JP4183726B2 - 電子式無力化装置 - Google Patents

Description

本発明は動物または人間の標的を無力化するための装置、および電極と標的との間のエアギャップを有する回路内で電極と標的を通過する電流を供給するための方法に関する。

最初のスタンガンは１９６０年代にＪａｃｋ Ｃｏｖｅｒによって考案された。そのような先行技術のスタンガンは、標的を通って流れる電流が標的の神経筋肉系に妨害を与えるように一連の高電圧パルスを標的の皮膚に供給することによって標的を無力化する。低い電力システムは衝撃効果を生じさせる。高い電力システムは不随意筋収縮を生じさせる。スタンガンのような電子式無力化装置は２つの設計で作製されてきた。第１の設計は銃に固定された電極を有する。動作時に、使用者は標的に対する電極の直接接触を達成する。第２の設計は一対のダーツを発射することによって遠隔の標的に動作する。各々のダーツは電極を含み、それが通常では棘のある先端を有する。ダーツは標的の着ている衣服に係合するか、または標的の皮膚に係合するかのどちらかである。ほとんどのケースで、電極の一方もしくは両方が標的の皮膚を貫通せずに標的の衣服に接触するので、電極の一方もしくは両方と標的の皮膚との間に高インピーダンスのエアギャップが存在する。

従来式のスタンガン１００は図１の機能ブロック図に従って導入されることが可能である。スタンガン１００では、安全スイッチＳ１を閉じる操作がバッテリー１０２をマイクロプロセッサ回路１２４へと接続し、スタンガン１００を「武装状態」および発砲設定に準備の整った状態にセットする。それに続いてトリガスイッチＳ２を閉じる操作は、マイクロプロセッサ１２４が高電圧電源１０４を作動させる原因となる。高電圧電源１０４は約２，０００ボルトのパルス電圧を出力し、それがコンデンサ１０６を２，０００ボルト電源出力電圧へと充電するように連結される。スパークギャップＧＡＰ１の電圧が空気の電離電圧を超えるとき、変圧器１０８の一次巻き線に比較的高い電圧が現れる。変圧器１０８はこの電圧を、電極Ｅ１とＥ２にまたがる約５０，０００ボルトへと昇圧し、インピーダンスＺ１を有する負荷としてモデル化された標的でエアギャップＧＡＰ_ＡとＧＡＰ_Ｂ内の空気を電離させる。それにより、比較的高い電圧が負荷Ｚ１に印加される。コンデンサ１０６の出力電圧は急速に低下するのでスパークギャップＧＡＰ１を流れる電流が減少し、スパークギャップ内の空気を脱イオン化させ、開回路インピーダンスを復旧させる。スパークギャップＧＡＰ１のこの「再開放」は電極Ｅ１とＥ２に供給される各出力パルスの終局を規定する。図１に例示されたタイプの通常のスタンガンは毎秒５から２０パルスを作り出す。

アリゾナ州ＳｃｏｔｔｓｄａｌｅのＴａｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社は数年間、図１に例示されたタイプでＴａｓｅｒ（登録商標）Ｍｏｄｅｌ Ｍ１８およびＭｏｄｅｌ Ｍ２６スタンガンで指定されるスタンガンを製造してきた。これらのような高出力スタンガンは、通常、約０．２から約０．８８マイクロファラッドのキャパシタンスを有するエネルギー貯蔵用コンデンサ１０６を組み入れる。

皮製または布製のジャケットのような衣服を着ている可能性の高い標的を無力化することが望まれる。衣服は、標的の皮膚と電極との間に約０．６ｃｍ（０．２５インチ）から約２．５ｃｍ（１インチ）のギャップを確立するように機能する。約５０，０００ボルトの出力電圧はこの長さのエアギャップを電離させ、標的内で筋肉収縮を誘発させるために充分な電流を支えるであろう。Ｍ１８およびＭ２６スタンガンのような高出力スタンガンで、離れたスタンガン出力電極間に流れる電流の大きさは数多くのグループの骨格筋を堅く収縮させることが可能である。人間の標的に関すると、スタンガンは標的に直立して平衡のとれた姿勢を維持する能力を喪失させる。結果として、標的は地面に倒れ、無力化される。

約５０，０００ボルトで、出力電極Ｅ１、Ｅ２と標的との間のＧＡＰ_ＡとＧＡＰ_Ｂのうちの一方または両方にある空気が電離し、電極Ｅ１、Ｅ２を通って電流が流れ始める。電極Ｅ１、Ｅ２が高インピーダンスのエアギャップもしくはギャップではなく比較的低インピーダンスの負荷Ｚ１を与えられるとき、スタンガンの出力電圧は大幅に低い電圧レベルへと降下するであろう。例えば、人間の標的およびプローブからプローブまで約２５ｃｍ（１０インチ）の分離距離を伴なうと、モデルＭ２６スタンガンの出力電圧は約５５，０００ボルトから約５，０００ボルトへと降下する可能性が高い。従来式のスタンガンは極めて高く無限大に近いインピーダンスのエアギャップの電気アークを堅実に作り出すための単一のモードだけで動作するように調整されているので、そのようなスタンガンはこの急速な電圧降下を示す。標的に電極およびエアギャップもしくはギャップを通過する低インピーダンス回路が形成されるとその後に、スタンガンの実効負荷インピーダンスは標的のインピーダンスである１，０００オームまたはそれ未満に向かって減少する。通常の人間被験者は約２００オームの負荷インピーダンスを提示する可能性が高い。

従来式のスタンガンは、標的で１つまたは複数の極めて高いインピーダンスのエアギャップの電離を引き起こす能力を有するようにやむを得ず設計されてきた。結果として、そのようなスタンガンは約５０，０００から約６０，０００ボルトの出力を作り出すように設計されてきた。電離の後にギャップのインピーダンスは極めて低いレベルへと下げられるが、それでもまだスタンガンは同じモードで動作し続け、今では極めて低いインピーダンスである標的に電流または電荷を供給する。その結果、上記で検討した従来式の高出力で高電圧のスタンガン１００は比較的非効率的に動作し、相対的に高いバッテリー電力消費で相対的に低い電気−筋肉効果を生じる。

Ｍ２６スタンガンはコンデンサ１０６で測定されるとき、約２６ワットの出力電力を供給する。高電圧電源の非効率のせいで、バッテリーは毎秒１５パルスのパルス繰り返し数で約３５ワットを供給する。高電圧で高電力の出力信号を発生する必要条件のせいで、Ｍ２６スタンガンは相対的に大型で相対的に重い８ＡＡセルのバッテリーパック１０２を必要とする。付け加えると、Ｍ２６スタンガンの電力発生用ソリッドステート部品１０４、コンデンサ１０６、昇圧用変圧器１０８、および変圧器１０８の一次側にある関連部品類はは比較的大電流かつ高電圧（２，０００ボルト）で動作しなければならず、変圧器１０８の二次側の部品類はさらに高い電圧（５０，０００ボルト）への繰り返し暴露で動作しなければならない。

本発明の装置および方法を伴なわないと、電子式無力化装置を製造し、動作させるコストは法的処置および個人の安全のためのこれらの武器の広範な用途を制限するであろう。

標的を無力化するための本発明の様々な態様による電子式無力化装置は標的上で第１および第２の離れた接触先端を確立するための第１および第２の電極と、標的上で第１および第２の接触先端間に供給される出力電圧を発生し、一方の電極で正の電位、他方の電極で負の電位を発生するための高電圧電源を有する。

本発明の様々な態様による標的の無力化のための方法は、標的でエアギャップを電離させるために第１の貯蔵エネルギー装置から標的へと第１の信号を供給する工程、およびギャップを通過し、標的を通過する電流を持続するために第２の貯蔵エネルギー装置から標的へと第２の信号を供給する工程を含む。

本発明の様々な態様による標的の無力化のための装置は、標的でエアギャップを電離させるために第１の貯蔵エネルギー装置から標的へと第１の信号を供給するための回路、およびギャップを通過し、標的を通過する電流を持続するために第２の貯蔵エネルギー装置から標的へと第２の信号を供給するための回路を有する。

バッテリーによって動作させられる装置のためにバッテリーの容量をモニタするための本発明の様々な態様による方法は、装置の複数のモードのうちの動作しているモードをモニタする工程、本来のバッテリー容量の目印と、複数のうちの各動作モードに付随するバッテリー容量消費の率の目印を保存する工程、および消費されるバッテリー容量を、動作モードモニタ手段、動作時間モニタ手段、およびメモリから受け取るデータに基づいて計算する工程を含む。

装置のための、本発明の様々な態様による保証情報システムは、保証の持続時間の目印を保存するための回路、保証に関して開始時間を保存するための回路、および装置を動作させるために電力を供給するための回路を有する。本システムはさらに、オペレータが取り替え可能な装置の部品として供給されることが可能であり、取り替えシステムは延長された保証を容易にする。

保証によって守られる装置のプロセッサへと保証情報を提供するための本発明の様々な態様による方法は、保証の持続時間の目印を保存する工程、保証に関して開始時間を保存する工程、および装置を動作させるために電力を供給する工程を含む。本方法はさらに、オペレータが取り替え可能な装置の部品として取り替えモジュールを供給する工程を含むことが可能であり、それが目印の保存、開始時間の保存、電力の供給、それによる延長保証の容易化を実行する。

本発明のシステムおよび方法が図面を参照しながら説明されるであろうが、ここでは類似した番号は類似した素子を示す。

本発明の様々な態様による電子式無力化装置は動物または人（例えば標的）を一時的に無力化し、装置からの電流が標的を通り抜けている間はある程度標的を動けなくしおよびび／または無力化することが可能である。例えば、図２の電子式無力化装置２００は電源２０２、第１および第２のエネルギー貯蔵用コンデンサ２０４および２１０、および各々がＳＰＳＴスイッチとして動作し、かつ２つのエネルギー貯蔵用コンデンサを下流の回路素子へと選択的に接続することに役立つスイッチＳ１およびＳ２を有する。本明細書で検討されるようなコンデンサを導入するためにいずれかの数の並列もしくは直列接続の物理的コンデンサが使用されることが可能である。スイッチは、スパークギャップおよび／または電子スイッチ（例えばトランジスタ）といったいずれかの従来式の方式で導入されることが可能である。コンデンサ２０４はスイッチＳ１によって選択的に電圧増倍器２０８へと接続され、電圧増倍器２０８が第１および第２の電極Ｅ１およびＥ２へと連結される。電極は固定されることが可能であり、あるいは上記で検討したようにダーツの中に導入されることが可能である。コンデンサ２０４および２１０もやはり共通の導体（回路接地）を通して電極Ｅ２へと連結される。

