JP2013525997A - 空間的に制御されたエネルギ送出 - Google Patents

Abstract

エネルギ印加区域内の対象物に電磁エネルギを加えるための装置および方法を開示する。エネルギ印加区域内の対象物に複数の電磁場パターンで電磁エネルギを加えさせるように、少なくとも１個のプロセッサを構成することができる。プロセッサは、複数のフィールドパターンのそれぞれについて、エネルギ印加区域内で散逸される出力量を求めるようにさらに構成することができる。プロセッサは、エネルギ印加区域に複数のフィールドパターンを加える場合に散逸される出力量に基づいて、エネルギ印加区域の少なくとも一部にわたるエネルギ吸収特性の空間的分布を求めるようにも構成することができる。

Description

本願は、２０１０年５月３日に出願された米国仮特許出願第６１／２８２，９８０号明細書、２０１０年５月３日に出願された米国仮特許出願第６１／２８２，９８１号明細書、２０１０年５月３日に出願された米国仮特許出願第６１／２８２，９８３号明細書、２０１０年５月３日に出願された米国仮特許出願第６１／２８２，９８４号明細書、２０１０年５月３日に出願された米国仮特許出願第６１／２８２，９８５号明細書、および２０１０年５月３日に出願された米国仮特許出願第６１／２８２，９８６号明細書の優先権の利益を主張する。これらの出願のそれぞれは、その全体が本明細書に完全に援用される。

本願は、対象物に電磁エネルギを加えるための装置および方法に関する仮出願である。

対象物にエネルギを加えるために、電磁波が一般に使用される。概してそのような対象物は、電磁エネルギを受けるように構成される空洞の中に配置される。しかし、電磁場の分布は、対象物の特性（例えば対象物の大きさ）、位置、および向き、ならびにエネルギを加える供給源の特徴に依存することがあるので、電磁エネルギを制御可能な方法で加えることは多くの場合困難である。電磁エネルギ印加装置の一例は、電子レンジである。電子レンジでは、エネルギ源から空気を介して対象物に電磁エネルギを加えるためにマイクロ波が使われる。電磁エネルギは対象物によって吸収され、熱エネルギに変換され、対象物の温度を上昇させる。典型的な電子レンジは、従来のオーブンよりも早く加熱するが、電子レンジは、「定在波」として知られる現象により、加熱する対象物内にホットスポットおよびコールドスポットをしばしば示す。定常波としても知られる定在波は一定の位置に留まり、電場強度の局所的最大振幅および最小振幅によって特徴付けられる。対象物がある場合、電場強度の振幅はマイクロ波の加熱能力に比例することが多いので、定在波は、通常は不所望の結果である対象物の不均等な加熱をしばしばもたらす。

従来の電子レンジは、定在波効果によって引き起こされる不均等な加熱を減らすことを目的とする設計を含み得る。例えば、一部の従来型の電子レンジでは、フィールド擾乱素子を利用して定在波を無作為の方法で乱す。別の例では、一部の従来型の電子レンジは、加熱しようとする対象物を回転させることにより定在波効果を減らそうとする。

本発明の一部の実施形態の一側面は、エネルギ印加区域にＥＭエネルギを制御された方法で加えることに関する。一部の実施形態では、エネルギ印加区域またはエネルギ印加区域内に配置される対象物の中の全ての位置がほぼ同じ量のＥＭエネルギを受けるように、エネルギを均一に加える。一部の実施形態では、エネルギ印加区域または対象物の中の一部の被選択領域が他の領域よりも多くのエネルギを受けるように、エネルギを不均一に加える。

ＥＭエネルギは、ＥＭ波により区域に加えられる。各波は、エネルギ印加区域内で、様々なフィールドパターン、およびエネルギ印加区域内の対応するフィールド強度分布を励起することができる。

一部の実施形態では、それぞれが異なるフィールド強度分布（エネルギプロファイルと呼ぶこともできる）を有する被選択ＥＭ波をＥＭ区域に加えることにより、その区域にＥＭエネルギを加える。それらの波は、エネルギ印加区域または対象物の全体にわたり、全ての被選択波の強度の和がほぼ同じであるように選択することができるが、空間内の各点において、各波のフィールド強度は他の波のフィールド強度と異なる。この種のエネルギ印加は、エネルギ印加区域または対象物に関して、均一のまたはほぼ均一の空間的エネルギ印加をもたらすことができる。

一部の実施形態では、区域の一部の被選択領域において、被選択波の強度の和が、他の領域内よりも大きいように波を選択することができる。この種のエネルギ印加は、被選択領域により多くのエネルギを加えることができる、不均一のエネルギ印加をもたらすことができる。

ＥＭ波のエネルギプロファイルは、時間とともに変化する場合があり、例えばフィールド強度はあらゆる場所で時間とともに減衰し得ることを指摘しておく。加えて、またはあるいは、フィールド強度は、例えば正弦曲線の形で時間とともに振動し得る。フィールドパターンの他の時間発展も存在することが分かっている。

一部の実施形態に合致して、エネルギプロファイルの時間平均が、要求通りに、例えば均一に空間的に分布するように、ＥＭ波を選択することができる。一部の実施形態に合致して、エネルギプロファイルの和が毎回同じであるようにＥＭ波を選択することができるが、各波のエネルギプロファイルは時間とともに変化する。

本発明の一部の実施形態は、対象物に電磁エネルギを加えるための装置を含むことができる。この装置は、電磁エネルギ源およびエネルギ印加区域を含むことができる。少なくとも１個のプロセッサを、対象物に関連する電磁エネルギ損失を示す情報を取得するように構成することができる。プロセッサは、複数の電磁場パターンのそれぞれに加える重みを決定するように構成することもできる。さらに、プロセッサは、エネルギ印加区域に対して複数の電磁場パターンのそれぞれを、その決定した重みにおいて供給源に適用させるように構成することができる。

本明細書で使用するとき、少なくとも一部の実施形態において、オブジェクト（例えばプロセッサ）が動作中にタスクを実行する（例えば複数の電磁場パターンのそれぞれに加える重みを決定する）場合、そのオブジェクトは、そのタスクを実行するように構成されると記載する。同様に、タスク（例えば電磁エネルギの分布を制御すること）が、目標とする結果を確立するためのものである（例えば対象物に複数の電磁場パターンを適用するためのものである）と記載される場合、これは、少なくとも一部の実施形態において、その目標とする結果を達成するようにタスクが実行されることを意味する。

本発明の一部の実施形態の一側面は、少なくとも１つの放射素子により、供給源からエネルギ印加区域内の対象物に電磁エネルギを加えるための装置を含む。この装置は、エネルギ印加区域の少なくとも一部に関連する体積エネルギ伝達情報を取得し、複数の電磁場パターンのそれぞれに加える重みを決定し、エネルギ印加区域に対して複数の電磁場パターンのそれぞれを、その決定した重みにおいて供給源に励起させるように構成される、少なくとも１個のプロセッサを含むことができる。一部の実施形態では、フィールドパターンのそれぞれは、既知の電磁場強度分布を有する場合がある。

本発明の一部の実施形態の一側面は、エネルギ印加区域内の少なくとも２つの領域に伝達するエネルギ量についての指示を取得するように構成されるプロセッサを備える装置を含むことができる。プロセッサは、その取得した指示に基づいて、複数のＭＳＥのそれぞれに加える重みを決定するようにさらに構成することができる。ＭＳＥのそれぞれは電磁場パターンの分布に関連することができ、関連する分布の加重和が、指示されたエネルギ量とほぼ等しくなるように重みを決定することができる。プロセッサは、エネルギ印加区域に対して複数のＭＳＥのそれぞれを、その決定した重みにおいて電磁エネルギ源に供給させるようにさらに構成することができる。

本発明の一部の実施形態の一側面は、少なくとも１つの放射素子により、ＲＦエネルギ源からエネルギ印加区域に電磁エネルギを加えるための方法を含むことができる。この方法は、電磁エネルギ損失を示す情報を取得するステップであって、損失のそれぞれはエネルギ印加区域の異なる部分に関連する、取得するステップと、その取得した情報に基づいて、複数の電磁場パターンのそれぞれに加える重みを決定するステップとを含むことができる。この方法は、エネルギ印加区域内で複数の電磁場パターンのそれぞれを、その決定した重みにおいて励起するステップをさらに含むことができる。

先の概要は、読者に本発明のいくつかの態様についての非常に簡潔な特色を提供することを単に意図するもので、決して特許請求の範囲に記載の本発明の範囲を制限するものではない。加えて、上記の全体的な説明および以下の詳細な説明はいずれも専ら例示的かつ説明的であり、特許請求の範囲に記載の本発明を制限しないことを理解すべきである。

本明細書では、例示的という用語は、例、実例、または例示としての役割を果たす意味で使用し、必ずしもふさわしい模倣または優越を意味しないことを指摘しておく。

本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付図面は、本開示の様々な実施形態および例示的態様を示し、解説とともに本発明の諸原理を説明する。

図１は、本発明の一部の例示的実施形態による、電磁エネルギを対象物に加えるための装置の概略図を示す。 図２は、デカルト座標系における矩形空洞、円筒座標系における円筒空洞、および球座標系における球形空洞の概略図を示す。 図３Ａは、本発明の原理に合致する、モーダル空洞内の例示的フィールドパターンを示す。 図３Ｂは、本発明の原理に合致する、モーダル空洞内の例示的フィールドパターンを示す。 図４Ａは、本発明の一部の例示的実施形態による、エネルギ印加区域に供給される電磁波に対して周波数変調を実行するように構成される装置の概略図を示す。 図４Ｂは、本発明の一部の例示的実施形態による、エネルギ印加区域に供給される電磁波に対して周波数変調を実行するように構成される装置の別の概略図を示す。 図５は、本発明の一部の例示的実施形態による、エネルギ印加区域に供給される電磁波に対して位相変調を実行するように構成される装置の概略図を示す。 図６Ａは、本発明の一部の例示的実施形態による、エネルギ印加区域に供給される電磁波に対して振幅変調を実行するように構成される装置の概略図を示す。 図６Ｂは、本発明の一部の実施形態による、エネルギ印加区域に供給される電磁波に対して振幅変調を実行するように構成される装置の別の概略図を示す。 図７Ａは、本発明の例示的実施形態による、例示的なエネルギ印加区域の離散化方式を示す。 図７Ｂは、本発明の例示的実施形態による、例示的なエネルギ印加区域の離散化方式を示す。 図７Ｃは、本発明の例示的実施形態による、例示的なエネルギ印加区域の離散化方式を示す。 図８は、本発明の一部の実施形態による、例示的損失プロファイルを示す。 図９Ａは、本発明の一部の実施形態による、空間的に制御された例示的なエネルギ送出方法を示す。 図９Ｂは、本発明の一部の実施形態による、空間的に制御された例示的なエネルギ送出方法を示す。 図１０は、本発明の一部の実施形態による、空間的に制御されたエネルギ送出方法を実施する例示的ステップのフローチャートを示す。 図１１は、本発明の一部の実施形態による、エネルギ印加区域からのフィードバックに基づいて損失プロファイルを構築するように構成されるプロセッサの簡略化したブロック図を示す。 図１２Ａは、本発明の一部の実施形態による、エネルギ印加区域内で励起することができるモードのフィールド強度分布を示す。 図１２Ｂは、本発明の一部の実施形態による、エネルギ印加区域内で励起することができるモードのフィールド強度分布を示す。 図１２Ｃは、本発明の一部の実施形態による、エネルギ印加区域内で励起することができるモードのフィールド強度分布を示す。 図１３Ａは、Ｚ軸に垂直な断面上のＸ軸に沿った、空洞内で同じ周波数において励起可能なモードの正規化した電場振幅の計算値を示す。 図１３Ｂは、Ｚ軸に垂直な断面上のＸ軸に沿った、空洞内で同じ周波数において励起可能なモードの正規化した電場振幅の計算値を示す。

次に、その例を添付図面に示す、本発明の例示的実施形態を詳しく参照する。適切な場合、図面の全体を通して同じ参照番号を使用して同じまたは同様の部分を指す。

本発明の諸実施形態は、エネルギ印加区域内の対象物に電磁エネルギを加えるための装置および方法を用いることができる。本明細書で使用するとき、装置という用語は、本明細書に記載の任意のコンポーネントまたはコンポーネント群を含むことができる。例えば、装置は、図１に示すプロセッサ３０などのプロセッサだけを指すことができる。あるいは、または加えて、装置は、プロセッサと１つまたは複数の放射素子との組合せ、プロセッサと、空洞と、１つまたは複数の放射素子との組合せ、プロセッサと電磁エネルギ源との組合せ、プロセッサと、空洞と、１つまたは複数の放射素子と、電磁エネルギ源との組合せ、または本明細書に記載のコンポーネントの他の任意の組合せを含むことができる。

本明細書で使用するとき、電磁エネルギという用語は、これだけに限定されないが無線周波（ＲＦ）、赤外線（ＩＲ）、近赤外線、可視光、紫外線などが含まれる電磁スペクトルの任意のまたは全ての部分を含む。場合によっては、加えられる電磁エネルギには、３ＫＨｚから３００ＧＨｚの周波数である、１００ｋｍから１ｍｍの波長を有するＲＦエネルギが含まれ得る。場合によっては、より狭い周波数範囲、例えば１ＭＨｚ−１００ＧＨｚ内のＲＦエネルギを加えることができる。例えば、マイクロ波および極超短波（ＵＨＦ）エネルギは、いずれもＲＦ範囲内にある。本明細書では本発明の例をＲＦエネルギを加えることに関連して説明するが、これらの説明は本発明のいくつかの例示的原理を示すために行うもので、本発明を電磁スペクトルのどの特定の部分にも限定するつもりはない。ＲＦ帯域幅内の電磁エネルギは、ＲＦエネルギと呼ぶことができる。

同様に、例示目的で、本開示は加熱に使用される電磁エネルギのいくつかの例を含む。この場合もやはり、それらの説明は本発明の例示的原理を示すために行う。説明し、特許請求の範囲に記載する本発明は、エネルギを加えることが温度上昇を招くかどうかに関係なく、エネルギを加えることを伴う様々な製品、ならびに工業プロセス、商業プロセス、および消費者プロセスに利益をもたらすことができる。例えば、電磁エネルギは、加熱、燃焼、解凍、除霜、調理、乾燥、反応の加速、膨張、蒸発、融合、生物学的プロセスの誘発もしくは変更、治療、凍結もしくは冷却防止、対象物を所望の温度範囲内に保つこと、またはエネルギを加えることが望ましい他の任意の用途のために対象物に加えることができる。

さらに、電磁エネルギが加えられる対象物（または装填物）への言及は、特定の形態に限定されない。対象物には、本発明の１つまたは複数の実施形態を利用する特定のプロセスにもよるが、液体、固体、またはガスが含まれてもよく、１つまたは複数の異なる段階において、物質の合成物または混合物が含まれてもよい。さらに、対象物という用語は単数形で示すが、複数のアイテムまたは分離したパーツもしくはコンポーネントを指す場合もある。したがって、非限定的な例として、対象物という用語は、解凍もしくは調理しようとする食料、乾燥させようとする衣類もしくは他の物質、解凍しようとする凍結物質（例えば臓器）、反応させようとする化学物質、燃焼させようとする燃料もしくは他の可燃性物質、脱水しようとする水和物、膨張させようとするガス、解凍、加熱、沸騰、もしくは蒸発させようとする液体、解凍および／もしくは温めようとする血液もしくは血液成分（例えば血漿や赤血球）、製造しようとする物質、連結しようとする成分、または電磁エネルギをたとえ僅かでも加えたいという望みがある他の任意の物質などの物質を包含することができる。

開示する特定の実施形態によれば、装置または方法は、エネルギ印加区域を使用するものであり得る。エネルギ印加区域には、電磁エネルギを加えることができる任意の空所、位置、領域、またはエリアが含まれ得る。エネルギ印加区域は、ホローを含むことができ、かつ／または液体、固体、ガス、もしくはそれらの組合せで満たす、または部分的に満たすことができる。専ら例として、エネルギ印加区域には、電磁波の存在、伝搬および／または共振を可能にする、エンクロージャの内部、部分的エンクロージャ（例えばベルトコンベヤオーブン）の内部、コンジットの内部、オープン空間、固体または部分的固体が含まれ得る。この区域は永続的なものとすることができ、またはエネルギを加えるために一時的に構成してもよい。解説を簡単にするために、そのような全ての代替的エネルギ印加区域を代わりに空洞と呼ぶことができ、空洞という用語は、電磁エネルギを加えることができるエリア以外の特定の物理的構造は含意しないと理解される。

エネルギ印加区域は、オーブン、チャンバ、槽、乾燥機、解凍装置、脱水機、反応器、炉、キャビネット、エンジン、化学処理装置や生物学的処理装置、焼却炉、物質造形装置や物質成形装置、コンベヤ、燃焼域、またはエネルギを加えることが望ましい場合がある任意のエリア内に位置することができる。したがって、電磁エネルギ印加区域は（空洞共振器、共振空洞、または空洞としても知られる）電磁共振器を含むことができる。対象物またはその一部がエネルギ印加区域内に位置する場合、電磁エネルギをその対象物に送出することができる。

エネルギ印加区域は、所定の形状（例えば前もって決定された形状）、またはさもなければ決定可能な形状を有することができる。エネルギ印加区域は、エネルギ印加区域内での電磁波の伝搬を可能にするいかなる形状を呈してもよい。例えば、エネルギ印加区域の全てまたは一部は、球形、半球形、矩形、円形、三角形、長円形、五角形、六角形、八角形、楕円形、または他の任意の形状もしくは形状の組合せである断面を有することができる。エネルギ印加区域は、閉ざされている（例えば導体材料によって完全に密閉されている）、少なくとも部分的に閉ざされている、開いている（例えば閉ざされていない開口部を有する）場合があり、または他の任意の適切な構成も考えられる。本発明の諸実施形態の一般手法は、エネルギ印加区域のある特定の空洞形状、構成、または閉鎖度に限定されないが、一部の応用例では高度の閉鎖が好ましい場合もある。

例として、空洞２０などのエネルギ印加区域を図１に概略的に示し、図１では対象物５０が空洞２０の中に位置する。対象物５０は、エネルギ印加区域の中に完全に位置しなくてもよいことを理解すべきである。つまり、対象物５０の少なくとも一部がエネルギ印加区域の中に位置する場合、対象物５０はエネルギ印加区域の「中にある」とみなされる。

ここに開示する諸実施形態の一部に合致して、少なくとも１つの波長の電磁波が、エネルギ印加区域内で共振することができる。すなわち、エネルギ印加区域は少なくとも１つの共振波長をサポートすることができる。例えば、空洞２０は、所定の周波数範囲（例えばＵＨＦまたはマイクロ波の周波数範囲、例えば３００ＭＨｚから３ＧＨｚ、または４００ＭＨｚから１ＧＨＺ）内で空洞２０を共振可能にする寸法を用いて設計することができる。本明細書で使用するとき、「所定の」は、「前もって決定された」を意味することができることに留意すべきである。対象とする用途に応じて、空洞２０の寸法は、電磁スペクトル内の他の周波数範囲内の共振を可能にするように設計することもできる。「共振する」または「共振」という用語は、電磁波がエネルギ印加区域内で、ある周波数（「共振周波数」として知られる）において他の周波数よりも大きい振幅で振動する傾向を指す。特定の共振周波数において共振する電磁波は、共振周波数に反比例する、λ＝ｃ／ｆによって求められる対応する「共振波長」を有することができ、ただしλは共振波長であり、ｆは共振周波数であり、ｃはエネルギ印加区域内での電磁波の伝搬速度である。伝搬速度は、波が伝搬する媒体に応じて変わり得る。したがって、エネルギ印加区域が複数の物質（例えば装填物と空所）を含む場合、ｃを一意に定めることはできない。それでもなお、共振ｓは、例えば主成分のｃに基づく推定、様々な成分によって重み付けされる実効のｃに基づく推定、種々の成分のｃの平均に基づく推定を使用することや、当技術分野で知られている他の任意の技法を使用することが含まれる、僅かに異なる関係を使用して求めることができる。

