JP5844947B2 - 外科システム又は歯科システムとその方法 - Google Patents

Description

本発明は、歯科器具又は外科器具とこの器具の制御装置を備えた外科システム、特に、歯科システムに関する。

外科システム、特に、歯科システムは、手持部品を有する器具、例えば、工具、例えば、ミリングカッタを備えたカウンタアングルと、この工具を駆動する回転モータとを備えている。これらの手持部品とモータは、二つの別個の部品として、適当なインタフェースにより相互接続するか、或いは単一の部品として構成することができる。この器具の制御装置は、多くの場合患者の椅子と接続されるとともに、電線と空気及び水を通すための管とを有する柔軟な接続部により手動器具と接続されている。

この形式の手持式器具で使用される回転モータは、より頑強であり、完全に滅菌できるとの利点を有する、整流子の無いブラシレスモータと益々なって来ている。高速に、例えば、４０，０００回転／分以上で回転できる器具の過熱防止のためには、三相モータが好ましい。

この形式の手持式器具で使用される回転モータは、一般的に二つの極を有する磁気ロータと、三つの巻線から成るステータ巻線とから構成される。０回転／分から展開する回転に対してロータの正確な角度位置でコイルを作動するために、典型的には、モータの外側に配置された電子制御部にロータ位置を連続的に供給するセンサ、例えば、ホール効果センサ又は磁気抵抗センサを回転モータに配備することが可能である。

医療分野では、許容可能な寸法は非常に小さく、嵩張るケーブルを避けるべきである。従って、最大の信頼性を保持しつつ機械的及び電子的な小型化とケーブルの最適な削減を提供する、手持工具を備えた新しいシステムのニーズが有る。

本出願人の名前による特許文献１は、一つの実施形態を図１に図示した、歯科システムを含む外科システムを開示している。その図示されたシステム１は、一つの回転モータＭと、そのモータＭの少なくとも一つの動作パラメータを決定するために配置された二つのホール効果センサＨ１及びＨ２と、一つの電子モジュール２０とを有する手動器具１を備えている。そのモータＭの制御装置は、第一の電子モジュール１０と、その第一の電子モジュール１０を第二の電子モジュール２０と、そのため、制御装置を器具と電気的に接続するための電気導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３及びＣ０を有する柔軟な接続部とを備えている。その器具内に配置された第二の電子モジュール２０は、センサＨ１とＨ２の出力信号を処理して、それをその柔軟な接続部を介してコントローラ機器１０に送信している。

電気導体Ｌ１は、モータＭの相のための導体である。高い周波数の観点から、この導体は、中性相、例えば、Ｉ相に対応する。

電気導体Ｌ２は、低周波信号であるモータＭの駆動成分と組み込まれたマイクロプロセッサ２６の電源供給用高周波成分とを伝送する、モータＭの相、例えば、ＩＩ相のための導体である。

電気導体Ｌ３は、マイクロプロセッサ２６からモジュール１０にモータＭの駆動成分とデータ成分を伝送する、モータＭの相、例えば、ＩＩＩ相のための導体である。

電気導体Ｃ０は、白熱ランプ又はＬＥＤなどの付属部品３０の電源供給用導体及び第一の電子モジュール１０からマイクロプロセッサ２６に伝送される情報の配信用導体である。その器具内に組み込まれたマイクロプロセッサ２６に向けての情報は、導体Ｃ０上で周波数変調により符号化されている。

第一の電子モジュール１０と第二の電子モジュール２０の間の通信は、主に導体Ｃ０とＬ３、特に、モータのＩＩＩ相での高周波変調により行なわれている。それは、幾つかの欠点を有し、実際には、それぞれＬ３とＣ０と関連する二つの変圧器６２と６２などの大きな容積の磁気部品と、装置を高価にする復調器１８とを使用する必要が有る。そのため、そのような形式のモータ相駆動部の選択は、高周波信号と干渉すべきでないとの事実によって制限されている。更に、そのシステムは、雑音に弱い、特に、四本の電気導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３及びＣ０の間に共通電位が存在するために雑音に弱い。結局、そのシステムは高価となっている。

更に、第一の電子モジュール１０内に高価なＰＷＭ駆動部を備え、電源供給部１２と接続され、導体Ｌ２を介して手動で操作される器具内に組み込まれた第二の電子モジュール２０とモータＭの両方に電源供給可能な、電位的にモータＭのＩ相（電気導体Ｌ１）と関連する非接地電源供給部１４を使用することは、磁気部品、特に、大きな容積の、そのため高価な変圧器６０の使用を必要としている。

特許文献２は、工具付器具を駆動するための回転モータを備えた外科システム、特に、歯科システムに関する。その器具は、モータ内に電子モジュール（第二の電子モジュール）を備えていない。その文献は、第一と第二の電子モジュールの間のメッセージ交換を記載していない。

特許文献３は、所定の機能を実行する固定のハードウェアから成るモータ内の電子回路（第二の電子モジュール）を備えた外科システム、特に、歯科システムに関する。言い換えると、その第二の電子モジュールは、マイクロプロセッサを備えていない。それらの機能は、六本の導体を介してシステムの電子管理部（第一の電子モジュール）に通報している。それらの導体は、それぞれ単一の信号を伝送し、そのため、信号の数（６）は、導体の数と等しい。

特許文献４は、整流子モータを有する器具を備えた歯科システムの動作パラメータを制御する方法及び装置に関する。そのモータは、切換可能な三つの相ではなく、一つの可変電圧だけを有する。その器具は、モータ内に電子モジュール（第二の電子モジュール）を備えていない。

特許文献５は、ランプの電気駆動・電源供給モジュールと、整流子の無い電磁モータとを備えた歯科用手持部品に関し、そのコネクタは、四本の電源供給線、即ち、三つのモータコイル用の三本の線とランプ用の一本の線を有し、ランプの接続部は、それらの線（又は端子）の中の一つの負の電源供給線を利用している。従って、ランプは、干渉問題及び／又は電磁適合性（ＥＭ）の問題を引き起こす可能性の有るモータの電源供給線と接続されている。

