电子致失能设备制造技术

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】

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 Sl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。随后扳机开关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GAPl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El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Zl的负载。 从而一个相对较高的电压被施加到负载Zl。由于电容器106的输出电压迅速降低，流经火花隙GAPl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 GAPl的这一“重断开”定义了施加到电极El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 ( ^τ^Ι&ΗΙ^ ) B^zfe7/L^S 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(l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El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El和E2。当电极El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眩晕枪递迭约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
根据本专利技术的第一方面，提供了一种电子致失能装置，用于与至少一个提供电极一起使用以导通经过一个目标的电流，以在该目标的骨胳肌中产生收缩以阻止所述目标运动，所述装置包括升压变压器，具有初级绕组和次级绕组；第一电路，包括所述初级绕组和第一电容器，所述第一电容器具有跨所述第一电容器两端的第一电压；以及串联电路，包括第二电容器和所述变压器的所述次级绕组，所述第二电容器具有跨所述第二电容器两端的第二电压；其中在用所述电极操作时，所述变压器初始施加一个幅度大于所述第一电压和所述第二电压的电压到所述电极上，所述电极与所述串联电路相串联，并且所述电流初始响应于所述第一电容器的放电以及继续响应于所述第一电容器和所述第二电容器的放电°各根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于在目标的骨胳肌中产生收缩的设备，该设备与至少一个提供电极一起使用，该设备包括电源；第一电路，其耦合所述电源至所述电极以用于导通经过所述目标的电流，所述第一电路具有第一输出阻抗；以及第二电路，其耦合所述电源至所述电极以用于导通经过所述目标的电流，所述第二电路具有小于所述第一输出阻抗的第二输出阻抗，其中所述第一电路提供第一最大绝对值的电流；所述第二电路提供小于所述第一最大绝对值的第二最大绝对值的电流；及经过所述目标且通过所述电极的所述电流包括每秒五或更多个脉冲以在所述目标的骨胳肌中产生收缩以阻止所述目标运动。根据本专利技术的的第三方面，提供了一种用于阻止目标运动的设备，该设备与至少一个提供电极一起使用以导通经过所述目标的电流，该设备包括升压变压器，具有初级绕组和次级绕组，所述电极被耦合以从来自次级绕组的电流接收能量；第一电容器，其通过所述初级绕组放电以提供能量给所述电流，从而所述电流在所述电极和所述目标之间串连地建立电弧；以及第二电容器，其通过所述次级绕组放电以提供能量给通过所述建立的电弧的所述电流；第一火花隙，串联在所述第一电容器和所述初级绕组之间；以及第二火花隙， 串联在所述第二电容器和所述次级绕组之间，其导通以放电所述第二电容器；其中所述第二火花隙的击穿电压大于所述第一火花隙的击穿电压；以及所述电流在目标的骨胳肌中产生收缩以阻止所述目标运动。根据本专利技术的第四方面，提供了一种用于阻止目标运动的设备，该设备与提供的电极一起使用，所述提供的电极用于导通经过所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子致失能装置，用于与至少一个提供电极一起使用以导通经过一个目标的电流，以在该目标的骨胳肌中产生收缩以阻止所述目标运动，所述装置包括：　　　　升压变压器，具有初级绕组和次级绕组；　　　　第一电路，包括所述初级绕组和第一电容器，所述第一电容器具有跨所述第一电容器两端的第一电压；以及　　　　串联电路，包括第二电容器和所述变压器的所述次级绕组，所述第二电容器具有跨所述第二电容器两端的第二电压；其中　　　　在用所述电极操作时，所述变压器初始施加一个幅度大于所述第一电压和所述第二电压的电压到所述电极上，所述电极与所述串联电路相串联，并且所述电流初始响应于所述第一电容器的放电以及继续响应于所述第一电容器和所述第二电容器的放电。