エネルギ印加区域内の電磁波は、一定のフィールドパターンを示すことができる。「フィールドパターン」は、電磁場の空間的分布を指すことができる。フィールドパターンは、例えばエネルギ印加区域内の電場強度分布の振幅によって特徴付けることができる。概して、電磁場強度は、経時変化し、空間依存する。つまり、フィールド強度は様々な空間的位置において異なり得るだけでなく、空間内の所与の位置について、フィールド強度は経時変化することができ、例えばフィールド強度は、多くの場合正弦曲線式に振動し得る。したがって、様々な空間的位置において、フィールド強度はその最大の値（例えばフィールド強度の振幅値であって、フィールド強度が時間および／または空間についてその間で振動し得る、振幅値）に同時に達しない場合がある。所与の位置におけるフィールド強度の振幅は、電磁場に関する情報、例えば電磁出力密度やエネルギ伝達能力を明らかにすることができるので、本明細書で述べるフィールドパターンは、１つまたは複数の空間的位置におけるフィールド強度の振幅を表すプロファイルを含むことができる。そのようなフィールド強度振幅プロファイルは、区域内の所与の時点におけるインスタントフィールド強度分布のスナップショットと同じでも異なってもよい。本明細書で使用するとき、「振幅」という用語は、「大きさ」と置き替えることができる。

フィールドパターンは、エネルギ印加区域に電磁エネルギを加えることによって励起することができる。例えば、一定の周波数および位相の電磁波を放射することにより、所与のエネルギ印加区域内で一定の電磁場パターンを励起することができる。本明細書で使用するとき、「励起する」という用語は、「発生させる」、「作り出す」、および「加える」と置き替えることができる。概して、エネルギ印加区域内のフィールドパターンは不均等（例えば均一でない）場合がある。つまり、フィールドパターンは、比較的高振幅のフィールド強度を有するエリアと、比較的低振幅のフィールド強度を有する他のエリアとを含む場合がある。電磁源からエネルギ印加区域内のある領域へのエネルギ伝達（印加）ペースは、領域内で供給源が励起するフィールド強度の振幅に依存し得る。例えば、エネルギ伝達は、低振幅のフィールド強度を有するエリア内よりも、高振幅のフィールド強度を有するエリアにおいてより速く行われ得る。本明細書で使用するとき、「エネルギ伝達」という用語は、「エネルギ送出」および「エネルギ印加」と置き替えることができる。

区域内に共振波（例えば定在波）がある場合、励起されるフィールドパターンは、経時的に空間内でほぼ安定し得る（例えば励起されるフィールドパターンは、静的な振幅のフィールド強度を区域のどの位置においても示し得る）。その結果、比較的高振幅のフィールド強度を有するエリアおよび比較的低振幅のフィールド強度を有するエリアは、経時的にほぼ変わらないままであり得る。様々な特性を有する異なるエリアのかかる相対的安定性は、それらのエリアを識別し、位置確認し、利用できるようにすることができる。例えば、特定のフィールドパターンに関連する比較的高振幅のフィールド強度を有する１つまたは複数のエリアの位置を識別することにより、このフィールドパターンを意図的に励起し、例えば対象物をかかるエリア内に配置することにより、その対象物に電磁エネルギを伝達し、対象物をかかるエリアの外側に配置することによりエネルギの伝達を回避し、または対象物とかかるエリアとの間の重複部分を制御することにより、対象物の特定の領域にエネルギを伝達するために、そのようなエリアを利用することができる。あるいは、対象物自体が同じ状態のままでもよく、エネルギ伝達の制御は、様々なフィールドパターンを励起し、（知られている位置、向き、および／または他の特性を有する）高／低振幅のフィールド強度の様々なエリアを対象物と重なり合うように操作することによって達成することができる。したがって、フィールドパターンを制御することにより（例えば選択したフィールドパターンを励起することにより）、対象物内の特定の領域に加えるエネルギ量を制御することができる。このプロセスは、電磁空間フィルタリングと呼ぶことができる。

フィールドパターンは、「モード」として知られる基本フィールドパターンの一次結合として表すことができる。モードとは、互いに一次独立な１組の専用のフィールドパターンである。モードまたはモードの組合せ（例えば一般的なフィールドパターン）は、伝搬、エバネセント、および共振が含まれる任意の知られている種類のものとすることができる。本発明の一部の実施形態では、励起されるフィールドパターンがモードの組合せを含むことができる。エネルギ印加区域内で様々な異なるモードを励起することにより、エネルギの印加をより効果的に制御することができる。一部の実施形態では、１組のフィールドパターン、またはより具体的にはモードが、区域のほぼ全作業体積において、合計でかなりのフィールド強度を有することがある。

特定の実施形態では、装置または方法は、エネルギ印加区域に電磁エネルギを送るように構成される供給源を使用するものであり得る。供給源は、電磁エネルギを発生させ、供給するのに適した１つまたは複数の任意のコンポーネントを含むことができる。例えば、電磁エネルギは、所定の波長または周波数における電磁波（電磁放射としても知られる）の形でエネルギ印加区域に供給することができる。電磁波には、伝搬波、共振波、定在波、エバネセント波、および／または他の任意の方法で媒体中を伝わる波が含まれ得る。電磁放射は、相互作用の対象となる物体に伝えられ（またはそうした物体内に散逸され）得るエネルギを運ぶ。

図１を参照し、供給源は、電磁エネルギを発生させるように構成される１つまたは複数のコンポーネントを含む電源１２を含むことができる。例えば、電源１２は、１つまたは複数の所定の波長または周波数でマイクロ波を発生させるように構成される磁電管を含むことができる。一部の実施形態では、磁電管は、高出力マイクロ波を発生させるように構成することができる。あるいは、または加えて、電源１２は、一定のまたは変化する周波数を有する交流波形（例えば交流電圧または交流電流）を発生させるように構成される、電圧制御発振器などの半導体発振器を含むことができる。交流波形には、正弦波、矩形波、パルス波、三角波、または交番極性を有する他の種類の波形が含まれ得る。あるいは、または加えて、電磁エネルギ源は、電磁場発生器、電磁束発生器、電磁エネルギを発生させるための任意の機構など、他の任意の電源を含むことができる。

一部の実施形態では、この装置は、電源１２によってもたらされる電磁エネルギに関連する１つまたは複数の特性を修正するように構成される、少なくとも１つの変調器１４も含むことができる。この変調器は、供給源の一部でも一部でなくてもよい。例えば、変調器１４は、振幅（例えば異なる放射素子間の振幅差）、位相、および／または周波数を含む、波形の１つまたは複数の特性を修正するように構成することができる。

一部の実施形態では、変調器１４が、交流波形の位相、周波数、または振幅を修正するようにそれぞれ構成される、位相変調器、周波数変調器、または振幅変調器のうちの少なくとも１つを含むことができる。これらの変調器については、図４Ａ、図４Ｂ、図５、図６Ａおよび図６Ｂに関して後でより詳しく解説する。一部の実施形態では、電源１２によってもたらされる交流波形が、変化する周波数、変化する位相、および変化する振幅のうちの少なくとも１つを有し得るように、変調器１４を電源１２または供給源の一部として統合することができる。

この装置は、例えば変調器１４が交流波形を修正する前後に、その交流波形を増幅するための増幅器１６も含むことができる。この増幅器は、供給源の一部でも一部でなくてもよい。増幅器１６は、例えば１つまたは複数のパワートランジスタを含む出力増幅器を含むことができる。増幅器１６は、一次巻線よりも二次巻線において多くの巻数を有する昇圧変圧器を含んでもよい。他の実施形態では、増幅器１６は、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、サイリスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、集積ゲート整流サイリスタ（ＩＧＣＴ）、ＲＦ信号を増幅するのに適した他の任意のパワーエレクトロニクス装置など、１つまたは複数のパワーエレクトロニクス装置を含んでもよい。この増幅器は、交流／交流変換器、交流／直流／交流変換器、他の任意の適切な種類の変換器など、１つまたは複数の信号変換器を含むことができる。あるいは、または加えて、増幅器１６は、入力信号を所望の水準まで増大するように構成される他の任意の装置または回路を含むことができる。

この装置は、対象物５０に電磁エネルギを伝達し、または印加するように構成される少なくとも１つの放射素子１８も含むことができる。この放射素子は、供給源の一部でも一部でなくてもよい。放射素子１８は、対象物５０に電磁エネルギを供給するための、１つもしくは複数の導波管および／または１つもしくは複数のアンテナ（パワーフィードとしても知られる）を含むことができる。例えば、放射素子１８はスロットアンテナ、ダイポールアンテナ、展張アンテナ、ホーンアンテナ、パッチアンテナ、および他の種類のアンテナを含むことができる。加えて、またはあるいは、放射素子１８は、他の任意の種類または形態の導波管もしくはアンテナ、または電磁エネルギを発することができる他の任意の適切な構造を含むことができる。

電源１２、変調器１４、増幅器１６、および放射素子１８（またはそれらの一部）は別個のコンポーネントとすることができ、またはこれらの任意の組合せを一緒に統合して単一のユニットを形成することができる。電源１２、変調器１４、増幅器１６、および放射素子１８（またはそれらの一部）は供給源の一部とすることができる。例えば、電磁エネルギを発生させるために磁電管を電源１２内に含めることができ、対象物５０にエネルギを伝達するために、その磁電管に導波管を物理的に取り付けることができる。あるいは、または加えて、放射素子１８は磁電管から独立していてもよい。同様に、放射素子が例えば発生器から物理的に離れており、または発生器の一部であり、もしくは他の方法で発生器に接続され得る、他の種類の電磁発生器を使用してもよい。

一部の実施形態では、複数の放射素子を設けることができる。それらの放射素子は、エネルギ印加区域を画定する１つまたは複数の表面に隣接して、表面上に、または表面内に配置することができる。あるいは、または加えて、放射素子１８は、エネルギ印加区域の内部および／または外部に配置することができる。放射素子１８を区域の外部に配置する場合、放射エネルギがエネルギ印加区域に到達することを可能にする要素に放射素子を結合することができる。放射エネルギがエネルギ印加区域に到達することを可能にする要素には、例えば導波管および／またはアンテナが含まれ得る。各放射素子の向きおよび構成は、狙いとする目標、例えばエネルギ印加区域内での所望のエネルギ分布の印加を得るのに必要であり得るように、異なっても同じでもよい。さらに、各放射素子の位置、向き、および構成は、対象物５０にエネルギを加える前にあらかじめ決定することができる。特定の実施形態では、これらのパラメータは、例えばエネルギの印加中にプロセッサを使用して動的に調節することができる。本発明は、特定の構造を有する放射素子にも、必ず特定のエリアまたは領域内に位置する放射素子にも限定されない。ただし、放射素子を特定の場所に配置すること、または様々な放射素子の位置、向き、および／もしくは構成に応じて様々な放射素子から発せられる波の振幅を選択することは、本発明を実施する際に使用することができる。

電磁エネルギを放射することに加え、放射素子１８の１つまたは複数を、任意選択的に電磁エネルギを受け取るように構成することができる。すなわち、本明細書で使用するとき、放射素子という用語は、任意の構造であって、その構造がエネルギを放射しまたは受け取る目的で初めから設計されたかどうかに関係なく、その構造が何らかの追加機能を果たすかどうかにも関係なく、電磁エネルギを放射することができかつ／または電磁エネルギを受け取ることができる、任意の構造を広く指すことができる。本発明の一部の実施形態による装置または方法は、１つまたは複数の放射素子が受ける電磁波に関連する信号を検出するように構成される、１つまたは複数の検出器を使用するものであり得る。例えば図１に示すように、検出器４０は、受信機として機能している場合に空洞２０から電磁波を受ける放射素子１８に結合することができる。

本明細書で使用するとき、「検出器」という用語は、電磁波に関連する少なくとも１つのパラメータを測定し、感知し、モニタ等するように構成される１つまたは複数の電気回路を含むことができる。例えば、そのような検出器には、入射電磁波、反射電磁波、および／または伝達電磁波（「入射出力」、「反射出力」、および「伝達出力」としてもそれぞれ知られる）に関連する出力レベルを検出するように構成される出力計が含まれ得る。そのような検出器には、波の振幅を検出するように構成される振幅検出器、波の位相を検出するように構成される位相検出器、波の周波数を検出するように構成される周波数検出器、および／または電磁波の特性を検出するのに適した他の任意の回路が含まれてもよい。

特定の実施形態では、供給源が入射出力を放射素子に供給することができる。次いで、この入射出力は、放射素子によりエネルギ印加区域内に供給され得る。入射出力の一部は、対象物および区域に関連する他の構造によって散逸され得る。対象物によって散逸される、入射出力のこの部分を散逸出力と呼ぶことができる。入射出力の別の部分は、反射し得る。入射出力のこの部分を「反射出力」と呼ぶことができる。反射出力には、例えば対象物および／またはエネルギ印加区域により放射素子に跳ね返される出力が含まれ得る。反射出力には、放射素子と区域との間のインターフェイスにおいて反射される出力（例えば放射素子に直接反射し、区域に流れ込まない出力）も含まれ得る。反射出力および散逸出力以外の残りの入射出力は、一部の実施形態では放射素子としても機能することができる１つまたは複数の受信機に伝達され得る。入射出力のこの部分を伝達出力と呼ぶことができる。一部のエネルギ（出力）は、空洞壁の中、ドアを通ってなど、他の場所にも漏れることがあるが、簡単にするために、エネルギ（出力）のこれらの部分については本明細書では論じない。一部の実施形態では、エネルギ（出力）のこれらの部分はかなり小さく、無視できる場合があると推定され得る。

一部の実施形態では、検出器４０は、放射素子が送信機として機能する場合（例えば放射して区域にエネルギを加える場合）に信号が増幅器１６から放射素子に流れることを可能にし、放射素子が受信機として機能する場合（例えば放射素子がエネルギを受け取る場合）に信号が放射素子から検出器に流れることを可能にするように構成される、方向性結合器または双方向性結合器を含むことができる。加えて、またはあるいは、この方向性結合器は、流れる信号の出力を測定するようにさらに構成することができる。一部の実施形態では、検出器は、流れる信号の電圧および／または電流を測定する他の種類の回路も含むことができる。

本発明の一部の実施形態の装置または方法は、プロセッサを使用するものであり得る。本明細書で使用するとき、「プロセッサ」という用語は、１つまたは複数の命令を実行する電気回路を含むことができる。例えば、そのようなプロセッサには、１つもしくは複数の集積回路、マイクロチップ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）の全てもしくは一部、または命令を実行し、もしくは論理演算を行うのに適した他の回路が含まれ得る。

プロセッサが実行する命令は、例えばプロセッサ内にあらかじめロードすることができ、またはＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク、光ディスク、磁気媒体、フラッシュメモリ、他の永久、固定、もしくは揮発性メモリ、プロセッサに命令を提供できる他の任意の機構など、別個のメモリユニット内に記憶してもよい。プロセッサは、特定用途向けにカスタマイズすることができ、または一般用途向けに構成し、様々なソフトウェアを実行することにより、様々な機能を実行することができる。

複数のプロセッサを使用する場合、その全てを同様の構造のものとすることができ、またはそれらのプロセッサは、互いに電気的に接続されもしくは分離された異なる構造のものとすることができる。それらのプロセッサは、別個の回路でも、単一の回路に組み込んでもよい。複数のプロセッサを使用する場合、それらのプロセッサは、独立にまたは共同して動作するように構成することができる。それらのプロセッサは、電気的に、磁気的に、光学的に、音響的に、機械的に、無線で、またはプロセッサ間で少なくとも１つの信号を伝達できるようにする他の任意の方法で結合することができる。

供給源を調整することを唯一の目的として、単一のまたは複数のプロセッサを設けることができる。あるいは、単一のまたは複数のプロセッサは、他の機能を提供することに加えて供給源を調整する機能を備えることができる。例えば、供給源を調整するために使用するのと同じプロセッサを、供給源以外のコンポーネントに追加の制御機能を与える制御回路にも組み込むことができる。

一部の実施形態では、プロセッサは、供給源を調整して、エネルギ印加区域内で所望のフィールドパターンを発生させ、または励起することができる。例えば、プロセッサは、エネルギ印加区域内で所望のフィールドパターンを発生させるために、１つまたは複数の変調空間要素を決定しかつ／または選択することができる。

「変調空間」または「ＭＳ」という用語は、エネルギ印加区域内のフィールドパターンに影響を及ぼす可能性があるあらゆるパラメータ、およびその全ての組合せを集合的に指すために使用する。一部の実施形態では、「ＭＳ」は、使用できる可能な全てのコンポーネントおよび（他のコンポーネントに対して絶対的または相対的な）それらのあり得る設定、ならびにそれらのコンポーネントに関連する調節可能なパラメータを含むことができる。例えば、「ＭＳ」には、複数の変数パラメータ、アンテナの数、アンテナの配置および／または向き（修正可能な場合）、使用可能な帯域幅、１組の使用可能な全ての周波数およびその任意の組合せ、出力設定、位相等が含まれ得る。ＭＳは、たった１つのパラメータ（例えば周波数だけもしくは位相だけ、または他の単一パラメータに限定される一次元ＭＳ）から２つ以上の次元（例えばともに同じＭＳ内の変動周波数および振幅）またはさらに多くに及ぶ、任意の数の可能な変数パラメータを有することができる。

変調空間に影響を及ぼす可能性がある、エネルギ印加区域に関連する要素の例には、エネルギ印加区域の寸法および形状、ならびにエネルギ印加区域を構成する物質が含まれる。変調空間に影響を及ぼす可能性がある、エネルギ源に関連する要素の例には、エネルギを送出する振幅、周波数、および位相が含まれる。変調空間に影響を及ぼす可能性がある、放射素子に関連する要素の例には、放射素子の種類、数、大きさ、形状、構成、向き、および配置が含まれる。

ＭＳに関連する各変数パラメータは、ＭＳの次元として考えることができる。例として、三次元の変調空間は、周波数（Ｆ）、位相（φ）、および振幅（Ａ）として示す３つの次元を含むことができる。つまり、エネルギ印加中に電磁波の周波数、位相、および振幅を変調することができる一方で、エネルギ印加中、他の全てのパラメータはあらかじめ定め、固定しておくことができる。ＭＳは、エネルギ印加中に１つのパラメータだけが変更される一次元とすることもでき、または変更される多くの次元を含んでもよい。

「変調空間要素」または「ＭＳＥ」という用語は、ＭＳにおける変数パラメータの１組の特定の値を指すことができる。したがって、ＭＳは、可能な全てのＭＳＥの集合とみなすこともできる。例えば、２つのＭＳＥは、複数の放射素子に供給されるエネルギの相対振幅において互いに異なることができる。逐次的に掃引されるＭＳＥは、必ずしも互いに関係しなくてもよい。むしろ、それらのＭＳＥ変数はＭＳＥごとに著しく異なることができる（または論理的に関連していてもよい）。一部の実施形態では、ＭＳＥ変数が、ことによるとそれらの間に論理関係がほとんどまたは全くない状態で、ＭＳＥごとに著しく異なり得るが、全体として、作業ＭＳＥのグループは所望のエネルギ印加目標を達成することができる。

プロセッサは、エネルギ印加区域内の様々な領域に異なる所定量のエネルギを伝達（印加）するために、供給源を調整するように構成することができる。例えば、エネルギ印加区域内で、区域の１つまたは複数の特定の領域内に一定のエネルギ量を供給し、同時に、区域の１つまたは複数の他の領域内に異なるエネルギ量を供給することが望ましい場合がある。「領域」という用語は、セル、部分体積、下位区分、離散的な部分空間、空洞の任意の一部など、エネルギ印加区域の任意の部分を含むことができる。一例では、エネルギ印加区域が２つの領域を含むことができる。別の例では、エネルギ印加区域が３つ以上の領域を含むことができる。これらの領域は互いに重複してもしなくてもよく、各領域の大きさは同じでも同じでなくてもよい。本明細書では、「領域」および「エリア」という用語を区別なく使用する。