特許文献６は、二重機能（導電性流体及び／又は電気用）コネクタを介して、歯科器具と追加の電源線を備えた電源を接続する柔軟なパイプを開示している。その追加導体は、ランプとモータに電源供給するための導体から絶縁されており、単一の信号を伝送するために使用することができる。

そのため、従来技術の欠点の中の少なくとも一つを解決できる外科システム、特に、歯科システムのニーズが有る。

また、周知の解決策よりも嵩張らない、安価な外科システム、特に、歯科システムのニーズが有る。

より信頼できる、干渉及び／又は電磁適合性（ＥＭＣ）の問題の無いか、或いは周知の解決策と比べて干渉の問題を軽減した外科システム、特に、歯科システムのニーズも有る。

国際特許公開第０５／３７１２４号明細書 米国特許公開第５２３５２６１号明細書 米国特許公開第２０１１２６６１２４号明細書 米国特許公開第５５３８４２３号明細書 欧州特許公開第０６８８５３９号明細書 欧州特許公開第１７５３３６０号明細書

本発明の課題は、周知のシステムの欠点の中の少なくとも一つを取り除いた外科システム、特に、歯科システムを提供することである。

本発明の別の課題は、周知の解決策よりも嵩張らない、安価な外科システムを提案することである。

本発明の更に別の課題は、干渉及び／又は電磁適合性の問題が無いか、或いは従来技術と比べて干渉及び／又は電磁適合性の問題を軽減した外科システム、特に、歯科システムを提案することである。

本発明では、これらの課題は、特に、
工具を有する外科器具、特に、歯科器具と、
第一の電子モジュールを有する、この器具の制御装置と、
を備え、
この器具が、この工具を駆動するための回転モータと、第二の電子モジュールとを有し、
この器具のモータは、このモータに電源供給するための専用の第一の電気導体を介して、この制御装置により電源供給され、
この器具は、有利には、第一の電気導体と異なる第二の電気導体を介して、この制御装置により電源供給されるか、電気的に制御可能であるか、或いはその両方である、
外科システム、特に、歯科システムによって達成される。

有利には、本発明によるシステムは、更に、第二の電気導体上で第二の電気導体の数よりも多い数の信号を送信するための第二の電気導体の管理モジュールを備えている。

従って、本発明のシステムにより、第一の電気導体を専用に使用する、モータの電源供給信号と、この器具及び／又は付属部品の駆動信号及び／又は電源供給信号及び／又は第二の電気導体と関連する電子モジュール間の同期信号との間の完全な分離が可能となる。

好ましい実施形態では、第二の電気導体は、二つの導体から構成され、第二の電気導体の管理モジュールは、これらの第二の電気導体上で四つの信号を送信する、特に、第二の電子モジュールの電源供給信号、ランプなどの付属部品の電源供給信号、第二の電子モジュールにより第一の電子モジュールに送信される、少なくとも回転モータに関する情報と一般的な管理情報を運ぶ信号、並びに第一の電子モジュールにより第二の電子モジュールに送信される、第一の電子モジュールにより第二の電子モジュールに与えられるコマンドに関する情報を運ぶ信号を送信する。従って、第二の電気導体上で送信される信号の数（４）は、第二の電気導体の数（２）よりも多い。

好ましい実施形態では、第一の電子モジュールは、管理モジュールを備えている。この管理モジュールは、第二の電子モジュール又は第一と第二の電子モジュールの両方に組み込むこともできる。

有利には、本発明によるシステムにより、この器具の回転モータの電源供給信号を復調するための復調器が制御装置に不要となるので、磁気部品を取り去ること、そのため、スペースとコストを節約することが可能となる。

有利には、本発明によるシステムは、非接地電源供給部又は減結合インダクタを備えておらず、そのため、スペースを節約し、信頼性を向上して、より経済的な解決策を実現することが可能となる。

更に、本発明によるシステムにより、高度なセキュリティと信頼性を有する、電流ループ式デジタル通信を使用することが可能となる。

本発明により、第一の電気導体上で高周波変調を用いること無く、第二の電気導体上での高密度な情報と特性が持つことが可能となる。

好ましい実施形態では、このシステムの回転モータは、整流子の無いモータである。好ましくは、三相モータである。この変化形態では、第一の電気導体は、三本の導体から構成され、回転モータの三つの相毎に一本の導体が配備される。

好ましい実施形態では、第二の電気導体は、二つの電気導体から構成される。

そのため、全部で五本の電気導体を備えることが可能であり、三本の導体は、専らこの器具の回転モータに電源供給するための専用の導体であり、二本の電気導体は、モータの相から電気的に完全に独立しており、この器具の制御、この器具及び／又はこの器具の付属部品の電源供給及び電子モジュール間の同期の中の一つ以上のための専用の導体である。この器具の付属部品は、好ましくは、作業領域を照明するための白熱ランプ又はＬＥＤであるが、例えば、押しボタン又はセンサとすることもできる。

有利には、第二の電気導体上で送信される信号は、第一の電子モジュールと第二の電子モジュールの間の同期信号と、
第二の電子モジュールの電源供給信号、
付属部品、例えば、ランプの電源供給信号、
付属機関又は付属機能の電源供給信号、
少なくとも回転モータに関する情報（これらの情報は、回転モータのロータの瞬間的な位置を含む）と一般的な管理情報を運ぶ、第二の電子モジュールにより第一の電子モジュールに送信される第二の信号、及び
第一の電子モジュールにより第二の電子モジュールに与えられるコマンドに関する情報を運ぶ、第一の電子モジュールにより第二の電子モジュールに送信される信号、
の中の少なくとも二つの信号とから構成される。

有利には、第二の電気導体上の信号は、両方向の信号とすることができ、第一の電子モジュールにより第二の電子モジュールに、及び／又は第二の電子モジュールにより第一の電子モジュールに送信することができる。好ましい実施形態では、第一の電子モジュールは、第一の時間間隔の間に第二の電子モジュールに信号を送信する一方、第二の電子モジュールは、第一の時間間隔と異なる第二の時間間隔の間に第一の電子モジュールに信号を送信する。言い換えると、第二の電気導体上の信号は、同時に両方向に送信されない。

