(57)【要約】【解決手段】  標的を動けなくするための装置（１００）は、装置と標的とが接触した後で展開される電極（５１４、５０４）を含んでいる。展開した電極（５１４、５０４）の間隔は、動けなくするための刺激信号をより効果的に送り出すための精度及び／又は反復性が高められている。【選択図】          図６Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的を動けなくするための装置において、
第１電極と、
第２電極と、
前記第２電極を前記第１電極から離して展開させるための手段であって、
（１）前記第２電極の前記第１電極に対する動きを拘束するための手段と、
（２）前記第１電極が前記標的に接触した後で、前記第２電極の前記第１電極に対する拘束を解除し、前記第２電極が、最初は前記標的から離れて、前記標的の、前記第１電極が前記標的に接触している箇所から或る距離だけ離れて前記標的に接触できるようにする手段と、を備えている展開させるための手段と、
前記第１電極と前記第２電極を備えた回路に刺激信号を発生させるための手段と、を備えている装置。
【請求項２】
前記第１電極を備えている第１部分と、
前記第２電極を備えている第２部分であって、前記第１部分と前記第２部分との電気通信を維持する繋留綱を備えている第２部分と、を備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記拘束するための手段は、前記動けなくする装置をユニットとして輸送するために、前記第１部分を前記第２部分に連結している、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記拘束を解除する手段は、ケーシングと、前記装置と前記標的との衝突に反応してケーシングに対して移動し、前記第２部分を前記第１部分から解放する並進部材と、を備えている、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記拘束を解除する手段は、前記装置と前記標的との衝突に反応して破壊され、前記第２部分を前記第１部分から解放する締結具を備えている、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記締結具は離脱タブを備えている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記拘束を解除する手段は、前記装置と前記標的との衝突に反応して解錠され、前記第２部分を前記第１部分から解放するラッチを備えている、請求項２に記載の装置
【請求項８】
前記繋留綱は、前記第２電極と前記標的との強力な衝突を達成するための弾性を呈する、請求項２に記載の装置。
【請求項９】
前記第２部分は、前記刺激信号を発生させるための手段の少なくとも一部分を更に備えている、請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
前記第２部分の総質量は前記第１部分の総質量を超えている、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記刺激信号を発生させるための手段の前記一部分は、電源を備えている、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記拘束を解除する手段は、前記装置と前記標的との衝突のエネルギーを利用して、前記第２部分を前記第１部分から解放する、請求項２に記載の装置。
【請求項１３】
前記拘束を解除する手段は、前記装置と前記標的との衝突の運動量を、前記第２部分が前記第１部分から離れる運動に変える、請求項２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１部分は、前記標的が動いた結果として前記標的に接触する第３の電極を更に備えている、請求項２に記載の装置。
【請求項１５】
前記展開させるための手段は、前記第２電極を前記第１電極から離れる方向に飛び出させる推進薬を更に備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記推進薬は、前記第２電極を最初は前記標的から遠ざかる方向に飛び出させる、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第２電極は、第１方向に向けられた第１の棘と、第２方向に向けられた第２の棘と、第３方向に向けられた第３の棘を備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１方向、前記第２方向、及び前記第３方向は、互いに直交している、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の前記動けなくする装置を備えている発射体。
【請求項２０】
請求項１９に記載の発射体を備えている弾薬筒。
【請求項２１】
請求項１９記載の発射体と、前記発射体を前記標的に向けて飛び出させるための手段と、を備えている、標的を動けなくするためのシステム。
【請求項２２】
第１電極、第２電極、信号発生器、及び前記第２電極を展開させる電極展開装置と、を含んでいる装置を使用して標的を動けなくする方法において、
前記第２電極の前記第１電極に対する動きを拘束する段階と、
前記第１電極が前記標的に接触した後で、前記第２電極の前記第１電極に対する拘束を解除し、前記第２電極が、最初は前記標的から離れて、前記標的の、前記第１電極が前記標的に接触している箇所から或る距離だけ離れて前記標的に接触できるようにする段階と、
前記信号発生器、前記第１電極、及び前記第２電極を介して刺激信号を与える段階と、を含んでいる方法。
【請求項２３】
ケーシングと、第１位置では、前記ケーシング内の前記第２電極の前記第１電極に対する動きを拘束するプラグと、を更に備えており、
