Brevet FR2598909A1 — publié le 19871127

perfectionnements aux dispositifs de prothèse auditive. L'invention est relative aux dispositifs de prothèse auditive destinés aux sourds et dans lesquels les 5 sons émis dans une portion au moins du spectre aigu, sons normalement inaudibles auxdits sourds, sont transposés en d'autres sons de "compensation" situés dans la zone grave audible du spectre acoustique. Certains dispositifs de ce genre ont été propo10 sés par les brevets France n' 1 382 916 et n' 2 494 988. L'invention a pour but, surtout, de rendre les dispositifs du genre en question tels que les sons transposés par eux dans la zone grave du spectre comprennent des informations relatives non seulement à la 15 hauteur et à l'intensité des signaux sonores à percevoir. mais aussi aux timbres ou composantes laryngées de ces signaux. A cet effet, les dispositifs de prothèse auditive du genre ci-dessus comprennent encore, d'une façon en 20 soi connue, des moyens transducteurs pour transformer les signaux acoustiques à traiter en des signaux électriques, des moyens pour prélever au moins une tranche particulière xi d'ordre,j. de chacun de ces signaux électriques, comprise dans une gamme prédéterminée de 25 fréquences élevées, c'est-à-dire correspondant à des sons aigus, fréquences comprises entre entre fi min et fi max' i étant un entier compris entre 1 et 3 et croissant dans le même sens que les fréquences des tranches considérées, des moyens pour élaborer à,partir de cha30 cune de ces tranches xi un signal de compensation Si i i compris dans une gamme de fréquences basses, c'est- àdire correspondant à des sons graves, fréquences comprises entre Fi min et Fi max' les gammes basses correspondant aux différents sons de compensation Si étant 35 distinctes les unes des autres, des moyens pour additionner les différents signaux de compensation Si ainsi élaborés et des moyens de transduction pour transformer le signal-somme ainsi obtenu en un signal applicable au sourd i traiter de façon i être perceptible par lui. Selon l'invention, les dispositifs de prothèse 5 auditive ainsi définis sont caractérisés en ce que les moyens pour élaborer chaque signal de compensation Si comprennent des moyens pour multiplier la tranche de signal xi correspondante par un signal x'i qui est ou bien identique à cette tranche de signal xi ou bien dé10 duit de cette dernière par égalisation d'amplitude. de façon à former un signal-produit Xi. et des moyens pour prélever, dans ce signal-produit Xi. à l'aide d'un filtre passe-bande. la portion dudit signal-produit dont la fréquence basse est comprise dans la gamme de fréquences 15 Fi min à F max portion qui constitue le signal de comFi min iFimx pensation Si désiré. Les demandeurs ont en effet découvert que les signaux-produits Xi considérés comportent de telles portions à fréquence basse en raison des propriétés affé20 rentes aux produits des lignes trigonométriques. Il se trouve en effet que chacun des signaux xi peut être décomposé en une série de Fourier. c'est-idire en une multitude de composants sinusoïdaux du type A cos 2inft + t sin 2TLft (1). formule dans laquelle I et g désignent des constantes et f. *la fréquence d'oscillation du composant considéré. fréquence comprise entre les deux limites fi min et fi max Si l'on considère. en plus du composant qui 30 vient d'être défini, un second composant compris par le mime signal xi et défini par la formule a cos 2Tf't + b sin 21Lf't (2). dans laquelle a et b désignent encore deux constantes et f'. la fréquence de ce second composant. comprise 35 comme j entre les deux limites fi min et fi max et si l'on multiplie ces deux composants l'un par l'autre, le produit fait apparaitre non seulement des termes en cos 2 Ts (f+f')t et sin 2 T(f+f')t mais également des termes en cos 2.(f-f')t et sin 2 (f-f')t. Plus généralement, si l'on multiplie le signal 5 xi par lui-même, le signal-produit Xi fait apparaître des composants sinusoïdaux oscillant à. quasiment toutes les fréquences du type f-f' correspondant à des différences de deux fréquences quelconques comprises dans la gamme de f. min à f. max Parmi'les innombrables différences de fréquences ainsi définies, un certain nombre se trouvent nécessairement dans les gammes de basses fréquences désirées pour les sons graves de compensation, et c'est ce qui permet d'obtenir de tels sons graves, sons respectant 15 intégralement les formes temporelles des sons aigus à représenter. Ce respect des formes temporelles permet de transposer vers les graves non seulement les hauteurs et intensités des tranches aiguës prélevées, mais aussi 20 leurs timbres, ce qui accroit considérablement l'intelligibilité des sons traités. Dans des modes de réalisation avantageux, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - le nombre _ des tranches de signal xi à fréquence élevée qui sont prélevées dans les signaux électriques à traiter