一つの実施形態では、管理モジュールは、第二の電気導体上でＮ個（Ｎは正の整数）の周期的なシーケンスのサイクルを送信するように構成される。

好ましい実施形態では、Ｎ＝４であり、
第一のシーケンスは、第一の電子モジュールにより第二の電子モジュールに送信されるクロック信号に対応し、
第二のシーケンスは、第一の電子モジュールにより第二の電子モジュールに送信される信号に対応し、
第三のシーケンスは、第二の電子モジュールにより第一の電子モジュールに送信される信号に対応し、
第四のシーケンスは、第二の電子モジュールの電源供給信号、付属部品、例えば、ランプの電源供給信号及び付属機関又は付属機能の電源供給信号の中の一つ以上に対応する。

有利には、第一の電子モジュールによる第二の電子モジュールへの電源供給は、第四のシーケンスの時間長に対応する制限された時間間隔の間でのみ行なわれる。

有利には、第二の電気導体上での第二の電子モジュールから第一の電子モジュールへの通信は、異なる電流の起動により行なわれるループ電流式デジタル通信である。

一つの変化形態では、第一の電子モジュールは、
モータの一般的なサーボ制御、特に、モータ、特に、モータのステータの三相電源供給機能、
第二の電子モジュールの情報の判読及び管理機能、
第二の電子モジュールにより行なわれる幾つかの追加的な特徴（例えば、システムの手持工具の識別であるが、それに限定されない）を可能とする複数のインタフェース及び／又は付属機関のサーボ制御機能、
第二の電子モジュールとの同期管理機能、及び
ランプなどの付属機能に向けて第二の電子モジュールに送信される一般的な管理メッセージの通信機能、
の中の少なくとも一つを保証する。

一つの変化形態では、第二の電子モジュールは、
この器具のモータのロータの角度位置又は瞬間的な位置の計算機能、
特に、モータのロータの瞬間的な位置及び付属機能に向けての一般的な管理メッセージに関する、第一の電子モジュールとの通信機能、及び
ランプの強度調整などの付属機能の管理機能、
の中の少なくとも一つを保証する。

更に、本発明は、工具を有する外科器具、特に、歯科器具と、第一の電子モジュールを有する、この器具の制御装置とを備え、この器具が、この工具を駆動するための回転モータと第二の電子モジュールを有する外科システム、特に、歯科システムのための方法に関し、この方法は、
回転モータに電源供給するための専用の第一の電気導体を介して、この制御装置の第一の電子モジュールにより回転モータに電源供給することと、
第一の電気導体と異なる第二の電気導体を介して、この制御装置の第一の電子モジュールにより、この器具の電源供給及び／又は制御を行なうことと、
第二の電気導体が、この第二の電気導体の数よりも多い数の信号を伝送することと、
を有する。

以下の添付図面を参照した記述において、本発明の実施形態例を説明する。

従来技術による外科システム、特に、周知の歯科システムの実施形態のブロック図 本発明による外科システム、特に、歯科システムの実施形態のブロック図 第二の電気導体に送信される四つの信号シーケンスを構成するフレームの実施形態例の図 図３ａのシーケンスに対応する電圧信号例の図 第一の電子モジュールにより第二の電子モジュールに電源供給するためのハードウェア構成の実施形態例と図４ａのハードウェア構成の回路の様々なノードと関連する信号に関する図３ｂの電圧信号の図 第二の電子モジュールを第一の電子モジュールと同期させるために、この同期が第一の電子モジュールにより行なわれるハードウェア構成の実施形態例と図５ａのハードウェア構成の回路の様々なノードと関連する信号に関する図３ｂの電圧信号の図 第一の電子モジュールにより第二の電子モジュールに送信される通信信号例の図 第一の電子モジュールにより第二の電子モジュールに送信されるメッセージの実施形態の図 第二の電子モジュールにより第一の電子モジュールに送信されるメッセージの実施形態の図 同期伝送モードによる第一及び第二の電子モジュールのマイクロプロセッサの周辺機器用ＳＣＩ（シリアル・コミュニケーション・インタフェース）の処理例の図 本発明による第二の電気導体Ｃ１，Ｃ２上に流れるクロック信号、データ信号及び電流の間の関係の実施形態の図 第一の電子モジュールと第二の電子モジュールの通信の実施形態の図 第一の電子モジュールがマイクロプロセッサにより読出可能なコンフィグレーションに基づきクロック信号とデータを再構成する手法の実施形態の図 クロックとデータ信号の組み合せが単一信号（マンチェスタ符号）である同期伝送構成例の図 ランプなどの付属部品に電源供給するためのＰＷＭ手法例の図 第二の電気導体の異なる状態を起動する、第一の電子モジュールの駆動部例の図 電子モジュールと回転モータの第二の実施形態例の図 第一の電子モジュールの駆動部の実施形態例の図

図２は、本発明による外科システム、特に、歯科システムの実施形態のブロック図を図示している。このシステムは、工具、例えば、カッターを駆動するための回転モータＭを有する外科器具、特に、歯科器具と、この器具内の第二の電子モジュール２０と、第一の電子モジュール１０を有する、この器具の制御装置とを備えている。

このモータＭは、好ましくは、図示されていない手持工具を収容するための（図示されていない）懸垂部又は鼻甲部を有する。

この器具は、好ましくは、モータＭに取り付けられた（図示されていない）柔軟な接続部、例えば、柔軟な管を介して、第一の電子モジュール１０と接続されている。この器具は、この管を介して、例えば、水、空気及び電気を供給される。

図２の歯科器具の場合、この管は、三本の第一の電気導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と二本の第二の電気導体Ｃ１，Ｃ２から成る五本の電気導体を備えている。