プロセッサは、エネルギ印加区域内の領域の位置を決定しかつ／または調節し、さらにそれらの領域のそれぞれにどれ位のエネルギを供給するのかを調節するように構成することもできる。一部の実施形態では、プロセッサは、エネルギ印加区域内の対象物の位置に応じて領域の位置を決定しかつ／または調節するように構成することができる。例えば、プロセッサ３０は、エネルギ印加区域からのフィードバック、例えば自己反映的フィードバックをモニタして、区域内の対象物の位置に関する情報を得るように構成することができる。一部の実施形態では、プロセッサ３０は、この種の情報を１台または複数台のイメージング装置を使うことによって取得することができる。一部の実施形態では、プロセッサは、対象物の位置または対象物の様々な部分の位置に合致して、領域の位置を決定するように構成することができる。任意選択的に、プロセッサ３０は、対象物のこれらの様々な部分に異なる量の電磁エネルギを伝達（印加）させるように構成することができる。各領域内で実際に散逸されるエネルギ量は、その領域におけるフィールド強度、およびその特定の領域における対象物の対応する部分の吸収特性に依存し得る。

２つの領域は、エネルギ印加区域内で互いに隣接して位置することができる。例えば、エネルギ印加区域は、対象物または対象物の一部によって占有される領域と、その対象物のエリアとは異なるエリアを画定する別の領域とを含むことができる。この場合、これらの２つの領域は互いに隣接し、境界によって区切ることができる。一例として、第１の領域はコップの中のスープのかさに相当することができ、第２の領域は、そのスープを保つコップおよびコップを取り囲む空間を含むことができる。

別の例では、エネルギ印加区域が、異なる吸収特性を示す、対象物内の領域に対応する２つ以上の領域を含むことができる。例えば、第１の領域は、主に水分を含むスープの上層に相当することができ、第２の領域は、より高い濃度の固体（例えばポテトおよび／または肉）を含むスープの下層に相当することができる。上層と下層のエネルギ吸収特性は異なるので、これらの２つの領域内で、異なる電場強度を有するフィールドパターンを励起するのが有益であり得る。２つの領域の局所的フィールド強度およびエネルギ吸収特性の違いに基づき、それらの領域のそれぞれにおける散逸エネルギを決定することができ、任意選択的にあらかじめ決定することができる。したがって、エネルギを印加するための適切なエネルギ送出方式を構築するためのＭＳＥを選択し制御することにより、対象物の中の異なる領域にわたり、散逸エネルギを希望通りにほぼ等しくまたは異なるようにすることができる。

エネルギ印加区域内の（例えばエネルギを加える前に定め、または分かっている場合がある）異なる領域に対して異なるターゲット電磁エネルギ量を加えるために、プロセッサ３０は、所望のエネルギ送出方式に対応する複数のＭＳＥを選択することができる。例えば、第２の領域よりも多くのエネルギを第１の領域に伝達するために、選択されたＭＳＥが、第２の領域内よりも強いフィールド強度を第１の領域内に有するフィールドパターンを励起することができる。一部の実施形態では、第２の領域よりも多くのエネルギを第１の領域に伝達するために、選択されたＭＳＥ群は、フィールド強度の合計が第２の領域内よりも第１の領域内で高い値になる、対応するフィールドパターン群を励起することができる。ＭＳＥには、放射される電磁波の振幅、位相、および周波数、各放射素子の位置、向き、および構成、またはこれらのパラメータの何れかの組合せ、ならびに電場パターンに影響を及ぼすことができる装置の他の任意の制御可能または選択可能な特徴のうちの１つまたは複数が含まれ得る。

例えば図１に示すように、例示的プロセッサ３０は、装置の様々なコンポーネント、例えば電源１２、変調器１４、増幅器１６、および放射素子１８に電気的に結合することができる。これらのコンポーネントは、供給源の一部を形成してもしなくてもよい。プロセッサ３０は、１つまたは複数の一意のＭＳＥに対応する物理状態をもたらすために、命令を実行するように構成することができる。例えばプロセッサ３０は、これらのコンポーネントの１つまたは複数を調整する命令を実行するように構成することができる。例えば、プロセッサ３０は、電源１２が供給する出力レベルを調整することができる。あるいは、または加えて、プロセッサ３０は、例えば増幅器の中のトランジスタを切り替えることにより、増幅器１６の増幅度も調整することができる。あるいは、または加えて、プロセッサ３０は、増幅器が所望の波形を出力するように、増幅器１６のパルス幅変調制御を行うことができる。プロセッサ３０は、変調器１４によって実行される変調を調整することができる。あるいは、または加えて、プロセッサ３０は、各放射素子１８の位置、向き、および構成の少なくとも１つを、例えば電気機械装置により調整することができる。そのような電気機械装置は、１つまたは複数の放射素子１８の向きまたは位置を回転させ、旋回させ、移動し、スライドし、もしくは他の方法で変えるための、モーターまたは他の可動構造を含むことができる。プロセッサ３０は、エネルギ印加区域内のフィールドパターンを変えるために、区域内に位置するあらゆるフィールド調節要素を調整するようにさらに構成することができる。例えば、フィールド調節要素は、放射素子からの電磁エネルギを選択的に方向付けるように、または他の放射素子、例えば受信機として働く放射素子への結合を減らすように構成することができる。

本発明の一部の実施形態によれば、プロセッサ３０は、所定の方式に従い、供給源の１つまたは複数のコンポーネントおよびコンポーネントに関連するパラメータを調整することができる。例えば、位相変調器を使用する場合、一連の期間のそれぞれについて交流波形の位相が数度（例えば１０度）増加するように、交流波形に対して所定の時間遅延シーケンスを実行するよう位相変調器を制御することができる。あるいは、または加えて、プロセッサは、エネルギ印加区域からのフィードバックに基づいて、例えば変調を調整するために、装置のコンポーネントを動的におよび／または適応的に調整することができる。例えば、プロセッサ３０は、空洞２０から受けた電磁エネルギ量を示すアナログまたはデジタルフィードバック信号を検出器４０から受け取るように構成することができ、プロセッサ３０は、受け取ったフィードバック信号に基づいて次の期間のための位相変調器における時間遅延を動的に決定することができる。

プロセッサ３０は、エネルギ印加区域に供給される少なくとも１つの電磁波の周波数を変えるために、周波数変調器を調整するように構成することもできる。そのような周波数変調器は、交流波形の周波数を調節するように構成することができる。例として、この周波数変調器は、半導体発振器、例えば図４Ａに示す発振器２２を含むことができ、所定の周波数で振動する交流波形を発生させるように構成することができる。所定の周波数は、入力される電圧、電流、または他のアナログもしくはデジタル信号に関連することができる。例えば電圧制御発振器は、入力される電圧、電流、または他の適切な入力信号に比例する周波数で波形を発生させるように構成することができる。

一部の実施形態では、供給源は、モーダル条件を満たす所定の波長で電磁エネルギを伝達するように構成することができる。モーダル条件は、加えられる波長λ_１と、エネルギ印加区域内でモードを励起することができる最大共振波長λ_０との間の関係として表すことができる。

モーダル条件が満たされると、対象物へのエネルギ送出（伝達）をより優れて制御することができ、より効率的にすることができる。一部の実施形態では、モーダル条件は、電磁エネルギが空洞２０内の最大共振波長λ_０の４分の１よりも大きい波長で送出される条件に相当することができ、すなわちλ_１≧λ_０／４が成立する。他の実施形態では、モーダル条件を満たすために、供給源によって供給される印加電磁エネルギの波長と、エネルギ印加区域がサポートする最大共振波長との間の異なる関係を適用することができる。一部の実施形態では、低次モードが励起されるときモーダル条件が満たされ、例えばｍ^＊ｎは３０、４０、または５０未満である（ｍおよびｎは、異なる軸、例えばｘやｙにおけるモード数を表す整数である）。

プロセッサ３０は、最大共振波長λ_０を求めるように構成することができる。一部の実施形態では、最大共振波長が前もって分かっている（例えばプロセッサ内にプログラムされている）場合がある。最大共振波長λ_０は、空洞２０の形状寸法に基づいて一意に求めることができる。一部の実施形態に合致して、所与の任意のエネルギ印加区域の最大共振波長を、実験的に、数学的に、および／またはシミュレーションにより求め、もしくは推定することができる。例えば、エネルギ印加区域が、ａ×ｂ×ｃの寸法を有し、ａ＞ｂ＞ｃが成立する矩形空洞２００（図２）に相当する場合、最大共振波長λ_０は

によって与えることができる。別の例として、エネルギ印加区域がａ×ａ×ａの寸法を有する立方体空洞に相当する場合、最大共振波長λ_０は√２ａによって与えることができる。さらに別の例として、エネルギ印加区域が、（例えば図２に示す）半径ｒおよび長さｄの円筒空洞２０２に相当する場合、２ｒ＞ｄが成立する場合、最大共振波長λ０は

によって与えることができ、２ｒ＜ｄが成立する場合、最大共振波長λ_０は

によって与えることができる。さらに別の例として、エネルギ印加区域が半径ｒの球形空洞２０４に相当する場合、最大共振波長λ_０は

によって与えることができる。エネルギ印加区域に関連する最大共振波長を求めると、少なくとも１個のプロセッサは、モーダル条件に従い電磁エネルギをエネルギ印加区域に伝達するために使用する、１つまたは複数の波長を決定するように構成することができる。

あるいは、または加えて、モーダル条件を周波数の観点から表すことができる。波長λ_１およびλ_０と、それらの対応する周波数ｆ_１およびｆ_０との間には、ｆ_１＝ｃ／λ_１およびｆ_０＝ｃ／λ_０が成立する関係があるからである。モーダル条件は、ｆ_１≦４ｆ_０として表すことができる。つまりエネルギ印加区域内の最低共振周波数の約４倍よりも低い所定の周波数で電磁エネルギを加えることができる。一部の実施形態では、最大共振波長が前もって分かっている（例えばプロセッサ内にプログラムされている）場合がある。

さらに、最大共振波長λ_０はエネルギ印加区域の寸法と固有の関係を有するので、モーダル条件は、エネルギ印加区域の寸法と、加えられる波長λ_１との間の関係として表すこともできる。例えば、ａ×ａ×ａの寸法を有する立方体空洞では、モーダル条件を、λ_１≧√２ａ／４として表すことができる。別の例として、半径ｒを有する（例えば図２に示す球形空洞２０４では、モーダル条件を、

として表すことができる。本明細書では、空洞に供給される電磁エネルギに関して、その寸法がモーダル条件を満たす空洞をモーダル空洞と呼ぶ。

一部の事例では、エネルギ印加区域は、（例えば１組の一定のフィールドパターンに由来する）比較的高振幅のフィールド強度を有するエリア、さらに（例えば１組の別のフィールドパターンに由来する）比較的低振幅のフィールド強度を有するエリアによって覆われる特定の領域を有することができる。フィールドパターンは、エネルギ印加区域の被選択領域にエネルギの印加を向けるために選択的に選ぶことができる。例えば、各フィールドパターンにおける最大および最小振幅のフィールド強度の不均一分布をうまく利用することにより、エネルギ印加区域内の任意の２つの領域へのエネルギ印加を互いに区別することができる。特定の実施形態では、供給源は、エネルギ印加区域の所定エリアに比較的低振幅のフィールド強度を供給し、エネルギ印加区域の他の所定エリアにより高振幅のフィールド強度を供給するような方法で、電磁エネルギを供給するように構成しかつ／または制御することができる。

本明細書で使用するとき、比較的高振幅のフィールド強度を有するエリアを「ホットスポット」と呼ぶことができ、比較的低振幅のフィールド強度を有するエリアを「コールドスポット」と呼ぶことができる。「ホットスポット」および「コールドスポット」は、電磁エネルギが不均等に吸収されることによる、対象物内の異なる温度を有する空間的位置を指すことができるが、同じ用語は、対象物があるかどうかにかかわらず、電磁場強度が異なる振幅を有する空間的位置を指すこともできる。

図３Ａおよび図３Ｂに示すモーダル空洞６０では、それぞれが複数のホットスポット６２および６４（斜線部分）、ならびにコールドスポット（非斜線部分）を有するようにフィールドパターンを励起することができる。エネルギ印加区域内で励起可能なフィールドパターンの一部を「モード」と名付ける。モードは、互いに一次独立であり、互いに直交する１組の専用のフィールドパターンを形成する。本明細書で述べるとき、エネルギ印加区域上の２つのモードに関連する２つのフィールドの内積の積分がゼロの場合、２つのフィールドパターンは互いに直交する。モードまたはモードの組合せ（例えば一般的なフィールドパターン）は、伝搬、エバネセント、および共振が含まれる任意の知られている種類のものとすることができる。一部の実施形態では、励起されるフィールドパターンがモードの組合せを含む。

図３Ａ−図３Ｂは、はっきりした明確な境界を有するホットスポットを図式的に示すが、実際には強度はホットスポットとコールドスポットとの間でより段階的な方法で変わり得ることを指摘しておく。さらに、異なるホットスポットは、異なるフィールド強度振幅を有することができ、かつ／または異なるフィールド強度振幅を有するホットスポット内のエリアを有することができる。対象物へのエネルギ伝達は、ゼロでないフィールド強度を有するフィールドパターンの領域に一致する対象物の全域において生じることができ、必ずしもホットスポットに一致するエリアに限定されない。加熱の程度は、とりわけその対象物が暴露されるフィールドの強度および暴露時間に依存し得る。

所与の周波数を有する波を使って励起されるフィールドパターンは、モードの一次結合として数学的に表すことができる。そのモードは、無限数のエバネセントモードと、有限数の伝搬モード（その一部は共振モードとすることができる）とを含むことができる。概して、モーダル空洞では非モーダル空洞よりも少ない伝搬モードが励起され得る。この場合もやはり、サポートされる伝搬モードの一部は共振モードであり得る。本質的に、エバネセントモードは、フィールドパターンを励起するのに使用される総出力（またはエネルギ）のうちのごく小さな割合の出力（またはエネルギ）しか有さず、総出力（およびエネルギ）の大部分は伝搬モードによって運ばれる。

以下でより詳しく説明するように、一部の実施形態では、一部の不所望のモードを排除できるように１つまたは複数の放射素子を配置することができる。例えば、往々にして、２つ以上の伝搬モードが単一の周波数によりエネルギ印加区域内で効果的に励起される。その周波数で電磁波を発する放射素子を、モードのうちの１つのヌルに（すなわちモードのうちの１つがゼロのフィールドを有する位置に）配置する場合、そのモードは除去する（すなわち排除する）ことができる。

モーダル条件および対応するモーダル空洞（すなわちモーダル条件を満たす空洞）は、エネルギ印加区域内のフィールドパターン、より具体的にはモードを制御する際に利点を示し得る。上記で論じたように、モーダル空洞内では、伝搬モードの数は非モーダル空洞内での数よりも少ない場合がある。したがって、例えばモーダル条件が満たされる場合、不所望のモードを除去するのに使用するアンテナの数および密度が少ないことがあるので、これらの伝搬モードを制御することは比較的容易であり得る。さらに、制御面での軽微な不正確さは、ホットスポットの選択について、ある伝搬モードを励起し他の伝搬モードを励起しない条件を達成するために比較的多数のモードがより優れた制御を必要とし得る非モーダル空洞内よりも、モーダル空洞内で全体的に顕著でない影響を有し得る。

ある点では、本発明の一部の態様は、エネルギ印加区域内で所望のパターンによるホットスポット／コールドスポットを達成するために、ＭＳＥを選択することを用いる。コールドスポットは制御されたエネルギ印加を可能にし、それは、対象物の一部へのエネルギ印加を避けたい場合、その部分をコールドスポットと位置合わせすることができるからである。対象物の一部にエネルギを加えたい場合、その部分をホットスポットと位置合わせすることができる。

利用者が対象物６６に対象物６８の２倍の量のエネルギを加えたい場合、図３Ａのフィールドパターンを、同じ出力レベルで２倍の時間にわたり適用し、同じ時間にわたり２倍の出力レベルで適用し、または図３Ｂのフィールドパターンを介してよりも、図３Ａのフィールドパターンを介して２倍のエネルギを供給することに符合する他の任意の時間／出力の対にわたり適用した状態で、図３Ａおよび図３Ｂの両方のフィールドパターンを使用することができる（ホットスポット６２内の電磁場強度がホットスポット６４内の電磁場強度と同じであり、対象物６６の特性が対象物６８と同様であると仮定する）。これは、図３Ａおよび図３Ｂのフィールドパターンを同時に、または逐次的に励起することによって行うことができる。フィールド強度が斜線部分内で異なる場合、エネルギ印加区域または対象物内の所望のエネルギ印加プロファイル、例えばエネルギ印加区域または対象物内の所望のエネルギ吸収分布を達成するために、その差を考慮に入れてもよい。

２つのフィールドパターンを逐次的に励起する場合、エネルギ印加区域内で形成されるフィールドパターンの時間平均は、励起される２つのフィールドパターンの和である。それらのフィールドパターンを同時に励起する場合、干渉が発生することがあり、時間平均はその和とは異なる可能性がある。ただし、モードがそうであるように、２つのフィールドパターンが互いに直交する場合、逐次的な印加および同時の印加は同じ結果を有し得る。

図１の装置は、エネルギ印加区域内のホットスポットおよびコールドスポットの分布を制御するように構成することができ、したがってエネルギ印加区域、例えば空洞やモーダル空洞内の任意の２つ（またはそれ以上）の特定の領域に、異なるターゲットエネルギ量を加える。そのような制御は、ＭＳＥを選択し、制御することによって行うことができる。ＭＳＥ選択肢の選択は、エネルギ印加区域の領域内にエネルギをどのように分布させるのかに影響し得る。モーダル条件が満たされていない場合、電磁場を表すために必要な場合があるより複雑な数学および／または所望のフィールドパターン（モード）を選択的にもしくは効果的に励起するために必要なより込み入った制御方式が原因で、ＭＳＥを制御することにより所望のエネルギ印加分布を達成するのはより困難な場合がある。したがって、所望のエネルギ分布を達成するために、モーダル条件をＭＳＥの制御と組み合わせて使用することができる。モーダル条件をＭＳＥの制御と組み合わせて使用することができるが、モーダル条件は、たとえＭＳＥの制御とともに使用しなくても利益をもたらすことができる。逆に、たとえモーダル条件が満たされていなくてもＭＳＥの制御は適用することができる。

一部の実施形態では、プロセッサ３０は、対象物に関連する電磁エネルギ損失を示す情報を取得するように構成することができる。一部の実施形態では、対象物に関連する「損失」は、対象物がある状態でエネルギ印加区域に加えられるが、伝達放射素子に跳ね返らず、かつ／または別の受信素子に伝達されず、もしくは区域からのエネルギの漏れを検出する他の任意の検出器による、任意の電磁エネルギを含むことができる。一部の実施形態では、対象物に関連する「損失」は、その対象物によって散逸されるエネルギに関連し、またはそうしたエネルギから導き出すことができる。

一部の実施形態では、対象物に関連する「損失」は、エネルギを吸収する対象物の能力であり、この能力は「吸収率」によって示される場合もある。損失には、（ε_σ’’によって示す）イオン伝導による電磁損失、（ε_ｄ’’によって示す）双極子回転による電磁損失、および／またはこれらのもしくは他の損失成分の組合せが含まれてもよく、総損失は、ε’’として示すことができ、例えば
ε’’＝ε_ｄ’’＋ε_σ’’＝ε_ｄ’’＋σ’／（ωε_０）
によって特徴付けることができ、下付き文字ｄおよびσは、双極子回転およびイオン伝導それぞれの寄与率を表し、σ’は導電率であり、ωは加えられるＥＭ波の角周波数であり、ε_０は自由空間または真空の誘電率である。以下、略記として総損失を「σ」によって示す場合がある。ただし本明細書で使用するとき、「損失」という用語は、σ’およびε_ｄ’’の両方、ならびに吸収率によって特徴付けることができる他の損失の寄与を包含するよう広く使用する。例として、電磁エネルギを吸収する対象物がエネルギ印加区域内に位置する場合、損失は、その対象物の電磁エネルギ吸収能力に相当することができる。あるいは、損失は、エネルギ印加区域内に何らかの対象物が位置するかどうかにかかわらず、エネルギ印加区域の境界上の電磁エネルギ損失に相当することができる。

