Domaine technique

La présente invention concerne un système chirurgical, notamment dentaire, comprenant un instrument chirurgical ou dentaire et un dispositif de commande de l'instrument.

Etat de la technique Des systèmes chirurgicaux, notamment dentaires, comportent un instrument comprenant une pièce à main, par exemple un contre-angle, qui peut être munie d'un outil, par exemple d'une fraise - et un moteur tournant qui entraîne l'outil. La pièce à main et le moteur peuvent être deux pièces séparées et reliées entre elles par des interfaces appropriées ou constituer une seule pièce. Le dispositif de commande de l'instrument est souvent lié à la chaise du patient et relié à l'instrument manuel par un raccord flexible contenant des fils électriques et des tubes de passage pour l'air et l'eau.

Les moteurs rotatifs utilisés dans ce type d'instrument à main sont de plus en plus souvent des moteurs sans collecteurs et sans balais qui ont l'avantage d'être plus robustes et de pouvoir être stérilisés

complètement. Pour éviter un échauffement excessif de l'instrument, qui peut être amené à tourner à des vitesses importantes, par exemple jusqu'à 40Ό00 tours par minute ou davantage, des moteurs triphasés sont préférables.

Un moteur rotatif utilisé dans ce type d'instrument à main est généralement constitué d'un aimant-rotor à deux pôles et d'un bobinage- stator à trois enroulements. Afin de commuter les bobines sur une position angulaire précise du rotor pour des rotations qui partent de 0 t/mn, il est possible d'équiper le moteur rotatif avec des capteurs, par exemple des capteurs à effet Hall ou magnétorésistifs, indiquant en permanence la position du rotor à l'électronique de commande qui est généralement externe au moteur. Des solutions sans capteurs, qui sont moins précises, sont aussi connues. Dans le domaine médical, les dimensions autorisées sont très réduites et les câbles encombrants sont à éviter. Les recherches dans ce domaine pour des nouveaux systèmes comprenant des instruments à main portent donc sur leur miniaturisation aussi bien mécanique

qu'électronique, la réduction optimale des câbles de toute nature et la conservation d'une fiabilité maximale.

Le document WO05037124, au nom de la demanderesse, décrit un système chirurgical, notamment dentaire, dont un mode de réalisation est illustré sur la figure 1 . Ce système comporte un instrument manuel 1 qui comprend un moteur rotatif M, deux capteurs à effet Hall H 1 et H2 pour déterminer au moins un paramètre de fonctionnement du moteur M, et un module électronique 20.

Le dispositif de commande du moteur M comprend un premier module électronique 10 et un raccord flexible comprenant les conducteurs électriques L1 , L2, L3 et C0 pour relier électriquement le premier module électronique 10 avec le deuxième module électronique 20, et donc le dispositif de commande à l'instrument. Le deuxième module électronique 20 dans l'instrument traite les signaux de sortie des capteurs H 1 et H2 et les transmet au dispositif de commande 10 au travers du raccord flexible.

Le conducteur électrique L1 est le conducteur de la phase du moteur M qui correspond au neutre du point de vue haute fréquence, par exemple la phase I.

Le conducteur électrique L2 est le conducteur de la phase du moteur M, par exemple la phase II, sur lequel sont transmises la

composante d'entraînement du moteur M, qui est un signal à basse fréquence, et la composante haute fréquence d'alimentation du

microprocesseur 26 embarqué.

Le conducteur électrique L3 est le conducteur de la phase du moteur M, par exemple la phase III, sur lequel la composante

d'entraînement du moteur M et la composante des données sont

transmises depuis le microprocesseur 26 vers le module 10.

Le conducteur électrique C0 est le conducteur d'alimentation d'un accessoire 30, par exemple une lampe à incandescence ou LED, et d'acheminement des informations transmises depuis le premier module électronique 10 vers le microprocesseur 26. Les informations à l'attention du microprocesseur 26 embarqué dans l'instrument sont codées par modulation de fréquence sur ce conducteur électrique C0.

Les communications entre le premier module électronique 10 et le deuxième module électronique 20, sont donc principalement réalisées par modulation haute fréquence des conducteurs C0 et L3, notamment de la phase III du moteur. Il en découle plusieurs désavantages : il est en effet nécessaire d'utiliser des éléments magnétiques de gros volume, par exemple les deux transformateurs 62 et 66 associés respectivement à L3 et à C0, et un démodulateur 18, qui renchéri le dispositif. Le choix des types de drivers des phases moteur est en conséquence limité par le fait qu'il ne doit pas perturber les signaux haute fréquence. En outre le système est sensible aux perturbations, notamment aux perturbations dues à l'existence d'un potentiel commun entre les quatre conducteurs électriques L1 , L2, L3 et C0. Le système a enfin un coût élevé. De plus, l'utilisation de l'alimentation flottante 14 composée d'un driver PWM coûteux dans le premier module électronique 10, liée à l'alimentation 12 et permettant d'alimenter à la fois le deuxième module électronique 20, embarqué dans l'instrument à main, et le moteur M au travers du conducteur L2, et qui est potentiellement associée à la phase I (conducteur électrique L1 ) du moteur M implique l'utilisation d'un élément magnétique, notamment le transformateur 60 de gros volume et donc un coût élevé.

US5235261 concerne un système chirurgical, notamment dentaire qui comprend un moteur rotatif pour l'entraînement d'un outil d'un instrument. Cet instrument ne possède pas de module électronique interne au moteur (deuxième module électronique). Ce document ne décrit pas non plus un échange de messages entre un premier et un deuxième module électronique.