est égal à deux, la première tranche étant comprise entre 1500 et 3500 Hz et la seconde, entre 5000 et 7000 Hz, - dans un dispositif selon l'alinéa précédent, les gammes de fréquences graves choisies pour les sons de compensation S1 et S2 sont respectivement de 800 à 1000 Hz et de 1050 à 1200 Hz, - dans un dispositif selon l'alinéa qui précède le pré35 cédent, les gammes de fréquences graves choisies pour les sons de compensation S1 et S2 sont respectivement Z598909 de 800 à 1200 Hz et de 1250 à 1900 Hz. L'invention comprend. mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va déc-rire des modes de réalisation préférés de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. La figure 1. de ce dessin. est un schéma d'un dispositif de prothèse auditive établi selon l'invention. La figure 2 est un triple sonagramme permettant de comprendre l'intérêt de l'invention. Le dispositif considéré comprend. d'une façon connue en soi - un microphone 1 propre à transformer chacun des signaux acoustiques A qu'il reçoit en un signal électrique E dont les amplitudes et fréquences sont propor20 tionnelles à celles dudit signal A. - un filtre passe-bande 2 laissant passer toute la portion So dudit signal E dont la fréquence est comprise entre une première fréquence très basse F - de o min l'ordre de 60 Hz et une seconde fréquence F qui o max dépend du degré de surdité à traiter et qui est généralement comprise entre 500 et 1200 Hz. étant par exemple de 800 Hz, - a voies électriques V. montées en parallèle sur le i filtre 2 et propres à élaborer chacune un signal élec30 trique de compensation Si. le nombre n étant un entier compris entre 1 et 3 et l'indice j. un entier compris entre 1 et n. limites incluses. - un additionneur 3 propre à faire la somme S des signaux SO et Si, - et un haut-parleur 4 propre à transformer le signal électrique S en un signal acoustique B qui est exploité de toute façon désirable et en particulier appliqué a l'oreille d'un sourd. D'une façon encore connue en soi, les voies V.i comprennent chacune: un filtre passe-bande 5i propre à.prélever, dans le signal électrique E. une tranche xi du spectre aigu inaudible aux sourds, l'ensemble de ces tranches x.i comprenant les portions, de la parole, les plus utiles 10 à l'intelligibilité de cette parole, - et des moyens pour élaborer des signaux de compensation Si à partir de ces tranches xi, signaux compris respectivement dans des gammes distinctes de fréquences basses correspondant à des sons audibles par 15 le sourd. C'est plus particulièrement à ces derniers moyens d'élaboration que se rapporte l'invention. Lesdits moyens comprennent essentiellement, pour chaque voie Vi: - un multiplicateur 6i propre à multiplier la tranche xi par elle-même ou par un signal épuré x'i obtenu à partir de x. par égalisation d'amplitude, ce qui donne un signal-produit Xi., - et un filtre passe-bande 7.i traversé par la seule por25 tion, du signal-produit X., qui est comprise entre deux fréquences basses F.i min et F. max i min i ax Chacune de ces fréquences basses est à la fois supérieure à Fo max et comprise dans la gamme des fréquences audibles par le sourd à traiter. De plus, de préférence, on choisit chaque fois Fi max Ce sont les sorties des filtres 7i qui constituent les signaux de compensation Si désirés. L'égalisation d'amplitude signalée ci-dessus 35 consiste à rendre égaux à 1 les coefficients a, b. a' et b' des formules (1) et (2) ci-dessus. Elle est obtenue en faisant traverser par les tranches de signal xi à épurer des amplificateurs à gain contrôlé (ACG) 8.. i Avant d'être additionnés au signal S dans l'ado ditionneur 3, les signaux de compensation S. peuvent être amplifiés de façon à tenir compte du fait que la gamme de fréquences basses qui définit la bande du filtrage de chacun d'eux s'étend sur seulement une petite portion de l'ensemble du spectre acoustique: c'est 10 ainsi que l'étendue de ladite gamme est par exemple de l'ordre de 200 à 500 Hz alors que le spectre acoustique considéré est de l'ordre de 8000 Hz. Les signaux de compensation Si élaborés par la multiplication et le filtrage ci-dessus mentionnés ne 15 peuvent être que des harmoniques des signaux xi qui leur ont donné naissance. Ils sont donc synchronisés temporellement avec ces derniers et varient rigoureusement comme eux, et en même temps que ceux-ci. On observe donc ici une transposition immédiate, en temps réel, des sons à rendre intelligibles, ce qui présente un avantage important sur les appareils de prothése auditive pour lesquels le traitement des sons acoustiques reçus conduit à l'émission différée d'autres 25 sons élaborés à partir d'au moins une composante desdits sons reçus. Sur la figure 1 on a supposé que le nombre j des voies V. était égal à deux. Les fréquences élevées de prélèvement des deux 30 tranches x1 et x2 sont alors avantageusement comprises, respectivement, dans la gamme 1500 