Appareil portable de traitement dentaire

L'invention a pour objet un appareil portable de traitement dentaire permettant l'exécution autonome de tous les travaux de dentiste, n'ayant besoin que de courant électrique qui peut même être fourni par un accumulateur.

On connaît depuis longtemps les sacoches des médecins chirurgiens qui contiennent les appareils, outils et médicaments dont le docteur a besoin pour effectuer au moins un traitement d'urgence chez un patient éloigné du cabinet. Cependant, c'est seulement assez récemment qu'on a eu connaissance d'un appareil portable pour l'usage du dentiste comprenant dans une valise quelques dispositifs, classiques en soi, de traitement dentaire.

Cet appareil connu renferme dans une valise des dispositifs pour effectuer un travail dentaire ambulant d'une certaine envergure. La valise comprend deux micromoteurs électriques à 25 000 et/ou à 40 000 t/min, une pédale pneumatique pour les variations des vitesses du moteur et limitation au potentiomètre, une seringue à 3 fonctions air/eau/spray, un chronomètre et un compresseur faisant également office de pompe à salive.

Cet appareil dentaire portable n'est en principe qu'un simple arrangement côte-à-côte de dispositifs isolés connus en soi. Il permet certes d'effectuer des traitements ambulatoires dans les endroits isolés ou chez les patients qu'on ne peut pas transporter facilement (personnes âgées ou accidentées, blessés militaires, etc.) mais ne permet pas de faire les interventions chirurgicales dans la cavité buccale ou aux mâchoires, pas de travail d'implantation ni de travail aux prothèses. Une stérilisation des ouvertures ou blessures n'est notamment pas possible.

Le but de l'invention est de créer un appareil portable de traitement dentaire ne présentant plus les inconvénients et lacunes de l'appareil connu, permettant un travail plus aisé, plus sûr et surtout plus complet, et étant mieux développé et conçu pour la tâche à laquelle il est destiné.

L'appareil selon l'invention est défini avec ses caractères essentiels dans la revendication indépendante tandis que des exécutions spéciales et perfectionnements font l'objet des revendications dépendantes.

Tous les dispositifs et commandes des outils dentaires sont réunis à l'intérieur d'une valise solide étanche dans un boîtier métallique de forme fonctionnelle; en effet, il est le premier avantage de l'appareil selon l'invention que tous les dispositifs constituants, par exemple le compresseur, sont intégrés dans un boîtier ce qui facilite grandement la construction et l'utilisation. L'étage de sortie pour la commande des moteurs des fraises est renforcée. Le poids de l'appareil est inférieur au poids de l'appareil connu.

L'appareil portable selon l'invention sera expliqué plus en détail dans la description suivante d'une exécution pratique, à titre d'exemple non limitatif, et à l'aide du dessin dans lequel:

• - la fig. 1 est un schéma fonctionnel sous forme de diagramme,
• - la fig. 2 est une vue frontal du tableau de commande, donc du boîtier,
• - la fig. 3 est une vue en perspective de l'appareil, à valise ouverte, pour montrer les commandes, et
• - la fig. 4 est un schéma du compresseur à trois têtes.

La fig. 1 montre un schéma fonctionnel de l'appareil objet de l'invention, sous une forme simplifiée enfin d'en faciliter la compréhension.

L'électronique de commande est enfermée dans le boîtier 1. Dans ce boîtier, de préférence en métal, on voit d'abord l'unité d'alimentation et de transformation de courant 10. Cette unité peut être raccordée soit au réseau électrique de 110, 127 ou 220 volts alternatifs soit à un accumulateur de 24 V (camion) etc. ou de 12 V (automobiles) en continu. Dans l'unité 10 qui comprend de préférence un dispositif d'auto- commutation de la source raccordée ce qui peut être réalisé avec des relais spéciaux, les tensions et courants nécessaires au fonctionnement des circuits et outils sont produits et stabilisés selon les besoins. Le circuit l0A symbolise par exemple l'étage redresseur tandis que l'unité 10B est un dispositif pour créer l'alimentation stabilisée en courant continu 24 V jusqu'à 3 ampères.

L'unité 10 alimente en tension un oscillateur 12 qui produit une oscillation dont l'onde a une forme au moins approximativement rectangulaire et une fréquence de 10 kHz environ. Ni la forme d'onde ni la fréquence de base sont critiques. L'oscillation peut être engendrée par une cellule LC(inductive-capacitive) et entretenue par un transistor pnp. L'induction de la cellule LC est variable. En effet, l'inductivité consiste en une bobine dont le noyau peut se déplacer sous l'influence d'une force pneumatique; le tout forme un transducteur de pression 15. Le noyau est toujours ramené dans sa position originale par un ressort de rappel. La force pneumatique est créée par une pédale à coussin fermé 13; lorsque le dentiste pèse son pied plus ou moins fortement sur ce coussin, il fait déplacer plus ou moins le noyau dans la bobine ce qui fait changer directement la fréquence de l'oscillateur.

