(57)【要約】  標的（１、１４）を貫通する電流を伝えることによって、標的の移動運動を阻む装置（１００）は、本発明の種々の態様によれば、変圧器と、容量と、電荷検出器（１２０）と、プロセッサ（１０２）とを含む。変圧器は、電流を供給するために、前記標的に結合されている前記二次巻線を有する。容量は、二次巻線と直列であり、ある電圧に充電される。電荷検出器は、容量および二次巻線によって供給され目標を貫通する電荷を検出する。プロセッサは、電荷検出器が検出した電荷に応答して、（例えば、次のパルスのために充電する）電圧を設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置によって実行する方法であって、前記装置は、標的を貫通する電流を伝えることによって、前記標的による随意移動運動を阻み、
目標に応じて容量に充電するステップと、
前記電流を供給するために前記容量を放電するステップであって、前記電流が苦痛または骨格筋収縮を発生させて前記標的による随意移動運動を阻む、ステップと、
前記電流の電荷を監視するステップと、
監視に応答して、前記目標を調節するステップと、
を備えている、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、放電するステップは、磁界を形成し、前記電流を継続させるために、後に前記磁界を崩壊させることを含む、方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記目標は、充電が完了するときの前記容量の電圧を含む、方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、前記目標は、期間を含み、その経過時に充電が完了する、方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、調節するステップは、前記目標を増大させることを含む、方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、調節するステップは、前記目標を減少させることを含む、方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、前記目標は、充電のためのパルス量を含む、方法。
【請求項８】
標的を貫通する電流を伝えることによって、前記標的の移動運動を阻む装置であって、
二次巻線を有する変圧器であって、前記電流を供給するために、前記標的に前記二次巻線が結合されている、変圧器と、
前記二次巻線と直列の容量と、
前記容量および前記二次巻線によって前記目標を貫通して供給される電荷量を検出する検出器と、
前記検出器に応答して、前記容量の再充電を制御するプロセッサと、
を備えている、装置。
【請求項９】
請求項８記載の装置において、前記検出器は積分器を備えている、装置。
【請求項１０】
請求項８記載の装置において、前記検出器は、前記二次巻線に直列な分路を備えている、装置。
【請求項１１】
請求項８記載の装置であって、更に、前記電流を前記容量を迂回させるダイオードを備えている、装置。
【請求項１２】
請求項８記載の装置であって、更に、
前記電流を配信するためのアークを確立するために、前記変圧器の一次巻線と直列の第２容量を備えている、装置。
【請求項１３】
請求項８記載の装置であって、更に、引き金を備えており、前記プロセッサは、前記引き金に応答して、前記容量の充電を制御する、装置。
【請求項１４】
装置によって実行する方法であって、前記装置は、標的を貫通する電流を伝えることによって、前記標的による随意移動運動を阻み、
容量に充電するステップと、
前記電流を供給するために、目標に応じて前記容量を放電するステップであって、前記電流が苦痛または骨格筋収縮を発生させて前記標的による随意移動運動を阻む、ステップと、
前記電流の電荷を監視するステップと、
監視に応答して、前記目標を調節するステップと、
を備えている、方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、放電するステップは、磁界を形成し、前記電流を継続させるために、後に前記磁界を崩壊させることを含む、方法。
【請求項１６】
請求項１４記載の方法において、前記目標は、充電が完了するときの前記容量の電圧を含む、方法。
【請求項１７】
請求項１４記載の方法において、前記目標は、期間を含み、その経過時に充電が完了する、方法。
【請求項１８】
請求項１４記載の方法において、調節するステップは、前記目標を増大させることを含む、方法。
【請求項１９】
請求項１４記載の方法において、調節するステップは、前記目標を減少させることを含む、方法。
【請求項２０】
請求項１記載の方法において、前記目標は、前記標的を貫通して配信される電荷量を含む、方法。
【請求項２１】
装置によって実行する方法であって、前記装置は、標的を貫通して電流を伝え、
エネルギを蓄積するステップと、
蓄積したエネルギを放出するステップであって、前記電流は前記蓄積したエネルギの放出に応答し、アークと、該アークを形成するのに十分な電圧がかかる前記標的とを含む回路内に前記電流を配信し、前記電流が、前記標的による随意移動運動を阻む、ステップと、
前記電流を監視するステップと、
放出を繰り返すステップであって、放出の繰り返しが監視の結果に応答する、ステップと、
を備えている、方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の方法において、蓄積するステップは、監視の結果に応じて行われる、方法。
【請求項２３】
請求項２１記載の方法において、前記監視の結果は、電荷量の指示を含む、方法。
【請求項２４】
請求項２１記載の方法において、
監視するステップは、前記電流を積分することを含み、
前記監視結果は、電荷量の指示を含む、方法。
【請求項２５】
請求項２１記載の方法において、
放出するステップは、第２エネルギを一時的に蓄積し放出することを含み、
前記電流は、更に、前記第２エネルギの放出に応答する、方法。
【請求項２６】
請求項２１記載の方法において、
前記監視結果は、電荷量の指示を含み、
前記量の限度との比較に応じて、放出するステップを中断する、方法。
【請求項２７】
請求項２１記載の方法において、放出を繰り返すステップは、更に、目標に応答する、方法。
【請求項２８】
請求項２１記載の方法において、
前記電流は、一連のパルスを備えており、
前記方法は、更に、前記一連の各パルスに対して前記目標を調節するステップを備えている、方法。
【請求項２９】
請求項２１記載の方法において、更に、
前記監視結果に応じて、目標を調節するステップを備えており、
前記目標に応じて、エネルギの蓄積を行う、方法。
【請求項３０】
メモリであって、
指定した一連のパルスの指示と、
前記指定した一連のパルスの指示に応じて、標的を貫通する電流を調節する命令と、
を備えている、メモリ。
【請求項３１】
請求項３０記載のメモリであって、更に、
前記電流の配信日時を記録するログを備えている、メモリ。
【請求項３２】
請求項３０記載のメモリにおいて、調節する命令が、閉ループ制御を実施する、メモリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対する相互引用
本願は、Brundulaが２００７年４月１９日に出願した米国特許出願第１１／７３７，３７４号の優先権を主張する。
発明の分野
本発明の実施形態は、電子兵器からパルスを供給するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子兵器は、刺激信号を一連のパルスとして負荷に供給する。刺激信号の各パルスが配信する電荷量は、兵器の製造許容度の範囲内でばらつきがあり、兵器が対象とする可能性がある多種多様な負荷毎に異なる。負荷は、刺激の間に変化する場合もある。したがって、負荷に対する刺激は、一連のパルスの間いくらか不均一となるが、パルスは、極普通の形式では負荷毎にまたは兵器毎に均一になることを意図している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
用途によっては、例えば、配信する刺激の記録を更に高精度化するため、刺激を与えるのに最小限のエネルギを用いるため、そして負荷によって拡大するエネルギ全体を保存するために、負荷が受けるパルスの均一性を高めることが望ましい場合がある。エネルギを保存しないと、電気的兵器の有効使用期間を延長することができない。本発明なくして、従来技術だけではこれらの便益を実現することはできない。
