JP2014138940A - マイクロ波支援反応を実行するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザーのリスクを最小化又は除去してマイクロ波支援の化学及び物理反応を向上させる、機器及び方法の提供。
【解決手段】（ｉ）マイクロ波放射源１１と、（ｉｉ）キャビティ１２と、（ｉｉｉ）マイクロ波放射源及びキャビティにマイクロ波連通する導波路１３と、（ｉｖ）キャビティ内に位置決めされる反応容器１４の数及び／又はタイプを決定するための、少なくとも１つの反応容器センサ１５と、（ｖ）インターフェース２０と、（ｖｉ）コンピュータコントローラ２１とを有し、コンピュータコントローラは、インターフェース、マイクロ波放射源、および反応容器センサとを連絡して、キャビティ内に位置決めされた反応容器の数および／またはタイプに応答して、マイクロ波放射源の出力を決定する。
【選択図】図１

Description

[0001]本発明は、自動化されたマイクロ波支援の化学および物理反応を実行するための
装置および方法に関する。

[0002]「マイクロ波支援化学」との語は、化学反応の開始、加速、または他の制御にマ
イクロ波周波数内の電磁波を使用することをいう。本明細書で用いられるように、「マイ
クロ波」との語は、約１ミリメートル（ｍｍ）から１メートル（ｍ）の間の波長の電磁放
射をいう。比較として、赤外放射は、一般に、７５０ナノメートル（ｎｍ）から１ミリメ
ートル（ｍｍ）までの波長を備え、可視線は、約４００ナノメートから約７５０ナノメー
トルの波長を備え、紫外線は、約１ナノメートルから約４００ナノメートルの波長を備え
ると考えられる。これらの様々な境界は、もちろん制限的なものでなく例示的なものであ
る。

[0003]商業的な導入から、マイクロ波支援化学は、強い無機酸でのサンプルの消化のよ
うな、比較的に粗野な化学反応に用いられてきた。マイクロ波支援化学の他の初期の商業
的な使用は、損失ベースの乾燥分析である。より最近では、商業的に利用できるマイクロ
波支援装置は、有機合成およびペプチド合成を含むより複雑なまたはより繊細な反応を増
強することができる。

[0004]マイクロ波支援化学において、ユーザーは、典型的には、所望の反応（たとえば
、特定の消化または合成反応）が適切に実行されることを確保するために、いくつかの変
数（たとえば、マイクロ波パワーまたは望まれる反応温度）に関してマイクロ波装置をプ
ログラムする。消化のような粗野な反応においても、適切なマイクロ波パワーおよび反応
温度は、サンプルのサイズ、サンプルを収容する容器のサイズ、および容器の数に依存し
て変わり得る。さらに、異なるタイプの容器は、温度および圧力の耐性が異なり、これは
、たとえば、機械的なロバスト性および異なるタイプの容器の排気能力により影響され得
る。

[0005]一般的に、ユーザーは、これらの変数の観点から、またユーザー自身の判断およ
び経験から、適切なマイクロ波パワーを選択、およびいくつかの場合実験的に決定する必
要がある。

[0006]実験的にパラメータを展開することは有用であるが、マイクロ波支援反応にユー
ザーエラーを導入する可能性も高める。多くの解析技術において、この導入されたエラー
は存在し続け、低い正確性または低い精度の解析結果に反映される。他の状況において、
これらの高温度および高圧力が必要または発生する反応の間、装置の実験または手動によ
る設定のミスは、実験の失敗または物理的損傷を含む装置の故障をも生じさせることがあ
る。

[0007]他の劇的でない要因として、手動情報の繰り返しの入力、またはマイクロ波支援
の中での手動ステップの実行の必要は、実験が実行されるスピードを減じる。この遅れは
、マイクロ波技術が、比較的に迅速に多数の測定を実行できるという利点（またはいくつ
かの場合は要求に適合するため）を提供する場合において、プロセス効率を低下させる。
例として、実行中のオペレーションのリアルタイム分析が望まれることがある。それゆえ
、サンプルが同定または特性決定（あるいは両方）されるのがリアルタイムに近づくと、
必要な修正がすぐに実行され、監視されるプロセスにおいて無用なまたは望ましくない結
果を最小化する。

