特表 2024-507850 マイクロ波エネルギーアプリケータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-21

(54)【発明の名称】マイクロ波エネルギーアプリケータ

(51)【国際特許分類】

   E21C 37/20 20060101AFI20240214BHJP

   H05B 6/62 20060101ALI20240214BHJP

【ＦＩ】

E21C37/20

H05B6/62

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023550290

(86)(22)【出願日】2022-02-18

(85)【翻訳文提出日】2023-10-16

(86)【国際出願番号】 US2022016933

(87)【国際公開番号】W WO2022178221

(87)【国際公開日】2022-08-25

(31)【優先権主張番号】63/152,248

(32)【優先日】2021-02-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/152,253

(32)【優先日】2021-02-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/152,294

(32)【優先日】2021-02-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522154342

【氏名又は名称】オフワールド，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000659

【氏名又は名称】弁理士法人広江アソシエイツ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】マーレイ，ジェームズ ジェーソン

(72)【発明者】

【氏名】ヤズダニ，モーセン

(72)【発明者】

【氏名】エブラヒミ，ファーボッド

(72)【発明者】

【氏名】ドゥ プレシス，ジャンドレ

(72)【発明者】

【氏名】カルト，ヒューゴ ジーン

【テーマコード（参考）】

2D065

3K090

【Ｆターム（参考）】

2D065AB05

2D065AB13

2D065EA26

3K090AB20

(57)【要約】

マイクロ波エネルギーアプリケータのためのシステム、デバイス、及び方法。アプリケータは、エネルギーを集束するように構成されるチャネル内に１つ以上の長手方向隆起部を有する内部チャネルを画定することができる。隆起部が移動できてもよい。反射器がアプリケータの出口付近に位置されてもよい。幾つかの実施形態において、アプリケータは、低誘電率材料から高誘電率材料へと移行するように作用する誘電性充填材を内部に伴う断面積の減少を有するチャネルを画定することができる。アプリケータの様々な実施形態は、マイクロ波発生器と取り付けられる回転可能な導波路セグメントを有する関節運動可能なロボットアームであってもよい導波路に取り付けられ得る。アプリケータは、例えば、鉱山現場の岩石面に印加するためのエネルギーを集中させるために、アプリケータを通じて移動するマイクロ波のエネルギーレベルを変更することができる。
【選択図】図８Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

岩石を採掘するためのマイクロ波ベースのシステムにおいて、
マイクロ波発生器と、
前記発生器と接続されるロボットアームであって、前記マイクロ波発生器によって発生されるマイクロ波をロボットアームを通じて誘導するように構成される導波路セグメントを備える、ロボットアームと、
前記ロボットアームの端部に位置されるアプリケータであって、前記アプリケータが、マイクロ波を前記アプリケータを通じて前記導波路セグメントから前記岩石への印加のための出口を通じて誘導するように構成される長手方向チャネルを画定し、前記チャネルの少なくとも一部が、前記チャネル内に突出して前記マイクロ波のエネルギーレベルを変更するように構成される少なくとも１つの長手方向隆起部を備える、アプリケータと、
を備えるシステム。

【請求項2】

前記隆起部が前記チャネルの少なくとも１つの内壁に当接する、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記隆起部は、前記当接する内側チャネル壁から離れる方向を向く滑らかな外面を備える、請求項１又は２に記載のシステム。

【請求項4】

前記隆起部は、前記チャネルの入口付近に位置される近位部分と、前記チャネルの出口付近に位置される遠位部分と、前記近位部分と前記遠位部分との間に位置される中間部分とを備え、前記チャネル内に突出する前記隆起部の断面厚さは、前記近位部分から前記中間部分まで増大する、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記チャネル内に突出する前記隆起部の前記断面厚さは、前記中間部分から前記遠位部分まで減少する、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記遠位部分の少なくとも一部は、前記チャネルの前記出口に位置される平面を備え、前記出口が窓を備え、前記平面が、前記窓の少なくとも１つの縁部を形成する、請求項４又は５に記載のシステム。

【請求項7】

前記隆起部は、前記遠位部分又はその近くで内側に先細っている、請求項４又は５に記載のシステム。

【請求項8】

２つの前記長手方向隆起部を備える、請求項１、２、４、又は５のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項9】

前記２つの隆起部は、前記チャネルの対向する内壁に位置される、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記隆起部が移動できる、請求項１、２、４、又は５のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項11】

前記隆起部が前記チャネルの長さに沿って移動できる、請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

前記チャネルの出口に接続される反射器を更に備える、請求項１、２、４、又は５のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項13】

前記反射器に接続されて前記チャネルの前記出口を覆うダストカバーを更に備え、前記ダストカバーがマイクロ波透過性材料を含む、請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

前記ロボットアームは、関節運動可能であり、互いに回転可能に取り付けられる少なくとも２つの剛性導波路セグメントを備える、請求項１、２、４、又は５のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項15】

前記アプリケータの位置を制御するために前記ロボットアームを移動させるように構成される制御システムを更に備える、請求項１、２、４、又は５のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項16】

マイクロ波を岩石に印加する方法において、
マイクロ波を発生させるステップと、
導波路を介して前記マイクロ波を誘導するステップと、
前記導波路からのマイクロ波をアプリケータ内に受けるステップであって、前記アプリケータが、長手方向チャネルと、少なくとも１つの隆起部とを備え、前記少なくとも１つの隆起部が、前記マイクロ波のエネルギーレベルを変更するために、前記チャネルに沿う第１の位置において第１の距離で、及び前記チャネルに沿う第２の位置において前記第１の距離よりも大きい第２の距離で前記チャネル内に突出する、ステップと、
マイクロ波を前記岩石に集束させるステップと、
を含む方法。

【請求項17】

前記アプリケータを前記岩石に対して変向させるステップを更に含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記チャネルの長手方向の長さに沿って前記少なくとも１つの隆起部の厚さを変えることにより、前記チャネルの断面積を狭くする、請求項１６又は１７に記載の方法。

【請求項19】

前記マイクロ波の前記エネルギーレベルは、前記チャネルの長手方向における前記少なくとも１つの隆起部の移動によって変更される、請求項１６又は１７に記載の方法。

【請求項20】

マイクロ波を集束させるための装置であって、
入口から出口まで延在する長手方向チャネルを画定する本体と、
前記本体の内壁から前記チャネル内に突出する少なくとも１つの長手方向隆起部と、
を備える装置。

【請求項21】

前記隆起部は、前記チャネルの入口付近に位置される近位部分と、前記チャネルの出口付近に位置される遠位部分と、前記近位部分と前記遠位部分との間に位置される中間部分とを備え、前記チャネル内に突出する前記隆起部の断面厚さは、前記近位部分から前記中間部分まで増大する、請求項２０に記載の装置。

【請求項22】

前記チャネル内に突出する前記隆起部の前記断面厚さは、前記中間部分から前記遠位部分まで減少する、請求項２１に記載の装置。

【請求項23】

前記隆起部の少なくとも一部が翼形形状を含む、請求項２０から２２のいずれか一項に記載の装置。

【請求項24】

２つの前記長手方向隆起部を備え、前記２つの隆起部が前記チャネルの対向する内壁に位置される、請求項２０から２２のいずれか一項に記載の装置。

【請求項25】

前記隆起部が移動できる、請求項２０から２２のいずれか一項に記載の装置。

【請求項26】

前記隆起部がチャネルの長さに沿って移動できる、請求項２５に記載の装置。

【請求項27】

前記チャネルの出口に接続される反射器と、前記反射器に接続されて前記チャネルの前記出口を覆うダストカバーとを更に備え、前記ダストカバーがマイクロ波透過性材料を含む、請求項２０に記載の装置。

【請求項28】

前記チャネルの前記入口の断面積は、前記チャネルの前記出口の断面積よりも大きい、請求項２０から２２のいずれか一項に記載の装置。

【請求項29】

岩石を採掘するためのマイクロ波ベースのシステムにおいて、
マイクロ波発生器と、
前記発生器と接続されるロボットアームであって、前記マイクロ波発生器によって発生されるマイクロ波をロボットアームを通じて誘導するように構成される導波路セグメントを備える、ロボットアームと、
前記ロボットアームの端部に位置されるアプリケータであって、前記アプリケータが、マイクロ波を前記アプリケータを通じて前記導波路セグメントから岩石への印加のための出口を通じて誘導するように構成されるチャネルを画定し、前記出口に向かって断面積が減少する前記チャネルの少なくとも一部が、前記マイクロ波のエネルギーレベルを変更するように構成されるインサートを備える、アプリケータと、
を備えるシステム。

【請求項30】

前記インサートが互いに隣接する２つのピラミッド構造を備え、遠位部分が、前記出口に向かって断面積が減少し、近位部分が、前記出口から離れるにつれて断面積が減少する、請求項２９に記載のシステム。

【請求項31】

前記インサートは、マイクロ波透過性材料を含む誘電性充填材を含む、請求項２９に記載のシステム。

【請求項32】

前記導波路セグメントが第１の誘電率を有するチャネルを画定し、前記インサートは、前記第１の誘電率よりも大きい第２の誘電率を有し、前記岩石は、前記第２の誘電率よりも大きい第３の誘電率を有する、請求項２９に記載のシステム。

【請求項33】

前記アプリケータが前記出口にフランジを備え、前記フランジは、前記出口の周りに全体的に延在する平板を備え、前記フランジの第１の外側プロファイルは、前記導波路セグメントの断面の第２の外側プロファイル以下である、請求項２９から３２のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項34】

前記ロボットアームは、関節運動可能であり、互いに回転可能に取り付けられる少なくとも２つの剛性導波路セグメントを備える、請求項２９から３２のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項35】

前記アプリケータの位置を制御するために前記ロボットアームを移動させるように構成された制御システムを更に備える、請求項２９から３２のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項36】

マイクロ波を岩石に印加する方法であって、
マイクロ波を発生させるステップと、
導波路を介して前記マイクロ波を誘導するステップと、
前記マイクロ波のエネルギーレベルを変更するために、前記マイクロ波の伝播方向で断面積が減少するインサートを有するアプリケータ内に前記導波路からの前記マイクロ波を受けるステップと、
前記マイクロ波を前記岩石に集束させるステップと、
を含む方法。