【０００４】
本発明の種々の態様による実施態様は、先に論じた問題およびその他の問題を解決し、先に論じた便益およびその他の便益を提供する。これは、本明細書において行われる発明の開示を検討することによって、当業者には明白となろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の種々の態様による方法は、標的を貫通する電流を伝え、装置によって実行する。この方法は、目標に応じて容量に充電するステップと、容量を放電するステップであって、電流が苦痛または骨格筋収縮を発生させて標的による随意移動運動を阻む、ステップと、電流の電荷を監視するステップと、目標を調節するステップとを含み、実用的な順序であればいずれでもよい。
【０００６】
本発明の種々の実施形態による装置は、標的を貫通する電流を伝えることによって、標的の移動運動を阻むものであり、変圧器と、容量と、検出器と、プロセッサとを含む。変圧器は、電流を供給するために、標的に結合されている二次巻線を有する。容量は、二次巻線と直列である。検出器は、容量および二次巻線によって目標を貫通して供給される電荷量を検出する。プロセッサは、検出器に応答して、容量の再充電を制御する。
【０００７】
本発明の種々の実施形態による別の方法は、標的を貫通する電流を伝えるものであり、装置によって実行する。この方法は、容量に充電するステップと、目標に応じて容量を放電するステップと、電流の電荷を監視するステップと、目標を調節するステップとを含み、実用的な順序であればいずれでもよい。放電によって電流を供給し、この電流を監視する。電流に応答して、目標を調節する。
【０００８】
本発明の種々の実施形態による別の方法は、標的を貫通する電流を伝える装置によって実行する。この方法は、エネルギを蓄積するステップと、蓄積したエネルギを放出するステップと、電流を監視するステップと、監視結果に応答して、エネルギの放出を繰り返すステップとを含み、実用的な順序であればいずれでもよい。電流は蓄積したエネルギの放出に応答する。電流は、アークと、アークを形成するのに十分な電圧がかかる標的とを含む回路内に配信される。電流は、標的による随意移動運動を阻む。
【０００９】
本発明の種々の実施形態によるメモリは、指定した一連のパルスの指示と、指示に応じて、標的を貫通する電流を調節する命令とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら更に説明する。図面においては、同様の符号は同様の要素を示すこととする。
【図１】図１は、本発明の種々の態様による、パルスを負荷に配信する装置の機能ブロック図である。
【図２】図２は、本発明の種々の実施形態による、異なる負荷条件について電流に対する時間の関係を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の種々の態様にしたがって、負荷に配信される電荷量を調節する方法のデータ・フロー図である。
【図４】図４は、図３の方法によって検出した条件および行った調節を示す表である。
【図５】図５は、図１の装置の実施態様に合わせた回路の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の種々の態様によれば、人間または動物の標的を貫通する複数の電流パルスを配信することによって、標的の移動運動(locomotion)を阻むことを達成することができる。この目的に役立つ装置は、電子兵器とすることができる。電子兵器は、標的に電流を通過させる兵器であればいずれでも含むことができ、例えば、手持ち兵器（例えば、スタン・ガン、棍棒、盾）、銃、装備(installation)、鉄線係留投げ矢(wire tethered dart)を放射する機雷、標的に向けて（例えば、手持ち銃、装備、または地雷によって）発射する無線発射体、あるいは標的に固定した拘束装置（例えば、電界ベルト、ハーネス、首かせ、足枷、および手錠）である。
【００１２】
人または動物の標的の移動運動を阻む装置は、本発明の種々の態様によれば、標的を貫通する電流のパルスを配信し、更に、配信の日時を記録することもできる。
警察官、兵士、または市民のような個人が、標的の随意移動運動を阻むことを望む場合があり得る。標的による移動運動は、標的の全部または一部による個人に向かう移動および／または個人から離れる移動を含むこともある。個人が、防御または攻撃の目的で、標的による移動運動を阻みたい場合もある（例えば、自己防衛、他人の保護、財産の防衛、ある区域への侵入制御、脅威の排除）。
【００１３】
標的の移動運動阻止には、運動をやめさせるために苦痛による服従を使用すること、および／または骨格筋の随意規制(voluntary control)を混乱させることを含むことができる。骨格筋の随意規制を混乱させると、標的による随意移動運動を中断させることができる。
【００１４】
負荷（標的を含む）を貫通する電流の有効な配信は、配信回路のインピーダンスと負荷のインピーダンスとの間における一致度に左右される場合がある。配信回路のインピーダンスは、製造許容度の範囲内および回路の構成素子内でばらつくことがあり得る。負荷インピーダンスは、標的、環境条件、標的の挙動、および／または装置の配信回路から標的を通る回路形成に左右されることもあり得る。
【００１５】
本発明の種々の態様によれば、エネルギ・パルスは電気信号を含むことができ、この電気信号は、１つよりも多い有効部分を有し、これらは殆どまたは全く効果がないように設計された部分によって分離されている。有効部分は、適したパルス幅、パルス電荷、電圧、および／または電流を有することができる。パルス率が有効であると、持続強縮性痙攣型反応を随意骨格筋に発生させることができ、標的による移動運動を中断させる。
【００１６】
本発明の種々の態様によれば、指定の（例えば、均一）パルスを配信することにより、移動運動中断の有効性を高めることができる。パルス配信の有効性は、とりわけ、配信経路（例えば、負荷条件）、装置内において用いられている構成素子の電気的特性、および装置の動作条件に左右される。パルス配信の有効性（例えば、各パルスが有効であること）は、とりわけ、負荷条件、構成素子の値、および動作条件を補償することによって得ることができる。
【００１７】
負荷条件は、大気条件（例えば、降雨、湿度、乾燥、暑さ、寒さ）、標的の位置、標的の移動、標的に対する電極（例えば、プローブ）の配置、電極配置の経時的な変動（例えば、標的が移動する、電極が埋没する、電極が標的から外れる）、標的の種類（例えば、人または動物）、標的の被覆（例えば、衣服）、電極と標的との間の空隙の寸法、および／または電極と標的との間の空隙のイオン化に応じて変動する可能性がある。
【００１８】
構成素子の電気的特性は、周知の要因にしたがって変動する可能性があり、その要因には、構成素子の種類、製造プロセス、材料の種類、経年、および温度が含まれる。構成素子の中には、比較的広い許容度の範囲内にある特性（例えば、値）を有するものもあり得る。
【００１９】
動作条件は、温度、湿度、兵器の経年、バッテリ状態、特定的な使用の期間、配信したパルス数、イオン化エネルギによって配信したパルスの数、およびパルス配信の頻度を含むことができる。
【００２０】
本発明の種々の態様によれば、標的の移動運動を阻む装置、例えば、図１から図５のシステム例１００は、指定の（例えば、均一の）パルスを、構成素子値のばらつき、および動作条件の変動がある、比較的広い範囲の負荷条件で配信することができる。指定のパルスの配信によって、パルスの標的に対する有効性および予測可能性が向上する。
【００２１】
図１のシステム１００は、パルスを負荷１１４内に配信する。負荷１１４は、従来の環境において先に述べたように、人または動物の標的を含むことができる（例えば、衣服、天候、移動、身体の化学的性質、および攻撃性を考慮する）。装置１００は、更に、配信の日時（例えば、引き金を引いたとき）を記録することもできる。引き金を引いたことの記録は、一連のパルスを配信したことを示すことができる。指定のパルスの１つ以上に対応するように補償した一連のパルスの配信の記録により、一連のパルスの標的に対する効果を推定するために、個々のパルス特性に関する情報を記録する必要性が低下する。パルスは、アルゴリズム（即ち、プロセッサまたは信号発生器が用いるためにメモリに格納されている命令およびデータ）によって、またはパルス発生に関わる所望の回路構成または電気的特性を記述するデータによって指定することができる。