[0008]したがって、ユーザーエラーのリスクを最小化または除去し、マイクロ波支援化
学の効率を向上させるマイクロ波装置への需要がある。

[0009]一側面として、本発明は、マイクロ波源、キャビティ、および、マイクロ波源お
よびキャビティにマイクロ波連通する導波路を含む、マイクロ波支援反応を実行する機器
を包含する。この機器は、典型的には、キャビティ内に位置決めされた反応容器の数およ
び／またはタイプを決定するための少なくとも１つの反応容器センサを含む。この機器は
、典型的にはインターフェース（たとえば、ディスプレイおよび１つ以上の入力装置など
）を含む。

[0010]機器は、また、典型的には、コンピュータコントローラを含み、これは、インタ
ーフェース、マイクロ波源、および反応容器センサと連絡している。コンピュータコント
ローラは、キャビティ内に位置決めされる反応容器の数および／またはタイプに応答して
、マイクロ波源の出力を開始、調整、維持することができ、また、反応容器内の温度また
は圧力などの他のファクターに応答してこれらを行うことができる。

[0011]他の側面において、本発明は、マイクロ波支援反応を実行する方法を包含する。
この方法は、１つ以上の反応容器をキャビティ内に位置決めすることを含む。典型的には
、反応容器は、マイクロ波放射に対して実質的に透明である。この方法は、また、少なく
とも１つの反応容器センサを用いて反応容器の数および／またはタイプを検出する。望ま
れる反応が選択された後（たとえばユーザーにより）、容器およびその中身はマイクロ波
で照射される。コンピュータコントローラは、（ｉ）反応容器の数および／またはタイプ
、（ｉｉ）望まれる反応、に応じてマイクロ波パワーを決定する。

[0012]本発明の上述の例示的な概要、および他の例示的な目的および／または利点、お
よび同様のことが達成される手法は、以下の詳細な説明および添付図面にさらに説明され
る。

本発明によるマイクロ波機器の線図である。 本発明によるマイクロ波装置の一部の図である。 本発明によるコンピュータコントローラの例示的な作動方法のフローチャートである。 本発明によるコンピュータコントローラの他の例示的な作動方法のフローチャートである。

[0017]一側面において、本発明は、自動化されるマイクロ波支援反応を実行するための
装置（機器）を包含する。
[0018]したがって、図１に示されるように、本発明の一実施形態において、マイクロ波
機器１０は、（ｉ）図１にダイオード１１の記号で示されるマイクロ波放射源１１と、（
ｉｉ）キャビティ１２と、（ｉｉｉ）マイクロ波放射源１１およびキャビティ１２にマイ
クロ波連通する導波路１３と、を含む。

[0019]マイクロ波放射源１１はマグネトロンとすることができる。しかし、他のタイプ
のマイクロ波放射源も本発明の範囲内である。たとえば、マイクロ波源はクライストロン
、固体装置、またはスイッチパワー供給源とすることができる。これに関して、スイッチ
パワー供給源の使用は、「Use of Continuously Variable Power in Microwave Assisted
Chemistry」という表題の米国特許第６０８４２２６に説明されており、この文献の全体
は参照により本明細書に組み込まれる。

[0020]マイクロ波機器１０は典型的には導波路１３を含み、これは、マイクロ波源１１
をキャビティ１２へ接続する。導波路１３は、典型的には、マイクロ波をキャビティに伝
播させ、望ましくないようにマイクロ波が逃げるのを防止するように、マイクロ波を反射
する材料で形成される。典型的には、そのような材料は、マイクロ波を方向づけて閉じ込
める適切な金属（たとえばステンレス鋼）であり、コスト、強度、成形性、耐腐食性、そ
の他の望まれるまたは適切な基準により選択することができる。

[0021]当業界で理解されているように、消化のような、ある種のタイプの粗野な反応に
おいて、単一のマイクロ波キャビティ内の複数の別個の反応容器内で複数の反応を実行さ
せることができる。したがって、マイクロ波機器１０は、典型的には、キャビティ１２内
に位置決めされるターンテーブル１６を含む。ターンテーブル１６は、典型的には、複数
の反応容器の位置を備える。マイクロ波機器１０は、キャビティ１２内のターンテーブル
の相対位置（すなわち、角度位置）を決定するためのロータリーエンコーダを含むことが
できる。

[0022]様々なタイプの反応容器１４をマイクロ波キャビティ１２内に配置することがで
きる。典型的には、複数の反応容器１４をマイクロ波キャビティ１２内に配置することが
できる。反応容器１４は、マイクロ波放射に対して実質的に透明な材料から形成される。
換言すれば、反応容器１４は、典型的には、マイクロ波を吸収せずに透過するように設計
される。