損失は、そのプロファイルに関して、例えば本明細書では概して損失プロファイルと呼ぶ、その空間的および／または時間分布に関して特徴付けることができる。パターン、イメージ、分布等と呼ぶこともできる「プロファイル」という用語は、エネルギ印加区域内の損失の任意の空間的および／または時間的分布を含むことができる。例えば、損失プロファイルは、空間内の位置に応じた任意の吸収率を表すものとすることができる。例えば、損失プロファイルは、異なる吸収率のエリアを異なる色で示すマップとすることができる。別の例では、損失プロファイルは行列とすることができ、各セルはエネルギ印加区域内のボクセル（ｖｏｌｕｍｅ ｃｅｌｌ）を表し、行列セル内の値は、ボクセル内における媒体を特徴付ける吸収率の値である。

損失プロファイルは、エネルギ印加区域内のエネルギ損失の分布に関する情報を伝える様々な方法で表すことができる。例えば、損失プロファイルは、イメージ、解析的表現、１組の数、テーブル、またはエネルギ印加区域もしくはその一部におけるエネルギ損失の分布を反映可能な他の任意のメカニズムとして表すことができる。

イメージとしてまたは任意のイメージング技法を使用して表される場合、損失プロファイルには、白黒画像、グレースケール画像、カラー画像、表面状態画像、体積画像、または他の任意のグラフィカル表現が含まれ得る。グラフィックの観点から言えば、損失プロファイルは、例えば一次元、二次元、三次元、および／または四次元で表すことができ、４番目の次元は経時的な３Ｄ空間の損失プロファイルを指すことができる。

タブラチュアで表される場合、損失プロファイルは、テーブルであって、その各項目が、エネルギ印加区域の一部とその部分において吸収されるエネルギとの間の相関関係の指示を含むことができる、テーブルの形態を呈することができる。

解析的に表される場合、損失プロファイルは、例えば１つまたは複数の方程式によって書くことができる。例えば、そのような方程式は、時間、空間、出力、位相、周波数、またはエネルギ損失と相関があり得る他の任意の変数のうちの１つまたは複数の関数として書くことができる。

数値的に表される場合、損失プロファイルは、数または一連の数として表すことができる。

表現方法にかかわらず、損失プロファイルは、デジタル形式および／またはアナログ形式で表すことができる。例えば損失プロファイルには、メモリ内に記憶され、プロセッサ内にロード可能なデジタルファイルが含まれ得る。別の例では、損失プロファイルは、紙またはフィルム上に印刷することができ、または物理的マテリアルで作られたモデルによって表すことができる。

プロセッサは、損失プロファイルまたは電磁エネルギ損失を示す他の情報を数多くの方法で取得することができる。例えば、プロセッサは、情報を受け取るように構成することができる。この情報は、対象物に関連する機械可読要素、例えばバーコードやＲＦＩＤタグに符号化することができ、プロセッサは、その機械可読要素から直接または間接的に情報を得るように構成することができる。別の例では、この情報はプロセッサ内にあらかじめプログラムすることができる。例えば、プロセッサは、様々な対象物に関連する電磁エネルギ損失を示す情報であらかじめプログラムすることができ、プロセッサは、対象物のイメージ、例えばエネルギ印加区域を関連させるＣＣＤによって取得されるイメージを受け取り、画像認識技法を使って撮像した対象物を認識し、認識したイメージに基づいて関連情報を取得することができる。

一部の実施形態では、プロセッサは、エネルギ印加区域からの電磁フィードバックを測定することにより（例えば対象物からのフィードバックを示す信号を、例えば検出器から受け取ることにより）、およびそのフィードバック（例えば信号）を解析して情報を得ることにより、情報を取得するように構成することができる。例えば、プロセッサは、所与のＭＳＥによって生じたフィールドパターンが対象物により特によく吸収されたという指示を受け取るように構成することができる。プロセッサは、対象物がその特定のＭＳＥに対応する高強度フィールドエリアのうちの１つの中に位置していることを突き止めるようにさらに構成することができる。エネルギ印加区域に適用するＭＳＥが多ければ多いほど、プロセッサは、エネルギ印加区域内の対象物の位置および吸収特性に関するますます多くの情報を得ることができる。様々なＭＳＥを使った一連のそのような測定にわたり、プロセッサは、空間内の対象物の位置および／またはエネルギ印加区域内の吸収特性の空間的分布を絞り込み、その結果、対象物、対象物の一部、および／またはエネルギ印加区域の空の領域に関連する電磁エネルギ損失を示す情報を取得することができる。本明細書で使用するとき、プロセッサは、フィードバックに関連する１つまたは複数の信号を受け取り、受け取ったその信号に基づいて少なくとも１つの操作を実行するために使用可能な、任意の種類の装置または機器を含むことができることに留意すべきである。一部の実施形態では、プロセッサには、メインフレームコンピュータ、ＰＣ、デジタル信号プロセッサ、マイクロプロセッサ、他の任意の種類の計算装置などの計算用装置が含まれ得る。

専ら例として、損失プロファイルには、図８に示すような２Ｄ画像が含まれ得る。図８に示す２Ｄ画像は、解説を簡単にするための単純化した例であることを理解すべきである。この単純化した２Ｄ画像に関して以下に説明するのと同じ概括的原理が、３Ｄ表現および４Ｄ表現にも等しく当てはまる。２Ｄ空間の脈絡では、エネルギ印加区域の大きさは体積ではなくエリアによって特徴付けられることも理解すべきである。

図８は、エネルギ印加区域８１０を示す。エネルギ印加区域と同じ形状および／または大きさを有しても有さなくてもよい損失プロファイル８２０は、区域８１０内のエネルギ損失（例えば吸収および／または散逸）を特徴付けることができる。損失プロファイル８２０は、エネルギ印加区域８１０内の損失（σ）の空間的分布を反映することができる。例えば、エネルギ印加区域８１０内に対象物８３０が位置する場合、損失プロファイル８２０は、対象物８３０のエネルギ吸収特性を反映することができる。加えて、またはあるいは、損失プロファイル８２０は、対象物８３０の外側のエネルギ吸収特性を反映することができる。損失プロファイルは、エネルギ印加区域とは独立に得ることができ、またはエネルギ印加区域の特性を考慮に入れることによって得ることができる。一例では、損失プロファイルは、既知の対象物についてあらかじめ得ることができる。別の例では、損失プロファイルは、エネルギ印加区域内に位置する任意の対象物について動的に得ることができる。

専ら例として、損失プロファイル８２０とエネルギ印加区域８１０とは、重ね合せ、位置決め、マッピング、相関、ズーミング、または他の任意の関連させる方法によって関連付けることができる。

エネルギ印加区域の損失プロファイルは、あらかじめ定める（すなわち前もって決定しておく）ことができる。プロセッサ３０は、エネルギ印加区域内に配置される任意の所与の対象物の損失プロファイルを求めるように構成することができる。そのような割り出しは、例えば損失プロファイルを動的に作成するための一連のステップを実施することによって達成することができる。例えば、プロセッサは、離散化方式とともに、適用する１つまたは複数のＭＳＥを最初に決定することができる。次いで、プロセッサは、供給源を調整して被選択ＭＳＥを適用し、その対応するフィールドパターンをエネルギ印加区域内で発生させることができる。各ＭＳＥを適用し、対応するフィールドパターンを区域内で発生させながら、プロセッサは区域からのフィードバックを検出することができる。例えばプロセッサは、様々な量、例えば適用するＭＳＥ／フィールドパターンごとの入射出力、反射出力、および伝達出力の測定を行うことができる。このフィードバックに基づいて１組の方程式を構築することができ、プロセッサは、その方程式を解いて損失プロファイル８２０を動的に作成するように構成することができる。動的に作成される損失プロファイルに加えて、またはあるいは、プロセッサ３０は、他の任意の適切な種類の所定の損失プロファイルにアクセスするように構成することができる。例えば、プロセッサ３０は、製造工程の一環としてシステム上にあらかじめロードされ、較正プロセスの一環としてシステムによって生成／記憶され、システムの任意の中間処理または操作プロセスの結果として生成／記憶され、かつ／または外部のメモリユニット（例えばポータブルハードドライブ、光学ディスク、インターネットや他のデータ接続、メモリスティック等）への接続経由でシステムに与えられる損失プロファイルにアクセスすることができる。

プロセッサ３０は、それぞれが固有の電磁場強度分布を有する複数の電磁場パターンのそれぞれに加える、重みを決定するように構成することができる。一部の事例では、対応する複数の電磁場パターンの１つまたは複数について、固有の電磁場強度分布が既知であり得る。「既知の電磁場強度分布」、「既知のフィールドパターン」等の用語は、分かっている、推定される、概算される、または電磁場強度分布とフィールドパターンとが共通に有し得る何らかの特徴に基づいてフィールドパターンもしくはＭＳＥに関連する、分布、フィールドパターン等を含むことができる。

加えて、またはあるいは、プロセッサ３０は、複数のＭＳＥのそれぞれに加える重みを、これらのＭＳＥを使ってエネルギ印加区域内で励起されるフィールドパターンの既知の電磁場強度分布に基づいて決定するように構成することができる。

プロセッサは、重みを決定し、フィールドパターンの対応するＭＳＥにその重みを加えることにより、重み付けされたフィールドパターンをエネルギ印加区域内で達成することができる。重みを加えることは、例えば出力レベル、持続時間、またはその組合せを、重みに比例するように決定することによるものとすることができる。例えば、フィールドパターンを全て同じ出力レベルで加えることができ、より大きい重みを有するパターンは、より長い持続時間にわたって加えることができる。他の例では、フィールドパターンを全て同じ持続時間にわたって加えることができ、より大きい重みを有するパターンは、より高出力で加えることができる。さらに他の例では、持続時間および出力の両方がフィールドパターンごとに変わってもよく、より大きい重みを有するフィールドパターンは、出力と持続時間との積が、より小さい重みのフィールドパターンを実行する出力と持続時間との積よりも大きいような出力および持続時間において加えることができる。

フィールドパターンは、エネルギ印加区域の物理的特性、エネルギ源の制御可能な側面、放射素子の種類、数、大きさ、形状、構成、向き、位置および／または配置、フィールド調節要素（ＦＡＥ）などのフィールド変更構造の存在、ならびに／または誘電体レンズ、および／もしくはフィールドパターンに影響を及ぼすことができる他の任意の変数の関数であり得る。どんなエネルギ印加区域でも、例えば１つまたは複数のエネルギ源の周波数、位相、および／または振幅の点で互いに異なり得る様々なＭＳＥでエネルギ印加区域にエネルギを供給することにより、１つまたは複数の放射素子の種類、数、大きさ、形状、構成、向き、位置および／または配置により、フィールド調節要素を操作すること、例えば誘電体レンズや他のフィールド調節要素を調節することにより、またはＭＳＥに影響を与える他の可変成分により、１組の既知のフィールドパターンを達成することができる。

異なるＭＳＥは、エネルギ印加区域にわたるエネルギ分布に影響する、異なるフィールドパターンをもたらすことができる。無数のＭＳＥが使用可能であり得るので、特定のエネルギ印加区域内で達成可能な無数の異なるフィールドパターン、および結果として生じるエネルギ分布があり得る。ただし実際は、異なるエネルギ分布オプションの数は、実際に使用可能なＭＳＥの数および／またはＭＳＥの組合せの数に関係し得る。

特定のＭＳＥは、特定のフィールドパターンに対応することができる。多くのＭＳＥでは、その対応するフィールドパターンを前もって知り、または決定することができる。例えば、１組のＭＳＥを矩形のエネルギ印加区域に適用することに決め、周波数が各ＭＳＥの唯一の制御可能変数である場合、エネルギ印加区域の寸法、ＭＳＥの周波数、および他の所要のパラメータを使用して方程式を計算することにより、各ＭＳＥに対応するフィールドパターンを得ることができる。あるいは、または加えて、そのようなフィールドパターンは、コンピュータプログラムを使ったシミュレーションを行うことによって求めることができる。１組のＭＳＥに対応するフィールドパターンを求めるために、測定（例えば実時間測定）を含む他の方法を使用してもよい。測定値は「その場で」、例えば加熱プロセス中に、例えばエネルギ印加区域内に設けられる１つまたは複数のセンサ（検出器）からの１つまたは複数の入力を検出することで得ることができる。これらの入力（測定値）を使用して、実際のフィールドパターン（例えば励起されるフィールドパターン）を予測することができる。

その一方で、特定のフィールドパターンは、複数のＭＳＥに対応することができる。例えば、特定のフィールドパターンは、単一の放射素子または複数の放射素子を使用することにより達成することができる。さらに、一定の位相差を有する複数の供給源を使用することによっても、同じフィールドパターンを達成することができる。同じフィールドパターンを達成するために、他のＭＳＥを使用してもよい。したがって、所望のフィールドパターンを発生させるために、複数のＭＳＥの選択肢があってもよく、１つまたは複数のＭＳＥの選択は、実施の容易さ、可制御性、コスト、他の設計上の検討事項などの要因によって決まり得る。

プロセッサ３０は、エネルギ送出（印加）の空間的制御を達成するための特定の例示的方法を実施するために、図１０に示すステップを実施することができる。ステップ１０２０で、プロセッサは、このプロセスで使用する１組のＭＳＥを決定することができる。先に論じたように、ＭＳＥは既知のフィールドパターンに相関することができる。したがって、１組のＭＳＥを決定することにより、プロセッサは供給源を制御してエネルギ印加区域に電磁エネルギを加え、１組の既知のフィールドパターンを区域内で発生させることができる。一部の実施形態では、ステップ１０２０を省くことができ、エネルギ印加区域内で所望のフィールドパターンを発生させる目的で、使用可能な全てのＭＳＥを検討することができる。少なくとも一部の事例では、使用可能なＭＳＥの１つまたは複数は、ごく僅かな重みが割り当てられ、その結果、たとえステップ１０２０を省いても実際は使用されないことも予期することができる。

１組の所定のフィールドパターンから、制御されたフィールドパターンをエネルギ印加区域内に構築する方法を「空間フィルタリング」と名付ける。「フィルタリング」という用語は、空間的位置およびそれらの位置に加えられるフィールド強度を、１組の既知のフィールドパターンの観点から区別する能力を指す。制御可能なＭＳＥは、１組の所定のフィールドパターンに関係するので、１つまたは複数のＭＳＥにより、どんなフィールドパターンも少なくともある程度の精度で表すことが可能であり得る。先に論じたように、特定のフィールドパターンを達成するために、複数のＭＳＥを使用できる場合がある。したがって、特定のフィールドパターンを達成するためのＭＳＥの選択は、応用例によって決めることができる。

ステップ１０２０に戻り、プロセッサは、特定の応用例の諸要件に応じた様々な方法でＭＳＥを決定し、実施することができる。一例では、プロセッサはエネルギ源を制御して、選択された複数の周波数でＥＭエネルギを供給することができる。この場合、周波数は、所望のＭＳＥを提供するために使用可能な制御可能変数の役割を果たすことができる。あるいは、または加えて、プロセッサはエネルギ源を制御して、選択された複数の振幅でＥＭエネルギを供給することができる。この場合は振幅が、制御可能なＭＳＥ変数の役割を果たすことができる。

一部の実施形態では、ＭＳＥは変数の組合せであり、単一の変数または複数の変数を変更することによりＭＳＥを変えることができる場合がある。単純化した例として、プロセッサは、２つの周波数ｆ_１およびｆ_２、ならびに２つの振幅Ａ_１およびＡ_２を使ってＥＭエネルギを供給するようにエネルギ源を制御することができる。この場合、使用可能なＭＳＥは、［（ｆ_１，Ａ_１）、（ｆ_１，Ａ_２）、（ｆ_２，Ａ_１）、（ｆ_２，Ａ_２）］であり得る。つまりプロセッサは、第１のＥＭエネルギを周波数ｆ_１および振幅Ａ_１において、第２のＥＭエネルギを周波数ｆ_１および振幅Ａ_２で、第３のＥＭエネルギを周波数ｆ_２および振幅Ａ_１で、第４のＥＭエネルギを周波数ｆ_２および振幅Ａ_２で供給するようにエネルギ源を制御することができる。使用可能なＭＳＥは、以下のように行列形式で表すことができる。
［（ｆ_１，Ａ_１），（ｆ_１，Ａ_２）
（ｆ_２，Ａ_１），（ｆ_２，Ａ_２）］
この単純な例では、２つの周波数および２つの振幅しか利用できないので、ＭＳＥ行列は２×２行列である。より多くの周波数および振幅を利用できる場合、ＭＳＥ行列もそれに応じて大きくすることができる。例えば、１０個の周波数と５個の振幅を利用できる場合、ＭＳＥ行列は１０×５行列になることができ、この行列の各行は同じ周波数値を有するが異なる振幅値を有し、この行列の各列は同じ振幅値を有するが異なる周波数値を有する。より多くのまたはより少ない種類の制御可能なＭＳＥ変数を利用できる場合、ＭＳＥ行列の次元はそれに応じて変わり得る。例えば、ＥＭエネルギの位相（Ｐ）も制御可能な場合、ＭＳＥ行列は、行列の各成分が（ｆ_ｉ，Ａ_ｊ，Ｐ_ｋ）の形を取る３Ｄ行列になることができる。ここで、下付き文字ｉ、ｊ、およびｋは、使用可能な周波数、振幅、および位相それぞれの添え字を表す。行列の大きさはＮ_ｆ×Ｎ_Ａ×Ｎ_Ｐとして表すことができ、Ｎ_ｆ、Ｎ_Ａ、およびＮ_Ｐは、制御可能な周波数、振幅、および位相それぞれの使用可能な数を表す。制御可能なパラメータが１つしか使用できない場合、行列は１Ｄベクトルに縮退し得る。

周波数、振幅、および位相に加え、エネルギ印加区域内のフィールドパターンを効果的に変えることができる任意の制御可能なパラメータをＭＳの一部とすることができる。例えば、エネルギ印加区域にＥＭエネルギを放射（印加）するための放射素子の数は、ＭＳの追加の次元に相当する、別の制御可能なパラメータを構成することができる。別の例では、１つまたは複数の放射素子の配置／位置／向きが、ＭＳの追加の次元を構成することができる。この場合、１つまたは複数の放射素子の配置／位置／向きを、機械的、電気的、または他の適切な手段により空間内で物理的に変えることができる。あるいは、放射素子のアレイを設けることができ、アレイ内の特定の放射素子または放射素子の任意のサブセットを選択することにより、所望の配置／位置／向きを達成することができる。１つまたは複数の放射素子の配置／位置／向きは、上述の方法の任意の組合せによって調節することもできる。さらに別の例では、エネルギ印加区域内に導電構造などのフィールド調節要素（ＦＡＥ）を設けることができる。ＦＡＥの配置／位置／向きは、放射素子の方法と同様の方法で調節することができる。結果として生じるフィールドパターンの組合せが、特定の応用例のエネルギ印加要件を満たすことができるように、プロセッサ３０は、使用可能なＭＳＥ一式の中から選択し、１組のＭＳＥを集めるように構成することができる。

ＭＳＥを構成するＭＳＥ変数の任意の組合せについて、組合せの中のそれらの変数は、物理的に得ることができる条件を表すべきである。例えば所与の装置において、１つのアンテナおよび１つの供給源しか利用できず、供給源が単一の周波数でしかＥＭ波を出力できない場合、この例では複数の周波数が同時に存在することはできないので、有効なＭＳＥは、そのＭＳＥ変数の中に複数の周波数を含むことはできない。代わりに、所与の装置内のＭＳＥは、その有効なＭＳＥ変数とは異なる位相および／または振幅において、所与の周波数の波を含むことができる。別の例示的装置では、２つのアンテナおよび２つの供給源（またはそれ以上）を利用することができ、ＭＳＥは、異なるアンテナ／供給源について異なる周波数を含むことができる。この例では、有効なＭＳＥ変数の中に複数の周波数を含めることができる。概して、ＭＳＥには、他の制御可能な量および／またはパラメータの他に、加えられる電磁波の振幅、位相、および周波数、各放射素子の位置、向き、および構成、または共存し得るこれらのパラメータの何れかの組合せのうちの１つまたは複数が含まれ得る。