この器具のモータＭは、このモータに電源供給するための専用の第一の電気導体Ｌ１〜Ｌ３を介して、制御装置により電源供給される。この器具は、有利には、第一の電気導体と異なる第二の電気導体Ｃ１，Ｃ２を介して、制御装置により電源供給され、電気的に制御される。

好ましい実施形態では、本発明によるシステムの回転モータＭは、整流子を備えていない、好ましくは、三相モータである。図２に図示された、この変化形態では、第一の電気導体Ｌ１〜Ｌ３は、三本の導体であり、回転モータの三つの相の各々に一つの導体が配備されている。

図２の変化形態では、第二の電気導体は、二本の導体Ｃ１とＣ２である。

そのため、全部で五本の電気導体を備えることが可能であり、三本は、専らこの器具の回転モータに電源供給するための専用の導体であり、二本（Ｃ１とＣ２）は、モータの相と電気的に完全に独立しており、この器具の制御及び電源供給のための専用の導体である。この器具の付属部品は、好ましくは、作業領域を照明するための電球３０、例えば、ＬＥＤであるが、それ以外の如何なる形式の部品も、例えば、押しボタン又はセンサも考えられる。

歯科器具を制御装置と接続する柔軟なコネクタは、空気及び／又は液体を通す（図示されていない）管から構成することもできる。これらの空気及び／又は液体を通す管は、好ましくは、噴霧用給水管、モータＭを冷却するための冷気供給管及び空気戻り配管の中の一つ以上から構成される。

このモータＭは、例えば、一つのロータと三つのコイルを有するブラシレスモータである。前述した通り、例えば、スター構成の三つのステータ巻線を有する、整流子の無い三相モータとすることができる。

この回転モータＭは、更に、少なくとも一つのモータ動作パラメータを計測するための二つのセンサＨ１，Ｈ２を備えている。これらのセンサＨ１，Ｈ２は、例えば、モータのロータの瞬間的な角度位置を計測するためのアナログホール効果センサ又は磁気抵抗センサである。図２に図示されている通り、二つのセンサＨ１，Ｈ２は、好ましくは、それらの間に９０°の角度を形成するように配置される。

有利には、本発明によるシステムは、第二の電気導体Ｃ１，Ｃ２の数よりも多い数の信号を第二の電気導体Ｃ１，Ｃ２上で送信する管理モジュール１３も備えており、この管理モジュールは、図示された例では、第一の電子モジュール１０内に有る。

言い換えると、この管理モジュール１３は、第二の電気導体Ｃ１とＣ２上で幾つかの信号の一種の時間多重を行なうことによって、電子モジュール１０，２０の間の時間シーケンスを管理しており、これらの信号は、両方向の信号であり、第一の電子モジュール１０により第二の電子モジュール２０に送信される信号も有れば、第二の電子モジュール２０により第一の電子モジュール１０に送信される信号も有る。前述した通り、好ましい実施形態では、これらの信号は、両方向に同時に伝送されない。

従って、本発明のシステムにより、第一の電気導体Ｌ１〜Ｌ３を専用に使用するモータの電源供給信号と、第二の電気導体Ｃ１とＣ２と関連する器具のクロック信号、制御信号、電源供給信号及び器具の付属部品の信号の中の一つ以上との完全な分離が可能となる。

有利には、本発明によるシステムにより、器具の回転モータＭの電源供給信号をそれ以外の信号から復調できる制御装置の復調器が最早不要となるので、磁気部品の省略が、そのため、スペースとコストの大幅な節約が可能となる。

第一の電子モジュール１０は、マイクロプロセッサ１６、電源供給部１２、第一の電気導体Ｌ１〜Ｌ３の制御モジュール１１及び第二の電気導体Ｃ１とＣ２の管理モジュール１３を備えている。

第二の電子モジュール２０は、前述した通り、マイクロプロセッサ２６、電源供給部２２、回転モータＭの位置取得モジュール２８及び第二の電気導体Ｃ１とＣ２上での連続電流ループ式デジタル通信を管理するためのモジュール２５を備えている。

図示された実施形態では、第二の電子モジュール２０は、付属部品３０と二つの位置センサＨ１及びＨ２、例えば、二つのホール効果センサと接続されている。

有利には、本発明によるシステムは、図１の非接地電源供給部１４を、そのため、減結合コイルを備えておらず、スペースの節約、信頼性の向上及びより経済的な解決策の実現を可能としている。

有利には、本発明によるシステムは、高周波変調方式を用いて第一と第二の電子モジュール１０，２０の間で通信信号を最早伝送する必要が無く、実際に、第二の電気導体Ｃ１，Ｃ２の存在が、そのような導体Ｌ１〜Ｌ３上での変調の実行を不要としているので、図１の復調器１８を備えていない。

第二の電気導体Ｃ１とＣ２は、Ｎ個（Ｎは正の整数である）の周期的なシーケンスのサイクルにより動作することができる。Ｎ個のシーケンスは、一つのフレームＴｒを構成する。図３ａに図示された変化形態では、Ｎ＝４であり、シーケンスがＺ０〜Ｚ３の符号で表示されている。図３ｂは、図３ａのフレームに対応する電圧信号２００の例を図示している。

第二の電気導体Ｃ１とＣ２上では、第一の電子モジュール１０と第二の電子モジュール２０の間の同期信号と、
第二の電子モジュール２０の電源供給信号、
付属部品、例えば、ランプ３０の電源供給信号、
付属機関又は付属機能の電源供給信号、
第二の電子モジュール２０から第一の電子モジュール１０への電源供給信号（この信号は、少なくとも５００ｋボーを意味する高速信号であり、回転モータＭに関する情報を運ぶ）、及び
第一の電子モジュール１０により第二の電子モジュール２０に送信される信号（この信号は、少なくとも４，８００ボーを意味する中速信号であり、第一の電子モジュールにより第二の電子モジュール２０に与えられるコマンドに関する情報を運ぶ）、
の中の少なくとも二つとが多重化される。