【請求項37】

前記アプリケータを前記岩石に対して変向させるステップを更に含む、請求項３６に記載の方法。

【請求項38】

マイクロ波を集束させるための装置において、
入口から出口まで延在するチャネルを画定する本体であって、前記入口が前記出口よりも大きい断面積を有する、本体と、
少なくとも部分的に前記チャネル内に位置されるインサートであって、マイクロ波透過性材料を含むインサートと、
を備える装置。

【請求項39】

前記出口が窓を備え、前記インサートの端部の平面が前記窓に位置される、請求項３８に記載の装置。

【請求項40】

前記インサートは、互いに隣接する２つのピラミッド構造を備え、遠位部分が、前記出口に向かって断面積が減少し、近位部分が、前記出口から離れるにつれて断面積が減少する、請求項３８又は３９に記載の装置。

【請求項41】

前記出口の周りで延在するフランジを更に備える、請求項３８又は３９に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２１年２月２２日に出願された「ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ ＥＮＥＲＧＹ ＡＰＰＬＩＣＡＴＯＲ（マイクロ波エネルギーアプリケータ）」と題される米国仮出願第６３／１５２２５３号、２０２１年２月２２日に出願された「ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ ＥＮＥＲＧＹ ＤＩＲＥＣＴＬＹ ＴＯ Ａ ＲＯＣＫ ＦＡＣＥ ＵＮＤＥＲＧＲＯＵＮＤ（岩石表面に対するマイクロ波エネルギーの直接的な印加）」と題される米国仮出願第６３／１５２２９４号、及び２０２１年２月２２日に出願された「ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＥＤ ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ（関節型導波路）」と題される米国仮出願第６３／１５２２４８号の利益を主張し、それぞれの仮出願の内容全体は、参照により本願に組み入れられ、全ての目的のために本明細書の一部を成る。

【0002】

開発は、一般に、エネルギーアプリケータ、特に、他の用途の中でも、岩石を採掘するためのマイクロ波ベースのシステムで使用することができるマイクロ波エネルギーアプリケータに関する。

【背景技術】

【0003】

マイクロ波エネルギーが材料に印加されると、マイクロ波のエネルギーが吸収され、マイクロ波のエネルギーは、それが材料を貫通するときに熱機械的効果をもたらすことができる。一般に、マイクロ波エネルギーは導波路を介して誘導され、マイクロ波は広い面積にわたって大きな反射を伴って印加され、それにより、他の欠点の中でもエネルギー損失をもたらす。したがって、既存の解決策のこれら及び他の欠点に対処するための改善されたマイクロ波エネルギーアプリケータが必要とされている。

【発明の概要】

【0004】

本明細書に開示された実施形態はそれぞれ幾つかの態様を有し、そのうちの１つだけが本開示の望ましい属性を単独で担うことはない。この開示の範囲を限定することなく、顕著な特徴を本明細書で簡単に説明する。この説明を考慮した後、特に「発明を実施するための形態」と題された節を読んだ後、本明細書に記載された実施形態の特徴が、マイクロ波エネルギーアプリケータに関連する既存のシステム、デバイス、及び方法を超える利点をどのように提供するかを理解することができる。

【0005】

以下の開示は、幾つかの実施形態の非限定的な例を説明する。例えば、開示されたデバイス、システム、及び方法の他の実施形態は、本明細書に記載の特徴を含んでも含まなくてもよい。更に、開示された利点及び利益は、本発明の特定の実施形態にのみ適用されてもよく、本開示を限定するために使用されるべきではない。

【0006】

マイクロ波エネルギーアプリケータのためのシステム、デバイス、及び方法が記載される。アプリケータは、エネルギーを集束するように構成されるチャネル内に１つ以上の長手方向隆起部を有する内部チャネルを画定することができる。隆起部が移動できてもよい。反射器がアプリケータの出口付近に位置されてもよい。幾つかの実施形態において、アプリケータは、低誘電率材料から高誘電率材料へと移行するように作用する誘電性充填材を内部に伴う断面積の減少を有するチャネルを画定することができる。アプリケータの様々な実施形態は、マイクロ波発生器と取り付けられる回転可能な導波路セグメントを有する関節運動可能なロボットアームであってもよい導波路に取り付けられ得る。アプリケータは、例えば、鉱山現場の岩石面に印加するためのエネルギーを集中させるために、アプリケータを通じて移動するマイクロ波のエネルギーレベルを変更することができる。

【0007】

一態様において、岩石を採掘するためのマイクロ波ベースのシステムは、マイクロ波発生器、ロボットアーム、及びアプリケータを含むことができる。ロボットアームは、発生器と接続されるとともに、マイクロ波発生器によって発生されるマイクロ波をロボットアームを通じて誘導するように構成される導波路セグメントを含む。ロボットアームの端部に位置されるアプリケータは、マイクロ波をアプリケータを通じて導波路セグメントから岩石への印加のための出口を通じて誘導するように構成される長手方向チャネルを画定する。チャネルの少なくとも一部は、チャネル内に突出してマイクロ波のエネルギーレベルを変更するように構成される少なくとも１つの長手方向隆起部を含む。

【0008】

様々な態様の様々な実施形態を実施することができる。例えば、幾つかの実施形態において、隆起部は、チャネルの少なくとも１つの内壁に当接してもよい。

【0009】

幾つかの実施形態において、隆起部は、チャネルの入口付近に位置される近位部分を含むことができ、隆起部は、チャネルの出口付近に位置される遠位部分、及び近位部分と遠位部分との間に位置される中間部分も含むことができ、チャネル内に突出する隆起部の断面厚さは、近位部分から中間部分まで増大し得る。

【0010】

幾つかの実施形態において、チャネル内に突出する隆起部の断面厚さは、中間部分から遠位部分まで減少してもよい。

【0011】

幾つかの実施形態において、遠位部分の少なくとも一部は、チャネルの出口に位置される平面を含むことができる。

【0012】

幾つかの実施形態では、出口が窓を含むことができ、平面は、窓の少なくとも１つの縁部を形成してもよい。

【0013】

幾つかの実施形態において、隆起部は、当接する内側チャネル壁から離れる方向を向く滑らかな外面を含むことができる。

【0014】

幾つかの実施形態では、隆起部の外面が湾曲していてもよい。

【0015】

幾つかの実施形態において、隆起部は、遠位部分又はその近くで内側に先細ってもよい。

【0016】

幾つかの実施形態では、隆起部の少なくとも一部が、翼形状を含むことができる。

【0017】

幾つかの実施形態では、マイクロ波ベースのシステムが２つの長手方向隆起部を含むことができる。

【0018】

幾つかの実施形態において、２つの隆起部は、チャネルの対向する内壁に位置されてもよい。

【0019】

幾つかの実施形態では、隆起部が内部間隙を含むことができる。

【0020】

幾つかの実施形態では、隆起部が移動可能であってもよい。

【0021】

幾つかの実施形態において、隆起部は、チャネルの長さに沿って移動できてもよい。

【0022】

幾つかの実施形態では、隆起部の移動が連続的であってもよい。

【0023】

幾つかの実施形態では、隆起部の移動が離散的であってもよい。

【0024】

幾つかの実施形態において、隆起部の移動は、隆起部を移動させるように構成される制御システムによって制御されてもよい。

【0025】

幾つかの実施形態において、隆起部の移動は、マイクロ波のエネルギーレベル変化を制御することができる。

【0026】

幾つかの実施形態において、アプリケータは、マイクロ波をビームに集束させるように構成されてもよい。

【0027】

幾つかの実施形態において、マイクロ波ベースのシステムは、チャネルの出口に接続される反射器を含むことができる。

【0028】

幾つかの実施形態において、マイクロ波ベースのシステムは、反射器に接続されてチャネルの出口を覆うダストカバーを含むことができる。

【0029】

幾つかの実施形態では、ダストカバーがマイクロ波透過性材料を含むことができる。

【0030】

幾つかの実施形態において、チャネルの断面積の少なくとも一部は、チャネルの入口からチャネルの出口まで狭くてもよい。

【0031】

幾つかの実施形態において、チャネルの出口の断面積は、導波路セグメントの断面積より小さくてもよい。

【0032】

幾つかの実施形態では、ロボットアームは、関節運動可能であってもよく、共に回転可能に取り付けられた少なくとも２つの剛性導波路セグメントを含んでもよい。及び／又は

【0033】

幾つかの実施形態において、マイクロ波ベースのシステムは、アプリケータの位置を制御するためにロボットアームを移動させるように構成される制御システムを含むことができる。

【0034】

他の態様において、マイクロ波を岩石に印加する方法は、マイクロ波を発生するステップと、マイクロ波を導波路を通じて誘導するステップと、導波路からのマイクロ波をアプリケータ内に受けるステップと、マイクロ波を岩石へと集束させるステップとを含むことができる。アプリケータは、長手方向チャネルと、少なくとも１つの隆起部とを含んでもよく、少なくとも１つの隆起部は、マイクロ波のエネルギーレベルを変更するために、チャネルに沿う第１の位置において第１の距離で、及びチャネルに沿う第２の位置において第１の距離よりも大きい第２の距離でチャネル内に突出する。

【0035】

様々な態様の様々な実施形態を実施することができる。例えば、幾つかの実施形態において、方法は、岩石に対してアプリケータを変向させるステップを含むことができる。

【0036】

幾つかの実施形態において、方法は、導波路内の誘導されたマイクロ波に対する集束マイクロ波のエネルギー密度を少なくとも５倍増大させるステップを含むことができる。

【0037】

幾つかの実施形態において、方法は、集束マイクロ波のビームを、ビームの波長のサイズの４分の１（１／４）以下である岩石の表面上のスポットに投影するステップを含むことができる。

【0038】

幾つかの実施形態において、方法は、アプリケータを通過するマイクロ波エネルギーの伝送損失を－３０デシベル（ｄＢ）以下にするステップを含むことができる。

【0039】

幾つかの実施形態において、方法は、岩石内への深さの１波長内のエネルギー集約器として作用する反応性近接場にアプリケータを位置させるステップを含むことができる。

【0040】

幾つかの実施形態において、マイクロ波のエネルギーレベルは、チャネルの入口からチャネルの出口までのチャネルの断面積の縮小に起因して変化し得る。

【0041】

幾つかの実施形態では、チャネルの長手方向の長さに沿って少なくとも１つの隆起部の厚さを変化させると、チャネルの断面積が狭くなり得る。幾つかの実施形態において、少なくとも１つの隆起部の変化する厚さは、マイクロ波発生器に戻るマイクロ波の反射を最小限に抑えることができる。

