EP2164420A1 - Foot control for controlling the operating of a dental or surgical handpiece - Google Patents

Foot control for controlling the operating of a dental or surgical handpiece

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Publication number
EP2164420A1
EP2164420A1 EP08757289A EP08757289A EP2164420A1 EP 2164420 A1 EP2164420 A1 EP 2164420A1 EP 08757289 A EP08757289 A EP 08757289A EP 08757289 A EP08757289 A EP 08757289A EP 2164420 A1 EP2164420 A1 EP 2164420A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pedal
handpiece
foot control
power consumed
electric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08757289A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Marco Gallina
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bien Air Holding SA
Original Assignee
Bien Air Holding SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bien Air Holding SA filed Critical Bien Air Holding SA
Publication of EP2164420A1 publication Critical patent/EP2164420A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C1/00—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design
    • A61C1/0007—Control devices or systems
    • A61C1/0015—Electrical systems
    • A61C1/0023—Foot control
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/76—Manipulators having means for providing feel, e.g. force or tactile feedback
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G1/00—Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
    • G05G1/30—Controlling members actuated by foot
    • G05G1/305—Compound pedal co-operating with two or more controlled members
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/03—Means for enhancing the operator's awareness of arrival of the controlling member at a command or datum position; Providing feel, e.g. means for creating a counterforce
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00973—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets pedal-operated
    • A61B2017/00977—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets pedal-operated the depression depth determining the power rate

Definitions

  • the present invention relates to a foot control for controlling the operating parameters of an electric handpiece for dental or surgical use.
  • This solution allows the practitioner to limit the risks of exercising by means of the electric instrument he uses a too high stress on the area to be treated and thereby to damage this area. Nevertheless, this solution does not allow the practitioner to feel a sensation representative of the effort he exerts on the area to be treated. The practitioner therefore always risks exercising on the area to be treated a stress greater than that which this area to be treated can bear and damage it.
  • the present invention aims to overcome the aforementioned drawbacks as well as others by providing a foot control for controlling the operating parameters of an electric handpiece for dental or surgical use that allows the practitioner to feel a physical sensation representative of the effort he exerts on the area he is treating.
  • the present invention relates to a foot control comprising a pedal on which is weighed to control the operating parameters of an electric handpiece for dental or surgical use, characterized in that the resistance to the depression of the pedal increases with the electrical power consumed by the handpiece. Thanks to these features, the present invention provides a foot control which, through its pedal, makes feel some resistance to the practitioner. Specifically, the resistance to depression of the pedal provides the practitioner a physical sensation that represents the degree of electrical power consumed by the handpiece. Thus, the more the pedal offers a high resistance to the depression, the greater the amount of electrical power drawn off by the handpiece is large.
  • the resistance to depression of the pedal is a direct reflection of the energy consumed by the scaler.
  • the practitioner thus has a sensory information that indicates the intensity of the activity of the scaler and may, if necessary, remove the scaler of the tooth to be treated to reduce the electrical power drawn by the scaler to reduce the stresses on the sonotrode and not to cause discomfort to the patient.
  • the torque of the motor shaft is proportional to the electrical power consumed by the motor and represents the force exerted by the tool on the area to be treated.
  • the practitioner therefore has information on the constraints that are exerted on the area to be treated (bone or tooth), which allows him to adjust the speed of the motor of the instrument as accurately as possible. to avoid damaging this area.
  • the pressure information transmitted to the practitioner by the degree of resistance to depression of the pedal is detected by the foot thereof.
  • the sensitivity to the effort of the foot is close to the sensitivity of the hand, which allows the practitioner to adjust very precisely the electrical power consumed by the instrument by acting on its parameters of operation and therefore to measure the constraints that are exerted on the area to be treated.
  • the resistance to depression of the pedal increases proportionally and linearly with the electrical power consumed by the handpiece.
  • the practitioner thus has information that is a faithful reflection of the electrical power consumed by the handpiece and can modulate it at will to adapt it to working conditions.
  • the pedal of the foot control cooperates with an electrical feedback device which is supplied with a current proportional to the electrical power consumed by the handpiece, this electrical device comprising a moving element which exerts on the pedal a force opposed to the depression of the latter all the greater that the power consumed by the handpiece is high.
  • the pedal of the foot control cooperates with an electromagnet comprising at least one coil and a movable core disposed inside the coil, said coil being powered by a proportional current.
  • the electric power consumed by the handpiece so that the core exerts on the pedal a force opposite to the depression of the latter all the greater that the power consumed by the handpiece is high.
  • the electromagnet is arranged under the pedal of the foot control.
  • the pedal of the foot control cooperates with a linear electric motor powered with a current proportional to the electric power consumed by the handpiece, the linear motor comprising an actuator which exerts on the pedal forces a force opposite to the depression of it all the greater than the power consumed by the handpiece is high.
  • the pedal of the foot control cooperates with an electric jack powered with a current proportional to the electric power consumed by the hand piece, the electric jack comprising a movable rod which exerts on the pedal forces a force opposite to recess thereof all the greater that the power consumed by the handpiece is high.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the foot control equipped with a first feedback device comprising a coil and a moving element;
  • FIG. 2 is a schematic representation of the foot control according to the invention equipped with a second feedback device comprising an electric jack, and
  • FIG. 3 is a schematic representation of the foot control according to the invention equipped with a second feedback device comprising a linear electric motor.
  • the present invention proceeds from the general inventive idea of providing a foot control for the control of the operating parameters of an electric handpiece for dental or surgical use on the pedal of which a feedback is exerted or force feedback representative of the electrical power consumed by the handpiece.
  • the pedal has a resistance to the penetration even greater than the power consumed by the handpiece is high.
  • the electrical power consumed by the scaler is representative of the intensity of the activity of the scaler and the energy required. provide the sonotrode to allow it to operate at its setpoint frequency.