トリガ２１６（例えば銃の引き金に類似したスイッチ）は、スイッチＳ１ ２０６およびＳ２ ２１２のタイミングおよび閉操作を制御するスイッチ制御器２１４を制御する。
装置２００の動作によって供給され、電極Ｅ１とＥ２間の出力電圧Ｖ_ＯＵＴは２つの回路部分２０１および２０３の各々によって供給される電圧の重ね合わせである。動作では、時間Ｔ０に電源２０２が作動させられる。時間間隔Ｔ０〜Ｔ１の間にコンデンサ２０４および２１０が充電される。図３の時間Ｔ１に、スイッチ制御器２１４がスイッチＳ１を閉じることでコンデンサ２０４を電圧増倍器２０８へと連結する。図３はＶ_ＯＵＴを期間Ｔ１からＴ２までの間の相対的に高い電圧として示している。

図５に例示された仮定の状況では、電極Ｅ１と標的の接触点Ｅ３との間に高インピーダンスのエアギャップが存在し、電極Ｅ２と標的の接触点Ｅ４との間に皮膚接触が存在する。皮膚接触は低い（例えばゼロに近い）インピーダンスを与える。接触点Ｅ３およびＥ４は上記で検討したように標的上で間隔を置かれている。抵抗器とＺ_ＬＯＡＤの記号は標的内部の抵抗を表し、通常では１，０００オーム未満であり、通常の人間の標的では約２００オームである可能性が高い。

Ｅ１からＥ３に渡ってギャップＧＡＰ_ＡにＶ_ＨＩＧＨ電圧を印加する操作はギャップ内の空気を電離させてアークを形成する。その結果、ＧＡＰ_Ａのインピーダンスは図７のように無限大近い量からゼロに近い量へと降下し、図６のような回路構成を作り出す。Ｅ１からＥ３へのこの低インピーダンスの電離した経路がＶ_ＨＩＧＨ出力信号の短い持続時間の印加によって確立された後、図４の期間Ｔ２からＴ３への間にスイッチ制御器２１４がスイッチＳ１を開き、スイッチＳ２を閉じることで例示されるようにコンデンサ２１０を電極Ｅ１およびＥ２へと連結する。コンデンサ２１０は電離を持続させ、有意の追加的時間間隔に関してＧＡＰ_Ａのアークを維持する。これが続くと、間隔Ｔ２からＴ３の間のコンデンサ２１０の低電圧の放電が標的を通過させて多量の電荷を移動させることで標的を無力化する。標的を通過するコンデンサ２１０の継続した放電はコンデンサ２１０に貯蔵された電荷を結局は使い果たし、最終的に出力電圧をＧＡＰ_Ａ内で電離がもはや支えられない電圧へと降下させるであろう。その後、ＧＡＰ_Ａは非イオン化状態の高インピーダンス状態に戻り、標的を通過して流れる電流を停止させるであろう。図８および９は時間Ｔ０〜Ｔ３に関して電極間の電圧を例示している。

スイッチ制御器２１４は予め決められた時間的期間についてスイッチＳ１を閉じ、その後、予め決められた時間的期間についてスイッチＳ２を閉じるようにプログラムされることが可能である。

間隔Ｔ３からＴ４の間では、工場で設定したパルス繰り返し数を維持するために電源２０２は無効にされる。図９および１０のタイミング図に例示されるように、この工場設定のパルス繰り返し数はＴ０からＴ４の時間的間隔全体、および時間Ｔ０からＴ４にそれぞれ対応する時間Ｔ４からＴ８のようなその繰り返しを規定する。マイクロプロセッサによって実行されるタイミング制御回路はＴ３からＴ４の時間的期間の間でスイッチＳ１およびＳ２を開状態に維持し、所望のＴ０からＴ４の時間的期間が完了するときまで電源を無効にする。時間Ｔ４で、コンデンサ２０４および２１０を電源出力電圧に再充電するために電源が再び作動させられるであろう。

別の代替選択肢の実施例では、間隔Ｔ２からＴ３への持続時間が延長されることが可能である。例えば、図１１の電子式無力化装置１１００は上述の部品類を有し、さらに第３のコンデンサ１１１８およびダイオードＤ１を有する。高電圧電源１１０２が並列のコンデンサ１１１０および１１１８を充電する。コンデンサ１１０２の第２の端子が接地電位に接続される一方で、コンデンサ１１１８の第２の端子はダイオードＤ１を通して接地電位へと戻される。

図１２の他の電子式無力化装置１２００は、図１１の機能ブロック図を参照して上記で検討された装置１１００の機能の実施例である。装置１２００では、高電圧電源１２０２は等しい出力電圧性能の２つの出力を供給する。各々の出力は、コンデンサ１２０４と１２１８（機能で上述の第１と第３のコンデンサに相当する）に電流Ｉ１を、コンデンサ１２１０（機能で上述の第２のコンデンサに相当する）に電流Ｉ２を供給する。高電圧電源１２０２の第１の電圧出力はまた、２，０００ボルトのスパークギャップであるＧＡＰ１、および一次対二次巻き線の昇圧比１から２５を有する出力変圧器１２０８の一次巻き線へも接続される。コンデンサ１２１０の第２の端子は接地電位へと接続され、その一方でコンデンサ１２１８の第２の端子は抵抗器Ｒ１を通して接地電位へと戻される。高電圧電源１２０２の第２の電圧出力もやはり３，０００ボルトのスパークギャップであるＧＡＰ２へと接続される。

スパークギャップＧＡＰ１およびＧＡＰ２は１から２５の昇圧比を有する変圧器１２０８の一次巻き線および二次巻き線にそれぞれ直列である。
装置１２００では、安全スイッチＳ１を閉じる操作が高電圧電源１２０２の動作を有効化し、機器構成を動作させるための待ち受け／準備完了状態に装置１２００を設定する。トリガスイッチＳ２を閉じる操作は、マイクロプロセッサ１２２４が高電圧電源１２０２に作動信号を行使する状態を生じさせる。それに応答して、電源１２０２はコンデンサ１２０４と１２１８を充電する電流Ｉ１およびコンデンサ１２１０を充電する電流Ｉ２を流し始める。このコンデンサ充電時間間隔がここで、図１３から１８の電圧ｖｓ．時間のグラフを参照しながらさらに述べられるであろう。

Ｔ０からＴ１の間隔の中で、高電圧電源１２０２からの出力に応答してコンデンサ１２０４（Ｃ１）、１２１０（Ｃ２）、および１２１８（Ｃ３）は電圧ゼロから約２，０００ボルトへと充電される。スパークギャップＧＡＰ１およびＧＡＰ２は無限大に近いインピーダンスで開いた状態を保っている。時間Ｔ１に、コンデンサＣ１およびＣ３の電圧はＧＡＰ１の破壊定格である２，０００ボルトに近くなる。スパークギャップＧＡＰ１の破壊電圧で、ＧＡＰ１にアークが形成され、ＧＡＰ１のインピーダンスはゼロに近い量へと降下するであろう。この降下は図１３〜１６の時間Ｔ１に始まる。時間Ｔ１の開始時に、コンデンサＣ１が変圧器１２０８の一次巻き線を通じて放電を開始するであろう。変圧器１２０８の動作によって電極Ｅ１とＥ２間の電圧は図１６に示されるように−５０，０００ボルトへと急速に低下する。コンデンサＣ１の電圧（図１５）は約２，０００ボルトから相対的に緩やかに低下し、その一方でスパークギャップＧＡＰ２の電圧はＧＡＰ２の破壊電圧に向かって相対的に緩やかに上昇する（図１６）。

装置１２００は出力電極Ｅ１とＥ２間の出力信号Ｖ_ＯＵＴを供給する２つのモードを示す。第１の動作モードでは、ＧＡＰ_Ａ内の空気を電離させるためにＴ１からＴ２の時間的間隔の間にコンデンサＣ１によって供給されるエネルギーを伴なって相対的に高い電圧が供給される。第２の動作モードでは、Ｔ２からＴ３の時間的間隔の間にコンデンサＣ２およびＣ３によって供給されるエネルギーを伴なって相対的に低い電圧が供給される。Ｔ１からＴ２への間隔の終わりに、スパークギャップＧＡＰ２とＧＡＰ_Ａが低い（ゼロに近い）インピーダンスで導通するので、装置１２００は動作の第２のモードでの動作を開始する。スパークギャップＧＡＰ２とＧＡＰ_Ａ内の空気は時間Ｔ２に電離させられ、電極Ｅ１とＥ２、および相対的に低いインピーダンスの標的の負荷を通してコンデンサＣ２とＣ３が放電することを可能にする。図１７に例示されるように、コンデンサＣ１は時間がＴ２に近づくにつれてゼロに近い量へと放電している。スパークギャップＧＡＰ２が開いているのでコンデンサＣ１がＴ２の前に放電することはない。Ｔ２からＴ３への時間的間隔の間に、コンデンサＣ２とＣ３間の電圧はゼロへと低下するが、なぜならばこれらのコンデンサは出力端子Ｅ１とＥ２間に見られる低いインピーダンス（標的のみ）の負荷を通じて放電するからである。

図１８はＴ２からＴ３への時間間隔中にＧＡＰ２の電圧、および電極Ｅ１およびＥ２間の電圧を提示している。Ｔ２からＴ３への間隔の間のうちの大部分で、電極Ｅ１およびＥ２間の電圧は約２，０００ボルトよりも小さい絶対値を有する。