[0023]適切なマイクロ波透過材料は、（限定するものではないが）ガラス、クオーツ、
および様々なポリマーを含む。消化に関して、工業性のまたは他の高性能のポリマーは非
常に有用であり、様々な形状に正確に成形でき、典型的な消化反応の温度および圧力に耐
えることができる。適切なポリマー材料の選択は、当業者の知識の範囲内である。例示的
な選択は、（限定するものではないが）ポリアミド、ポリアミド−イミド、フルオロポリ
マー、ポリアリルエーテルケトン、自己強化ポリフェニレン、ポリフェニルスルホン、お
よび、ポリスルホンを含む。温度および圧力の要求が厳しくない場合、中間の性能のポリ
マーを選択することができ、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、ポリメチルメタクリレー
ト（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリエステル、およ
び他の類似の組成物とすることができる。非常に低い性能要求である場合、ポリスチレン
、ポリプロピレン、およびポリエチレンのようなポリマーも許容範囲となり得る。

[0024]マイクロ波機器１０は、典型的には、キャビティ１２内に位置決めされている反
応容器１４の物理的な特性を同定するための、１つまたはそれ以上の反応容器センサ１５
を備える。たとえば、反応容器センサ１５は、典型的には、キャビティ１２内に装填され
ている反応容器の数およびタイプを決定する。

[0025]様々なタイプの反応容器センサを採用することができる。たとえば、反応容器セ
ンサは光学センサとすることができる。これに関し、各容器のターンテーブル１６上の位
置２７は、１つ以上の穴２８を備えることができる（たとえば、図２に示される）。図２
に示されるマイクロ波機器１０は、さらに、１つ以上の反応容器センサを含むことができ
、これの１つが反応容器センサ１５として示されている。特に、図２は、１つ以上の穴２
８が塞がれているかどうかを検出するための１つ以上の光学センサ（たとえば、光学透過
ビーム検出器）を含む。

[0026]基本的な透過ビームセンサは、トランスミッタおよび別個のレシーバを含む。ト
ランスミッタは典型的には、赤外または可視光のスペクトル内の光を生成し、この光は、
対応するレシーバで検出される。レシーバへのビームが遮断されると（たとえば、反応容
器により）、レシーバはスイッチされた信号を生成する。レトロ反射センサと称される他
のバージョンにおいては、トランスミッタおよびレシーバは、１つのハウジング内に統合
され、このシステムは、伝達された光をレシーバへ反射させる反射器を含む。ビーム経路
内の物体は、スイッチ動作を起動させる。他の選択肢として、散乱反射センサは、単一の
ハウジング内にトランスミッタおよびレシーバを含み、動作において、検出される物体は
、レシーバが適切な信号を発生させるのに十分な光を反射する。そのような装置は、典型
的には、１５０ミリメートルから８０メートルまでの範囲を備えることができる。したが
って、適切な透過ビームシステムは、過度の実験なしに当業者が選択でき、組み込むこと
ができる。

[0027]典型的には、反応容器センサ１５は、キャビティ１２内の固定位置に配置される
。すなわち、反応容器センサ１５は、各センサ１５が検出機能（たとえば、各反応容器位
置２７における１つ以上の穴２８が塞がれているかどうかを検出する）を実行することが
できる任意の適切な位置に配置することができる。

[0028]各反応容器１４は、ターンテーブル１６上の１つ以上の穴２８を塞ぐための１つ
以上の突起部（たとえば、反応容器の底に配置される）を含むことができる。反応容器１
４上の突起部の数および配置は、反応容器のタイプ（たとえばサイズ）に対応するものと
することができる。反応容器センサ１５は、ターンテーブル１６上の各反応容器位置２７
においてどの穴２８が塞がれているかを検出する。したがって、反応容器センサ１５（た
とえば光学センサ）は、ターンテーブル１６上に配置される反応容器の数およびタイプを
決定するのに用いることができる。

[0029]代替実施形態において、反応容器のタイプを示すバーコードを読むために、１つ
以上のバーコードリーダーを採用することができる。図１は、反応容器センサ１５により
読むことができるバーコード１７を備えるものとして、各反応容器１４を示している。

