电子致失能设备和使目标失能的方法技术

一种电子致失能设备（２００）包括第一和第二电极（Ｅ１，Ｅ２），用于与一个目标动物或人类接触。所述设备通过提供经过电极从而经过目标的电流来致使目标失能。为了确保适当的电流流动，设备在相对较短的时间之中在电极之间施加相对较高的电压，以电离可能由于电极放置而存在的空气隙。在短时段之后，较低的电压被用于维持经过电极的致失能电流流动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于使动物或人类目标失去能力的设备；以及用于在电极和目标之间有空气隙的电路中提供经过电极和目标的电流的方法。最初的眩晕枪是在20世纪60年代由Jack Cover专利技术的。通过递送高电压脉冲序列到目标的皮肤内，使得流经目标的电流干扰目标的神经肌肉系统，这种现有技术眩晕枪使得目标丧失能力。较低功率的系统引起眩晕效应。较高功率的系统引起不自觉的肌肉收缩。在两种设计中制做了诸如眩晕枪这样的电子致失能设备。第一种设计使电极固定到枪上。在操作中，用户建立电极到目标的直接接触。第二种设计通过发射一对镖箭，在远程目标上操作。每个镖箭包括一个电极，该电极通常包括一个带倒钩的尖端。镖箭与目标所着的衣服啮合，或者与目标的皮肤啮合。在大多数情况下，在电极之一或两者与目标的皮肤之间存在高阻抗空气隙，因为电极之一或两者与目标的衣服接触，而不是刺入目标的皮肤。常规眩晕枪100可根据图1的功能框图来实现。在眩晕枪100中，闭合安全开关S1将一个电池102连接到一个微处理器电路124，并将眩晕枪置于“待命”并准备好发射的配置中。随后板机开关S2的闭合引起微处理器124激活高电压电源104。高电压电源104输出约2000伏特的脉冲电压，该脉冲电压被耦合以将一个电容器106充电到2000伏特电源输出电压。当火花隙GAP1之间的电压超过空气的电离电压时，一个相对高的电压出现在变压器108的初级绕组两端。变压器108将此电压逐步升高到电极E1和E2之间的约50000伏特，电离目标处的空气隙GAPA和GAPB中的空气，该目标被模拟为一个阻抗为Z1的负载。从而一个相对较高的电压被施加到负载Z1。由于电容器106的输出电压迅速降低，流经火花隙GAP1的电流减小，引起火花隙中的空气消电离，并且继续开始一个开路阻抗。火花隙GAP1的这一“重断开”定义了施加到电极E1和E2的每个输出脉冲的结束。图1所示类型的典型眩晕枪每秒产生五至二十个脉冲。Scottsdale，Arizona的Taser International(泰瑟枪国际)已生产了几年图1所示类型的称为Taser_M18型和M26型眩晕枪的眩晕枪。像这样的高功率眩晕枪通常结合一个储能电容器106，其电容为约0.2微法至约0.88微法。希望能够使穿着诸如皮革或织物上衣这样的衣服的目标失去能力。衣服起了在目标的皮肤和一个电极之间建立约0.6cm(0.25英寸)至约2.5cm(1英寸)的空隙的作用。一个约50000伏特的输出电压将会电离这么长的空气隙，并且支持足以导致目标中的肌肉收缩的电流。有了高功率眩晕枪，例如M18和M26眩晕枪，流过间隔开的眩晕枪输出电极间的电流幅度将会引起许多骨骼肌群组刚性收缩。对于人类目标，眩晕枪使得目标失去保持直立、平衡姿势的能力。因此，目标倒向地面并且丧失能力。在约50000伏特处，输出电极E1和E2与目标之间的GAPA和GAPB中之一或两者中的空气电离，电流开始流经电极E1和E2。当电极E1和E2被呈现一个阻抗相对较低的负载Z1，而不是一个或多个高阻抗空气隙时，眩晕枪输出电压将会降至低得多的电平。例如，在人类目标并且探针与探针间隔约为25cm(10英寸)的情况下，M26型眩晕枪的输出电压将从约55000伏特降到约5000伏特。