  • the practitioner may move the scaler away from or away from the area to be treated to reduce the stresses that prevent the sonotrode from operating at its reference frequency and not to cause discomfort to the patient.
  • the electric power consumed by the motor is proportional to the torque supplied by the motor and therefore , the constraints that are exerted on the tooth to be treated.
  • the practitioner can accurately dose the electric power consumed by the electric motor of the handpiece and thus limit the constraints on the tooth that he is treating, thus avoiding damaging or even breaking it.
  • an important advantage of the invention lies in the fact that the information relating to the power withdrawn by the electric handpiece and therefore to the stresses exerted on the area to be treated is felt physically by the practitioner when he weighs his foot on the pedal of his foot command.
  • the sensitivity of the foot to the pressure is close to that of the hand, so that the practitioner can perform even delicate work with his electric instruments while enjoying a precision of work almost as great as if he did his work by hand with hand tools.
  • the present invention will be described in connection with an electric handpiece equipped with a motor driving in rotation a tool such as a cutter or a tap. It goes without saying that the invention is not limited to such a type of handpiece and that it can be applied to any type of electrical instrument for dental or surgical use such as a scaler, a saw or other whose operating parameters can be controlled by means of a foot control.
  • a handpiece for dental or surgical use comprising an electric motor is schematically represented in FIG. 1.
  • this handpiece comprises a motor 2 connected to a foot control 4 via
  • the foot control 4 essentially comprises a frame 8 on which a pedal 10 is pivotally mounted.
  • the practitioner can control the operating parameters of the motor 2 of the handpiece, namely, in this case, the rotational speed of said motor 2.
  • a voltage yi is taken at the terminals of the motor 2, which is the image of the current consumed by said motor 2 and which is applied to one of the inputs of a microprocessor 12. From this voltage ui, the microprocessor 12 calculates the torque C supplied by the electric motor 2. This torque is the product result between a constant ki and the intensity I of the current consumed by said motor 2. At the value of the torque C supplied by the engine 2 thus calculated, the microprocessor 12 will apply a multiplication coefficient k 2 to define a set voltage U 2 which will be applied to the input terminals of an electric feedback device 14 arranged in the foot control 4.
  • the voltage of U2 is applied to the feedback device 14 via an amplification circuit 16.
  • the set voltage U 2 is an analog electrical signal which typically varies between 0 and 3.3V or 0 and 5.5V and which is low. This signal is amplified by means of the amplifier circuit 16 before it is applied across the counter-feedback device 14.
  • a signal U 2 is applied to the feedback device 14 which increases proportionally and linearly with the power drawn off by the motor 2 during the intervention, ie with the torque provided by this motor 2, this pair being itself representative of the force exerted on the bone or the tooth to be treated.
  • the feedback device 14 comprises a moving element 18 which exerts on the pedal 10 a force F opposite to the driving force F 'exerted by the practitioner with his foot on said pedal 10.
  • the assembly formed by the feedback device 14 and its moving element 18 is in the form of an electromagnet comprising at least one coil 20 at the terminals of which is applied the voltage U 2 and at the heart of which is disposed a core 22 of the permanent magnet type axially movable under the effect of the magnetic field produced by this coil 20.
  • the coil 20 and its core 22 are preferably placed under the pedal 10, so that the core 22 can come into contact with said pedal 10 by its upper end 24.
  • the core does not act directly on the pedal but through a lever arm which connect said core to said pedal.
  • the core 22 will, under the effect of the magnetic field induced by the current flowing in the coil 20 of the electromagnet. magnet, move over its entire race and emerge from said coil 20 (see position shown in dashed lines in Figure 1), coming into contact with the pedal 10 and exerting on it the force F opposite the force
  • the resistance to the depression of the pedal 10 is induced by the own resistance to the depression of the core 22 at the heart of the coil 20 and is directly proportional to the value of the voltage U 2 applied across the terminals. said coil 20.
  • the higher the engine torque the greater the magnetic field induced in the coil 20 is large and the resistance to depression of the core 22 and therefore the pedal 10 of the foot control 4 becomes important.
  • the practitioner by pressing the pedal 10, feels on the part of the latter a resistance greater or less to the depression which is the faithful reflection of the torque developed by the engine and therefore the constraint which is exercised on the area to be treated.
  • the electric jack 26 In the case of the electric jack 26, it comprises a piston rod 30 placed under the pedal of the foot control and coming into contact therewith.
  • the resistance to depression of the piston rod 30 inside the piston body 32 and thus the resistance to the depression of the pedal 10 will be greater than the current applied to the electric cylinder 26 and representative of the torque provided by the motor 2 will be high.
  • the linear electric motor 28 comprises an actuator 34 which opposes a force resistant to the depression of the pedal
  • the present invention is not limited to the embodiments which have just been described and that various modifications and simple variants can be envisaged by those skilled in the art without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims.
  • the present invention can be applied to other types of electrical instruments for dental or surgical use not including motor such as scaler.
  • scaler in the case of a scaler, the foot control is only used to start and stop this instrument. Nevertheless, the power withdrawn by the scaler when it is running is representative of the efforts provided by the sonotrode to vibrate at its set frequency and the stress it exerts on the teeth to be descaled.
  • the greater the power drawn off by the scaler, the greater the resistance to the opposite depression by the pedal will be strong, indicating to the practitioner that he must remove slightly the scaler so as not to cause discomfort to the patient.
  • the core can be held in the rest position in the core of the coil, for example by means of a spring on which said core rests.

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Abstract

The invention relates to a foot control comprising a pedal (10) which is pressed down in order to control the operating parameters of an electric handpiece (1) for dental or surgical use, characterized in that the resistance to pressing down on the pedal (10) increases with the electric power consumed by the handpiece (1).