[0030]他の代替実施形態において、反応容器のタイプを示すＲＦＩＤタグを読むために
、１つ以上のＲＦＩＤ（電波による個体識別、radio-frequency identification）リーダ
ーを採用することができる。たとえば、各反応容器は、能動、半受動、受動のＲＦＩＤタ
グを含むことができる。

[0031]他の実施形態において、各反応容器は、反応容器のタイプを同定する１つ以上の
光源（たとえば発光ダイオード）を含むことができる。そのような反応容器の存在および
タイプを検出するために光検出器（たとえばフォトダイオード）を用いることができる。

[0032]さらなる実施形態において、マイクロ波機器は、マイクロ波パワー、典型的には
低マイクロ波パワーを用いて反応容器の加熱を開始することができる。代替的に、反応容
器は、マイクロ波機器内に配置される前に加熱するようにすることができる。反応容器の
この最初の加熱は、周囲の空気温度よりも上に反応容器の温度を上げる。したがって、反
応容器の存在および数を検出するために１つ以上の赤外センサを用いることができる。さ
らに、反応容器の各タイプは、典型的には特有の赤外プロファイルを備える。それゆえ、
赤外センサは、測定した赤外プロファイルを、特定のタイプの反応容器に期待される赤外
プロファイルとマッチングすることにより、反応容器のタイプを決定するのにも用いるこ
とができる。

[0033]他のタイプの反応容器センサは、マイクロ波機器の動作に望ましくなく干渉しな
い限り本発明の範囲内にある。
[0034]いくつかの実施形態において、１つ以上の重量センサ１８をキャビティ１２内に
位置決めすることができる。重量センサは、反応容器内の材料の重量（たとえばサンプル
重量）を検出するために用いることができる。例として、重量センサは、天秤、計り、ま
たは他の好適な装置とすることができる。

[0035]マイクロ波機器は、典型的には、インターフェース２０およびコンピュータコン
トローラ２１を含む。
[0036]インターフェース２０は、マイクロ波機器１０のユーザーが、マイクロ波機器で
実行される反応のタイプを特定できるようにする。インターフェース２０は、典型的には
、ディスプレイ２２、および１つ以上の入力装置２３を含む。任意の適切な入力装置を採
用することができ、たとえば、ボタン、タッチスクリーン、キーボード、コンピュータの
「マウス」、またはコンピュータまたは他のパーソナルディジタル機器の他の入力接続部
などである。ディスプレイ２２は、制御され、またはアドレス可能な液晶ディスプレイ（
ＬＣＤ）のセットで最も一般的に形成される。つまり、ディスプレイは、陰極線管（ＣＲ
Ｔ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、または他の適切なディスプレイ媒体を含むことができ
る。

[0037]コンピュータコントーラ２１は、典型的には、インターフェース２０、マイクロ
波放射源１１、および反応容器センサ１５と連絡する。また、コンピュータコントローラ
２１は、典型的には、重量センサまたはロータリーエンコーダのようなマイクロ波機器内
の他の装置と連絡する。コンピュータコントローラ２１は、典型的には、マイクロ波の適
用（たとえばマイクロ波源１１から）の制御（たとえば調整）のために用いられ、センサ
（たとえば反応容器センサ１５）から得られた情報に応答して、マイクロ波機器１０内で
、マイクロ波適用の開始、停止、または調整などを含む。これに関して、コンピュータコ
ントローラ２１は、典型的には、プロセッサ、メモリ、入／出力インターフェースを含む
。コントローラおよびマイクロ波プロセッサの動作は、一般に、適切な電子機器分野にお
いてよく理解されており、ここではこれ以上は詳細に説明しない。例示的な議論は、たと
えば、DorfによるThe Electrical Engineering Handbook, 2d Edition (1997) by CRT Pr
ess at Chapters 79-85 and 100に議論されている。

[0038]コンピュータコントローラ２１は、反応容器の数およびタイプと、所定の方法（
たとえばアルゴリズム）による特定の反応（たとえば、有機材料の硝酸消化のような消化
反応）を実行するのに必要なマイクロ波パワーとの間の記憶された関係を含み、図１の符
号２４で概略的に示されている。コンピュータコントローラ２１は、典型的には、複数の
予め決定された方法を含み（たとえばＲＯＭ内に）、それぞれは具体的な反応に関係付け
られる。これらのあ予め記憶された関係は、コンピュータコントローラ２１が、反応容器
センサ１５から受け取るデータ（たとえば反応容器の数およびタイプ）に応答してマイク
ロ波パワーを調整することを可能にする。