前記拘束を解除する段階は、前記プラグを前記第１位置から押し出す段階を含んでいる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記電極展開装置を提供する段階は、前記ケーシングに対して並進運動して前記プラグを前記第１位置から押し出す並進部材を提供する段階を含んでいる、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記拘束を解除する段階は、締結具を破壊する段階を含んでいる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記締結具を破壊する段階は、離脱タブを破壊する段階を含んでいる、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記装置を提供する段階は、ケーシングと、前記ケーシングに対して並進運動する並進部材と、を提供する段階を更に含んでおり、
前記拘束を解除する段階は、前記並進部材による並進運動を行う段階を含んでいる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記並進運動は、ラッチを解錠して拘束を解く、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記拘束を解除する段階は、前記第２電極を前記第１電極から離れる方向に飛び出させる段階を含んでいる、請求項２２に記載の方法。
【請求項３０】
前記飛び出させる段階は、前記第２電極を最初は前記標的から離れる方向に飛び出させる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記装置を提供する段階は、前記第２電極と前記第１電極を機械的に連結する繋留綱であって、前記第２電極と前記標的との強力な衝突を達成するための弾性を呈する繋留綱を提供する段階を更に含んでいる、請求項２２に記載の方法。
【請求項３２】
前記第２電極は、第１方向に向けられた第１の棘と、第２方向に向けられた第２の棘と、第３方向に向けられた第３の棘を備えている、請求項２２に記載の装置。
【請求項３３】
前記第１方向、前記第２方向、及び前記第３方向は、互いに直交している、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記第２電極の前記第１電極に対する動きを拘束する段階は、更に、前記信号発生器の前記第１電極に対する動きを拘束し、
前記拘束を解除する段階は、前記第２電極と前記信号発生器の少なくとも一部分が前記第１電極に対して移動できるようにする、請求項２２に記載の方法。
【請求項３５】
前記第２電極と前記信号発生器の前記一部分の質量は、前記装置の総質量の半分を超えている、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記信号発生器の前記一部分は、電源を備えている、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記拘束を解除する段階は、前記装置と前記標的の衝突のエネルギーを使用している、請求項２２に記載の方法。
【請求項３８】
前記拘束を解除する段階は、前記装置と前記標的の衝突の運動量を、前記第２電極の運動に変える、請求項２２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概括的には、人又は動物の運動能力を低下させるための電撃発射体を使用するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００３年１０月７日Patrick W Smith他により出願された同時係属出願の米国特許出願第６０／５０９，５７７号に対する米国特許法第１１９（ｅ）条に基づく優先権を主張する。
【０００３】
本発明は、一部には米国政府後援の研究に関連してなされたものである。従って、米国政府は、本発明の支払済みライセンスを有すると共に、限定された状況下においては、海軍研究局により裁定された契約書第Ｎ００Ｏ１４−０２−Ｃ−００５９号の規約により規定される妥当な条件で、特許所有者に対して、他者にライセンスを供与することを求める権利を有する。
【０００４】
電撃発射体を打つ武器が護身用及び法の執行として使用されているが、この場合発射体の標的となるのはヒト又は動物である。従来から使用されているこのような武器の１つの種類として、Coverに発行された米国特許第３，８０３，４６３号及び同第４，２５３，１３２号に記載されている種類のエネルギー伝導武器がある。通常、エネルギー伝導武器は、約１５フィートの範囲に向けて手持ち式の装置から２個の発射体を発射させて標的に刺激信号を与える。発射体は、２本の細い絶縁ワイヤにより手持ち式装置の電源に繋留されたままになる。繋留式発射体はダーツとも呼ばれる。
【０００５】
一連の比較的高電圧の連続パルスを含む刺激信号がワイヤを通して標的に送り込まれ、標的に苦痛を生じさせる。刺激信号を送出する際、発射体の電極と標的の導電組織との間には高いインピーダンスギャップが存在する（例えば、空気や衣服）。従来の刺激信号は、２インチまでならそのようなギャップに亘って進路をイオン化する比較的高い電圧（例えば、約５０，０００ボルト）を含んでいる。結果的に、刺激信号は発射体を組織に貫入させることなく標的の組織内に伝導される。Coverにより述べられている種類の刺激信号の有効性には限界がある。例えば、発射体に打たれ比較的高電圧を受けている間又はその後に、肉体運動的職務を実行する（例えば、武装した者を相手に戦う）ように指示されたヒトの標的の大部分は、この職務を遂行できることが、試験により分っている。
【０００６】
火薬推進剤を使用する従来型のエネルギー伝導武器は、用途が限定されている。これらの武器は、銃火器として分類され、米国では厳しい規制を受けており、市場売買が厳しく制限されている。
【０００７】
スタンガンとして知られている従来型の他のエネルギー武器は、発射体を省き、標的が武器に接近したときに、本質的に同じ刺激信号を標的に加える。そのような武器は、標的の接近により武器を装備した者の安全性が通常は低下するため、用途が限定されている。
【０００８】
銃火器として分類されていないもう１つの従来型のエネルギー伝導武器は、発射体を推進するのに、例えばCoverに発行された米国特許第５，０７８，１１７号に記載されているように、圧縮ガスを使用している。この推進システムは、武器内の電荷によって爆発させる比較的小型の従爆薬を使用している。爆発により、窒素などの圧縮ガスのシリンダーが穿刺装置に押圧されると、或る量の圧縮窒素が放出され、発射体を武器から外に推し出す。