図３ａと３ｂの変化形態では、シーケンスＺ０は、時間長ｔ０、例えば、ｔ０＝２μｓの電圧信号Ｖ１、例えば、Ｖ１＝０Ｖに対応する。この信号は、第一の電子モジュール１０により第二の電子モジュール２０に送信されるクロック信号である。

シーケンスＺ１は、時間長ｔ１、例えば、ｔ１＝８μｓの電圧信号Ｖ２、例えば、Ｖ２＝５Ｖに対応する。この例では、この信号は、第一の電子モジュール１０により第二の電子モジュール２０に送信され、この信号は、少なくとも４，８００ボーを意味する中速信号であり、第一の電子モジュール１０により第二の電子モジュール２０に与えられるコマンドに関する情報を運ぶ。

シーケンスＺ２は、時間長ｔ２、例えば、ｔ２＝５０μｓの電圧信号Ｖ２、例えば、Ｖ２＝５Ｖに対応する。この例では、この信号は、第二の電子モジュール２０により第一の電子モジュール１０に送信され、少なくとも５００ｋボーを意味する高速信号であり、モータＭのロータの位置に関する情報を運ぶ。

シーケンスＺ３は、時間長ｔ３、例えば、ｔ３＝６０μｓの電圧信号Ｖ３、例えば、Ｖ３＝１２Ｖに対応する。この信号は、第二の電子モジュール２０の電源供給信号、付属部品、例えば、ランプ３０の電源供給信号及び付属機関又は付属機能の電源供給信号の中の一つ以上である。

所与の電圧値Ｖ１〜Ｖ３及び所与のタイムスロットｔ０〜ｔ３は、網羅されておらず、用途に応じて当業者により変更することができる。

図３ａに図示された両方のシーケンスも例示であり、例えば、Ｎを４と異なる数とするＮ個の周期的なシーケンスのサイクルにより動作することが可能である。図３ａに図示されたフレームＴｒを異なる順番のシーケンス、例えば、Ｚ２，Ｚ３，Ｚ０及びＺ１で使用することも可能である。

好ましい実施形態では、シーケンスＺ３は、第一の電子モジュール１０による第二の電子モジュール２０への電源供給に対応する。この電源供給は、好ましい実施形態では、ｔ０＋ｔ１＋ｔ２＋ｔ３に相当するフレームＴｒの全時間長の半分である時間長ｔ３の間にのみ行なわれる。残った時間の間、第二の電子モジュール２０はそれ自身のエネルギー貯蔵部に頼らなければならない。
（１）シーケンスＺ３
第一の電子モジュール１０により第二の電子モジュール２０に電源供給するためのハードウェア構成の実施形態が図４ａに図示されている。

図４ｂに図示されている通り、第二の電子モジュール２０のエネルギー消費は、シーケンスＺ３の時間長の間にのみ行なわれる。図４ｃで見ることができる通り、第二の電子モジュール２０の一つ以上のコンデンサにより、エネルギーの蓄積が可能である。図４ｄで符号２３０により見ることができる通り、安定器２１により、Ｖ２に等しい、例えば、Ｖ２＝５Ｖの定電圧信号を得ることが可能である。

付属機関４０は、消費量が低い場合には安定器２１により電源供給するか、或いは制限ゾーンＺ３内でエネルギー消費量が一定であると仮定できる間、第二の電気導体Ｃ１とＣ２上で直接電源供給することができる。
（２）シーケンスＺ０
好ましい実施形態では、二つの電子モジュール１０と２０は同期している。好ましい実施形態では、主同期（マスタ）ユニットが第一の電子モジュール１０であり、被同期（スレーブ）ユニットが第二の電子モジュール２０である。

同期信号は、好ましくは、第二の電気導体Ｃ１とＣ２のリセットによるサイクルの開始時に、即ち、シーケンスＺ０に対応して第一の電子モジュール１０（マスタ）により生成される。このゼロ電位は、図５ａに図示されている通り、第二の電子モジュール２０により検出されて、組み込まれたマイクロプロセッサ２６に「割込」信号を引き起こす。

従って、図５ｃに図示された第二の電気導体のリセット２５０は、図５ｂに図示された、第一の電子モジュール１０により生成されたクロック信号２４０に対応する。図５ｄに図示された「割込」信号２６０は、第二の電気導体の電圧がゼロに低下した時点に発生する。このようにして、第一と第二の電子モジュールの同期は、クロック信号２４０の長さに依存しない。
（３）シーケンスＺ１
前述した通り、好ましい実施形態では、第一の電子モジュール１０により第二の電子モジュール２０に向けて伝送される信号（通信１０→２０）は、図３ａの時間長ｔ１のシーケンスＺ１に対応する。

前述した通り、これらの信号は、少なくとも４，８００ボーを意味する中速信号であり、第一の電子モジュール１０により第二の電子モジュール２０に送信されるコマンドに関する情報を運ぶ。そのため、これらの信号は、回転モータＭの回転に直接関係しないが、主にランプ３０などの付属機能に向けられたＡＰＩ（アプリケーション・プログラミング・インタフェース）形式の一般的な管理信号である。

第二の電子モジュール２０のマイクロプロセッサ２６は、図６ｃに図示されている通り第二の電子モジュール２０のマイクロプロセッサ２６に「割込」状態Ｉｎｔを引き起こす、図６ｂに図示されている通り「割込」同期信号２６０を受信したら直ちに、図６ｄに図示された「タイマ」信号を発生する。この信号は、数μｓ、例えば、６μｓの時間長を有する。

このタイマ信号の終了時に、第二の電子モジュール２０のマイクロプロセッサ２６は、受信したデータの種類を決定する。データ「０」は、短い時間長、例えば、２μｓの同期信号２５０に対応し、データ「１」は、長い時間長、例えば、１０μｓの同期信号２５０に対応する。

従って、第一の電子モジュール１０により第二の電子モジュール２０に送信されるデジタルデータメッセージは、第二の電気導体のフレームＴｒと同じ周波数を有する。

ｔ０＋ｔ１＋ｔ２＋ｔ３に相当する、図３ｂに図示されたフレームＴｒの全時間長は、例えば、１２０μｓに等しく、これらのメッセージの伝送速度は８．３３Ｋボーである。この速度は、比較的遅いけれど、瞬間的な実行を必要としないモータＭに与えられる全体的な管理のための速さとしては十分である。