L'oscillateur 12 est relié à un intégrateur- amplificateur 14. La fréquence de l'oscillateur 12 est redressée et intégrée par un condensateur; il se produit une tension dont la valeur est fonction de la fréquence d'entrée décrite et qui est amplifiée par l'amplificateur. La tension amplifiée est utilisée d'une part pour la commande du moteur de la fraise et d'autre part, pour commander des électrovalves qui ouvrent et ferment l'admission de l'air ou de l'eau de refroidissement pendant le fraisage.

L'amplificateur 14 transmet donc la tension qu'il a amplifiée au circuit 24 qui est un préamplificateur comportant également un dispositif électronique pour faire tourner les moteurs 16 à couple constant. Ce circuit 24 est donc relié aux moteurs 16 à l'une de ses entrées. La sortie du circuit 24 est reliée à l'étage de puissance 28 qui excite directement le ou les moteurs 16. Normalement, le dispositif 16 comporte deux moteurs, l'un ayant un maximum de 20 000 t/min tandis que l'autre peut tourner jusqu'à 40 000 t/min, les deux sous 24 V et 3 A.

Le circuit 30 est inséré en parallèle entre l'étage final 28 et les moteurs 16. Il s'agit d'un autofrein; dès que le courant aux moteurs est coupé, ceux-ci travaillent en générateurs. La tension ainsi créée est appliquée à un amplificateur qui produit une tension inverse correspondante et amplifiée. Cette tension étant appliquée à l'étage finale 28, les moteurs 16 sont chargés avec une polarité inverse ce qui provoque leur arrêt immédiat. Ce dispositif de freinage instantané 30 est très important pour le travail du dentiste. En effet, la fraise doit s'arrêter immédiatement lorsque le dentiste lâche la pédale 13 car autrement, le patient peut être blessé quand la fraise dévie vers les gencives, une dent peut être creusée trop profondément, etc.

La même tension de sortie de l'amplificateur 14 est appliquée à l'entrée d'un étage de changement d'impédance 26; la tension de sortie a la même polarité que la tension d'entrée mais est disponible avec une basse impédance. Elle commande ou bien.directement, symbolisé par la ligne 26A, l'étage de puissance 34 de commande d'électrovalves 18, ou bien par la ligne 26B un circuit temporisateur 32 qui est lui-même relié à l'étage de puissance 34. Le but et le fonctionnement du circuit temporisateur sont décrits plus bas.

L'appareil selon l'invention comprend en plus un dispositif compresseur-aspirateur-réservoir pressurisé. Ce dospositif comporte un compresseur 20destiné à fournir de l'air comprimé qui est nécessaire pour nettoyer le champ de travail du dentiste, pour assurer l'aspiration de la salive du patient, et pour mettre sous pression le réservoir d'eau 21. Les débits de l'air et de l'eau sous pression sont commandés par la série d'électrovalves 18 dont le fonctionnement sera expliqué plus bas. Le compresseur 20 est normalement un modèle à membrane.

Finalement, un tableau de commande (fig. 2) est prévu comportant les boutons-poussoirs, interrupteurs, lampes-témoins et commutateurs nécessaires au fonctionnement de l'appareil. En particulier, un nombre de commutateurs et prévu pour pouvoir effectuer certaines fonctions soit automatiques, soit par commande manuelle, soit par commande par pédale pneumatique.

Tous les circuits décrits sont de préférence réalisés avec les transistors, circuits intégrés etc. L'électronicien sera à même de dessiner et de construire ces circuits dont le but et le fonctionnement ont été décrits. Ces circuits comportent les dispositifs de protection d'usage, les corps refroidisseurs etc.; ces pièces ne sont pas représentées. L'appareil comprend en plus de préférence une horloge pour l'usage du dentiste.