US201 1266124 concerne un système chirurgical, notamment dentaire comprenant une électronique interne (deuxième module électronique) au moteur constituée d'un hardware fixe, exécutant des fonctions prédéfinies. En d'autres mots ce deuxième module électronique ne comprend pas de microprocesseur. Ces fonctions sont signalées à l'électronique de gestion (premier module électronique) du système au moyen de six conducteurs. Chacun de ces conducteurs porte un seul signal, donc le nombre de signaux (six) est égal au nombre des conducteurs.

US5538423 concerne une méthode et un dispositif pour contrôler des paramètres opérationnels d'un système dentaire, comprenant un instrument contenant un moteur à collecteur. Ce moteur ne comprend pas trois phases commutables, mais une seule tension variable. L'instrument ne possède pas de module électronique interne au moteur (deuxième module électronique).

EP0688539 (Bien Air) concerne une pièce à main dentaire comprenant un module électrique de commande et d'alimentation d'une lampe et d'un moteur électromagnétique sans collecteur dont le raccord comporte quatre fils d'alimentation, trois pour les trois bobines et un pour la lampe, la lampe profitant pour sa connexion sur la ligne d'alimentation négative d'un des fils (ou bornes) d'alimentation de ces trois bobines. La lampe est donc reliée aux bornes d'alimentation du moteur, ce qui peut créer des problèmes d'interférence et/ou de compatibilité électromagnétique.

EP1753360 (Bien Air) décrit un tuyau flexible reliant un instrument dentaire et une alimentation comprenant une ligne électrique supplémentaire passant par un connecteur à double fonction (conducteur de fluide et/ou d'électricité). Le conducteur supplémentaire est isolé des conducteurs pour l'alimentation d'une lampe et du moteur et peut être utilisé pour transmettre un seul signal.

Il existe donc un besoin pour un système chirurgical, notamment dentaire, qui permette de résoudre au moins un des désavantages de l'art antérieur.

Il existe aussi un besoin pour un système chirurgical, notamment dentaire, qui soit moins encombrant et plus économique que les solutions connues. II existe aussi un besoin pour un système chirurgical, notamment dentaire, qui soit plus fiable et qui ne présente pas des problèmes d'interférences et/ou compatibilité électromagnétique ou qui présente des problèmes d'interférences et/ou compatibilité électromagnétique réduits par rapport aux solutions connues.

Bref résumé de l'invention Un but de la présente invention est de proposer un système chirurgical, notamment dentaire, exempt au moins d'une des limitations des systèmes connus.

Un autre but de l'invention est de proposer un système chirurgical, notamment dentaire, moins encombrant et plus économique que les solutions connues. Un autre but de l'invention est de proposer un système

chirurgical, notamment dentaire, qui ne présente pas des problèmes d'interférences et/ou compatibilité électromagnétique ou qui présentes des problèmes d'interférences et/ou compatibilité électromagnétique réduits par rapport aux solutions connues.

Selon l'invention, ces buts sont atteints notamment au moyen d'un système chirurgical, notamment dentaire, comprenant :

- un instrument chirurgical, notamment dentaire, comprenant un outil

- un dispositif de commande de l'instrument comprenant un premier module électronique.

L'instrument comprend un moteur rotatif pour l'entraînement de l'outil et un deuxième module électronique.

Le moteur de l'instrument est alimenté électriquement par le dispositif de commande au travers de premiers conducteurs électriques dédiés à l'alimentation du moteur. L'instrument est alimenté et/ou commandé électriquement par le dispositif de commande au travers de deuxièmes conducteurs électriques qui avantageusement sont distincts des premiers conducteurs.

Avantageusement le système selon l'invention comprend aussi un module de gestion des deuxièmes conducteurs électriques pour envoyer sur les deuxièmes conducteurs électriques un nombre de signaux supérieur au nombre des deuxièmes conducteurs électriques.

Le système de l'invention permet donc une séparation complète entre les signaux d'alimentation du moteur, auxquels les premiers conducteurs électriques sont dédiés, et les signaux de commande et/ou d'alimentation de l'instrument et/ou d'un accessoire et/ou des signaux de synchronisation entre les modules électroniques, associés aux deuxièmes conducteurs électriques. Dans une variante préférentielle les deuxièmes conducteurs électriques sont en nombre de deux et le module de gestion des deuxièmes conducteurs électriques envoie sur ces deuxièmes conducteurs électriques quatre signaux, notamment un signal d'alimentation du deuxième module électronique, un signal d'alimentation d'un accessoire, par exemple une lampe, un signal envoyé par le deuxième module électronique au premier module électronique portant au moins des informations concernant le moteur rotatif et des informations de gestion générale, et un signal envoyé par le premier module électronique au deuxième module électronique portant des informations concernant la commande donnée par le premier module électronique au deuxième module électronique. Donc le nombre de signaux envoyés sur les deuxièmes conducteurs électriques (quatre) est supérieur au nombre des deuxièmes conducteurs électriques (deux).

Dans une variante préférentielle le premier module électronique comprend le module de gestion. Ce module de gestion pourrait aussi être embarqué dans le deuxième module électronique ou bien être à la fois dans le premier et dans le deuxième module électronique.

Avantageusement le système selon l'invention permet la suppression des éléments magnétiques et donc un gain conséquent de place et d'argent, car aucun démodulateur n'est nécessaire dans le dispositif de commande afin de démoduler les signaux d'alimentation du moteur rotatif de l'instrument.

Avantageusement le système selon l'invention n'a pas une alimentation flottante, ni donc de bobines de découplage, ce qui permet un gain de place, de fiabilité et de réaliser une solution plus économique.