第一の電子モジュール１０から第二の電子モジュール２０に送信される信号のデータ伝送プロトコルは、例えば、図７に図示されたＡＰＩプロトコルとすることができ、
Ｈ（キャラクタ）は、メッセージの開始部であり、
ＦＵＮＣ（バイト）は、表に基づくメッセージの符号化形式であり、
ＡＤＤＲ（バイト）は、アドレスレジスタであり、
ＤＡＴＡｉ（バイト）は、バイトストリングであり、
ＣＲＣ（ワード）は、例えば、多項式アルゴリズムに基づく、誤り制御符号である。
（４）シーケンスＺ２
前述した通り、シーケンスＺ２は、第二の電子モジュール２０により第一の電子モジュール１０に送信される信号に対応する。

この信号は、少なくとも回転モータＭに関する情報を運び、これらの情報は、モータＭのロータの瞬間的な回転位置を有する。この信号は、第一の電子モジュール１０により第二の電子モジュール２０に送信される一般的な管理情報と同様の情報を運ぶ。

第二の電子モジュール２０により第一の電子モジュール１０に送信されるメッセージは、ブラシレス回転モータＭのロータの瞬間的な位置（この位置は、モータＭの回転を保証するために、第一の電子モジュール１０により常時既知でなければならない）を運ぶので、これらのメッセージは、第一の電子モジュール１０により第二の電子モジュール２０に送信されるメッセージよりも速い伝送速度を必要とする。

これらの通信は、シーケンスＺ２の間に、好ましい実施形態では、２４ビットから成る、一つのメッセージにより行なわれる。そのようなメッセージの例が図８に図示されており、
Ｓｂ（スタートビット）は、第一のビットであり、
ＧＰ ＭＳＧは、一般的な管理メッセージであり、そのプロトコルは、用途に応じて異なるものとすることができ、図示された変化形態では、このメッセージは、４ビットから構成され、
ＤＰＡ（角度線位置）は、回転モータＭのロータの瞬間的な位置であり、好ましい実施形態では、３６０°が４，０９６個の角度単位に相当し、
ＣＲＣ−８（サイクリック・リダンダンシー・チェック）は、例えば、ＣＣＩＴＴのＣＲＣ８のｘ^８＋ｘ^２＋ｘ＋１の標準チェック多項式であり、
Ｅｂ（エンドビット）は、最後のビットである。

前述した通り、シーケンスＺ２は、第二の電子モジュール２０によるエネルギー消費を発生させず、そのため、情報伝送時にのみエネルギーを使用することが可能である。例えば、ビット「０」は、電流消費を含むエネルギー消費が無いことに対応する一方、ビット「１」は、例えば、５０ｍＡの消費（これに限定されない）の所定の電流消費に対応する。

好ましくは、第一の電子モジュール１０のマイクロプロセッサ１６と第二の電子モジュール２０のマイクロプロセッサ２６の間の通信が同期しているので、クロック信号は、受信側、特に、第一の電子モジュール１０に伝送されるデータの有効時間を表すデータと関連付けなければならない。例えば、シーケンスの第一のビットに固定値を使用することによる、クロック信号の無い、それ以外の解決策も考えられる。

図９は、同期伝送モードでのマイクロプロセッサ１６と２６の周辺機器用ＳＣＩ（シリアル・コミュニケーション・インタフェース）のプロセス例を図示している。このクロック信号は、連続的でない伝送の場合に、図９で矢印により表示された時間スロットを定義し、それにより、例えば、図示された例のビット０〜７のデータビットだけ、或いはこのスロット内に含まれる「データ」だけを考慮することが可能となる。

図１０ａ〜１０ｃは、本発明の一つの実施形態による第二の電気導体Ｃ１，Ｃ２上でのクロック、データ及び電流の間の関係の実施形態を図示している。

シーケンスＺ２の間、図１０ａに図示されている通り、クロック信号の状態「０」は、第二の電気導体を介した消費を禁止することができ、状態「１」は、図１０ｃに図示されている通り、図１０ｂに図示された対応するデータの状態に応じて、二つの異なる電流消費Ｉ１，Ｉ２を引き起こすことができる。

そのため、このクロック信号が０の場合、電力消費は、常に、好ましい実施形態では、０ｍＡに対応するＩ０である。

このクロック信号が状態「１」で、データビットが０に等しい場合、第二の電子モジュール２０による電流消費がＩ１となり、好ましい実施形態では、Ｉ１＝２５ｍＡである。

このクロック信号が状態「１」で、データビットが１に等しい場合、第二の電子モジュール２０による電流消費がＩ２となり、好ましい実施形態では、Ｉ２＝５０ｍＡである。

図１１は、第一の電子モジュール１０と第二の電子モジュール２０の通信の一つの実施形態を模式的に図示している。

第二の電子モジュール２０のマイクロプロセッサ２６から出力されたクロック信号２６４が状態「０」の場合、ダイオードＤ１は、トランジスタＴ１，Ｔ２が導通状態となることを阻止する。それが「１」であり、データ２６２が「０」である場合、トランジスタＴ１だけが導通状態となり、Ｖ２／Ｒ２の電流消費を引き起こし、一つの変化形態では、Ｖ２／Ｒ２＝２５ｍＡである。他方、クロック信号２６４とデータ２６２が同時に「１」である場合、Ｔ１とＴ２が導通状態となる。この場合、電流消費はＶ２／Ｒ１＋Ｖ２／Ｒ２となり、一つの変化形態では、Ｖ２／Ｒ１＋Ｖ２／Ｒ２＝５０ｍＡである。