【０００９】
より最近では、上記エネルギー伝導武器には比較的高エネルギーの波形が使用されている。この波形は、麻酔をかけたブタを使ってエネルギー武器の刺激に曝された哺乳類の筋肉反応を測定する研究から開発されたものである。この高エネルギー波形を使用した装置は、電気筋肉破壊（ＥＭＤ）装置と呼ばれており、概括的には２００１年１２月１２日出願のPatrick Smithの米国特許出願第１０／０１６，０８２号に記載されている型式のもので、同特許出願を参考文献として本願に援用する。ＥＭＤ波形を動物の骨格筋に与えると、通常、骨格筋が激しく収縮する。ＥＭＤ波形は、標的自身の神経系による筋肉制御に明らかに優先して、骨格筋の動きを非自発的に止め、その結果、標的は完全に動けなくなってしまう。不都合なことに、比較的高エネルギーのＥＭＤ波形は、一般的には、高出力容量のエネルギー源から生成される。例えば、この種の武器は、８ＡＡサイズの１．５ボルトバッテリー、即ち大容量コンデンサーと、繋留された発射体（例えば、ダーツ）に対して２６ワットのＥＭＤ出力を生成する変圧器と、を備えている。
【００１０】
２００３年２月１１日出願のMargne Nerheimの米国特許出願第１０／４４７，４４７号に記載の２パルス波形型では、比較的高電圧で低アンペア数のパルスを（上記ギャップを超えるアーク形成用として）加えた後に、比較的低電圧で高アンペア数のパルスを（標的を刺激するために）加えている。骨格筋に対する効果は、上記ＥＭＤ波形に比較して８０％少ない電力で達成される。
【００１１】
従来型のエネルギー伝導武器では、２個の電極を有効に分離して電極間に流れる電流によって標的に刺激を与えるのには、射程が限られている。或る従来型の武器では、それぞれ電極を備えた２個の発射体を、同じ弾薬筒から分離角度８度で発射する。上方の発射体は武器の視線方向に沿って発射される。下方の発射体は８度下向きに発射される。この角度により両電極は飛行中に分離する。射程２１フィートで、下の電極は上の電極の接触点よりも約０．９ｍ（３フィート）下で標的に接触することになる。
【００１２】
McNultyに発行された米国特許第６，５７５，０７３号に記載のシステムでは、手持ち式装置から標的までの距離に左右されない一貫した電極分離が提供されている。ここでは、第１の電極を運ぶ大径の発射体が射程センサを備えている。標的からの或る感知した距離で、大径の発射体は、第２の電極を運ぶ小径の発射体を発射する。結果的に、費用は高くなり信頼性は低下する。射程感知システムは、視界が狭いために作動不良を起こしかねず、例えば、第２の電極を有効に展開させるには手遅れになるほど標的に接近するまで、射程センサが標的を有効に感知することができないような斜角で、装置が標的に当たってしまう事態も起きかねない。或いは、装置が、標的までの途中に在る障害物の近くを通過しなければならない方向に発射された場合、射程センサは、軌道付近の障害物を検知して第２の電極を過早発射し、第２の電極が的を外してしまうという事態も考えられる。
【００１３】
Ragnerに発行された米国特許第５，６９８、８１５号では、一体に繋留された電極の配列が記載されている。そのような配列は、飛行中は必然的に空気力学的に不安定になる。このような配列は、標的に当たる精度が上記他の技術に比べて劣る。
【００１４】
本発明のシステム及び方法なくしては、エネルギー武器に対して、費用、信頼性、射程及び有効性の点で更に改良を加えるのは実現が困難である。このままでは、エネルギー武器の用途は制限されたままとなり、法の執行が阻まれ、個人の護身能力を高めることはできない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の各種態様によれば、標的を動けなくする装置は、装置と標的が接触した後に展開される電極を含んでいる。展開した電極の間隔は、動けなくするための刺激信号をより効果的に与えるため、精度及び／又は反復性を更に高めている。
【００１６】
別の実施形態では、標的を動けなくするシステムは、発射装置と発射体を含んでいる。発射体は、発射装置に繋留されてはいない。発射体は、標的に接触した後で電極を展開する。接触後に電極を展開することにより、電極相互間の距離は、発射装置から標的までの射程によって左右される幅が小さくなる。結果的に、様々な射程にある標的が、より一様な刺激を受けることになる。本発明の発射体、方法、及びシステムを使用すれば、費用を低く抑え、複雑性を抑え、信頼性を高め、射程と精度を上げた点、並びに実施形態により様々に組み合わせることにより有効性を改善した点を含む各種態様により、エネルギー武器を使用する多くの用途に対応することができる。
【００１７】
本発明の各種態様によれば、標的を動けなくする方法は、順不同として、（ａ）第１電極、第２電極、信号発生器、及び第２電極を展開する電極展開装置、を準備する段階と、（ｂ）第１電極に対する第２電極の移動を拘束する段階と、（ｃ）第１電極が標的に接触した後、第１電極に対する第２電極の移動の拘束を解き、第２電極を最初は標的から離れる方向に移動させて、第１電極が標的に接触した箇所から一定の距離だけ離して標的に接触させる段階と、（ｄ）信号発生器、第１電極、及び第２電極を介して刺激信号を与える段階と、を含んでいる。
【００１８】
本発明の各種態様によれば、標的を動けなくする装置は、第１及び第２部分を含んでいる。第１部分は、標的に接触させる第１電極を含んでいる。第２部分は、標的に接触させる第２電極と、第１電極と第２電極の間の電気通信を維持する繋留綱とを含んでいる。装置は、標的を動けなくするために、第１及び第２電極を介して刺激信号を与える信号発生器と、動けなくする装置を１つのユニットとして運ぶために第１部分と第２部分を連結すると共に、第１部分が標的に接触した後で第２部分を第１部分から解放して、第２部分が、標的を離れ、第１電極から一定の距離だけ離れて第２電極を展開できるようにするカプリングと、を更に含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
これより添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳しく説明するが、各図面を通して同じ要素は同じ符号を付して示している。
