Brevet FR2562789A1 — publié le 19851018

La présente invention se rapporte d'une façon générale à la prothèse auditive, et concerne plus parti- culièrement un appareil de prothèse auditive utilisant des signaux différentiels d'entrée de sons combinés avec une réponse en fréquence filtrée programmable. La technique de la prothèse auditive est généralement bien connue et bien comprise, mais les porteurs d'une prothèse continuent à pâtir de la nature non-discrimina- toire des prothèses, résultant d'une amplification égale - des informations audibles et des bruits de fond. En outre, il est bien connu dans les techniques médicales concernant la fonction auditive humaine que la plus grande partie des pertes auditives n'est pas distribuée uniformément dans le spectre des fréquences audibles, mais qu'elle est localisée à certaines fréquences et à certains niveaux. Des prothèses auditives ont été réalisées sous diverses formes pour tenter d'annuler les bruits de fond et d'adapter plus exactement la réponse en fréquence de la prothèse à son porteur particulier, mais ces tenta- tives ont conduit à des prothèses nécessitant des réglages constants de la part des personnes qui les portent, ainsi qu'à des procédures de mise en marche prolongées et élaborées. Il est donc souhaitable de disposer d'un appareil de prothèse auditive utilisant des signaux d'entrée diffé- rentiels de sons associés avec une réponse en fréquence programmable pour assurer l'essentiel de l'audition, avec une possibilité d'entendre des conversations indivi- duelles dans un milieu de fort bruit de fond ambiant, et permettant que la réponse en fréquence de la prothèse soit adaptée rapidement et à peu de frais au porteur individuel. D'une façon générale, l'invention concerne donc un appareil perfectionné de prothèse auditive comprenant des entrées différentielles de son et une réponse en fréquence programmable. La prothèse auditive comporte deux petits microphones qui sont utilisés pour capter les sons; le premier microphone est placé à l'avant de l'unité et le second microphone est placé à l'arrière de cette unité. Les sorties des deux microphones sont reliées à un amplificateur différentiel. L'amplificateur différentiel amplifie seulement le signal de différence obtenu en soustrayant le signal du premier microphone du signal du second, et il est réglable par une commande équilibrée pour permettre une inhibition déterminée de la caractéristique de soustraction. Une entrée de capteur téléphonique et une entrée de signaux auxiliaires sont prévues pour permettre à l'utilisateur d'accéder à une large variété de sources de signaux. La sortie de l'ampli- ficateur différentiel est reliée à un commutateur actionné par la voix, sensible à des variations du niveau de signal et qui est utilisé pour commander l'alimentation des dernières parties de l'amplificateur de l'unité, aidant ainsi à économiser la source d'énergie de la prothèse. La sortie du commutateur est connectée à un réseau de circuits de filtrage à condensateurs commutés. Ces circuits établissent la réponse en fréquence cunmandée requise sur la base d'informations numériques programmées à l'avance, qui sont mémorisées dans l'appareil de prothèse dans une mémoire permanente programmable électriquement. Les informations peuvent être mémorisées dans cette mémoire par une prise d'entrée, ou cette mémoire peut être une unité enfichable. Les circuits de filtrage à condensateurs commutés permettent de découper le signal de son appliqué par un traitement numérique en une série de bandes de fréquence de largeurs déterminées et de fréquences centrales déterminées par les informations numériques mémorisées dans la mémoire. L'amplification sélective des bandes, nécessaires pour tenir compte des déficiences auditives du porteur, est également établie par les informations mémorisées dans la mémoire. Les sorties des bandes amplifiées sont combinées en un signal de son corrigé. Les signaux de sortie amplifiés et combinés des circuits de filtrage à condensateurs commutés sont ensuite appliqués à un circuit d'amplificateur dans lequel est incorporé un dispositif de réglage silencieux pour permettre à l'utilisateur de régler le seuil du signal qui doit passer par la prothèse auditive. La sortie de l'amplifi- cateur à réglage silencieux est ensuite transmise par un amplificateur final comprenant un dispositif de réglage de volume total et la sortie de l'amplificateur final est utilisée pour attaquer un écouteur. Un objet de l'invention est donc de proposer un appareil perfectionné de prothèse auditive. Un autre objet de l'invention est de proposer un appareil de prothèse auditive comportant des entrées diférentielles de son pour permettre l'annulation sélec- tive des bruits de fond. Un autre objet de l'invention est de proposer un appareil de prothèse auditive ayant une réponse en fréquence programmable numériquement qui peut être réglée en utilisant des mémoires permanente programmables électri- quement enfichables. Un autre objet encore de l'invention est de proposer un appareil perfectionné de prothèse auditive facile à adapter à son utilisateur. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est un schéma simplifié d'un appareil selon l'invention, La figure 2 est une coupe schématique suivant l'axe longitudinal d'une prothèse auditive selon l'invention, et La figure 3 est un schéma partiellement simplifié d'un mode de réalisation d'un filtre à condensateur commuté dans l'appareil de pgothèse auditive selon l'invention. La figure 1 est donc un schéma simplifié d'un appareil selon l'invention, qui comporte un microphone avant 10 connecté par un tampon d'entrée 20 à l'entrée positive 26a d'un amplificateur différentiel d'entrée 26. Un microphone arrière 12 est connecté par le tampon 22 à l'entrée négative 26b de l'amplificateur différentiel d'entrée 26. Le microphone avant 10 et le microphone arrière 12 sont connectés à l'amplificateur différentiel 26 de manière soustractive, de sorte que des sons qui apparaissent à la fois au microphone avant 10 et au micro- phone arrière 12 avec des amplitudes égales sont annulés dans le cas idéal. Cette disposition confère à la prothèse auditive une fonction d'annulation de bruits de fond car la plupart des brutis de fond proviennent d'un point suffisamment distant de l'auditeur pour qu'il arrive à la fois sur le microphone avant 10 et le microphone arrière 12 pratiquement en même temps. Une commande équilibrée différentielle 28 est reliée à l'amplificateur différentiel 26 pour régler le rapport du circuit de soustraction entre le microphone avant 10 et le microphone arrière 12. Cela permet un réglage de soustractions maximales, bien qu'une élimination complète de tous les bruits soit difficile, sinon impossible. En outre, cette commande permet de créer un déséquilibre ou même d'éliminer l'entrée d'un microphone, pour que le bruit de fond soit reçu sélectivement par l'utilisateur. Quand ce dernier souhaite entendre des conversations proches, comme des conversations à une table dans un restaurant bruyant, la soustraction maximale est sélectionnée en réglant la commande équilibrée 28. Quand l'utilisateur marche dans la rue, une soustraction minimale doit être sélectionnée car il est souhaitable alors de prélever les bruits distants comme des avertisseurs de véhicules ou des bruits de trafic. Dans un restaurant, ce bruit de fond pourrait surmonter et bloquer des conversations proches en l'absence de la possibilité de soustractions selon l'invention. L'amplificateur différentiel 26 comporte également une entrée de capteur téléphonique 14 amplifiée par un tampon d'entrée 18 et une entrée de capteur auxiliaire 16 amplifiée par un tampon d'entrée 24. La sortie de l'amplificateur différentiel 26 est appliquée à un commu- tateur 30 actionné par la voix. Le commutateur 30 est réglé pour détecter des niveaux seuil d'entrée minimale et il sert à commander l'alimentation des composants électroniques de la prothèse auditive, permettant ainsi d'économiser l'énergie quand l'unité n'est pas utilisée et lorsqu'il n'y a pas lieu d'amplifier des sons. La sortie du commutateur 30 délivre un signal analogique qui est appliqué à un circuit 32 de filtrage à condensateurs commutés. Ce circuit de filtrage 32 permet un traitement à commandes numériques des signaux analogiques de son. Le circuit 32 peut comporter un seul circuit intégré hybride MOS, comme le double filtre à commutateurs commutés monolithique universel MF10 de National Semiconductor, comprenant des amplificateurs opérationnels, des condensateurs et des-commutateurs MOS. Ce dispositif comporte des condensateurs dont les rapports sont déterminés, formés dans un substrat de circuit intégré commun, le commutateur MOS appliquant le signal d'entrée à un premier condensateur et connectant ensuite le premier condensateur à un second tout en déconnectant l'entrée du premier. Il en résulte une charge commandée du second condensateur par une bande de fréquence sélectionnée présente dans le signal d'entrée. Un groupe de filtre passe-bande est prévu pour couvrir la plage voulue des signaux sonores, la bande de chaque filtre étant réglable numériquement. La sortie de chaque filtre passe-bande est appliquée à un amplificateur à réglage numérique qui sert à amplifier séparément chaque bande sélectionnée en fonction des besoins de l'utilisateur. Les sorties des bandes de fréquence amplifiées respectives sont combinées à la sortie du circuit 32 pour produire un signal de son corrigé. Le circuit de filtrage 32 à condensateurs commutés fonctionne à la commande d'un circuit à microprocesseur 34 en imposant numériquement la fonction de transfert en réponse de fréquence voulue (sélection des bandes et degré d'amplification de chaque bande) au signal d'entrée reçu du commutateur 30. Le circuit de commande à micro- processeur 34 reçoit ses instructions d'uns mémoire perma- nente programmée électriquement 36. En