【0042】

幾つかの実施形態において、マイクロ波のエネルギーレベルは、チャネルの長手方向における少なくとも１つの隆起部の移動によって変更することができる。

【0043】

他の態様において、マイクロ波を集束させるための装置が、入口から出口まで延在する長手方向チャネルを画定する本体と、本体の内壁からチャネル内に突出する少なくとも１つの長手方向隆起部とを含むことができる。

【0044】

幾つかの実施形態において、隆起部は、チャネルの入口付近に位置される近位部分を含むことができ、隆起部は、チャネルの出口付近に位置される遠位部分、及び近位部分と遠位部分との間に位置される中間部分も含むことができ、チャネル内に突出する隆起部の断面厚さは、近位部分から中間部分まで増大し得る。

【0045】

幾つかの実施形態において、チャネル内に突出する隆起部の断面厚さは、中間部分から遠位部分まで減少してもよい。

【0046】

幾つかの実施形態において、遠位部分の少なくとも一部は、チャネルの出口に位置される平面を含むことができる。

【0047】

幾つかの実施形態では、出口が窓を含むことができ、平面は、窓の少なくとも１つの縁部を形成してもよい。

【0048】

幾つかの実施形態において、隆起部は、当接する内側チャネル壁から離れる方向を向く滑らかな外面を含むことができる。

【0049】

幾つかの実施形態では、隆起部の外面が湾曲していてもよい。

【0050】

幾つかの実施形態において、隆起部は、遠位部分又はその近くで内側に先細ってもよい。

【0051】

幾つかの実施形態では、隆起部の少なくとも一部が、翼形状を含むことができる。

【0052】

幾つかの実施形態では、装置が２つの長手方向隆起部を含むことができる。

【0053】

幾つかの実施形態において、２つの隆起部は、チャネルの対向する内壁に位置されてもよい。

【0054】

幾つかの実施形態では、隆起部が内部間隙を含むことができる。

【0055】

幾つかの実施形態では、隆起部が移動可能であってもよい。

【0056】

幾つかの実施形態において、隆起部は、チャネルの長さに沿って移動できてもよい。

【0057】

幾つかの実施形態では、隆起部の移動が連続的であってもよい。

【0058】

幾つかの実施形態では、隆起部の移動が離散的であってもよい。

【0059】

幾つかの実施形態において、隆起部の移動は、隆起部を移動させるように構成される制御システムによって制御されてもよい。

【0060】

幾つかの実施形態において、隆起部の移動は、マイクロ波のエネルギーレベル変化を制御することができる。

【0061】

幾つかの実施形態において、アプリケータは、マイクロ波をビームに集束させるように構成されてもよい。

【0062】

幾つかの実施形態において、装置は、チャネルの出口に接続される反射器を含むことができる。

【0063】

幾つかの実施形態において、装置は、反射器に接続されてチャネルの出口を覆うダストカバーを含むことができる。

【0064】

幾つかの実施形態では、ダストカバーがマイクロ波透過性材料を含むことができる。

【0065】

幾つかの実施形態において、チャネルの断面積は、チャネルの入口からチャネルの出口まで狭くなり得る。

【0066】

幾つかの実施形態において、チャネルの入口の断面積は、チャネルの出口の断面積より大きくてもよい。及び／又は

【0067】

幾つかの実施形態において、チャネルの入口は、導波路に取り付けられるように構成されてもよい。

【0068】

他の態様において、岩石を採掘するためのマイクロ波ベースのシステムは、マイクロ波発生器、ロボットアーム、及びアプリケータを含むことができる。ロボットアームは、発生器と接続されてもよく、マイクロ波発生器によって発生されたマイクロ波をロボットアームを通じて誘導するように構成される導波路セグメントを含んでもよい。アプリケータは、ロボットアームの端部に位置されてもよい。アプリケータは、マイクロ波をアプリケータを通じて導波路セグメントから岩石への印加のための出口を通じて誘導するように構成されるチャネルを画定することができる。出口に向かって断面積を減少させることができるチャネルの少なくとも一部は、マイクロ波のエネルギーレベルを変更するように構成されるインサートを含むことができる。

【0069】

様々な態様の様々な実施形態が含まれてもよい。例えば、幾つかの実施形態では、インサートがピラミッド形であってもよい。

【0070】

幾つかの実施形態において、インサートは、互いに隣接する２つのピラミッド構造を含むことができる。

【0071】

幾つかの実施形態において、インサートは、出口に向かって断面積が減少してもよい。

【0072】

幾つかの実施形態において、インサートは、出口に向かって断面積を減少させることができる遠位部分と、出口から離れるにつれて断面積を減少させることができる近位部分とを含むことができる。

【0073】

幾つかの実施形態では、インサートが誘電性充填材を含むことができる。

【0074】

幾つかの実施形態では、インサートがマイクロ波透過性材料を含むことができる。

【0075】

幾つかの実施形態では、インサートがポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含むことができる。

【0076】

幾つかの実施形態において、導波路セグメントは、第１の誘電率を有するチャネルを画定することができ、インサートは、第１の誘電率よりも大きい第２の誘電率を有することができる。

【0077】

幾つかの実施形態において、岩石は、第２の誘電率よりも大きい第３の誘電率を有することができる。

【0078】

幾つかの実施形態では、アプリケータが出口にフランジを含むことができる。

【0079】

幾つかの実施形態において、フランジは、出口の周りで全体的に延在する平板を含むことができる。

【0080】

幾つかの実施形態において、フランジの第１の外側プロファイルは、導波路セグメントの断面の第２の外側プロファイル以下であり得る。

【0081】

幾つかの実施形態において、アプリケータは、マイクロ波をビームに集束させるように構成されてもよい。

【0082】

幾つかの実施形態では、ロボットアームは、関節運動可能であってもよく、共に回転可能に取り付けられた少なくとも２つの剛性導波路セグメントを含んでもよい。及び／又は

【0083】

幾つかの実施形態において、マイクロ波ベースのシステムは、アプリケータの位置を制御するためにロボットアームを移動させるように構成される制御システムを含むことができる。

【0084】

他の態様において、マイクロ波を岩石に印加する方法は、マイクロ波を発生するステップと、マイクロ波を導波路を通じて誘導するステップと、導波路からのマイクロ波をアプリケータ内に受けるステップと、マイクロ波を岩石へと集束させるステップとを含むことができる。アプリケータは、マイクロ波のエネルギーレベルを変更するためにマイクロ波の伝播方向の断面積を減少させることができるインサートを有することができる。

【0085】

様々な態様の様々な実施形態を実施することができる。例えば、幾つかの実施形態において、方法は、岩石に対してアプリケータを変向させるステップを含むことができる。

【0086】

幾つかの実施形態において、方法は、導波路内の誘導されたマイクロ波に対する集束マイクロ波のエネルギー密度を少なくとも５倍増大させるステップを含むことができる。

【0087】

幾つかの実施形態において、方法は、集束マイクロ波のビームを、ビームの波長のサイズの４分の１（１／４）以下である岩石の表面上のスポットに投影するステップを含むことができる。

【0088】

幾つかの実施形態において、方法は、インサートを通過するマイクロ波エネルギーの伝送損失を－３０デシベル（ｄＢ）以下にするステップを含むことができる。

【0089】

幾つかの実施形態において、方法は、岩石内への深さの１波長内のエネルギー集約器として作用する反応性近接場にアプリケータを位置させるステップを含むことができる。

【0090】

他の態様において、マイクロ波を集束させるための装置は、入口から出口まで延在するチャネルを画定する本体を含むことができ、入口は、出口よりも大きい断面積を有してもよく、インサートがチャネル内に少なくとも部分的に位置されてもよく、インサートはマイクロ波透過性材料を含むことができる。

【0091】

幾つかの実施形態では、出口が窓を含むことができ、インサートの端部の平面が窓に位置される。

【0092】

幾つかの実施形態では、入口が長方形断面プロファイルを有することができる。

【0093】

幾つかの実施形態において、インサートは、出口に向かって断面積が減少してもよい。

【0094】

幾つかの実施形態において、インサートは、出口に向かって断面積を減少させることができる遠位部分と、出口から離れるにつれて断面積を減少させることができる近位部分とを含むことができる。

【0095】

幾つかの実施形態において、インサートは、第２の外面の反対側の第１の外面と、第４の外面の反対側の第３の外面とを含むことができ、第１の外面と第２の外面との間の第１の相対距離は、出口に向かって減少してもよく、第３の外面と第４の外面との間の第２の相対距離は、出口に向かって減少してもよい。

【0096】

幾つかの実施形態において、装置は、出口の周りで延在するフランジを含むことができる。及び／又は

【0097】

幾つかの実施形態において、入口は、導波路に取り付けられるように構成されてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0098】

本開示の前述の及び他の特徴は、添付図面と併せて以下の説明及び添付の特許請求の範囲からより完全に明らかになる。これらの図面は、本開示に係る幾つかの実施形態を示しているにすぎず、本開示の範囲を限定するものと見なされるべきではないことを理解して、本開示は、添付図面を使用することによって更なる具体性及び詳細を伴って説明される。以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付図面を参照する。図面では、文脈が別段指示しなければ、類似の記号が一般に類似の構成要素を特定する。詳細な説明、図面、及び特許請求の範囲に記載された例示的な実施形態は、限定を意味するものではない。本明細書に提示される主題の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、他の変更を行なうことができる。本明細書で一般的に説明され、図面に示されている本開示の態様は、多種多様な異なる構成で配置、置換、結合、及び設計されてもよく、その全てが明示的に企図され、本開示の一部とされることが容易に理解され得る。

【0099】

【図1A】アームの端部にアプリケータを伴う導波路セグメントから形成されたロボットアームを有する、岩石を採掘するためのマイクロ波ベースのシステムの一実施形態の斜視図である。