本発明の様々な態様による電子式無力化装置では、コンデンサＣ１は約０．１４マイクロファラッドを供給し、Ｔ１からＴ２への時間間隔約１．５マイクロ秒の間に放電することが可能である。コンデンサＣ２およびＣ３はそれぞれ約０．０２マイクロファラッドを供給し、Ｔ２からＴ３への時間間隔約５０マイクロ秒の間に放電することが可能である。

他の実施例では、Ｔ１からＴ２への間隔の持続時間について他の持続時間が使用される。この持続時間は約１．５から約０．５マイクロ秒の範囲にあることが可能である。
他の実施例では、Ｔ２からＴ３への間隔の持続時間について他の持続時間が使用される。この持続時間は約２０から約２００マイクロ秒の範囲にあることが可能である。

Ｔ０からＴ１への間隔の持続時間は、装置１２００を動作させるために充分な電流を供給しながらその一方でコンデンサＣ１、Ｃ２、およびＣ３を充電する電源１２０１の能力に応じて決まる。例えば、一部放電したバッテリーによる回路動作と比較すると、新品のバッテリー１２０１はＴ０からＴ１への時間間隔を短縮することが可能である。低温の周囲環境温度での装置１２００の動作はバッテリー容量を低下させる可能性が高く、Ｔ０からＴ１への間隔を増加させる可能性もやはり高い。

図９および１０を参照しながら検討したように予め決められたパルス繰り返し数で、上記で検討したように電子式無力化装置を操作することは大いに望ましい。１つの実施例では、制御器１２１４は本発明の様々な態様による方法を実行するようにプログラムされた従来式のマイクロプロセッサ回路を有する。本発明の様々な態様によると、制御器１２１４はデジタルパルス制御間隔の持続時間（図１０）を制御し、その結果、サイクルの持続時間（図１０のＴＡおよびＴＢ）を制御するためにフィードバック信号に従って作動信号を高電圧電源１２０２に供給する。デジタルパルス制御間隔は上記で検討したＴ３からＴ４への間隔に相当する。

例えば、図１２の制御器１２１４はマイクロプロセッサ１２２４、およびフィードバック信号調整回路１２２２を有する。マイクロプロセッサ１２２４は高電圧電源１２０２からフィードバック信号調整回路１２２２を経由してフィードバック信号を受け取る。フィードバック信号調整回路はフィードバック信号に応答して状態信号をマイクロプロセッサ１２２４に供給する。マイクロプロセッサ１２２４は図４、７、８、９、１０、１７、および１８に例示されるように時間Ｔ３に到達したときを検出する。動作サイクルの開始時間Ｔ０は知られているので、時間Ｔ３から予め設定されたパルス繰り返し数が実行されるために充分な時間（例えばＴ３からＴ４）までマイクロプロセッサは高電圧電源を遮断状態または無効化された動作モードに維持するであろう。Ｔ３からＴ４への間隔の持続時間は他の間隔を補償するために変わることが可能であるが、マイクロプロセッサは予め設定されたパルス繰り返し数を達成するようにＴ０からＴ４への時間間隔を維持する。

「Ｇａｐ Ｏｎ／Ｏｆｆ Ｔｉｍｉｎｇ」という表題の図１９の表は４つの関連する動作時間間隔の中でのＧＡＰ１およびＧＡＰ２の構造の単純化された要約を表している。「ｏｆｆ」構造は高インピーダンスの非電離のスパークギャップの状態を表し、「ｏｎ」構造は電離した状態を表し、スパークギャップ破壊電圧が達成されている。

変更例の装置の行例では、従来式の絶縁材料を使用する小型の電子式無力化装置の設計を容易にするために装置内の電圧が下げられる。例えば、ある実施例は各々が出力電圧の半分を供給する二重の出力を有する電圧増倍器を使用することが可能である。その後、電極Ｅ１およびＥ２間の電圧が二重出力電圧の合計にされることが可能である。例えば、図２０の電圧増倍回路２０００は１つの一次巻き線、およびセンタータップ引き出し型または２つの分離型の二次巻き線を有する変圧器２００８を有する。一次巻き線から二次巻き線への昇圧比は１対１２．５である。それでも変圧器２００８は約２，０００ボルトの電源から約５０，０００ボルトの出力信号を発生させるために２５対１の昇圧比を達成するという目標を成し遂げる。この二重二次型変圧器構造の１つの利点は、各々の二次巻き線に加えられる最大電圧が１つの二次巻き線を使用する設計と比べて５０％削減されることである。そのような削減された二次巻き線動作電位は所定量の変圧器の絶縁でさらに高い出力電圧を達成するため、または出力変圧器の素子にさらに小さい高電圧ストレスを設定するために要求される可能性が高い。

上記で検討したようなＴａｓｅｒ Ｍ２６スタンガンによって代表される従来式のスタンガンと比較して、本発明の様々な態様による電子式無力化装置を使用することによって大幅で目覚しい恩典が達成されることが可能である。例えば、Ｍ２６スタンガンは約０．８８マイクロファラッドの単一のエネルギー貯蔵用コンデンサを利用する。２，０００ボルトに充電されたとき、そのコンデンサは約１．７６ジュールのエネルギーを貯蔵し、その後、各々の出力パルスの中で放電する。毎秒１５パルスの標準的なパルス繰り返し数および１パルス当たり１．７６ジュールに関すると、Ｍ２６スタンガンは約３５ワットの入力電力を必要とし、それは前に説明されたように、８連接続のＡＡアルカリ電池セルを利用する大型で比較的重いバッテリー電源によって供給されなければならない。

本発明の様々な態様による電子式無力化装置は次のようなキャパシタンス、すなわちＣ１で約０．０７マイクロファラッドおよびＣ２で約０．０１マイクロファラッドを有するコンデンサを使用することが可能である。Ｃ１とＣ２のキャパシタンスの合計は約０．０８マイクロファラッドである。Ｃ１とＣ２に関してこれらの値を使用する電子式無力化装置２００はこれらのコンデンサに貯蔵されるエネルギー約０．１６ジュールから各々の出力パルスを供給する。毎秒約１５パルスのパルス繰り返し数で、これら２つのコンデンサは約２．４ワットのバッテリー電力をコンデンサで消費し、バッテリーではおよそ３．５から４ワットである。結果として、バッテリーは単一のＡＡサイズのバッテリーであることが可能である。この電子式無力化装置は上記で検討されたＭ２６スタンガンと比較して電力消費で９０％の削減を達成する。

本発明の様々な態様による電子式無力化装置は図３および４に例示されるように時系列的に並べられ、整形された出力波形を発生する。この出力波形は２つの異なる負荷構造に対応し、Ｔ１からＴ２への第１の動作間隔の高インピーダンスの間の相対的に高い電圧出力の動作モード、およびＴ２からＴ３への第２の動作間隔の低インピーダンスの間の相対的に低い電圧出力の動作モードを与えられる。

追加的な恩典として、回路素子は一層低い電力レベルおよび一層低い電圧レベルで動作し、その結果、さらに信頼性のある回路動作につながる。さらに、そのような電子式無力化装置は物理的にはるかに小型の設計で梱包されることが可能である。本発明の様々な態様によるスタンガンの実験用プロトタイプの実施形態では、Ｍ２６スタンガンのサイズと比べてプロトタイプのサイズは約５０％小さくされ、重量は約６０％削減される。

本発明の他の態様によると、バッテリー容量が制御器によって推測される。さらに、バッテリー容量の読み出し値がユーザへと提供されることが可能である。ほとんどの電子装置では、残りのバッテリー容量は動作中のバッテリー電圧を測定するか、またはバッテリーの放電電流を経時的に積算するかのどちらかによって推測されることが可能である。上記で検討したいくつかの動作モードに起因して、先行技術のバッテリー管理は信頼性のない結果を生じる。周囲環境温度がバッテリー容量に強く影響を及ぼし、かつ電子式無力化装置が広範な周囲環境温度で必要とされるので、温度補償されていない先行技術のバッテリー容量推測方法はさらに信頼性のない結果を生じる。

本発明の様々な態様による電子式無力化装置（例えば図１２、２１〜２４）のバッテリー電力消費（例えば、図２５）は次のように動作モードで変わる。１つの実施例では、本装置は上記で検討した素子に加えてリアルタイムクロック、レーザ、および投光器具を有する。リアルタイムクロックは約３．５マイクロアンペアの電流を消費する可能性が高い。システムの安全スイッチＳ１が武装状態にされれば、ここで作動するマイクロプロセッサとそのクロックは約４ミリアンペアの電流を消費する可能性が高い。有効化され、かつ安全スイッチが武装状態にされれば、レーザ目標照射器は約１１ミリアンペアの電流を消費する可能性がある。有効化され、かつ安全スイッチが武装状態にされれば、前方を向いた低強度の２連白色ＬＥＤ投光器具は約６３ミリアンペアの電流を消費する可能性が高い。安全スイッチが武装状態にされ、かつ引き金スイッチＳ２が引かれると、本装置は約３から約４アンペア電流引き出しするであろう。したがって、最小から最大の電流消費は約１，０００，０００対１の比で変わるであろう。

さらに事態を複雑にするが、システムのバッテリーモジュール内に詰められたリチウム電池の容量は動作温度範囲全体にわたって大幅に変化し得る。−２０℃で、このバッテリーモジュールは約１００回の５秒放電サイクルを供給することが可能である。＋３０℃では、このバッテリーモジュールは約３５０回の５秒放電サイクルを供給することが可能である。