Le système selon l'invention permet aussi l'utilisation de communications digitales (numériques) avec des boucles de courant qui présentent un haut degré de sécurité et de fiabilité. Selon l'invention il est possible d'avoir une haute densité d'informations et de fonctions sur les deuxièmes conducteurs électriques sans utiliser une modulation haute fréquence sur les premiers conducteurs électriques. Dans une variante préférentielle le moteur rotatif du système selon l'invention est un moteur sans collecteur. Il est de préférence triphasé. Dans cette dernière variante les premiers conducteurs électriques sont au nombre de trois, un pour chacune des trois phases du moteur rotatif. Dans une variante préférentielle les deuxièmes conducteurs électriques sont au nombre de deux.

Il est possible donc d'avoir cinq conducteurs électriques au total, dont trois dédiés exclusivement à l'alimentation du moteur rotatif de l'instrument et deux, galvaniquement totalement indépendants des phases moteur, dédiés à la commande de l'instrument et/ou à l'alimentation de l'instrument et/ou d'accessoires de l'instrument et/ou à la synchronisation entre les modules électroniques. L'accessoire de l'instrument est de préférence une lampe à incandescence ou une LED, permettant d'éclairer la zone de travail, mais peut aussi être par exemple un bouton de commande ou un capteur.

Avantageusement les signaux envoyés sur les deuxièmes conducteurs électriques comprennent un signal de synchronisme entre le premier module électronique et le deuxième module électronique et au moins deux des signaux suivants :

- un signal d'alimentation du deuxième module électronique

- un signal d'alimentation d'un accessoire, par exemple une lampe

- un signal d'alimentation d'organes ou fonctions auxiliaires

- un signal envoyé par le deuxième module électronique au premier module électronique portant au moins des informations concernant le moteur rotatif, ces informations comprenant la position instantanée du rotor du moteur rotatif, et des informations de gestion générale

- un signal envoyé par le premier module électronique au deuxième module électronique portant des informations concernant la commande donnée par le premier module électronique au deuxième module

électronique.

Avantageusement les signaux sur les deuxièmes conducteurs électriques peuvent être bidirectionnels : ils peuvent donc être envoyés par le premier module électronique au deuxième module électronique et/ou par le deuxième module électronique au premier module électronique. Dans une variante préférentielle le premier module électronique envoie au deuxième module électronique des signaux dans un premier temps et le deuxième module électronique envoie des signaux au premier module électronique dans un deuxième temps diffèrent du premier temps. En d'autres termes les signaux dans les deux sens ne sont pas envoyés simultanément sur les deuxièmes conducteurs.

Le module de gestion dans une variante est agencé pour envoyer sur les deuxièmes conducteurs électriques des cycles de N séquences périodiques, N étant un nombre positif.

Dans une variante préférentielle N = 4 et

- la première séquence correspond à un signal de synchronisme envoyé par le premier module électronique au deuxième module électronique

- la deuxième séquence correspond à un signal envoyé par le premier module électronique au deuxième module électronique

- la troisième séquence correspond à un signal envoyé par le deuxième module électronique au premier module électronique

- la quatrième séquence correspond à un signal d'alimentation du

deuxième module électronique et/ou au signal d'alimentation d'un accessoire, par exemple une lampe et/ou au signal d'alimentation d'organes ou fonctions auxiliaires. Avantageusement l'alimentation du deuxième module

électronique par le premier module électronique est assurée seulement pendant la durée temporelle limitée, correspondant à la durée de la quatrième séquence. Avantageusement les communications du deuxième module électronique vers le premier module électronique à travers les deuxièmes conducteurs électriques sont digitales, en boucle de courant, réalisées par activation de courants différentiés.

Dans une variante le premier module électronique assure au moins une des fonctions suivantes

- l'asservissement du moteur en général, notamment l'alimentation triphasée du moteur, notamment de son stator

- l'interprétation et la gestion des informations du deuxième module électronique

- l'asservissement de multiples interfaces et/ou organes auxiliaires, qui permettent certaines fonctionnalités additionnelles portées par le deuxième module électronique, par exemple et de façon non limitative la reconnaissance des instruments à main du système

- la gestion de la synchronisation avec le deuxième module électronique

- la communication au deuxième module électronique de messages de gestion générale, adressés aux fonctions auxiliaires telles qu'une lampe.

Dans une variante le deuxième module électronique assure au moins une des fonctions suivantes

- le calcul de l'angle ou position instantanée du rotor du moteur de l'instrument

- les communications avec le premier module, concernant notamment la position instantanée du rotor du moteur et des messages de gestion générale, adressés aux fonctions auxiliaires

- la gestion de fonctions auxiliaires, par exemple le réglage de l'intensité de la lampe. L'invention concerne aussi un procédé pour un système

chirurgical, notamment dentaire, comprenant :

un instrument chirurgical, notamment dentaire, comprenant un outil un dispositif de commande de l'instrument comprenant un premier module électronique

l'instrument comprenant un moteur rotatif pour l'entraînement de l'outil et un deuxième module électronique

ledit procédé comprenant

- l'alimentation du moteur rotatif par le premier module

électronique du dispositif de commande au travers de premiers conducteurs électriques dédiés à l'alimentation du moteur rotatif ;

- l'alimentation et/ou la commande de l'instrument par le premier module électronique du dispositif de commande au travers de deuxièmes conducteurs électriques distincts des premiers conducteurs électriques,

les deuxièmes conducteurs électriques portant un nombre de signaux supérieur au nombre des deuxièmes conducteurs électriques.

Brève description des figures

Des exemples de mise en œuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles :

La figure 1 illustre une vue synoptique d'un mode de réalisation d'un système chirurgical, notamment dentaire, connu.

La figure 2 illustre une vue synoptique d'un mode de réalisation du système chirurgical, notamment dentaire, selon l'invention.

La figure 3a illustre un exemple d'un mode de réalisation d'une trame comprenant quatre séquences de signaux envoyés sur les deuxièmes conducteurs électriques. La figure 3b illustre un exemple d'un signal de tension correspondant aux séquences de la figure 3a. La figure 4a illustre un exemple d'un mode de réalisation de la configuration hardware permettant l'alimentation du deuxième module électronique par le premier module électronique.