【0100】

【図1B】図１Ａのロボットアーム及びアプリケータの一部を示すアプリケータスキッドの斜視図である。

【0101】

【図1C】図１Ａのロボットアーム及びアプリケータの末端部分の拡大斜視図である。

【0102】

【図1D】狭小化チャネル及びインサートを有する図１Ａのアプリケータの拡大斜視図である。

【0103】

【図2】ロボットアームから分離して示される図１Ａのアプリケータの斜視図である。

【0104】

【図3】図２のアプリケータの断面斜視図である。

【0105】

【図4】図２のアプリケータの前端図である。

【0106】

【図5A】インサートを示す図２のアプリケータの断面斜視図である。

【図5B】インサートを示す図２のアプリケータの断面斜視図である。

【0107】

【図5C】周囲のアプリケータ構造から分離して示される図２のアプリケータのインサートの斜視図である。

【図5D】周囲のアプリケータ構造から分離して示される図２のアプリケータのインサートの断面図である。

【0108】

【図6】図２のアプリケータの側面図である。

【0109】

【図7】図１Ａのシステムと共に使用することができる内部隆起部を有するマイクロ波エネルギーアプリケータの他の実施形態の斜視図である。

【0110】

【図8A】図７のアプリケータの断面斜視図である。

【0111】

【0112】

【図8B】図７のアプリケータの内部隆起部の断面側面図である。

【0113】

【図9】図７のアプリケータの断側面図である。

【0114】

【図10】図７のアプリケータの断正面図である。

【0115】

【図11】図７のアプリケータの分解斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0116】

以下の詳細な説明は、マイクロ波エネルギーアプリケータ、システム、及び方法の特定の具体的な実施形態に関する。この説明では、図面を参照するが、明確にするために、同様の部分又はステップは全体を通して同様の符号で指定され得る。本明細書における「一実施形態」、「実施形態」、又は「幾つかの実施形態では」への言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、又は特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書の様々な箇所における「１つの実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「一実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、又は「幾つかの実施形態では（ｉｎ ｓｏｍｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）」という語句の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を参照しているわけではなく、必ずしも他の実施形態と相互排他的な別個の又は代替の実施形態でもない。更に、幾つかの実施形態によって示され、他の実施形態によって示されない可能性がある様々な特徴が記載される。同様に、幾つかの実施形態の要件であり得るが、他の実施形態の要件ではない可能性がある様々な要件が記載されている。本発明の実施形態は、その例が添付の図面に示されており、以下に詳細に説明される。可能な限り、同じ又は同様の部分を指すために図面全体を通して同じ参照番号が使用される。

【0117】

マイクロ波エネルギーアプリケータの様々な実施形態に関するシステム、デバイス、及び方法が本明細書に記載される。幾つかの実施形態では、アプリケータは、エネルギーを集束させるように構成されたチャネル内に１つ以上の長手方向隆起部を有する内部チャネルを画定することができる。隆起部が移動できてもよい。放物線状又は他の形状であってもよい反射器は、アプリケータの出口の近くに配置されてもよい。幾つかの実施形態では、アプリケータは、内部に誘電性充填材を伴う断面積の減少を有するチャネルを画定することができる。アプリケータの様々な実施形態は、マイクロ波発生器と取り付けられる回転可能な導波路セグメントを有する関節運動可能なロボットアームであってもよい導波路に取り付けられ得る。アプリケータは、アプリケータを通って移動するマイクロ波のエネルギーレベルを変更して、例えば鉱山現場の岩石面に印加するためのエネルギーを集中させることができる。

【0118】

図１Ａは、岩石を採掘するためのマイクロ波ベースのシステム１００の一実施形態の斜視図である。システム１００は、マイクロ波発生器１０３、アプリケータスキッド１０５、及び／又は処置室１０７を含むことができる。マイクロ波発生器１０３は、岩石１０９に印加するために、導波路システム２００を通ってアプリケータに移動するマイクロ波を発生することができる。アプリケータスキッド１０５は、導波路システム２００の一部及びアプリケータを含むことができる。導波路システム２００は、発生されたマイクロ波を受信し、マイクロ波をアプリケータに導くように構成された剛性導波路又は導波路セグメントを含むことができる。導波路システム２００は、静止部分及び移動部分を含むことができる。移動部分は、関節運動可能であってもよく、アプリケータスキッド１０５と共に配置された複数の回転可能なセグメントを含んでもよい。アプリケータスキッド１０５は、採掘のために、例えばマイクロ波エネルギーを使用して岩石１０９を事前調整及び／又は掘削するために、岩石１０９の層に面するように配置されてもよい。回転可能な導波路セグメントは、マイクロ波エネルギーを岩石に印加するために所望の態様でアプリケータを配置、位置決め、及び／又は移動させるように関節運動することができる。処置室１０７は、あらゆる漏れを収容するように構成された壁及び／又はシールドを含むことができる。本明細書で使用される「関節運動」は、その通常及び通例の意味を有し、回転、並進、及び向きを含むが、これらに限定されない。岩石１０９は、山、洞窟、採石場、又は他の場所にあってもよい。幾つかの実施形態では、マイクロ波発生器１０３、アプリケータスキッド１０５、及び／又は処置室１０７は移動可能であり、鉱山現場全体を移動するように構成されてもよい。

【0119】

図１Ｂは、図１Ａのロボットアーム及びアプリケータの一部を示すアプリケータスキッド１０５の斜視図である。アプリケータスキッド１０５は、導波路システム２００を含むことができる。導波路システム２００は、関節運動可能なロボットアーム１０４を含むことができる。ロボットアーム１０４は、複数の剛性導波路セグメント２０４によって形成されてもよい。ロボットアーム１０４は、マイクロ波発生器１０３と通信する、例えば接続することができる。マイクロ波発生器１０３は、ロボットアーム１０４の接続された導波路セグメント２０４によって画定された内部チャネルを通過するマイクロ波を発生することができる。ロボットアーム１０４は、導波路セグメントのうちの１つ以上を回転させることによって関節運動させることができる。任意の数のロボットアーム１０４があってもよい。

【0120】

マイクロ波ベースのシステム１００は、１つ以上のマイクロ波アプリケータ１０８を含むことができる。アプリケータ１０８は、導波路システム２００に接続されてもよい。例えば、アプリケータ１０８は、ロボットアーム１０４の遠位端に配置されてもよい。アプリケータ１０８は、ロボットアーム１０４の末端導波路セグメントに接続することができる。アプリケータ１０８は、岩石１０９に印加するために、アプリケータから出るマイクロ波を、例えばビームに集束及び／又は集中させるように構成することができる。岩石１０９に対するアプリケータの位置及び／又は移動は、ロボットアーム１０４の関節運動によって制御することができる。制御システムは、ロボットアーム１０４を制御して、アプリケータ１０８を所望の態様で位置決め及び／又は移動させることができる。ロボットアーム１０４は、アプリケータ１０８が岩石１０９に対して所望の向き、岩石１０９からの距離、岩石１０９に沿った移動速度、及び／又は岩石１０９に沿った移動方向などを有することができるように制御することができる。

【0121】

マイクロ波ベースのシステム１００、導波路システム２００、及びアプリケータ１０８には、様々な特徴、例えば、「ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ ＯＦ ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ ＥＮＥＲＧＹ ＤＩＲＥＣＴＬＹ ＴＯ Ａ ＲＯＣＫ ＦＡＣＥ ＵＮＤＥＲＧＲＯＵＮＤ」と題される２０２１年２月２２日に出願された米国仮出願第６３／１５２，２９４号、「ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ－ＢＡＳＥＤ ＭＩＮＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＷＩＴＨ ＲＯＢＯＴＩＣ ＡＲＭ ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ」と題される本出願と同じ日に出願された米国特許出願公開第 号明細書（代理人整理番号Ｎｏ．：ＯＦＦＷ．００６Ａ）、「ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＥＤ ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ」と題される２０２１年２月２２日に出願された米国仮特許出願第６３／１５２，２４８号、「ＡＲＴＩＣＵＬＡＴＥＤ ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ」と題される本出願と同じ日に出願された米国特許出願公開第 号明細書（代理人整理番号Ｎｏ．：ＯＦＦＷ．００７Ａ）、「ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ ＥＮＥＲＧＹ ＡＰＰＬＩＣＡＴＯＲ」と題される２０２１年２月２２日に出願された米国仮特許出願第６３／１５２，２５３号に記載される特徴のいずれかが含まれ得るものであり、これらのそれぞれの出願の全内容は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれ、この明細書の一部を形成する。

【0122】

図１Ｃは、ロボットアームに取り付けられたマイクロ波エネルギーアプリケータ１０８の一実施形態を有するロボットアームの末端部分の拡大斜視図である。図１Ｄは、図１Ｃのアプリケータ１０８の拡大斜視図である。マイクロ波ベースのシステム１００のアプリケータスキッド１０５は、導波路システム２００又はその一部を含むことができる。導波路システム２００は、関節運動可能なロボットアーム１０４を形成する複数の剛性導波路セグメント２０４を含むことができる。図１Ｃ及び図１Ｄに示す導波路セグメント２０４は、ロボットアーム１０４の端部に配置された末端導波路セグメントであってもよい。アプリケータ１０８は、この末端導波路セグメント２０４に接続することができる。ロボットアーム１０４は、発生器１０３に接続されてもよく、そうでなければ発生器１０３と電磁的に通信してもよい。アプリケータ１０８は、ロボットアーム１０４を形成する導波路セグメント２０４を介して発生器１０３からマイクロ波を受信し、岩石１０９内及び／又は岩石上に印加するためにマイクロ波を、例えばビームに集束させるように構成することができる。

【0123】

図２は、導波路システム２００の残りの部分から分離して終端導波路セグメント２０４に取り付けられたアプリケータ１０８の斜視図である。導波路セグメント２０４は、矩形断面、又は他の形状を有することができる。したがって、導波路セグメント２０４によって画定される内部チャネルは、長方形であってもよい。導波路セグメント２０４は、ロボットアーム１０４の端部に配置されてもよく、アプリケータ１０８の第２のフランジ２３７に取り付けられた第１のフランジ２３６を含んでもよい。複数の導波路セグメント２０４のうちの１つ以上は、導波路セグメント２０４を互いに及び／又はマイクロ波発生器１０３に取り付けるために、同様のフランジ又は同様の取り付け具を有する導波路システム２００に含まれてもよい。

