Brevet FR3081659A1 — publié le 20191129

ECOUTEUR EXTRA-AURICULAIRE A VIBREUR(S), DESTINE(S) A ETRE POSITIONNE(S) EN REGARD DU CARTILAGE ARRIERE DE LA CONQUE D'UNE OREILLE HUMAINE Domaine technique La présente invention concerne le domaine général de la conduction osseuse, aussi appelé ostéophonie et plus particulièrement de la conduction cartilagineuse Elle concerne plus particulièrement la réalisation d'écouteurs extra-auriculaire à vibreur(s) adapté(s) pour la conduction osseuse. Par «vibreur», on entend un transducteur électromécanique qui convertit les signaux électriques en vibrations mécaniques ou un transducteur électroacoustique qui convertit une tension électrique en une pression acoustique ou un gradient de pression, afin de transmettre le son à l'oreille interne à travers les cartilages puis os du crâne. Un vibreur conforme à l'invention peut être un élément vibrant par effet piézoélectrique. Etat de la technique En conduction aérienne, le son est véhiculé par l'air sous forme d'onde sonores. Ces ondes sonores, provenant de l'oreille externe (conduit auditif) d'un individu, font vibrer la membrane du tympan. Ces vibrations sont alors transmises par les osselets jusqu'à l'oreille interne qui a pour rôle de convertir les vibrations en impulsions nerveuses. En conduction osseuse/cartilagineuse, le son est véhiculé directement sous forme de micro-vibration via les os et les tissus mous (cartilages) jusqu'à l'oreille interne. La génération des vibrations est assurée par un vibreur dit à conduction osseuse. De nombreux appareils sonores par conduction osseuse ont déjà été proposés. Ainsi, le brevet US9554206B2 propose un appareil sonore par conduction osseuse, à mettre autour de la tête, dont un mode consiste à venir positionner le transducteur piézoélectrique qui est logé dans un boitier rigide, sur le cartilage avant des oreilles de l'utilisateur et un autre mode consiste à le positionner sur le cartilage arrière de l'oreille humaine. Les demandes de brevet US2014/0185822 et US2014/0185837, au nom du même déposant PANASONIC, proposent ce même type d'appareil mais avec un positionnement du transducteur piézoélectrique plutôt sur la tempe d'un utilisateur avec un montage selon lequel le transducteur est pris en sandwich entre deux bandes en matériau élastique, comme du caoutchouc. Le brevet U59143848B2, au nom de la société GOOGLE, divulgue des lunettes connectées qui peuvent transmettre le son par conduction osseuse, et dans lesquelles le 2 transducteur est logé dans un boitier en bout d'une branche de lunettes, le boitier étant en élastomère en silicone de dureté 55A ou en polyuréthane 30A, 60A avec une base définissant une partie centrale de logement et qui est entourée de lèvres. La société Aftershokz a commercialisé un dispositif comprenant deux écouteurs qui intègrent chacun un vibreur de conduction osseuse et qui sont reliés entre eux par une branche qui vient se positionner sensiblement à l'horizontal en haut du cou de l'utilisateur L'ensemble de ces dispositifs proposés présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord, quel que soit le choix de leur design (casque, lunettes, écouteurs discrets ou reliés par une branche de maintien), la plupart n'est pas réellement optimisée et pas vraiment adaptée à des utilisateurs sportifs, tels que des cyclistes. En outre, ils laissent en suspens la résolution d'un certain nombre de problèmes techniques liés à l'intégration de vibreurs de conduction osseuse dans le produit final. En effet, lorsqu'un vibreur est mis en contact avec une matière, celle-ci peut agir soit en réfléchissant les vibrations émises sous forme d'ondes sonores audibles par voie aérienne, ce que l'on désigne usuellement par un effet « haut-parleur », soit en absorbant les vibrations, soit en les transmettant directement. En ce qui concerne l'effet haut-parleur, l'ensemble des produits proposés commercialement ne réduit pas l'effet haut-parleur mais au contraire l'utilise pour augmenter l'intensité sonore. Sur certains produits, les études montrent que la proportion d'écoute par conduction aérienne peut devenir supérieure à l'écoute par conduction osseuse. De cette manière, les fabricants contournent le problème et ils peuvent utiliser des vibreurs de faible puissance et embarquer