ＭＳＥの選択は、エネルギ印加区域の領域内でエネルギがどのように分布するのかに影響し得る。プロセッサ３０は、１つまたは複数のＭＳＥを制御して、エネルギ印加区域内の特定の所定領域にエネルギを向けるフィールドパターンを達成することができる。定在波をもたらすＭＳＥの選択は、さらなる制御策を提供することができ、それは定在波が、予測可能かつ明確に定められたホットスポットおよびコールドスポットを示すからである。エネルギ分布を制御するためにＭＳＥを使用することは非モーダル空洞において利益を有し得るが、モーダル空洞は、ＭＳＥ制御を達成するのにとりわけ適した媒体を提供することができる。別の例では、位相変調器を使用する場合、一連の期間のそれぞれについて交流波形の位相が数度（例えば１０度）増加するように、（放射素子によって発せられる）交流波形に対して所定の時間遅延シーケンスを実行するよう位相変調器を制御することができる。あるいは、または加えて、プロセッサ３０は、エネルギ印加区域からのフィードバックに基づいて、変調を動的におよび／または適応的に調整することができる。例えば、プロセッサ３０は、空洞２０から受けた電磁エネルギ量（例えば伝達放射素子に反射されたエネルギ量、および／または他の受信放射素子に伝達されたエネルギ量）を示すアナログまたはデジタルフィードバック信号を検出器４０から受け取るように構成することができ、プロセッサ３０は、受け取ったフィードバック信号に基づいて次の期間のための位相変調器における時間遅延を動的に決定することができる。プロセッサは、エネルギ印加区域に供給される少なくとも１つの電磁波の周波数を変えるために、周波数変調器を調整するように構成することもできる。そのような周波数変調器は、交流波形の周波数を調節するように構成することができる。例として、この周波数変調器は、図４Ａに概略的に示す発振器２２など、所定の周波数で振動する交流波形を発生させるように構成される半導体発振器を含むことができる。所定の周波数は、入力される電圧、電流、または他のアナログもしくはデジタル信号に関連することができる。例えば電圧制御発振器は、入力電圧に比例する周波数で波形を発生させるように構成することができる。

一部の実施形態に合致して、プロセッサ３０は、経時変化する周波数の交流波形を発生させるために、発振器２２を調整するように構成することができる。例えば、発振器２２は、正弦波信号ｃｏｓ［ω（ｔ）・ｔ］を発生させることができる。交流信号は増幅器２４によって増幅することができ、放射素子、例えばアンテナ３２および３４（例えば図４Ａに示す）に空洞２０内で周波数変調電磁波を励起させることができる。

プロセッサ３０は、所定の周波数帯域内の様々な周波数で振動する交流波形を逐次的に発生させるために、発振器２２を調整するように構成することができる。この逐次プロセスは、「周波数掃引」と呼ぶことができる。より広くは、プロセッサ３０は、様々なＭＳＥで、例えば様々な周波数、位相、振幅、および／または放射素子の選択で波形を逐次的に発生させるために、供給源を調整するように構成することができる。そのような逐次プロセスは「ＭＳＥ掃引」と呼ぶことができる。逐次的に掃引されるＭＳＥは、必ずしも互いに関係しなくてもよい。むしろ、それらのＭＳＥ変数はＭＳＥごとに著しく異なることができる（または論理的に関連していてもよい）。一部の実施形態では、ＭＳＥ変数が、ことによるとそれらの間に論理関係がほとんどまたは全くない状態で、ＭＳＥごとに著しく異なり得るが、全体として、作業ＭＳＥのグループは所望のエネルギ印加目標を達成することができる。

そのような（例えば周波数掃引における）例示的実施形態では、各周波数を供給方式（例えばＭＳＥの特定の選択）に関連させることができる。一部の実施形態では、プロセッサ３０は、検出器４０によって与えられるフィードバック信号に基づいて、周波数帯域から１つまたは複数の周波数を選択し、選択したそれらの周波数において交流波形を逐次的に発生させるように発振器２２を調整するよう構成することができる。

あるいは、または加えて、プロセッサ３０は、アンテナ３２および３４によって送出されるエネルギ量をフィードバック信号に基づいて調節するために、増幅器２４を調整するようにさらに構成することができる。一部の実施形態に合致して、検出器４０は、特定の周波数でエネルギ印加区域から反射されるエネルギ量を検出することができ、反射されるエネルギが大きい場合、その周波数において送出されるエネルギ量を大きくするようにプロセッサ３０を構成することができる。つまり、プロセッサ３０は、反射されるエネルギが特定の周波数で大きい場合、その周波数のエネルギをより長期にわたり１つまたは複数の放射素子に送出させるように構成することができる。例えば、特定の周波数が対象物の中で比較的乏しく吸収されることを測定した反射エネルギが示す場合、乏しい吸収を補償するために、その周波数においてより多くのエネルギを加えることが望ましい場合がある。あるいは、または加えて、プロセッサ３０は、反射されるエネルギが特定の周波数で小さい場合、その周波数のエネルギをより長期にわたり１つまたは複数の放射素子に加えさせるように構成することができる。反射エネルギ量と印加エネルギ量との間の他の関係も使用することができる。

図４Ｂに示すように、本発明の一部の実施形態は、異なる周波数の交流波形を発生させるために、発振器２２および２６など、複数のＥＭエネルギ発生コンポーネントを有する供給源を含むことができる。別々にもたらされるこれらの交流波形は、増幅器２４および２８のそれぞれによって増幅することができる。その結果、空洞２０に２つの異なる周波数において電磁波をいつでもアンテナ３２および３４に同時に加えさせることができる。これらの２つの周波数の一方または両方が経時変化してもよい。図４Ｂには専ら例示目的で２つの発振器を示すが、本発明の範囲内で３つ以上の発振器（および／または３つ以上の増幅器、および／または３つ以上のアンテナ）を使用できると考えられる。

プロセッサ３０は、エネルギ印加区域に供給される２つの電磁波間の位相差を変えるために、位相変調器を調整するように構成することができる。例として、位相変調器は、図５に示す移相器５４などの移相器を含むことができる。移相器５４は、空洞２０内で交流波形の時間遅延を制御可能な方法で引き起こし、交流波形の位相を０−３６０度の間で遅らせるように構成することができる。移相器５４は、連続可変の移相または時間遅延をもたらすように構成されるアナログ移相器を含むことができ、または１組の離散的な移相もしくは時間遅延をもたらすように構成されるデジタル移相器を含むことができる。

発振器２２が発生させた交流信号を２つの交流信号（例えば分割信号）に分けるために、分配器５２を設けることができる。プロセッサ３０は、２つの分割信号間の位相差が時間とともに変化し得るよう、様々な時間遅延を逐次的に引き起こすために、移相器５４を調整するように構成することができる。この逐次プロセスは、「位相掃引」と呼ぶことができる。

概して、プロセッサ３０は、ＭＳＥ掃引を実行するために、上記に記載した周波数掃引および位相掃引の代わりに、またはそれらに加えて様々なパラメータを掃引することができる。ＭＳＥ掃引は、エネルギ印加区域内で生じるフィールドパターンに影響を及ぼす、任意のパラメータの逐次的変更を含むことができる。

プロセッサ３０は、エネルギ印加区域に供給される少なくとも１つの電磁波の振幅を変えるために、振幅変調器を調整するように構成することができる。例として、振幅変調器は、別の変調信号を使って搬送波の振幅を調整するように構成されるミキサ回路、例えば図６Ａに示すミキサ４２を含むことができる。例えば、発振器２２は、高周波の交流信号を発生させるように構成することができ、発振器２６は、低周波の交流信号を発生させるように構成することができる。この２つの交流信号は、高周波で振動する１つの交流信号へとミキサ４２によって混合することができ、混合された交流信号の振幅は、低周波の交流信号に応じて変わり得る。例えば、高周波信号が正弦波信号ｃｏｓ［ω_１・ｔ］であり、低周波信号が別の正弦波信号ｃｏｓ［ω_２・ｔ］の場合、混合された信号はｃｏｓ［ω_１・ｔ］ｃｏｓ［ω_２・ｔ］となり得る。次いで、混合された信号を増幅器４４によって増幅することができ、これにより、アンテナ３２および３４は増幅された波形で電磁波を放射することができる。

一部の実施形態に合致して、振幅変調器は、図６Ｂに示す移相器５４および５６など、１つまたは複数の移相器を含むことができる。本発明の一部の実施形態によれば、振幅変調は、２つ以上の移相電磁波を組み合わせることによって実施することができる。例えば、分配器５２は、発振器２２が発生させた交流信号を２つの交流信号、例えば正弦波ｃｏｓ［ωｔ］に分けることができる。それらの信号は単一の信号から分割されるので、分割された２つの交流信号は、ほぼ同じ周波数を共有することができる。分割された一方の交流信号は、移相器５４により位相αにわたってシフトすることができ、これによりこの交流信号はｃｏｓ［ωｔ＋α］となる。分割された他方の交流信号は、移相器５６により位相−α（すなわち３６０°−α）にわたってシフトすることができ、これによりこの交流信号はｃｏｓ［ωｔ−α］となる。

図６Ｂに示すように、移相交流信号は増幅器２４および２８のそれぞれによって増幅することができ、このようにして、共有の交流波形を有する電磁波をアンテナ３２および３４に励起させることができる。アンテナによって励起される２つの電磁波が、三角関数の公式ｃｏｓ［ωｔ−α］＋ｃｏｓ［ωｔ＋α］＝２ｃｏｓ（α）ｃｏｓ（ωｔ）による振幅変調波を形成し得るように、アンテナ３２および３４を互いから所定の距離に配置することができる。提供する他の例と同様に、図６Ｂも専ら例示的であり、特定の応用例の諸要件に応じて１つ、２つ、またはそれ以上の移相器を使用することができる。

図４Ａ−図４Ｂ、図５、および図６Ａ−図６Ｂは、周波数変調、位相変調、および振幅変調を変えるための回路を個別に示すが、複数のＭＳＥ変数の組合せを使用可能にするために、これらの回路のコンポーネントを組み合わせることができる。さらに、複数の放射素子を使用することができ、プロセッサは、放射素子を選択的に使用することにより、ＭＳＥの組合せを選ぶことができる。専ら例として、３つの放射素子Ａ、Ｂ、およびＣを有する装置では、振幅変調を放射素子ＡおよびＢを使って行うことができ、位相変調を放射素子ＢおよびＣを使って行うことができ、周波数変調を放射素子ＡおよびＣを使って行うことができる。あるいは、または加えて、振幅を一定に保つことができ、放射素子を切り替えることによって場の変化を引き起こすことができる。さらに、放射素子３２および３４は、これらの放射素子の位置または向きを変えさせ、それによりフィールドパターンの変化をもたらす装置を含むことができる。組合せは事実上無限にあり、本発明は、ある特定の組合せに限定されず、むしろ１つまたは複数のＭＳＥを変えることでフィールドパターンを変えることができるという考えを反映する。

ＭＳＥの選択を変えることは、フィールドパターンの著しい変化をもたらし得るが、１組の所与のＭＳＥに対応するフィールドパターンは予測可能であり得る。１組のある特定のＭＳＥに由来するフィールドパターンは、例えば試験、シミュレーション、または解析計算によって求めることができる。試験による手法を使用し、センサ（例えば小さなアンテナ）をエネルギ印加区域内に配置して、１組の所与のＭＳＥに由来する電磁場分布を測定することができる。次いで、そのフィールドパターンを、例えばルックアップテーブル内に記憶することができる。この試験による手法は、工場内でまたはオンサイトで行うことができる。シミュレート手法では、１組のＭＳＥに対応するフィールドパターンを仮想的な方法で検査できるように、仮想モデルを構築することができる。例えば、エネルギ印加区域のシミュレーションモデルは、コンピュータプログラムに入力される１組のＭＳＥに基づいてコンピュータ内で実行することができる。例えば与えられた入力に基づいて、任意の所与のＭＳＥについてエネルギ印加区域内のフィールド分布を数値的に計算するために、ＣＳＴやＨＦＳＳなどのシミュレーションエンジンを使用することができる。結果として生じるフィールドパターンは、イメージング技法を使用して視覚化しても、デジタルデータとしてコンピュータ内に記憶してもよい。このようにして、ＭＳＥと結果として生じるフィールドパターンとの間の相関関係を確立することができる。このシミュレート手法は、前もって行うことができ、分かったフィールドパターンをルックアップテーブル内に記憶することができる。あるいは、または加えて、このシミュレーションは、エネルギ印加操作中に必要に応じて行うことができる。

試験およびシミュレーションの代替策として、またはそれらに加えて、１組の選択されたＭＳＥに基づくフィールドパターンを予測するために、解析モデルに基づいて計算を行ってもよい。例えば、既知の寸法を有するエネルギ印加区域の形状を所与として、特定のＭＳＥに対応する基本フィールドパターンを解析的方程式から計算することができる。シミュレート手法と同様に、この解析的手法は、前もって行うことができ、分かったフィールドパターンをルックアップテーブル内に記憶することができる。加えて、またはあるいは、この解析的手法は、エネルギ印加操作中に必要に応じて行うことができる。

図１０に戻り、ステップ１０３０に示すように、プロセッサ３０は、エネルギ印加区域の損失プロファイルを取得することができる。一部の実施形態では、損失プロファイルはあらかじめ決定することができる。損失プロファイルは、メモリユニット内に記憶し、その記憶済みプロファイルをメモリユニットから読み取ることでプロセッサによって取得することができる。例えば、エネルギ印加区域を既知の対象物へのエネルギ印加専用とする場合、対象物の損失プロファイルは、事前測定、シミュレーション、または計算によって得ることができる。加えて、またはあるいは、前の節で解説したように、損失プロファイルはプロセッサによって動的に決定することができる。例えば、初期損失プロファイルを事前測定によって取得することができ、更新された損失プロファイルを処理中に動的に決定することができる。損失プロファイルを取得することに加え、ステップ１０３０は、離散化方式を決定するためのサブステップも含むことができる。損失プロファイルがエネルギ印加区域の離散化情報を含む場合、プロセッサは、損失プロファイルと同じ離散化方式を使用することができる。

あるいは、プロセッサは別の離散化方式を決定することができる。例えば、ステップ１０３０において、エネルギ印加区域を複数の領域に分割するための離散化方式を決定するようにプロセッサを構成することができる。離散化という用語は、エネルギ印加区域またはその表現を、複数の領域へと任意に分割、分離、および／または区分化することを指すことができる。エネルギ印加区域の複数の領域への離散化は、あらかじめ定めることができる。ある事例では、プロセッサは、例えばルックアップテーブル、メモリ内に記憶された情報、またはプロセッサ内で符号化された情報により、所定の離散化情報を取得することができる。あるいは、または加えて、離散化は動的に行うことができる。例えば、最初の離散化をあらかじめ定め、動的に変更して、例えば１組の方程式の解の安定性を改善することができる。

一部の実施形態では、離散化は、あらかじめ定めた方法で行うことができ、例えば対象物が配置される可能性が高い、エネルギ印加区域内に配置されるトレイの中心ではより密になり、エネルギ印加区域の縁部付近ではよりまばらになる。一部の実施形態では、離散化は、対象物に関する情報に、例えば以下の論理に従うことができる。最初にプロセッサは、エネルギ印加区域内の対象物の位置、およびそれらの対象物の誘電特性の空間的分布に関する情報を例えば利用者から受け取ることができ、例えば所与の体積は水によって占有されており、別の位置には一切れのパンがある。本質的に均一の誘電特性によって特徴付けられる各体積（上記の例では水またはパン）は、離散化のために１つの領域として定めることができる。ときには、均一の誘電特性および不ぞろいの形の対象物を、それぞれがより規則的な形を有するいくつかの領域に離散化する。あるいは、または加えて、離散化は、様々な領域に加えるエネルギ量に従って設定することができる。例えば、所与の体積に沿って温度勾配が要求される場合、この体積を多くの領域に離散化して、所要の温度勾配をもたらすＭＳＥの組合せを設計することを容易にすることができる。加えて、またはあるいは、離散化方式は、所要の計算時間および／または利用者によって要求される精度および信頼性、および／または以下の方程式４および／または方程式５の数学的解の安定性を考慮して選ばれる。例えば、離散的領域の数が多すぎると、数学的解の安定性が低下する可能性がある。その一方で、離散的領域の数が少なすぎる場合、解を見つけるのが全く不可能になり得る。一部の実施形態では、プロセッサは、領域の数が最小である第１の離散化方式から開始し、解があり得ないと分かる場合、領域の数を増やすことができる。解があり得る場合、それらの方程式が解かれる。解が十分正確でない（例えば得たエネルギとターゲットエネルギとの差が、許容される上限に近い）場合、より多くの領域に離散化することを試すことができる。領域の数の代わりに、またはそれに加えて、一部の実施形態では、プロセッサは、領域間の境界の形および／または位置を変えるように構成することができる。１組の所与の方程式が解けないことが分かった場合、離散化方式または離散化手法を変えることの代わりに、またはそれに加えて、他の選択肢が存在し得ることを指摘しておく。例えば、不安定性に大きく貢献するが解に小さく貢献する方程式を削除することや、一次方程式の組を数値的に解く分野でそれ自体が知られている他の方法である。

離散化の原理をさらに例示するために、図８のエネルギ印加区域８１０は、対象物８３０が単一の領域を占有するような方法で分割することができる。別の例では、図８に示すように、対象物８３０が複数の領域を占有するような方法でエネルギ印加区域８１０を分割することができる。離散化方式は、これだけに限定されないが、所望の分解能、損失プロファイルの特性、および／または使用可能なフィールドパターンが含まれる多くの要素によって決まり得る。

一部の実施形態では、（例えば異なるエネルギ量を加える）様々な領域の分解能、および／または区域を離散化する分解能（例えば区域は複数の領域に分割することができる）は、加えるＥＭエネルギの波長のほんの一部、例えばλ／１０、λ／５、λ／２程度であり得る。例えば、９００ＭＨｚでは、空中（ε＝１）の対応する波長（λ）は３３．３ｃｍであり、分解能は３ｃｍ程度、例えば（３ｃｍ）^３または１（ｍｍ）^３の分解能であり得る。例えば水中では、波長は同じ周波数（９００ＭＨｚ）において約９分の１の長さであり、したがって分解能は０．３３ｃｍ程度、例えば（０．３３ｃｍ）^３であり得る。例えば肉では、９００ＭＨｚの周波数に対応する波長は、空中の約７分の１の長さであり、分解能は０．４ｃｍ程度、例えば（０．４ｃｍ）^３であり得る。より高い周波数を使用することは、より高い分解能を可能にすることができる。例えば他の周波数では、分解能は、０．１ｃｍ、０．０５ｃｍ、０．０１ｃｍ、５ｍｍ、１ｍｍ、０．５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．０５ｍｍ程度またはそれ未満であり得る。

例えば、対象物８３０の大きさがＳ_Ｌ（ａ．ｕ．）であり、所望の分解能が、少なくとも１００個の領域をその対象物が含むことを要求し得る場合、各領域の平均的大きさは、例えばＳ_Ｌ／１００とすることができる。異なる領域の大きさは同じでも同じでなくてもよい。対象物の特定の位置では、分割領域の大きさが他の位置よりも小さい場合がある。すなわち、領域の密度は、対象物の全体にわたって異なることができる。

例えば、分割方式は、エネルギを印加する対象である、エネルギ印加区域内の対象物の一部に領域が一致するかどうかに応じて、その領域が、対象物のどの部分も位置しない区域の領域に一致するかどうか、またはエネルギを印加する対象ではない対象物の一部を含む領域に一致するかどうかに応じて変わり得る（後者の２つの領域のそれぞれは「空所区域」と名付けることができる）。例えば、ある任意選択的な方式では、空所区域全体を単一の領域として扱うことができる。別の例示的方式では、空所区域を、対象物の内部と同様の方法で複数の領域に分割することができる。この場合、対象物の空間占有にかかわらず、分割はエネルギ印加区域全体の中で行うことができる。あるいは、対象物が占有する区域および空所区域について分割を別々に行ってもよい。さらに別の例では、空所区域を対象物と異なる方法で複数の領域に分割することができる。例えば、空所区域内の領域の平均的大きさは、対象物の内部の領域の平均的大きさよりも大きい場合がある。すなわち、空所区域内の領域の密度は、対象物（例えば対象物５０）の内部の領域の密度よりも低い場合がある。図７Ｃに示すように、離散化は、対象物の中ではより密だが、空所空間ではよりまばらである。これらの領域は、規則的な形または不ぞろいの形のものとすることができる。例えば３Ｄの場合、領域は、図７Ａに示すように規則的な立方体または長方形であり得る。あるいはこの領域は、特定のニーズに応じてどんな不ぞろいの形を含んでもよい。例えば、図７Ｂに示すように、エネルギ印加区域をある程度無作為な領域に分割することができる。