【0124】

図３は、アプリケータ１０８の断面斜視図である。図４は、アプリケータ１０８の前端図である。導波路セグメント２０４は、その近位端に導波路入口２３０を、その遠位端に導波路出口２３１を含むことができる。本明細書で使用される「近位」及び「遠位」は、それらの通常の慣習的な意味を有し、複数の導波路セグメント２０４に沿ったマイクロ波発生器に向かう方向及びマイクロ波発生器から離れる方向をそれぞれ含むが、これらに限定されない。導波路セグメント２０４は、長方形、円形、楕円形、及び多面を含むがこれらに限定されない異なる断面プロファイルを有することができる。マイクロ波は、導波路入口２３０で導波路セグメント２０４に入り、導波路チャネル１５０を介して導波路セグメント２０４を通って進み、導波路出口２３１で導波路セグメント２０４を出て、アプリケータ１０８内に、又はアプリケータに向かって進むことができる。

【0125】

マイクロ波エネルギーアプリケータ１０８は、アプリケータ入口２３２からアプリケータ出口２３３まで延在するチャネル２５０を画定する本体２３４を含むことができる。アプリケータ出口２３３は、ロボットアーム及び／又はアプリケータ２３３の遠位終端部であってもよく、それにより、アプリケータ出口２３３の遠位に位置されるのは、システム１００及びアプリケータ１０８とは別個の外部環境又は空間、例えば大気又は岩石面を有する洞窟である。チャネル２５０は、ロボットアーム１０４を形成する導波路セグメント２０４の導波路チャネル１５０と電磁的に連通してもよい。導波路チャネル１５０内の空間は、チャネル２５０内の空間と連続していてもよい。幾つかの実施形態では、導波路チャネル１５０は、アプリケータ１０８のインサートと連通してもよい。アプリケータ入口２３２及びアプリケータ出口２３３は、長方形、円形、楕円形、及び多角形を含むがこれらに限定されない同じ又は異なる断面プロファイルを有することができる。アプリケータ入口２３２は、アプリケータ出口２３３よりも大きい断面積を有することができる。チャネル２５０の断面積は、アプリケータ入口２３２からアプリケータ出口２３３まで狭くてもよい。

【0126】

アプリケータ入口２３２及び導波路出口２３１は、同じ又は同様の断面積を有することができる。アプリケータ入口２３２及び導波路出口２３１は、アプリケータ１０８が導波路セグメント２０４に接続され得るように位置合わせされてもよい。側壁の滑らかな内面を有する連続チャネルが、導波路入口２３０とアプリケータ出口２３３との間に形成されてもよい。

【0127】

幾つかの実施形態では、アプリケータ入口２３２からアプリケータ出口２３３までのチャネル２５０は狭くてもよい。このような狭小化は、例えば、末端導波路セグメント２０４に向かう近位方向へのマイクロ波エネルギーの反射を最小限に抑える。幾つかの実施形態では、アプリケータ入口２３２からアプリケータ出口２３３へのチャネル２５０の狭小化の角度は、送信されたマイクロ波ビームの異なるレベルのコリメーションを可能にする狭小化の角度を含むことができる。

【0128】

角度は、上流方向に導波路をバックアップするマイクロ波エネルギーの反射を最小にするように選択することができる。岩石に向かうテーパは、ビームを岩石／材料にコリメートする方法に影響を与える可能性がある。角度は、放出されるエネルギーの周波数、アプリケータのサイズ、アプリケータの質量、予想される又は検出されたエネルギー反射、アプリケータの遠位端におけるビームの所望の集中量、環境パラメータ、及び岩石／材料の特性のうちの１つ以上に基づいて選択することができる。最適な角度は、数値シミュレーション及び試験のプロセスによって選択することができる。チャネルの角度は、その中のインサート２６０の当接面の角度と同じ又は同様であってもよい。例えば、幾つかの実施形態では、約９１６ＭＨｚのマイクロ波周波数の場合、遠位ピラミッド構造２６０ａの２つの対向する壁の間に形成される角度は、約１１６度であってもよく、これはまた、アプリケータ１０８の本体の狭窄チャネルの対向する内面間の角度であってもよい。更に、幾つかの実施形態では、約９１６ＭＨｚのマイクロ波周波数の場合、インサート２６０の近位ピラミッド構造２６０ａの２つの対向する壁の間に形成される角度は、例えば図５Ｄに関して本明細書で更に説明するように、約２６度であってもよい。

【0129】

アプリケータ出口２３３は、マイクロ波ビームを伝送することができるビーム窓２３５を形成することができる。導波路セグメント２０４から狭ビーム窓２３５を介して受信されたマイクロ波エネルギーの伝送は、導波路チャネル１５０内のエネルギーに対して最大で２、３、４、５、６、７、８、９、１０倍以上の受信エネルギーの集中を可能にすることができる。幾つかの実施形態では、ビーム窓２３５の寸法は、送信されるマイクロ波ビームの異なるレベルのコリメーションを可能にする寸法を含むことができる。アプリケータ１０８及び／又はビーム窓２３５の寸法は、伝送エネルギーの周波数に基づいて選択することができる。例えば、９１６ＭＨｚの周波数では、ビーム窓２３５の寸法は、約１４４ｍｍの幅及び約４４ｍｍの高さを含むことができ、この寸法はインサートの特定の角度に対応することができる。幾つかの実施形態では、窓２３５の幅は、約１３０ｍｍ～約１６０ｍｍ、約１３５ｍｍ～約１５５ｍｍ、約１４０ｍｍ～約１５０ｍｍ、又は約１４５ｍｍであってもよい。幾つかの実施形態では、窓２３５の高さは、約３０ｍｍ～約６０ｍｍ、約３５ｍｍ～約５５ｍｍ、約４０ｍｍ～約５０ｍｍ、又は約４５ｍｍであってもよい。導波路寸法は、業界標準寸法を含むことができる。アプリケータ１０８及び／又はビーム窓２３５の寸法は、マイクロ波ビームのシングルモード伝送の維持に基づいて選択することができる。更に、例えば図５Ｄに関して本明細書で更に説明するように、上記で提供されたビーム窓サイズは、インサート２６０の特定の角度及び／又はチャネル壁の角度に対応することができる。

【0130】

アプリケータ１０８は、フランジ２４０を含むことができる。フランジ２４０は、ビーム窓２３５の周囲に延びることができる。フランジ２４０は、径方向外側に延在してもよい。フランジ２４０の断面積は、導波路２０４及び／又は導波路チャネル１５０の断面積より小さくてもよい。フランジ２４０は、アプリケータ１０８の外側のエネルギー漏れを低減するためのシールドとして作用することができ、総エネルギー伝達を増大させることができる。

【0131】

図５Ａ及び図５Ｂは、インサート２６０を有するアプリケータ１０８の断面斜視図である。アプリケータ１０８は、チャネル２５０内に少なくとも部分的に配置することができるインサート２６０を含むことができる。インサート２６０は、チャネル２５０を完全に充填することができる。インサート２６０の外側部分と、アプリケータ１０８の側壁の内面などのチャネル２５０の内面との間に隙間がない場合がある。インサート２６０は、チャネル２５０の断面部分にわたって完全に延在してもよい。インサート２５０は、チャネル２５０の一部、大部分、又は全てにわたって長手方向に延びることができる。インサート２６０ｄの端部の表面は、ビーム窓２３５に配置されてもよい。表面は平面であってもよい。表面は、窓２３５及び／又はフランジ２４０と同一平面上にあってもよい。幾つかの実施形態では、インサート２６０は、アプリケータチャネル２５０内に嵌合して、チャネル側壁とインサート２６０との間に空間又は隙間を有さなくてもよい。幾つかの実施形態では、インサート２６０は、チャネル２５０の全体積を充填することができる。

【0132】

インサート２６０は、マイクロ波透過性材料から作製することができる。マイクロ波透過性材料は誘電体であってもよい。幾つかの実施形態では、インサート２６０は、異なる誘電率値を有するマイクロ波透過性材料を含むことができる。インサート２６０の材料の誘電率値は、１～１５ファラド／ｍを含むことができるが、これに限定されない。幾つかの実施形態では、インサートは、空気の誘電率値（１ファラド／ｍ）と硬質岩の誘電率値（１５ファラド／ｍ）との間の誘電率値を有する材料を含むことができる。幾つかの実施形態では、インサート２６０の材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含むことができる。ＰＴＦＥは、低損失及び空気（１）よりも高い比誘電率（２．１）を与え、５～１２の比誘電率を有する岩石への移行をもたらすことができる。幾つかの実施形態では、インサートの材料は、高いマイクロ波透過性を有する材料の組み合わせを含むことができる。インサート２６０は、単一の固体塊であってもよい。インサート２６０は、固体誘電体であってもよい。インサート２６０は、レンズ効果を与えることができる。幾つかの実施形態では、インサート２６０は、メタマテリアルなどのレンズを使用することができる。インサート２６０の材料は、高いマイクロ波透過性を有することができる。幾つかの実施形態では、別の誘電材料片などの窓を追加することができる。

【0133】

インサート２６０は、長方形、円形、楕円形、及び多面を含むがこれらに限定されない異なる断面プロファイルを有することができる。幾つかの実施形態では、インサート２６０は、構造がピラミッド状であってもよい。インサート２６０の断面積は、アプリケータ入口２３２からアプリケータ出口２３３への出口に向かって遠位方向に増大し、その後減少することができる。

【0134】

インサート２６０を有するアプリケータ１０８は、インピーダンス又は誘電率整合設計であってもよい。アプリケータ１０８は、例えば、空気の誘電率及び岩石の種類に基づいて誘電率を有するように構成することができる。