従って、第二の電子モジュール２０から第一の電子モジュール１０への電流消費による伝送は、図１０ｃの特性となる。

図１２は、マイクロプロセッサ１６により読出可能なコンフィグレーションに基づき第一の電子モジュール１０からのクロック信号とデータを再構成する例を図示している。

差動増幅器Ａは、第二の電気導体Ｃ１，Ｃ２の電流変化Ｉをゼロ電位（グラウンド）を基準として、それと比例する電圧変化Ｕｃ＝ｋ・Ｉｃに変換する。Ｕｃから、第一のトリガ回路Ｂ１がＵｃ＞ＲＥＦ_Ｄの場合に状態データ「１」を抽出することができ、第二のトリガ回路Ｂ２がＵｃ＞ＲＥＦ_Ｃの場合にクロック信号（ａ）を再構成する。

マイクロプロセッサ１６がデータを正しく取得するために、時間スイッチＣが、クロック信号（ａ）を遅延させることにより、クロック信号（ｂ）を生成する。１μｓ以内の時間遅延、例えば、約１００ｎｓの遅延で十分である。このようにして、クロックがデータの安定した状態に作用する。

図９〜１２に図示された例では、クロックとデータは、信号の簡単な符号化及び復号化を可能とする二つの別個の信号である。別の変化形態では、クロックとデータの組み合わせを単一の信号とする、それ以外の同期伝送構成とすることも可能である。一つの例は、図１３に図示された「マンチェスタ符号」によって与えられる。

ランプ３０などの付属部品の管理は、図１４に図示されている通り、第一の電子モジュール１０により与えられるＡＰＩコマンドに基づき、第二の電子モジュール２０のマイクロプロセッサ２６により制御される。

一つの実施形態では、ランプ３０への電源供給は、第二の電子モジュール２０のマイクロプロセッサ２６により生成されるＰＷＭ（パルス幅変調）技術に基づき行なわれる。

前述した通り、好ましい実施形態では、ランプ３０への電源供給は、シーケンスＺ３の間にだけ許容され、ＰＷＭの周波数は、第二の電気導体のサイクル及び０％〜５０％のＰＷＭ範囲の開いた時間長に等しいか、或いは一般的に開いた時間ｔ３に等しい。

ＡＰＩコマンドにより要求されたランプ電圧Ｕ_Ｌに基づき、第二の電子モジュール２０のマイクロプロセッサ２６は、それと同じ時間長でトランジスタＴ３の開放を制御する。一つの例では、デューティサイクルは、最大５０％であり、Ｚ３の間の電圧Ｖ２は、１２Ｖｄｃであり、従って、最大ランプ電圧は、６Ｖｄｃである。

考えられる付属機関は、シーケンスＺ３の間、ランプ３０と同じ手法で、例えば、第二のＰＷＭにより、或いはその消費量が小さい場合、例えば、１００ｍＡ以内の場合、第二の電子モジュール２０と同じ手法で電源供給することができる。

図１５は、第二の電気導体Ｃ１，Ｃ２の異なる状態を起動する、第二の電気導体の管理モジュールの実施形態を図示している。符号Ｄは、シーケンスＺ２の間に第二の電子モジュール２０により第一の電子モジュール１０に送信されるメッセージの復号器を表している。

図１６は、第二の電子モジュール２０と回転モータＭの実施形態例を図示している。

図１７は、第一の電子モジュール１０の駆動部の実施形態例を図示している。

また、本発明は、
工具を有する外科器具、特に、歯科器具と、
第一の電子モジュール１０を有する、この器具の制御装置と、
を備え、この器具が、この工具を駆動するための回転モータＭと第二の電子モジュール２０を有する外科システム、特に、歯科システムのための方法に関し、
この方法は、
この回転モータＭに電源供給するための専用の第一の電気導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を介して、この制御装置の第一の電子モジュール１０により、この回転モータＭに電源供給することと、
第一の電気導体Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と異なる第二の電気導体Ｃ１，Ｃ２を介して、この制御装置の第一の電子モジュール１０により、この制御装置の電源供給及び／又は制御を行なうことと、
この第二の電気導体Ｃ１，Ｃ２が、この第二の電気導体Ｃ１，Ｃ２の数よりも多い数の信号を運ぶことと、
を有する。

１ 器具
１０ （制御装置内の）第一の電子モジュール
１１ 駆動部
１２ 第一の電子モジュールの電源供給モジュール
１３ 第二の電気導体の管理モジュール
１４ 非接地電源供給部
１６ 第一の電子モジュールのマイクロプロセッサ
１８ 復号器
２０ （外科器具、特に、歯科器具内の）第二の駆動機器
２１ 電圧安定器
２２ 第二の電子モジュールの電源供給モジュール
２４ 高周波通信モジュール
２５ （電流ループ式）デジタル通信管理モジュール
２６ 第二の電子モジュールのマイクロプロセッサ
２８ モータのロータ位置取得モジュール
３０ 付属部品、例えば、ランプ
４０ 付属機関
５０ 増幅器
５２ 増幅器
５４ 増幅器
５６ 増幅器
６０ 変圧器
６２ 変圧器
６６ 変圧器
１６２ 第二の電子モジュールにより送信されたデータを受信するモジュール
１６４ 第二の電子モジュールにより送信されたクロック信号を受信するモジュール
２００ 一つのフレームに対応する電圧信号
２１０ シーケンスＺ３に対応するサイクリックにエネルギーを提供する信号
２２０ 第二の電子モジュール内のエネルギー貯蔵信号
２３０ Ｖ２に等しい電圧信号
２４０ 第一の電子モジュール内のクロック信号
２５０ 第二の電子モジュールに伝送されるクロック信号
２６０ 割込信号
２６１ 同期
２６２ 第一の電子モジュールにデータを送信するためのモジュール
２６３ アナログ／デジタル
２６４ 第一の電子モジュールにクロック信号を送信するためのモジュール
２６５ データ出力
２６６ データ入力
２６７ 付属デジタル出力
２６８ 付属デジタル入力
２９９ 付属アナログ／デジタル
Ｌ１ 第一の電気導体
Ｌ２ 第一の電気導体
Ｌ３ 第一の電気導体
Ｃ０ ランプに電源供給するための電気導体
Ｃ１ 第二の電気導体
Ｃ２ 第二の電気導体
Ｍ 回転モータ
Ｈ１ 第一のホール効果センサ
Ｈ２ 第二のホール効果センサ
Ｚ０ 第一のシーケンス
Ｚ１ 第二のシーケンス
Ｚ２ 第三のシーケンス
Ｚ３ 第四のシーケンス
Ｔｒ フレーム
Ｖ１ 第一の電圧値
Ｖ２ 第二の電圧値
Ｖ３ 第三の電圧値
ｔ０ 第一のシーケンスの時間長
ｔ１ 第二のシーケンスの時間長
ｔ２ 第三のシーケンスの時間長
ｔ３ 第四のシーケンスの時間長
Ｉ０ 第一の電流値
Ｉ１ 第二の電流値
Ｉ２ 第三の電流値
Ｕ１ Ｉ１に比例する電圧値
Ｕ２ Ｉ２に比例する電圧値
Ｕ３ Ｉ３に比例する電圧値
Ｒ１ 抵抗
Ｒ２ 抵抗
Ｒ３ 抵抗
Ｄ１ ダイオード
Ｔ１ トランジスタ
Ｔ２ トランジスタ
Ｔ３ トランジスタ
Ａ 差動増幅器
Ｂ１ 第一のトリガ回路
Ｂ２ 第二のトリガ回路
Ｃ 遅延回路
Ｕ_Ｌ ランプ電圧
Ｄ 復号器