Les figures 4b à 4d illustrent le signal de tension de la figure 3b par rapport aux signaux en correspondance des différents nœuds des circuits de la configuration hardware de la figure 4a.

La figure 5a illustre un exemple d'un mode de réalisation de la configuration hardware permettant la synchronisation du deuxième module électronique avec le premier module électronique réalisée par le premier module électronique.

Les figures 5b à 5d illustrent le signal de tension de la figure 3b par rapport aux signaux en correspondance des différents nœuds des circuits de la configuration hardware de la figure 5a.

Les figures 6a à 6e illustrent un exemple des signaux de communications envoyés par le premier module électronique au deuxième module électronique.

La figure 7 illustre un mode de réalisation d'un message envoyé par le premier module électronique au deuxième module électronique.

La figure 8 illustre un mode de réalisation d'un message envoyé par le deuxième module électronique au premier module électronique.

La figure 9 illustre un exemple du processus des périphériques SCI (« Sériai Communications Interface ») des microprocesseurs du premier et deuxième module électronique en émission synchrone.

Les figures 10a à 10c illustrent un mode de réalisation de la relation entre le signal d'horloge (dock), les données et le courant sur les deuxièmes conducteurs électriques C1 , C2 selon un mode de réalisation de l'invention.

La figure 1 1 illustre un mode de réalisation de la communication du deuxième module électronique avec le premier module électronique. La figure 12 illustre un exemple de la manière dont le premier module électronique reconstruit les signaux d'horloge (dock) et des données dans une configuration lisible par son microprocesseur.

La figure 13 illustre un exemple d'agencement de transmission synchrone dans laquelle la combinaison signal d'horloge-données est mono-signal (« Manchester code »).

La figure 14 illustre un exemple de la technique PWM pour l'alimentation d'un accessoire tel qu'une lampe.

La figure 1 5 illustre un exemple des drivers du premier module électronique qui mettent en activité les différents états que les deuxièmes conducteurs électriques prennent.

La figure 16 illustre un exemple d'un mode de réalisation du deuxième module électronique et du moteur rotatif.

La figure 17 illustre un exemple d'un mode de réalisation des drivers du premier module électronique.

Exemple(s) de modes de réalisation de l'invention

La figure 2 illustre une vue synoptique d'un mode de réalisation du système chirurgical, notamment dentaire, selon l'invention. Ce système comprend : - un instrument chirurgical, notamment dentaire avec un moteur rotatif M pour l'entraînement d'un outil, par exemple une fraise, et un deuxième module électronique 20 dans l'instrument

- un dispositif de commande de l'instrument comprenant un premier module électronique 10.

Le moteur M comporte de préférence un nez ou accrochage non illustré destiné à recevoir une pièce à main non représentée.

L'instrument est de préférence relié à un premier module électronique 10 par un raccord flexible, par exemple un tuyau flexible non illustré attaché au moteur M. L'instrument est alimenté par exemple en eau, en air et en électricité par ce tuyau.

Dans le cas de l'instrument dentaire de la figure 2, le tuya comprend cinq conducteurs électriques, notamment trois premiers conducteurs électriques L1 , L2 et L3 et deux deuxièmes conducteurs électriques C1 et C2.

Le moteur M de l'instrument est alimenté électriquement par le dispositif de commande au travers des premiers conducteurs électriques L1 à L3 dédiés à l'alimentation du moteur. L'instrument est alimenté et commandé électriquement par le dispositif de commande au travers des deuxièmes conducteurs électriques C1 à C2 qui avantageusement sont distincts des premiers conducteurs.

Dans une variante préférentielle le moteur rotatif M du système selon l'invention est sans collecteur. Il est de préférence triphasé. Dans cette dernière variante, illustrée sur la figure 2, les premiers conducteurs électriques L1 à L3 sont au nombre de trois, un pour chacune des trois phases du moteur rotatif. Dans la variante de la figure 2 les deuxièmes conducteurs électriques sont au nombre de deux, C1 et C2.

Il est possible donc d'avoir cinq conducteurs électriques en total, dont trois (L1 à L3) dédiés exclusivement à l'alimentation du moteur rotatif de l'instrument et deux (C1 et C2) galvaniquement totalement

indépendants des phases moteur, dédiées à la commande et à

l'alimentation de l'instrument et/ou à l'alimentation d'accessoires de l'instrument. L'accessoire de l'instrument est de préférence une ampoule 30, par exemple une LED, permettant d'éclairer la zone de travail, mais tout autre accessoire est aussi envisageable, par exemple un bouton poussoir ou un capteur.

Le raccord flexible reliant l'instrument dentaire au dispositif de commande peut comprendre aussi des tuyaux non illustrés pour le passage d'air et/ou de liquide. Les tuyaux pour le passage d'air et/ou de liquide comprennent de préférence une conduite d'amenée d'eau pour un spray et/ou une conduite d'amenée d'air également pour le spray et/ou une conduite d'amenée d'air de refroidissement destinée au refroidissement du moteur M et/ou une conduite de retour d'air.

Le moteur M est par exemple un moteur sans balais incluant un rotor et trois bobinages. Comme discuté, il peut s'agir par exemple d'un moteur sans collecteur triphasé comportant trois enroulements statoriques, par exemple montés en étoile.