[0039]反応中にフィードバック情報（たとえば、反応容器１４内の温度および圧力）を
提供するために、追加のセンサをコンピュータコントローラ２１に接続するようにしても
よい。

[0040]たとえば、マイクロ波機器１０は、１つ以上の圧力センサ２５を含むことができ
る。圧力センサ２５は、光学圧力センサを含むことができる。光学圧力センサの例は、独
国特許ＤＥ１９７１０４９９号明細書に開示されており、これは参照によりその全体が本
明細書に組み込まれる。

[0041]さらなる例として、反応容器内の温度を検出するための赤外センサ（たとえば、
光学温度計）のような１つ以上の温度センサ２６を、マイクロ波機器１０内に位置決めす
ることができる。熱電対のような他のタイプの温度センサ２６も本発明の範囲内である。

[0042]圧力検出は、典型的には、反応容器の中またはそれに隣接してトランスデューサ
（図示せず）を適切な位置に配置することで実行でき、容器内で生成される圧力は、トラ
ンスデューサを圧迫し、または、トランスデューサに伝達され、これが圧力に基づいて電
気信号を生成する。圧力トランスデューサの原理および動作は、当業界でよく知られてお
り、当業者は所望により過度の実験をすることなくトランスデューサを選択および位置決
めすることができる。

[0043]コンピュータコントローラ２１は、このフィードバック情報（たとえば、圧力セ
ンサおよび／または温度センサから受け取る情報）に応答して、マイクロ波パワーをさら
に調整するようにプログラムすることができる。

[0044]例として、それぞれの予め画定された反応方法は、理想的な温度情報を含むこと
ができる。たとえば、予め画定された反応方法は、理想的な温度と時間との関係を含むこ
とができる（たとえば、反応容器内の理想的な温度の時間による関数）。さらに、予め画
定された反応方法は、理想的な温度とマイクロ波パワーとの関係を含むことができる。コ
ンピュータコントローラ２１は、反応容器内の測定された温度を理想的な温度と比較する
。コンピュータコントローラ２１は、理想的な温度と測定された温度と間の差を最小化す
るために、マイクロ波パワーを調整する。

[0045]インターフェース２０は、マイクロ波機器が実行するプログラムされた反応（た
とえば消化または合成反応）をユーザーが選択できるようにする。たとえば、インターフ
ェース２０は、タッチスクリーンインターフェースを含むことができる。そのようなタッ
チスクリーンの入手可能性、プログラミング、および使用は、当業界でよく理解されてお
り、これ以上は詳細に説明しない。

[0046]ユーザーが所望の反応を選択した後、インターフェース２０はこの情報をコンピ
ュータコントローラ２１へ伝達する。コンピュータコントローラ２１は、ユーザーが選択
した反応に対応する適切なプログラムされた方法を選択する。事実上、ユーザーが特定す
べきことは、所望の反応であり（たとえば、ユーザーインターフェースの単一のタッチ）
；ユーザーは、コンピュータコントローラにより考慮される他の関連する変数（たとえば
、反応容器のタイプ、反応容器の数、および／または反応容器内の温度）を特定する必要
はない。

[0047]本発明の他の側面において、コンピュータコントローラは、典型的には、学習モ
ードを含む。学習モードにおいて、コンピュータコントローラは、ユーザーが選択した反
応の間に、理想的な温度とマイクロ波パワーとの関係（たとえば、理想的な温度対マイク
ロ波パワーのカーブ）のプログラムされた関係と、温度とマイクロ波パワーと実際の関係
との差を決定する。コンピュータコントローラは、理想と実際の関係の間のこの差を使用
し、ユーザーが選択した反応に対応するプログラムされた方法を修正し、次の反応におけ
るこのエラーを最小化する。換言すれば、コンピュータコントローラは、プログラムされ
る方法を修正し、後の反応により生成される実際の温度対パワーの関係をより理想的な関
係に近づくようにする。

[0048]例として、学習モードは、マイクロ波の上昇の最後において、温度エラー（すな
わち、温度対パワーのカーブの理想と実際との間のエラー）を最小化するために用いるこ
とができ、それにより、予め画定されたエラー範囲内で、実際の反応温度が、予め決定さ
れた理想的な保持温度（または温度範囲）になる時間を最大化する。