最も温暖から最も寒冷の動作温度範囲、および最小から最大のバッテリー電流消費機能で、バッテリーの寿命は約５，０００，０００から１で変化する。
本発明の様々な態様によるバッテリー容量査定システムは、様々な負荷の下でかつ様々な温度条件下での臨界バッテリーパラメータの実験室測定に基づいて残りのバッテリー容量を推測する。これらの測定されたバッテリー容量パラメータは各々のバッテリーモジュールと共に含まれる電子式不揮発性メモリ装置内に一覧表として電子式に保存される（図２２）。図２１および２２に例示されるように、適切なデータインターフェースの接触はマイクロプロセッサがバッテリーモジュール２２００内に電子式に保存された一覧表と通信することを可能にし、それにより、バッテリー（２２０２および２２０４）の残りの容量を推測する。内蔵型電子式不揮発性メモリを備えたバッテリーモジュール２２００はＤｉｇｉｔａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｍａｇａｚｉｎｅ（ＤＰＭ）または単純にシステム・バッテリーモジュールと称されることが可能である。

バッテリーモジュールに関してデータ表を作成するために必要とされるデータは、各々の温度区間でバッテリー性能と寿命を記録しながらその一方で、選択された温度で電子式無力化装置を動作させることによって収集された。

結果として得られたバッテリー容量測定値が集められ、図２５に例示されるタイプの集計表へと体系化された。各システム特徴に関するバッテリー放電量のパラメータが計算され、その特徴の実用に合った動作条件に基づいてマイクロアンペア・アワー（μＡＨ）で標準の放電量値へと変換された。例えば、クロックを活動させ続けるために必要とされるバッテリー放電量は、クロックを約２４時間活動させ続けるために必要とされる電流を合計してμＡＨの数字で表される。マイクロプロセッサ、前向き投光器具、およびレーザ目標照射器に１秒間電源を入れるためのバッテリー放電量は別々の表記入事項によってμＡＨの値で表される。発砲モードで銃を動作させるために必要とされるバッテリー放電量は単一の電力出力パルスを発射するために必要なバッテリー放電量のμＡＨの数字によって表される。

要求されるすべての温度での動作を可能にするために、バッテリー放電および残りのバッテリー容量の追跡をし続けながら各々の温度増分で合計の利用可能なバッテリー容量が測定された。正規化された１００％のバッテリー容量値を表すために２５℃（周囲環境）でのμＡＨによるバッテリー容量が表の中にプログラムされた。２５℃での総計（１００％）のバッテリー容量の数字と調和するように他の温度でのバッテリー表放電量の数字が調節された。例えば、−２０℃での合計のバッテリー容量は２５℃でのバッテリー容量の約３５％と測定されたので−２０℃でのμＡＨの数字は１／０．３５で増倍された。

使用されたバッテリー容量の追跡を続けるために上記で検討された表のためのメモリ内の追加的な場所（図２５に示されていない）がマイクロプロセッサによって使用される。安全選択器が「武装状態」の位置に留まっている場合、この数字（すなわち使用されたバッテリー容量）は約１秒毎に更新され、安全選択器が「安全状態」の位置に留まっている場合、約２４時間毎に更新される。残りのバッテリー容量のパーセンテージはこの数字を合計バッテリー容量で除算することによって算出される。本装置は残りのバッテリー容量のこのパーセントを、装置が武装状態にされる度に２桁のＣｅｎｔｒａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ（ＣＩＤ）に２秒間表示する。

以下に続く検討の中で、装置２３００はモデルＸ２６と称される。
図２２はＸ２６のバッテリーモジュールの内側に配置された電子回路を例示している。図２２の概略図に例示されるように、取り外し可能なバッテリーモジュールは２連接続された３ボルトのＣＲ１２３リチウム電池および不揮発性メモリ装置を有する。この不揮発性メモリ装置は１２８Ｋビットのデータストレージを有する２４ＡＡ１２８フラッシュメモリの形をとることが可能である。図２１および２２に示されるように、Ｘ２６システムのマイクロプロセッサとバッテリーモジュールの間の電気的なデータインターフェースは６ピンのジャックＪＰ１によって確立され、データ伝送目的のための２線のＩ^２Ｃシリアルバスを提供する。

スタンガン用のバッテリー励起電源の残りの容量をモニタする工程に関連付けてバッテリー容量のモニタリング装置および方法論が述べられてきたが、この考案の特徴は携帯電話器、ビデオカメラ、ラップトップコンピュータ、デジタルカメラ、およびＰＤＡといった、マイクロプロセッサを有するバッテリー電源式のどのような電子装置にも容易に応用されることが可能である。これらの部類の電子装置の各々は様々な異なる動作モードの中で頻繁にモード変更を行い、各々の動作モードが異なるレベルのバッテリー電力を消費する。例えば、携帯電話器は次の異なる電力消費モード、すなわち（１）電源オフ／マイクロプロセッサのクロックオンのモード、（２）電源オン、スタンバイ／待ち受けモード、（３）電話着呼を受信し、かつ受信音声入力信号を増幅するモード、（４）約６００ミリワットのＲＦパワー出力を発生させる送信モード、（５）着呼に応答して作動する呼び出し信号モード、（６）バックライト点灯モードで選択的に動作する。

携帯電話器の実施形態で本発明を実行するために、図２２の電気的概略図に例示されるそれと同様のバッテリーモジュールが設けられるであろう。そのモジュールは図２５を参照して上記で検討されたタイプのバッテリー消耗の表を受け取って保存するために図２２の参照記号Ｕ１で指定される素子のような記憶装置を有するであろう。そのとき携帯電話器のマイクロプロセッサは電源投入時またはユーザが選択可能な要求に応答したときのどちらかでバッテリーモジュール内の残りのバッテリー容量もしくは使用された容量のパーセントを読み出して表示するようにプログラムされることが可能である。

同様の分析法と恩典が他の用途への本発明のバッテリー容量モニタの応用法に当てはまり、例えばラップトップコンピュータであってそれは次の異なるバッテリー電力消費モード、すなわち（１）ＣＰＵはオンであるがスタンバイの電力節約で動作するモード、（２）ＣＰＵが通常モードで動作しており、ハードドライブが「オン」の構造にあるモード、（３）ＣＰＵが通常モードで動作しており、ハードドライブが「オフ」の構造にあるモード、（４）ＣＰＵが「オン」であり、ＬＣＤ画面もやはり「オン」の完全に照明されるモード、（５）ＣＰＵが通常通り動作しており、ＬＣＤ画面が「オフ」の電力節約構造へと切り換えられるモード、（６）モデムオン／モデムオフのモード、（７）ＤＶＤまたはＣＤ ＲＯＭドライブといった光ドライブが再生で動作するモード、（８）ＤＶＤまたはＣＤ ＲＯＭドライブといった光ドライブが記録または書き込みを行うモード、および（９）オーディオ出力信号を伴なわない動作とは反対にラップトップのオーディオシステムが可聴出力を発生するモードの間で選択的に切り換わる。

上記で扱ったケースの各々で、各々の個別動作素子の電力消費量に基づいて、各々の異なる電力消費モードに関してバッテリー容量の表が較正されるであろう。バッテリー容量はまた、特定の数の異なる周囲温度動作範囲についても定量化されるであろう。

製造業者の保証の残りの時間を追跡する方法、ならびに満了日付けを更新し、延長する方法が本発明の様々な態様に従って導入されることが可能である。本発明のＸ２６システムの実施形態は１０年よりもはるかに長い間、内部のクロックに電力供給するために充分なバッテリー容量を有する内蔵バッテリーモジュール（ＤＰＭ）を備えて工場から出荷される。内部クロックは工場でグリニッジ標準時（ＧＭＴ）に設定される。Ｘ２６システムが出荷のために工場で梱包された後の約２４時間以上経過して生じる最初の引き金操作で始まって、内蔵のＸ２６システム保証追跡装置が工場で設定された保証の期間もしくは持続時間をカウントダウンし始める。

バッテリーモジュールがＸ２６システムから取り外され、１秒以上の後に入れ換えられるときはいつでも、Ｘ２６システムは初期化手順を実行するであろう。その手順の間、２桁のＬＥＤのＣｅｎｔｒａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ（ＣＩＤ）が次のデータ、すなわち（１）書式ＹＹ／ＭＭ／ＤＤで保証満了日付けを表す２桁の数の第１の３セット、（２）ＹＹ／ＭＭ／ＤＤで表示される現在の日付け、（３）ＸＸで表示される摂氏での内部温度（負の数字は数字を点滅させることによって表される）、および（４）ＸＸで表示されるソフトウェアの改訂を表す一連の２桁の数字を順々に読み出す。

システムの保証はインターネットを経由した通信、または交換用バッテリーモジュールの購入によって延長されることが可能である。Ｘ２６システムはＵＳＢデータインターフェースモジュール付属品を含み、これはＸ２６システムのバッテリーモジュール１２用のレセプタクルの形状に物理的に適合している。このＵＳＢデータモジュールはＸ２６システムのバッテリーモジュールのレセプタクルに挿入されることが可能であり、Ｘ２６システムのバッテリーモジュールのハウジングの内側に配置されたジャックＪＰ１に適合した電気接点のセットを有する。このＵＳＢインターフェースモジュールはコンピュータのＵＳＢポートへと電気的に接続されることが可能であり、それがジャックＪＰ１を介してＸ２６システムに電力を供給する。普通ではＵＳＢインターフェースはＸ２６システムから発砲データをダウンロードするために使用されるが、保証期間を延長するため、または新たなソフトウェアをＸ２６のマイクロプロセッサシステムにダウンロードするために使用されることもやはり可能である。保証を更新するために、ユーザはＸ２６のバッテリーモジュールを取り外し、ＵＳＢモジュールを挿入し、インターネットを有効化されたコンピュータにＵＳＢケーブルを接続し、ｗｗｗ．Ｔａｓｅｒ．ｃｏｍのウェブサイトに行き、ダウンロードＸ２６システム保証延長の命令に従い、望まれる延長保証期間についてクレジットカードによって料金を支払う。