【００２２】
指定の電流パルスは、約５マイクロ秒から約２００マイクロ秒までの持続期間、好ましくは、約５０マイクロ秒から約１５０マイクロ秒の持続期間を有するとよい。指定の一連のパルスは、２つ以上のパルスを含み、毎秒約１０から約４０パルス率で配信するとよい。連続は、約５秒から約６０秒継続するとよく、好ましくは、約１０秒から約４０秒継続するとよい。
【００２３】
システム１００は、プロセッサ１０２、メモリ１０３、エネルギ源１０８、エネルギ蓄積回路１１０、電流配信部１１２、および電荷検出器１２０を含む。引き金１０４は、引き金の作動指示をシステム１００に供給する。引き金に応答して、システム１００は、とりわけ、本明細書において述べるような発射を開始し、電流パルスを配信し、および／または一連の電流パルスを配信することができる。更に、システム１００は従来の機械的または電子的安全メカニズムあるいはスイッチも含むことができる。
【００２４】
プロセッサは、パルスの配信を指令し、配信の記録を指令することもできる。パルスの配信は、エネルギ蓄積を制御し、パルス形成を制御し、配信を監視し、次に配信するパルスのために動作パラメータを調節することを含むとよい。例えば、プロセッサ１０２は、メモリ１０３と共同して配信を記録する。プロセッサ１０２は、第１パルスによって負荷に配信された電荷量を監視する。プロセッサ１０２は、次のパルスによって配信する指定量の電荷を供給するために、次のパルスのための蓄積エネルギ量に対する調節値を決定する。次のパルスのための電荷は、（ａ）第１パルスによって配信しようとした同じ電荷、（ｂ）累積配信電荷が指定量に達するのに十分な電荷、または（ｃ）第１パルスによって実際に配信された電荷に対して相対的な電荷（例えば、均一な電荷、固定量だけまたはある割合だけ増大または減少させた電荷）。プロセッサ１０２は、パルスまたは一連のパルスの配信を中断（例えば、途中で止める）してもよい。
【００２５】
プロセッサは、格納されているプログラムを実行するいずれの回路も含む。例えば、プロセッサ１０２は従来のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロシーケンサ、および／または信号プロセッサを含むことができる。プロセッサは、本明細書に記載するあらゆる制御機能を、相対的時刻、１日の時刻、および／またはディジタルまたはアナログ信号を参照して実行することができる。例えば、プロセッサ１０２は、タイマおよびディジタル／アナログ変換器を含むことができる。タイマ１０５はプロセッサ１０２が供給するいずれの制御信号に対しても、そして全ての制御信号に対して基準時間軸(time base)を規定する。また、タイマ１０５は、１日の時間および日付も管理する。プロセッサ１０２が受信する信号は、従来のディジタルおよび／またはアナログ・フォーマットのいずれでもよい。信号がアナログ・フォーマットである場合、プロセッサ１０２は、適した変換器、例えば、アナログ／ディジタル変換器１０６を含むとよい。
【００２６】
プロセッサ１０２は、メモリ１０３に格納されているプログラムによって動作する。動作において、プロセッサ１０２は引き金１０４からの信号（例えば、引き金作動）に応答して、パルス配信を開始または延長する。引き金１０４からの信号に応答して、プロセッサ１０２は配信イベントをメモリ１０３におけるログに記録することができる。プロセッサ１０２は、エネルギ源１０８、エネルギ蓄積回路１１０、電流配信１１２、および電荷検出１２０を、本明細書に記載するように、そしてそれ以外でもいずれかの従来の様式で制御する。
【００２７】
メモリは、プロセッサのあらゆる機能を実行するために、プロセッサと共同する。メモリ動作は、プロセッサが読み出し実行したプログラム命令を格納すること、ならびにプロセッサが用いた固定データおよび可変データを格納することを含む。例えば、メモリ１０３は、主にデータをプロセッサ１０２から受け取り、データをプロセッサ１０２に供給する。また、メモリ１０３はシステム１００の各動作に関する情報（例えば、配信日時、それぞれの目標電荷量、電荷配信の履歴記述）も格納することができる。メモリ１０３は、パルスまたは一連のパルスを指定するためのアルゴリズムまたはデータをいずれの従来の様式でも格納することができる。メモリは、プログラマブル・メモリを含む、従来の形式の半導体メモリであればいずれでも含む。例えば、メモリ１０３は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、およびフラッシュ・メモリの回路を含む。メモリ１０３およびプロセッサ１０２は、１つの基板上に形成することができる。システム１００は、情報（例えば、プログラム、ログ、時間同期、指定パルス特性）を交換するために、プロセッサ１０２および／またはメモリ１０３に対する外部からのアクセスのためにインターフェース（図示せず）を含むことができる。アクセスは、いずれの従来のインターフェースおよび通信プロトコル（例えば、無線、インターネット、セル・フォン）を用いても遂行することができる。
【００２８】
引き金は外部入力を受信する。引き金への外部入力は、ユーザおよび／または標的によって供給することができる。引き金は、所望の機能を開始または継続するための信号をプロセッサに供給することができる。例えば、引き金１０４はユーザからの入力を検出し、プロセッサ１０２が受け取る信号を発生する検出器（例えば、スイッチ、トリップ・ワイヤ、ビーム・ブレーク(beam break)、運動センサ、および振動センサ）を有する何らかの回路を含む。引き金は、システム１００の調節機能を始動または制御することができる。
【００２９】
システム１００の機能ブロックは、共同して閉ループ制御を行うことができる。閉ループ制御は、従来のフィードバック制御技術を含み、とりわけ、関係する機能の過去の実績の効果に基づいて今後の機能に対する調節を行う。引き金１０４は、ループにおけるいずれの機能ブロックでも（例えば、エネルギ源、エネルギ蓄積回路、配信回路、および電荷検出器）始動または継続することができる。引き金１０４は、配信記録の格納を開始することもできる。
【００３０】
エネルギ源は、移動運動を阻むためのエネルギを供給する。また、エネルギ源はシステム１００の回路にもエネルギを供給することができる。エネルギ源は、エネルギを受け取り、変換し、配信するための従来の回路のいずれでも含むことができる。エネルギ源は、エネルギをエネルギ蓄積回路に配信することができる。例えば、エネルギ源１０８は、バッテリ、緩和発振器(relaxation oscillator)、およびバッテリで動作する高電圧電源（例えば、約１００ボルトから約５０，０００ボルトまで）を含むことができる。エネルギ源１０８は、電圧変換回路（例えば、電源、変圧器、ｄｃ／ａｃ変換器、ｄｃ／ｄｃ変換器）を含むことができる。エネルギ源１０８は、本質的に、予め荷電されているキャパシタ（例えば、帯電発射物の発射以前に荷電されている）で構成することができる。
【００３１】
動作において、エネルギ源１０８は、プロセッサ１０２から開始情報を受け取り、エネルギ（パルスまたは一連のパルス）をエネルギ蓄積回路に供給する。エネルギ源１０８は、中断信号を受け取ると、動作を停止して（例えば、安全スイッチに応答して）、エネルギ蓄積回路へのエネルギ供給を停止することができる。
【００３２】
エネルギ源１０８は、調節情報（例えば、制御信号）をプロセッサ１０２から受け取ることができる。調節情報は、エネルギ供給のあらゆる態様を記述することができる。例えば、調節情報は、パルス幅、パルス数、パルス率、パルス振幅、および／または極性の内いずれの１つ以上でも調節する情報を含むことができる。
【００３３】
エネルギ蓄積回路は、エネルギ源からエネルギを受け取り、エネルギ源が供給するのと同じ電圧または異なる電圧でエネルギを蓄積し（例えば、容量を充電する）、蓄積回路からエネルギを供給し（例えば、容量を放電する）、電流を負荷に供給する。エネルギ蓄積回路は、蓄積されているエネルギ量の指示（例えば、容量間の電圧）を与えることができる。例えば、エネルギ蓄積回路１１０にエネルギを蓄積することは、容量を充電することを含む。エネルギ蓄積回路１１０からエネルギを放出することは、容量を放電することを含む。エネルギ蓄積回路１１０は、現在蓄積されているエネルギ量に対応する指示を与える。例えば、信号Ｖは、蓄積エネルギの程度（例えば、現在の量）の指示を、いずれの時点でもプロセッサ１０２に与えることができる。信号Ｖは、先に論じた容量間にかかる電圧に対応するとよい。また、信号Ｖは、エネルギ配信機能の程度（例えば、放電を開始した後のいずれかの時点における容量間の電圧）も示すことができる。