上記の解説は、使用できる離散化方式の例について説明するが、任意の適切な離散化方式が使用可能である。本発明の一部の実施形態による離散化方式には、例えばエネルギ印加区域を複数の領域としてプロセッサに表現させる任意の適切な方法であって、それらの領域が大きさまたは形状の点で均一かどうかに関係なく、および離散化が何らかの認識可能なパターンをもたらすかどうかに関係なく、プロセッサに表現させる任意の適切な方法が含まれ得る。

損失プロファイルを構築するための例示的プロセスを図８に関して以下に解説し、ここで、エネルギ印加区域８１０は、それぞれがほぼ同じ真四角の形を有する複数の領域に分割することができる。ただし、以下に記載する方法は、区域８１０を不ぞろいの形および／または不ぞろいの大きさの領域に分割する離散化に応用してもよいと考えられる。これらの領域は、左上角から右下角に１，２，３，．．．，Ｎ_ｄとラベル付けすることができる。複数の領域、例えば領域Ｒ_ａおよびＲ_ｂを占有することができる対象物８３０は、異なる損失パラメータσ_ａおよびσ_ｂを有する２種類の物質を含むことができる。対象物の外側だがエネルギ印加区域の内側にある空所領域Ｒ_０は損失パラメータσ_０を有する。このプロセスの目的は、σ_ａ、σ_ｂ、およびσ_０によって特徴付けられる実損失プロファイルに近い、エネルギ印加区域８１０の損失プロファイルを作成することである。この目的を達成するために、プロセッサは、各領域（１からＮ_ｄ）に未知の損失パラメータσ_ｉ（ｉ＝１，２，３，．．．，Ｎ_ｄ）を割り当てる。そのような離散化されたσ_ｉは、分解能がＮ_ｄによって特徴付けられる、実損失プロファイルの数値表現である。例えば、Ｎ_ｄが大きい場合、エネルギ印加区域内には多数の領域がある可能性があり、各領域の大きさは小さい場合がある。

図８では、エネルギ印加区域８１０にＥＭエネルギを加えるために、２つの放射素子８４０（例えばアンテナ）を設けることができる。一部の実施形態では、ステップ１０２０で決定したＭＳＥが、例えば２つの放射素子８４０間の位相差であり、ＭＳＥは［θ_１，θ_２，．．．θ_Ｎｍ］によって表される。他の任意の種類のＭＳＥについても、同じ表記法を使用することができる。先に論じたように、各ＭＳＥは、エネルギ印加区域（例えば区域８１０）内の既知のフィールドパターンに対応することができる。エネルギ印加区域はＮ_ｄ個の領域に離散化されているので、各ＭＳＥθ_ｊについて、対応する既知のフィールドパターンを、一連の局所的電場強度［Ｉ_１ｊ，Ｉ_２ｊ，Ｉ_３ｊ，．．．，Ｉ_Ｎｄｊ］によって表すことができる。区域の特定の領域における電場強度は、その領域における電場振幅の２乗に比例する。全てのＭＳＥについて、フィールドパターンを以下のように行列形式で集合的に書くことができる。
［Ｉ_１１，Ｉ_２１，Ｉ_３１，．．．，Ｉ_Ｎｄ１；
Ｉ_１２，Ｉ_２２，Ｉ_３２，．．．，Ｉ_Ｎｄ２；
．．．
Ｉ_１Ｎｍ，Ｉ_２Ｎｍ，Ｉ_３Ｎｍ，．．．，Ｉ_ＮｄＮｍ］
Ｉ行列と呼ぶこの行列は、ＭＳＥおよび離散化手法を決定した後で求めてもよい。離散化が変わる場合、たとえフィールドパターンが同じままでもＩ行列の値は変わり得る。

一部の実施形態では、プロセッサは、ＭＳＥを制御することにより、複数の電磁場パターンのそれぞれに加える重みを決定するように構成することができる。例えば、図１０のステップ１０４０に示すように、プロセッサは、エネルギ印加区域内の少なくとも１つの領域に送出され、またはその領域内で吸収される、本明細書では一般に体積エネルギ伝達情報Ｗと呼ぶ、所望のエネルギ量を取得することができる。かかる情報は、あらかじめ定め、特定の目標のためにプロセッサが動的に決定し、および／または装置の利用者が入力することができる。本明細書で使用するとき、「体積の」という用語は、例えば複数の空間次元に依存し得る任意の特性を指す。例えば「体積の」は、物理的に結合していようといまいと、エネルギ印加区域に関連する三次元空間に関する特性を指すことができる。したがって、上記に紹介したように、体積エネルギ伝達情報Ｗは、エネルギ印加区域の体積領域にわたって送出されまたは吸収される所望のエネルギ量に対応する、三次元の空間的エネルギ分布プロファイルを指すことができる。

体積エネルギ伝達情報は、エネルギ印加区域内の少なくとも１つの領域に伝達され、かつ／またはその領域内で吸収される所望のエネルギ量を含むことができる。例えば、利用者は、サンドイッチの肉の部分に１００ジュールのエネルギを伝達し、サンドイッチのパンの部分に２０ジュールのエネルギを伝達することに決めることができる。この所望のエネルギ印加パターンを実施するために、利用者は、エネルギ印加区域のイメージから、様々な空間的位置のリストから、または体積位置を指定することができる他の任意の手段により、空間的位置を選択することができる。次いで利用者は、装置への任意のインターフェイスにより、指定した各領域に送出するエネルギ量を指定することができる。プロセッサが体積エネルギ伝達情報を取得した後、そのプロセッサは、図１０のステップ１０５０に示すように、かかる情報に基づいて行列を構築することができる。例えば、プロセッサは、離散化およびＭＳＥに関連するフィールドパターンに基づいて先に論じたＩ行列を構築することができる。プロセッサは、Ｉ行列および損失プロファイルに基づいて、以下「Ｐ行列」と称する別の行列をさらに求めることができる。このＰ行列は、
Ｐ＝σＩ
として構築することができ、ただしσは損失プロファイルである。領域内で吸収されるエネルギは、フィールド強度およびその領域における損失に依存するので、Ｐ行列は、各ＭＳＥを適用したときに各領域内で吸収されるエネルギ量を表すことができる。体積エネルギ伝達情報Ｗは、エネルギ伝達（印加）の結果として、あるエネルギ量がエネルギ印加区域内の少なくとも１つの領域によって吸収されることを規定する、吸収されるエネルギのターゲット分布を表すことができる。Ｗによって表される所望の結果は、選択されるＭＳＥの組合せによって達成することができる。したがって、プロセッサは、所望のエネルギ伝達（例えば体積エネルギ伝達情報Ｗ）をもたらすことができるエネルギ送出方式に対する各ＭＳＥの寄与を表す、重みベクトルＴを決定することができる。したがって、各フィールドパターンまたは対応するＭＳＥの重み（Ｔ）、各フィールドパターンまたは対応するＭＳＥに関連するエネルギ吸収（Ｐ）、および所望のエネルギ伝達（Ｗ）間の関係は、Ｗ＝ＴＰで表すことができる。この方程式から、重みを
Ｔ＝ＷＰ^−１
として計算することができ、ただしＰ^−１は、Ｐ行列の反転を表す。
行列を構築した後、この方法は、行列が可解方程式を表すかどうかを検査するステップ（ステップ１０６０）を含むことができる。可解方程式を表す場合（１０６０：はい）、この方法は、その方程式を解くステップ（ステップ１０８０）、およびその解に従ってエネルギ印加区域にエネルギを加えるステップ、例えば方程式を解くことによって見出した重みに応じて重み付けされた様々なＭＳＥにおいてエネルギを加えるステップ（ステップ１０９０）を含むことができる。方程式を解くことができない場合、例えば解が存在しない場合や十分に安定していない場合（ステップ１０６０：いいえ）、この方法は、解に関与するＭＳＥおよび／または適用した離散化を修正するステップ（ステップ１０７０）を含むことができ、制御は新たなＭＳＥおよび／または離散化とともにステップ１０４０に戻ることができる。

方程式を解くことによって見出すことができる重みＴは、例えばエネルギを印加する持続時間、エネルギを印加する出力、または所望の結果に対する各ＭＳＥの寄与に影響し得る他の何らかのエネルギ印加特性に対応することができる。例えば、各ＭＳＥにおいて加えられる出力がほぼ同じ場合、重みにより、エネルギを印加する持続時間を指図することができる。例えば、第１のＭＳＥに第２のＭＳＥの重みの２倍の重みを割り当てる場合、第１のＭＳＥは、第２のＭＳＥの２倍の時間にわたって適用することができる。

別の例では、各ＭＳＥを適用する持続時間がほぼ同じ場合、重みは、各エネルギ印加期間中の出力レベルに対応することができる。例えば、第１のＭＳＥに第２のＭＳＥの重みの２倍の重みを割り当てる場合、第１のＭＳＥは、第２のＭＳＥの２倍の出力で適用することができる。

さらに別の例では、第１のＭＳＥに第２のＭＳＥの重みの３倍の重みを割り当てる場合、第１のＭＳＥは、第２のＭＳＥを適用する２倍の時間にわたり、かつ１５０％の出力で適用することができる。したがって、重みは出力レベルに対応することができる。加えて、またはあるいは、重みは持続時間に対応することができる。

決定した重みでのＭＳＥそれぞれの適用を、本明細書ではエネルギ印加方式またはエネルギ送出方式と呼ぶことがある。

プロセッサは、エネルギ送出方式を実施するように、つまりエネルギ印加区域に対して複数の電磁場パターンのそれぞれを、決定した重みにおいて供給源に供給させるように構成することができる。先に論じたように、プロセッサはＭＳＥの適用を制御して、その対応するフィールドパターンをエネルギ印加区域内で発生させることができる。先に論じたように、そのようなフィールドパターンは、ホットスポットおよびコールドスポットを含むことができる。特定のＭＳＥとその対応するフィールドパターンとの間の相関関係により、フィールドパターンの、ホットスポットおよびコールドスポットを含む特性は予測可能である。特定の例では、所与のＭＳＥについて、ホットスポットおよびコールドスポットの位置とフィールド強度が予測可能である。フィールドパターンについてのかかる知識を使い、プロセッサは、対象物にエネルギを制御可能な方法で加えることができる。

図９Ａおよび図９Ｂは、空間的に制御されたエネルギ送出の一例を示す。図９Ａでは、エネルギ印加区域９１０を、１から３６までラベル付けした１組の領域に離散化することができる。エネルギ印加区域９１０の境界上に、３つの放射素子９６０、９６２および９６４を配置することができる。領域８、９、１４および１５を占有する対象物９２０が区域内に位置している。適切なＭＳＥを適用することにより、３つのフィールドパターンを発生させることができる。第１のフィールドパターンは、領域８、９、１０および１１（右上から左下に進む線で示す斜線部分）内に位置するホットスポット９３０を含むことができる。第２のフィールドパターンは、領域１４、２０および２６（左上から右下に進む線で示す斜線部分）内に位置するホットスポット９４０を含むことができる。第３のフィールドパターンは、領域１５、１６、２１および２２（交差する線で示す斜線部分）内に位置するホットスポット９５０を含むことができる。図９Ａの説明図は、本発明に合致する諸原理の例示的応用についての、非常に単純化した表現であることを理解すべきである。実際は、印加区域の離散化は、より少ないまたははるかに多くの領域を含むことができ、それぞれの領域の大きさが異なってもよい。さらに実際は、エネルギ印加区域は三次元でもよい。表現を単純にするために、二次元の例を示す。これらの領域は不ぞろいの形でもよく、異なるようにラベル付けしまたは識別することができる。対象物は、１つまたは複数の領域内に位置することができ、一部の領域を部分的にしか占有しなくてもよい。フィールドパターンは１つまたは複数のホットスポットを含むことができ、そのそれぞれは１つまたは複数の領域内に位置することができ、または一部の領域内に部分的にしか位置しなくてもよい。異なるフィールドパターンのホットスポットは、互いに完全にまたは部分的に重なり合うことがある。異なる数の放射素子があってもよく、それらの放射素子はエネルギ印加区域の内部、部分的に内部、または外部の様々な位置に配置することができる。

簡単にするために、図９Ａでは、（ホットスポット９３０を含む）第１のフィールドパターンは、放射素子９６０により電磁エネルギを加えることでもたらされると仮定する。同様に、（ホットスポット９４０および９５０のそれぞれを含む）第２のおよび第３のフィールドパターンは、放射素子９６２および９６４のそれぞれにより電磁エネルギを加えることでもたらされる。したがって、プロセッサは、放射素子９６０により、供給源にエネルギ印加区域内に電磁エネルギを供給させることでホットスポット９３０を発生させ、放射素子９６２により供給源に電磁エネルギを供給させることでホットスポット９４０を発生させ、放射素子９６４により供給源に電磁エネルギを供給させることでホットスポット９５０を発生させることに決めることができる。

対象物９２０に関連する電磁エネルギ損失を示す情報は、先に論じた使用可能な任意の方法により取得することができる。例えば、図９Ｂに示すように、対象物９２０は３つの部分、９２２、９２４および９２６を含むことができる。部分９２２は領域８および９内に位置することができ、部分９２４は領域１４内に位置することができ、部分９２６は領域１５内に位置することができる。これらの３つの部分は、σ_９２２、σ_９２４およびσ_９２６によりそれぞれ示すことができる異なる損失特性を有し得る。簡単にするために、これらの３つの部分は同じ損失特性、例えばσ_９２０を有すると仮定する。

ホットスポット９３０、９４０および９５０は、異なるフィールド強度を有し得る。現実には、フィールド強度は空間的位置の関数であり、多くの場合、ホットスポット／コールドスポット内でさえ不均一である。事実、定在波現象により、エネルギ印加区域内のフィールド強度の振幅、すなわち最大フィールド強度の包絡線は、極大値から極小値までしばしば変化する。そのような変化は、多くの場合、正弦曲線の形を有する。つまり、フィールド強度の振幅は、ある位置から別の位置に絶えず変化している。したがって、ホットスポットは、領域内のフィールド強度の全ての振幅が閾値を上回る空間的領域として大抵定義できるのに対し、コールドスポットは、領域内のフィールド強度の全ての振幅が閾値を下回る空間的領域として定義することができる。ホットスポット／コールドスポットの内側では、異なる位置におけるフィールド強度の振幅は必ずしも同じでないことを理解すべきである。しかし簡単にするために、および解説しやすいように、図９Ａでは、ホットスポット９３０、９４０および９５０の対応する励起放射素子に同じ出力を供給するとき、それら３つ全てのホットスポット内のフィールド強度の振幅は同じであり、対応する励起放射素子に供給する出力が変わるとき線形に増加／低下すると仮定する。

本発明は、いくらかの空間的またはエネルギ誤差の許容範囲内で、所望のエネルギ量を対象物の特定の部分に印加可能にすることができる。対象物のどの部分にどれ位のエネルギを加えるのかを指定するための、実質的に無数のエネルギ送出方式がある。簡単にするために、エネルギ送出計画は、対象物９２０への均一のエネルギ送出を達成することであると仮定する。すなわちこの計画は、対象物の領域８、９、１４および１５のそれぞれに同量のエネルギを送出するものである。この目標を達成するために、プロセッサは、放射素子９６０、９６２および９６４のそれぞれに供給すべき出力をまず決定することができる。仮定では、対象物９２０の３つ全ての部分の損失特性が同じであり、ホットスポット９３０、９４０および９５０の対応する励起放射素子に同じ出力を供給するとき、それら３つ全てのホットスポット内のフィールド強度の振幅も同じなので、プロセッサは、均一のエネルギ送出を達成するには、放射素子に供給される出力もやはり同じであるべきだと判断する。つまり、フィールドパターンに適用する重みは同じでなければならない。次いでプロセッサは、ホットスポット９３０により対象物９２０の部分９２２に電磁エネルギを送出する第１のフィールドパターンを発生させるために、放射素子９６０に向けて、出力Ｐ_９６０を持続時間ｔ_９６０にわたり供給源に供給させることができる。その後、プロセッサは、ホットスポット９４０により対象物９２０の部分９２４に電磁エネルギを送出する第２のフィールドパターンを発生させるために、放射素子９６２に、出力Ｐ_９６２を持続時間ｔ_９６２にわたって供給することができる。最後に、プロセッサは、ホットスポット９５０により対象物９２０の部分９２６に電磁エネルギを送出する第３のフィールドパターンを発生させるために、放射素子９６４に、出力Ｐ_９６４を持続時間ｔ_９６４にわたって供給することができる。上記のプロセスでは、出力レベルＰ_９６０＝Ｐ_９６２＝Ｐ_９６４かつｔ_９６０＝ｔ_９６２＝ｔ_９６４が成立する場合、対象物の位置８、９、１４および１５に送出されるエネルギ量は同じである。

別の例では、送出計画が、部分９２４および９２６に等しく送出されるエネルギの２倍の量を（領域８および９を占有する）部分９２２に送出することである場合、プロセッサは、出力レベルＰ_９６０＝２×Ｐ_９６２と２倍にし、出力レベルＰ_９６２＝Ｐ_９６４と保つことができる。ただし、持続時間は変わらない。あるいは、プロセッサは、全ての出力レベルを変えないままにし、エネルギを供給する持続時間をｔ_９６０＝２×ｔ_９６２＝２×ｔ_９６４となるように延ばしてもよい。またあるいは、プロセッサは、Ｐ_９６０＝１．５Ｐ_９６２＝１．５Ｐ_９６４かつｔ_９６０＝１．３３３ｔ_９６２＝１．３３３ｔ_９６４となるように放射素子を制御してもよい。部分９２２に送出されるエネルギ量が、部分９２４および９２６に送出されるエネルギ量の２倍であり、部分９２４および９２６に送出されるエネルギ量が同じであることを確実にするために、他の任意の方法を使用してもよい。

一部の実施形態では、エネルギ印加区域の離散化は、図９Ａおよび図９Ｂに示すものと異なり得る。例えば、対象物９２０は複数の（例えば３つの）領域に離散化される場合があり、図９Ｂに示す領域８と９を単一の領域として結合してもよい。この場合、元の領域８および９の全域で同じ損失特性を有する部分９２２は、単一の領域（８＋９）を占有することができる。

一部の実施形態では、エネルギ印加区域内のホットスポットは、互いに重なり合う場合がある。例えば、図９Ａのホットスポット９３０および９４０は、領域８内で互いに重なり合う可能性がある。この場合、エネルギ送出制御方式は異なり得る。例えば、そのようなホットスポットの分布は、ホットスポット９３０および９４０のどちらを加えるときにも領域８がエネルギ付与を受けることができるので、領域８により多くのエネルギを送出するのにとりわけ適している場合がある。あるいは、または加えて、そのようなホットスポットを使用して、各ホットスポット内のフィールド強度の不均一性を補償することができる。例えば、ホットスポット９３０内の領域８が、領域９内のフィールド強度の振幅よりも低いフィールド強度の振幅を有する場合がある。同様に、ホットスポット９４０内の領域８が、やはり領域１４内のフィールド強度の振幅よりも低いフィールド強度の振幅を有する場合がある。したがって、９３０および９４０を加える間、さらなるエネルギを領域８内に加えることにより、ホットスポット９３０および９４０内のフィールド強度の振幅のかかる不均一性を補償することができ、対象物９２０内で均一のエネルギ送出を達成することができる。同様の原理に基づいて、ターゲット不均一加熱パターンを得ることができる。