Le boîtier 1 est de préférence une exécution étanche, et les commandes, interrupteurs etc. sont des touches à effleurement. De ce fait, l'intérieur du boîtier ne peut souffrir de la condensation, de la poussière, de la corrosion etc. L'appareil contient également, dans la partie de l'électronique, un potentiomètre 35 associé à l'amplificateur 24 pour régler la vitesse maximum des moteurs 16, la pédale 13 agissant donc sur la vitesse des moteurs "disponible" entre l'arrêt et la vitesse maximum choisie par le potentiomètre 35. A l'extérieur du boîtier 1, les fraises sur les moteurs 16 sont reliées par des conduites 17A et 17B aux électrovalves 18 qui ouvrent et ferment l'admission de l'eau ou de l'air (ou tous les deux) sous pression. Ces fluides proviennent, à travers des régulateurs de débit 19, du réservoir 21 (pour l'eau) et de la ligne 36 qui rélie le compresseur 20 au réservoir 21, et la double conduite 37 de liaison prend naissance à un bloc de déviation en T 38. Une deuxième conduite 39, flexible celle-ci, va vers une seringue 40 qui est à commande manuelle et qui délivre de l'eau, de l'air ou un spray air/eau, ceci pour rincer le champ de travail.

Une sonde d'évacuation de salive 42 est reliée à un séparateur de salive 44 dont la conduite de sortie 45 est branchée, via un régulateur de débit 46, à l'une des tubulures d'admission du compresseur 20. L'échappement de la tête correspondante du compresseur 20 va vers l'extérieur par un filtre 47.

La deuxième tête ou la deuxième et troisième têtesdu compresseur aspirent de l'air à travers un filtre 49 (dont les pores ont un diamètre d'au plus 3_/u) et délivrent de la pression pneumatique par la ligne 36 vers le réservoir 21. L'air comprimé passe par un pressostat 50 qui est électriquement relié à un dispositif de commande 52 du compresseur 20, un générateur d'ozone 56 et une électrovalve d'anti-retour 56, dans le réservoir 21. Le pressostat peut également être situé sur le réservoir 21.

Un caractère important de l'invention est le fait que, de par l'utilisation d'un compresseur à deux ou trois têtes, l'aspiration de la salive n'est jamais interrompue car le compresseur peut travailler en continu. Si les fraises ne sont pas enclenchées, l'interrupteur 43 est ouvert, et la commande 52 ne reçoit pas de tension de l'amplificateur 14. L'enclenchement et le déclenchement du compresseur 20 se fait donc uniquement par la commande du pressostat 50. Par contre, lorsque le dentiste enclenche la fraise par l'interrupteur 43, le pressostat ne commande plus l'arrêt du compresseur mais ouvre seulement une vanne de surpression (non représentée) ou met en court-circuit l'entrée et la sortie de la tête correspondant du compresseur. De ce fait, la salive peut être évacuée en continu.

La fig. 2 donne une vue frontale de la face avant du boîtier de l'appareil avec toutes les commandes.

On voit sur une ligne, de gauche à droite, les organes suivants: touche interrupteur général 60, touche "choix de la vitesse au pied" (dans les limites du curseur limiteur) 62, touche "choix de la vitesse à la main" 64, touche "sens de rotation droit de la fraise" 66, touche"sens de rotation gauche de la fraise" 68, choix du moteur "40 kT/min" ou "120 kT/min" 70, touche "choix du moteur 20 kT/min" 72,"spray automatique sur la fraise" 74 et "aspiration de la salive" 76. Les touches en fonction sont indiquées par les lampes témoins (des LED) 61, 63, 65, 67, 69, 71, 73, 75 et/ou 77.

Suivent, de gauche à droite, les boutons pour régler le débit de l'air et de l'eau 78 et 80 (voir la référence 19 à la fig. 1) et de la puissance de l'aspiration 82 qui réagit sur le régulateur 46. Deux autres touches 84 et 86 (avec leurs lampes témoin 83 et 85) commandent la mise en marche du compresseur 20 et du générateur d'ozone 54, respectivement. Pour terminer, deux raccords rapides 88 sont prévus pour 1"air sous pression et l'aspiration de la salive.

Au-dessus des lampes témoin 63 à 69 se trouve la commande 90 du potentiomètre 35 pour choisir la vitesse limite des moteurs 16. Une troisième rangée d'organes comprend deux unités de raccordement électrique, hydraulique et pneumatique 92 et 94 des deux moteurs 16 avec leurs fraises. Finalement, le tuyau, double de la seringue 40 se branche sur les raccords rapides 96.

Bien qu'une autre disposition des commandes et raccords puisse être prévue par l'homme du métier, celle qui est représentée à la fig. 2 a de nombreux avantages et est considérée comme étant très pratique.

Comme on voit sur la fig. 2, la partie gauche du boîtier 1 a la forme d'un pont. Ceci permet de passer les conduites et câbles des outils à brancher dans les prises (ou raccords) 92, 94 et 96, par dessous du boîtier 1 et de les ranger à cette place.