【００３４】
エネルギ蓄積回路１１０は、例えば、同じ電圧または異なる電圧に充電する１つ以上のキャパシタを含むことができる。更に、エネルギ蓄積回路１１０は、エネルギの蓄積および／または蓄積したエネルギの放出を管理するために、プロセッサ１０２によって制御する１つ以上のスイッチを含むこともできる。エネルギ蓄積回路１１０は、１つのパルス分のエネルギを蓄積し、標的を貫通して配信するためのパルス１つを形成するためのエネルギを放出することができる。エネルギ蓄積回路１１０は、１つよりも多いパルス分のエネルギを蓄積および放出する、または一連のパルス分のエネルギを断続的に放出する回路を含むこともできる。エネルギ蓄積回路１１０は、多数の容量、例えば、一連のパルスの内１つのパルス毎に１つずつの容量を含むこともできる。エネルギ蓄積回路１１０は、エネルギ源１０８からエネルギを受け取り、エネルギを電流配信回路１１２に供給する。エネルギ蓄積回路１１０は、蓄積電荷の指示を電荷検出器１２０に与えることができる（例えば、先に論じた信号Ｖ）。
【００３５】
電流配信回路は、エネルギ蓄積回路からエネルギを受け取り、エネルギを負荷（例えば、標的）に放出する。電気エネルギは、電圧を有する電流として供給される。勿論、電流は電荷を搬送する。電流配信回路は、負荷へのエネルギ配信の指示（例えば、測定電流）を与えることができる。エネルギ蓄積回路からエネルギを受け取ることには、受け取ったエネルギを異なる形態（例えば、更に高い電圧）に変換することを含んでもよい。エネルギの放出は、負荷へのエネルギ配信のための経路を確立し（例えば、間隙内にある空気をイオン化する）、負荷があるか否か検出し、経路が形成されているか否か検出する（例えば、比較的低い経路抵抗を検出する）ことを含んでもよい。エネルギを容量に供給することまたはエネルギを容量から放出することは、容量から負荷にまたは負荷に結合されている回路に放電することを含んでもよい。
【００３６】
負荷が電流配信回路と直列になっている用途では、負荷へのエネルギ配信の指示を与えることは、直列回路における電流の指示を与えることを含むとよい。電流の指示を与えることは、負荷に配信される電流量を示す比例電流を供給することを含むとよい。配信回路は、経路形成のために用いられるエネルギ（例えば、１つ以上のアーク）と、負荷に配信される他のエネルギとの間で区別できるとよい。
【００３７】
例えば、電流配信回路１１２は、エネルギ蓄積回路１１０からエネルギを受け取り、エネルギを負荷１１４に供給し、エネルギ配信の指示を電荷検出器１２０に与える。電荷検出器１２０は、ある期間、信号Ｉを監視することができる。信号Ｉは、負荷に配信するために電流配信回路１１２内を流れる電流を示す。信号Ｉを前述の期間積分することによって、電荷検出器１２０は、負荷を貫通して配信される電荷量の指示を与える。電流配信回路１１２は、経路形成のためのイオン化電圧を供給する昇圧変圧器を含むとよい。経路形成は、先に論じたような１つ以上の間隙を跨いで行うことができる。
【００３８】
電荷検出器は、負荷を貫通して配信される電荷量を示す。配信される電荷量は、電荷検出器に供給される信号の分析から求めることができる。配信した電荷を検出することによって、本発明によるシステムは、先に論じた損失および変動を考慮に入れる。損失および変動を考慮に入れることによって、本発明によるシステムは、指定のパルス特性からの変動が少ない特性を有するパルスを標的内に生成する。損失よび変動は、エネルギ蓄積、電流配信回路１１２における損失、負荷までの経路可変性、負荷可変性、発射システムを用いる場合にはそのシステムにおける損失、１つの形態から別の形態へのエネルギ変換によるエネルギ損失、構成素子の欠陥、構成素子の特性ばらつき、システムから負荷へのエネルギの移転、および／または環境条件の変動を含むことができる。
【００３９】
電荷検出器は、エネルギ蓄積回路に現在蓄積されているエネルギ量を示す信号を受け取ることができる。エネルギ検出器は、配信前および配信後に蓄積されていたエネルギ量を分析して、負荷を貫通して配信した電荷量の指示を与えることができる。エネルギ検出器は、電圧または電流をある期間積分して、負荷を貫通して配信した電荷量を検出することができる。積分は、パルス形状が変動する用途では好ましい。
【００４０】
例えば、システム１００は、信号Ｉのみ、信号Ｖのみ、または信号ＩおよびＶを有する回路を含むことができる。電荷検出器１２０は、ある期間、信号Ｉを監視することができる。信号Ｉは、負荷に配信するために電流配信回路１１２内を流れている電流を示す。信号Ｉを前述の期間積分することによって、電荷検出器１２０は、負荷に配信される電荷の指示を与える。電荷検出器１２０は信号Ｖを受けてもよい。信号Ｖは、現在エネルギ蓄積回路１１０に蓄積されているエネルギ量を示す。充電ステップ後に蓄積されたエネルギを、放電ステップ後に残っている蓄積エネルギから減算することによって、電荷検出器１２０はエネルギ差を計算し、この差を負荷に配信される電荷に関係付ける。
【００４１】
電荷検出器１２０は、減算回路を含むことができる。減算回路は、配信前にエネルギ蓄積回路１１０に蓄積されていたエネルギと、配信後にエネルギ蓄積回路１１０に残っているエネルギとの間の差を計算する。減算回路は、アナログ技術（例えば、サンプル−ホールド）および／またはディジタル技術を含むことができる。
【００４２】
電荷検出器１２０は、負荷を貫通する電流を監視するために負荷１１４と直列となっている分路と、分路を通過する電流の積分として電荷の指示を出力する積分器とを含むことができる。電流（または電圧）の積分は、負荷１１４への電流の配信前、最中、および／またはその後の期間を含む期間にわたって実行することができる。
【００４３】
プロセッサ１０２は、適した信号処理技術を組み込むことによって、電荷検出器１２０の機能の１つ以上を実行することができる。
システム１００は、ランチャ(launcher)または推進体(propellant)（図示せず）を含むこともできる。ランチャまたは推進体は、システム１００の全部または一部を標的（即ち、負荷）に向けて推進することができる。例えば、標的に向けて推進される部分は、電極と、この電極を、ランチャによって保持している配信回路に結合する導電性係留鎖とを含むとよい。推進される部分は、非係留（例えば、無線）発射体を含むとよい。非係留発射体は、エネルギ源１０８、エネルギ蓄積回路１１０、電流配信回路１１２、および／または電荷検出器１２０の全部または一部を備えている。無線発射体の場合、負荷を貫通して配信される電荷の指示を与えることは、この指示を、発射体から、ランチャと共に保持した回路（例えば、システム１００の基本部分（図示せず））への無線伝達を含むとよい。
【００４４】
先に論じたように、システム１００は、一連の電流パルスを負荷（例えば、標的）に配信する。各電流パルスは、ある量の電荷を負荷を貫通して配信する。本発明の種々の態様によるシステム１００は、各パルスによって負荷を貫通して配信される電荷量の均一性を改善することができる。
【００４５】
非均一に指定されるパルスを配信する用途では、システム１００を用いると、指定配信と実際の配信との間の誤差を減少させることができる。
システム１００は、とりわけ、現在の電流パルスによって標的を貫通して配信される電荷を監視し、現在のパルスによって配信される電荷を有効電荷量（例えば、目標量）と比較し、次のパルスによって配信される電荷量を調節することによって、配信電荷の均一性を高める、即ち、誤差を低減することができる。
【００４６】
電荷量の監視は、先に論じたように遂行することができる。配信する電荷の目標量との比較は、プロセッサを用いて配信電荷量を目標電荷量と比較することを含む、いずれの方法でも遂行することができる。調節は、配信する電荷の均一性を達成するまたはパルス毎の誤差を低減するための比較に応じて行うことができる。
【００４７】
電荷を標的に配信するパルスは、経路形成部および刺激部を有することができる。刺激部は、過小減衰(under damped)、過大減衰(over damped)、または限界減衰(critically damped)として指定された形状を有することができる。配信されるパルスは、指定の形状から変動する場合もある。均一性を達成するためまたは電荷配信の誤差を低減するための調節は、主にパルスの刺激部分を調節することによって達成することができる。