【００２０】
当業者には理解頂けるように、説明を明確にするため、図面内の各部分は必ずしも縮尺が合ってはいない。
【００２１】
本発明の各種態様によるシステムは、動物（例えば人間）に刺激信号(stimulus signal)を与えて動物を動けなくする。例えば、動物を危険から救うか、或いは可動性に対してより永続的な拘束を加えるために動物の行動を阻止する目的で動けなくするのは、一時的であるのが適している。電極は、動物自身の動作（例えば、電極に向かう動物の行動）により、動物に向けて電極を推進することにより（例えば、電極を電撃発射体の一部とする）、展開機構により、及び／又は重力により、動物と接触した状態になる。例えば、図１から図９のシステム１００は、発射装置１０２と弾薬筒１０４を含んでいる。発射装置１０４は、電力供給装置１１２、照準装置１１４、及び推進装置１１６を含んでいる。推進装置１１６は、推進起動部１１８、及び推進薬１２０を含んでいる。代わりの実施形態では、推進薬１２０は、弾薬筒１０４の一部である。
【００２２】
発射装置１０４の製造と操作には、どの様な従来の材料及び技術を採用してもよい。例えば、電力供給装置１１２としては１つ又は複数の充電式バッテリが、照準装置１１４としてはレーザー銃照準器が、推進起動部１１８としては幾つかの点で携帯銃の引き金に似た機械式引き金が、そして推進薬１２０としては圧縮窒素ガスが、それぞれ挙げられる。作動時には、弾薬筒１０４を発射装置１０４に又はその中に装填し、ユーザーによる手動操作で、電極を運ぶ発射体を発射装置１０４から標的（例えば、人間のような動物）に向けて飛び出させ、電極が標的に電気的に連結した状態になった後、標的の組織の一部を通して刺激信号を送り込む。或る実施形態では、発射装置は手持ち式であり、従来の携帯銃と同様のやり方で操作することができる。
【００２３】
弾薬筒１０４は、電源１３４、波形発生器(waveform generator)１３６、及び電極展開装置１３８を有する発射体１３２を含んでいる。電極展開装置１３８は、展開起動部１４０と１つ又は複数の電極１４２を含んでいる。電源１３４は、エネルギー容量対体積比が比較的高くなるように選択されたものであれば、どの様な従来型のバッテリでもよい。波形発生器１３６は、電源１３４から電力を受け取り、従来型の回路を使用して従来型の刺激信号を発生させる。
【００２４】
刺激信号は、電極を介して標的内を通る経路により完成された回路に送り込まれる。電源１３４、波形発生器１３６、電極１４２は、協働して刺激信号送出回路を形成するが、この回路には、展開起動部１４２によって展開されない（例えば、発射体１３２の衝突により配置される）１つ又は複数の追加的電極が更に含まれていてもよい。
【００２５】
発射体１３２は、電源１３４、波形発生器１３６用の回路アッセンブリ、及び電極展開装置１３８を取り付けるための区画又は他の構造を有する本体部を含んでいる。本体部は、弾道学的特性にふさわしい従来型の形状（例えば、濡れた空気力学的形態（wetted aerodymanics form)）に形成してもよい。
【００２６】
電極展開装置は、電極を格納状態から展開状態に移行させる機構であればどのような機構を含んでいてもよい。例えば、電極１４２が大気中を進んで標的に至る発射体の一部である実施形態では、格納状態では、発射体を正確に飛行させるための空気力学的な安定性が与えられる。展開状態では、組織を突き刺すことにより直接的に、又はアークを介して組織に入ることにより間接的に、刺激信号送出回路ができあがる。分離距離は約１．５インチよりも約７インチの方がより効果的であることが分っており、一方の電極を大腿部に配置し他方の電極を手に配置するなど、更に長い分離距離も適している。電極を更に遠く離して配置すると、刺激信号はより多くの組織を通過するので、更に効果的な刺激を発生させることは明らかである。
【００２７】
本発明の各種態様によれば、電極の展開は、発射体１３２と標的とが接触した後に起動される。この接触は、展開起動部の向きの変化、展開起動部の発射体本体部に対する位置の変化、展開起動部の方向、速度又は加速度の変化、及び／又は両電極間（例えば、１４２、又は発射体１３２の標的への衝突により設置された電極）の導電率の変化、によって判定される。低コストの発射体では、機械的特性によって衝突を検知し、機械的エネルギーの解放又は方向変更によって電極を展開する展開起動部１４０が好ましい。
【００２８】
電極の展開は、本発明の各種態様によれば、標的の挙動により促進される。例えば、発射体の前方に間隔を狭めて設けた１つ又は複数の電極を、標的にくっ付けて標的に苦痛反応を励起する。１つ又は複数の電極を露出させ適した方向に（例えば、標的から離して）向かわせる。露出させるのは飛行中でも衝突後でもよい。標的の苦痛は、電極の棘部が標的の肉に刺さることにより生じ、或いは２個の電極が接近して配置されている場合は、これら接近配置した両電極間に刺激信号を送ることにより生じる。これらの電極は、接近し過ぎていて動きを奪うのには適していないかもしれないが、刺激信号は、十分な苦痛を発生させ方向感覚を失わせる。苦痛に対する典型的な反応動作は、痛みの原因と感じた箇所を手で（又は、動物の場合は口で）掴み、電極を取り除こうとする行為である。これは、いわゆる「ハンドトラップ」手法であり、この典型的な反応行動を利用して１つ又は複数の露出した電極を標的の手（又は口）に埋め込もうするものである。発射体を掴むことにより、１つ又は複数の露出した電極が標的の手（又は口）に突き刺さる。標的の手（又は口）の中の露出した電極は、普通は他方の電極から相当離れているので、この他方の電極の１つと露出した電極の１つの間の刺激により適度に動きを奪うことが可能になる。
【００２９】
人間での試験で、手は神経密集度が非常に高いことから、標的の両手が特に効果的な刺激部位であることが分った。このように神経が密集していると、露出した電極の周りの最大電荷密度の領域に大量の神経線維が接近して存在することになるので、全体的な神経刺激効果が増大する。
【００３０】