常规眩晕枪展现这种迅速的电压降低，因为这种眩晕枪被调节为只在单个模式中操作，以便在一个阻抗非常高、接近无穷大的空气隙之间稳定地产生一个电弧。在经过电极和目标处的一个或多个空气隙形成一个低阻抗电路后，有效眩晕枪负载阻抗下降到目标的阻抗，一般约为1000欧姆或更小。典型人类对象将会呈现约2000欧姆的负载阻抗。常规眩晕枪必须被设计成具有引起目标处的一个或多个阻抗非常高的空气隙之间的电离的能力。因此，这种眩晕枪被设计成了产生从约50000到约60000伏特的输出。电离后，空气隙阻抗降低到非常低的水平，而眩晕枪继续在相同模式中操作，递送电流或电荷到现在阻抗很低的目标中。因此，以上所讨论的常规高功率、高电压眩晕枪100操作起来效率相对较低，在相对较高的电池功耗下产生相对较低的电肌肉效应。在电容器106处所测得的，M26眩晕枪递送约26瓦特的输出功率。由于高电压电源的效率低下，电池以15脉冲每秒的脉冲速率提供约35瓦特。由于产生高电压、高功率输出信号的要求，M26眩晕枪要求相对较大和相对较重的八个AA电池组102。此外，M26眩晕枪功率生成固态元件104、电容器106、升压变压器108和变压器108的初级侧上的有关部件必须以相对较高的电流和较高的电压(2000伏特)操作，而变压器108的次级侧的部件必须在反复暴露到甚至更高的电压(50000伏特)的情况下操作。在没有本专利技术的设备和方法的情况下，制造和操作电子致失能设备的成本将会限制这些武器对于法律实施和个人安全的使用。
技术实现思路
根据本专利技术的各种方面的一种用于致使一个目标失能的电子致失能设备，包括第一和第二电极，以在所述目标上建立第一和第二间隔开的接触点；以及一个高电压电源，用于生成递送在所述目标上的第一和第二接触点之间的一个输出电压，以在一个电极生成一个正电势，在另一个电极生成一个负电势。根据本专利技术的各种方面的一种用于致使一个目标失能的方法，包括从一个第一储能设备提供一个第一信号给所述目标，以电离所述目标处的一个空气隙；以及从一个第二储能设备提供一个第二信号给所述目标，以继续经过所述空气隙和经过所述目标的一个电流。根据本专利技术的各种方面的一种用于致使一个目标失能的设备，包括一个电路，用于从一个第一储能设备提供一个第一信号给所述目标，以电离所述目标处的一个空气隙；以及一个电路，用于从一个第二储能设备提供一个第二信号给所述目标，以继续经过所述空气隙和经过所述目标的一个电流。根据本专利技术的各种方面的一种用于为由一个电池操作的设备监视电池容量的方法，包括监视所述设备的多个模式中的一个操作模式；测量所述设备在所述多个模式中的各个操作模式中操作的时间；存储原始电池容量的标记和与所述多个模式中的每个操作模式相关的一个电池容量消耗比率的标记；以及根据从操作模式监视装置、从操作时间监视装置和从存储器接收到的数据计算一个消耗的电池能力。根据本专利技术的各种方面的一种用于一个设备的保用信息系统，包括一个电路；用于存储一个保用持续时间的标记；一个电路，用于存储所述保用的一个开始时间；以及一个电路，用于提供用于操作所述设备的功率。所述系统还可作为所述设备的一个操作者可替换部件，即作为一个有助于延长保用的替换系统来提供。根据本专利技术的各种方面的一种方法，用于提供保用信息给由所述保用覆盖的设备的处理器，所述方法包括存储一个保用持续时间的标记；存储所述保用的一个开始时间；以及提供功率用于操作所述设备。所述方法还可包括提供一个替换模块作为所述设备的一个操作者可替换部件，所述替换模块执行所述标记的存储、所述开始时间的存储以及提供功率，从而有助于延长保用。附图说明以下将参考附图来描述本专利技术的系统和方法，附图中类似的数字表示类似的元件，并且图1是现有技术的一种眩晕枪的功能框图；图2是根据本专利技术的各种方面的一种电子致失能设备的功能框图；图3是示出图2的电路部分201的一个一般化输出电压波形的图；图4是示出图2的电路部分203的一个一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于致使一个目标失能的电子致失能设备，包括：ａ．