【００４８】
例えば、図２は、各々、経路形成部（Ａ）および刺激部（それぞれ、Ｂ、Ｃ、またはＤ）を有する３つのパルスの図である。これら３つのパルスは、比較のために重ね合わされている。この例では、経路形成部の極性は、刺激部とは反対極性となっている。他の極性を用いてもよい。刺激部は、負荷１１４を貫通してシステム１００から配信される限界減衰パルスに対応する。
【００４９】
図２のｙ軸は、電流を表す。電流Ｉ２１０は、経路形成部のピーク電流を表す。電流Ｉ２１２は、刺激部のピーク電流を表す。Ｉ２１０の絶対値は、Ｉ２１２の絶対値よりも数桁大きくてもよい。
【００５０】
図２のｘ軸は、時間を表す。時点Ｔ２０２は、論述の都合上選択した原点である。時点Ｔ２０１は、引き金が外部入力に応答する時点に対応することができる。各パルスの経路形成部の配信は、時点Ｔ２０２において開始し、時点Ｔ２０３まで継続する。時点Ｔ２０３は、負荷への刺激の配信の開始に対応する。時点Ｔ２０２から時点Ｔ２０３までの時間の持続期間は、２インチ（５ｃｍ）までのアークに対して、約１マイクロ秒未満とするとよい。時点Ｔ２０３において、初期極性反転が発生する。時点Ｔ２０４、Ｔ２０５、およびＴ２０６は、標的への適量の蓄積電荷（例えば、９５％）の配信時点に対応する。
【００５１】
図２の各電流の積分が、網状陰影によって示されている。積分によって、パルスのその部分（例えば、経路形成、刺激、経路形成および刺激）に電流によって供給される電荷が求められる。例えば、面積Ａは、第１パルス（３つのパルスは全て同一である）についての時点Ｔ２０２と時点Ｔ２０３との間における電流の積分を表す。面積Ａは、経路形成の間に主に配信される電荷量に対応する。面積Ｂ、Ｃ、およびＤは、３つのパルスの各々について、時点Ｔ２０３から時点Ｔ２０４、時点Ｔ２０３から時点Ｔ２０５、および時点Ｔ２０３から時点Ｔ２０６にそれぞれ配信された電荷に対応する。面積Ｂ、Ｂ＋Ｃ、およびＢ＋Ｃ＋Ｄは、刺激のために配信されるそれぞれの電荷量に対応する。
【００５２】
積分は、時点Ｔ２０２よりも前に開始するとよく、電流パルスの経路形成部および刺激部双方を含めるためには、時点Ｔ２０６の後も継続するのがよい。例えば、図２の電流を時点Ｔ２０１から時点Ｔ２０７まで積分すると、３つのパルス各々について、経路形成および刺激に与えられる電荷が求められる。
【００５３】
面積Ｂは、刺激に望まれるおよび／または有効な量（例えば、目標量）に満たない配信電荷量を表す。面積Ｂ＋Ｃは、刺激に望ましいおよび／または有効な量である、配信電荷量である。面積Ｂ＋Ｃ＋Ｄは、刺激に望ましいおよび／または有効な量よりも多い、配信電荷量である。
【００５４】
パルス毎に有効量よりも多い電荷量を配信する（例えば、面積Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）ことは、エネルギ源１０８が供給するエネルギの無駄を表す。有効量未満の電荷量の配信（例えば、面積Ｂ）は、望ましくない結果を表す。電流パルス毎に有効な電荷量（例えば、面積Ｂ＋Ｃ）の配信は、指定電荷量の配信に対応する。
【００５５】
パルス毎の有効電荷量は、標的において所望の結果が得られるように、または標的による応答が得られるように設計することができる。例えば、５０マイクロクーロン未満の電荷は、苦痛による服従には効果的であると考えられる（例えば、約４から８マイクロ秒のパルス幅）。５０マイクロクーロン未満から約２５０マイクロクーロン以上の電荷（好ましくは、約８０マイクロクーロンから約１５０マイクロクーロン）は、随意移動運動を中断させるのに有効であると考えられる（例えば、約９マイクロ秒から約１０００マイクロ秒までのパルス幅）。
【００５６】
次のパルスによって配信される電荷量を調節することにより、前述の変動および損失を補償し、次のパルスにおいて指定の電荷量（例えば、面積Ｂ＋Ｃ）に更に近付けて供給する。調節によって、現在のパルスの形状（例えば、過小減衰、限界減衰、過大減衰）を変化させることなく、指定の電荷量を供給することができる。
【００５７】
本発明の種々の実施形態によれば、調節は、パルス毎に補償することを含むとよい。例えば、調節は、直前のパルスによって配信される電荷量を検出し、次のパルスによって配信される電荷量を調節して、次の指定パルスから予期される逸脱を補償することを含めるとよい。
【００５８】
調節は、例えば、傾向の一構成要因としておよび／または最悪事態として選択した、以前の選択パルスに基づいて、次のパルスを供給することを含むこともできる。調節は、数個の以前のパルスに基づいて、いずれかの様式で（例えば、平均(average)、平均(mean)、中央(median)、移動平均、フィルタ処理）次のパルスを供給するのでもよい。調節は、現在のパルスによって配信される電荷を監視し、有効な電荷量の配信時に、現在のパルスの配信を停止することを含んでもよい。とりわけ、調節は、現在のパルスによって負荷に配信される電荷量に基づいて、次のパルスのために蓄積したエネルギ量を調節することによって達成することができる。
【００５９】
例えば、現パルスによって配信した電荷量がほぼ目標量（例えば、面積Ｂ＋Ｃ）であるとき、次のパルスのために蓄積したエネルギ量を調節しない。現パルスによって配信した電荷量が目標量未満であるとき（例えば、面積Ｂ）、次のパルスのために蓄積したエネルギ量を増大させる。現パルスによって配信した電荷量が目標量よりも多い場合（例えば、面積Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）、次のパルスのために蓄積したエネルギ量を減少させる。
【００６０】
配信される電荷量の調節は、とりわけ、エネルギ源によって供給されるエネルギの形態または量を変更すること、エネルギ蓄積回路によって蓄積するエネルギの形態または量を変更すること、および／または電流配信回路によって供給するエネルギの形態または量を変更することによって達成することができる。エネルギの形態は、電圧の大きさ、電流の大きさ、出力インピーダンス、パルス持続期間、パルスの大きさ、パルスの量、および／またはパルス反復率を変化させることによって、変更することができる。
【００６１】
例えば、配信される電荷量の調節は、エネルギ源１０８によってエネルギ蓄積回路１１０に供給するエネルギ量を変更する（例えば、エネルギ源１０８が一定の率でエネルギ蓄積回路１１０に供給する時間量を変更する）ことを含むことができる。エネルギ・パルスによってエネルギをエネルギ源１０８によってエネルギ蓄積回路１１０に配信する場合、調節は、供給するパルス量および／またはパルスの大きさを変化させることを含むとよい。
【００６２】
例えば、配信される電荷量の調節は、エネルギ蓄積回路１１０の入力および／または出力におけるエネルギ変換、蓄積するエネルギ量（例えば、キャパシタの容量、容量の量、エネルギ源１０８から充電する程度、および電流配信回路１１２への放電の程度）を変化させることを含むこともできる。パルスによってエネルギをエネルギ蓄積回路１１０から電流配信回路１１２に配信する場合、調節は更に供給するパルス量および／またはパルスの大きさを変化させることを含むこともできる。
【００６３】
エネルギ蓄積回路１１０にエネルギを蓄積するには、調節した停止電圧まで容量を充電することを含むとよい。配信される電荷量の調節は、調節した停止電圧まで容量を放電することを含むとよい。
【００６４】
配信される電荷量の調節は、電流配信回路１１２からの電流の配信期間を変化させること（例えば、スイッチを開放または閉鎖する開始または停止時刻）、電圧変換（例えば、電圧乗算）を変更すること、アーク形成の持続期間を変化させること、アーク形成のピーク電圧を変化させること、配信されるピーク電流を変化させること、および／または負荷への配信経路のインピーダンスを変化させることを含むことができる。
【００６５】
本発明の種々の態様による装置によって実行する方法は、とりわけ、負荷（例えば、標的）を貫通する指定パルスの供給、記録したイベントに一貫性があることの保証、負荷変動に対する補償、および／または先に論じたようなエネルギの保存（例えば、浪費されるエネルギの低減）をもたらす。本発明の種々の態様による方法は、目標に言及することができる。目標は、先に論じたような１つ以上の値、例えば、限度（例えば、停止電圧、停止電荷、停止期間、停止時刻）を含む。