【0135】

図５Ｃは、明確にするために分離して示されているインサート２６０の斜視図である。図５Ｄは、インサート２６０の断面斜視図である。幾つかの実施形態では、インサート２６０は、中間部分２６０ｃに隣接する第１のピラミッド構造２６０ａを画定してもよい。幾つかの実施形態では、インサート２６０は、中間部分２６０ｃに隣接する第２のピラミッド構造２６０ｂを画定してもよい。図５Ａ及び図５Ｂは、２つのピラミッド構造２６０ａ及び２６０ｂ並びにそれらの間の中間部分２６０ｃを含むインサート２６０を示すアプリケータ１０８の断面斜視図である。図５Ｃは、２つのピラミッド構造２６０ａ及び２６０ｂ並びにそれらの間の中間部分２６０ｃを含む、明瞭にするために分離して示されているインサート２６０の斜視図である。

【0136】

図５Ｃ及び図５Ｄに示すように、インサート２６０の形状は、第１のピラミッド構造２６０ａの底面が中間部分２６０ｃに隣接するように画定されてもよい。中間部分２６０ｃは、第２のピラミッド構造２６０ｂの底面に隣接していてもよい。ピラミッド構造２６０ａ、２６０ｂの底面は、矩形であってもよい。中間部分２６０ｃの断面積は、矩形であってもよい。第１のピラミッド構造２６０ａの底面の断面積は、中間部分２６０ｃの断面積と同一又は同様であってよい。第２のピラミッド構造２６０ｂの底面の断面積は、中間部分２６０ｃの断面積と同一又は同様であってよい。幾つかの実施形態では、第１のピラミッド構造２６０ａは、第２のピラミッド構造２６０ｂに隣接していてもよく、例えば、中間部分２６０ｃがなくてもよい。

【0137】

インサート２６０の形状は、第１のピラミッド構造２６０ａ、中間部分２６０ｃ、及び第２のピラミッド構造２６０ｂが連続した中実構造を形成し得るように画定され得る。インサート２６０の形状は、第１のピラミッド構造２６０ａが中間部分２６０ｃから離れる第１の方向で内向きに先細ることができ、及び／又は第２のピラミッド構造２６０ｂが第１の方向とは反対の中間部分２６０ｃから離れる第２の方向で内向きに先細ることができるように画定されてもよい。第１のピラミッド構造２６０ａは、アプリケータ出口２３３に向かって遠位方向に中間部分２６０ｃから離れるように内向きに先細っていてもよい。第２のピラミッド構造２６０ｂは、アプリケータ入口２３２に向かって近位方向に中間部分２６０ｃから離れるように内向きに先細ってもよい。幾つかの実施形態では、アプリケータ２６０は、第１のピラミッド構造２６０ａを含まなくてもよい。幾つかの実施形態では、アプリケータ２６０は、第２のピラミッド構造２６０ｂを含まなくてもよい。

【0138】

インサート２６０は、アプリケータチャネル２５０内に嵌合するか、そうでなければアプリケータチャネル内に配置されてもよい。中間部分２６０ｃは、導波路の第１のフランジ２３６（図２参照）及び／又はアプリケータ１０８の第２のフランジ２３７（図２参照）に隣接することができる。インサート２６０の第１のピラミッド構造２６０ａの断面積は、遠位方向、例えば、アプリケータ入口２３２からアプリケータ出口２３３に向かう方向で徐々に減少してもよい。インサート２６０の第２のピラミッド構造２６０ｂの断面積は、近位方向、例えば、導波路出口２３１から導波路入口２３０に向かう方向で徐々に減少してもよい。幾つかの実施形態では、例えば、約１ＧＨｚの周波数のマイクロ波と共に使用するために、インサート２６０は、２３０ｍｍの全長及び／又は２４８ｍｍの最大幅を有することができる。

【0139】

幾つかの実施形態では、インサート２６０のピラミッド構造２６０ａの２つの対向する壁の間の第１の相対距離は、遠位方向、例えば、アプリケータ入口２３２からアプリケータ出口２３３に向かうチャネルに沿った方向で減少する。幾つかの実施形態では、インサート２６０のピラミッド構造２６０ａの他の２つの対向する壁の間の第２の相対距離は、遠位方向、例えば、アプリケータ入口２３２からアプリケータ出口２３３へのチャネルに沿った方向で減少する。幾つかの実施形態では、ピラミッド構造２６０ａの対向する２つの壁の間の第１の相対距離の減少は、導波路セグメント２０４に戻るマイクロ波エネルギーの反射を最小限に抑える減少を含んでもよい。幾つかの実施形態では、ピラミッド構造２６０ａの他の対向する壁の間の第２の相対距離の減少は、導波路セグメント２０４に戻るマイクロ波エネルギーの反射を最小限に抑える減少を含み得る。図示のように、第１及び／又は第２の距離の減少は連続的であってもよい。幾つかの実施形態では、第１又は第２の距離の減少は、連続的でなくてもよく、例えば、段階的であってもよく、変曲点を有するように湾曲していてもよく、部分的に一定であってもよい。

【0140】

幾つかの実施形態では、インサート２６０のピラミッド構造２６０ｂの２つの対向する壁の間の第３の相対距離は、近位方向、例えば、導波路出口２３１から導波路入口２３０に向かう長手方向チャネルに沿った方向で減少する。幾つかの実施形態では、インサート２６０のピラミッド構造２６０ｂの他の２つの対向する壁の間の第４の相対距離は、近位方向、例えば、導波路出口２３１から導波路入口２３０に向かう長手方向チャネルに沿った方向で減少する。幾つかの実施形態では、ピラミッド構造２６０ｂの対向する２つの壁の間の第３の相対距離の減少は、導波路セグメント２０４に戻るマイクロ波エネルギーの反射を最小限に抑える減少を含み得る。幾つかの実施形態では、ピラミッド構造２６０ｂの他の対向する壁の間の第４の相対距離の減少は、導波路セグメント２０４に戻るマイクロ波エネルギーの反射を最小限に抑える減少を含み得る。図示のように、第３及び／又は第４の距離の減少は連続的であってもよい。例えば、幾つかの実施形態では、９１６ＭＨｚのマイクロ波周波数の場合、ピラミッド構造２６０ｂの２つの対向する壁の間に形成される角度は、１１６度であってもよい。幾つかの実施形態では、第１又は第２の距離の減少は、連続的でなくてもよく、例えば、段階的であってもよく、変曲点を伴って湾曲していてもよく、部分的に一定であってもよい。

【0141】

アプリケータ１０８は、インサート２６０の様々な表面間に様々な角度を有することができる。図５Ｄに示すように、表面２６１及び２６２は、インサート２６０の近位端においてそれらの間に第１の角度を形成することができる。第１の角度は、約９０度～約１４０度、約９５度～約１３５度、約１００度～約１３０度、約１０５度～約１２５度、又は約１１０度～約１２０度であってもよい。第１の角度は、約１１５度であってもよい。表面２６３及び２６４は、インサート２６０の遠位端においてそれらの間に第１の角度より小さくてもよい第２の角度を形成してもよい。第２の角度は、約９０度～約１４０度、約９５度～約１３５度、約１００度～約１３０度、約１０５度～約１２５度、又は約１１０度～約１２０度であってもよい。第１の角度は、約１１５度であってもよい。第１及び第２の角度は、約８５０ＭＨｚ～約９５０ＭＨｚ、約８７５ＭＨｚ～約９２５ＭＨｚ、約９１０ＭＨｚ～約９２０ＭＨｚ、又は約９１５ＭＨｚの放出エネルギーの周波数に対応し得る。更に、角度及び／又は周波数は、図４に関して本明細書で説明したものなど、ビーム窓２３５の幅及び高さの寸法の特定の寸法又は範囲に対応することができる。

【0142】

図６は、明確にするために導波路２０４を伴うことなく示され、導波路出口２３１から導波路入口２３０に向かって狭くなるインサート２６０の近位ピラミッド構造を示すアプリケータ１０８の側面図である。したがって、インサート２６０は、導波路チャネル内、例えば末端導波路セグメント２０４内に近位方向に突出してもよい。

【0143】

導波路出口２３１で導波路セグメント２０４を出るマイクロ波は、アプリケータ入口２３２でアプリケータ１０８に入ることができる。マイクロ波は、アプリケータチャネル２５０を通って出口２３３に向かって進み続けることができ、そこでマイクロ波は、材料に印加するためにビーム窓２３５を通るビームとして伝送され得る。

【0144】

採掘システム１００の幾つかの実施形態によれば、発生器１０３によって発生されたマイクロ波は、導波路システム２００を通って導波路セグメント２０４に誘導され得る。マイクロ波は、導波路入口２３０を通って導波路セグメント２０４に入ることができる。次いで、マイクロ波は、導波路チャネル１５０を介して導波路出口２３１に向かって導波路セグメント２０４を通過することができ、そこでそれらのマイクロ波はインサート２６０によって受信され得る。

【0145】

マイクロ波は、マイクロ波透過性材料インサート２６０を通ってアプリケータ出口２３３に向かって移動することができる。マイクロ波の伝播方向におけるインサート２６０の減少する断面積は、マイクロ波のエネルギーレベルを変化させることができる。マイクロ波の伝播方向におけるアプリケータ１０８の減少する断面積及びインサート２６０の減少する断面積はまた、導波路セグメント２０４内のマイクロ波に対する集束マイクロ波のエネルギー密度を少なくとも５倍増大させることができる。集束された高エネルギーマイクロ波は、アプリケータ出口２３３に移動することができ、そこでビーム窓２３５を介して岩石面に印加するために送信することができる。

【0146】

空気の誘電率値（１ファラド／ｍ）とマイクロ波透過性材料の岩石の誘電率値（５～１５ファラド／ｍ）との間のインサート２６０の誘電率値は、インサートを通過するマイクロ波エネルギーの伝送損失を－３０デシベル（ｄＢ）以下にすることができる。集束されたマイクロ波のビームは、ビームの波長のサイズの４分の１（１／４）以下であり得る岩石の表面上のスポットに投影され得る。集束マイクロ波ビームが岩石の表面上のスポットに投射されると、テーパ状接触面の周りのフランジは、透過損失を更に低減することができ、５０キロワット（ｋＷ）を超えて岩石内に投射することができる。