別のシステムの実施形態では、発射装置１０２、弾薬筒１０４、及び発射体１３２は省かれ、電源１３４、波形発生器１３６、及び電極展開装置１３８が、標的に又は標的付近に配置される他の従来型の形態に適合させた動けなくする装置１５０として形成されている。また別の実施形態では、展開装置１３８は省かれ、電極１４２が標的の行動及び／又は重力で設置される。動けなくする装置１５０は、個人の安全を守るため（例えば、人間の標的では衣服に、動物の場合は皮に埋め込んで将来的に起動する）、設備の安全を守るため（例えば、監視カメラへの時間告知、装置の運転停止、又は緊急応答）、又は軍事目的（例えば、地雷）で、従来技術を用いてパッケージ化してもよい。
【００３１】
発射体１３２は、致死性であっても非致死性であってもよい。別の実施形態では、発射体１３２は、致命的な力を加えるためのあらゆる従来技術を含んでいる。
【００３２】
ここに論じる「動けなくする」とは、標的の自発的な動作のあらゆる拘束を含む。例えば、動けなくすることには、苦痛を発生させること、又は正常な筋肉機能を妨害すること、が含まれる。動けなくすることには、標的の全ての動作又は全ての筋肉を含める必要はない。非自発的な筋肉機能（例えば、循環及び呼吸作用）は阻害されないのが望ましい。電極の配置が局所的な場合、１箇所又はそれ以上の骨格筋の機能損失によって適度に動きを奪うことができる。別の実施形態では、適度な強さの苦痛を発生させて、標的の肉体運動職務を完遂する能力に混乱を来たし、これにより標的の能力を奪い身体的に不自由にする。
【００３３】
発射装置１０２の別の実施形態は、従来から利用可能な武器（例えば、銃火器、擲弾発射機、車載砲）を含んでいるか、或いはそれに置き換わっている。発射体１３２は、装薬１２０（例えば、火薬又は黒色火薬）によって送出される。発射体１３２は、代わりに、圧縮ガス（例えば、窒素又は二酸化炭素）の放出及び／又は急激な圧力の解放（例えば、ばね力、又は自動車のエアバッグ展開に用いられている種類の反応のような化学反応）によって飛び出させてもよい。
【００３４】
発射体１３２は、電源１３４に代わりの又は補助的な動力を与えること、波形発生器１３６を始動、再始動、又は制御すること、展開を起動、再起動、又は制御すること、及び／又は発射体１３２内の機器と協働して電極１４２から与えられた信号を発射装置１０２で受信すること、を目的に、どの様な従来の技術を用いて発射装置１０２及び発射装置１０２内の適した回路（図示せず）に繋がれてもよい。
【００３５】
システム１００に使用する発射体１３２は、１つ又はそれ以上の幾つかの実施形態が考えられる。各実施形態では、以下に論じる展開起動部と電極をどの様に組み合わせてシステム１００の上記１つ又は複数の目的に適した発射体を形成してもよい。以下に論じる各種実施形態の展開起動技術と電極の機械的特性を組み合わせることにより、動けなくするのに十分な間隔で２個の電極を互いに離間させて配置する際の成功の確率が上がる。
【００３６】
本発明の各種態様によれば、発射体は、標的に衝突した後、発射体の後部から電極を展開する。例えば、図２から図４の発射体２００には、４つの状態、即ち（１）フィンと電極が格納位置及び向きにある格納状態（図２Ａ）、（２）飛行状態（図２Ｃ）、（３）標的接触後の衝突状態（図４Ａ）、及び（４）電極展開状態（図４Ｂ）である。発射体２００では、本体部２０４にプラグ２０２が取り付けられている（例えば、圧入、成形、クリンプ、又はシールされている）。プラグ２０２に加えられる前向きの力によって、発射体２００が前方に飛び出す。本体部２０４は、ケーシング２０６、電極ポッド２１０、並進要素２２２、バッテリ２２４、及び回路アッセンブリ２３０を含んでいる。
【００３７】
プラグ２０２は、推進薬１２０（例えば、発射体３０グラムに対して火薬約０．２〜０．２６グラム（３〜４グレイン）を含んでいる。別の実施形態では、発射装置１０２の推進薬１２０又は発射体１３２は、４０ｍｍの擲弾体を含んでいる。発射体２００は、気泡ゴムなどの機械的衝撃吸収性先端部（図示せず）を含んでいてもよい。更に別の実施形態では、プラグ２０２又は発射装置１０２は、圧縮ガスが放出されると発射体２００を押し出す、内蔵型圧縮ガスの装薬を含んでいる。以下に論じるが、推進薬をプラグ２０２から省いて、発射装置１０２に含めてもよい。
【００３８】
ケーシング２０６は、発射体２００の構成要素用の空気力学的ハウジング２００を提供し、並進要素(translating element)２２２と協働する。ケーシングは、その飛行特性を改善するために１枚又は複数枚のフィン２６２を支持している。別の実施形態では、費用削減のためフィン２６２を省いている。或る実施形態では、ケーシング２０６は、ノリル（ＮＯＲＹＬ：登録商標）又はＡＢＳプラスチックのような重合体で作られ、適したやり方で、所望の発射装置で撃ち出すことのできる形状／寸法に作られている。フィン２６２は、これもプラスチック製で、展開位置に向けて動かし又は展開位置に保持するため銅又は鋼のばね及び／又はピンを含んでいてもよい。フィンは飛行を安定させるための抗力を作り出す。
【００３９】
並進要素２２２は、発射体２００が標的に当たると、ケーシング２０６内を滑動して、プラグ２０２に、ケーシング２０６から分離し本体部２０４から飛び去るように力を掛ける。並進要素２２２は、衝突時には発射体２００の前端に向けて進み、その後、発射体２００の後端に向けて跳ね返される。どちらの並進運動でプラグ２０２を放出してもよいが、後方並進運動が望ましい。プラグ２０２をケーシング２０６から分離することにより、電極ポッド２１０が、電極２１２の展開に向けて起動される。
【００４０】
電極ポッド２１０は、電極２１２、繋留綱２１４（例えば、スプール状、ボール状の、又は詰め込まれた絶縁ワイヤ）、及びばね２１６を含んでいる。繋留綱２１４は、上に述べた刺激信号送出回路で協働するために電極２１２と電気的に接続している。展開時、繋留綱２１４は、ポッド２１０の格納部から、展開可能な単数又は複数の電極２１２と電極２３６の間に適した電極間隔を確保できる長さ（例えば約５インチから１８インチ）に伸張する。繋留綱は、電極２１２と標的の間の衝突の力を改善するために弾性材を含んでいてもよい。ばね２１６は、圧縮されてポッド２１０の中に入っており、発射体２００が組み立てられると、プラグ２０２と機械的連動状態になる。プラグ２０２がケーシングから分離すると、ばね２１６は、電極２１２と繋留綱２１４をケーシング２０６から推し出して展開させ、標的の電極２３６から或る距離だけ離れた位置に衝突させる。
