L’évolution du tour électrique jusqu’à la fin du XIXe siècle. Le cabinet du Dr Edmond Kells junior et le moteur de Green

Août 1872, l’American Dental Association tient son congrès annuel à Niagara Falls. L’exposition consacrée au matériel dentaire connaît cette année une animation tout à fait inhabituelle. Un stand attire particulièrement l’attention des visiteurs : il s’agit de l’exposition de Samuel S. White qui fonda en 1844, conjointement avec ses activités de dentiste, la déjà célèbre manufacture de produits et de matériels dentaires. Les congressistes américains, attirés par la foule qui se presse autour de ce stand, ne se doutent pas qu’un nommé George F Green présente en première mondiale un moteur électrique à fraiser alimenté par une batterie : l’Electric burring engine (1). L’événement fascine les congressistes car les dentistes de cette époque ne disposent que d’instruments rotatifs mécaniques à main. Ces années de mutations vont également être marquées par l’implantation des premières centrales électriques qui apparaissent au cours des années 1880. Le Dr Edmond Kelis de la Nouvelle-Orléans sera le premier dentiste de cette ville à mettre en place une installation électrique alimentée par le courant urbain de 110 volts d’Edison. Le concept imaginé par Kelis s’oppose à celui de Green. Nous verrons au cours de cette rétrospective lequel des deux systèmes s’imposera au sein de la profession.

Un visionnaire de génie : George F. Green (2)

Green n’est pas un inconnu des congressistes de Niagara Falls. C’est en effet cet auteur qui introduisit vers 1868 le premier « moteur » pneumatique. Cet appareil était manœuvré au pied : la pression exercée sur la pédale comprimait une poire à air en caoutchouc qui propulsait l’air vers la pièce à main en activant la fraise.

Le système de Green marque une étape importante dans l’évolution des instruments rotatifs en art dentaire; pour la première fois, la main gauche se trouve ainsi libérée pour assurer la protection des joues et de la langue.

Chercheur infatigable, Green reprend cette idée en orientant cette fois ses recherches vers les applications de la nouvelle force motrice générée par le courant électrique. Ses nombreuses années d’expériences aboutissent en 1872 à la présentation de son moteur électrique à fraiser.

La principale originalité de cet appareillage réside dans la transmission directe de l’axe d’entraînement du moteur électrique sur la pièce à main constituant un bloc moteur-pièce a main. Si la publicité faite à propos de cette réalisation originale suscite un important mouvement d’intérêt, sa commercialisation va s’avérer décevante ; le modèle sera retiré de la vente trois années après sa présentation.

Les raisons de cet échec sont de deux ordres. C’est d’abord l’usage de la batterie, seule source de courant électrique qui, à cette époque, ne permet pas un contrôle de la vitesse de rotation et dont l’énergie s’épuise rapidement après quelques heures d’utilisation.

Quant au moteur, son poids et sa configuration le rendent peu maniable. Par ailleurs, sa puissance est insuffisante pour exciser l’émail et la dentine saine. Le bon accueil fait par la profession au tour à pédale de Morrison a certainement aussi contribué à l’infortune du premier tour électrique dentaire.

Nehmer et Trouvé reprennent le concept de Green

Le 24 avril 1887, Henri Nehmer de Berlin dépose un brevet sous le numéro 43198 classe 30 destiné à un mécanisme électrique de fraisage à usage dentaire (3). Telschow de Berlin, de passage à Paris, le présente aux dentistes français. La description et les reproductions publiées dans le Correspondenz Blatt nous permettent de constater que Nehmer reprend l’idée de Green en fixant sur la même pièce le moteur électrique et la pièce à main.

Telschow reconnaît que ce système a l’avantage d’utiliser toute la force motrice du moteur. Il remarque aussi que malgré la réduction de poids de l’appareillage de 300 grammes, la solidarisation du moteur à la pièce à main alourdit l’instrument d’une façon notable et que la pièce de Nehmer est moins maniable que celle de Morrison. Le musée de la British Dental Association expose un moteur de même type, dû à Coxeter and Sons de Londres qui ressemble étrangement à celui de Nehmer. R. Dorn prétend qu’il fut introduit à la fin de années 1880 (4).

En France, l’ingénieur Trouvé présente le 24 avril 1888 à la Société d’odontologie de Paris un appareil qu’il appelle électro-fraise (5). Il reprend à son tour le principe de Green. Cet appareillage dont le poids ne dépasse pas 150 grammes est plus léger que celui de Nehmer. Le moteur qui ne pèse que 90 grammes peut fournir un travail de 2 kilogrammes-force-mètre. L’énergie électrique est fournie par une pile au bichromate de potasse conçue par l’auteur mais dont l’autonomie ne dépasse pas deux heures. Malgré la légèreté de l’électro-fraise, Dubois craint le qu’elle n’ait pas la puissance nécessaire pour effectuer la taille des tissus durs de la dent.