Le moteur rotatif M peut comprendre en outre deux capteurs H 1 , H2 permettant de déterminer au moins un paramètre de fonctionnement du moteur. Les capteurs H 1 , H2 sont par exemple des capteurs analogiques à effet de Hall ou magnéto-résistifs permettant de déterminer la position angulaire instantanée du rotor du moteur. Comme illustré sur la figure 2, les deux capteurs H 1 , H2 sont de préférence disposés de manière à former entre eux un angle de 90°. Avantageusement le système selon l'invention comprend aussi un module de gestion 13, qui dans l'exemple illustré est dans le premier module électronique 10, afin d'envoyer sur les deuxièmes conducteurs électriques C1 , C2 un nombre de signaux supérieur au nombre des deuxièmes conducteurs électriques C1 , C2.

En d'autres termes ce module de gestion 13 gère temporellement les séquences entre les modules électroniques 10, 20 en effectuant une sorte de multiplexage temporel de plusieurs signaux sur les deuxièmes conducteurs électriques C1 et C2, dans lequel ces signaux sont

bidirectionnels : certains sont envoyés par le premier module électronique 10 au deuxième 20, d'autres par le deuxième module électronique 20 au premier 10. Comme discuté, dans une variante préférentielle les signaux dans les deux sens ne sont pas simultanés.

Le système de l'invention permet donc une séparation complète entre les signaux d'alimentation du moteur, auxquels les premiers conducteurs électriques L1 à L3 sont dédiés, et les signaux de

synchronisation et/ou de commande et/ou d'alimentation de l'instrument et/ou d'accessoires de l'instrument, associés aux deuxièmes conducteurs électriques C1 et C2. Avantageusement le système selon l'invention permet la suppression des éléments magnétiques et donc un conséquent gain de place et d'argent, car le démodulateur dans le dispositif de commande qui permettait de démoduler les signaux d'alimentation du moteur rotatif M de l'instrument des autres signaux n'est plus nécessaire. Le premier module électronique 10 comprend un microprocesseur 16, une alimentation 12, un module de commande 1 1 des premiers conducteurs électriques L1 à L3 et le module de gestion 13 des deuxièmes conducteurs électriques C1 et C2. Le deuxième module électronique 20 comprend un microprocesseur 26, un module d'alimentation 22, un module d'acquisition 28 des positions du moteur rotatif M ainsi qu'un module de gestion des communications numériques 25 en boucle de courant sur les deuxièmes conducteurs électriques C1 et C2, comme on le verra plus loin.

Dans la variante illustré le deuxième module électronique 20 est relié à un accessoire 30 et deux capteurs de position H 1 et H2, par exemple deux capteurs à effet Hall.

Avantageusement le système selon l'invention n'a plus l'alimentation flottante 14 de la figure 1, et donc des bobines de

découplage, ce qui permet un gain de place, de fiabilité et de réaliser une solution plus économique.

Avantageusement le système selon l'invention n'a pas non plus le démodulateur 18 de la figure 1 , car il n'est plus nécessaire de transmettre les signaux de communications entre le premier et le deuxième modules électroniques 10, 20 en utilisant une modulation haute fréquence : en effet la présence des deuxièmes conducteurs électriques C1 à C2 rend inutile la réalisation de cette modulation sur les conducteurs L1 à L3.

Les deuxièmes conducteurs électriques C1 et C2 peuvent travailler par cycles de N séquences périodiques, N étant un nombre positif. N séquences constituent une trame Tr. Dans la variante illustré sur la figure 3a N = 4 et les séquences sont numérotées Z0 à Z3. La figure 3b illustre un exemple d'un signal de tension 200 correspondant à la trame de la figure 3a.

Sur les deuxièmes conducteurs électriques C1 et C2 sont multiplexés le signal concernant le synchronisme entre le premier module électronique 10 et le deuxième module électronique 20 et au moins deux des suivants signaux :

- le signal d'alimentation du deuxième module électronique 20 - le signal d'alimentation d'un accessoire, par exemple une lampe 30

- le signal d'alimentation d'organes ou fonctions auxiliaires

- le signal envoyé par le deuxième module électronique 20 au premier module électronique 10 : ce signal est à haute vitesse, c'est-à-dire à au moins 500kBauds et porte des informations concernant le moteur rotatif M

- le signal envoyé par le premier module électronique 10 au deuxième module électronique 20 : ce signal est à vitesse moyenne, c'est-à-dire au moins 4800 Bauds et porte des informations concernant la commande donnée par le premier module électronique 10 au deuxième module électronique 20.

Dans la variante des figures 3a et 3b, la séquence Z0 correspond à un signal de tension V1 , par exemple V1 = 0 V, qui a une durée temporelle tO, par exemple tO = 2 s. Ce signal est un signal de synchronisme envoyé par le premier module électronique 10 au deuxième module électronique 20.

La séquence Z1 correspond à un signal de tension V2, par exemple V2 = 5 V, qui a une durée temporelle t1 , par exemple t1 = 8 S. Ce signal dans cet exemple est envoyé par le premier module électronique 10 au deuxième module électronique 20 : ce signal est à vitesse moyenne, c'est-à-dire au moins 4800 Bauds et porte des informations concernant la commande donnée par le premier module électronique 10 au deuxième module électronique 20.

La séquence Z2 correspond à un signal de tension V2, par exemple V2 = 5 V, qui a une durée temporelle t2, par exemple t2 = 50 S. Ce signal dans cet exemple est envoyé par le deuxième module

électronique 20 au première module électronique 10 : ce signal est à haute vitesse, c'est-à-dire au moins 500 KBauds et porte des informations concernant la position du rotor du moteur M.

La séquence Z3 correspond à un signal de tension V3, par exemple V3 = 12 V, qui a une durée temporelle t3, par exemple t3 = 60 S. Ce signal est le signal d'alimentation du deuxième module électronique 20 et/ou le signal d'alimentation d'un accessoire, par exemple une lampe 30 et/ou le signal d'alimentation d'organes ou fonctions auxiliaires.