[0049]コンピュータコントローラは、学習モードにおいて、ユーザーが選択した反応が
実行されるユーザーの各時間により実行されることができる。したがって、プログラムさ
れた方法は、連続的に洗練され、温度対パワーのカーブの実際と理想との間の差を最小化
し、反応が実行されるにしたがって機器はより効率的に動作できるようになる。

[0050]図３は、コンピュータコントローラ２１の例示的な作動方法のフローチャートを
示している。まず、ステップ３０において、インターフェース２０は、ユーザーが選択し
た反応をコンピュータコントローラ２１に送る。次に、ステップ３１において、コンピュ
ータコントローラ２１は、反応容器センサ１５と通信して、反応容器の数およびタイプを
決定する。ステップ３２において、コンピュータコントローラ２１は、ユーザーが選択し
た反応に関連するアルゴリズムを開始する。

[0051]ステップ３３においては、コンピュータコントローラ２１は、アルゴリズムが実
行を終了させたかどうかを評価する。アルゴリズムが終了している場合、コントローラ２
１は、ステップ３９において本方法を終了させる。アルゴリズムが終了していない場合、
コンピュータコントローラ２１は、ステップ３４において、反応容器内の温度の決定（た
とえば温度センサ２６を用いる）を進める。ステップ３５において、コンピュータコント
ローラ２１は、測定された温度と理想の温度との間にエラーがあるかどうかを計算する。
エラーが存在する場合、コンピュータコントローラ２１は、ステップ３６において、マイ
クロ波パワーを調整する（たとえば、マイクロ波放射源１１の出力を調整することにより
、または、マイクロ波源とキャビティとの間のマイクロ波の伝播を調整することにより行
う）。

[0052]ステップ３７において、コンピュータコントローラ２１は、学習モードが可能で
あるかどうかを評価する。学習モードが可能である場合、ステップ３８において、コンピ
ュータコントローラ２１は、温度とマイクロ波パワーとの間の記憶された関係を調整し、
後の反応でのエラーを減少させる。

[0053]図４は、コンピュータコントローラ２１を作動させる方法の他の例示的な方法の
フローチャートを示している。まず、ステップ４０において、インターフェース２０は、
ユーザーが選択した反応をコンピュータコントローラ２１に送る。次に、ステップ４１に
おいて、コンピュータコントローラ２１は反応容器センサ１５と通信し、反応容器の数お
よびタイプを決定する。ステップ４２において、コンピュータコントローラ２１は、ユー
ザーが選択した反応に関連付けられるアルゴリズムを開始する。

[0054]ステップ４３は、コンピュータコントローラ２１は、アルゴリズムの動作が終了
したかどうかを評価する。アルゴリズムが終了している場合、コントローラ２１は、ステ
ップ４９において本方法を終了させる。アルゴリズムが終了していない場合、コンピュー
タコントローラ２１は、ステップ４４において、反応容器内の温度の決定を進める（温度
センサ２６を使用して）。

[0055]図３に示される方法とは異なり、この方法は、測定した温度と理想の温度との間
にエラーが存在するかどうかを決定するステップを含まない。本方法では、ステップ４５
において、コンピュータコントローラ２１は、測定された温度が最大許容温度より高いか
どうかを計算する。例として、最大許容温度は、マイクロ波の上昇の最後において理想保
持温度に対応させることができる。代替的に、最大許容温度は、安全性を考慮して決定す
ることができる。

[0056]温度があまりに高い場合、コンピュータコントローラ２１は、ステップ４６にお
いてマイクロ波パワーを調整する（たとえば、マイクロ波放射源１１の出力を調整するこ
とにより、または、マイクロ波源とキャビティとの間のマイクロ波の伝播を調整すること
により行う）。

[0057]本発明によるマイクロ波機器は、動作エラーを減少させることを助け、マイクロ
波支援反応の利便性、安全性、効率を改良する。
[0058]明細書および図面において、本発明の典型的な実施形態が開示された。本発明は
、それらの例示的な実施形態に限定されない。「および／または」との語の使用は、関連
する列挙される項目の任意の１つ以上のまたはその組み合わせを含む。図面は、概略的な
描写であり、寸法通りではない。特別に記載しない限り、個別の用語は、一般的および説
明的な意味で用いられており、限定する意味で使用されていない。

Claims (31)