【００６６】
本発明の種々の態様にしたがってパルスを供給する方法は、直前のパルスによって配信した電荷に基づいて、次のパルスのための調節を行うことができる。このような方法は、反復するとよい。このような方法は、その最初の反復を、装置を作動状態にするためのユーザ制御（例えば、ユーザが安全スイッチを安全から移動させる）に応答して開始するとよい。本方法は、一連のパルスのパルス毎に（例えば、５から６０秒の間毎秒１０回から４０回）繰り返すとよい。反復調節毎に、目標を参照して調節を行うことができる。反復毎に、調節した目標に応じてエネルギを蓄積する。例えば、図３の方法３００は、エネルギ蓄積プロセス３０４、刺激供給プロセス３０６、電荷検出プロセス３０８、計画調節プロセス３１０、目標増大プロセス３１２、目標減少プロセス３１４、および目標３０２を含む。
【００６７】
方法３００の各プロセスは、十分な入力情報が入手可能であればいつでもその機能を実行することができる。例えば、プロセスは、それらの機能を直列に、並列に、同時に、または重複して実行することもできる。方法３００を実行するシステムは、１つ以上のプロセスを、プログラムしたディジタル・プロセッサ、ロジック回路、および／またはアナログ制御回路のいずれの組み合わせででも実装することができる。プロセス間通信は、従来のいずれの方法でも行うことができる（例えば、サブルーチン・コール、ポインタ、スタック、共通データ・エリア、メッセージ、割り込み、非同期信号、同期信号）。例えば、方法３００は、先に論じたような、システム１００の別の機能も制御することができるプロセッサ１０２によって実行することもできる。
【００６８】
メモリ１０３に格納され方法３００の動作によって見直されるデータには、目標３０２を含むこともできる。目標３０２は、負荷を貫通する指定（例えば、均一）電荷の配信を遂行するために、方法３００が読み出し更新する数値を含むことができる。目標３０２は、先に論じたように、限度（例えば、とりわけ、次のパルスに意図した蓄積エネルギの数値量）を表すことができる。目標３０２を初期値に設定することもできる。初期値は、最大値、最小値、または中間値としてもよい。目標３０２は、先に論じたように、予期される損失を考慮するように設定することもできる。
【００６９】
目標３０２は、エネルギ蓄積回路１１０を記述するエネルギ、容量、および／または電圧の内１つ以上の数値量、エネルギ源１０８を記述するエネルギ、パルス繰り返し率、パルスの大きさ、ピーク値、および／またはピーク電流の内１つ以上の数値量、おおび／またはエネルギ源回路１０８、エネルギ蓄積回路１１０、および／または電流配信回路１１２による電圧変換を記述する１つ以上の量の表現を含むこともできる。目標３０２は、数値量のいずれの代わりにも、構成設定値を含んでもよい（例えば、容量の選択、変圧器巻線比の選択、自動切換の限度の選択、パルス繰り返し率の選択のため）。
【００７０】
目標３０２は、更に、指定電荷量を供給する以前試行におけるあらゆる適した試行に用いられた履歴値および／または試行回数の集合を含んでもよい。目標増大プロセス３１２および目標減少プロセス３１４は、とりわけ、次の目標を確定するための二進検索を実行するため、ヒステリシスを与えるため、および／または望ましくない目標変化を低減しようとする際の余裕を確定するために、履歴値を用いることができる。
【００７１】
一連の異なる指定パルスに対して、目標３０２は、対応する一連の指定（またはアルゴリズム）を含むことができる。更に、１つの目標３０２が、１つの指定の様々な側面を記述する値の集合で形成されていてもよい。
【００７２】
エネルギ蓄積プロセスは、エネルギを蓄積する方法であればいずれでも含む。エネルギ蓄積プロセスは、１つ以上のパルスを形成するエネルギを蓄積することができる。例えば、エネルギ蓄積プロセス３０４は、パルス１つ分のエネルギを蓄積し、準備完了状態を示す。目標３０２は、エネルギ源１０８がエネルギをエネルギ蓄積回路１１０に供給するのを停止する停止電圧に対応するとよい。プロセス３０４は、目標３０２に対応する停止電圧まで、容量へのエネルギ蓄積を制御することができる。したがって、目標３０２を調節すると、停止電圧が変化する。プロセス３０４は、キャパシティが目標３０２に対応する停止電圧まで、容量へのエネルギ蓄積を制御することができる。したがって、目標３０２を調節すると、容量のキャパシティが変化する。
【００７３】
エネルギ蓄積プロセス３０４は、充電機能を制御することもできる。例えば、エネルギ蓄積プロセス３０４は、目標３０２を読み取り、目標３０２に対応するエネルギ量まで、エネルギ源１０８からエネルギ蓄積回路１１０へのエネルギの転送を制御することができる。先に論じたように、エネルギ蓄積回路１１０は、停止電圧まで徐々に容量を充電していくパルスを受け取ることができる。停止電圧までの充電は、適した量のパルスによって遂行することができる。各パルスは、停止電圧をピーク電圧として有する（例えば、エネルギ源１０８は、大きさがプログラム可能な電圧の出力パルスを供給する）。
【００７４】
別の例として、エネルギ蓄積回路１１０は、エネルギ蓄積プロセス３０４からの制御に応答して、目標３０２に応じた所望の容量が得られるようにしてもよい。エネルギ蓄積プロセス３０４は、容量変化の前に用いられていた停止電圧を保持することができる。先に論じたように、停止電圧までの充電は、各々停止電圧をピーク電圧として有する、適した量のパルスによって遂行することができる。
【００７５】
別の例として、エネルギ蓄積プロセス３０４は、制限条件に達するまで、エネルギ源のエネルギ蓄積回路への結合を制御することもできる。制限条件は目標３０２に対応するとよい。この条件は、目標エネルギ量または目標充電期間とするとよい。
【００７６】
目標３０２を満たしたという指示があると、エネルギ蓄積プロセス３０４は準備完了状態を提示することができる。
エネルギ蓄積プロセス３０４は、引き金１０４に応答して、および／または刺激供給プロセス３０６によって提示される「次の」条件に応答して、開始することができる。
【００７７】
刺激供給プロセスは、先に論じたように移動運動を阻むために負荷に刺激を配信するのであればいずれの方法でも含む。刺激供給プロセスは、先に論じたような刺激信号を１つ以上のパルスとして供給することを含むことができる。このようなプロセスは、更に、発射および／または経路形成も含むことができる。刺激供給プロセス３０６は、放電機能を制御することができる。例えば、刺激供給プロセス３０６は、先に論じた準備完了状態に応答して、プロセス３０４によって蓄積したエネルギの配信を開始する（例えば、目標３０２を満たした後）。プロセス３０６は、電流配信回路１１２による電流の負荷１１４への配信のために、エネルギ蓄積回路１１０の容量を放電することを含むことができる。先に論じたように、準備完了状態毎に、電流を１つのパルスで配信するとよい。プロセス３０６は、「次の」条件をプロセス３０４に示すことによって、別のパルスのためにエネルギの蓄積を要求することができる。
【００７８】
電荷検出プロセスは、負荷（例えば、標的）を貫通して配信されるある量の電荷を検出し、その結果電荷量の指示を与える方法であればいずれでも含む。電荷検出プロセスは、電流を積分することにより、および／または電圧を減算することにより電荷量を検出することができる。例えば、電荷検出プロセス３０８は、先に論じた準備完了状態に応答して、配信電流の積分を開始することができる。積分は、所定の期間継続するとよい。積分の結果が単位時間毎に閾値量よりも多く変化していない場合、積分を中断してもよい。積分を中断または停止したときは、プロセス３０８が検出した電荷を報告する。
【００７９】
電荷検出プロセス３０８は、放電が行われたことを示す初期状態から最終状態の減算を用いて、電荷を計算することができる。先に論じたように、容量間の電圧は最終および／または初期状態を示すことができる。
【００８０】
計画調節プロセスは、検出結果と目標との間における差を求める方法であればいずれでも含む。差が大きい場合、目標の調節が望ましい。調節符号および量は、差の符号および大きさに基づくとよい。このようなプロセスは、パルス（または一連のパルス）によって配信される電荷と、パルス毎（または一連のパルス毎）の目標電荷との間における差を求めることができる。例えば、計画調節プロセス３１０は、減算によって、１つのパルスによって配信される電荷量と目標３０２によって表される電荷との間における差を求める。