一部の実施形態では、取得される情報、例えば損失プロファイルは、対象物の既知の特性に基づいてあらかじめ求めることができる。例えば、同じ物理的特性を共有する製品（例えば全く同じハンバーガのパテ）を繰り返し加熱する専用オーブンの場合、対象物のエネルギ吸収パラメータでプロセッサをあらかじめプログラムすることができる。別の例では、それぞれが異なる吸収特性の、いくつかの異なるがあらかじめ決まった対象物（例えば特定の配給業者によって配給される様々な食料品）を加熱するようにオーブンを構成することができ、対象物のエネルギ吸収パラメータをデータベースからロードするようにプロセッサをあらかじめプログラムすることができる。一部の実施形態では、そのデータベースは装置、例えばプロセッサの内部にあることができる。一部の実施形態では、そのデータベースは外部に、例えばインターネット上にあることができ、プロセッサは、外部のデータベースから情報をダウンロードするように構成することができる。

一部の実施形態では、取得される情報は、対象物からのフィードバックに基づくことができる。例えば、対象物に関連する電磁エネルギ損失を示す情報を求めるために、様々な測定方法を使用することができる。ある特定の例示的方法は、対象物に電磁エネルギを加えることにより、例えば伝達放射素子に反射されるエネルギを測定することにより、および／または伝達放射素子から他の検出器、例えば１つまたは複数の他の受信放射素子に伝達されるエネルギを測定することにより、対象物からの反射エネルギを測定することを含むことができる。反射エネルギのフィードバック情報に基づいて、対象物に関連する電磁エネルギ損失を示す情報を求めることができる。

プロセッサは、対象物からのフィードバックに基づいて損失プロファイルを生成するように構成することができる。例えば、損失プロファイルを事前に入手できない場合、または前に取得した損失プロファイルを洗練させもしくは再決定しなければならない場合、プロセッサは、一連のステップにより損失プロファイルを生成するように構成することができる。特定の例では、プロセッサは、対象物に対して電磁エネルギを供給源に加えさせ、対象物からの反射エネルギを測定するように構成することができる。反射エネルギのフィードバック情報に基づき、対象物に関連する電磁エネルギ損失を示す情報を求めることができる。別の例では、損失プロファイルに関連する１つまたは複数の所定のインジケータを前もって記憶しておくことができ、プロセッサは、対象物に対して電磁エネルギを供給源に加えさせ、対象物からのフィードバック電磁エネルギを検出することができる。そのようなフィードバック情報に基づいて、プロセッサは、損失プロファイルに関連する１つまたは複数の所定のインジケータから損失プロファイルを生成することができる。

一部の実施形態では、取得した情報に基づき、複数の電磁場パターンのそれぞれに加える重みを決定することができる。例えば図９Ａおよび図９Ｂに示すように、部分９２２、９２４および９２６の損失特性が異なる場合、所与のエネルギ送出計画を達成するために、加える重みをしかるべく調節しなければならない。例えば、部分９２２が損失特性σ_９２２＝２×σ_９２４＝２×σ_９２６を有する場合、全てのホットスポットのフィールド強度の振幅が同じ場合、ホットスポット９３０を使用して部分９２２にエネルギを送出する方が、ホットスポット９４０および９５０を使用して部分９２４および９２６のそれぞれにエネルギを送出するよりも効率的であり得る。したがって、所与のエネルギ送出計画では、対象物９２０の全ての部分の損失特性が同じである場合に比べ、第１のフィールドパターンを適用してホットスポット９３０を発生させるための重みを減らす必要がある。プロセッサは、エネルギ印加区域内の所定のエネルギ分布に基づいて、複数の電磁エネルギパターンのそれぞれに加える重みを決定するように構成することができる。例えば、図９Ａでは、異なるホットスポットを有する３つのフィールドパターンを含む、所定のエネルギ分布を使用して重みを決定する。異なるホットスポットについてのフィールド強度の振幅が異なる場合、重みをしかるべく調節する必要がある。例えば、ホットスポット９３０が、ホットスポット９４０および９５０よりも高振幅のフィールド強度を有する場合、放射素子９６０に供給する出力レベルを低下させることができ、かつ／または出力を供給する持続時間を短縮することができる。この例では、ホットスポット９３０はホットスポット９４０および９５０よりも高い出力密度を有するため、他の全ての条件が等しいと仮定して、ホットスポット９３０は、部分９２２により多くのエネルギを加えることができる。重みを決定する際、そのような差を考慮に入れることができる。一部の応用例では、Ｔについて上記に示した方程式を解くことが、ターゲットフィールド送出方式をもたらすことができる、適切な重みを見つけるための（例えば体積エネルギ伝達情報を得るための）有用な方法であり得る。

プロセッサは、対象物の熱力学的特性を考慮に入れるように構成することができる。例えば、エネルギ送出プロセスの間、対象物の様々な部分の温度は異なり得る。これは、特定のエネルギ送出計画による意図的な結果の場合があり、または例えば、エネルギが対象物の様々な部分に時を異にして送出された可能性があることに起因する場合があり、またはホットスポット／コールドスポット内のフィールド強度の不均一な性質によるものであり得る。いずれにせよ、温度差がある場合、熱エネルギは高温領域から低温領域に拡散する可能性がある。その結果、所与の領域に最初に送出されたエネルギ量がその領域内で失われ、熱拡散により別の領域内で得られる場合がある。さらに、様々な対象物の、または所与の対象物の様々な部分にわたる熱容量特性は異なり得る。比熱としても知られている熱容量は、物質の単位量の温度を１温度単位（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｕｎｉｔ）上げるのに必要な熱または熱エネルギの測度であり、例えばカロリー／グラム／℃を単位として測ることができる。したがって、２つの対象物または対象物の２つの部分の熱容量が異なる場合（それらは同じ質量を有すると仮定する）、それらの２つの対象物または部分の温度上昇は、たとえ同量のエネルギをそれらに加えても異なる場合がある。したがって、エネルギ送出プロセスの間、対象物の少なくとも一部の熱伝導、熱容量、比質量など、対象物の熱力学的特性を考慮に入れることができる。

先に述べたように、この装置は複数の放射素子を含むことができ、プロセッサは、所望のフィールドパターンを達成するために複数の放射素子のサブセットを使用するように構成することができる。例えば図９Ａでは、複数の放射素子が使用され、そのそれぞれが所定のフィールドパターンに対応する。この例では、プロセッサは、所望のフィールドパターンを達成するために３つの放射素子のサブセットを選択するように構成することができる。

一部の実施形態では、エネルギ印加区域内の放射素子の配置に従って特定のモードを励起するために、放射素子を選択することができる。放射素子の位置は、所望のモードを効果的に励起するように、および／または不所望のモードを排除するように選択することができる。一部の実施形態のこの特徴および他の任意選択的な特徴を、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃ、図１３Ａおよび図１３Ｂに関して以下に説明する。

モードを排除する概念を図１２Ａおよび図１２Ｂによって示すことができ、これらの図面は、空洞１８００内で励起可能な２つのモード１８０２および１８０６のＸ−Ｙ断面を示す。モード１８０２は、ＴＭ_１１モードであり、モード１８０６は、ＴＭ_２１モードである。モードＴＭ_１１は、より低い遮断周波数ｆ_１１以上のあらゆる周波数において励起可能とすることができ、ＴＭ_２１は、より高い遮断周波数ｆ_２１以上のあらゆる周波数において励起可能とすることができる。したがって、ｆ_１１とｆ_２１との間の中間周波数において、ＴＭ_２１を励起することなしにＴＭ_１１を励起することができるが、ＴＭ_２１を励起できてＴＭ_１１は励起できない周波数はない。したがって、ＴＭ_２１を励起することなしにｆ_２１よりも高い周波数でＴＭ_１１を励起したい場合、ＴＭ_２１を排除しなければならない可能性がある。本解説では、モードを排除することを、モードの励起を阻止する、または実質上減少させると言うことができる。

一部の実施形態では、不所望のモードのヌルにまたはその近くに位置し、所望のモードの最大にまたはその近くに位置する放射素子を励起用に選択することにより、所望のモードを励起することができ、不所望のモードを同時に排除することができる。モードのヌルとは、モードのフィールド強度が永続的に（またはあらゆる位相において）ゼロであるエネルギ印加区域内の任意の位置であり、モードの最大とは、モードのフィールド強度があらゆる位相において（またはあらゆる時点において）全体的な最大値に達する任意の位置である。あるモードのヌルに配置される放射素子は（適用される周波数にかかわらず）そのモードを励起せず、ヌルの近くに配置される放射素子はそのモードを僅かにしか励起できない。例えば図１２Ｂでは、線１８０３は、モードＴＭ_２１のヌルポイントの集まりであり、したがって、この線に沿ったいかなる箇所に配置される放射素子も、ｆ_２１よりも高い周波数においてでさえ、モードＴＭ_２１を励起することはできない。ただし、（線１８０３に沿う）点１８０９はモードＴＭ_１１（１８０２）のヌルではないので、モード１８０２は点１８０９に位置する放射素子によって励起することができる。線１８０３は、実際は空洞の端から端まで進む平面であることを指摘しておく。同様に、点１８０９は、上底から下底まで、底に対して垂直に空洞の端から端まで進む線である。実際、放射素子は、モード１８０６を励起することなしに、平面１８０３上のどこにでも位置することができる。しかし、一部の実施形態では、放射素子をＸＹ平面内の位置において空洞の上底（および／または下底）に配置することができる。

モードを排除するための別の方法は、排除しようとするモードの電場の振幅が逆符号のものである２つ以上の位置に配置される、２つ以上の放射素子を使用することを含むことができる。例えば、図１３Ａは、線１８０５に沿ったモード１８０６の電場の（正規化した）振幅を示す。図示のように、（線１８０３上の点である）ｘ＝０．５のとき、フィールドはゼロであり、ｘ＝０．２５のときフィールドは＋１であり、ｘ＝０．７５のときフィールドは−１である。したがって一部の実施形態では、一方がｘ＝０．２５にあり、他方がｘ＝０．７５（またはフィールドが逆符号および等しい振幅を有する他の任意の２点）にある２つの放射素子を選択して、互いを打ち消し合うために同じ振幅および位相でＲＦ波を放射させ、それにより不所望のモードを排除することができる。２つの放射素子の位置におけるフィールドが逆符号および異なる絶対値を有する場合、例えば各放射素子の位置におけるフィールドと振幅との積の和がゼロであるようにそれらのフィールドの振幅が調整される場合、不所望のモードを排除するためにそれらは依然として使用することができる。上記の解説は、Ｘ軸に沿った様々な点に焦点を当てたが、様々なｙ値および／またはｚ値を有する点についても同様の考察が当てはまり得ることを指摘しておく。

一部の実施形態では、２つのアンテナを介してエネルギを発することによって所望のモードを励起することができ、それらのアンテナは、互いに逆平行に方向付けられ、または互いに平行に方向付けられるが互いに１８０°位相がずれた波を発し、フィールドパターンが逆符号を有する箇所に位置する。同様に、一部の実施形態では、２つのアンテナを介してエネルギを発することによってモードを排除することができ、それらのアンテナは、互いに逆平行に方向付けられ、または互いに平行に方向付けられるが互いに１８０°位相がずれた波を発し、フィールドパターンが同じ符号を有する箇所に位置する。

図１３Ｂは、線１８０５に沿ったモード１８０２の電場の（正規化した）振幅を示す。図示のように、ｘ＝０．５のときこのフィールドは最大であり、ｘ＝０．２５のときのフィールドは、ｘ＝０．７５のときのフィールドに（振幅および符号のいずれにおいても）等しい。したがって、同じ振幅および位相において発する、一方がｘ＝０．２５にあり、他方がｘ＝０．７５にある２つのアンテナがモード１８０２を励起する傾向にあり得る。しかし、互いに逆平行に方向付けられ、または互いに平行に方向付けられるが互いに１８０°位相がずれている２つのアンテナは、モード１８０２を排除することができる。その結果、アンテナおよび位相の後者の組合せは、モードＴＭ_２１を励起することができ、モードＴＭ_１１を排除する。

一部の実施形態では、所望のおよび／または不所望のモードが共振モードである。共振モードは、電磁波の周波数ｆが、エネルギ印加区域の寸法に当技術分野で知られている方法で一致する場合に励起することができる。例えば、矩形空洞であるエネルギ印加区域では、本明細書ではｈ_ｚと呼ぶ、電磁波が伝搬する寸法が、Ｎ^＊（λ／２）に等しい場合に共振モードを励起することができ、Ｎは整数（例えば０、１、２、３）であり、λは、方程式λ＝ｃ／ｆによって与えられる波長であり、ｃは空洞内の光速度である。共振モードは、通常３つの指数で印付けされ、３番目の指数はＮである。

単一共振モードが所与の周波数で励起される場合、励起によって運ばれる出力の大部分は共振モードによって運ばれる可能性があり、伝搬またはエバネセントとすることができる他のモードは、無視してもよい場合がある出力のほんの一部を運び得る。したがって、単一共振モードが励起される場合、非共振モードを排除する必要はほとんど、または全くない可能性がある。

例えば、ｈ_ｚ＝ｃ／ｆ_２１が成立する（すなわちＮ＝２である）場合、アンテナおよび周波数はモードＴＭ_２１を励起するように選択することができ、モードＴＭ_１１は印加周波数において励起可能であり得るが、共振モードＴＥ_２１２によって運ばれる出力量に比べてモードＴＭ_１１は僅かな出力量しか運べないので、例えばモードＴＭ_１１を排除する必要はほとんどない可能性がある。

したがって一部の実施形態では、ターゲットフィールド強度分布を達成するために共振モードを使用することができる。これにより、十分な帯域幅および周波数制御を条件として、励起されるモードの制御が容易になり得る。

一部の実施形態では、縮退空洞を使用することにより、モードの励起を（例えば帯域幅および周波数制御の要件を緩和することで）さらに容易にすることができる。縮退空洞とは、少なくとも１つの遮断周波数が、同じ一群の２つ以上のモード（例えば２つのＴＥモード）の遮断周波数である空洞である。同様に、各共振周波数（最も低いものを除くこともある）は、同じ一群の２つ以上の共振モードを励起することができる。縮退空洞の一部の形状には、例えば円筒や球体が含まれ得る。

一部の実施形態では、１つの所望の共振モードおよび１つまたは複数の不所望の共振モードが同じ周波数で励起される場合があり、不所望のモードは上述のように排除することができる。

例えば、図１２Ｂ内の１８０６としてその断面を示すモードＴＭ_２１２を励起するのと同じ周波数が、図１２Ｃ内の１８０８としてその断面を示すモードＴＭ_２１２も励起することができる。しかし、この励起が、モード１８０６のヌルではない、モード１８０８のヌルに位置する放射素子による場合、モード１８０８しか励起することができない。例えば、放射素子が図１２Ｂおよび図１２Ｃに示す点１８０９において、周波数ｆ_１２＝ｆ_２１で放射する場合、モード１８０８しか励起することができない。

したがって、本発明の一部の実施形態によれば、複数のモード（例えば３、４、５、６、７またはそれ以上の数）を励起し、所与の各事例においてモードのどれを効果的に励起するのかを制御するための装置が提供される。この装置は、ある事例において複数のモードのどれを、どの重みで効果的に励起すべきかを決定するように構成され、その決定したモードだけを効果的に励起し得る励起方式を選択できる、プロセッサを含むことができる。所定のモードを効果的に励起でき、他のモードを排除できるように、励起方式には、例えば励起に関与する放射素子の識別（および任意選択的に、非選択放射素子を切り詰めること）、２つ以上選択された放射素子間の位相差を設定すること、およびそれらの間の振幅差を設定することが含まれ得る。一部の実施形態では、エネルギ印加区域またはその一部の所与の損失プロファイルを考慮に入れ、エネルギ印加区域内でターゲットフィールド強度分布を励起するために、励起すべきモードを決定するようにプロセッサを構成することができる。所与の損失プロファイルは、プロセッサによって取得され得る。

図１１は、本発明の一部の実施形態による、電磁エネルギを加えるように構成されるプロセッサ６３０の簡略化したブロック図である。プロセッサ６３０は、プロセッサ３０と同じとすることができ、プロセッサ３０を含むことができ、またはプロセッサ３０の一部とすることができる。さらに、またはあるいは、プロセッサ６３０は、プロセッサ３０に追加することができる。

プロセッサ６３０は、データを記憶するための記憶域６３２（メモリと呼ぶこともできる）、およびデータ、例えば記憶域６３２上に記憶されたデータを処理するためのいくつかの処理モジュールを含むように図示する。記憶域６３２は、連続的でもセグメント化されていてもよく、またはデータを電子的に記憶する技術分野で知られている他の任意の構成を有してもよい。記憶域６３２は、プロセッサ６３０から、例えばディスク上に切り離してもよい。これらのモジュールは、ハードウェアおよび／またはソフトウェアを使用して実装することができ、例えばソフトウェアルーチンを含むことができる。一部の実施形態では、図示のモジュールの２つ以上を、図示の２つのモジュールのタスクを実行する単一モジュールに一体化することができ、またはいくつかのモジュール間に分散させることができる。

任意選択的に、プロセッサ６３０は、インターフェイスを介してデータを受け取るために、インターフェイス６１０に接続することができる。例えば、異なるＭＳＥによって得ることができるフィールドパターンをインターフェイスから受け取り、記憶域６３２上に、例えば専用記憶空間６３４内に記憶することができる。記憶空間６３４はＭＳＥも記憶することができ、それにより、エネルギ印加区域にそのＭＳＥでエネルギを加えるときに区域内で励起されることが予測される記憶済みフィールドパターンに、記憶した各ＭＳＥを関連させることができる。任意選択的に、ＭＳＥに関連するフィールドパターンは、空のエネルギ印加区域によって得ることができ、かつ／またはエネルギ印加区域の中には標準的な装填物が入っていてもよい（例えば区域の中心に一切れの肉、区域の片側にトースト、反対側にサラダ等）。任意選択的に、この標準的な装填物は、エネルギ印加区域内で用いられることが知られている典型的な装填物と同様のもの（例えばオーブンの中で通常調理され、またはオーブンがよく調理すると予期される１つまたは複数の食料）とすることができる。

加えて、またはあるいは、ターゲットフィールド強度分布（例えば体積エネルギ伝達情報）をインターフェイスを介して受け取ることができる。そのようなターゲットフィールド強度分布は、記憶域６３２上に、例えば専用記憶空間６３５内に記憶することができる。

一部の実施形態では、記憶域６３２は、エネルギ印加区域または対象物の少なくとも一部に関連する、損失プロファイルまたはＲＦエネルギ損失を示す他の情報を記憶するための、記憶空間６３６も有することができる。例えば、記憶空間６３６は、前の損失プロファイル再構築サイクルで得たエネルギ印加区域の損失プロファイルを記憶することができる。加えて、またはあるいは、記憶空間６３６は、予測損失プロファイルを記憶することができる。予測は、エネルギ印加区域内の対象物についての知識、その組成、位置、向き、温度、および／または損失プロファイルに影響を及ぼす可能性がある他の任意のパラメータに基づいて得ることができる。記憶される損失プロファイルは、例えばインターフェイス６１０から、別のインターフェイス（図示せず）から、または以下に記載する方程式求解モジュール６４８から、記憶空間６３６に送ることができる。例えば、記憶される損失プロファイルは、別の装置によりおよび／または以前の日にちに、計算しもしくは他の方法で予測し、インターフェイス６１０を介して記憶空間６３６に送ることができる。

任意選択的に、記憶域６３２は、エネルギの印加中にエネルギ印加区域内で得た、エネルギ分布および／またはフィールド強度分布を記憶するための記憶空間６３８も有することができる。