場合によっては、システムの保証はＸ２６マイクロプロセッサに保存された保証満了データを再プログラムするために必要なソフトウェアとデータを有する特別にプログラムされたバッテリーモジュールを工場から購入することによって延長されることもやはり可能である。この保証延長バッテリーモジュールがＸ２６システムのバッテリーレセプタクルに挿入される。もしもＸ２６システムの保証期間がまだ満了していなかった場合、Ｘ２６のマイクロプロセッサに移されるデータは延長保証バッテリーモジュールに予めプログラムされた期間で現在の保証満了日付けを引き延ばすであろう。いったん延長保証満了日付けがＸ２６システム内に保存されたならば、マイクロプロセッサはバッテリー挿入初期化手順を開始し、それから新たな保証満了日付けを表示するであろう。１つのＸ２６システムだけの保証を延長するため、または警察署全体で使用されるＸ２６システムに関して保証を延長するために必要とされ得るように多数のシステムについて保証の延長を供給するためのどちらかで様々な異なる保証延長モジュールが提供されることが可能である。保証延長モジュールが１つの保証延長だけを含む場合、Ｘ２６のマイクロプロセッサはモジュール内の保証更新データをゼロにリセットするであろう。保証延長操作の前または後のどちらかで、このモジュールは標準のバッテリーモジュールとして機能することが可能である。Ｘ２６システムは保証延長モジュールが武器の中に挿入される度に１つの保証延長、例えば１年の延長を受けるようにプログラムされることが可能である。

本発明の保証の構成／保証延長の特徴はまた、取り外し可能なバッテリーを有するいずれのマイクロプロセッサベースの電子装置もしくはシステムにも使用されるように容易に構成されることが可能である。例えば、取り外し可能なバッテリーモジュールを有する携帯電話器に応用されるとき、携帯電話器のマイクロプロセッサシステムとのインターフェースをとるために図２２の電気的概略図に例示されたそれに類似した回路が携帯電話器のバッテリーモジュール内に設けられることが可能である。本発明のＸ２６システムのケースと同様に、携帯電話器は本来、最終ユーザ／顧客によって携帯電話器が電源投入された初期の時間に予め決められた持続時間の装置保証を反映するように工場でプログラムされるであろう。携帯電話器のマイクロプロセッサ内の保証満了日付けを再プログラムするために適したデータを含む、特別に構成された携帯電話器用交換バッテリーを購入することによって、顧客は容易に携帯電話器のバッテリーを交換しながら同時にシステムの保証を更新することが可能である。

場合によっては、本発明の保証延長特徴を組み入れる電子装置の購入者はＢｅｓｔ ＢｕｙまたはＣｉｒｃｕｉｔ Ｃｉｔｙのような小売店に返送し、保証延長を購入し、その小売業者で代理人によって延長されたオンボードのシステム保証を得ることが可能である。この保証延長は、小売業者によってＯＥＭ業者から購入された特定の数の保証延長を組み入れたマスターバッテリーモジュールを一時的に挿入することによって実行されることが可能である。場合によっては、小売業者は顧客の携帯電話器にＵＳＢインターフェースモジュールを取り付けることが可能であり、業者のコンピュータシステムから直接保証延長を提供するかまたはＯＥＭ業者のウェブサイトで供給されるデータによって提供するかのどちらかが可能である。

携帯電話器およびビデオカメラのケースのような再充電可能なバッテリー電源を利用する電子装置については、再充電不可能なバッテリーモジュールを通常利用する上述のシステムよりもバッテリーの電流枯渇が生じる頻度が少ない。そのような再充電可能なバッテリー用途については、末端ユーザ／顧客は保証更新データを有する交換用再充電可能バッテリーモジュールを購入すると同時に顧客の元々の再充電可能バッテリーと引き換えることが可能である。

本発明の保証延長特徴のさらに広範な用途に関すると、その特徴はデスクトップコンピュータシステム、コンピュータモニタ、または自動車のような他の装置の保証へと拡大するように提供されることが可能である。そのような用途については、適切な料金と引き換えにＯＥＭ業者または小売業者のどちらかが顧客のデスクトップコンピュータ、モニタ、または自動車に適切な保証延長データを供給することが可能である。そのようなデータは赤外線データ通信ポート、配線接続型ＵＳＢデータリンク、ＩＥＥＥ １３９４データインターフェースポート、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈのような無線プロトコル、または製品と保証延長供給源との間で保証延長データをやりとりするいずれかの他の手段によって顧客の製品との直接インターフェースを介して保証対象製品に供給されることが可能である。

「知能型」バッテリーモジュールを提供することの別の恩典は、Ｘ２６システムがバッテリーモジュールによってファームウェアの更新を供給されることが可能であるということである。新たなファームウェアを備えたバッテリーモジュールがＸ２６システムに挿入されると、Ｘ２６システムのマイクロコントローラがバッテリーモジュールからデータのうちのいくつかの識別バイトを読み取るであろう。ハードウェア／ソフトウェアの互換性およびソフトウェアのバージョンの数字を評価するためにバッテリーモジュール内の不揮発性メモリに保存された新たなプログラムのソフトウェア構成およびハードウェアの互換表バイトを読み取った後、適切なときにシステムのソフトウェアの更新が生じるであろう。システムのファームウェアの更新処理は、バッテリーモジュールのメモリプログラム部分内のバイトを読み取るマイクロプロセッサ（図２１参照）をＸ２６システム内に有し、適切なソフトウェアをＸ２６システムの不揮発性メモリの中にプログラムすることによって実行される。

Ｘ２６システムはまた、ＵＳＢモジュールの中に設けられた不揮発性メモリに新たなプログラムをダウンロードするためにＵＳＢモジュールをコンピュータに接続することによってＵＳＢインターフェースモジュールを介してプログラムの更新を受けることも可能である。このＵＳＢモジュールが次にＸ２６システムのバッテリー用レセプタクルに挿入される。ＵＳＢ再プログラム機能を与えるとＸ２６システムはＵＳＢモジュールを識別し、バッテリーモジュールを介して再プログラムするＸ２６システムに結び付けて上記で述べられたそれと同じ順序を実行するであろう。

図２３および２４に概略で例示される高電圧組み立て品（ＨＶＡ）は約３から約６ボルトの入力から約５０，０００ボルトの出力を供給する。最大の安全性を提供し、引き金操作の不具合を回避し、かつもしもマイクロプロセッサが故障するかまたは動かなくなる場合にＸ２６システムが作動するかまたは作動状態に留まり得る危険性を最小限にするために、マイクロプロセッサ（図２２）からＨＶＡ（図２３Ａおよび２３Ｂ（または２４））へのＥＮＡＢＬＥ信号が特別にコード化された。

ＨＶＡを有効化するために、マイクロプロセッサは約２．５から約６ボルトの振幅と約５０％のデューティサイクルを備えた５００Ｈｚの方形波を出力しなければならない。ＨＶＡ電源の中のＤ６直列ダイオードはＥＮＡＢＬＥ信号を「整流」し、コンデンサＣ６を充電するためにそれを使用する。コンデンサＣ６の電圧はＨＶＡ内のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御器を作動させるために使用される。

もしもＥＮＡＢＬＥ信号が約１ミリ秒間以上低くなれば、ＰＷＭ制御器をオフに切り換えるようにいくつかの機能が動作する。コンデンサＣ６の電圧はＰＷＭがもはやＨＶＡをオフに切り換えさせるように作動することが不可能となるレベルへと降下するであろう。Ｕ１「作動」ピンへの入力は閾値よりも上になるはずである。その時点の電圧レベルは（Ｒ１とＣ７に起因する）ＥＮＡＢＬＥ波形の時間平均を表す。ＥＮＡＢＬＥ信号が低くなれば、コンデンサＣ７が放電し、約１ミリ秒後に制御器を無力化するであろう。

ＥＮＡＢＬＥ信号が高くなると、抵抗器Ｒ３がコンデンサＣ８を充電する。Ｃ８の充電レベルが約１．２３ボルトよりも上になれば、ＰＷＭが電源を切られ、５０，０００ボルトの出力パルスの供給を停止するであろう。ＥＮＡＢＬＥ信号が低くなる度にコンデンサＣ８が放電させられ、ＥＮＡＢＬＥ信号が高電位に戻ってＣ８を再び充電し始めるとＰＷＭが「オン」に留まり得ることを確実化する。ＥＮＡＢＬＥ信号が約１ミリ秒間以上高く留まるときはいつでも、ＰＷＭ制御器は電源を切られるであろう。

コード化されたＥＮＡＢＬＥ信号の必要性は、ＥＮＡＢＬＥ信号が約５００Ｈｚの周波数でパルス化されてＨＶＡを作動させなければならないことを決定付ける。もしもＥＮＡＢＬＥ信号が高レベルまたは低レベルに長く留まると、ＰＷＭ制御器が電源を切られ、５０，０００ボルトの出力パルスの供給を停止するであろう。

Ｘ２６システムの高電圧出力回路の構成はＸ２６システムと従来式の先行技術によるスタンガンとの間の重要な差異を表す。ここで図２３ＡおよびＢを参照すると、Ｘ２６システムの高電圧「整形パルス」組み立て品の構造と機能が説明されるであろう。スイッチングモードの電源がダイオードＤ１、Ｄ２、およびＤ３を通じてコンデンサＣ１、Ｃ２、およびＣ３を充電するであろう。出力波形を変えるためにダイオードＤ１およびＤ２が２３０１（Ｔ１）の同じもしくは異なる巻き線に接続されることが可能であることに留意すべきである。Ｔ１の一次と二次の巻き線の比、およびＧＡＰ１、ＧＡＰ２、およびＧＡＰ３のスパークギャップ電圧は、最初に常にＧＡＰ１が破壊状態になって火花発火するように構成される。ＧＡＰ１が火花発火すると、スパークコイル変圧器２３０５（Ｔ２）の一次巻き線に２，０００ボルトが印加される。スパークコイル変圧器Ｔ２上の二次電圧は、２つの出力電極Ｅ１とＥ２の間を隔てるエアギャップに応じて決まるが、約２５，０００ボルトであろう。このエアギャップが小さくなるにつれて、出力端子Ｅ１からＥ２間のエアギャップが破壊状態になる前の出力電圧が小さくなり、効果的に出力電圧レベルを制限する。