【００４１】
バッテリ２２４は、回路アッセンブリ２３０のための電源１３４である。別の実施形態では、バッテリ２２４は、発射装置１０２の電力供給装置１１２又は弾薬筒１０４の電力供給装置（図示せず）が維持していた電荷を有するコンデンサーに置き換えられている。バッテリ２２４は、１つ又は複数の従来型の電池を含んでいてもよい。或る実施形態では、バッテリ２２４は、ＡＡＡＡ規格の大きさのユニットの従来型１．５ボルト（公称）電池である。バッテリ２２４は、ケース２０６又は並進要素２２２にどの様な従来様式で固定してもよい。並進要素２２２に固定すると、バッテリ２２４の質量が並進要素２２２の慣性に加えられ、プラグ２０２をケーシング２０６から、より効率的に分離させる。
【００４２】
回路アッセンブリ２３０は、バッテリ２２４を包み込んだ可撓性を有する回路アッセンブリでもよい。回路アッセンブリ２３０は、波形発生器１３６を実装し、電極２３６を支持している。回路アッセンブリ２３０は、どの様な従来様式でバッテリ２２４に接続してもよい。電極２３６は、ステンレス鋼で作られ、標的接触後に標的側に保持されるための棘を含んでいる。衝突後に並進要素２２２が前方に動くことにより、電極２３６は前方に推され、電極２３６が確実に標的へ埋め込まれる。
【００４３】
展開可能な電極は、本発明の各種態様によれば、上に述べたように、繋がれた展開及び標的との衝突に適合するように作られている。電極２１２は、どの様な従来様式でステンレス鋼から形成してもよい。例えば、図３の電極２１２は、３本の互いに直交する軸上に６つのスパイクを含んでいる。スパイクには、布地及び組織を貫くための鋭利な先端部と、標的から抜けるのを阻止するための後向き棘がある。
【００４４】
発射体２００は、弾薬筒１０４の中では格納状態を維持している。発射装置１０２から適当な距離のところで、フィン２６２がケーシング２０６から外に動いて、発射体２００は飛行状態に入る。並進要素２２２は、飛行中は後ろ向きに付勢されている。標的との衝突（図４Ａ）によって、発射体２２２は衝突状態になり、電極２３６は標的の内部へと展開し、並進要素２２２は後方に跳ね返ってプラグ２０２を外す。プラグ２０２がケーシング２０６から分離した後、電極２１２は繋留綱２１４に繋がれて無軌道に揺動及び／又は跳ねる。電極２１２が標的に接した後、発射体２００は完全展開状態（図４Ｂ）に入り、刺激信号の送出が始まる。
【００４５】
第２の例として、本発明の各種態様による発射体は、発射体が標的に衝突した際の衝撃力により少なくとも１つの電極を取り付け、全発射体の質量の相当部分を伴う第２電極を放出することにより少なくとも第２の電極を取り付ける。例えば、図５から図６の発射体５００には、４つの状態、即ち（１）フィンと電極が格納位置及び向きにある格納状態（図５Ａ−図５Ｂ）、（２）飛行状態（図５Ｃと図５Ｄ）、（３）標的接触後の衝突状態（図６Ａ）、及び（４）電極展開状態（図６Ｂ）である。発射体５００は、ケーシング５０２、４つの後部電極５０４、４枚のフィン５０６、バッテリ５０８、後方見返し電極５１０、回路アッセンブリ５１２、前部電極５１４、電極繋留綱５１６、キャップ放出器５１８、及びキャップ５２２を含んでいる。
【００４６】
ケーシング５０２は、発射体５００の構成要素用の空気力学的ハウジングである。ケーシング５０２は、その飛行特性を改善するための１枚又は複数枚のフィン５０６を支持している。別の実施形態では、費用削減のためフィン５０６が省かれている。或る実施形態では、ケーシング５０２は、ノリル（ＮＯＲＹＬ：登録商標）又はＡＢＳプラスチックのような重合体で作られ、適したやり方で、所望の発射装置で撃ち出すことのできる形状／寸法に作られている。フィン５０６は、これもプラスチック製で、展開位置に向けて動かし又は展開位置に保持するため銅又は鋼のばね及び／又はピンを含んでいてもよい。フィンは飛行を安定させるための抗力を作り出す。
【００４７】
後部電極５０４は、飛行中は、ばね力によってケーシング５０２から離れた位置に配置されている。
【００４８】
バッテリ５０８は、回路アッセンブリ５１２用の電源１３４である。バッテリ５０８は、１つ又は複数の従来型電池を含んでいる。或る実施形態では、バッテリ５０８は、ＡＡＡＡ規格の大きさのユニットの従来型１．５ボルト（公称）電池である。バッテリ５０８は、ケース５０２に、どの様な従来型の方法で固定してもよい。バッテリ５０８の質量は、ケーシング５０２の慣性に加えられ、後部電極の標的との衝突がより効果的になる。
【００４９】
前部電極アッセンブリ５３０は、後方見返し電極５１０、前部電極５１４、及び離脱タブ５２０を含んでいる。前部電極アッセンブリ５３０は、発射体５００が弾薬筒１０４に装填されているときはケーシング５０２に固定されており、発射体５００が標的に衝突した後、解放される。或る実施形態では、離脱タブ５２０は、アッセンブリ５３０をケーシング５０２に固定している。後方見返し電極５１０は、例えば、標的に接触した前部電極５１４を取り除こうとして標的が前部電極アッセンブリに向けて手を伸ばしたときに、その手を刺し貫くことを意図したものである。
【００５０】
回路アッセンブリ５１２は、上に述べた回路アッセンブリ２３０と同様に機能する。
【００５１】
電極繋留綱５１６は、上に述べたように、前部電極５１４と後方見返し電極５１０を、刺激信号送出回路で協働させるために電気的に接続している。繋留綱５１６の２つ又はそれ以上の導体は、回路アッセンブリ５１２の波形発生器１３６からの刺激信号を、（ａ）前部電極、及び／又は（ｂ）後方見返し電極５１０に供給する。展開時、繋留綱５１６は、ケーシング５０２の格納部から、展開可能な後部電極５０４と前部電極５１４の間に適当な電極間隔を確保できる長さ（例えば約５インチから１８インチ）に伸張する。繋留綱５１６は、後部電極５０４と標的の間の衝突の力を改善するために弾性材料を含んでいてもよい。
【００５２】