La fig. 3 montre en perspective l'appareil selon l'invention placé dans une valise 304. Le boîtier 1 est couvert par un plateau pose-instruments 302 entouré d'un bord saillant de 5 mm environ, en acier inoxydable de sorte que le dentiste puisse disposer d'une table de travail où il peut mélanger du ciment, poser les instruments, mettre les bouteilles de désinfectant etc. Les outils tels que fraises, seringue de rinçage 40, aspire-salive 42 etc. sont tenus en place par une pièce 308 en élastomère ou matériel analogue comportant des évidements corrspondants. Le rebord de la partie inférieure de la valise 304 comporte une rainure circonférentielle dans laquelle est situé un 0-ring 306 qui sert à rendre étanche la valise fermée.

Le nouveau compresseur 20 à trois têtes, utilisé dans l'appareil selon l'invention, est schématiquement représenté à la fig. 4. Il comporte un bloc moteur 210 dont l'axe 212 le dépasse des deux côtés. Chaque bout d'axe porte un excentrique 214 et 216. Une bielle à action unilatérale 218 coulisse sur l'excentrique gauche 214 tandis que l'excentrique droit 216 travaille avec une bielle 220 à double action.

Trois têtes de compression A, B et C sont prévues dans lesquelles sont tendues des membranes 222. Ces membranes sont excitées en mouvement de va-et-vient par les bielles 218, 220. Chaque tête est encore équipée de tubulures d'admission 228 et de sortie (compression) 230 ainsi que de soupapes (clapets) d'aspiration 224 et de compression 226.

On a déjà mentionné qu'une des têtes (c'est ici la tête A) travaille uniquement en aspiration pour évacuer la salive, et que les autres têtes (B et C) servent à mettre de l'air et de l'eau sous pression. On peut utiliser les deux têtes en parallèle, en ajoutant deux pièces en T (voir en bas à gauche sur la fig. 4), en reliant les deux admissions 228 et les deux sorties 230 en paires. Ce branchement augmente par le facteur 2, le débit d'air. Par contre, le branchement en série (voir en bas à droit sur la fig. 4) qui consiste à relier la sortie 230 de la tête B à l'admission 228 de la tête C, double la pression disponible.

Selon l'invention, on utilise les deux possibilités de branchement, soit automatique soit par choix manuel, selon les demandes et besoins de travail.

L'appareil décrit fonctionne comme suit:

• Dès qu'il est mis sous tension et l'interrupteur général 60 enclenché, le compresseur 20 se met en marche et comprime de l'air dans l'espace libre de réservoir 21, tenant 0,5 1 d'eau environ et ayant été rempli préalablement. Dès que la pression de fonctionnement, située en général autour de 0,5 à 0,8 bar, est atteinte, le pressostat 50 arrête le compresseur 20. Le dentiste peut maintenant faire marcher la seringue 40 pour rincer la bouche à l'eau ou à l'air selon besoin.

Il choisit sa fraise, y compris l'outil de base avec son moteur de 20 000 ou 40 000 tours, et peut commencer son travail. Dès que la pression dans le réservoir 21 atteint la valeur minimum réglée, le pressostat remet le compresseur 20 en marche. Au cas où la touche 76 (fig. 2) avait été effleurée ou la fraise travaille, le pressostat ne peut arrêter le compresseur mais limite uniquement la pression comme déjà décrit ci-dessus.

La vitesse du moteur de la fraise est normalement réglée avec la pédale pneumatique 13, qui fait déplacer le noyau magnétique dans la bobine de l'oscillateur 12 comme déjà décrit ci-dessus. Dès que le moteur de la fraise tourne à 2000-3000 t/min, un spray de refroidissement du champ de travail est enclenché. Cet enclenchement se fait, selon l'invention, en deux étapes; d'abord, l'électrovalve du bloc 18 est ouverte qui admet de l'air comprimé à la tête de la fraise et ensuite, avec un retard pouvant être réglé préalablement entre environ 0,1 et 2 sec, l'électrovalve 18 qui commande l'admission de l'eau sous pression provenant du réservoir 21.

Quand la fraise est arrêtée ou la pédale lachée pour que le moteur tourne moins vite que 2000 à 3000 t/min, l'électrovalve "eau" se ferme d'abord suivie de la fermeture de l'électrovalve "air" après un délai de 0,1 à 2 sec également.