fonctionnement standard, l'audition d'une personne ayant des problèmes auditifs est examinée avec un audiomètre à calculateur. L'audiomètre mesure la perte d'audition dans les paramètres de fréquence centrale de la perte d'audition, de la largeur de bande et de fréquence, autour de chaque fréquence centrale et le pourcentage de pertes d'audition à chaque fréquence centrale. L'audiomètre à calcultateur transforme ces informations en des valeurs numériques représentant la fréquence centrale, la largeur de bande et l'ampli- fication pour chaque bande. Ces valeurs numériques sont ensuite programmées numériquement par l'audiomètre à calculateur en une forme qui convient pour leur mémorisation dans une mémoire permanente programmable et pour le réglage du circuit de filtrage 32 à condensateurs commutés. Deux solutions se présentent pour programmer la mémoire perma- nente 36 sur la correction nécessaire pour l'utilisateur. Dans la première solution, une prise d'entrée 56 est couplée avec la mémoire permanente 36 par l'intermédiaire du microprocesseur 34 pour appliquer le signal de program- mation à la mémoire 36 depuis une sortie de l'audiomètre à calculateur. Dans la seconde solution, la mémoire perma- nente 36 est adaptée pour être défichée du circuit de prothèse auditive et enfichée dans un audiomètre à cal- culateur pour être programmée. La mémoire programmée est alors défichée de l'audiomètre à calculateur et intro- duite dans l'appareil de prothèse auditive programmable. Grâce à cette disposition, un défaut d'audition de l'utilisateur peut être corrigé avec précision. Les bandes de fréquences précises nécessitant une correction sont identifiées par l'audiomètre et le degré de correc- tion de chacune de ces bandes est également identifié. La correction concernant la largeur de bande et la fré- quence centrale de chaque bande et de son amplification est mémorisée dans la mémoire permanente programmable 36 pour obtenir une prothèse auditive programmée selon les besoins de l'utilisateur. La figure 3 est un schéma partiellement simplifié d'un circuit de filtrage 32 à condensateurs commutés, comprenant le filtre à condensateurs commuté de National Semiconductor MF10. L'entrée provenant du commutateur à commande vocale 30 est appliquée par une résistance variable R1 à une broche d'entrée 62 pour former un signal d'entrée de l'amplificateur opérationnel 64. L'autre entrée de l'amplificateur opérationnel 64 est connectée à la masse par la broche d'entrée 66. Une seconde résis- tance variable R2 est connectée entre la broche d'entrée 62 et la broche d'entrée 62 et la broche d'entrée 68, aux bornes de l'amplificateur opérationnel 64. La sortie de l'amplificateur opérationnel 64 est appliquée à l'entrée d'un intégrateur 70 dont la sortie est connectée à la broche de sortie 72. Une troisième résistance variable R3 est connectée entre les broches 62 et 72. Un circuit d'horloge variable 74 est connecté à l'intégrateur 70. La sortie du filtre à condensateurs commutés de National Semiconductor, à la broche 72, est appliquée à un amplifi- cateur opérationnel commandé 76 dont la sortie est appliquée à un circuit de réglage silencieux 42. Pour commander la fréquence centrale et la largeur de bande du circuit de filtrage 32 à condensateurs commutés, la fréquence de l'horloge 74 et les valeurs des résistances R1, R2 et R3 sont établies numériquement par le circuit de commande 34, sur les lignes 78, 80, 82 et 84, par exemple par des portes MOS. D'une façon similaire, le degré d'amplification de la bande passante est commandé par le circuit de commande 34 au moyen de la ligne 86 connectée à l'amplificateur opérationnel 76. Dans le cas du dispositif de National Semiconductor, la fréquence centrale de la sortie fo est égale à la fréquence d'horloge divisée par 50 ou par 100 en fonction du réglage des entrées de la pastille de circuit. Le gain de bandes passantes à fo est égal à -R3/R1. Le facteur de qualité de sortie Q est égal à fo/BW qui est égal à R3/R2. La largeur de bande BW est égale à -3dB de la sortie de bande passante. Grâce à l'utilisation des filtres de condensateurs commutés, un circuit de filtre relativement peu coûteux, - nécessitant un nombre minimal de composants extérieurs est obtenu permettant une programmation numérique. Les filtres de ce genre sont extrêmement précis car la coupure et la stabilité de fréquence dépend directement de la stabilité de l'horloge extérieure. Pour en revenir à la figure 1, la sortie du circuit de filtrage 32 des condensateurs commutés est connectée à un circuit de réglage silencieux 42. Ce dernier est réglé par une commande de réglage silencieux 44 pour permettre à l'utilisateur de régler le seuil du signal qu'il doit entendre. La sortie du circuit de réglage silencieux 42 est reliée à l'écouteur 50 par la commande de volume principal 46 et l'amplificateur de sortie 48. La figure 2 est une coupe schématique longitudinale d'un appareil selon l'invention, dans lequel la