プロセッサ６３０は、ＭＳＥ決定モジュール６４２を含むように図示されている。モジュール６４２は、（任意選択的に適当なソフトウェアを実行することにより）任意の動作段階、例えばエネルギ印加プロセス中に、利用可能なＭＳＥのどれを使用すべきか決定するように構成することができる。一部の実施形態では、利用可能なＭＳＥの全てをデフォルトで使用することができ、ＭＳＥ決定モジュール６４２を省略することができる。他の実施形態では、モジュール６４２は、例えば予測損失プロファイルに基づいておよび／またはターゲットフィールド強度分布に基づいて、使用するＭＳＥを決定することができる。そのために、モジュール６４２は、記憶空間６３６および／または６３５上に記憶された予測損失プロファイルデータおよび／またはターゲットフィールド強度分布に関するデータを取り出すことを許可され得る。あるいは、または加えて、モジュール６４２は、励起および／または制御が比較的容易なＭＳＥを選択することができ、例えば容易に励起されるＭＳＥが満足のいく結果をもたらさない場合にのみ、他のＭＳＥを選択することができる。

任意選択的に、モジュール６４２が制御モジュール６６０に接続され、制御モジュール６６０は、電磁エネルギ源６５０を制御して選択されたＭＳＥを励起することができる。制御モジュールは、供給源６５０を制御して、選択されたＭＳＥを（以下に記載するように方程式求解モジュール６４８によって決定することができる）それぞれの重みにおいて励起することができる。電源、変調器、増幅器、および／または放射素子（またはそれらの一部）、例えば図１に示す電源１２、変調器１４、増幅器１６、および放射素子１８は、供給源６５０の一部であり得る。一部の実施形態では、励起の結果としてエネルギ印加区域内で得られるエネルギ分布を測定することができる。測定は、集合的に６４０として示す、１つまたは複数の検出器によって行うことができる。検出器６４０の１つまたは複数は、供給源６５０の一部とすることができ、もしあれば残りの検出器は、供給源６５０から切り離し、かつ／または供給源６５０から独立していてもよい。図１１では、供給源６５０と検出器６４０とをプロセッサ６３０の両側に図示するが、実際は、これらを同じパーツ内に具体化することができ、例えば必ずしも同時でなくてもエネルギ印加区域にエネルギを供給し、励起されたフィールドパターンを測定するために、同じアンテナを使用できることを指摘しておく。測定結果は、記憶空間６３８上に記憶することができる。

プロセッサ６３０は、エネルギ印加区域を、例えば図７Ａ、図７Ｂ、または図７Ｃに示すような領域へと分割するように構成される離散化モジュール６４４も含むように図示されている。任意選択的に、離散化モジュール６４４は、記憶空間６３６内に記憶された損失プロファイルに従ってエネルギ印加区域を分割することができる。例えば、モジュール６４４は、予測損失プロファイル内のより急な損失の変化がある場所で、より密に区域を分割することができる。

加えて、またはあるいは、離散化モジュール６４４は、記憶空間６３５内に記憶されるターゲットフィールド強度分布に従ってエネルギ印加区域を分割することができる。例えば、モジュール６４４は、ターゲットフィールド強度分布内のより急なフィールド強度の変化がある場所で、より密に区域を分割することができる。

一部の実施形態では、予測損失プロファイルおよび／またはターゲットフィールド強度分布は、所与の離散化に従って、例えばそれぞれがエネルギ印加区域の一部に関連する値の行列として提供することができる。

次いでモジュール６４４は、予測プロファイルおよび／またはターゲット分布が提供される離散化に従ってエネルギ印加区域を離散化することができる。このためにモジュール６４４は、予測プロファイルおよびターゲット分布を保存する、記憶空間６３５および／または６３６からデータを取得することを許可され得る。例えば、モジュール６４４は、同様の損失によって特徴付けられる体積が単一領域内に含まれるようにエネルギ印加区域を分割することができる。加えて、またはあるいは、モジュール６４４は、同様のフィールド強度が望まれる体積が単一領域内に含まれるようにエネルギ印加区域を分割することができる。離散化モジュール６４４は、所定の離散化方式、例えばデフォルトの離散化方式に従ってエネルギ印加区域を分割することもできる。図７Ａに、あり得る１つのデフォルトの離散化方式を示す。

プロセッサ６３０は、ターゲットフィールド強度分布を得るために、例えば上記で論じた方程式Ｔ＝ＷＰ^−１に従って方程式を構築するように構成される方程式構築モジュール６４６も含むように図示されている。このために、モジュール６４６は、モジュール６４４がエネルギ印加区域を分割した各領域内で、モジュール６４２によって選択され得るＭＳＥそれぞれのフィールド強度を定めることができ、記憶空間６３８に記憶された測定結果、領域に関連する損失値、および領域のそれぞれに関連するターゲットフィールド強度を考慮に入れることができる。

モジュール６４６が方程式を構築すると、方程式求解モジュール６４８は、例えば線形計画法または一次方程式を解くための当技術分野で知られている他の任意の手段により、その方程式を解くことができる。方程式求解モジュール６４８は、各ＭＳＥまたはフィールドパターンのそれぞれの重みを得るために方程式を解くことができる。方程式求解モジュール６４８が、方程式を解くことができないと判定し、または解が満足のいくものでない、例えば十分に安定していないと判定する場合、モジュール６４８は、モジュール６４２および／またはモジュール６４４をトリガして、選択されたＭＳＥおよび／または離散化を修正することができる。

方程式が解かれる場合、現在の動作段階においてエネルギ印加をエネルギ印加区域に導くために、または後の段階における方程式求解モジュールのための入力として、得た重みを例えば記憶域６３５に保存することができる。

フィールドパターンと加えられるエネルギ量との間の相関関係は、問題となる対象物のエネルギ吸収プロファイルによって求めることができる。つまり、対象物の体積全体にわたるエネルギ吸収能力を求めると、所望の目標を達成するために、エネルギを制御された方法でその対象物に加えることができる。例えば、目標が対象物の体積にわたりエネルギを均一に加えることである場合、プロセッサは、均一のエネルギ印加をもたらすＭＳＥの組合せを選ぶことができる。その一方で、不均一のエネルギ印加が望まれる場合、プロセッサは、所望の不均一性を達成するために、選択したフィールドパターンを使用して所定のエネルギ量を加えることができる。

ホットスポット／コールドスポットの空間的位置を表すために、座標系を確立することができる。先に論じたように、各ＭＳＥは、予測可能なホットスポット／コールドスポットを有する予測可能なフィールドパターンをもたらすことができる。これらの原理に基づいて、プロセッサを各ＭＳＥに対応する各フィールドパターン内の各ホットスポット／コールドスポットの座標であらかじめプログラムさせることにより、プロセッサはエネルギ印加区域またはその一部を離散化することができる。

エネルギ印加区域内のホットスポットおよびコールドスポットの空間的位置に関する情報を使い、プロセッサは、例えば対象物の形状および／または位置が含まれる、区域内の対象物に関する情報を求めることができる。動作中、特定のＭＳＥ条件の間のエネルギ吸収を示すフィードバックを検出器が受け取ったという指示をプロセッサが受け取ると、プロセッサは、そのＭＳＥ条件に対応するホットスポットの１つまたは複数の中に対象物が位置している可能性があると認識するように構成することができる。使用可能なフィードバック情報に基づいて、プロセッサは、ＭＳＥ条件に関連するホットスポットとコールドスポットとの何らかの組合せの中に対象物が位置しているかどうかを判定することができる。フィードバックを得るために検査するＭＳＥが多ければ多いほど、プロセッサは、エネルギ印加区域内の対象物の位置および吸収特性を知るためにますます多くの情報を使用することができる。様々なＭＳＥを使った一連のそのような測定にわたり、プロセッサは、対象物の区域内のフィードバックに由来する位置を継続的に洗練させることができる。このフィードバックを使用し、プロセッサは、対象物内の離散的領域の吸収特性、ならびに対象物内のそれらの領域の空間的位置を求めることができる場合がある。

一部の例示的実施形態では、プロセッサは、エネルギ印加区域にエネルギを繰返し加えるように供給源を調整することができる。例えば、プロセッサは、あるＭＳＥを適用し、その対応するフィールドパターンを所定の期間にわたりエネルギ印加区域内で引き起こし、次いで別のＭＳＥを適用し、別のフィールドパターンを別の所定の期間にわたりエネルギ印加内で引き起こすことができる。そうしたエネルギを印加する持続時間および／またはエネルギを印加するペースは異なり得る。例えば一部の実施形態では、エネルギを１秒当たり１２０回エネルギ印加区域に加えることができる。より速いペース（例えば２００／秒、３００／秒）またはより遅いペース（例えば１００／秒、２０／秒、２／秒、１／秒、３０／分）、ならびに一様でないエネルギ印加ペースを使用してもよい。

一部の実施形態では、ある期間の間、１組のＭＳＥを逐次的に適用することができる（本明細書では「掃引」と呼ぶ）。掃引は、所定のペースで、または所定間隔の後で繰り返してもよい。ときには、掃引シーケンス（例えば１回または複数回の掃引）は０．５秒おきもしくは５秒おきに、またはそれよりも速い、遅い、もしくはその中間など、他の任意のペースで実行することができる。異なるスキャンにおけるＭＳＥの選択は、同じでも同じでなくてもよいことを理解すべきである。

一部の実施形態では、プロセッサは、損失プロファイルについての情報を取得するために１回または複数回の掃引の性能を制御し、取得した損失プロファイルに基づいて、１回または複数回の掃引を実行して対象物を加工（例えば加熱）することができる。一部の実施形態では、損失プロファイルが加熱中に変化することがあり、損失プロファイルの取得および加熱掃引のシーケンスを繰り返すことができる。任意選択的に、損失プロファイル取得掃引は、加熱掃引よりも低いエネルギ（または電力）レベルを使用してもよい。

所与のエネルギ量の後（例えば１０ｋＪ以下や１ｋＪ以下、または数百ジュールさらには１００Ｊ以下が、対象物内にまたは（例えば１００ｇなどの重量や、装填物の５０％などのパーセンテージにより）対象物の所与の部分内に加えられ、もしくは散逸された後）、新たなスキャンを実行することができる。

本発明の例示的実施形態では、エネルギを印加するペースまたはスキャンのペース（例えば各ＭＳＥにおいてスキャン内でエネルギを印加する持続時間、各スキャンの全持続時間、スキャン間のエネルギ印加介入等）は、エネルギ印加間またはスキャン間のスペクトル情報の変化率に依存し得る。例えば、散逸および／または周波数の変化の閾値（例えば和積分（ｓｕｍ ｉｎｔｅｇｒａｌ）における１０％の変化）を規定することができ、または例えばテーブルを使用して、様々な変化率を様々なエネルギ印加／スキャンのペースに関連付けることができる。別の例では、決定されるのは、エネルギ印加／スキャン間の変化率である（例えばエネルギ印加／スキャン間の平均変化が最後の２回のエネルギ印加／スキャン間の変化よりも小さいかどうか）。そのような変化を使用して、エネルギ印加／スキャン間の期間をエネルギ印加プロセス中に１回または複数回調節することができる。任意選択的に、またはあるいは、システムの変化（例えば対象物または対象物を保持するための構造の移動）がエネルギ印加／スキャンのペースに影響を及ぼす場合がある（典型的には大きな変化はペースを速め、小さな変化または変化がない場合ペースは落ちる）。

本発明の様々な例を、空間的に制御されたエネルギ送出に関して本明細書に記載した。本明細書で論じたエネルギ印加の核となる発明原理は、様々な形態のエネルギ印加区域にわたり、かつ加熱以外の、または加熱を含む様々な目的で応用できることを当業者なら理解されよう。多くの点で、特許請求の範囲の内容となるのはこれらのより広範な原理である。

上記の例示的実施形態の説明では、本開示を簡素化するために様々な特徴を単一の実施形態にまとめた。この開示方法は、特許請求の範囲に記載の本発明が、各請求項の中で明確に列挙するよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するものと解釈すべきでない。むしろ、添付の特許請求の範囲が反映するように、本発明の諸態様は上記に開示した単一の実施形態の全ての特徴よりも少ない特徴にある。このため、各請求項が本発明の別個の実施形態として独立した状態で、添付の特許請求の範囲をこの例示的実施形態の説明に組み込む。

さらに、本明細書を検討し、本開示を実践することにより、特許請求の範囲に記載の本発明の範囲から逸脱することなく、開示したシステムおよび方法に様々な修正および変更を加えられることが当業者に明らかになる。したがって、本明細書および各例は専ら例示的とみなされることを意図し、本開示の真の範囲は添付の特許請求の範囲およびその均等物によって示す。

Claims (35)

1. 少なくとも１つの放射素子により、電磁エネルギ源からエネルギ印加区域内の対象物に電磁エネルギを加えるための装置において、
   前記エネルギ印加区域の少なくとも一部に関連する電磁エネルギ損失を示す情報を取得し、
   前記取得した電磁エネルギ損失を示す情報に基づき、複数の電磁場パターンのそれぞれに加える重みを決定し、
   前記複数の電磁場パターンのそれぞれを、前記決定した重みにおいて前記エネルギ印加区域内で前記供給源に励起させる
   ように構成される少なくとも１個のプロセッサ
   を含むことを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置において、前記プロセッサが、
   前記エネルギ印加区域の少なくとも一部に関連する体積エネルギ伝達情報を取得し、
   前記体積エネルギ伝達情報に基づいて前記重みを決定する
   ようにさらに構成されることを特徴とする装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の装置において、前記複数の電磁場パターンのそれぞれが、固有の電磁場強度分布に関連することを特徴とする装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の装置において、前記取得される電磁エネルギ損失を示す情報が、吸収データの三次元分布を含むことを特徴とする装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の装置において、前記取得される電磁エネルギ損失を示す情報が、前記対象物の既知の特性に基づいてあらかじめ求められることを特徴とする装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の装置において、前記取得される電磁エネルギ損失を示す情報が、前記対象物からのフィードバックに基づくことを特徴とする装置。
7. 請求項１乃至６の何れか１項に記載の装置において、前記プロセッサが、前記対象物からのフィードバックを示す信号を受け取り、前記取得される電磁エネルギ損失を示す情報を前記信号に基づいて求めるように構成されることを特徴とする装置。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の装置において、前記取得される電磁エネルギ損失を示す情報が損失プロファイルを含むことを特徴とする装置。
9. 請求項８に記載の装置において、前記損失プロファイルが動的に作成されることを特徴とする装置。
10. 請求項８に記載の装置において、前記プロセッサが、前記対象物からのフィードバックに基づいて前記損失プロファイルを生成するように構成されることを特徴とする装置。
11. 請求項１乃至１０の何れか１項に記載の装置において、前記プロセッサが、前記対象物の熱力学的特性に基づいて前記重みを決定するように構成されることを特徴とする装置。
12. 請求項１１に記載の装置において、前記対象物の熱力学的特性が、前記対象物の少なくとも一部の熱伝導、熱容量、および比質量のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする装置。
13. 請求項１乃至１２の何れか１項に記載の装置において、前記重みが出力レベルに対応することを特徴とする装置。
14. 請求項１乃至１３の何れか１項に記載の装置において、前記プロセッサが、前記複数の電磁場パターンのそれぞれを、前記電磁場パターンについて決定した前記重みに依存する出力で、前記供給源に励起させるように構成されることを特徴とする装置。
15. 請求項１乃至１４の何れか１項に記載の装置において、前記重みが持続時間に対応することを特徴とする装置。
16. 請求項１乃至１５の何れか１項に記載の装置において、前記プロセッサが、前記複数の電磁場パターンのそれぞれを、前記フィールドパターンについて決定した前記重みに依存する持続時間にわたり、前記供給源に励起させるように構成されることを特徴とする装置。
17. 請求項１乃至１６の何れか１項に記載の装置において、前記少なくとも１つの放射素子には２つ以上の放射素子が含まれることを特徴とする装置。
18. 請求項１７に記載の装置において、前記プロセッサが、所定のフィールドパターンを達成するために、前記放射素子の少なくともサブセットを用いるように構成されることを特徴とする装置。
19. 請求項１乃至１８の何れか１項に記載の装置において、前記少なくとも１つの放射素子には２つ以上の放射素子が含まれ、前記プロセッサが、前記複数の電磁場パターンのそれぞれを励起するために、前記放射素子の１つまたは複数を選択するように構成されることを特徴とする装置。
20. 請求項１乃至１９の何れか１項に記載の装置において、前記電磁エネルギ源をさらに含むことを特徴とする装置。
21. 請求項１乃至２０の何れか１項に記載の装置において、前記エネルギ印加区域をさらに含むことを特徴とする装置。
22. 請求項１乃至２１の何れか１項に記載の装置において、前記少なくとも１つの放射素子をさらに含むことを特徴とする装置。
23. 請求項１乃至２２の何れか１項に記載の装置において、前記プロセッサが、前記供給源を調整して、約０．５秒から約５秒の間の間隔で前記エネルギ印加区域にエネルギを繰り返し加えるようにさらに構成されることを特徴とする装置。
24. 少なくとも１つの放射素子により、供給源からエネルギ印加区域内の対象物に電磁エネルギを加えるための方法であって、
    前記エネルギ印加区域の少なくとも一部に関連する電磁エネルギ損失を示す情報を取得するステップと、
    前記取得した電磁エネルギ損失を示す情報に基づき、複数の電磁場パターンのそれぞれに加える重みを決定するステップと、
    前記複数の電磁場パターンのそれぞれを、前記決定した重みにおいて前記エネルギ印加区域内で前記供給源に励起させるステップと
    を含むことを特徴とする方法。
25. 請求項２４に記載の方法において、前記複数の電磁場パターンのそれぞれが、固有の電磁場強度分布に関連することを特徴とする方法。
26. 請求項２４または請求項２５に記載の方法において、
    前記エネルギ印加区域の少なくとも一部に関連する体積エネルギ伝達情報を取得するステップと、
    前記体積エネルギ伝達情報に基づいて前記重みを決定するステップと
    をさらに含むことを特徴とする方法。
27. 請求項２４乃至２６の何れか１項に記載の方法において、前記対象物からのフィードバックに基づいて損失プロファイルを生成するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
28. 請求項２４乃至２６の何れか１項に記載の方法において、前記エネルギ印加区域の少なくとも一部に関連する電磁エネルギ損失を示す情報を取得するステップが、前記対象物からのフィードバックに基づいて損失プロファイルを生成するステップを含むことを特徴とする方法。
29. 請求項２４乃至２８の何れか１項に記載の方法において、前記決定するステップが、前記対象物の熱力学的特性に基づくことを特徴とする方法。
30. 請求項２９に記載の方法において、前記対象物の熱力学的特性が、前記対象物の少なくとも一部の熱伝導、熱容量、および比質量のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする方法。
31. 請求項２４乃至３０の何れか１項に記載の方法において、
    前記電磁場パターンの１つまたは複数を、前記決定した重みにおいて２つ以上の放射素子に励起させるステップ
    を含むことを特徴とする方法。
32. 少なくとも１つの放射素子により、供給源からエネルギ印加区域にＲＦエネルギを加えるための装置において、
    前記エネルギ印加区域の少なくとも一部に関連する電磁エネルギ損失を示す情報を取得し、
    前記取得した電磁エネルギ損失を示す情報に基づき、複数の変調空間要素（ＭＳＥ）のそれぞれに加える重みを決定し、
    前記複数のＭＳＥのそれぞれにおいて、前記決定した重みでＲＦエネルギを前記エネルギ印加区域に前記供給源に供給させる
    ように構成されるプロセッサ
    を含むことを特徴とする装置。
33. 請求項３２に記載の装置において、前記複数のＭＳＥのそれぞれが電磁場強度分布に関連し、前記プロセッサが、前記電磁場強度分布に基づいて、前記複数のＭＳＥのそれぞれに加える前記重みを決定するように構成されることを特徴とする装置。
34. 請求項３２または３３に記載の装置において、前記プロセッサが、
    前記エネルギ印加区域の少なくとも一部にわたるターゲットエネルギ分布を取得し、
    前記ターゲットエネルギ分布に基づいて、前記複数のＭＳＥのそれぞれに加える前記重みを決定する
    ようにさらに構成されることを特徴とする装置。
35. 請求項３４に記載の装置において、前記それぞれの重みによって重み付けされるとき、前記複数の前記ＭＳＥのそれぞれに関連する前記電磁場強度の和が、前記ターゲットエネルギ分布にほぼ等しくなるように、前記プロセッサが、前記複数のＭＳＥのそれぞれに加える前記重みを決定するように構成されることを特徴とする装置。

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