ＧＡＰ１およびＴ２を通るＣ１の放電によって二次電流経路に誘導される電圧がＣ２、ＧＡＰ２、Ｅ１からＥ２、ＧＡＰ３、Ｃ３、およびＣ１の電圧を作り出す。エアギャップ（ＧＡＰ２、Ｅ１からＥ２、およびＧＡＰ３）の累積電圧が充分に高いためにそれらを破壊状態にするとき、Ｃ２からＧＡＰ２を通る電流、出力電極Ｅ１からＥ２へと通る電流、ＧＡＰ３を通る電流、およびＣ１と直列のＣ３を通って接地電位へと戻る電流が回路に流れ始める。Ｃ１がＧＡＰ１とＴ２を通して出力電流を駆動している限り、述べられたような出力電流は極性で負であり続けるであろう。結果として、Ｃ２とＣ３の両方に蓄えられる電荷のレベルは上昇するであろう。いったんＣ１がある程度の放電状態になると、Ｔ１は第２の巻き線間の出力電圧を維持することが不可能になるであろう。そのとき、出力電流が逆転して正の方向に流れ始め、Ｃ２とＣ３の電荷を消耗させ始める。Ｃ１の放電は「アーク」段階として知られている。Ｃ２とＣ３の放電は筋肉「刺激」段階として知られている。

図２４に例示されるような高電圧出力コイルが２つの別々の二次巻き線で構成され、それらがＥ１上の負極性のスパーク電圧とそれに続くＥ２上の正極性のスパーク電圧を作り出すので、Ｅ１またはＥ２のどちらかの電極から一次側の武器の接地電位へと測定されるピーク電圧は電源出力端子Ｅ１とＥ２の間で測定されるピーク電圧が約５０，０００ボルトに到達してもまだ約２５，０００ボルトを超えないであろう。すべての先行技術によるスタンガンおよび本発明の他の実施形態のケースのように出力コイルＴ２が単一の二次巻き線だけを使用したならば、一次側の武器の接地電位に関連した一方の出力電極（Ｅ１またはＥ２）の最大電圧は約５０，０００ボルトに達するであろう。２５，０００ボルトの出力は５０，０００ボルトでアークを達成し得るギャップの大きさの半分以下のギャップを横切るアークを達成することが可能であるので、ピークの出力端子対接地電圧を約５０，０００ボルトから約２５，０００ボルトへと５０％削減することはＸ２６のこのバージョンのユーザが高電圧出力パルスによって電撃を受ける危険性を２対１以上の比で削減する。これは携帯型スタンガン武器に関する大幅な安全性の向上を表す。

ここで図２３および２４の概略図を参照すると、ＨＶＡの（Ｔ１の）一次側から入るフィードバック信号は、図２１のマイクロプロセッサがコンデンサＣ１の電圧を間接的に判定するメカニズムを供給し、それゆえに、Ｘ２６システムの電源はそのパルス発火順序の範囲内で動作している。このフィードバック信号は出力パルス繰り返し数を制御するためにマイクロプロセッサによって使用される。

マイクロコントローラがＥＮＡＢＬＥ信号を短い時間的期間について切り換え、それにより、パルス繰り返し数を引きとめて予め設定した低い値へと至らせることによって、一定であるかまたは経時変化するかのどちらかのパルス繰り返し数を作り出すようにシステムのパルス繰り返し数は制御されることが可能である。この予め設定した値はパルス列の長さに基づいて変えられることが可能である。例えば警察をモデルにすると、本システムは１回の引き金操作が５秒の長さの電源の作動期間を作り出すように予めプログラムされることが可能である。その５秒の期間のうちの最初の２秒では、パルス繰り返し数を秒当たりのパルス数（ＰＰＳ）で約１９に制御する（引き戻す）ようにマイクロプロセッサがプログラムされることが可能であり、その一方で５秒の期間のうちの最後の３秒で、パルス繰り返し数は約１５ＰＰＳに削減されるようにプログラムされることが可能である。操作者が引き金を下げて保ち続けると、この５秒の期間が経過した後、Ｘ２６システムは引き金が下げ続けられる限り１５ＰＰＳで放電し続けるようにプログラムされることが可能である。場合によってはＸ２６システムは、例えば
０〜２秒：１７ＰＰＳ
２〜５秒：１２ＰＰＳ
５〜６秒：０．１ＰＰＳ
６〜１２秒：１１ＰＰＳ
１２〜１３秒：０．１ＰＰＳ
１３〜１８秒：１０ＰＰＳ
１８〜１９秒：０．１ＰＰＳ
１８〜２３秒：９ＰＰＳ
のような様々な異なるパルス繰り返し数構成を作り出すようにプログラムされることも可能である。

そのような入れ替わるパルス繰り返し数構成はＸ２６システムの民生用バージョンに適用されることが可能であり、そこではさらに長い作動時間が望ましい。付け加えると、パルス繰り返し数を下げる処理はバッテリー電力の消費を下げ、バッテリー寿命を延ばし、かつおそらく医学的安全性の要因を高めるであろう。

図２１〜２４に例示されるようなＸ２６システムの動作をさらに詳しく説明するために、ＨＶＡの動作サイクルは以下の４つの時間的期間に分割されることが可能である。Ｔ０からＴ１への第１の期間では、１つ、２つ、または３つの電源によってコンデンサＣ１、Ｃ２、およびＣ３がスパークギャップＧＡＰ１の破壊電圧へと充電される。Ｔ１からＴ２への第２の期間では、ＧＡＰ１がオンに切り換わり、高電圧スパーク変圧器Ｔ２の一次巻き線を通してＣ１が電流を送ることを可能にし、それが（Ｅ１からＥ２間の）二次電圧を急速に上昇させる。ある時点で、変圧器一次巻き線を通じたＣ１の放電によって生じる高い出力電圧がＧＡＰ２、Ｅ１からＥ２、およびＧＡＰ３の破壊電圧を生じさせるであろう。この電圧による破壊現象が二次回路電流経路を完成させ、出力電流が流れることを可能にする。Ｔ１からＴ２への時間的間隔の中で、コンデンサＣ１はまだスパーク変圧器Ｔ２の一次巻き線を通して電流を送っている。Ｃ１が放電しているとき、それは充電電流をＣ２とＣ３の両方の中に押し進める。Ｔ２からＴ３の第３の期間では、コンデンサＣ１がここで大部分を放電させられる。Ｃ２およびＣ３によって負過電流が供給される。Ｔ２からＴ３への時間間隔での出力電流の大きさは、初期のＴ１からＴ２への電流出力時間間隔の中でスパーク変圧器Ｔ２を通じたＣ１の放電によって作り出されるはるかに高い出力電流よりもはるかに下であろう。Ｔ２からＴ３への時間間隔中のこの大幅に低下した大きさの出力電流の持続時間は標的の被験体からの所望の筋肉応答を達成するための適切な構成要素パラメータの調節によって容易に調整されることが可能である。Ｔ０からＴ３を通じた時間的期間中に、単一の整形波形出力パルスを発生させるために必要とされる時間をマイクロプロセッサが測定した。望ましいパルス繰り返し数がマイクロプロセッサの中に予めプログラムされた。Ｔ３からＴ４への時間的期間中に、予め設定されたパルス繰り返し数を達成するために必要とされる時間についてマイクロプロセッサが一時的に電源を遮断するであろう。マイクロプロセッサが可変長さのＴ３からＴ４への遮断期間を挿入しているので、システムのパルス繰り返し数はバッテリーの電圧および回路構成成分のばらつき（許容誤差）に関係なく一定であり続けるであろう。マイクロプロセッサで制御されるパルス繰り返し数の方法論は異なる顧客の要求に合致させるためにパルス繰り返し数がソフトウェアで制御されることを可能にする。

図１０のタイミング図は初期の固定のタイミングサイクルＴＡとそれに続くさらに長い持続時間のＴＢを示している。さらに長いタイミングサイクルによって引き継がれる短いタイミングサイクルはパルス繰り返し数の減少を反映している。それゆえに、固定の持続時間の動作サイクル中にＸ２６システムがデジタル式に変わり得ることが理解される。例を挙げると、初期の動作の約２秒間については約１９ＰＰＳのパルス繰り返し数が達成され、その後の約３秒間について約１５ＰＰＳへと減少し、約１秒間について約０．１ＰＰＳへとさらに減少し、その後、約５秒間について約１４ＰＰＳへと増加することが可能である。

図２３Ａおよび２３Ｂに例示された実施例は３つのスパークギャップを使用する。ＧＡＰ１だけが正確な破壊電圧定格を必要とし、このケースでは約２，０００ボルトである。ＧＡＰ２およびＧＡＰ３はＧＡＰ１の破壊現象の前の時間的間隔の中でそれらに誘導される電圧ストレスよりも有意に高い破壊電圧定格を必要とするだけである。標的への初期の電流放出時に大幅な標的皮膚抵抗に直面すればＧＡＰ１の破壊現象よりも前に筋肉活性化コンデンサＣ２およびＣ３が放電しないことを確実化するためにＧＡＰ２およびＧＡＰ３は単独で設けられた。場合によって採用されるこの高められた機能を遂行するために、これら二次的スパークギャップのうちの一方（ＧＡＰ２またはＧＡＰ３のどちらか）だけが設けられる必要がある。

図２４は大幅に向上した効率を備えた高電圧部分を例示している。図２３Ｂのケースのようにダイオードを通して高電圧変圧器Ｔ１の出力を直接的に極めて高い電圧へと整流するのではなく、変圧器Ｔ１は３つの直列接続された二次巻き線を与えるように再構成され、各々の巻き線の設計出力電圧は約１，０００ボルトに制限された。

図２３Ｂの回路では、コンデンサＣ１は変圧器の巻き線とダイオードＤ１によって約２，０００ボルトに充電される。図２４の回路では、Ｃ１はＣ５およびＣ６間の電圧を組み合わせることで充電される。Ｃ５およびＣ６を充電するように結合した変圧器Ｔ１の巻き線の各々は図２３Ｂの回路のような２，０００ボルトではなく、約１，０００ボルトに各々のコンデンサを充電するように設計される。