1. マイクロ波支援反応を実行するための機器であって、
   マイクロ波放射源と、
   キャビティと、
   前記マイクロ波放射源および前記キャビティにマイクロ波連通する導波路と、
   前記キャビティ内に位置決めされる反応容器の数および／またはタイプを決定するため
   の、少なくとも１つの反応容器センサと、
   インターフェースと、
   前記インターフェース、前記マイクロ波放射源、および前記反応容器センサに連絡する
   コンピュータコントローラと、を有し、前記コンピュータコントローラは、前記反応容器
   センサが前記キャビティ内に位置決めされていると決定した前記反応容器の数および／ま
   たはタイプに応答して、前記マイクロ波放射源の出力を調整することができる、機器。
2. 請求項１に記載のマイクロ波支援反応を実行するための機器であって、さらに、前記コ
   ンピュータコントローラと連絡する、前記キャビティ内に位置決めされた反応容器内の温
   度を検出するための少なくとも１つの温度センサを有する、機器。
3. 請求項２に記載のマイクロ波支援反応を実行するための機器であって、前記コンピュー
   タコントローラは、前記温度センサから受け取る温度データに応答して、前記マイクロ波
   放射源の出力を調整することができる、機器。
4. 請求項２に記載のマイクロ波支援反応を実行するための機器であって、前記コンピュー
   タコントローラは、反応容器内の理想的な温度と、１つまたはそれ以上の反応を実行する
   のに必要とされるマイクロ波パワーと間の記憶された関係を含み、
   前記温度センサから受け取る温度データに応答して、前記コンピュータコントローラは
   、前記反応容器内の理想的な温度と、１つまたはそれ以上の反応を実行するのに必要とさ
   れるマイクロ波パワーとの間の記憶された関係を調整し、理想的な温度と測定された温度
   との間の差を減少させる、機器。
5. 請求項１に記載のマイクロ波支援反応を実行するための機器であって、さらに、前記キ
   ャビティ内に位置決めされた反応容器内の圧力を検出する、前記コンピュータコントロー
   ラと連絡する少なくとも１つの圧力センサを有する、機器。
6. 請求項５に記載のマイクロ波支援反応を実行するための機器であって、前記コンピュー
   タコントローラは、前記圧力センサから受け取る圧力データに応答して、前記マイクロ波
   放射源の出力を調整することができる、機器。
7. 請求項１に記載のマイクロ波支援反応を実行するための機器であって、さらに、マイク
   ロ波放射に実質的に透明な、１つまたはそれ以上の反応容器を有する、機器。
8. 請求項１に記載のマイクロ波支援反応を実行するための機器であって、さらに、複数の
   反応容器位置を画定する、前記キャビティ内に位置決めされるターンテーブルを有する、
   機器。
9. 請求項８に記載のマイクロ波支援反応を実行するための機器であって、
   前記ターンテーブルは、前記反応容器位置の少なくとも１つにおいて、複数の穴を画定
   し、
   前記反応容器センサは、前記穴の１つまたはそれ以上が反応容器により塞がれているか
   どうかを検出するための、少なくとも１つの光学センサを有する、機器。
10. 請求項１に記載のマイクロ波支援反応を実行するための機器であって、さらに、反応容
    器内のサンプル重量を検出するための少なくとも１つの重量センサを有する、機器。
11. 請求項１に記載のマイクロ波支援反応を実行するための機器であって、前記マイクロ波
    放射源はマグネトロンを有する、機器。
12. 請求項１に記載のマイクロ波支援反応を実行するための機器であって、
    前記反応容器センサは、前記キャビティ内に位置決めされた反応容器の数およびタイプ
    を決定し、
    前記コンピュータコントローラは、前記反応容器センサが前記キャビティ内に位置決め
    されていると決定した反応容器の数およびタイプに応答して、前記マイクロ波放射源の出
    力を調整することができる、機器。
13. 請求項１に記載のマイクロ波支援反応を実行するための機器であって、
    前記反応容器センサは少なくとも１つのバーコードリーダーを有する、機器。
14. 請求項１３に記載のマイクロ波支援反応を実行するための機器であって、さらに、マイ
    クロ波放射に実質的に透明な反応容器を有し、前記反応容器はバーコードを含む、機器。
15. 請求項１に記載のマイクロ波支援反応を実行するための機器であって、前記反応容器セ
    ンサは、少なくとも１つのＲＦＩＤリーダーを有する、機器。