Les valeurs de tension V1 à V3 et des plages temporelles tO à t3 données ne sont pas limitatives et peuvent être modifiées par l'homme du métier selon les applications.

Les séquences illustrées sur la figure 3a sont aussi indicatives et il est par exemple envisageable de travailler par cycles de N séquences périodiques, N étant un nombre différent de quatre. Il est aussi possible d'utiliser la trame Tr illustrée sur la figure 3a, mais avec un ordre différent des séquences, par exemple Z2, Z3, Z0 et Z1 .

Dans une variante préférentielle la séquence Z3 correspond à l'alimentation du deuxième module électronique 20 par le premier module électronique 10. Cette alimentation est assurée donc seulement pendant la durée temporelle t3, qui dans une variante préférentielle est la moitié de lé durée temporelle totale de la trame Tr, correspondant à t0+t1 +t2+t3. Le temps restant, le deuxième module électronique 20 doit compter sur son propre stockage d'énergie.

Séquence Z3

Un mode de réalisation de la configuration hardware de l'alimentation du deuxième module électronique 20 par le premier module électronique 10 est décrit sur la figure 4a.

Comme illustré sur la figure 4b, la consommation d'énergie du deuxième module électronique 20 ne s'effectue que durant la durée temporelle de la séquence Z3. Une ou plusieurs capacités du deuxième module électronique 20 permettent une accumulation d'énergie visible sur la figure 4c. Le stabilisateur 21 permet d'avoir un signal de tension constante et égale à V2, par exemple V2 = 5V, tel que visible sur la figure 4d, référence 230. Des organes auxiliaires 40 peuvent être alimentés soit par le stabilisateur 21 dans le cas d'une consommation faible, soit directement sur les deuxièmes conducteurs électriques C1 et C2 en partant toujours du principe que la consommation d'énergie reste confinée dans la zone Z3.

Séquence Z0

Dans une variante préférentielle les deux modules électroniques 10 et 20 sont synchronisés. Dans une variante préférentielle l'organe synchronisateur est le premier module électronique 10 (master) et l'organe synchronisé est le deuxième module électronique 20 (slave). Le signal de synchronisation est donc de préférence généré par le premier module électronique 10 (master) en début de cycle, donc en correspondance de la séquence Z0, par une mise à zéro des deuxièmes conducteurs électriques C1 et C2. Ce potentiel zéro est détecté par le deuxième module électronique 20, qui provoque un signal « interrupt » sur le microprocesseur 26 embarqué, comme le montre la figure 5a.

Au signal de synchronisation 240 généré par le premier module électronique 10 et visible sur la figure 5b correspond donc une mise à zéro 250 des deuxièmes conducteurs électriques, visible sur la figure 5c. Le signal « interrupt » 260, visible sur la figure 5d, se produit à l'instant même où la tension des deuxièmes conducteurs électriques tombe à zéro. De cette façon la synchronisation entre le premier et le deuxième module n'est pas dépendante de la durée du signal de synchronisation 240. Séquence Z1

Comme discuté, dans une variante préférentielle les signaux émis par le premier module électronique 10 en direction du deuxième module électronique 20 (communication 10 -> 20) correspondent à la séquence Z1 de la figure 3a, qui a une durée t1 .

Comme discuté, il s'agit de signaux à vitesse moyenne, c'est-à- dire au moins 4800 Bauds, qui portent des informations concernant la commande donnée par le premier module électronique 10 au deuxième module électronique 20. Il s'agit donc de signaux de gestion générale de type API (« Application Programming Interface »), sans rapport direct avec la rotation du moteur rotatif M, mais adressés essentiellement aux fonctions auxiliaires, par exemple à la lampe 30.

Le micro-processeur 26 du deuxième module électronique 20, dès réception du signal « interrupt » de synchronisation 260, visible sur la figure 6b, qui provoque un état d'interruption « Int » dans le microprocesseur 26 du deuxième module électronique 20, visible sur la figure 6c, engage un signal « timer », visible sur la figure 6d. Ce signal a une durée de quelques μ5, par exemple de 6 μ5. Au terme de ce signal de timer, le microprocesseur 26 du deuxième module électronique 20 détermine la nature des données reçues. Une donnée "0" correspond à un signal de synchronisation 250 de courte durée, par exemple de 2 μ5, et une donnée " 1 " correspond à un signal de synchronisation 250 de longue durée, par exemple de 10 μ5. Les données numériques des messages envoyés par le premier module électronique 10 vers le deuxième module 20 ont donc la même fréquence que la trame Tr des deuxièmes conducteurs électriques. Si la durée totale de la trame Tr, illustrée sur la figure 3b et correspondant à t0+t1 +t2+t3, est par exemple égale à 120 μ5, la vitesse de transmission de ces messages est de 8,33 KBauds. Cette vitesse, bien que relativement lente, est suffisante car les ordres de gestion générale donnés au moteur M ne requièrent pas une exécution instantanée.

Le protocole de transmission des données des signaux envoyés par le premier module électronique 10 au deuxième 20 peut par exemple être le protocole API tel qu'illustré sur la figure 7 où :

- H [char] indique le début du message

- FUNC [Byte] indique la codification du message selon une table

- ADDR [Byte] est le registre des adresses

- DATAi [Byte] est la chaîne de bytes

- CRC [Word] est un code de contrôle, basé par exemple su un algorithme polynomiale.

Séquence Z2

Comme discuté la séquence Z2 correspond à un signal envoyé par le deuxième module électronique 20 au premier module électronique 10.

Ce signal porte au moins des informations concernant le moteur rotatif M, ces informations comprenant la position instantanée du rotor du moteur rotatif M. Ce signal porte aussi des informations de gestion générale similaires à celles envoyées par le premier module électronique 10 au deuxième module électronique 20.