【００８１】
計画調節プロセスは、減算の前に、結果および／または目標を共通単位に変換および／または倍率調整(scale)してもよい。例えば、プロセス３１０は、式Ｑ＝（１／２）ＣＶ２を用いて、電圧（目標３０２）から電荷を計算することができる。ここで、Ｑは電荷、Ｃは容量、そしてＶは先に論じたような停止電圧である。プロセス３１０は、配信される電荷量と有効電荷量との間における差を求めることができ、一方目標３０２は、配信のために蓄積されたエネルギ量として表現することができる。
【００８２】
計画調節プロセスは、状態を特定する。計画調節プロセスは、現在のパルスについての状態を特定し、次のパルスに対する調節を計画することができる。例えば、プロセス３１０は（表４００の）アーク非形成状態４０２、目標未満状態４０４、目標状態４０６、および目標超過状態４０８を検出する。
【００８３】
アーク非形成状態４０２が発生するのは、パルス形成が成功せず、刺激を配信できないときである。プロセス３１０は、配信電荷量が閾値量未満であることを検出することによって、アーク非形成状態を検出する。アーク非形成状態に応答して、プロセス３１０は、刺激のために蓄積したエネルギ量には変更を計画しなくてもよい。更に、アーク非形成状態に応答して、プロセス４１０は、２００６年５月３日に出願した米国特許出願第１１／３８１，４５４号に記載されている形式で、経路形成に対する目標を調節することができる。この特許出願の内容は、ここで引用したことにより、本願にも含まれるものとする。経路形成に対する目標を調節することにより、図２における面積Ａが変化する場合がある。その結果、図２を参照すると、時点Ｔ２０２から時点Ｔ２０３までの積分が、異なる配信電荷を示す場合がある。本発明の種々の実施形態によれば、電荷刺激の調節は経路形成に対する目標、刺激電荷に対する目標３０２、および配信電荷（例えば、時点Ｔ２０１から時点Ｔ２０７まで）に応答するとよい。
【００８４】
目標未満状態４０４が発生するのは、負荷への配信電荷量（例えば、図２における面積Ｂ）が所望の量未満であるときである。目標未満状態に応答して、プロセス３１０は蓄積エネルギ量の増加を計画し、次のパルスにおいて負荷に配信される電荷量を増大させる。
【００８５】
目標状態４０６が発生するのは、負荷に配信した電荷量（例えば、図２における面積Ｂ＋Ｃ）がほぼ有効電荷量であったときである。目標状態に応答して、プロセス３１０は、次のパルスに対して、現在のパルスに用いたのとほぼ同じエネルギ量の蓄積を計画する（例えば、目標３０２に変更なし）。
【００８６】
目標超過状態４０８が発生するのは、負荷に配信した電荷量（例えば、図２における面積Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）が有効電荷量よりも多いときである。目標超過状態に応答して、プロセス３１０は蓄積エネルギ量の減少を計画し、次のパルスにおいて負荷に配信される電荷量を減少させる。
【００８７】
方法３００の最初の反復における目標３０２は、最大エネルギの蓄積を行うとよい。この場合、一連のパルスに対する後続の反復におけるプロセス３１０は、目標を所望の目標値に向けて減少させる。最初のパルスは、比較的大きなパルスであることが望まれる場合がある。
【００８８】
方法３００の最初の反復における目標３０２は、エネルギ保存のためには最少エネルギの蓄積を行うとよい。その後、プロセス３１０は一連のパルスに対して所望の値に向けて目標３０２を増加させる。目標３０２は、予測不可能な配信条件に対しては、最初の反復の前に中間値に設定するとよい。
【００８９】
表４００は、次のパルスのために蓄積する量を増大および減少させる、蓄積エネルギ量の調節を提案する。プロセス３１０は、エネルギ蓄積の方向（例えば、増大、減少、無変化）を提案するだけでなく、エネルギ蓄積変化量も提案することができる。変化量は、以前の変化量、またはプロセス３１０の実行毎に変動する量（例えば、二進検索）と同一でもよい。変化量は、プロセス３１０、プロセス３１２、および／またはプロセス３１４によって求めることができる。
【００９０】
電荷検出プロセス３０８および差決定プロセス３１０は、共同して監視機能を実行する。監視は、電荷検出器１２０およびプロセッサ１０２を用いて、電流配信回路１１２が負荷を貫通して配信される電荷量を検出することを含むことができる。
【００９１】
目標増大プロセスは、概略的に目標の増大に対応する、目標（または目標の集合）に対する１つ以上の値または値の集合を求める。例えば、プロセス３１０が配信電荷量が有効量よりも少ないと判断したことに応答して、プロセス３１２は目標３０２を修正する。プロセス３１２は、増大量を決定すること、および／またはプロセス３１０が提案する増大量を実施することができる。先に論じたように、増大量は、実行毎に変動することもあり得る。
【００９２】
目標減少プロセスは、概略的に目標の減少に対応する、目標（または目標の集合）に対する１つ以上の値または値の集合を求める。例えば、プロセス３１４は、プロセス３１０が配信電荷量が有効量よりも多いと判断したことに応答して、目標３０２を修正する。プロセス３１４は、減少量を決定すること、および／またはプロセス３１０が提案する減少量を実施することができる。先に論じたように、減少量は、実行毎に変動することもあり得る。
【００９３】
目標増大プロセス３１２および目標減少プロセス３１４は、共同して調節機能を実行する。
図１から図５を参照しながら以上で説明した機能の実現には、エネルギを供給する電源（例えば、プログラマブル、切換モード・バッテリ）、エネルギを蓄積するキャパシタ（例えば、経路形成および／または刺激用キャパシタ）、スイッチ（例えば、火花間隙素子、半導体スイッチ、トランジスタ（ＩＧＢＪＴ）、整流器（ＳＣＲ））、エネルギ変換用変圧器（例えば、電圧昇圧）、プロセスを制御するコントローラ、電荷を検出する積分器、負荷を貫通して供給される電流を検出する分路回路、および動作を始動または継続させる引き金を含むことができる。例えば、図５の回路５００は、先に論じたような本発明の種々の態様によるシステムを実現する。
【００９４】
エネルギ源１０８の機能は、電源５０２およびプロセッサ５０８によって設けられる。電源５０２は、プログラマブル電源であり、経路形成キャパシタＣ１を充電し、刺激キャパシタＣ２およびＣ３を充電する。プロセッサ１０２は、信号Ｖ１Ｍ、Ｖ２Ｍ、およびＶ３Ｍを監視し、それぞれの制限条件に達したとき（例えば、信号Ｖ１Ｍ、Ｖ２Ｍ、およびＶ３Ｍの１つ以上によって示される停止電圧）に充電を中断するように（例えば、信号ＰＸによって）電源５０２に指令する。
【００９５】
エネルギ蓄積回路１１０の機能は、経路形成キャパシタＣ１、スイッチＳ２およびＳ２、刺激キャパシタＣ２およびＣ３、ならびにプロセッサ５０８によって設けられる。プロセッサ５０８は、キャパシタＣ１に充電するには、スイッチＳ１を閉じてスイッチＳ２を開く。
【００９６】
標的１１４が変圧器Ｔ１の二次巻線Ｗ２およびＷ３と回路を完成する前に（または、アークが形成され、標的を含む回路または標的を含まない回路を完成する前に）、キャパシタＣ２およびＣ３を充電することができる。
【００９７】
電流配信回路１１２の機能は、変圧器Ｔ１、スイッチＳ１およびＳ２、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、ダイオードＤ２およびＤ３、ならびに分路抵抗器Ｒ１によって設けられる。変圧器Ｔ１は、１つの一次巻線Ｗ１と、２つの二次巻線Ｗ２およびＷ３とを有する。キャパシタＣ１、Ｃ２、およびＣ３を充電した後、そして刺激電流を配信しようとするとき、プロセッサ５０８はスイッチＳ１を開き、スイッチＳ２を閉じて、キャパシタＣ１から一次巻線Ｗ１への電流の流入を開始する。巻線Ｗ１における電流は、負荷１１４（例えば、標的）を貫通する経路を確立するためにアークを形成する（例えば、間隙内の空気をイオン化する）のに十分な電圧の電流を二次巻線Ｗ２およびＷ３内に誘発する。アークによって、電流が負荷１１４を通じてキャパシタＣ２およびＣ３から放電することができる。キャパシタＣ１に蓄積されているエネルギは、キャパシタＣ１を放電することによって放出される。放出されたエネルギの一部は、一時的に変圧器Ｔ１によって磁界として蓄積される。Ｃ１が実質的に放電した後、変圧器Ｔ１の磁界は崩壊する(collapse)。磁界が崩壊することにより、このエネルギが放出され、電流が巻線Ｗ２およびＷ３、標的１１４、Ｄ３、Ｒ１、およびＤ２を通過し続ける。分路抵抗器Ｒ１は、負荷と直列になっている。ダイオードＤ２およびＤ３は、特に二次巻線Ｗ２およびＷ３の崩壊磁界によって継続する電流を導くために、それぞれ、キャパシタＣ２およびＣ３を迂回するバイパス回路を設ける。したがって、負荷を通過する電流は、抵抗器Ｒ１も通過し、時間積分のために、電流に比例する信号を供給する。崩壊磁界のエネルギ（回路を監視することによって監視する）は、結果的に、標的を貫通して配信される電荷に寄与する。