第一和第二电极，用于在所述目标上建立第一和第二间隔开的接触点，其中一个高阻抗空气隙可存在于所述电极中的至少一个与所述目标之间；以及ｂ．一个电源，用于在一个第一模式中操作，以在一个第一时间间隔期间，在所述第一和第二电极之间生成一个第一高电压、短持续时间输出，以电离所述空气隙中的空气，以将所述空气隙之间的高阻抗降低到一个较低的阻抗，以允许在一个较低的电压电平下电流流过所述空气隙之间；并且用于随后在一个第二模式中操作，以在一个第二时间间隔期间在所述第一和第二电极之间生成一个第二较低电压输出，以保持所述第一和第二电极之间以及所述目标上的第一和第二接触点之间的电流流动，以允许所述电流经过所述目标。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-2-11 10/364,164;US 2003-5-29 10/447,4471.一种用于致使一个目标失能的电子致失能设备，包括a.第一和第二电极，用于在所述目标上建立第一和第二间隔开的接触点，其中一个高阻抗空气隙可存在于所述电极中的至少一个与所述目标之间；以及b.一个电源，用于在一个第一模式中操作，以在一个第一时间间隔期间，在所述第一和第二电极之间生成一个第一高电压、短持续时间输出，以电离所述空气隙中的空气，以将所述空气隙之间的高阻抗降低到一个较低的阻抗，以允许在一个较低的电压电平下电流流过所述空气隙之间；并且用于随后在一个第二模式中操作，以在一个第二时间间隔期间在所述第一和第二电极之间生成一个第二较低电压输出，以保持所述第一和第二电极之间以及所述目标上的第一和第二接触点之间的电流流动，以允许所述电流经过所述目标。2.一种用于致使一个目标失能的电子致失能设备，包括a.第一和第二电极，用于在所述目标上建立第一和第二间隔开的接触点，其中一个高阻抗空气隙可存在于所述电极中的至少一个与所述目标之间；b.一个高电压电源，用于生成一个输出电压；以及c.一个高电压电源输出电路，所述高电压电源输出电路在所述第一和第二电极之间生成一个第一高电压输出，以电离所述空气隙中的空气，以将所述空气隙之间的高阻抗降低到一个较低的阻抗，以在一个较低的电压电平下允许所述空气隙之间的电流流动；并且用于随后允许一个第二较低电压输出，以引起电流在所述第一和第二电极之间以及所述目标上的第一和第二接触点之间流动，以允许电流经过所述目标。3.一种用于致使一个目标失能的电子致失能设备，包括a.第一和第二电极，用于在所述目标上建立第一和第二间隔开的接触点，其中一个高阻抗空气隙可存在于所述电极中的至少一个与所述目标之间；b.一个高电压电源，用于生成一个输出电压；以及c.用于所述高电压电源的一个可切换输出电路，用于切换到一个第一输出电路配置并在所述第一输出电路配置中操作，以在一个第一时间间隔期间，在所述第一和第二电极之间生成一个第一高电压输出，以电离所述空气隙中的空气，并将所述空气隙之间的高阻抗降低到一个较低的阻抗，以在一个较低的电压电平下允许所述空气隙之间的电流流动；并且用于随后切换到一个第二输出电路配置并且在所述第二输出电路配置中操作，以在一个第二时间间隔期间，在所述第一和第二电极之间生成一个第二较低电压输出，以保持所述第一和第二电极之间以及所述目标上的第一和第二接触点之间的电流流动，以允许电流经过所述目标。4.如权利要求3所述的电子致失能设备，其中所述可切换输出电路包括a.一个高电压输出电路，用于在所述第一时间间隔期间在所述第一和第二电极之间生成一个相对较高电压的输出；以及b.一个低电压输出电路，用于在所述第二时间间隔期间在所述第一和第二电极之间生成一个相对较低电压的输出。