[发明专利]电子致失能设备

说明书

本申请是申请号为200480004012.6、申请日为2004年2月11日、发明名称为“电子致失能设备”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明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发明的。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GAP_A和GAP_B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GAP_A和GAP_B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。