【技术特征摘要】
US 2003-2-11 10/364,164;US 2003-5-29 10/447,447书旨在覆盖本发明的所有这种落在本发明的真实精神和范围内的修改。权利要求1.一种电子致失能装置，用于与至少一个提供电极一起使用以导通经过一个目标的电流，以在该目标的骨胳肌中产生收缩以阻止所述目标运动，所述装置包括升压变压器，具有初级绕组和次级绕组；第一电路，包括所述初级绕组和第一电容器，所述第一电容器具有跨所述第一电容器两端的第一电压；以及串联电路，包括第二电容器和所述变压器的所述次级绕组，所述第二电容器具有跨所述第二电容器两端的第二电压；其中在用所述电极操作时，所述变压器初始施加一个幅度大于所述第一电压和所述第二电压的电压到所述电极上，所述电极与所述串联电路相串联，并且所述电流初始响应于所述第一电容器的放电以及继续响应于所述第一电容器和所述第二电容器的放电。2.如权利要求1所述的装置，其中所述第一电容器具有高于所述第二电容器的电容。3.如权利要求1所述的装置，其中所述第一电容器具有约0.07微法的电容。4.如权利要求1所述的装置，其中所述第二电容器具有约0.01微法的电容。5.如权利要求1所述的装置，其中所述第一电容器与所述第二电容器的电容之比约为7。6.如权利要求1所述的装置，其中所述电流包括脉冲；以及用于在所述脉冲期间通过放电释放的存储在所述第一电容器上的能量与存储在所述第二电容器上的能量之和约为0. 16焦耳。7.如权利要求1所述的装置，其中用于对所述第一电容器放电的第一持续时间小于用于对所述第二电容器放电的第二持续时间。8.如权利要求7所述的装置，其中所述第一持续时间约为1.5微秒。9.如权利要求7所述的装置，其中所述第二持续时间约为50微秒。10.如权利要求1所述的装置，其中所述第一电路还包括开关，所述开关在第一时间段期间是断开的，在第二时间段期间是闭合的，其中所述第一电容器在所述第一时间段期间充电，在所述第二时间段期间放电。11.如权利要求10所述的装置，其中所述第一时间段期间响应于所述第一电压达到一个预定幅值而结束。12.如权利要求10所述的装置，其中所述开关包括一个火花隙。13.如权利要求1所述的装置，其中所述串联电路还包括开关，所述开关在第一时间段期间是断开的，在第二时间段期间是闭合的，其中所述第二电容器在所述第一时间段期间充电，在所述第二时间段期间放电。14.如权利要求13所述的装置，其中所述第一时间段期间响应于所述第一电压达到一个预定幅值而结束。15.如权利要求13所述的装置，其中所述开关包括一个火花隙。16.如权利要求1所述的装置，其中所述第一电路还包括第一火花隙，所述第一火花隙具有第一击穿电压；所述串联电路还包括第二火花隙，所述第二火花隙具有第二击穿电压；以及所述第二击穿电压大于所述第一击穿电压。17.如权利要求1所述的装置，还用于与第二提供的电极一起使用，其中所述变压器还包括第二次级绕组，所述第二次级绕组在操作中耦合到所述第二电极。18.一种用于在目标的骨胳肌中产生收缩的设备，该设备与至少一个提供电极一起使用，该设备包括电源；第一电路，其耦合所述电源至所述电极以用于导通经过所述目标的电流，所述第一电路具有第一输出阻抗；以及第二电路，其耦合所述电源至所述电极以用于导通经过所述目标的电流，所述第二电路具有小于所述第一输出阻抗的第二输出阻抗，其中所述第一电路提供第一最大绝对值的电流；所述第二电路提供小于所述第一最大绝对值的第二最大绝对值的电流；及经过所述目标且通过所述电极的所述电流包括每秒五或更多个脉冲以在所述目标的骨胳肌中产生收缩以阻止所述目标运动。19.根据权利要求18的设备，其中所述第一电路包括开关。20.根据权利要求19的设备，其中所述开关导通以传导所述电流。21.根据权利要求20的设备，其中所述电源包括电容器，以及所述开关响应于所述电容器的充电而开始导通。22.根据权利要求18的设备，其中所述设备还包括变压器，所述变压器把所述电源耦合到所述电极，所述变压器包括初级绕组和次级绕组；所述第一电路包括所述初级绕组；以及所示第二电路包括所述次级绕组。23.根据权利要求22的设备，其中所述变压器具有用于升压的绕组比。24.根据权利要求18的设备，其中所述电源包括电容器，以及所述电流响应于所述电容器的放电。25.根据权利要求18的设备，其中所述电源包括第一电容器和第二电容器；当开始导通所述电流时，所述第一电容器具有跨所述第一电容器的第一电压； 当开始导通所述电流时，所述第二电容器具有跨所述第二电容器的第二电压； 所述第一电压的幅度不同于所述第二电压的幅度。26.根据权利要求25的设备，其中所述第一电压幅度小于所述第二电压幅度。27.根据权利要求18的设备，其中所述电源包括第一电容器和第二电容器；所述第一电路至少耦合所述第一电容器到所述目标以及所述第二电路耦合所述第二电容器到所述目标。28.根据权利要求18的设备，其中所述第二电路在所述电极和所述目标之间的气隙开始导通所述电流之后把能量从所述电源耦合到所述目标。29.根据权利要求28的设备，其中所述第一电路的操作使所述气隙开始导通所述电流。30.根据权利要求18的设备，其中所述第二输出阻抗小于所述第一输出阻抗。31.根据权利要求18的设备，其中还包括所述电极及第二电极，所述电极和第二电极用于导通电流通过所述目标。32.根据权利要求18的设备，其中所述第一电路耦合所述电源的第一电容器到所述目标以在第一时间段放电所述第一电容器；所述第二电路耦合所述电源的第二电容器到所述目标以在第二时间段放电所述第二电容器；以及所述第二时间段与所述第一时间段重叠以使所述电流继续流过所述目标。33.一种用于阻止目标运动的设备，该设备与至少一个提供电极一起使用以导通经过所述目标的电流，该设备包括升压变压器，具有初级绕组和次级绕组，所述电极被耦合以从来自次级绕组的电流接收能量；第一电容器，其通过所述初级绕组放电以提供能量给所...

【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[美国]