Description

Cas 2715/MS Case 2715 / MS
COMMAN DE A PI ED POUR LE CONTROLE DU FONCTIONNEMENT D'UNE PI ECE A MAI N DENTAI RE OUCOMMAND OF PIED FOR MONITORING THE OPERATION OF A PIECE TO MAY N DENTAL OR
CHIRURGICALESURGICAL
La présente invention concerne une commande à pied pour le contrôle des paramètres de fonctionnement d'une pièce à main électrique à usage dentaire ou chirurgical.The present invention relates to a foot control for controlling the operating parameters of an electric handpiece for dental or surgical use.
Dans le domaine dentaire comme dans le domaine chirurgical, certaines opérations comme des taraudages, des traitements de racine ou autres continuent à être réalisées à la main par le praticien au moyen d'outils tels que des tarauds, alors que le praticien a à sa disposition un large éventail d'instruments électriques modernes (micromoteurs, détartreurs etc..) qu'il pourrait avantageusement utiliser en lieu et place des outils manuels mentionnés ci-dessus.In the dental field as in the surgical field, certain operations such as tapping, root treatments or others continue to be performed by hand by the practitioner using tools such as taps, while the practitioner has at his disposal a wide range of modern electric instruments (micromotors, scalers etc ..) It could advantageously use instead of the above mentioned manual tools.
Cette situation s'explique essentiellement par le fait que des opérations telles que des taraudages ou des traitements de racine requièrent de la part du praticien de bonnes sensations tactiles, faute de quoi le praticien peut léser, voire casser l'os ou la dent qu'il est en train de traiter. Or, avec les instruments électriques modernes dont il dispose, le praticien perd toute sensibilité. Autrement dit, avec un instrument électrique, le praticien ne se rend pas compte de la contrainte qu'il exerce sur l'os ou la dent à traiter. Ceci est d'autant plus gênant que les instruments électriques actuels développent des puissances très importantes, et que les risques de léser ou de casser un os ou une dent traité au moyen de tels instruments sont élevés.This situation is mainly due to the fact that operations such as tapping or root treatments require the practitioner good tactile sensations, otherwise the practitioner can damage or even break the bone or the tooth that he is treating. However, with the modern electric instruments at his disposal, the practitioner loses all sensitivity. In other words, with an electric instrument, the practitioner is not aware of the stress he exerts on the bone or the tooth to be treated. This is all the more troublesome as current electrical instruments develop very high powers, and that the risk of injury or break a bone or a tooth treated with such instruments are high.
Pour remédier à ce problème, il a déjà été proposé de permettre au praticien de limiter la puissance fournie au cours d'une opération par un instrument électrique à une fraction (par exemple 50%) de la puissance maximale qu'un tel instrument est capable de délivrer. Le praticien est ainsi assuré qu'au cours de son intervention, il n'excédera jamais un couple supérieur à 50% du couple maximum disponible. Si cette valeur est atteinte, soit l'instrument continue de fonctionner en restant limité à cette valeur, soit il s'arrête automatiquement.To remedy this problem, it has already been proposed to allow the practitioner to limit the power supplied during an operation by a electric instrument with a fraction (for example 50%) of the maximum power that such an instrument is capable of delivering. The practitioner is thus assured that during his intervention, he will never exceed a torque greater than 50% of the maximum available torque. If this value is reached, either the instrument continues to operate while remaining limited to this value, or it stops automatically.
Cette solution permet au praticien de limiter les risques d'exercer au moyen de l'instrument électrique qu'il utilise une contrainte trop élevée sur la zone à traiter et, partant, de léser cette zone. Néanmoins, cette solution ne permet pas au praticien de ressentir une sensation représentative de l'effort qu'il exerce sur la zone à traiter. Le praticien risque donc toujours d'exercer sur la zone à traiter une contrainte supérieure à celle que cette zone à traiter peut supporter et de la léser.This solution allows the practitioner to limit the risks of exercising by means of the electric instrument he uses a too high stress on the area to be treated and thereby to damage this area. Nevertheless, this solution does not allow the practitioner to feel a sensation representative of the effort he exerts on the area to be treated. The practitioner therefore always risks exercising on the area to be treated a stress greater than that which this area to be treated can bear and damage it.
La présente invention à pour but de remédier aux inconvénients susmentionnés ainsi qu'à d'autres encore en procurant une commande à pied pour le contrôle des paramètres de fonctionnement d'une pièce à main électrique à usage dentaire ou chirurgical qui permette au praticien de ressentir une sensation physique représentative de l'effort qu'il exerce sur la zone qu'il est en train de traiter. A cet effet, la présente invention concerne une commande à pied comprenant une pédale sur laquelle on pèse pour contrôler les paramètres de fonctionnement d'une pièce à main électrique à usage dentaire ou chirurgical, caractérisée en ce que la résistance à l'enfoncement de la pédale croît avec la puissance électrique consommée par la pièce à main. Grâce à ces caractéristiques, la présente invention procure une commande à pied qui, par l'intermédiaire de sa pédale, fait ressentir une certaine résistance au praticien. Plus précisément, la résistance à l'enfoncement de la pédale procure au praticien une sensation physique qui représente le degré de puissance électrique consommé par la pièce à main. Ainsi, plus la pédale offre une résistance élevée à l'enfoncement, plus la quantité de puissance électrique soutirée par la pièce à main est grande.The present invention aims to overcome the aforementioned drawbacks as well as others by providing a foot control for controlling the operating parameters of an electric handpiece for dental or surgical use that allows the practitioner to feel a physical sensation representative of the effort he exerts on the area he is treating. To this end, the present invention relates to a foot control comprising a pedal on which is weighed to control the operating parameters of an electric handpiece for dental or surgical use, characterized in that the resistance to the depression of the pedal increases with the electrical power consumed by the handpiece. Thanks to these features, the present invention provides a foot control which, through its pedal, makes feel some resistance to the practitioner. Specifically, the resistance to depression of the pedal provides the practitioner a physical sensation that represents the degree of electrical power consumed by the handpiece. Thus, the more the pedal offers a high resistance to the depression, the greater the amount of electrical power drawn off by the handpiece is large.