Une solution hybride : le tour à pédale à moteur électrique intégré de Telschow (6)

Pour remédier à la mauvaise maniabilité des modèles précédents, Telschow est conduit à réaliser un tour dentaire où le moteur électrique est adjoint au tour à fraiser à pédale.

La transmission de la force motrice est assurée par une poulie montée sur l’arbre de moteur et une corde supplémentaire qui transmet le mouvement au bras flexible du tour.

La présence d’une deuxième poulie permet de conserver l’usage du tour à pédale en cas de défaillance de la source d’électricité.

Ce moteur a l’avantage de s’adapter sur tous les tours à pédale existants. Ces modèles sont toujours alimentés par une batterie.

Ce système a l’avantage d’être plus maniable sans surcharger la pièce à main, mais il a l’inconvénient d’entraîner une plus grande dépense d’énergie électrique.

Un tour dentaire conçu par Routledge d’après les mêmes principes que Telschow est présenté lors d’une réunion de l’Odontological Society of Great Britain en juin 1894 .

Une troisième voie : les tours à bras flexible qui assurent la liaison entre le moteur et la pièce à main

En 1883, la société S.S. White commercialise un moteur électrique à double induction. Cet appareillage est fabriqué par l’Electro-dynamic Company of Philadelphia avec possibilité de fixation au mur, au plafond ou au fauteuil. (7)

Ce modèle correspond en fait au moteur électrique de Griscom réalisé par le même fabricant et présenté à l’Odontological Society of Pennsylvania en février 1881.

Il est alimenté par une batterie qui fournit un courant de 6 volts; elle est composée de six éléments comprenant chacun deux électrodes de carbone et une de zinc. La mise en marche du moteur s’effectue en activant la pédale de contact qui déclenche automatiquement l’immersion des électrodes dans le liquide électrolytique. Elle génère ainsi une vitesse de rotation pouvant atteindre 10.000 tours par minute mais sans possibilité de la moduler.

En Allemagne, Schaefer et Montanus de Francfort-sur-le-Main déposent un brevet de moteur électrique dentaire avec bras flexible qui est fixé sur la tablette et alimenté par une batterie (8).

Friedrich Schneider, dentiste à la Cour d’Erlangen, présente au congrès du  » Central-Vereins Deutscher Zahnärzte  » de 1887 un moteur qui peut se déplacer sur un rail fixé au plafond.

Ce moteur sera fabriqué en série à partir de 1891 par la firme de Reiniger, Gebbert und Schall (future Siemens AG) (9).

Le Kells dental electric system

Si le Dr Edmond Kells de la Nouvelle-Orléans est connu comme le pionnier de la radiographie dentaire, on ne doit pourtant pas ignorer le rôle important qu’il a joué dans la vulgarisation de l’usage de l’électricité au cabinet dentaire.

Bien qu’étant natif de la Nouvelle-Orléans, le Dr Edmond Kells se rend à New York pour suivre les cours du New York dental College où il reçoit le titre de DDS en 1878. Il retourne ensuite à la Nouvelle-Orléans où il s’installe en association avec son père jusqu’au décès de ce dernier .

C’est lors de son séjour à New York qu’il se lie d’amitié avec l’assistant de Thomas Edison. De cette. rencontre est née sa passion pour l’électricité et ses applications en art dentaire.

Son esprit inventif le conduit à déposer trente brevets, à participer à la rédaction de plusieurs livres et à publier plus de deux cents articles.

C’est au 5e étage d’un appartement de la Nouvelle-Orléans qu’il pratiquera la dentisterie de 1885 à 1907. En 1887, il raccorde son appartement sur le réseau urbain de l’Edison electric light company et aménage son cabinet en utilisant, grâce à son imagination créatrice, toutes les ressources de cette nouvelle énergie.

La première installation de 1887 (11)

Le Dr Kells acquiert son appartement pendant la construction du bâtiment ; ce qui lui permet de diviser la surface du local selon ses directives. Le plan du cabinet est reproduit dans la revue américaine Items of Interest ( 12).

Du palier du 5e étage, les patients pénètrent directement dans le salon d’attente qui sert aussi de bureau de réception.

De cette pièce, deux portes donnent accès au cabinet du Dr Kells et au couloir qui permet d’atteindre la salle de repos, le cabinet du second praticien, le cabinet de chirurgie et le laboratoire de prothèse.