図２４の実施形態では、Ｃ２を充電するために必要とされる電流は部分的にコンデンサＣ６から引き出され、その正の側は約２，０００ボルトに充電される。それゆえに、Ｃ２を約３，０００ボルトに充電するために、変圧器の巻き線間の電圧はそれに相当する図２３Ｂの回路の変圧器Ｔ１の巻き線間に作り出される３，０００ボルトと比べて約１，０００ボルトへと下げられる。

新規性のある図２３Ｂおよび図２４の回路設計の他の恩典はＣ３に対するＣ１の相互作用に関連する。ＧＡＰ１の破壊現象の直前で、Ｃ１の帯電は約２，０００ボルトであり、その一方でＣ３の帯電は約３，０００ボルトである。Ｃ１が放電し終えた後に出力電流がＣ２およびＣ３によって支えられているとき、Ｃ３の電圧は約３，０００ボルトに留まる。しかしながら、Ｃ３の正の側はここで接地電位であるので、Ｃ３の負の端子が約−３，０００ボルトであろう。それゆえに、Ｃ２の正の端子とＣ３の負の端子との間に約６，０００ボルトの電位差が作り出された。Ｃ１が放電し終えた後でＣ２およびＣ３が放電する時間的間隔の中では、Ｔ２の出力巻き線は単に導体としてはたらく。

Ｘ２６システムの引き金の位置は、追加的な引き金操作に応答して動作サイクルの持続時間を引き延ばすようにプログラムされることが可能なマイクロプロセッサによって読み取られる。引き金が引かれる度に、マイクロプロセッサはその事象を感知し、固定の時間的間隔の動作サイクルを作動させる。銃が作動させられた後に、Ｘ２６のハンドルの背面上のＣｅｎｔｒａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ（ＣＩＤ）が、どの程度長くＸ２６システムが作動状態を持続するかを表示する。Ｘ２６の作動期間は固定の動作時間、例えば約５秒間を生じるように予め設定されることが可能である。場合によっては、この作動期間は追加的に続いて引かれる引き金に応答して段階的に延長されるように設計されることが可能である。引き金が引かれる度に、ＣＩＤの読み出しがカウントダウンタイマを新たなさらに長いタイムアウトに更新する。増分を加える引き金の特徴は、攻撃してくる襲撃者にＸ２６システムを使用する一般市民が多数回の引き金操作を開始して引き延ばされた期間について銃を作動させることを可能にし、ユーザが銃を地面に落として逃げることを可能にする。

スタンガンの乱用の申し立てに対して警官を守るために、Ｘ２６システムはこの武器が発砲される度に時刻、放電の持続時間、内部温度、およびバッテリーのレベルを記録するために引き当てられる内蔵の不揮発性メモリを供給する。

スタンガンのクロックの時刻は常にＧＭＴに設定され続ける。ＵＳＢインターフェースモジュールを使用してシステムのデータをコンピュータにダウンロードすると、ＧＭＴから地域の時刻への翻訳が提供されることが可能である。表示されるデータ記録上で、ＧＭＴと地域時刻の両方が示されることが可能である。システムのクロックがリセットまたは再プログラムされるときはいつでも、そのような変更を記録するために別個の記入がシステムに為されることが可能である。

開示された電子式無力化装置が数多くの方式で改造され得ること、および上記で特に設定されて説明された好ましい形以外に多くの実施形態が想定され得ることは当業者に明らかであろう。したがって、本発明の真の精神と範囲内に入る本発明のそのような改造例すべてを添付の特許請求項によって網羅することが意図される。

先行技術のスタンガンを示す機能ブロック図である。 本発明の様々な態様による電子式無力化装置を示す機能ブロック図である。 図２の回路部分２０１の一般化した出力電圧波形を例示するグラフである。 図２の回路部分２０３の一般化した出力電圧波形を例示するグラフである。 電子式無力化装置の出力電極のうちの一方Ｅ１と標的上でそれから間隔を置いた場所Ｅ３との間に存在し得る高インピーダンスのエアギャップを例示する図である。 電離後の図５のエアギャップを例示する図である。 図３および４の時間的期間中の図５及び６のエアギャップＧＡＰ_Aのインピーダンスを例示する図である。 図２の装置に関して電圧ｖｓ．時間を示す図である。 図２の装置に関して電圧ｖｓ．時間を示す図である。 図９の２つの出力パルスの配列に関して時間を示す図である。 本発明の様々な態様による別の電子式無力化装置を示す機能ブロック図である。 本発明の様々な態様によるさらに別の電子式無力化装置を示す機能ブロック図である。 時間Ｔ０〜Ｔ３の間の図１２のコンデンサ１２０４（Ｃ１）、１２１０（Ｃ２）、および１２１８（Ｃ３）間の電圧を例示するタイミング図である。 時間Ｔ０〜Ｔ３の間の図１２のコンデンサ１２０４（Ｃ１）、１２１０（Ｃ２）、および１２１８（Ｃ３）間の電圧を例示するタイミング図である。 時間Ｔ０〜Ｔ３の間の図１２のコンデンサ１２０４（Ｃ１）、１２１０（Ｃ２）、および１２１８（Ｃ３）間の電圧を例示するタイミング図である。 時時間Ｔ０〜Ｔ３の間の図１２のコンデンサ１２０４（Ｃ１）、１２１０（Ｃ２）、および１２１８（Ｃ３）間の電圧を例示するタイミング図である。 時間Ｔ０〜Ｔ３の間の図１２のコンデンサ１２０４（Ｃ１）、１２１０（Ｃ２）、および１２１８（Ｃ３）間の電圧を例示するタイミング図である。 時間Ｔ０〜Ｔ３の間の図１２のコンデンサ１２０４（Ｃ１）、１２１０（Ｃ２）、および１２１８（Ｃ３）間の電圧を例示するタイミング図である。 図１３〜１８の時間的期間中のＧＡＰ１およびＧＡＰ２の実効インピーダンスを示す表である。 図２の回路部分２０１および２０３の別の代替選択肢の導入例を示す機能ブロック図である。 図１２の制御器１２１４を示す概略図である。 図１２の電源１２０１を示す概略図である。 図１２の装置の回路の他の部分を示す概略図である。 図１２の装置の回路の他の部分を示す概略図である。 図２３Ｂの回路に関して代替選択肢となる回路を示す概略図である。 バッター電力消費を示す表である。

Claims (41)

1. 標的を無力化するための電子式無力化装置であって、
   ａ．前記標的上で間隔を置いた第１および第２の接触点を築き上げるための第１および第２の電極であって、少なくとも前記電極のうちの一方と前記標的の皮膚との間に高インピーダンスのエアギャップが存在する該電極と、
   ｂ．第１の時間的間隔の中で前記第１および第２の電極間の第１の高電圧で短い持続時間の出力を発生して前記エアギャップ内の空気を電離させることで前記エアギャップの前記高インピーダンスをさらに低いインピーダンスへと下げ、それによって低電圧レベルで前記エアギャップを電流が流れることを可能にする第１のモードで動作するため、およびその後に、第２の時間的間隔の中で前記第１および第２の電極間の第２の低い電圧の出力を発生して前記第１および第２の電極間を、及び前記標的上の前記第１と第２の接触点間を流れる電流を維持することで前記標的を通って電流が流れることを可能にする第２のモードで動作するための電源とを有する装置。
2. 標的を無力化するための電子式無力化装置であって、
   ａ．前記標的上で間隔を置いた第１および第２の接触点を築き上げるための第１および第２の電極であって、少なくとも前記電極のうちの一方と前記標的の皮膚との間に高インピーダンスのエアギャップが存在する該電極と、
   ｂ．出力電圧を供給するための高電圧電源と、
   ｃ．前記エアギャップ内の空気を電離させることで前記エアギャップの前記高インピーダンスをさらに低いインピーダンスへと下げ、それによって低電圧レベルで前記エアギャップを電流が流れることを可能にするための前記第１および第２の電極間の第１の高電圧出力を発生し、それに続いて第２の低い電圧の出力が電流を、前記第１および第２の電極間に流し、かつ前記標的上の前記第１と第２の接触点間を流すことを可能にすることで前記標的を通って電流が流れることを可能にする高電圧電力出力回路とを有する装置。
3. 標的を無力化するための電子式無力化装置であって、
   ａ．前記標的上で間隔を置いた第１および第２の接触点を築き上げるための第１および第２の電極であって、少なくとも前記電極のうちの一方と前記標的の皮膚との間にギャップが存在する該電極と、
   ｂ．出力電圧を供給するための高電圧電源とから成り、
   該高電圧電源が、
   前記ギャップ内の空気を電離させることで、それによって前記ギャップを電流が流れることを可能にするように第１の時間的間隔の中で前記第１および第２の電極を第１の高電圧出力を発生するための第１の出力回路構成へと切り換わり、かつその回路構成で動作するため、およびそれに続いて第２の時間的間隔の中で前記第１および第２の電極間に第２の低い電圧の出力を発生して前記標的を介して前記電流が維持されるための第２の出力回路構成へと切り換わり、かつその回路構成で動作するための出力回路を備える電子式無力化装置。
4. 前記出力回路が
   ａ．前記第１の時間的間隔の中で前記第１および第２の電極間の相対的に高い電圧出力を発生するための高電圧出力回路と、
   ｂ．前記第２の時間的間隔の中で前記第１および第２の電極間の相対的に低い電圧出力を発生するための低電圧出力回路とを備える、請求項３に記載の電子式無力化装置。
5. 前記高電圧出力回路が
   ａ．第１のエネルギー貯蔵用コンデンサであって、該第１のエネルギー貯蔵用コンデンサ間の第１の電圧を有する該第１のエネルギー貯蔵用コンデンサと、
   ｂ．前記第１のエネルギー貯蔵用コンデンサと前記ギャップとの間に結合され、前記第１の電圧より高い逓倍された電圧を前記ギャップ間に供給する電圧増倍器と、
   ｃ．前記第１の電圧が第１の大きさに到達するとその後に動作され、前記第１のエネルギー貯蔵用コンデンサからエネルギーを放出して前記電圧増倍器を介して前記第１の高電圧出力を発生して前記ギャップの空気を電離する第１のスイッチとを有する、請求項４に記載の電子式無力化装置。
6. 前記低電圧出力回路が
   ａ．第２のエネルギー貯蔵用コンデンサと、
   ｂ．前記第１のスイッチの動作の後で動作され、前記第２のエネルギー貯蔵用コンデンサからエネルギーを放出して前記標的を介して前記電流を維持するために第２の低い電圧出力を発生する第２のスイッチとを有する、請求項５に記載の電子式無力化装置。
7. 前記第１のエネルギー貯蔵用コンデンサと前記第２のエネルギー貯蔵用コンデンサが前記高電圧電源から充電電流を各々受け取る、請求項６に記載の電子式無力化装置。
8. 前記第１のスイッチは、前記第２のスイッチが前記第２の低い電圧出力を発生し始めた後に、前記ギャップから前記第１のエネルギー貯蔵用コンデンサに結合する、請求項６に記載の電子式無力化装置。
9. ａ．前記第１のスイッチの閉じる動作が時間Ｔ₁を定義し、
   ｂ．前記第２のスイッチの閉じる動作が時間Ｔ₂を定義し、
   ｃ．前記第２のスイッチが、前記第２のエネルギー貯蔵用コンデンサ電圧が所定レベルより低くなった時に開かれ、時間Ｔ₃を定義するように構成さて、
   ｄ．以下の表が該第１および第２のスイッチの開および閉状態に関係を定義する
   

