FR3013583A1 - Dispositif d'illumination modulaire pour applications dans le domaine dentaire - Google Patents

Abstract

Dispositif d'illumination (10) pour applications dans le domaine dentaire, comprenant une pièce à main (1) comprenant une unité de commande électronique (7) une sonde (2) amovible comprenant une extrémité proximale avec une interface mécanique et électrique (12) avec la pièce à main et au moins une source de lumière (4) agencée à une extrémité distale, la pièce à main étant configurée pour recevoir une pluralité de sondes différentes compatibles, la sonde comprenant un élément de détection de température (5) agencé à proximité source de lumière et un élément d'identification (6), l'unité de commande étant configurée pour piloter la source de lumière en fonction de l'identification et de la température.

Description

Dispositif d'illumination modulaire pour applications dans le domaine dentaire. La présente invention est relative aux dispositifs d'illumination pour applications dans le domaine dentaire.

Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif d'illumination comprenant une pièce à main et plusieurs sondes de lumière compatibles avec cette pièce à main, chaque sonde de lumière étant particulièrement adaptée pour un traitement spécifique, par exemple l'activation d'un matériau photosensible de reconstruction, l'activation d'un agent de blanchiment de dents, l'activation d'une colle photo-sensible, etc. Il est connu dans le domaine des dispositifs d'illumination dentaires d'utiliser comme source de lumière une ou plusieurs diodes électroluminescentes (aussi dites 'Leds') agencées à l'extrémité distale de la sonde, et de prévoir un pont thermique pour évacuer les calories produites par la source de lumière vers la partie arrière de la sonde voire vers la pièce à main elle-même. Toutefois, cette disposition ne permet pas de détecter un échauffement anormal au niveau de la source de lumière elle-même. Par ailleurs, il est connu, par exemple du document US2006/084028 d'agencer un élément d'identification sous forme de résistance et capacité dans la sonde afin que la pièce à main puisse reconnaître quelle sonde a été accouplée. Toutefois, il est dans ce cas nécessaire d'accroître le nombre de voies électriques entre la pièce à main et la sonde. Par conséquent, il est apparu un besoin de proposer une solution pour améliorer les dispositifs d'illumination dentaires ci-dessus mentionnés.

A cet effet, l'invention propose notamment un dispositif d'illumination pour applications dans le domaine dentaire, comprenant : - une pièce à main comprenant une unité de commande électronique, - une première sonde couplée de manière amovible sur la pièce à main, comprenant une extrémité proximale avec une interface mécanique et électrique avec la pièce à main et au moins une source de lumière agencée à une extrémité distale, la pièce à main étant configurée pour recevoir une pluralité de sondes différentes, ayant une interface mécanique et électrique compatible, la première sonde comprenant un élément de détection de température agencé à proximité de la source de lumière et un élément d'identification de la sonde, l'unité de commande étant configurée pour piloter la source de lumière en fonction de l'identification de la sonde.