5.如权利要求4所述的电子致失能设备，其中所述高电压输出电路包括a.一个第一储能电容器；b.耦合在所述第一储存能电容器与所述第一电极之间的一个电压转换电路，用于将所述储能电容器的电压从一个第一电平升高到一个较高的第二电平；以及c.一个第一开关，用于在所述第一储能电容器上的电压达到一个第一预定电平之后，闭合以将所述高电压输出电路耦合在所述第一和第二电极之间。6.如权利要求5所述的电子致失能设备，其中所述低电压输出电路包括a.一个第二储能电容器；以及b.一个第二开关，用于大约在所述第一高电压输出已电离所述空气隙中的空气时，闭合以将所述第二储能电容器耦合在所述第一和第二电极之间。7.如权利要求6所述的电子致失能设备，其中所述第一储能电容器和所述第二储能电容器各自接收来自所述高电压电源的一个充电电流。8.如权利要求7所述的电子致失能设备，其中在所述第二开关闭合以后，所述第一开关断开，以使所述高电压输出电路与所述第一和第二电极解耦。9.如权利要求8所述的电子致失能设备，其中所述第一开关的闭合定义一个时间T1。10.如权利要求9所述的电子致失能设备，其中所述第二开关的闭合定义一个时间T2。11.如权利要求8所述的电子致失能设备，其中所述第二开关被配置为在所述第二储能电容器电压降到一个预定的电平以下时断开，并定义一个时间T3。12.如权利要求10所述的电子致失能设备，其中所述第一和第二开关的断开和闭合状态之间的关系由下表定义13.如权利要求12所述的电子致失能设备，其中所述第一和第二开关包括电压激活的开关。14.如权利要求13所述的电子致失能设备，其中所述第一和第二电压激活的开关包括火花隙，并且其中所述第一火花隙的击穿电压低于所述第二火花隙的击穿电压。15.如权利要求14所述的电子致失能设备，其中所述第一储能电容器的额定电容充分大于所述第二储能电容器的额定电容。16.如权利要求12所述的电子致失能设备，还包括a.一个板机开关，用于激活和取消激活所述电子致失能设备；以及b.一个控制器，用于感测所述板机开关的配置，并且用于控制所述高电压电源的操作。17.如权利要求16所述的电子致失能设备，其中所述板机开关的闭合定义一个时间T0，并且促使所述控制器激活所述高电压电源的电压转换级。18.如权利要求17所述的电子致失能设备，其中在时间T3，所述控制器随后取消激活所述高电压电源的电压转换级。19.如权利要求18所述的电子致失能设备，其中所述控制器保持所述高电压电源电压转换级的取消激活状态，直到一个时间T4，以保持对应于一个预设的脉冲重复率的一个固定脉冲重复率。20.如权利要求19所述的电子致失能设备，其中所述控制器重复地激活和取消激活所述高电压电源，以保持所述固定脉冲重复率。21.如权利要求7所述的电子致失能设备，其中电压转换电路包括一个电压乘法器。22.如权利要求21所述的电子致失能设备，其中所述电压乘法器包括一个升压变压器。23.如权利要求22所述的电子致失能设备，其中所述升压变压器包括一个初级绕组和一个次级绕组，并且其中所述初级绕组与所述第一储能电容器的放电通路串联耦合。24.如权利要求23所述的电子致失能设备，其中所述升压变压器次级绕组与所述第二储能电容器的放电路径串联耦合。25.如权利要求7所述的电子致失能设备，还包括一个第三储能电容器，所述第三储能电容器具有耦合到所述高电压电源电压转换级的输出的一个第一引线以及耦合到所述第二电极的一个第二引线。26.如权利要求12所述的电子致失能设备，其中所述T2-T3时间间隔约为1.5微秒，并且其中所述T2-T3时间间隔约为50微秒。27.如权利要求14所述的电子致失能设备，其中所述第一火花隙的击穿电压约为2000伏特，并且其中所述第二火花隙的击穿电压约为3000伏特。28.