   

   請求項６に記載の電子式無力化装置。
10. 前記第１および第２のスイッチの少なくとも一方が電圧作動型スイッチを含む、請求項６に記載の電子式無力化装置。
11. 前記第１のスイッチが、第１の破壊電圧を有する第１のスパークギャップを備え、前記第２のスイッチが、前記第１の破壊電圧より大きい第２の破壊電圧を有する第２のスパークギャップを備える請求項６に記載の電子式無力化装置。
12. 前記第１のエネルギー貯蔵用コンデンサが前記第２のエネルギー貯蔵用コンデンサのキャパシタンスより大きい、請求項６に記載の電子式無力化装置。
13. さらに、
    ａ．前記電子式無力化装置を動作および休止させるためのトリガスイッチと、
    ｂ．前記トリガスイッチの形態を感知するため、および前記高電圧電源の動作を制御するための制御器を有する、請求項３に記載の電子式無力化装置。
14. 前記トリガスイッチの閉じる動作が前記制御器に前記高電圧電源を作動させる、請求項１３に記載の電子式無力化装置。
15. 前記時間Ｔ₃に前記高電圧電源を休止させる制御器をさらに備える請求項９に記載の電子式無力化装置。
16. 前記制御器が、所望のパルス繰り返し数を維持するために、時間Ｔ₄まで、前記高電圧電源の休止状態を維持する、請求項１５に記載の電子式無力化装置。
17. 所望のパルス繰り返し数を維持するために前記高電圧電源を繰り返し作動および休止させる制御装置をさらに備える請求項３に記載の電子式無力化装置。
18. 前記電圧増倍器が昇圧変圧器を含む、請求項５に記載の電子式無力化装置。
19. 前記昇圧変圧器が一次巻き線と二次巻き線を有し、前記一次巻き線が前記第１のエネルギー貯蔵用コンデンサの放電経路と直列に連結される、請求項１８に記載の電子式無
    力化装置。
20. 前記昇圧変圧器の二次巻き線が前記第２のエネルギー貯蔵用コンデンサの放電経路と直列に連結される、請求項１９に記載の電子式無力化装置。
21. 前記第１のスイッチのＴ₁〜Ｔ₂の動作が、１．５マイクロ秒の期間である請求項５に記載の電子式無力化装置。
22. 前記第１の大きさが約２０００ボルトである請求項５に記載の電子式無力化装置。
23. 前記第２のエネルギー貯蔵用コンデンサが０．０２マイクロファラッド未満か概ね０．０２マイクロファラッドであるキャパシタンスを有する請求項６に記載の電子式無力化装置。
24. 第１のスイッチの作動電圧が、前記第２のスイッチの作動電圧未満である請求項６に記載の電子式無力化装置。
25. 前記第１のエネルギー貯蔵用コンデンサが、０．１４マイクロファラッド未満かそれに近いキャパシタンスを有する請求項６に記載の電子式無力化装置。
26. 標的を無力化するための方法であって、
    ａ．第１の時間的間隔の中で第１および第２のエネルギー貯蔵用コンデンサを充電する工程と、
    ｂ．前記第１のエネルギー貯蔵用コンデンサ間の電圧が電圧閾値を超えると前記第１のエネルギー貯蔵用コンデンサを電圧増倍器に連結する工程と、
    ｃ．第１および第２の出力電極間の増倍された出力電圧を発生させるために第２の時間的間隔の中で前記電圧増倍器を介して前記第１のエネルギー貯蔵用コンデンサを放電させる工程と、
    ｄ．前記標的と位置決めされた前記第１及び第２の電極の少くも一方の電極との間にギャップが存在するように、前記第１及び前記第２の電極を前記標的上に位置決めする工程と、
    ｅ．前記ギャップを横切る電離経路を確立する工程と、
    ｆ．前記エアギャップに構築された前記減少したインピーダンスの電離経路を通して電流を放出して第３の時間的間隔の中で前記ギャップ、前記標的および前記第１と第２の出力電極を介して電流を供給するために、前記増倍された電圧に応答して前記第１および第２の出力電極に前記第２のエネルギー貯蔵用コンデンサを連結する工程と、を含む方法。
27. 前記第１および第２のエネルギー貯蔵用コンデンサが前記第１の時間的間隔の中の電圧の大きさに実質的に等しく充電された時、充電を終了する請求項２６に記載の方法。
28. 前記第１のエネルギー貯蔵用コンデンサのキャパシタンスが前記第２のエネルギー貯蔵用コンデンサのキャパシタンスを超える請求項２６に記載の方法。
29. 前記電圧増倍器が一次および二次の巻き線を備える昇圧変圧器を含み、前記第１のエネルギー貯蔵用コンデンサから出る放電電流が前記一次巻き線を通過する、請求項２６に記載の方法。
30. 前記増倍された電圧が前記電圧閾値を超える請求項２６に記載の方法。
31. 前記第２の時間的間隔の持続時間が前記第３の時間的間隔の持続時間よりも短い請求項２６に記載の方法。
32. 前記第１のエネルギー貯蔵用コンデンサを結合する工程が、前記第１の電圧閾値に実質的に等しい前記第１の破壊電圧を有する第１のスパークギャップを使用する工程からなる請求項２６に記載の方法。
33. 前記第２のエネルギー貯蔵用コンデンサを結合する工程が、前記第１の破壊電圧より大きな第２の破壊電圧を有する第２のスパークギャップを使用する工程からなる請求項３２に記載の方法。
34. 第１の電極および第２の電極を介して標的を無力化する方法であって、各々の電極が該標的上に位置付けされ、該標的と少なくとも一方の電極との間に高インピーダンスのエアギュップが存在する方法において、
    第１のキャパシタンスおよび第２のキャパシタンスを充電する工程と、
    該第１のキャパシタンスの電圧が電圧閾値を越える時に、該第１のキャパシタンスを電圧増倍器に結合する工程と、
    該電圧増倍器を介して該第１のキャパシタンスを放電し、該第１の電極と第２の電極間に増倍された電圧を発生する工程と、
    該エアギァップに減少されたインピーダンスの電離経路を確立する工程と、
    該増倍された電圧に応答して、前記第２のキャパシタンスを少なくとも前記第１の電極と第２の電極の一方の電極に結合し、前記電離エアギャップ、標的、第１および第２の電極を通る電流を供給するために、前記電圧増倍器で増倍しない工程と、
    を含む方法。
35. 前記充電する工程が、前記第１および第２のキャパシタンスが電圧の大きさが等しくなるまで充電された時に、充電を完了する請求項３４に記載の方法。
36. 前記第１のキャパシタンスが前記第２のキャパシタンスより大きな容量である請求項３４に記載の方法。
37. 前記電圧増倍器が、一次巻き線と二次巻き線を有する昇圧変圧器を備え、前記第１のキャパシタンスからの放電電流が一次巻き線を流れる請求項３４に記載の方法。
38. 前記増倍された電圧が、前記電圧閾値を越える請求項３４に記載の方法。
39. 前記第１のキャパシタンスを結合する工程が、前記電圧閾値と等しい第１の破壊電圧を有する第１のスパークギャップを使用する工程から成る請求項３４に記載の方法。
40. 前記第１のキャパシタンスを放電する第１の期間が、前記第２のキャパシタンスを放電する第２の期間より短い請求項３４に記載の方法。
41. 標的上の第１の電極および第２の電極を介して標的を無力化する装置であって、該標的と少なくとも一方の電極との間にギャップが存在する装置において、
    前記ギャップ内の空気を電離させることで、それによって前記第１および第２の電極間に第１の高電圧出力を発生するための第１の構成へと切り換わり、かつその構成で動作するため、およびそれに続いて前記第１および第２の電極間に第２の低い電圧の出力を発生して前記標的を介して前記電流を維持させ、前記標的が動けなくなるように筋肉を収縮させるための第２の構成へと切り換わり、かつその構成で動作するための回路を備える高圧電源であって、
    該第１の構成が、
    （１）第３の電圧を有する第１のキャパシタンスと、
    （２）該第３の電圧より高い増倍された電圧を前記ギャップ間に供給する前記ギャップと前記第１のキャパシタンス間に結合された電圧増倍器と、
    （３）該第３の電圧が許容された限界に到達した後に動作し、前記第１の高電圧を発生するために前記第１のキャパシタンスからエネルギを放出する第１のスイッチと、
    から成り、
    該第２の構成が、
    前記標的を通る前記電流を維持するために、前記電圧増倍器で増倍されない前記第２の低い電圧出力を発生するようにエネルギを放出する第２のキャパシタンスを備える、標的を無力化する装置。

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