Grâce à ces dispositions, on peut connaître la température au voisinage immédiat de la source de lumière et moyennant la connaissance du type de sonde utilisée grâce à l'élément d'identification, il est possible de protéger la sonde de lumière contre un échauffement excessif, cette protection étant rendue dépendante du type de sonde considérée. La prévention d'un échauffement excessif permet d'éviter un risque de brûlure ponctuelle des tissus du patient et/ou un endommagement de la partie distale de la sonde de lumière. Dans des modes de réalisation du dispositif selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes. L'élément de détection de température peut être une résistance variable dont la valeur de résistance varie avec la température ; un tel élément peut être de très petite taille et par conséquent être intégré à proximité de la source de lumière, moyennant quoi on peut mesurer de façon très fidèle la température au niveau de la source de lumière. La source peut être formée par des Leds montées sur un substrat et la résistance variable peut être montée sur le même substrat ; de sorte que la captation de température se produit à proximité immédiate des Leds, moyennant quoi on peut mesurer de façon très fiable la température au niveau des Leds. L'élément d'identification peut être formé par un identifiant électronique sans contact, par exemple transpondeur, tag TZFID' (Radio Frequency IDentifier), ou tout type d'étiquette électronique. Moyennant quoi on obtient une identification sous forme numérique, ce qui permet de gérer un très grand nombre de types de sondes différentes. L'élément d'identification peut être une résistance prédéterminée agencée en série avec la résistance variable. Ceci permet de combiner la fonction de détection et la fonction identification, le tout en nécessitant simplement un seul conducteur électrique complémentaire en plus de l'alimentation de puissance des diodes. De plus cette solution est attractive du point de vue économique. On peut choisir, pour la première sonde correspondant à un premier type de sonde, une valeur de résistance prédéterminée fixe et une résistance variable à coefficient positif de sorte que la somme des deux résistances 35 évolue dans un premier domaine de valeurs de résistance, pour une gamme de température comprise entre 20°C et 100°C, le premier domaine étant distinct des autres domaines de valeurs de résistance correspondants aux autres types de sonde compatibles avec la pièce à main ; moyennant quoi, les plages de valeurs de résistance totale étant distinctes d'un type de sonde à l'autre, la reconnaissance du type de sonde est non ambigu, et la valeur de température peut être déterminée après avoir retranché la valeur de résistance fixe prédéterminée du type reconnu. L'interface électrique peut être formée par trois contacts électriques ; ce qui est suffisant pour l'alimentation électrique des diodes et pour la fonction de mesure de la température en partie distale. En outre, la fonction identification par résistance fixe prédéterminée en série ne nécessite pas de quatrième conducteur. La pièce à main s'étendant le long d'un axe longitudinal X, on peut avoir au moins deux des contacts de l'interface électrique agencés sur deux pistes annulaires, arrangées l'une à la suite l'autre dans le sens axial. Ce qui permet de proposer une interface électrique autorisant une rotation continue de la sonde et formant une solution très compacte du point de vue du diamètre extérieur de l'appareil. Le dispositif peut comprendre en outre un module testeur distinct comprenant un capteur optique, le module testeur et la pièce à main étant configurés pour échanger par une liaison sans fil des informations relatives à un test de puissance lumineuse reçue sur le capteur optique, de sorte que l'unité de commande de la pièce à main puisse ajuster/corriger la puissance pilotée dans la source lumineuse. De plus, on compense de la sorte les effets dûs à un vieillissement de la source lumineuse ou à une salissure de la partie optique. Le dispositif peut comprendre en outre une base configurée pour accueillir la partie arrière de la pièce à main et configurée pour recharger une batterie d'accumulateur agencée dans la pièce à main, le module testeur étant alors intégré dans ladite base. On optimise ainsi la base de recharge qui contient alors le module testeur. L'invention vise également un ensemble d'illumination comprenant un dispositif tel que décrit précédemment et au moins une deuxième sonde (ou plus) ayant une interface mécanique et électrique compatible avec la pièce à main. Moyennant quoi, le praticien dispose d'une pluralité de types de sonde de lumière, chacune pouvant être particulièrement adaptée à un usage ou une indication ou un traitement spécifique.