commande équilibrée différentielle 28, la commande de réglage silencieux 44 et la commande de volume principale 46 sont montées sur le boitier de prothèse 54 de manière à rester accessibles quand ce boitier 54 est fermé. Un commutateur d'alimentation principale 40 est connecté à la commande de volume 46. La pile 38 est montée dans le boitier de prothèse 54, de même que le circuit de filtrage 32 à condensateurs est commuté, le circuit de commande par microprocesseur 34 et la mémoire permanente programmable électriquement 36. Cette mémoire 36 peut être une unité enfichable. Un boitier 52 de circuit d'ampli- ficateur qui contient plusieurs amplificateurs opération- nels utilisés selon l'invention pour amplifier le signal de son est également monté dans le boitier de prothèse 54. Le microphone avant 10 et le microphone arrière 12 sont positionnés dans le boitier 54 de manière que le microphone avant 10 reçoive des sons par l'orifice avant a et que le microphone arrière 12 reçoive des sons par l'orifice arrière 12a. Les orifices de son 10a et 12a peuvent être orientés dans des directions différentes, séparées de préférence de plus de 90 . L'écouteur 50 est monté dans le boitier de prothèse 54 de manière à pénétrer dans le canal auditif lorsque le boitier est placé derrière l'oreille. Le mode de réalisation décrit ci-dessus comporte plusieurs commandes extérieures mais éventuellement, une seule commande de volume peut être prévue, les autres commandes étant programmées par le circuit de commande 34 et la mémoire permanente 36, ou réglées préalablement par un réglage manuel intérieur. Il apparaît ainsi qu'une prothèse auditive à entrées différentielles avec une réponse en fréquence programmable peut être réalisée selon l'invention, permettant de fournir à une personne ayant des pertes auditives, une prothèse auditive de prix réduit et étalonnée de façon personnelle. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au mode de réalisation décrit et illustré à titre d'exemple nullement limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de prothèse auditive, caractérisé en ce qu'il comporte un premier microphone (10) dont l'entrée est orientée dans une première direction, un second microphone (12) dont l'entrée est orientée dans une seconde direction différente de ladite première direction, un circuit soustractif (26) qui reçoit les signaux de sortie de son dudit premier et dudit second microphones et qui soustrait l'un de l'autre lesdits signaux de son de manière à produire un signal de son global, et un transducteur électro-acoustique (50) positionné pour appliquer un signal acoustique à l'utilisateur de l'appareil de prothèse auditive en réponse audit signal de son global. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première et ladite seconde directions sont séparées de plusd e 90 . 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit circuit soustractif (26) est un amplificateur opérationnel à entrées différentielles. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'amplificateur opérationnel (26) à entrées différentielles comporte en outre une commande d'équilibre (28) pour régler le rapport d'entrée entre ledit premeir microphone et ledit second microphone. 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'entrée téléphonique (14) permettant le couplage dudit appareil de prothèse auditive avec un appareil téléphonqiue. 6. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif d'entrée auxiliaire (16) permettant le couplage dudit appareil de prothèse auditive avec une source auxiliaire de signaux de son. 7. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un commutateur (30) actionné par la voix couplé entre l'un au moins desdits microphones ledit transducteur électro-acoustique pour commander sélectivement ledit appareil de prothèse auditive en réponse à des entrées de son, de manière à réduire au minimum la consommation d'énergie par l'appareil de prothèse. 8. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (28) pour couper sélec- tivement, au moins partiellement,- la partie du signal de son global représentée par ledit second microphone de manière que des sons provenant de sources distantes passent par ledit circuit soustractif. 9. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de filtrage à bandes passantes (32) connecté entre ledit circuit soustractif et ledit transducteur électro-acoustique, pour diviser ledit signal de son global en plusieurs bandes de fréquences, un dispositif (42) pour amplifier chacune desdites bandes d'un gain déterminé représentant la correction appropriée pour l'utilisateur de l'appareil de prothèse auditive, un dispositif (36) pour régler sélectivement la fréquence centrale et la largeur de bande de l'une au moins desdites bandes de fréquence et un dispositif pour combiner les sorties dudit dispositif d'amplification en un signal de son corrigé. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif numérique (36) destiné à régler sélectivement la fréquence centrale et la largeur de bande et comprenant une mémoire permanente programmable électriquement pour mémoriser les instructions de ces réglages. 11. Appareil selon la revendication 10, carac- térisé en ce qu'il comporte un dispositif (56) pour appliquer un signal de programmation à ladite mémoire permanente programmable électriquement pour sa programmation sélec- tive. 12. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite mémoire permanente programmable élec- triquement (36) est une unité enfichable permettant la substitution d'une mémoire permanente programmable élec- triquement, programmée pour un utilisateur particulier. 13. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif numérique (36) destiné à régler le niveau d'amplification de chacun desdits dispositifs d'amplification, et comprenant une mémoire permanente programmable électriquement pour mémoriser les instructions pour ces réglages. 14. Appareil selon la revendication 10, carac- térisé en ce qu'il comporte un dispositif numérique (36) destiné à régler le niveau d'amplification de chacun desdits dispositifs d'amplification, ladite mémoire perma- nente programmable électriquement mémorisant des instruc- tions pour la commande de ce réglage. 15. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (56) destiné à appliquer un signal de programmation à ladite mémoire permanente programmable électriquement pour sa programmation sélec- tive. 16. Appareil selon la revendication 14, caracté- risé en ce que ladite mémoire permanente programmable électriquement (36) est une unité enfichable pour la substitution d'une mémoire permanente programmable élec- triquement programmée pour un utilisateur particulier. 17. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le filtre passe-bande (32) comporte des circuits de filtrage à condensateurs commutés. 18. Appareil de prothèse auditive, caractérisé en ce qu'il comporte des microphones (10,12) destinés à recevoir un signal de son, un filtre passe bande (32) destiné à diviser ledit signal de son en plusieurs bandes de fréquences, un dispositif (42) d'amplification des chacune desdites bandes d'un gain déterminé représentant la correction appropriée de l'utilisateur de la prothèse auditive, un dispositif (34, 36) destiné à régler sélec- tivement la fréquence centrale de l'une au moins desdites bandes de fréquence, un dispositif pour combiner les sorties dudit dispositif d'amplification en un signal de son corrigé et un transducteur électroacoustique (50) positionné de manière à appliquer un signal acoustique à l'utilisateur de l'appareil de prothèse auditive en réponse au signal de son global. 19. Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (36) destiné à régler sélectivement la largeur de bande de l'une au moins desdites bandes. 20. Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (36) destiné à régler sélectivement la fréquence centrale et la largeur de bande de plusieurs desdites bandes de fréquences. 21. Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif numérique (36) destiné à régler sélectivement ladite fréquence centrale et la largeur de bande, comprenant une mémoire permanente programmable électriquement, et mémorise les instructions pour ces réglages. 22. Appareil selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (56) destiné à appliquer un signal de programmation à ladite mémoire programmable électriquement pour sa programmation sélective. 23. Appareil selon la revendication 22, caractérisé en ce que ladite mémoire permanente programmable électri- quement (36) est une unité enfichable permettant la substitution d'une mémoire programmable électriquement programmée pour un utilisateur particulier. 24. Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif numérique (36) destiné à régler le niveau d'amplification de chacun desdits dispositifs d'amplification, comprenant une mémoire permanente programmable électriquement pour mémoriser les instructions pour ces réglages. 25. Appareil selon la revendication 24, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif numérique (36) destiné à régler le niveau d'amplification de chacun desdits dispo- sitifs d'amplification, ladite mémoire permanente program- mable électriquement mémorisant des instructions de commande de ces réglages. 26. Appareil selon la revendication 25, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (56) destiné à appliquer un signal de programmation à ladite mémoire permanente programmable électriquement pour sa programmation sélective. 27. Appareil selon la revendication 24, caractérisé en ce que ladite mémoire permanente programmable électri- quement (36) est une unité enfichable pour la substitution d'une mémoire permanente programmable électriquement programmée pour un utilisateur particulier. 28. Appareil selon la revendication 18, caractéri- sé en ce que le filtre passe-bande (32) comporte des circuits de filtrage de condensateurs commutés.