【００９８】
電荷検出器１２０の機能は、積分器５０４、プロセッサ５０８、および標的を通る直列回路によって設けられる。この直列回路は、とりわけ、抵抗器Ｒ１ならびにダイオードＤ２およびＤ３を含む。先に論じたように、プロセッサ１０２は、配信電流量を検出するために、充電機能および放電機能の後に、電圧値を検出することができる。このようにする際、先に論じた崩壊磁界によって配信される実質的なエネルギは考慮しない。積分器５０４は、負荷１１４を貫通してプロセッサ１０２に配信される電荷量の指示を出力する。プロセッサ５０８は、積分器５０４の動作を（例えば、信号ＣＩによって）制御する。
【００９９】
プロセッサ５０８は、方法３００を含む、プロセッサ１０２の全ての機能を実行する。従来の信号調整回路（図示せず）が信号５０６の倍率を調整してもよい。
エネルギの放出は、目標（例えば、パルス毎の指定電荷量を示す目標）を参照して中断してもよい。エネルギの放出を中断すると、その結果、標的を貫通する実質的な電荷の配信も中断する。配信は、プロセッサおよびスイッチによって中断することができる。例えば、いずれの時点においても、プロセッサ１０２が積分器５０４に応答して、標的を貫通して配信した電荷の目標量を超過した、または超過しようとしている（例えば、図２における面積Ｄを減少させるために時点Ｔ２０４において）と判断することができる。また、中断は、電流配信回路の出力インピーダンスおよび標的のインピーダンスをずらすことによっても遂行することができる。例えば、プロセッサ１０２は、標的を貫通する電流を供給している二次巻線に直列に抵抗を追加することができる（例えば、抵抗器Ｒ２を含むようにスイッチＳ３を設定することによって）。
【０１００】
以上の説明は、本発明の好適な実施形態について論じたのであるが、好適な実施形態は、特許請求の範囲において指定する本発明の範囲から逸脱することなく、変更または修正することもできる。説明の明確化のために、本発明の様々な具体的な実施形態について説明したが、本発明の範囲は、以下に明記する特許請求の範囲によって評価することとする。
【図１】
2010525289.tif 000003
【図２】
2010525289.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年4月2日(2010.4.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
パルス毎の有効電荷量は、標的において所望の結果が得られるように、または標的による応答が得られるように設計することができる。例えば、５０マイクロクーロン未満の電荷は、苦痛による服従には効果的であると考えられる（例えば、約４から８マイクロ秒のパルス幅）。５０マイクロクーロンから約２５０マイクロクーロンまでの電荷（好ましくは、約８０マイクロクーロンから約１５０マイクロクーロン）は、随意移動運動を中断させるのに有効であると考えられる（例えば、約９マイクロ秒から約１０００マイクロ秒までのパルス幅）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
エネルギ源１０８の機能は、電源５０２およびプロセッサ１０２によって設けられる。電源５０２は、プログラマブル電源であり、経路形成キャパシタＣ１を充電し、刺激キャパシタＣ２およびＣ３を充電する。プロセッサ１０２は、信号Ｖ１Ｍ、Ｖ２Ｍ、およびＶ３Ｍを監視し、それぞれの制限条件に達したとき（例えば、信号Ｖ１Ｍ、Ｖ２Ｍ、およびＶ３Ｍの１つ以上によって示される停止電圧）に充電を中断するように（例えば、信号ＰＸによって）電源５０２に指令する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
エネルギ蓄積回路１１０の機能は、経路形成キャパシタＣ１、スイッチＳ２およびＳ２、刺激キャパシタＣ２およびＣ３、ならびにプロセッサ１０２によって設けられる。プロセッサ１０２は、キャパシタＣ１に充電するには、スイッチＳ１を閉じてスイッチＳ２を開く。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
電流配信回路１１２の機能は、変圧器Ｔ１、スイッチＳ１およびＳ２、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、ダイオードＤ２およびＤ３、ならびに分路抵抗器Ｒ１によって設けられる。変圧器Ｔ１は、１つの一次巻線Ｗ１と、２つの二次巻線Ｗ２およびＷ３とを有する。キャパシタＣ１、Ｃ２、およびＣ３を充電した後、そして刺激電流を配信しようとするとき、プロセッサ１０２はスイッチＳ１を開き、スイッチＳ２を閉じて、キャパシタＣ１から一次巻線Ｗ１への電流の流入を開始する。巻線Ｗ１における電流は、負荷１１４（例えば、標的）を貫通する経路を確立するためにアークを形成する（例えば、間隙内の空気をイオン化する）のに十分な電圧の電流を二次巻線Ｗ２およびＷ３内に誘発する。アークによって、電流が負荷１１４を通じてキャパシタＣ２およびＣ３から放電することができる。キャパシタＣ１に蓄積されているエネルギは、キャパシタＣ１を放電することによって放出される。放出されたエネルギの一部は、一時的に変圧器Ｔ１によって磁界として蓄積される。Ｃ１が実質的に放電した後、変圧器Ｔ１の磁界は崩壊する(collapse)。磁界が崩壊することにより、このエネルギが放出され、電流が巻線Ｗ２およびＷ３、標的１１４、Ｄ３、Ｒ１、およびＤ２を通過し続ける。分路抵抗器Ｒ１は、負荷と直列になっている。ダイオードＤ２およびＤ３は、特に二次巻線Ｗ２およびＷ３の崩壊磁界によって継続する電流を導くために、それぞれ、キャパシタＣ２およびＣ３を迂回するバイパス回路を設ける。したがって、負荷を通過する電流は、抵抗器Ｒ１も通過し、時間積分のために、電流に比例する信号を供給する。崩壊磁界のエネルギ（回路を監視することによって監視する）は、結果的に、標的を貫通して配信される電荷に寄与する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
電荷検出器１２０の機能は、積分器５０４、プロセッサ１０２、および標的を通る直列回路によって設けられる。この直列回路は、とりわけ、抵抗器Ｒ１ならびにダイオードＤ２およびＤ３を含む。先に論じたように、プロセッサ１０２は、配信電流量を検出するために、充電機能および放電機能の後に、電圧値を検出することができる。このようにする際、先に論じた崩壊磁界によって配信される実質的なエネルギは考慮しない。積分器５０４は、負荷１１４を貫通してプロセッサ１０２に配信される電荷量の指示を出力する。プロセッサ１０２は、積分器５０４の動作を（例えば、信号ＣＩによって）制御する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
プロセッサ１０２は、方法３００の全ての機能を実行する。従来の信号調整回路（図示せず）が信号５０６の倍率を調整してもよい。
エネルギの放出は、目標（例えば、パルス毎の指定電荷量を示す目標）を参照して中断してもよい。エネルギの放出を中断すると、その結果、標的を貫通する実質的な電荷の配信も中断する。配信は、プロセッサおよびスイッチによって中断することができる。例えば、いずれの時点においても、プロセッサ１０２が積分器５０４に応答して、標的を貫通して配信した電荷の目標量を超過した、または超過しようとしている（例えば、図２における面積Ｄを減少させるために時点Ｔ２０４において）と判断することができる。また、中断は、電流配信回路の出力インピーダンスおよび標的のインピーダンスをずらすことによっても遂行することができる。例えば、プロセッサ１０２は、標的を貫通する電流を供給している二次巻線に直列に抵抗を追加することができる（例えば、抵抗器Ｒ２を含むようにスイッチＳ３を設定することによって）。
【国際調査報告】
2010525289.tif 000008