Ces retards ou temporisations sont réglés et commandés par le circuit 32 qui comporte un organe de retard, par.exemple un C.I. 555 ou 556. Le but de ces temporisations, est d'éviter que de l'eau sous pression frappe la dent avant la.formation d'un spray correct. On a trouvé que ce spray ne se forme correctement qu'après la stabilisation d'un courant d'air pour établir et maintenir un rapport approprié pression et débit d'air: pression et débit d'eau; en quelque sorte, on doit injecter de l'eau dans un courant d'air établi. Le même fait s'applique à l'arrêt du spray: il faut d'abord fermer l'eau avant que l'air soit arrêté pour couper correctement le spray et pour éviter notamment qu'un jet d'eau vient frapper les dents sensibilisées.

D'autres avantages de l'utilisation du nouvel appareil sont tirés du fait que, selon l'invention, le compresseur comporte deux ou trois têtes de compression. Dans l'appareil connu, le compresseur ne comprend qu'une seule tête. Selon la description de fonctionnement déjà faite ci-dessus, ce compresseur ne peut travailler que quand son manostat le lui permet, à savoir lorsque de l'air comprimé ou le spray sont utilisés par le dentiste. Etant donné que seule l'aspiration de compresseur peut être utilisée pour l'aspiration de la salive du patient, une aspiration de salive en continu n'était pas possible avec les compresseurs utilisés jusqu'à maintenant. En plus, l'air aspiré par le compresseur était en contact avec la salive (qui est séparée de l'air d'aspiration dans un réservoir non représenté) ce qui n'est pas hygiénique car il peut toujours contenir de fines gouttelettes de salive. Selon un aspect de l'invention, le compresseur à deux têtes permet d'éviter ce problème et d'apporter par la séparation des fonctions de nouveau avantages. Comme déjà mentionné, on fait travailler le compresseur sans arrêt, dès qu'une aspiration de salive en continu est nécessaire, une tête servant à maintenir la pression dans le réservoir 21, et l'autre servant à aspirer la salive par un courant d'air qui est ensuite rejeté à l'air libre. L'air comprimé n'est donc plus contaminé par de la salive.

En plus, les deux têtes peuvent être utilisées, lorsque l'aspiration de salive n'est pas enclenchée, pour augmenter le débit de l'air comprimé. En effet, un circuit automatique électronique et pneumatique à vannes à tiroir, non représenté, permet dans ce cas de mettre la sortie des deux têtes en série ou en parallèle pour alimenter le réservoir 21. On obtient de cette façon unepression plus élevée ou un débit plus grand, selon besoin. Cette pression plus élevée permet de faire marcher une turbine et d'exécuter divers travaux de laboratoire.

Une solution encore meilleure est l'utilisation d'un compresseur à trois têtes spécialement conçu pour l'appareil selon l'invention, voir la fig. 4. La sortie de deux têtes et connectée en série pour doubler la pression d'une tête; on arrive à une pression de sortie de l'ordre de 3 bars ce qui permet l'utilisation d'une turbine pour fraiser. La sortie de deux têtes peut également être connectée en parallèle pour augmenter le débit d'air comprimé. La troisième tête est indépendente des deux premières têtes et sert uniquement d'aspiration de la salive; le débit de cette tête peut être réglé au maximum car une grande pression n'est pas nécessaire.

Le compresseur est un modèle servant comme compresseur et pompe à vide, à marche silencieux, ayant une puissance électrique de 10 à 25 W environ. Son encombrement ne dépasse généralement pas 110 x 150 x 200 mm.

Il est à noter qu'il n'était pas évident de prévoir un compresseur à deux ou trois têtes car, normalement, on aurait songé à ajouter un deuxième compresseur ou une pompe pneumatique pour la fonction d'évacuation de la salive.

Il est également à noter que l'alimentation 10 et l'étage de puissance 28 sont conçus, sélon l'invention, pour débiter 3 ampères ou plus sur 24 volts fournissant dont au moins 70 W, grâce à l'utilisation de transitors darlington à haut coefficient d'amplificationp(rapport courant d'émetteur/coùrant de base) et de grande puissance. Ces transistors permettent le branchement de moteurs de fraises de laboratoire et de meules donc un travail plus sûr et la possibilité de travailler les prothèses. Ces transistors sont connus en soi et se trouvent sur la marché.

Il est également prévu un générateur d'ozone 54 pour le travail de stérilisation ou antiseptique dans la cavité buccale. Ce générateur, de construction classique (un tube à effluve monté dans un boîtier étanche à travers duquel passe de l'air), est monté en amont ou aval du compresseur, et son alimentation peut être enclenchée selon besoin par la touche 86. Cet ozoniseur permet de changer l'air comprimé qui se trouve dans l'espace libre du réservoir 21, avec une quantité et concentration déterminées d'ozone; en même temps, l'eau de réservoir est stérilisée.