Hz à 1200 Hz. Selon une variante, applicable à une surdité sévère, mais moins profonde que la précédente, les sons de compensation S1 et S2 sont respectivement compris dans la gamme 800-1200 Hz et dans la gamme 1250-1900 Hz. C'est à cette dernière variante que correspon10 dent les trois sonagrammes comparés de la figure 2. Pour chacun de ces graphiques, la fréquence est portée en ordonnées et on a porté en abcisses le temps correspondant à l'émission de la phrase "des unités des sons". Le sonagramme a du haut de la figure 2 correspond à une audition normale. Le sonagramme g du milieu correspond à ce qui est entendu par un sourd profond non équipé de prothèse, c'est-à-dire à la portion, du message acoustique consi20 déré, qui est filtrée supérieurement à 800 Hz. Enfin le sonagramme c du bas correspond à ce qu'entend un patient affecté d'une surdité sévère équipé d'une prothèse conforme à l'invention. Les rayures verticales représentent les transi25 toires des composantes laryngées des sons, ou "timbres" de ces sons. On voit que l'invention permet d'incorporer aux sons graves reconstitués artificiellement et perceptibles par le sourd, non seulement les "sifflements" ou 30 composantes aigues de la parole (correspondant en particulier aux sons en "z" ou en "s"), mais aussi les timbres des voyelles. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation envisagé, on obtient un dispositif de pro35 thèse auditive dont la constitution, le fonctionnement et les avantages (en particulier celui de conférer automatiquement et instantanément aux sons artificiels graves reconstitués les caractéristiques temporelles ou "timbres des sons naturels à percevoir) résultent suf5 fisamment de ce qui précède. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède. l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en 10 embrasse, au contraire. toutes les variantes, notamment celles o les dispositifs de prothèse auditive considérés seraient agencés de façon i faire correspondre i chaque son traité un signal encore perceptible par le sourd i assister, mais pas obligatoirement acoustique, 15 en particulier un signal impulsionnel applicable audit sourd de toute manière désirable perceptible par lui. cette application étant par exemple effectuée électriquement sur son nerf auditif, ou encore mécaniquement sur sa peau à l'aide d'un vibrateur approprié. REVENDICATIONS 1. Dispositif de prothèse auditive comprenant des moyens transducteurs (1) pour transformer les si5 gnaux acoustiques à traiter (A) en des signaux électriques (E). des moyens (5i) pour prélever au moins une tranche particulière xi d'ordre i, de chacun de ces signaux électriques, comprise dans une gamme prédéterminée de fréquences élevées, c'est-à-dire correspondant à des 10 sons aigus, 'fréquences comprises entre entre fi min et fi max' i étant un entier compris entre 1 et 3 et croissant dans le même sens que les fréquences des tranches considérées. des moyens pour élaborer à partir de chacune de ces tranches xi un signal de compensation Si 15 compris dans une gamme de fréquences basses, c'est-àdire correspondant à des sons graves, fréquences comprises entre Fi min et Fi max' les gammes basses correspondant aux différents sons de compensation Si étant distinctes les unes des autres, des moyens (3) pour 20 additionner les différents signaux de compensation Si ainsi élaborés et des moyens de transduction (4) pour transformer le signal-somme ainsi obtenu en un signal (B) applicable au sourd à traiter de façon à être perceptible par lui, caractérisé en ce que les moyens pour 25 élaborer chaque signal de compensation Si comprennent des moyens (6i) pour multiplier la tranche de signal xi correspondante par un signal x'i qui est ou bien identique à cette tranche de signal xi ou bien déduit de cette dernière par égalisation d'amplitude. de façon à 30 former un signal-produit Xi, et des moyens pour prélever, dans ce signal-produit Xi. à l'aide d'un filtre passe-bande (7i). la portion dudit signal-produit dont la fréquence basse est comprise dans la gamme de fréquences Fi min à Fi max' portion qui constitue le signal 35 de compensation Si désiré. 2. Dispositif de prothèse auditive selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre des tranches de signal xi à fréquence élevée qui sont prélevées dans les signaux électriques à traiter est égal à deux, 5 la première tranche étant comprise entre 1500 et 3500 Hz et la seconde, entre 5000 et 7000 Hz. 3. Dispositif de prothèse auditive selon la revendication 2, caractérisé en ce que les gammes de fréquences graves choisies pour les sons de compensation S1 10 et S2 sont respectivement de 800 à 1000 Hz et de 1050 à 1200 Hz. 4. Dispositif de prothèse auditive selon la revendication 2. caractérisé en ce que les gammes de fréquences graves choisies pour les sons de compensation S1 15 et S2 sont respectivement de 800 à 1200 Hz et de 1250 à 1900 Hz.