L'invention vise également un système comprenant un dispositif tel que décrit précédemment et un serveur distant configuré pour échanger des données via le réseau internet avec la pièce à main, en particulier pour mettre à disposition de la pièce à main les caractéristiques d'un ou plusieurs types de sondes de lumière ; de sorte que la mise à jour de l'ensemble du système est particulièrement aisée, et que la pièce à main peut accepter de nouveaux types de sondes facilement tant sur le plan matériel que logiciel. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints, sur lesquels : - la figure 1 est une vue générale en perspective d'un dispositif d'illumination selon l'invention, - la figure 2 montre une sonde de lumière faisant partie du dispositif de la figure 1, - la figure 3 représente un schéma de principe électrique de la sonde et de son interface avec la pièce à main selon un mode de réalisation, - la figure 4 représente un graphique de la résistance du circuit de détection en fonction de la température, - la figure 5 représente montre une vue de détail de la partie distale équipée de diodes électroluminescentes et d'une résistance variable, - la figure 6 représente un schéma fonctionnel général du dispositif d'illumination et du système auquel il appartient, - la figure 7 illustre la phase de test de puissance de la sonde de lumière, - la figure 8 est analogue à la figure 1 et représente une variante du dispositif d'illumination. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. La figure 1 représente un dispositif d'illumination 10 destiné à des applications d'activation de matériaux photosensibles dans le domaine dentaire. Le dispositif comprend une pièce à main 1 de forme allongée s'étendant selon un axe longitudinal référencé X. Typiquement, la pièce à main peut être généralement cylindrique, mais d'autres formes peuvent être également considérées. La pièce à main 1 comprend dans l'exemple illustré une batterie rechargeable 16, qui peut être rechargée lorsque le la pièce à main est posée dans une base de recharge 3, aussi appelé socle. Le dispositif illustré comprend une sonde de lumière 2 qui peut être montée de manière amovible sur la pièce à main au moyen d'une interface 12 qui sera décrite plus loin ; la sonde de lumière 2 comprend au moins une source de lumière 4 configurée pour émettre des rayons lumineux en direction de la zone à traiter, notamment dans la bouche du patient. Il faut noter dès à présent que la pièce à main est configurée pour recevoir une pluralité de types de sonde de lumière différentes, ayant une interface mécanique et électrique 12 compatible, ce qui confère une modularité et une souplesse au dispositif d'illumination. Chaque type de sonde peut avoir des caractéristiques d'illuminations optiques spécifiques, notamment en spectre de longueur d'onde, particulièrement adaptée au traitement ciblé. De plus avantageusement, les sondes de lumière peuvent être stérilisées dans un autoclave, procédé habituellement usité dans le domaine dentaire entre deux utilisations pour patients.

Dans l'exemple illustré, en référence aux figures 1 à 6, on utilise 3 diodes électroluminescentes 41,42,43 (`Leds') qui forment ensemble la source de lumière 4. Les Leds sont des composants CMS montés sur un substrat 40, par exemple une petite carte de type PCB, sur laquelle est aussi montée une résistance variable 5 dont il sera question plus loin.

Une pièce optique primaire 26 recouvre les Leds pour les protéger d'un contact extérieur direct. Le PCB comprenant les Leds est logé dans un boitier scellé hermétiquement par la pièce optique primaire 26 . Cette pièce optique recouvre les Leds pour les protéger contre toute pénétration d'air et de vapeur, son herméticité autorisant ainsi la stérilisation des sondes optiques par autoclave, jusqu'à une température de 134°C. Un embout de protection 77 dont la forme peut être dépendante de l'application visée, et qui peut avoir une fonction optique également, être fixé de façon amovible sur l'extrémité distale 2b de la sonde de lumière, sur la pièce optique primaire 26.

La pièce à main 1 comprend un bouton marche/arrêt 14 et un petit écran d'affichage (« display ») 15 destiné à fournir des indications visuelles à l'opérateur de l'appareil. Outre les indications visuelles, des indications sonores peuvent en outre être données au moyen d'un buzzer ou mini haut-parleur 44.