Dans le cas d'un instrument qui ne comprend pas d'élément tournant tel qu'un détartreur à ultrasons, la résistance à l'enfoncement de la pédale est le reflet direct de l'énergie consommée par le détartreur. Le praticien dispose ainsi d'une information sensorielle qui lui indique l'intensité de l'activité du détartreur et il peut, le cas échéant, écarter le détartreur de la dent à traiter pour réduire la puissance électrique soutirée par le détartreur afin de réduire les contraintes qui s'exercent sur la sonotrode et ne pas occasionner de gêne au patient.In the case of an instrument that does not include a rotating element such as an ultrasonic scaler, the resistance to depression of the pedal is a direct reflection of the energy consumed by the scaler. The practitioner thus has a sensory information that indicates the intensity of the activity of the scaler and may, if necessary, remove the scaler of the tooth to be treated to reduce the electrical power drawn by the scaler to reduce the stresses on the sonotrode and not to cause discomfort to the patient.
Dans le cas d'un instrument comprenant un élément tournant, à savoir un moteur électrique entraînant en rotation un outil tel qu'une fraise ou un taraud, le couple de l'arbre moteur est proportionnel à la puissance électrique consommée par le moteur et représente l'effort exercé par l'outil sur la zone à traiter. Dans ce cas, le praticien dispose donc d'une information sur les contraintes qui s'exercent sur la zone à traiter (os ou dent), ce qui lui permet d'ajuster au plus juste la vitesse de rotation du moteur de l'instrument pour ne pas risquer d'endommager cette zone. On notera que, selon un avantage important de l'invention, l'information de pression transmise au praticien par le degré de résistance à l'enfoncement de la pédale est détectée par le pied de celui-ci. Or, chez la plupart des personnes, la sensibilité à l'effort du pied est proche de la sensibilité de la main, ce qui permet au praticien d'ajuster de manière très précise la puissance électrique consommée par l'instrument en agissant sur ses paramètres de fonctionnement et donc de doser les contraintes qui s'exercent sur la zone à traiter.In the case of an instrument comprising a rotating element, namely an electric motor rotating a tool such as a cutter or a tap, the torque of the motor shaft is proportional to the electrical power consumed by the motor and represents the force exerted by the tool on the area to be treated. In this case, the practitioner therefore has information on the constraints that are exerted on the area to be treated (bone or tooth), which allows him to adjust the speed of the motor of the instrument as accurately as possible. to avoid damaging this area. Note that, according to an important advantage of the invention, the pressure information transmitted to the practitioner by the degree of resistance to depression of the pedal is detected by the foot thereof. However, in most people, the sensitivity to the effort of the foot is close to the sensitivity of the hand, which allows the practitioner to adjust very precisely the electrical power consumed by the instrument by acting on its parameters of operation and therefore to measure the constraints that are exerted on the area to be treated.
Selon une caractéristique complémentaire de l'invention, la résistance à l'enfoncement de la pédale croît proportionnellement et de manière linéaire avec la puissance électrique consommée par la pièce à main. - A -According to a complementary feature of the invention, the resistance to depression of the pedal increases proportionally and linearly with the electrical power consumed by the handpiece. - AT -
Grâce à cette caractéristique, le praticien dispose ainsi d'une information qui est le reflet fidèle de la puissance électrique consommée par la pièce à main et peut moduler celle-ci à volonté pour l'adapter aux conditions de travail. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pédale de la commande à pied coopère avec un dispositif électrique de contre-réaction qui est alimenté avec un courant proportionnel à la puissance électrique consommée par la pièce à main, ce dispositif électrique comprenant un équipage mobile qui exerce sur la pédale une force opposée à l'enfoncement de celle-ci d'autant plus grande que la puissance consommée par la pièce à main est élevée.Thanks to this characteristic, the practitioner thus has information that is a faithful reflection of the electrical power consumed by the handpiece and can modulate it at will to adapt it to working conditions. According to another characteristic of the invention, the pedal of the foot control cooperates with an electrical feedback device which is supplied with a current proportional to the electrical power consumed by the handpiece, this electrical device comprising a moving element which exerts on the pedal a force opposed to the depression of the latter all the greater that the power consumed by the handpiece is high.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la pédale de la commande à pied coopère avec un électro-aimant comprenant au moins une bobine et un noyau mobile disposé à l'intérieur de la bobine, ladite bobine étant alimentée par un courant proportionnel à la puissance électrique consommée par la pièce à main, de sorte que le noyau exerce sur la pédale une force opposée à l'enfoncement de celle-ci d'autant plus grande que la puissance consommée par la pièce à main est élevée. Avantageusement, l'électro-aimant est agencé sous la pédale de la commande à pied.According to a first embodiment of the invention, the pedal of the foot control cooperates with an electromagnet comprising at least one coil and a movable core disposed inside the coil, said coil being powered by a proportional current. the electric power consumed by the handpiece, so that the core exerts on the pedal a force opposite to the depression of the latter all the greater that the power consumed by the handpiece is high. Advantageously, the electromagnet is arranged under the pedal of the foot control.
Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, la pédale de la commande à pied coopère avec un moteur électrique linéaire alimenté avec un courant proportionnel à la puissance électrique consommée par la pièce à main, le moteur linéaire comportant un actionneur qui exerce sur la pédale une force opposée à l'enfoncement de celle-ci d'autant plus grande que la puissance consommée par la pièce à main est élevée.According to a second embodiment of the invention, the pedal of the foot control cooperates with a linear electric motor powered with a current proportional to the electric power consumed by the handpiece, the linear motor comprising an actuator which exerts on the pedal forces a force opposite to the depression of it all the greater than the power consumed by the handpiece is high.
Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, la pédale de la commande à pied coopère avec un vérin électrique alimenté avec un courant proportionnel à la puissance électrique consommée par la pièce main, le vérin électrique comprenant une tige mobile qui exerce sur la pédale une force opposée à renfoncement de celle-ci d'autant plus grande que la puissance consommée par la pièce à main est élevée.According to a third embodiment of the invention, the pedal of the foot control cooperates with an electric jack powered with a current proportional to the electric power consumed by the hand piece, the electric jack comprising a movable rod which exerts on the pedal forces a force opposite to recess thereof all the greater that the power consumed by the handpiece is high.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description détaillée qui suit de différents modes de réalisation de la commande à pied selon l'invention, ces exemples étant donnés à titre purement illustratif et non limitatif seulement en liaison avec le dessin annexé sur lequel:Other features and advantages of the present invention will emerge more clearly from the detailed description which follows of different embodiments of the foot control according to the invention, these examples being given purely by way of illustration and not limiting only in connection with the attached drawing in which:
- la figure 1 est une représentation schématique de la commande à pied équipée d'un premier dispositif de contre-réaction comprenant une bobine et un équipage mobile;- Figure 1 is a schematic representation of the foot control equipped with a first feedback device comprising a coil and a moving element;
- la figure 2 est une représentation schématique de la commande à pied selon l'invention équipée d'un deuxième dispositif de contre-réaction comprenant un vérin électrique, etFIG. 2 is a schematic representation of the foot control according to the invention equipped with a second feedback device comprising an electric jack, and
- la figure 3 est une représentation schématique de la commande à pied selon l'invention équipée d'un second dispositif de contre-réaction comprenant un moteur électrique linéaire.- Figure 3 is a schematic representation of the foot control according to the invention equipped with a second feedback device comprising a linear electric motor.
La présente invention procède de l'idée générale inventive qui consiste à procurer une commande à pied pour le contrôle des paramètres de fonctionnement d'une pièce à main électrique à usage dentaire ou chirurgical sur la pédale de laquelle s'exerce une contre-réaction ou retour de force représentatif de la puissance électrique consommée par la pièce à main. A cet effet, la pédale présente une résistance à l'enfoncement d'autant plus grande que la puissance consommée par la pièce à main est élevée. Dans le cas d'une pièce à main ne comprenant pas d'élément mobile telle qu'un détartreur, la puissance électrique consommée par le détartreur est représentative de l'intensité de l'activité du détartreur et de l'énergie qu'il faut fournir à la sonotrode pour lui permettre de fonctionner à sa fréquence de consigne. Par conséquent, en fonction du degré de résistance à l'enfoncement de la pédale de la commande à pied, le praticien pourra rapprocher ou éloigner le détartreur de la zone à traiter pour réduire les contraintes qui empêchent la sonotrode de fonctionner à sa fréquence de référence et ne pas occasionner de gêne au patient. Dans le cas d'une pièce à main comprenant un moteur électrique qui, par exemple, entraîne en rotation un outil tel qu'une fraise ou un taraud, la puissance électrique consommée par le moteur est proportionnelle au couple fourni par le moteur et, partant, aux contraintes qui s'exercent sur la dent à traiter. En modulant la force avec laquelle il appuie sur la pédale de la commande à pied, le praticien pourra doser au plus juste la puissance électrique consommée par le moteur électrique de la pièce à main et donc limiter les contraintes qui s'exercent sur la dent qu'il est en train de traiter, évitant ainsi de l'abimer voire de la casser. On notera qu'un avantage important de l'invention réside dans le fait que l'information relative à la puissance soutirée par la pièce à main électrique et donc aux contraintes qui s'exercent sur la zone à traiter est ressentie physiquement par le praticien lorsqu'il pèse de son pied sur la pédale de sa commande à pied. Or, chez la plupart des personnes, la sensibilité du pied à la pression est proche de celle de la main, de sorte que le praticien peut effectuer même des travaux délicats avec ses instruments électriques en jouissant d'une précision de travail presque aussi grande que s'il effectuait ses travaux à la main avec des outils manuels.The present invention proceeds from the general inventive idea of providing a foot control for the control of the operating parameters of an electric handpiece for dental or surgical use on the pedal of which a feedback is exerted or force feedback representative of the electrical power consumed by the handpiece. For this purpose, the pedal has a resistance to the penetration even greater than the power consumed by the handpiece is high. In the case of a handpiece that does not include a moving element such as a scaler, the electrical power consumed by the scaler is representative of the intensity of the activity of the scaler and the energy required. provide the sonotrode to allow it to operate at its setpoint frequency. Therefore, depending on the degree of resistance to depression of the pedal of the foot control, the practitioner may move the scaler away from or away from the area to be treated to reduce the stresses that prevent the sonotrode from operating at its reference frequency and not to cause discomfort to the patient. In the case of a handpiece comprising an electric motor which, for example, rotates a tool such as a cutter or a tap, the electric power consumed by the motor is proportional to the torque supplied by the motor and therefore , the constraints that are exerted on the tooth to be treated. By modulating the force with which it presses the pedal of the foot control, the practitioner can accurately dose the electric power consumed by the electric motor of the handpiece and thus limit the constraints on the tooth that he is treating, thus avoiding damaging or even breaking it. It will be noted that an important advantage of the invention lies in the fact that the information relating to the power withdrawn by the electric handpiece and therefore to the stresses exerted on the area to be treated is felt physically by the practitioner when he weighs his foot on the pedal of his foot command. However, in most people, the sensitivity of the foot to the pressure is close to that of the hand, so that the practitioner can perform even delicate work with his electric instruments while enjoying a precision of work almost as great as if he did his work by hand with hand tools.