如权利要求7所述的电子致失能设备，其中所述第一储能电容器的额定电容约为0.14微法，并且其中所述第二储能电容器的额定电容基本上等于或小于约0.02微法。29.一种用于致使一个目标失能的电子致失能设备，包括a.第一和第二电极，用于在所述目标上建立第一和第二间隔开的接触点，其中一个高阻抗空气隙可存在于所述电极中的至少一个与所述目标之间；以及b.一个高电压电源，所述高电压电源具有一个电压转换级，用于接收一个低电压DC输入以及用于在一个输出端生成一个充分增大的DC输出电压；c.一个高电压输出电路，所述高电压输出电路耦合到所述电压转换级输出端，用于在一个时间间隔T1-T2期间，在所述第一和第二电极之间生成一个高电压输出；以及d.一个低电压输出电路，所述低电压输出电路耦合到所述电压转换级输出端，用于在一个时间间隔T2-T3期间，在所述第一和第二电极之间生成一个较低电压的输出。30.如权利要求29所述的电子致失能设备，其中a.所述高电压输出电路包括一个第一储能电容器，所述第一储能电容器耦合到所述高电压电源电压转换级的输出端，用于在一个时间间隔T0-T1期间，从所述高电压电源接收一个充电电流；以及b.所述低电压输出电路包括一个第二储能电容器，所述第二储能电容器与所述高电压电源电压转换级的输出端并联耦合，用于在所述时间间隔T0-T1期间接收来自所述高电压电源的所述充电电流。31.如权利要求30所述的电子致失能设备，其中所述高电压输出级还包括a.一个电压乘法器，所述电压乘法器耦合在所述第一储能电容器和所述第一电极之间，用于将所述储能电容器电压升高到一个高电平；以及b.一个第一开关，用于在所述第一储能电容器上的电压达到一个第一预定电平时，闭合以将所述高电压输出电路耦合在所述第一和第二电极之间。32.如权利要求31所述的电子致失能设备，其中所述低电压输出电路还包括一个第二开关，用于在由所述高电压输出电路施加在所述第一和第二电极之间的电压建立一个允许电流在一个低电压下流动的电弧之后，闭合以将所述第二储能电容器耦合在所述第一和第二电极之间。33.如权利要求32所述的电子致失能设备，其中当所述第二开关闭合时，所述第一开关断开，以使所述高电压输出电路与所述第一和第二电极解耦。34.如权利要求33所述的电子致失能设备，其中所述第一第二开关包括火花隙开关。35.如权利要求34所述的电子致失能设备，其中所述第一火花隙开关的击穿电压低于所述第二火花隙开关的击穿电压。36.如权利要求35所述的电子致失能设备，其中所述第一储能电容器的额定电容充分大于所述第二储能电容器的额定电容。37.如权利要求32所述的电子致失能设备，还包括a.一个板机开关，用于激活和取消激活所述电子致失能设备；以及b.一个控制器，用于感测所述板机开关的配置，并且用于控制所述高电压电源的操作。38.如权利要求37所述的电子致失能设备，其中所述电压乘法器包括一个升压变压器。39.一种用于致使一个目标失能的方法，包括a.在一个第一时间间隔期间将一个充电电流引向第一和第二储能电容器；b.感测所述第一储能电容器上的电压，并且当所述第一储能电容器电压超过一个第一电压阈值时，将所述第一储能电容器耦合到一个电压乘法器；c.在一个第二时间间隔期间，经由所述电压乘法器对所述第一储能电容器放电，以在第一和第二输出电极之间生成一个乘后的输出电压，同时将所述输出电极接近放置在所述目标附近，以在所述目标上建立第一和第二间隔开的计划接触点，其中一个高阻抗空气隙可存在于所述电极中的至少一个与所述目标之间；d.在所述第一和第二电极之间建立一个电流流动，以在所述空气隙之间产生一个阻抗降低的电离后的通路，以将先前存在于所述空气隙之间的所述高阻抗降低到一个充分低得多的阻抗；以及e.在所述第一储能电容器放电时，感测施加在所述第一和第二电极之间的电压，并且在一个第三时间间隔期间，将所述第二储能电容器耦合在所述第一和第二电极之间，以经由建立在所述空气隙之间的所述阻抗降低的电离后的通路释放电流，以保持所述第一和第二电极之间的电流流动。