【0147】

図７は、図１Ａのシステムと共に使用することができるマイクロ波エネルギーアプリケータ３０８の別の実施形態の斜視図である。アプリケータ３０８は、例えば図１Ａ～図６に関して本明細書で説明したようにすることができる導波路セグメント２０４に接続することができる。したがって、導波路セグメント２０４は、長方形の断面、又は他の形状を有することができ、及び／又は導波路セグメント２０４によって画定される内部チャネルは、したがって長方形であることができ、及び／又は導波路セグメント２０４は、ロボットアーム１０４の端部に配置され、アプリケータ３０８の第２のフランジ３３７に取り付けられた第１のフランジ２３６を含むことができ、及び／又は複数の導波路セグメント２０４のうちの１つ以上は、導波路セグメント２０４を互いに及び／又はマイクロ波発生器１０３に取り付けるためにフランジ又は同様の取り付け具を有する導波路システム２００に含まれることができ、及び／又はマイクロ波は、導波入口２３０で導波路セグメント２０４に入り、導波路チャネル１５０を介して導波路セグメントを通過し、導波路出口２３１で導波路セグメントを出て、アプリケータ３０８などに向かって移動することができる。

【0148】

アプリケータ入口３３２及び導波路出口２３１は、同じ又は同様の断面積を有することができる。アプリケータ入口３３２及び導波路出口２３１は、アプリケータ３０８が導波路セグメント２０４に接続され得るように位置合わせされてもよい。側壁の滑らかな内面を有する連続チャネルが、導波路入口２３０とアプリケータ出口３３３との間に形成されてもよい。

【0149】

図８Ａは、図７のマイクロ波エネルギーアプリケータ３０８の断面斜視図である。マイクロ波エネルギーアプリケータ３０８は、アプリケータ入口３３２からアプリケータ出口３３３まで長手方向に延びるチャネル３５０を画定する本体３３４を含むことができる。チャネル３５０は、ロボットアーム１０４を形成する導波路セグメント２０４の導波路チャネル１５０と電磁的に連通してもよい。導波路チャネル１５０内の空間は、チャネル３５０内の空間と連続していてもよい。アプリケータ入口３３２及びアプリケータ出口３３３は、長方形、円形、楕円形、及び多角形を含むがこれらに限定されない同じ又は異なる断面プロファイルを有することができる。アプリケータ入口３３２は、アプリケータ出口３３３よりも大きい断面積を有することができる。チャネル３５０又はその一部の断面積は、更に説明するように、例えば、チャネル内に内側に突出する様々な構造のために、アプリケータ入口３３２からアプリケータ出口３３３まで狭くなり得る。

【0150】

アプリケータ３０８は、１つ以上の隆起部３３８を含むことができる。アプリケータ３０８は、アプリケータ１０８内などに誘電体インサートを有していなくてもよい。したがって、アプリケータ３０８は、誘電体の必要性を排除することができる。隆起部３３８は、インピーダンス整合を提供することができる。隆起部３３８を有するアプリケータ３０８は、広範囲の岩石誘電率の整合を維持することができるという点で、「広帯域」設計とすることができる。

【0151】

図示のように、２つの隆起部３３８が存在してもよい。２つの隆起部３３８は、互いに対向して、例えば１８０度離れて配置されてもよい。２つの隆起部３３８は、他の角度位置に配置されてもよい。幾つかの実施形態では、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０又はそれ以上の隆起部３３８が存在してもよい。複数の隆起部３３８は、チャネル３５０の周りに等しい角度間隔を隔てて配置されてもよい。１つ以上の隆起部３３８は、チャネル３５０内で長手方向に延びてもよい。幾つかの実施形態では、１つ以上の隆起部３３８は、チャネル３５０の１つ以上の内壁３５０ｆからチャネル３５０内に径方向内向きに突出してもよい。更に説明するように、１つ以上の隆起部３３８は、チャネル３５０に沿った様々な位置で径方向内側に様々な距離で突出してもよい。１つ以上の隆起部３３８は、チャネル３５０の１つ以上の内壁３５０ｆに当接するチャネル３５０内に配置されてもよい。１つ以上の隆起部３３８は、１つ以上の隆起部３３８に当接するチャネル３５０の１つ以上の内壁３５０ｆと平行であってもよい。幾つかの実施形態では、アプリケータ入口３３２からアプリケータ出口３３３までのチャネル内への１つ以上の隆起部３３８の断面厚さを変化させることにより、チャネル３５０又はその一部を狭くすることができる。このような狭小化は、例えば、末端導波路セグメント２０４に向かう近位方向へのマイクロ波エネルギーの反射を最小限に抑える。幾つかの実施形態では、アプリケータ入口３３２からアプリケータ出口３３３へのチャネル３５０の狭小化の角度は、送信されたマイクロ波ビームの異なるレベルのコリメーションを可能にする狭小化の角度を含むことができる。

【0152】

図８Ｂは、一例の１つ以上の隆起部３３８の長手方向の断面側面図である。幾つかの実施形態では、隆起部３３８は、アプリケータ入口３３２の近くに配置することができる近位部分３３８ａと、アプリケータ出口３３３の近くに配置することができる遠位部分３３８ｃと、近位部分３３８ａと遠位部分３３８ｃとの間に配置された中間部分３３８ｂとを含むことができる。幾つかの実施形態では、隆起部３３８の断面厚さは、近位部分３３８ａから中間部分３３８ｂまで遠位方向で増大してもよい。幾つかの実施形態では、隆起部３３８の断面厚さは、中間部分３３８ｂから遠位部分３３８ｃへの遠位方向で減少してもよい。幾つかの実施形態では、隆起部３３８の中間部分３３８ｂの少なくとも一部は湾曲している。幾つかの実施形態では、隆起部３３８は、アプリケータ出口３３３の近くに配置され得る遠位部分３３８ｃ又はその近くで内側に先細ってもよい。幾つかの実施形態では、隆起部３３８は、図８Ｂにおいて方向付けられた上面であってもよく且つチャネル３５０の内側に面することができる滑らかな外面３３８´を含むことができる。滑らかな外面３３８´は、隆起部３３８が当接するチャネル壁３５０ｆから外方を向いてもよい。幾つかの実施形態では、隆起部３３８は、内部間隙３３８´´を含むことができる。間隙３３８´´は、隆起部３３８の空き領域であってもよく、隆起部３３８の重量を減少させることができる。間隙３３８´´は、例えば図示のような段差を有する複数の表面を含むことができ、チャネル壁３５０ｆに面することができる。

【0153】

幾つかの実施形態では、１つ以上の隆起部３３８は、アプリケータ出口３３３の近くの外側領域に位置する材料の上及び／又は中にマイクロ波エネルギーを効率的に伝達するように構成されてもよい。幾つかの実施形態では、材料は岩石であってもよい。幾つかの実施形態では、１つ以上の隆起部３３８は、隆起部３３８の少なくとも一部が翼形状を有する形状を含むことができる。幾つかの実施形態では、１つ以上の隆起部３３８は、マイクロ波の集束を可能にする形状を含むことができる。幾つかの実施形態では、１つ以上の隆起部３３８は、マイクロ波のエネルギーレベルの変更を可能にする形状を含むことができる。

【0154】

幾つかの実施形態では、１つ以上の隆起部３３８は、移動するように構成されてもよい。１つ以上の隆起部３３８は、アプリケータチャネル３５０の長さに沿って長手方向に移動するように構成されてもよい。幾つかの実施形態では、アプリケータチャネル３５０の長さに沿った１つ以上の隆起部３３８のこの移動は、アプリケータ出口３３３の近くの外側領域内の材料上及び／又は材料内へのマイクロ波エネルギーの伝送を最適化するように構成されてもよい。センサは、チャネル３５０内に加えられた、又は他の様態で加えられたエネルギーに関連する１つ以上のパラメータを検出することができ、そのような検出に基づいて、複数の隆起部３３８のうちの１つを移動させることができる。

【0155】

図９は、マイクロ波エネルギーアプリケータ３０８の断面側面図である。図１０は、マイクロ波エネルギーアプリケータ３０８の正面図である。アプリケータ出口３３３は、マイクロ波ビームを伝送することができる中央部分３３５を形成することができる。導波路セグメント２０４から中央部分３３５を介して受信されたマイクロ波エネルギーの伝送は、導波路チャネル１５０内のエネルギーに対する受信エネルギーの集中を可能にし得る。幾つかの実施形態では、中央部分３３５の寸法は、送信されるマイクロ波ビームの異なるレベルのコリメーションを可能にする寸法を含むことができる。幾つかの実施形態では、１つ以上の隆起部３３８の遠位部分３３８ｃの少なくとも一部は、アプリケータ出口３３３に配置された表面３３８ｄを含むことができる。表面は平面であってもよい。幾つかの実施形態では、中央部分３３５の少なくとも一方の縁部は、１つ以上の隆起部３３８の表面３３８ｄの縁部によって形成される。

【0156】

幾つかの実施形態では、アプリケータ３０８は、フランジ２４０（図４参照）を含むことができる。フランジ２４０は、中央部分３３５の周囲に延びることができる。フランジ２４０は、径方向外側に延在してもよい。フランジ２４０の断面積は、導波路２０４及び／又は導波路チャネル１５０の断面積より小さくてもよい。フランジ２４０は、アプリケータ３０８の外側のエネルギー漏れを低減するためのシールドとして作用することができ、総エネルギー伝達を増大させることができる。

【0157】

幾つかの実施形態では、アプリケータ３０８は、アプリケータ出口３３３の近くに配置された反射器３３９を含むことができる。反射器３３９は、アプリケータ出口３３３を囲むことができる。反射器３３９は、図示のように、矩形の切り欠き内側セクションを有する外側円形形状を有することができる。反射器３３９は、反射面を有する。幾つかの実施形態では、反射器３３９は放物面形状を有してもよい。幾つかの実施形態では、反射器３３９は、球形、丸みを帯びた形状、円錐形状、セグメント化された形状、又は他の形状を有することができる。幾つかの実施形態では、アプリケータ３０８は、反射器３０９の中央に吊り下げられてもよい。幾つかの実施形態では、アプリケータ３０８は、ポスト及びクランプを使用して反射器３０９の中央に吊り下げられてもよい。幾つかの実施形態では、ポストは誘電材料を含む。幾つかの実施形態では、アプリケータ３０８は、反射器３３９から電気的に絶縁されてもよい。