La présente invention va être décrite en liaison avec une pièce à main électrique équipée d'un moteur entraînant en rotation un outil tel qu'une fraise ou un taraud. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à un tel type de pièce à main et qu'elle peut s'appliquer à tout type d'instrument électrique à usage dentaire ou chirurgical tel qu'un détartreur, une scie ou autre dont les paramètres de fonctionnement peuvent être contrôlés par le biais d'une commande à pied.The present invention will be described in connection with an electric handpiece equipped with a motor driving in rotation a tool such as a cutter or a tap. It goes without saying that the invention is not limited to such a type of handpiece and that it can be applied to any type of electrical instrument for dental or surgical use such as a scaler, a saw or other whose operating parameters can be controlled by means of a foot control.
Une pièce à main à usage dentaire ou chirurgical comprenant un moteur électrique est schématiquement représentée à la figure 1. Désignée dans son ensemble par la référence numérique 1 , cette pièce à main comprend un moteur 2 relié à une commande à pied 4 par l'intermédiaire d'une unité d'alimentation et de contrôle 6. La commande à pied 4 comprend pour l'essentiel un bâti 8 sur lequel une pédale 10 est montée à pivotement. En pesant plus ou moins fortement sur la pédale 10, le praticien peut contrôler les paramètres de fonctionnement du moteur 2 de la pièce à main à savoir, dans le cas présent, la vitesse de rotation dudit moteur 2.A handpiece for dental or surgical use comprising an electric motor is schematically represented in FIG. 1. Designated as a whole by reference numeral 1, this handpiece comprises a motor 2 connected to a foot control 4 via The foot control 4 essentially comprises a frame 8 on which a pedal 10 is pivotally mounted. By weighing more or less heavily on the pedal 10, the practitioner can control the operating parameters of the motor 2 of the handpiece, namely, in this case, the rotational speed of said motor 2.
Plus précisément, on prélève aux bornes du moteur 2 une tension yi qui est l'image du courant consommé par ledit moteur 2 et qui est appliquée à l'une des entrées d'un microprocesseur 12. A partir de cette tension u-i, le microprocesseur 12 calcule le couple C fourni par le moteur électrique 2. Ce couple est le résultat du produit entre une constante ki et l'intensité I du courant consommé par ledit moteur 2. A la valeur du couple C fourni par le moteur 2 ainsi calculée, le microprocesseur 12 va appliquer un coefficient multiplicatif k2 pour définir une tension de consigne U2 qui va être appliquée aux bornes d'entrée d'un dispositif électrique 14 de contre-réaction agencé dans la commande à pied 4. Préférentiellement, la tension de consigne U2 est appliquée au dispositif de contre-réaction 14 via un circuit d'amplification 16. En effet, la tension de consigne U2 est un signal électrique analogique qui varie typiquement entre 0 et 3,3V ou 0 et 5,5V et qui est faible. On amplifie donc ce signal au moyen du circuit amplificateur 16 avant de l'appliquer aux bornes du dispositif de contre-réaction 14.More precisely, a voltage yi is taken at the terminals of the motor 2, which is the image of the current consumed by said motor 2 and which is applied to one of the inputs of a microprocessor 12. From this voltage ui, the microprocessor 12 calculates the torque C supplied by the electric motor 2. This torque is the product result between a constant ki and the intensity I of the current consumed by said motor 2. At the value of the torque C supplied by the engine 2 thus calculated, the microprocessor 12 will apply a multiplication coefficient k 2 to define a set voltage U 2 which will be applied to the input terminals of an electric feedback device 14 arranged in the foot control 4. Preferably, the voltage of U2 is applied to the feedback device 14 via an amplification circuit 16. Indeed, the set voltage U 2 is an analog electrical signal which typically varies between 0 and 3.3V or 0 and 5.5V and which is low. This signal is amplified by means of the amplifier circuit 16 before it is applied across the counter-feedback device 14.
De ce qui précède, on comprend que l'on applique sur le dispositif de contre-réaction 14 un signal U2 qui croît de manière proportionnelle et linéaire avec la puissance soutirée par le moteur 2 lors de l'intervention, autrement dit avec le couple fourni par ce moteur 2, ce couple étant lui- même représentatif de l'effort qui s'exerce sur l'os ou la dent à traiter.From the foregoing, it is understood that a signal U 2 is applied to the feedback device 14 which increases proportionally and linearly with the power drawn off by the motor 2 during the intervention, ie with the torque provided by this motor 2, this pair being itself representative of the force exerted on the bone or the tooth to be treated.