La pièce à main 1 comprend en outre une unité de commande 7 en charge de la gestion des fonctionnalités du dispositif d'illumination, notamment le pilotage du display, la commande en durée et intensité des diodes 4, la paramétrisation en fonction des différents types de sonde de lumière possibles. L'unité de commande 7 comprend comme connu en soi un processeur, une zone de mémoire non volatile, une horloge de base temporelle, et des interfaces de communication dont il sera question plus loin. La pièce à main 1 peut comprendre en outre une unité de gestion d'énergie 17 en charge de la recharge de l'accumulateur électrique 16, de la mesure de son taux de charge. De plus, la pièce à main peut comprendre un connecteur multifonctions 18 utilisé pour la connexion de puissance électrique et/ou comme interface de téléchargement de données (au moins deux fils relient alors la prise à un port de l'unité de commande). La sonde de lumière 2 comprend un élément d'identification 6 qui peut se présenter sous plusieurs formes, soit une résistance électrique prédéterminée soit une puce électronique à code numérique dont il sera question plus loin.

Dans l'exemple illustré aux figures 1 à 5, l'élément d'identification 6 est une résistance électrique prédéterminée R6 dont la valeur correspond à un type particulier de sondes de lumière. Dans l'exemple illustré, l'interface électrique est constituée par trois voies, une voie de référence 21 aussi appelée cathode commune ou simplement 'commun', qui sert de retour de courant pour les diodes et de référence pour les résistances R5 et R6. Une deuxième voie 22 forme l'alimentation positive des diodes, cette alimentation étant pilotée par transistor 11 dont la base ou cgate' est commandée par un signal à modulation d'amplitude (`PWM'). Une troisième voie 23 porte le signal de la résistance variable de captation de température 5, avec de façon optionnelle, comme ceci est illustré 3, la résistance prédéterminée d'identification 6, montée en série sur le même circuit. Le circuit des résistances est polarisé par une résistance pull-up classique ou au moyen d'un montage de type source de courant, la tension aux bornes des résistances en série étant alors utilisée pour en déduire la valeur 3 0 de ces deux résistances R5+R6 en série. Du point de vue de l'agencement spatial des contacts, la première voie électrique 21 est formée par une piste annulaire cylindrique centrée sur l'axe X, la deuxième voie électrique 22 est également formée par une piste annulaire cylindrique centrée sur l'axe X mais plus proche de l'extrémité proximale 2a de 35 la sonde, et séparée de la première voie 21 par une bague annulaire isolante 25.

La troisième voie électrique 23 est quant à elle agencée comme une saillie axiale arrière de plus petit diamètre à l'extrémité proximale 2a de la sonde. Cet agencement des pistes électriques permet une rotation continue de la sonde de lumière par rapport à la pièce à main ; les possibilités d'accès sont facilitées pour le praticien. Il faut noter que la première voie électrique sert aussi de pont thermique (`heat sink') entre le substrat supportant une diode électroluminescente et la pièce, de sorte que les calories générées par les diodes en fonctionnement soient acheminées rapidement vers l'arrière du dispositif d'illumination, et que par conséquent tout le dispositif participe à l'évacuation des calories. Toutefois, en fonction des modulations de puissance commandée sur les diodes, il est avantageux de pouvoir mesurer la température au niveau du substrat des diodes elles-mêmes au moyen de la résistance variable 5 susmentionnée ; en effet, le pont thermique présente une constante de temps supérieure aux profils d'évolutions de la puissance générée dans les diodes. En pratique, de façon très ponctuelle, la température locale au niveau des diodes pourrait monter jusqu'à 100°C, voire au-delà. Il est donc par conséquent judicieux de pouvoir limiter ou écrêter la température pic dans cette portion distale de la sonde de lumière, on utilise pour ce faire la détection de température au plus près des diodes. La résistance variable 5 est dans l'exemple illustré une thermistance ou résistance variable à coefficient positif, par exemple du type à film mince au platine. Comme illustrée à la figure 4, on s'arrange pour séparer en domaines distincts de valeur de résistance les différents types de sonde de lumière. Un premier domaine repéré 61 englobe les résistances de R1L à R1H, ces valeurs étant caractéristiques d'un premier type de sonde de lumière R1L étant la valeur R5+R6 à 20°C et R1H étant la valeur R5+R6 à 100°C. La pente de la courbe 71 correspond au coefficient de variation de la thermistance R6 en fonction de la température, alors que la valeur de la résistance R5 n'évolue pas de façon significative à l'intérieur du domaine de température considérée. Un deuxième domaine repéré 62 englobe les résistances de R2L à R2H, ces valeurs étant caractéristiques d'un premier type de sonde de lumière. La courbe 72 est analogue à la courbe 71. Un troisième domaine repéré 63 englobe les résistances de R3L à R3H, ces valeurs étant caractéristiques d'un premier type de sonde de lumière. La courbe 73 est analogue aux courbes 71 et 72. On définit ainsi dans l'exemple illustré trois domaines distincts, ce qui permet de la gestion non ambiguë de trois types de sonde de lumière différents. D Sur la figure 6, sont représentés outre la pièce à main 1 et la sonde de lumière 2 déjà commentés, un module testeur 8 distinct de la pièce à main et une connexion à un serveur 90 qui sera commentée plus loin. Le module testeur 8 comprend un capteur optique 80, chargé de capter la puissance lumineuse émise par la sonde de lumière lorsque celle-ci est positionnée en vis-à-vis du module testeur et que l'opérateur déclenche le fonctionnement. De plus, le module testeur et la pièce à main sont configurés pour échanger par une liaison sans fil 18 des informations relatives à ce test de puissance lumineuse reçue sur le capteur optique. Le module testeur comprend à cet effet une interface sans fil 82 de type BluetoothTM ou Wifi qui communique avec une interface équivalente 74 une interface directe avec l'unité de commande 7.