Puisque les messages émis par le deuxième module électronique 20 en direction du premier module électronique 10 sont porteurs de la position instantanée du rotor du moteur rotatif M sans balais, position qui doit être connue en permanence par le premier module électronique 10 afin d'assurer la rotation du moteur M, ils demandent une rapidité de transmission plus élevée de celle des messages envoyés par le premier module électronique 10 au deuxième module électronique 20.

Ces communications s'effectuent durant la séquence Z2 par un message qui dans une variante préférentielle est composé par 24 bits. Un exemple d'un tel message est illustré sur la figure 8, où

- Sb (« Start bit ») est le premier bit

- GP MSG est un message de gestion générale, dont le protocole peut être différent selon les applications ; dans la variante illustrée le message est composé de quatre bits

- DPA (Droite de Position Angulaire) est la position instantanée du rotor du moteur rotatif M ; dans une variante préférentielle 360° correspondent à 4096 unité d'angle

- CRC-8 (« Cyclic Redundancy Check ») est un polynôme de contrôle normalisé, par exemple CRC8 CCITT x ⁸ + x ² + x + 1

- Eb (« End bit ») est le dernier bit.

Comme discuté, la séquence Z2 n'engendre pas de consommation d'énergie par le deuxième module électronique 20 : il est donc possible de consommer l'énergie uniquement lors d'un transfert d'informations. Par exemple le bit "0" peut correspondre à l'absence de consommation d'énergie, notamment de courant, tandis que le bit " 1 " peut correspondre à une consommation de courant prédéterminée, par exemple et de façon non limitative une consommation de 50 mA.

Puisqu'il y a de préférence une communication synchrone entre le microprocesseur 16 du premier module électronique 10 et le

microprocesseur 26 du deuxième module électronique 20, un signal d'horloge ( « dock ») doit être associé aux données pour signaler au récepteur, notamment au premier module électronique 10, le moment de validité de la donnée transmise. D'autres solutions sans signal de « dock », mais exploitant par exemple la valeur fixe d'un premier bit d'une séquence peuvent aussi être envisagées. La figure 9 illustre un exemple du processus des périphériques SCI (« Sériai Communications Interface ») des microprocesseurs 16 et 26 en émission synchrone. Le signal de dock définit, dans le cas d'une

transmission qui n'est pas continue, une fenêtre temporelle, indiquée sur la figure 9 par la flèche, qui permet de prendre en considération seulement les bits des données ou « data » qui tombent dans cette fenêtre, dans l'exemple illustré les bits 0 à 7.

Les figures 10a à 10c illustrent un mode de réalisation de la relation entre le dock, les données et le courant sur les deuxièmes conducteurs électriques C1 , C2 selon un mode de réalisation de l'invention.

Durant la séquence Z2 l'état "0" du signal dock, visible sur la figure 10a, peut interdire toute consommation sur les deuxièmes

conducteurs électriques et l'état " 1 " peut provoquer deux consommations de courant différenciées 11, 12, visibles sur la figure 10c, selon l'état de la data correspondante, visible sur la figure 10b.

Donc, si le signal de dock est à zéro, la consommation de courant est toujours I0, qui dans une variante préférentielle correspond à 0 mA.

Si le signal de dock est à un, pour un bit des données égal à zéro, la consommation de courant par le deuxième module électronique 20 est 11 , dans une variante préférentielle 11 = 25 mA.

Si le signal de dock est à un, pour un bit des données égal à un également, la consommation de courant par le deuxième module

électronique 20 est 12, dans une variante préférentielle 12 = 50 mA.

La figure 1 1 illustre de façon schématique un mode de réalisation de la communication du deuxième module électronique avec le premier module électronique. Si le signal de dock 264 émis par le microprocesseur 26 du deuxième module 20 est à l'état " 0 ", de part la diode D1 , aucun transistor T1 , T2 ne peut être en conduction. S'il est à " 1 " et les données 262 à " 0 ", seul le transistor T2 conduit et provoque une consommation de courant de V2/R2. Dans une variante V2/R2 = 25 mA. Par contre, si le signal de dock 264 et les données 262 sont simultanément à " 1 ", T1 et T2 sont en conduction. Dans ce cas, la consommation de courant est de V2/R1 + V2/R2. Dans une variante V2/R1 + V2/R2 = 50 mA.

Les transmissions par consommation de courant de la part du deuxième module électronique 20 vers le premier module électronique 10 prennent donc bien les caractéristiques de la figure 10c.

La figure 12 illustre un exemple de reconstruction des signaux de dock et des données par le premier module électronique 10 dans une configuration lisible par son microprocesseur 1 6. L'amplificateur différentiel A convertit les variations de courant I des deuxièmes conducteurs électriques C1 , C2 en variations de tension proportionnelles Uc = k · le référenciées au potentiel zéro (masse). A partir de Uc, un premier trigger B1 permet d'extraire les données d'état " 1 " dès lors que Uc > RE FD, et un deuxième trigger B2 reforme le signal clock(a) dès lors que Uc > REFc.

Afin d'avoir une acquisition correcte des données par le microprocesseur 1 6, un temporisateur C génère un signal clock(b) en retardant par rapport à clock(a). Un retard inférieur à 1 s, par exemple un retard d'environ 100 ns est suffisant. De cette façon le dock agit sur un état stable des données.

Dans les exemples illustrés sur les figures 9 à 12 le dock et les données sont deux signaux séparés, ce qui permet d'avoir un codage et décodage des signaux assez simple. Dans une autre variante, il est possible d'avoir un autre agencement de transmission synchrone dans laquelle la combinaison clock-données est mono-signal. Un exemple est donné par le « Manchester code » illustré sur la figure 13.

La gestion d'un accessoire tel qu'une lampe 30 est contrôlée par le microcontrôleur 26 du deuxième module électronique 20 selon les commandes API données par le premier module électronique 10, comme illustré sur la figure 14.