Conformément à l'invention, le dispositif de contre-réaction 14 comprend un équipage mobile 18 qui exerce sur la pédale 10 une force F opposée à la force d'enfoncement F' exercée par le praticien avec son pied sur ladite pédale 10. Selon un mode de réalisation préféré mais non limitatif de l'invention, l'ensemble formé par le dispositif de contre-réaction 14 et son équipage mobile 18 se présente sous la forme d'un électro-aimant comprenant au moins une bobine 20 aux bornes de laquelle est appliquée la tension U2 et au cœur de laquelle est disposé un noyau 22 du type aimant permanent mobile axialement sous l'effet du champ magnétique produit par cette bobine 20. La bobine 20 et son noyau 22 sont préférentiellement placés sous la pédale 10, de façon que le noyau 22 puisse venir en contact avec ladite pédale 10 par son extrémité supérieure 24. A titre de variante, on peut envisager que le noyau n'agisse pas directement sur la pédale mais par le biais d'un bras de levier qui relierait ledit noyau à ladite pédale. On comprendra que sous l'effet de l'application du signal de tension U2 aux bornes de la bobine 20, le noyau 22 va, sous l'effet du champ magnétique induit par le courant passant dans la bobine 20 de l'électro-aimant, se déplacer sur l'ensemble de sa course et émerger hors de ladite bobine 20 (voir position représentée en pointillés à la figure 1), venant en contact avec la pédale 10 et exerçant sur celle-ci la force F opposée à la force d'enfoncement F. La résistance à l'enfoncement de la pédale 10 est induite par la propre résistance à l'enfoncement du noyau 22 au cœur de la bobine 20 et est directement proportionnelle à la valeur de la tension U2 appliquée aux bornes de ladite bobine 20. Autrement dit, plus la puissance électrique soutirée par le moteur électrique 2 est grande, plus le couple du moteur 2 et donc l'effort qui s'exerce sur la zone à traiter sont élevés, et plus la tension U2 appliquée aux bornes de la bobine 20 est grande. Au final, plus le couple moteur est élevé, plus le champ magnétique induit dans la bobine 20 est grand et plus la résistance à l'enfoncement du noyau 22 et donc de la pédale 10 de la commande à pied 4 devient importante. Ainsi, à tout moment, le praticien, en appuyant sur la pédale 10, ressent de la part de celle-ci une résistance plus ou moins grande à l'enfoncement qui est le reflet fidèle du couple développé par le moteur et donc de la contrainte qui s'exerce sur la zone à traiter. Si la résistance à l'enfoncement est forte, cela signifie que les contraintes qui s'exercent sur Ia zone à traiter sont importantes et le praticien pourra alors choisir de réduire la pression qu'il exerce sur la pédale 10 de sa commande à pied 4 pour réduire la vitesse de rotation du moteur 2 et donc diminuer les contraintes qui s'exercent sur la zone à traiter pour ne pas la léser. A titre de variante, on peut envisager de remplacer l'ensemble formé par la bobine et le noyau par un vérin électrique 26 (figure 2) ou par un moteur électrique linéaire 28 (figure 3).According to the invention, the feedback device 14 comprises a moving element 18 which exerts on the pedal 10 a force F opposite to the driving force F 'exerted by the practitioner with his foot on said pedal 10. According to a preferred but nonlimiting embodiment of the invention, the assembly formed by the feedback device 14 and its moving element 18 is in the form of an electromagnet comprising at least one coil 20 at the terminals of which is applied the voltage U 2 and at the heart of which is disposed a core 22 of the permanent magnet type axially movable under the effect of the magnetic field produced by this coil 20. The coil 20 and its core 22 are preferably placed under the pedal 10, so that the core 22 can come into contact with said pedal 10 by its upper end 24. Alternatively, it can be envisaged that the core does not act directly on the pedal but through a lever arm which connect said core to said pedal. It will be understood that under the effect of the application of the voltage signal U 2 across the coil 20, the core 22 will, under the effect of the magnetic field induced by the current flowing in the coil 20 of the electromagnet. magnet, move over its entire race and emerge from said coil 20 (see position shown in dashed lines in Figure 1), coming into contact with the pedal 10 and exerting on it the force F opposite the force The resistance to the depression of the pedal 10 is induced by the own resistance to the depression of the core 22 at the heart of the coil 20 and is directly proportional to the value of the voltage U 2 applied across the terminals. said coil 20. In other words, the greater the electric power drawn off by the electric motor 2, the greater the torque of the motor 2 and therefore the force exerted on the area to be treated, and the higher the voltage U 2 applied. at the terminals of the coil 20 is large. In the end, the higher the engine torque, the greater the magnetic field induced in the coil 20 is large and the resistance to depression of the core 22 and therefore the pedal 10 of the foot control 4 becomes important. Thus, at any moment, the practitioner, by pressing the pedal 10, feels on the part of the latter a resistance greater or less to the depression which is the faithful reflection of the torque developed by the engine and therefore the constraint which is exercised on the area to be treated. If the resistance to driving is strong, it means that the constraints on The area to be treated is important and the practitioner can then choose to reduce the pressure he exerts on the pedal 10 of his foot control 4 to reduce the rotational speed of the motor 2 and thus reduce the constraints on the area to be treated so as not to damage it. Alternatively, it is conceivable to replace the assembly formed by the coil and the core by an electric jack 26 (Figure 2) or by a linear electric motor 28 (Figure 3).
Dans le cas du vérin électrique 26, celui-ci comprend une tige de piston 30 placée sous la pédale de la commande à pied et venant en contact avec celle-ci. La résistance à l'enfoncement de la tige de piston 30 à l'intérieur du corps de piston 32 et donc la résistance à l'enfoncement de la pédale 10 seront d'autant plus grandes que le courant appliqué au vérin électrique 26 et représentatif du couple fourni par le moteur 2 sera élevé.In the case of the electric jack 26, it comprises a piston rod 30 placed under the pedal of the foot control and coming into contact therewith. The resistance to depression of the piston rod 30 inside the piston body 32 and thus the resistance to the depression of the pedal 10 will be greater than the current applied to the electric cylinder 26 and representative of the torque provided by the motor 2 will be high.
Dans le cas du moteur électrique linéaire 28, celui-ci comprend un actionneur 34 qui oppose une force résistante à l'enfoncement de la pédaleIn the case of the linear electric motor 28, it comprises an actuator 34 which opposes a force resistant to the depression of the pedal
10 d'autant plus grande que le courant appliqué au moteur 28 est élevé et donc que le couple fourni par le moteur 2 de la pièce à main 1 est important.10 the greater the current applied to the motor 28 is high and therefore the torque provided by the motor 2 of the handpiece 1 is important.