キャップ放出器は、衝撃で潰れるとき、前部電極アッセンブリと発射体の残り部分との間に分離力を伝える変形可能な（例えばゴム製）要素である。例えば、衝突時、キャップ放出器５１８は、軸５０１に沿って縮みケーシング５０２を前部電極アッセンブリ５３０から解放する。或る実施形態では、ケーシング５０２及び／又はバッテリ５０８の慣性がキャップ放出器５１８及び／又はキャップ５２２に作用して離脱タブ５２０を破壊する。キャップ放出器５１８及び／又はキャップ５２２には圧縮エネルギーが貯蔵されており、そのエネルギーが、その後ケーシング５０２の中に放出されて、ケーシング５０２を推して前部電極アッセンブリ５３０から切り離し、繋留綱５１６をケーシング５０２から展開させることになる。このとき、少なくとも１つの後部電極５４０が、標的の前部電極５１４から或る距離だけ離れた地点に接触する。
【００５３】
発射体５００の別の実施形態は、並進リングを含んでいる。衝突時、並進リングは、ケーシング５０２の内側を軸５０１に沿って滑動し、衝突後まで格納されたままになっている後部電極５０４を展開させる。このような並進リングは、前部電極を標的の中に押し込む。
【００５４】
繋留綱２１４と５１３の作用では、繋留されている物体(２１２又は５０２)は、重力によって落下し、及び／又は反発エネルギーによって標的から離れる。物体が繋留綱の端に至ると、物体は振り子のように逆に標的に向かって落下する。弾性を有する繋留綱は、物体の標的への接近を更に強める。弾性を有する繋留綱は、伸びるときにエネルギーを貯え、縮むときにそのエネルギーを物体に戻すので、標的に向かう物体が加速され、標的の衣服及び／又は皮膚を効果的に刺し貫く確率が上がる。単数又は複数の前部電極と後部電極の間の距離は１２インチから２４インチが望ましい。
【００５５】
発射体２００又は５００の他の実施形態では、二次的な推進薬又は機構が、繋留された物体を、標的と衝突するまで無軌道に飛び出させる。二次的推進薬又は機構は、小型ロケットモーターを含んでいる。
【００５６】
第３の例として、本発明の各種態様による発射体は、それぞれ１つ又は複数の棘を有する１つ又は複数の展開可能な電極アームを含んでいる。作動時、発射体が標的に衝突すると、これらのアームが発射体本体部から弾き出されて標的に取り付く。例えば、図７から図８の発射体７００には、４つの状態、即ち（１）フィンと電極が格納位置及び向きにある格納状態（図７Ｂ及び図７Ｃ）、（２）飛行状態（図７Ａ及び図７Ｃ）、（３）標的に接触した後の衝突状態（図４Ａに同じ）、及び（４）電極展開状態（図８）である。発射体７００は、ケーシング７０２、４個の前部電極７０４、４枚のフィン７０６、バッテリ７０８、回路アッセンブリ７１２、及び解放器７１０を含んでいる。
【００５７】
ケーシング７０２は、発射体７００の構成要素の空気力学的ハウジングである。ケーシング７０２は、その飛行特性を改善するための１枚又は複数枚のフィン７０６を支持している。別の実施形態は、費用削減のためフィン７０６を省いている。或る実施形態では、ケーシング７０２は、ノリル（ＮＯＲＹＬ：登録商標）又はＡＢＳプラスチックのような重合体で作られ、適したやり方で、所望の発射装置で撃ち出すことのできる形状／寸法に作られている。フィン７０６は、これもプラスチック製で、展開位置に向けて動かし又は展開位置に保持するため銅又は鋼のばね及び／又はピンを含んでいてもよい。フィンは飛行を安定させるための抗力を作り出す。
【００５８】
バッテリ７０８及び回路アッセンブリ７１２は、上に述べたバッテリ５０８及び回路アッセンブリ５１２と同じように作動する。
【００５９】
４個の前部電極７０４は、衝突後、解放器７１０により解放されると展開する。発射体７００と標的との衝突後、解放器７１０は各電極７０４のタブ（図示せず）を解放する。或る実施形態では、解放器７１０は、発射体７００に突然の減速度が生じた際に前方に滑動する格納リング（図示せず）を含んでいる。このリングの並進運動により各タブが解放され、各電極は、弧を描いて軸７０１から離れ、発射体７００と標的の間の接触点、又は接触点の前方の展開位置（接触点付近の面形状によって決まる）に展開する。
【００６０】
各電極７０４は、各ヒンジ７１３のねじりばねによって弧を描くように推し出される。電極７０４は、発射体７００の長さに沿ってケーシング７０２に形成されたスロット７２６に格納されている。格納時には、各ねじりばねは圧縮された状態にある。圧縮されたねじりばねの位置エネルギーにより推進力が与えられ、これによって電極７０４はスロット７２６から推し出されて標的に刺さる。
【００６１】
解放器７１０は、各電極上のフック７２２と、ケーシング７０２の内側を軸７０１に沿って並進運動するスロット付きシリンダ７２４とを含んでいる。電極は、各フック７２２がスロット付きシリンダと摩擦接触状態にあるときには保持されている。スロット付きシリンダ７２４は、発射装置１０２からの発射体放出の慣性により後向きに押し付けられ、フック７２２と確実に摩擦接触する。標的と衝突後、スロット付きシリンダ７２４は前方に滑動して各フック７２２を解放し、上に述べたように電極７０４を展開させる。
【００６２】
発射体７００の別の実施形態では、４個の電極７０４の内２個が省かれている。また別の実施形態では、５個以上の電極が軸７０１の周りに対称に装着されている。加えて、２３６及び５１４に関連して先に説明した型式の前部電極は、発射体の前部に固定取り付け又はばね負荷取り付けを有する代わりの発射体に含まれている。
【００６３】
発射体２００、７００、及び上に述べたそのそれぞれの代替案の何れにも、後方見返し電極を付け加えることができる。
【００６４】
本発明の各種態様によれば、展開は、発射体の前進運動量を利用して電極を推し出し、標的に接触させる。例えば、或る実施形態では、一次発射体は数個の二次発射体を運んでいる。二次発射体の、標的との衝突後の前進運動量によって、二次発射体が標的へと展開される。二次発射体は、一次発射体の後部に配置され、発射体の飛行軸に対して或る角度（例えば４５度）で内径部内に格納されている。内径部の形状と前進運動量のベクトルによって、各二次発射体は、標的に向けて内径部の角度で展開される。何れのやり方であれ二次発射体から展開された電極は、一次発射体の１つ又は複数の前部電極から離れた標的上の位置に接触する。各二次発射体又は電極は、刺激信号を送出するため、導電性ワイヤで一次又は二次発射体に繋留されている。
【００６５】
二次発射体又は電極を自身の各内径部内で推し出すためにも推進薬が使用される。例えば、一次発射体は、標的との衝突後に起動される圧縮ガス又は装薬を含んでいる。推進薬は、各二次発射体をその格納場所から標的に撃ち出す。