L'unité de commande 7 de la pièce à main peut ainsi utiliser l'information de puissance lumineuse reçue afin de corriger ou ajuster la puissance pilotée dans la source lumineuse, de manière à obtenir la puissance lumineuse souhaitée quelles que soient les conditions de vieillissement et/ou de salissure de l'extrémité de la sonde.

La base de recharge 3 comporte un logement concave 83 adapté pour recevoir par complémentarité de forme la partie arrière de la pièce à main, et un bloc transformateur 84 avec une prise secteur. De plus, sur la figure 6, il est représenté une variante concernant l'élément d'identification 6 qui dans le cas illustré est une puce électronique 60 de type identifiant numérique lequel est lu par une interface sans contact 66 intégrée dans la pièce à main 1. La portée de lecture peut atteindre plusieurs centimètres, et par conséquent la puce électronique 60 et l'antenne de lecture ne sont pas agencées forcément directement en vis-à-vis, ce qui laisse un degré de liberté dans le placement spatial de ces composants.

Le bouton marche/arrêt 14 permet à l'utilisateur de lancer une séquence d'illumination, de l'interrompre, voire permet de modifier certains paramètres d'affichage. Selon un aspect avantageux optionnel illustré, le dispositif d'illumination est intégré dans un système plus vaste. Le système en question comprend un serveur 90 distant configuré pour échanger des données via le réseau internet avec la pièce à main. Le système peut comprendre également un ou plusieurs ordinateurs 91 au moyen desquels les concepteurs du dispositif d'illumination peuvent renseigner des données et des caractéristiques relatives à un nouveau type de sonde de lumière disponible. La pièce à main peut être équipée d'une interface de connexion 38 au travers de laquelle elle peut se connecter 39 au réseau Internet 98 et interroger le serveur distant 90, de manière connue en soi. Ceci se produira par exemple lorsqu'un nouveau type de sonde est accouplé à la pièce à main, et que celle-ci ne connaît pas déjà ses caractéristiques ; alors la pièce à main enverra une requête au serveur afin de récupérer les caractéristiques du nouveau type de sonde présent, de manière à pouvoir piloter la source de lumière dans les conditions optimales prévues pour ce type de sonde. De même la protection en température pourra être faite selon des caractéristiques propres à ce nouveau type de sonde. Il faut noter que, au lieu de recevoir ces caractéristiques par une liaison Internet 39, ces caractéristiques peuvent être chargées directement par un support mémoire de type clé USB que l'on vient brancher dans le connecteur multifonctions 18. Dans la variante de la figure 8, la pièce à main ne comporte pas de batterie d'accumulateur électrique mais un cordon 85 relié à un bloc 2 0 transformateur 84 qui peut être branché sur le secteur. Dans ce cas la pièce à main peut être plus légère et plus facile à manipuler pour le praticien, nonobstant la présence du câble 85. Le module testeur 8 peut dans ce cas être un module indépendant comme représenté. Il convient de noter que différents embouts de protection 77,78 peuvent 25 être montés de manière amovible sur l'extrémité distale de la source de lumière, ces embouts ayant une fonction mécanique et une fonction optique comme précisé plus haut.