Dans une variante l'alimentation de la lampe 30 est basée sur la technique PWM (« Puise Width Modulation ») générée par le

microcontrôleur 26 du deuxième module électronique 20. Comme discuté, dans une variante préférentielle l'alimentation de la lampe 30 n'est autorisée que durant la séquence Z3 : la fréquence du PWM est donc égale à celle des cycles des deuxièmes conducteurs

électriques et sa durée d'ouverture s'étale de 0% à 50%, ou en générale à une durée d'ouverture égale à t3. Selon la tension lampe UL demandée par l'ordre API, le microcontrôleur 26 du deuxième module électronique 20 commande une ouverture du transistor T3 de durée correspondante. Dans un exemple le rapport cyclique est de 50% maximum et la tension V2 durant Z3 est de12 Vdc, la tension lampe maximale est donc de 6 Vdc. Des éventuels organes auxiliaires peuvent être alimentés lors de la séquence Z3 de la même manière que la lampe 30, par exemple par un deuxième PWM, ou, si leur consommation est faible, par exemple inférieure à 100mA, de la même manière que le deuxième module électronique 20.

La figure 1 5 illustre un exemple de réalisation du module de gestion des deuxièmes conducteurs électriques qui mette en activité les différentes états que les deuxièmes conducteurs C1 , C2 prennent. La référence D indique le décodeur des messages envoyés par le deuxième module 20 au premier 10 lors de la séquence Z2.

La figure 16 illustre un exemple d'un mode de réalisation du deuxième module électronique 20 et du moteur rotatif M.

La figure 17 illustre un exemple d'un mode de réalisation des drivers du premier module électronique 10.

L'invention concerne aussi un procédé pour un système chirurgical, notamment dentaire, comprenant :

un instrument chirurgical, notamment dentaire, comprenant un outil un dispositif de commande dudit instrument comprenant un premier module électronique 10

l'instrument comprenant un moteur rotatif M pour l'entraînement de l'outil et un deuxième module électronique 20

ledit procédé comprenant

- l'alimentation du moteur rotatif M par le premier module

électronique 10 dudit dispositif de commande au travers de premiers conducteurs électriques L1 , L2, L3 dédiés à l'alimentation du moteur rotatif M ;

- l'alimentation et/ou la commande de l'instrument par le premier module électronique 10 dudit dispositif de commande au travers de deuxièmes conducteurs électriques C1 , C2 distincts des premiers

conducteurs électriques L1 , L2, L3 ;

ces deuxièmes conducteurs électriques C1 , C2 portant un nombre de signaux supérieur au nombre des deuxièmes conducteurs électriques C1, C2. Numéros de référence employés sur les figures

I Instrument

10 Premier module électronique (dans le dispositif de commande)

I I Drivers

12 Module d'alimentation du premier module électronique

13 Module de gestion des deuxièmes conducteurs électriques

14 Alimentation flottante

16 Microprocesseur du premier module électronique

18 Démodulateur

20 Deuxième dispositif de commande (dans l'instrument chirurgical, notamment dentaire)

21 Stabilisateur de tension

22 Module d'alimentation du deuxième module électronique

24 Module de communication haute fréquence

25 Module de gestion des communications numériques « current loop »

26 Microprocesseur du deuxième module électronique

28 Module d'acquisition de la position du rotor du moteur

30 Accessoire, par exemple une lampe

0 Organes auxiliaires

50 Amplificateur

52 Amplificateur

54 Amplificateur

56 Amplificateur

60 Transformateur

62 Transformateur 66 Transformateur

162 Module pour la réception des données envoyées par le deuxième module électronique

164 Module pour la réception du signal de « dock » envoyé par le deuxième module électronique

200 Signal de tension correspondant à une trame

210 Signal d'apport cyclique d'énergie en correspondance de la

séquence Z3

220 Signal d'accumulation d'énergie dans le deuxième module

électronique

230 Signal de tension égal à V2

240 Signal de synchronisation dans le premier module électronique

250 Signal de synchronisation transmis au deuxième module

électronique

260 Signal d'interrupt

261 Synchro

262 Module pour l'envoi des données au premier module électronique

263 Analog/Digital

264 Module pour l'envoi du signal de dock au premier module

électronique

265 Datas outputs

266 Data Inputs

267 Auxiliaries digitales outputs

268 Auxiliaries digitales inputs

299 Auxiliaries analog/digital

L1 Premier conducteur électrique

L2 Premier conducteur électrique

L3 Premier conducteur électrique C0 Conducteur électrique d'alimentation de la lampe

C1 Deuxième conducteur électrique

C2 Deuxième conducteur électrique

M Moteur rotatif

H 1 Premier capteur à effet Hall

H2 Deuxième capteur à effet Hall

ZO Première séquence

Z1 Deuxième séquence

Z2 Troisième séquence

Z3 Quatrième séquence

Tr Trame

V1 Première valeur de tension

V2 Deuxième valeur de tension

V3 Troisième valeur de tension

to Durée temporelle de la première séquence t1 Durée temporelle de la deuxième séquence t2 Durée temporelle de la troisième séquence t3 Durée temporelle de la quatrième séquence

I0 Première valeur de courant

11 Deuxième valeur de courant

12 Troisième valeur de courant

U1 Valeur de tension proportionnelle à 11

U2 Valeur de tension proportionnelle à 12

U3 Valeur de tension proportionnelle à 13

R1 Résistance

R2 Résistance R3 Résistance

D1 Diode

T1 Transistor

T2 Transistor

Τ3 Transistor

A Amplificateur différentiel

Β1 Premier trigger

Β2 Deuxième trigger

C Temporisateur

U _L Tension de la lampe

D Décodeur