野で過去に認識されていない食品の高速調理を容易にする累積的エネルギー効果が実現されうることが認識されうる。
【００６０】
[0067]本発明に関する例示的な実施形態が本明細書で述べられ示されているが、特定の設計、実装形態、または構造を含む多くの変形形態または変更形態が可能であり、本明細書で述べる発明の概念から逸脱することなく行われうることが当業者によって理解されるであろう。
【図１Ａ】
2014510896.tif 000004
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図２】
2014510896.tif 000011
【図３】
2014510896.tif 000012
【国際調査報告】
2014510896.tif 000013
2014510896.tif 000014