16. 請求項１５に記載のマイクロ波支援反応を実行するための機器であって、さらに、マイ
    クロ波に実質的に透明な反応容器を有し、前記反応容器はＲＦＩＤタグを含む、機器。
17. 請求項１に記載のマイクロ波支援反応を実行するための機器であって、前記コンピュー
    タコントローラは、反応容器の数および／またはタイプと、１つまたはそれ以上の反応を
    実行するのに必要とされるマイクロ波パワーとの間の記憶された関係を含む、機器。
18. マイクロ波支援反応を実行する方法であって、
    １つまたはそれ以上の反応容器およびその内容物をキャビティ内に位置決めすることを
    有し、前記反応容器は、マイクロ波放射に実質的に透明であり、前記キャビティはマイク
    ロ波放射源とマイクロ波連通し、
    前記方法はさらに、少なくとも１つの反応容器センサを用いて反応容器の数および／ま
    たはタイプを検出することと、
    所望の反応を選択することと、
    前記容器およびその内容物をマイクロ波で照射し、（ｉ）反応容器の検出された数およ
    び／またはタイプ、および（ｉｉ）所望の反応、に応答して、コンピュータコントローラ
    でマイクロ波パワーを制御すること、を有する、方法。
19. 請求項１８に記載のマイクロ波支援反応を実行する方法であって、さらに、前記反応容
    器内の温度を監視することを有する、方法。
20. 請求項１９に記載のマイクロ波支援反応を実行する方法であって、さらに、監視される
    温度に応答して、マイクロ波パワーを調整することを有する、方法。
21. 請求項２０に記載のマイクロ波支援反応を実行する方法であって、さらに、（ｉ）反応
    容器内の理想的な温度と、（ｉｉ）１つまたはそれ以上の反応を実行するのに必要とされ
    るマイクロ波パワーと、の間の関係を記憶することを有し、前記関係は前記コンピュータ
    コントローラ内に記憶される、方法。
22. 請求項２１に記載のマイクロ波支援反応を実行する方法であって、前記反応容器内の温
    度を監視するステップは、監視される温度に応答して、反応容器内の理想的な温度と、１
    つまたはそれ以上の反応を実行するのに必要とされるマイクロ波パワーとの間の記憶され
    た関係を調整し、理想的な温度と監視される温度との間の差の減少を促進する、方法。
23. 請求項１８に記載のマイクロ波支援反応を実行する方法であって、さらに、前記反応容
    器内の圧力を監視することを有する、方法。
24. 請求項２３に記載のマイクロ波支援反応を実行する方法であって、さらに、監視される
    圧力に応答して、マイクロ波パワーを調整することを有する、方法。
25. マイクロ波支援化学反応を実行する方法であって、
    反応容器センサを用いて反応容器の物理的特性を同定することと、
    前記反応容器の物理的特性に関する情報をコンピュータコントローラへ伝達することと
    、
    前記反応容器の内容物にマイクロ波放射を適用することと、
    前記反応容器の同定された物理的特性に基づいて、マイクロ波パワーをコンピュータコ
    ントローラで制御することと、を有する方法。
26. 請求項２５に記載のマイクロ波支援反応を実行する方法であって、さらに、前記反応容
    器内の温度を監視することを有する、方法。
27. 請求項２６に記載のマイクロ波支援反応を実行する方法であって、さらに、監視される
    温度に応答してマイクロ波パワーを調整することを有する、方法。
28. 請求項２７に記載のマイクロ波支援反応を実行する方法であって、さらに、（ｉ）反応
    容器内の理想的な温度と、（ｉｉ）１つまたはそれ以上の反応を実行するのに必要とされ
    るマイクロ波パワーと、の間の関係を記憶することを有し、前記関係はコンピュータコン
    トローラ内に記憶される、方法。
29. 請求項２８に記載のマイクロ波支援反応を実行する方法であって、前記容器内の温度を
    監視するステップは、監視される温度に応答して、反応容器内の理想的な温度と、１つま
    たはそれ以上の反応を実行するのに必要とされるマイクロ波パワーとの間の記憶された関
    係を調整し、理想的な温度と監視される温度との間の差の減少を促進する、方法。
30. 請求項２５に記載のマイクロ波支援反応を実行する方法であって、さらに、反応容器内
    の圧力を監視することを有する、方法。
31. 請求項３０に記載のマイクロ波支援反応を実行する方法であって、さらに、監視される
    圧力に応答して、マイクロ波パワーを調整することを有する、方法。