Il va de soi que la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et que diverses modifications et variantes simples peuvent être envisagées par l'homme du métier sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications annexées. En particulier, la présente invention peut s'appliquer à d'autres types d'instruments électriques à usage dentaire ou chirurgical ne comprenant pas de moteur tels que les détartreurs. En effet, dans le cas d'un détartreur, la commande à pied sert uniquement à mettre en marche et à arrêter cet instrument. Néanmoins, la puissance soutirée par le détartreur lorsqu'il est en marche est représentative des efforts fournis par la sonotrode pour vibrer à sa fréquence de consigne et de la contrainte qu'elle exerce sur les dents à détartrer. Suivant le principe de l'invention, on peut donc envisager que plus la puissance soutirée par le détartreur est grande, plus la résistance à l'enfoncement opposée par la pédale sera forte, indiquant en cela au praticien qu'il doit retirer légèrement le détartreur pour ne pas occasionner de gêne au patient. On comprendra également que, dans le cas de l'électro-aimant, le noyau peut être maintenu en position de repos au cœur de la bobine par exemple au moyen d'un ressort sur lequel ledit noyau repose. It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments which have just been described and that various modifications and simple variants can be envisaged by those skilled in the art without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims. In particular, the present invention can be applied to other types of electrical instruments for dental or surgical use not including motor such as scaler. Indeed, in the case of a scaler, the foot control is only used to start and stop this instrument. Nevertheless, the power withdrawn by the scaler when it is running is representative of the efforts provided by the sonotrode to vibrate at its set frequency and the stress it exerts on the teeth to be descaled. According to the principle of the invention, it can therefore be envisaged that the greater the power drawn off by the scaler, the greater the resistance to the opposite depression by the pedal will be strong, indicating to the practitioner that he must remove slightly the scaler so as not to cause discomfort to the patient. It will also be understood that, in the case of the electromagnet, the core can be held in the rest position in the core of the coil, for example by means of a spring on which said core rests.

Claims

REVENDICATIONS
1. Commande à pied comprenant une pédale (10) sur laquelle on pèse pour contrôler les paramètres de fonctionnement d'une pièce à main électrique (1) à usage dentaire ou chirurgical, caractérisée en ce que la résistance à l'enfoncement de la pédale (10) croît avec la puissance électrique consommée par la pièce à main (1).1. Foot control comprising a pedal (10) on which is weighed to control the operating parameters of an electric handpiece (1) for dental or surgical use, characterized in that the resistance to depression of the pedal (10) increases with the electric power consumed by the handpiece (1).
2. Commande à pied selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la résistance à l'enfoncement de la pédale (10) croît proportionnellement et de manière linéaire avec la puissance électrique consommée par la pièce à main (1). 2. Foot control according to claim 1, characterized in that the resistance to depression of the pedal (10) increases proportionally and linearly with the electric power consumed by the handpiece (1).
3. Commande à pied selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la pédale de la commande à pied (10) coopère avec un dispositif électrique de contre-réaction (14) qui est alimenté avec un courant proportionnel à la puissance électrique consommée par la pièce à main, ce dispositif électrique (14) comprenant un équipage mobile (18) qui exerce sur la pédale (10) une force opposée à l'enfoncement de celle-ci d'autant plus grande que la puissance consommée par la pièce à main (1) est élevée.3. foot control according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the pedal of the foot control (10) cooperates with an electric feedback device (14) which is supplied with a current proportional to the electrical power consumed by the handpiece, the electric device (14) comprising a movable element (18) which exerts on the pedal (10) a force opposite to the depression of the latter all the greater than the power consumed by the handpiece (1) is high.
4. Commande à pied selon la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif de contre-réaction (14) comprend un électro-aimant comportant au moins une bobine (20) et un noyau mobile (22) disposé à l'intérieur de la bobine (20), ladite bobine (20) étant alimentée par un courant proportionnel à la puissance électrique consommée par la pièce à main (1), de sorte que le noyau (22) exerce sur la pédale (10) une force opposée à l'enfoncement de celle-ci d'autant plus grande que la puissance consommée par la pièce à main (1) est élevée.4. Foot control according to claim 3, characterized in that the feedback device (14) comprises an electromagnet comprising at least one coil (20) and a movable core (22) disposed inside the coil (20), said coil (20) being supplied with a current proportional to the electric power consumed by the handpiece (1), so that the core (22) exerts on the pedal (10) a force opposite to the depression of the latter all the greater that the power consumed by the handpiece (1) is high.
5. Commande à pied selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'électro-aimant est agencé sous la pédale (10) de la commande à pied (2). 5. Foot control according to claim 4, characterized in that the electromagnet is arranged under the pedal (10) of the foot control (2).
6. Commande à pied selon la revendication 3, caractérisée en ce que la pédale (10) de la commande à pied (4) coopère avec un moteur électrique linéaire (26) alimenté avec un courant proportionnel à la puissance électrique consommée par la pièce à main (1), le moteur linéaire (1) comportant un actionneur qui exerce sur la pédale (10) une force opposée à l'enfoncement de celle-ci d'autant plus grande que la puissance consommée par la pièce à main (1) est élevée.6. Foot control according to claim 3, characterized in that the pedal (10) of the foot control (4) cooperates with a linear electric motor (26) supplied with a current proportional to the electrical power consumed by the piece to hand (1), the linear motor (1) comprising an actuator which exerts on the pedal (10) a force opposite to the depression thereof all the greater than the power consumed by the handpiece (1) is high.
7. Commande à pied selon la revendication 3, caractérisée en ce que la pédale (10) de la commande à pied (4) coopère avec un vérin électrique (28) alimenté avec un courant proportionnel à la puissance électrique consommée par la pièce main (1), le vérin électrique (28) comprenant une tige mobile qui exerce sur la pédale (10) une force opposée à l'enfoncement de celle-ci d'autant plus grande que la puissance consommée par la pièce à main (1) est élevée. 7. Foot control according to claim 3, characterized in that the pedal (10) of the foot control (4) cooperates with an electric jack (28) supplied with a current proportional to the electrical power consumed by the hand piece ( 1), the electric cylinder (28) comprising a movable rod which exerts on the pedal (10) a force opposite to the depression of the latter all the greater that the power consumed by the handpiece (1) is high.
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