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'illumination (10) pour applications dans le domaine dentaire, comprenant : - une pièce à main (1) comprenant une unité de commande électronique (7), - une première sonde (2) couplée de manière amovible sur la pièce à main, comprenant une extrémité proximale (2a) avec une interface mécanique et électrique (12) avec la pièce à main et au moins une source de lumière (4) agencée à une extrémité distale (2b), la pièce à main étant configurée pour recevoir une pluralité de sondes différentes, ayant une interface mécanique et électrique compatible, la première sonde comprenant un élément de détection de température (5) agencé à proximité source de lumière et un élément d'identification (6;60) de la sonde, l'unité de commande étant configurée pour piloter la source de lumière en fonction de l'identification de la sonde.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'élément de détection de température est une résistance variable dont la valeur de résistance varie avec la température.
3. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1-2, dans lequel l'élément d'identification est formé par un identifiant électronique sans contact, notamment transpondeur, ou étiquette électronique de type RFID.
4. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1-2, dans lequel l'élément d'identification (6) est une résistance prédéterminée agencée en série avec la résistance variable.
5. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel on choisit, pour la première sonde correspondant à un premier type de sonde, une valeur de résistance prédéterminée fixe (6) et une résistance variable (5) à coefficient positif de sorte que la somme des deux résistances évolue dans un premier domaine de valeurs de résistance (61), pour une gamme de température comprise entre 20°C et 100°C, le premier domaine étant distinct des autres domaines de valeurs de résistance correspondants aux autres type de sonde compatible avec la pièce à main.
6. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1-5, dans lequel l'interface électrique (12) est formée par trois contacts électriques.
7. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la pièce à main 1 s'étend le long d'un axe longitudinal X, dans lequel au moins deux des contacts (21,22) de l'interface électrique sont agencés sur deux pistes annulaires, arrangées l'une à la suite de l'autre dans le sens axial.
8. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1-7, comprenant en outre un 10 module testeur (8) distinct comprenant un capteur optique, le module testeur et la pièce à main étant configurés pour échanger par une liaison sans fil (18) des informations relatives à un test de puissance lumineuse reçue sur le capteur optique, de sorte que l'unité de commande de la pièce à main puisse ajuster/corriger la puissance pilotée dans la source lumineuse. 15
9. 9. Dispositif selon la revendication 8, comprenant en outre une base (3) configurée pour accueillir la partie arrière de la pièce à main et configurée pour recharger une batterie d'accumulateur (16) agencée dans la pièce à main, le module testeur étant intégré dans la base. 20
10. 10. Ensemble d'illumination comprenant un dispositif selon l'une des revendications précédentes et au moins une deuxième sonde ayant une interface mécanique et électrique compatible avec la pièce à main. 25
11. 11. Système comprenant un dispositif selon l'une des revendications 1 à 9 et un serveur distant configuré pour échanger des données via le réseau internet avec la pièce à main, en particulier pour mettre à disposition de la pièce à main les caractéristiques d'un ou plusieurs nouveaux type de sondes de lumière.