【００６６】
標的に接触した状態の電極同士の間隔を効果的に拡大する方法は、複数の電極を１つ又は複数の集団又は配列に展開する段階を含んでいる。複数の電極は、発射体の弾着点に対する間隔が狭いかもしれないが、それでも、より広い表面積に電荷を送り込むことができる。例として、図９Ａと図９Ｂに示す２通りの異なる構成９０１及び９１１による筋肉収縮を測定した。９０１の構成では、電極９０２と９０６を４インチ離して配置した。電極９０２を刺激用電力供給装置の正端子に接続した。電極９０６を電力供給装置の負端子に接続した。構成９１１では、電極を４個使用した。電極９１２を電極９１６から４インチ離し、電極９１５を電極９１７から４インチ離して配置した。電極９１２、９１７、９１６、９１５は、点９１４を中心に方形を形成した。点９０４と９１４は、ほぼ発射体の弾着点である。他の展開では、発射体の弾着点は重要ではない。試験結果から、９１１の構成は９０１の構成よりも約５％効果が劣る（発生した筋肉収縮が約５％少ない）ことが分った。効果が劣るのは電荷密度が低いからであると思われる。電極の個数を増やせば、より広い表面積に電荷を送り込むことができるが、各電極の総電荷量は概ね半分に減少するので、電極の電荷密度が下がり、体内を通る様々な電流経路の電荷密度が下がる。電荷密度が下がった結果、刺激を受ける神経が少なくなり、筋肉応答が低下する。
【００６７】
上記の展開された電極の構成では、電極が特定時に全て一斉に作動することのないように、様々な電極の間で刺激信号が切り替えられる。従って、刺激信号を複数の電極に印可する方法は、順不同に、（ａ）一対の電極を選択する段階と、（ｂ）選択された電極対に刺激信号を印可する段階と、（ｃ）標的に送り込まれた電荷を監視する段階と、（ｄ）送り込まれた電荷が限界よりも少なければ、選択された電極の少なくとも一方は、刺激信号送出回路を形成するには標的に対する結合が不十分であると結論付ける段階と、（ｅ）選択する段階と印可する段階と監視する段階とを、所定の総電荷量が送り込まれるまで繰り返す段階と、を含んでいる。このような方法を行うマイクロプロセッサは、電極を選択する時間が標的に感じ取られないよう、１ミリ秒以内に適した電極を識別する。
【００６８】
「衝突後」という用語は、発射体と標的の間の最初の物理的接触後の何れの瞬間をも意味すると理解されたい。衝突後に遂行すべき動作は、標的が、衝突と同時に発生していると感じ取るほど、衝突後直ちに遂行される。
【００６９】
本発明の発明人は、物理的な可能性に反しない限り、本願に記載の方法とシステムは、（ｉ）どの様な順序及び／又は組み合わせでも行うこともでき、（ｉｉ）各実施形態の構成要素はどの様に組み合わせてもよいと想定している。
【００７０】
以上、この新規な発明の好適な実施形態について説明してきたが、多くの変形及び修正を施すことができ、ここに述べた実施形態は上記特定の開示内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲の内容によってのみ限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の各種態様による、電撃発射体を使用したシステムの機能ブロック図である。
【図２Ａ】図１のシステムに使用される発射体の格納状態の側断面図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＡ−Ａ面に沿う図２Ａの発射体の断面図である。
【図２Ｃ】図２Ａの発射体の飛行状態の後部端面図である。
【図２Ｄ】図２Ｃの発射体の側断面図である。
【図３】図２の発射体に運ばれる電極の斜視図である。
【図４Ａ】図２の発射体の標的に接触した状態の断面図である。
【図４Ｂ】図２の発射体の電極展開後の断面図である。
【図５Ａ】図１のシステムに使用される発射体の格納状態の側断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの発射体のフィン取り付け用ヒンジの平面図である。
【図５Ｃ】図５Ａの発射体の飛行状態の後部端面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄの発射体の側断面図である。
【図６Ａ】図５の発射体の標的に接触した状態の側断面図である。
【図６Ｂ】図５の発射体の電極展開後の側断面図である。
【図７Ａ】図１のシステムに使用される発射体の飛行状態の後部端面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの発射体の側断面図である。
【図７Ｃ】図７Ａの発射体の図７ＢのＢ−Ｂ面に沿う断面図である。
【図８】図７の発射体の電極展開後の側断面図である。
【図９Ａ】本発明の各種態様による、発射体の衝突及び電極展開後の標的上の各点の平面図である。
【図９Ｂ】本発明の各種態様による、発射体の衝突及び電極展開後の標的上の各点の平面図である。
【図１】
2007507687.tif 000003
【図２Ａ】
2007507687.tif 000004
【図２Ｂ】
2007507687.tif 000005
【図２Ｃ】
2007507687.tif 000006
【図２Ｄ】
2007507687.tif 000007
【図３】
2007507687.tif 000008
【図４Ａ】
2007507687.tif 000009
【図４Ｂ】
2007507687.tif 000010
【図５Ａ】
2007507687.tif 000011
【図５Ｂ】
2007507687.tif 000012
【図５Ｃ】
2007507687.tif 000013
【図５Ｄ】
2007507687.tif 000014
【図６Ａ】
2007507687.tif 000015
【図６Ｂ】
2007507687.tif 000016
【図７Ａ】
2007507687.tif 000017
【図７Ｂ】
2007507687.tif 000018
【図７Ｃ】
2007507687.tif 000019
【図８】
2007507687.tif 000020
【図９Ａ】
2007507687.tif 000021
【図９Ｂ】
2007507687.tif 000022
【国際調査報告】
2007507687.tif 000023