40.如权利要求39所述的方法，其中在所述第一时间间隔期间，所述第一和第二储能电容器被充电到基本上相等的电平。41.如权利要求40所述的方法，其中所述第一储能电容器的额定电容充分超过所述第二储能电容器的额定电容。42.如权利要求39所述的方法，其中所述电压乘法器包括一个升压变压器，所述升压变压器具有初级绕组和次级绕组，并且其中来自所述第一储能电容器的所述放电电流经过所述初级变压器绕组。43.如权利要求39所述的方法，其中在所述第二时间间隔期间生成的所述乘后的输出电压充分超过所述第一电平。44.如权利要求39所述的方法，其中所述第二时间间隔的持续时间充分短于所述第三时间间隔的持续时间。45.如权利要求44所述的方法，其中感测所述第一储能电容器上的电压是由一个第一火花隙执行的，所述第一火花隙具有一个基本上等于所述第一电压阈值的第一击穿电压。46.如权利要求45所述的方法，其中在所述第一储能电容器被放电时感测施加到所述第一和第二电极上的电压是由一个第二火花隙执行的，所述第二火花隙具有一个基本上等于所述第二电压阈值的第二击穿电压。47.如权利要求39所述的方法，其中所述目标是一个远程目标，还包括第一和第二镖箭，所述第一和第二镖箭被单独长度的柔软导线耦合到所述第一和第二输出电极，所述导线长度足够跨越所述输出电极与所述远程目标之间的距离。48.如权利要求47所述的方法还包括从所述输出电极附近的一个第一地点向所述远程目标推进所述镖箭。49.如权利要求48所述的方法，其中所述第一和第二镖箭包括耦合到所述单独长度的柔软导线的导电尖端。50.如权利要求39所述的方法，还包括当感测到的电压超过所述第二电压阈值时，将所述第二储能电容器耦合在所述第一和第二电极之间。51.一种用于致使一个目标失能的电子致失能设备，包括a.第一和第二电极，用于在所述目标上建立第一和第二间隔开的接触点；b.一个高电压电源，所述高电压电源生成在脉冲中递送到所述目标的一个输出电压；以及c.一个电路，所述电路响应于一个反馈信号而控制脉冲之间的时间。52.一种用于致使一个目标失能的电子致失能设备，包括a.第一和第二电极，用于在所述目标上建立第一和第二间隔开的接触点；b.一个高电压电源，所述高电压电源在所述第一电极处生成相对于地面的一个正电压，并且在所述第二电极处生成相对于地面的一个负电压。53.一种用于致使一个目标失能的方法，包括在一个第一电压下提供一个信号，以电离所述目标处的一个空气隙；以及在一个幅度小于所述第一电压的第二电压下提供所述信号，以继续经过所述目标的电流流动。54.一种用于由一个电池操作的设备的电池容量监视器，所述监视器包括a.操作模式监视装置，用于监视所述设备的多个模式之中的一个操作模式；b.操作时间监视装置，用于测量所述设备在所述多个模式之中的每个操作模式中操作的时间；c.一个存储器，所述存储器存储原始电池容量的标记以及与所述多个操作模式之中的每个操作模式相关联的电池容量消耗率的标记；d.用于根据从所述操作模式监视装置、从所述操作时间监视装置和所述存储器接收到的数据而计算一个所消耗的电池容量的装置。55.如权利要求54所述的电池容量监视系统，其中所述电子设备包括一个电子致失能设备。56.如权利要求55所述的电池容量监视系统，其中所述电子致失能设备被包装在一个外壳中，所述外壳具有一个电池插座，并且其中所述电池被包装在一个可移除电池模块中，所述可移除电池模块的尺寸适合装在所述电子致失能设备电池插座内。57.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：马涅H内赫姆，
申请(专利权)人：天射国际公司，
类型：发明
国别省市：US[]