Claims (7)

1. 工具を有する外科器具（１）又は歯科器具と、
   第一の電子モジュール（１０）を有する、この器具の制御装置と、
   を備えた外科システム又は歯科システムであって、
   この器具が、この工具を駆動するための回転モータ（Ｍ）と、第二の電子モジュール（２０）とを備えており、
   この器具の回転モータ（Ｍ）が、この回転モータ（Ｍ）に電源供給するための専用の第一の電気導体（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）を介して、この制御装置の第一の電子モジュール（１０）により電源供給され、
   この器具が、第一の電気導体（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）と異なる第二の電気導体（Ｃ１，Ｃ２）を介してのみ、この制御装置の第一の電子モジュール（１０）により電源供給及び／又は制御され、
   このシステムが、第二の電気導体（Ｃ１，Ｃ２）の数よりも多い数の信号を第二の電気導体（Ｃ１，Ｃ２）上に送信するための第二の電気導体（Ｃ１，Ｃ２）の管理モジュール（１３）も備えている、
   外科システム又は歯科システム。
2. 第二の電気導体（Ｃ１，Ｃ２）の数が２に等しい請求項１に記載の外科システム又は歯科システム。
3. 第二の電気導体（Ｃ１，Ｃ２）上で送信される信号が、第一の電子モジュール（１０）と第二の電子モジュール（２０）の間のクロック信号と、
   第二の電子モジュール（２０）の電源供給信号、
   付属部品、例えば、ランプ（３０）の電源供給信号、
   付属機関又は付属機能の電源供給信号、
   少なくとも回転モータ（Ｍ）に関する情報、即ち、回転モータ（Ｍ）のロータの瞬間的な位置を含む情報と一般的な管理情報を運ぶ、第二の電子モジュール（２０）により第一の電子モジュール（１０）に送信される第二の信号、及び
   第一の電子モジュール（１０）により第二の電子モジュール（２０）に与えられるコマンドに関する情報を運ぶ、第一の電子モジュール（１０）により第二の電子モジュール（２０）に送信される信号、
   の中の少なくとも二つの信号とから構成される請求項２に記載の外科システム又は歯科システム。
4. 当該の管理モジュール（１３）が、Ｎ個の周期的なシーケンスのサイクルを第二の電気導体（Ｃ１，Ｃ２）上で送信するように構成されており、
   Ｎが４に等しく、
   第一のシーケンス（Ｚ０）が、第一の電子モジュール（１０）と第二の電子モジュー（２０）の間のクロック信号に対応し、
   第二のシーケンス（Ｚ１）が、第一の電子モジュール（１０）により第二の電子モジュー（２０）に送信される信号に対応し、
   第三のシーケンス（Ｚ２）が、第二の電子モジュー（２０）により第一の電子モジュール（１０）に送信される信号に対応し、
   第四のシーケンス（Ｚ３）が、第二の電子モジュー（２０）の電源供給信号、付属部品、例えば、ランプ（３０）の電源供給信号及び付属機関又は付属機能の電源供給信号の中の一つ以上に対応する、
   請求項１から３までのいずれか一つに記載の外科システム又は歯科システム。
5. 第四のシーケンス（Ｚ３）の時間長が、四つのシーケンス（Ｚ０，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３）全ての時間長の半分であり、
   第一の電子モジュール（１０）による第二の電子モジュー（２０）への電源供給が、第四のシーケンス（Ｚ３）の時間長（ｔ３）の間にのみ行なわれる、
   請求項４に記載の外科システム又は歯科システム。
6. 第二の電気導体（Ｃ１，Ｃ２）上の信号が両方向の信号である請求項１から５までのいずれか一つに記載の外科システム又は歯科システム。
7. 工具を有する外科器具又は歯科器具と、
   第一の電子モジュール（１０）を有する、この器具の制御装置と、
   を備え、この器具が、この工具を駆動するための回転モータ（Ｍ）と第二の電子モジュール（２０）を備えた外科システム又は歯科システムのための方法であって、
   この方法が、
   この回転モータ（Ｍ）に電源供給するための専用の第一の電気導体（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）を介して、この制御装置の第一の電子モジュール（１０）により、この回転モータ（Ｍ）に電源供給することと、
   第一の電気導体（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）と異なる第二の電気導体（Ｃ１，Ｃ２）を介して、この制御装置の第一の電子モジュール（１０）により、この制御装置の電源供給及び／又は制御を行なうことと、
   この第二の電気導体（Ｃ１，Ｃ２）が、この第二の電気導体（Ｃ１，Ｃ２）の数よりも多い数の信号を運ぶことと、
   を有する方法。

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