La gravure représentant le cabinet nous fait découvrir la composition de l’agencement opératoire qui comprend :

• un meuble de rangement d’Archer (décrit dans un chapitre précédent)

• un rhéostat mural, situé à droite du meuble doté de deux rangées de résistances : l’inférieure est destinée à moduler la vitesse de rotation du moteur alors que la rangée supérieure fournit un courant à basse tension au maillet automatique, à la lampe buccale et à une petite lampe d’éclairage située sur l’étagère inférieure du meuble du rangement

• un tableau électrique mural que l’on distingue à gauche de la fenêtre. Il comprend une série de bornes où sont connectés les fils provenant du rhéostat pour alimenter le moteur électrique et les instruments à basse tension

• un tour électrique à fraiser situé à gauche de la fenêtre sous le tableau électrique. Il comprend un moteur fixé sur une tablette murale dont la vitesse de rotation peut atteindre 6 000 tours par minute. Il est pourvu d’un système de freinage qui arrête le mécanisme presque instantanément. La courroie de l’arbre de transmission du moteur entraîne les poulies d’un bras mural fixé au-dessus du moteur. L’arbre d’entraînement de la dernière poulie active le ressort à spirales du bras flexible sur lequel est fixée la pièce à main.

La pédale de mise en marche moteur est posée sur la tablette du meuble pour les besoins du croquis.

L’évolution positive du nouvel agencement opératoire de 1890

La description du nouveau cabinet du Dr Kells inauguré le 1e octobre 1890 (13) comprend une excellente photographie où figure le fauteuil opératoire de Wilkerson (voir chapitres précédents) qui n’était pas représenté sur le croquis de l’article de 1888.

Solidaire du fauteuil, le crachoir  » fontaine « est à la portée du patient. La pédale de contact du moteur est ici bien en vue à proximité du fauteuil.

Le module-unit de Kells

La transformation majeure de l’agencement opératoire réside dans le regroupement de tout l’appareillage électrique au sein d’un module-unit en bois situé à droite de la baie vitrée.

Très compact, il élimine la jungle de fils électriques qui encombrait autrefois le cabinet.

Ce module est composé d’un panneau en acajou sur lequel sont fixés :

• un boîtier qui renferme le rhéostat
• le bras de tour sur le panneau sous-jacent
• le compartiment inférieur où sont réunis à l’abri des regards le moteur et le tableau électrique ;
• une théière située à droite du bras de tour qui conserve en permanence de l’eau chaude pour la seringue à eau ;
• une petite lampe culmine au sommet du panneau en diffusant un éclairage ambiant.

Les autres composants du cabinet

Le Dr Kells publie en 1897 (14) une nouvelle présentation de son cabinet. La photographie qui s’y rapporte comprend une vue générale de l’installation qui permet de distinguer les autres éléments de l’équipement.

Le meuble de rangement

Ce modèle conçu par le Dr Kells apparaît ici dans sa totalité. Il remplace le meuble d’Archer de sa première installation.

Il est positionné en oblique par rapport au fauteuil mais en retrait du mur. Le sommet du meuble à la différence du précédent est plat et moins haut; ce qui permet de s’en servir comme plan de travail. Il est composé de vingt-six tiroirs et de deux compartiments avec porte. L’un d’eux est coulissant et renferme un tour électrique à polissage. Les deux compartiments et les tiroirs sont accessibles sur les deux faces; ce qui permet à l’assistante d’y accéder sans gêner l’opérateur.

La tablette porte-instruments

Elle est en bois et comprend quatre tiroirs. Elle est solidarisée à un bras articulé réglable en hauteur et en longueur qui est fixé au mur à gauche de la fenêtre.

L’agencement du cabinet est complété par un bureau, un meuble secrétaire et une glace avec étagère pour le remaquillage des patientes.

Un concept ergonomique : le réglage au pied de la vitesse de rotation du moteur électrique

En 1988, la société S.S. White présente en exclusivité une production de la Detroit motor company (15).

Elle comprend un moteur électrique à usage dentaire alimenté par batterie dont l’originalité se situe au niveau de la pédale de mise en marche du moteur ; par légère pression du pied, le levier va contacter les différents plots de la plaque et activer, un par un, les six éléments de la batterie en permettant le réglage désiré de la vitesse de rotation du moteur.

Quelques années plus tard, cette société introduit un nouveau modèle adapté au courant urbain de 110 volts. Avec cette version, la modulation de la vitesse du moteur est obtenue par la présence de plusieurs résistances sur le circuit électrique de la pédale.