【0158】

幾つかの実施形態では、反射器３３９は、マイクロ波エネルギーアプリケータ３０８の伝送効率を高めるように構成されてもよい。幾つかの実施形態では、反射器３３９は、送信されたマイクロ波エネルギーの反射を最小限に抑え、及び／又は漏れを最小限に抑えるように構成することができる。幾つかの実施形態では、反射器３３９は、送信されたマイクロ波ビームの異なるレベルのコリメーションを可能にするように構成されてもよい。幾つかの実施形態では、反射器は、材料への透過マイクロ波ビームの侵入深さを最大にするように構成されてもよい。

【0159】

幾つかの実施形態では、アプリケータ３０８は、ダストカバー３３７を含むことができる。幾つかの実施形態では、ダストカバー３３７は、反射器３３９に取り付けられてもよい。幾つかの実施形態では、ダストカバー３３７は、マイクロ波透過性材料を含むことができる。幾つかの実施形態では、ダストカバー３３７は、誘電レドームを含むことができる。幾つかの実施形態では、ダストカバー３３７は、アプリケータ３０８への損傷を低減することができる。ダストカバー３３７は、円形であり、アプリケータ３０８の遠位端を覆うことができる。ダストカバー３３７は、エネルギー伝送のためにアプリケータ３０８を使用する前に除去することができる。

【0160】

図１１は、図７のマイクロ波エネルギーアプリケータ３０８の分解斜視図である。アプリケータ３０８は、図示のように、長方形の形状を有することができる。２つの隆起部３３８は、アプリケータのチャネル３５０内で互いに正反対に配置されてもよい。反射器３３９は、出口３３３からアプリケータ入口３３２に向かって近位方向に延びる放物線状などの外側円形形状を有することができる。反射器３３９の外周形状は、切り欠き内側セクション３３９ａを有してもよい。切り欠き内側セクション３３９ａは、図示のように長方形であってもよい。反射器３３９の切り欠き内側セクション３３９ａは、アプリケータ出口３３３の断面積と同じ又は同様の断面積を有することができる。反射器３３９は、切り欠き内側セクション３３９ａが、内部にチャネルを画定する矩形部分の上など、アプリケータ出口３３３の周りに嵌合することができるように構成することができる。反射器３３９は、反射器３３９がアプリケータチャネル本体の長手方向に摺動することによってアプリケータ出口３３３の周りに取り付けられ得るように構成されてもよい。

【0161】

様々な実施形態では、導波路出口２３１で導波路セグメント２０４を出るマイクロ波は、アプリケータ入口３３２でアプリケータ３０８に入ることができる。マイクロ波は、アプリケータチャネル３５０を通って出口３３３に向かって移動し続けてもよく、マイクロ波は、材料に印加するために中央部分３３５を通るビームとして送信されてもよい。

【0162】

採掘システム１００の幾つかの実施形態によれば、発生器１０３によって発生されたマイクロ波は、導波路システム２００を通って導波路セグメント２０４に導かれてもよい。マイクロ波は、導波路入口２３０を通って導波路セグメント２０４に入ることができる。次いで、マイクロ波は、導波路チャネル１５０を介して導波路セグメント２０４を通って導波路出口２３１に向かって進み、そこでアプリケータ入口３３２によって受信され得る。

【0163】

マイクロ波は、アプリケータチャネル３５０を通ってアプリケータ出口３３３に向かって移動することができる。幾つかの実施形態では、マイクロ波の伝播方向におけるアプリケータチャネル３５０の狭窄及び１つ以上の隆起部３３８によって引き起こされるインピーダンス変化は、マイクロ波のエネルギーレベル及び／又はパターンを変化させることができる。マイクロ波の伝播方向におけるアプリケータ３０８の減少する断面積はまた、導波路チャネル１５０内のエネルギーに対して最大で２倍、３倍、４倍、５倍以上、導波路セグメント２０４内のマイクロ波に対する集束マイクロ波のエネルギー密度を増大させることができる。集束された高エネルギーマイクロ波は、アプリケータ出口３３３に移動することができ、アプリケータ出口で中央部分３３５の岩石面に印加するために送信することができる。幾つかの実施形態では、アプリケータ３０８は、異なる周波数スペクトルのマイクロ波エネルギーの集束及び／又は透過を増大させるように構成されてもよい。幾つかの実施形態では、アプリケータ３０８は、他の従来のアプリケータ設計と比較して、材料の空隙及び／又は表面粗さに対する感度が低くなるように構成されてもよい。

【0164】

集束されたマイクロ波のビームは、ビームの波長のサイズの４分の１（１／４）以下であり得る岩石の表面上のスポットに投影され得る。集束マイクロ波ビームが岩石の表面上のスポットに投射されると、テーパ状接触面の周りのフランジは、透過損失を更に低減することができ、５０キロワット（ｋＷ）を超えて岩石内に投射することができる。

【0165】

幾つかの実施形態によれば、導波路システム２００によって伝送されているエネルギーは、導波路システム２００に取り付けられたセンサによってリアルタイムで測定することができる。導波路セグメント２０４には、１つ以上のセンサが取り付けられてもよい。マイクロ波発生器から放出されているエネルギーを測定することができる。アプリケータ１０８を通って岩石に伝達されるエネルギーを測定することができる。エネルギーは、導波路システム２００内の両方向（例えば、入口エネルギー及び出口エネルギー）で測定することができる。送信及び／又は反射パワーも測定することができる。周囲環境に入るパワーが測定されてもよい。

【0166】

エネルギー及び／又はパワーを追跡及び／又は測定することにより、ユーザは、どのようなパワー及び／又はエネルギーが岩石及び／又は材料に印加されているかを見ることができる。更に、エネルギー透過及び反射測定値を使用して、温度を決定することができる。これは、岩石の電磁特性が温度とともに変化し得るため、有益であり得る。

【0167】

また、１つ以上のセンサは、岩石又は材料の表面及び／又は内部の亀裂の可聴及び／又は視覚的指標を追跡するように構成されてもよい。また、地上貫通レーダが、リアルタイム及び／又は劣化後判定に使用されてもよい。

【0168】

本開示に記載された実施形態に対する様々な修正は、当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義された一般的な原理は、本開示の精神又は範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書で論じられる実施形態に限定されることを意図するものではなく、特許請求の範囲、原理、及び本明細書に開示される新規の特徴と一致する最も広い範囲が与えられるべきである。「例」という用語は、本明細書では「例、事例、又は例示としての役割を果たす」を意味するために排他的に使用される。本明細書で「例」として説明される実施形態は、特に明記しない限り、必ずしも他の実施形態よりも好ましい又は有利であると解釈されるべきではない。

【0169】

別個の実施形態の文脈で本明細書に記載される特定の特徴はまた、単一の実施形態において組み合わせて具現化されてもよい。逆に、単一の実施形態の文脈で説明される様々な特徴はまた、複数の実施形態において別々に、又は任意の適切な部分的組み合わせで具体化されてもよい。更に、特徴は、特定の組み合わせで作用するものとして前述され、最初にそのように特許請求されてもよいが、特許請求される組み合わせからの１つ以上の特徴は、場合によっては、組み合わせから削除されてもよく、特許請求される組み合わせは、部分的な組み合わせ又は部分的な組み合わせの変形に向けられてもよい。

【0170】

同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これは、所望の結果を達成するために、そのような動作が示された順序又は順次の順序で実行されること、又は全ての示された動作が実行されることを必要とすると理解されるべきではない。更に、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内にある。場合によっては、特許請求の範囲に記載された動作は、異なる順序で実行されてもよく、依然として望ましい結果を達成し得る。

【0171】

一般に、本明細書で使用される用語は、一般に、「オープン」用語として意図されることが当業者によって理解され得る（例えば、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、「含むがこれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきであり、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」という用語は、「含むがこれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきである、などである）。特定の数の導入された請求項の記載が意図される場合、そのような意図は請求項に明示的に記載され、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが当業者によって更に理解され得る。例えば、理解を助けるために、以下の添付の特許請求の範囲は、特許請求の範囲の記載を導入するための導入句「少なくとも１つ」及び「１つ以上」の使用を含むことができる。しかしながら、そのような語句の使用は、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」による請求項列挙の導入が、そのような導入された請求項列挙を含む任意の特定の請求項を、同じ請求項が導入句「１つ以上」又は「少なくとも１つ」及び「ａ」又は「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、１つのそのような列挙のみを含む実施形態に限定することを意味すると解釈されるべきではなく（例えば、「１つの（ａ）」及び／又は「１つの（ａｎ）」は、一般に、「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」又は「１つ以上の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」を意味すると解釈されるべきである）、特許請求の範囲の記載を導入するために使用される定冠詞の使用についても同じことが当てはまる。更に、たとえ特定の数の導入された請求項記載が明示的に記載されているとしても、当業者は、そのような記載が一般に少なくとも記載された数を意味する（例えば、他の修飾語を含まない「２つの列挙」の裸の列挙は、一般に、少なくとも２つの列挙、又は２つ以上の列挙を意味する）と解釈されるべきであることを認識する。更に、「Ａ、Ｂ、及びＣなどのうちの少なくとも１つ」に類似した慣例が使用される場合、一般に、そのような構成は、当業者がその慣例を理解するであろう意味で意図される（例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢとを一緒に、ＡとＣとを一緒に、ＢとＣとを一緒に、及び／又はＡとＢとＣとを一緒に有するシステムなどを含むが、これらに限定されない）。「Ａ、Ｂ、又はＣなどのうちの少なくとも１つ」に類似した慣例が使用される場合、一般に、そのような構成は、当業者が慣例を理解するであろうという意味で意図される（例えば、「Ａ、Ｂ、又はＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢとを一緒に、ＡとＣとを一緒に、ＢとＣとを一緒に、及び／又はＡとＢとＣとを一緒に有するシステムなどを含むが、これらに限定されない）。２つ以上の代替的な用語を提示する実質的に任意の選言的な単語及び／又は句は、明細書、特許請求の範囲、又は図面のいずれかにかかわらず、用語の１つ、用語のいずれか、又は両方の用語を含む可能性を考慮すると理解されるべきであることが当業者によって更に理解され得る。例えば、「Ａ又はＢ」という語句は、「Ａ」又は「Ｂ」又は「Ａ及びＢ」の可能性を含むと理解される。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】

【国際調査報告】