l'électronique de commande et la batterie dans le produit, à l'instar du produit précité de la société Aftershokz. En pratique, en plus du fait que les personnes qui sont dans l'entourage de l'utilisateur peuvent clairement entendre les sons émis par les écouteurs, l'utilisateur a généralement un ressenti désagréable de vibrations au niveau de son os zygomatique. De plus, lorsque le vibreur est dans une cavité d'air à l'intérieur de n'importe quel matériau, une très faible création d'onde sonore par réflexion peut générer un fort effet dit de caisse de résonance. En ce qui concerne l'absorption et la transmission directe, on constate que pour l'ensemble des produits commercialisés, les pertes d'intensité sonore peuvent être importantes. 3 Il existe donc un besoin pour améliorer le design des écouteurs par ostéophonie existants, le confort des utilisateurs, en termes de qualité d'écoute et de ressentis et également à réduire la nuisance sonore pour les individus à proximité des utilisateurs de tels écouteurs. Le but de l'invention est de répondre au moins en partie à ce besoin. Exposé de l'invention Pour ce faire, l'invention concerne sous l'un de aspects, un écouteur extra-auriculaire comportant : - une coque de fixation, - un ou plusieurs vibreurs fixé(s) sur la coque, - un fil métallique formant une armature, adapté pour être conformé par déformation plastique à la forme de la conque de l'oreille d'un utilisateur, - un sachet sous vide ou contenant une huile dans laquelle le(s) vibreur(s) est(sont) immergé(s), - une enveloppe d'encapsulation hermétique autour de la coque de fixation, du fil métallique d'armature, et du sachet contenant le (les) vibreur(s), l'enveloppe étant destinée à être positionnée autour de et contre la conque de l'oreille d'un utilisateur avec le(s) vibreur(s) en regard du cartilage arrière de la conque, l'enveloppe étant en matériau élastomère ou un gel choisi parmi le silicone, le polyuréthane (PU), ou un élastomère thermoplastique ou une combinaison de ceux-ci. Ainsi, l'invention consiste essentiellement en un choix judicieux à la fois de design de la coque, du fil d'armature et de l'enveloppe de l'écouteur pour venir positionner le ou les vibreurs sur le cartilage arrière de la conque d'une oreille humaine et d'un vide ou d'une huile d'immersion et d'un ou des matériaux élastomère d'encapsulation qui permettent de minimiser conjointement les effets de caisse de résonance et haut-parleur. Le positionnement du(des) vibreur(s) au plus près du cartilage arrière permet de fonctionner à l'interface en totale conduction cartilagineuse, ce qui restitue une intensité sonore bien plus importante que pour une conduction osseuse. Le fait d' encapsuler complètement les vibreurs d'abord dans un sachet sous vide ou d'huile puis dans des matériaux élastomère permet de réduire considérablement les réflexions des vibrations générées et donc permet de minimiser grandement l'effet de caisse de résonance et l'effet de haut-parleur. Au final, l'utilisateur dispose d'un écouteur au design parfaitement adapté à son oreille, avec une très grande qualité d'écoute avec un son qui n'est pas diffusé dans l'environnement ambiant. 4 A contrario, l'utilisateur peut tout en écoutant les sons émis depuis les vibreurs, percevoir les bruits environnants, ce qui est avantageux en termes de sécurité, en particulier si l'utilisateur est un cycliste urbain voire un automobiliste. La coque est réalisée en matière plastique injectée. Avantageusement, l'enveloppe est en deux parties dont une première partie formant un corps épousant la forme du fil métallique d'armature et de la coque avec les(s) vibreur(s) fixé(s) et logé(s) dans le sachet d'huile, et une deuxième partie formant un capot de fermeture, rapporté sur la coque. Le corps de l'enveloppe peut être en un matériau élastomère tandis que le capot de fermeture est en gel silicone. De préférence, l'élastomère thermoplastique est choisi parmi un copolyamide thermoplastique (TPA), un copolyester thermoplastique (TPC), un élastomère thermoplastique de polyuréthane (TPU) ou styrénique (TPS), ou oléfinique vulcanisé (TPV), oléfinique non vulcanisé (TPO), ou à base de silicone (TPSIV) ou une combinaison de ceux-ci. L'invention a également pour objet un kit d'écoute extra-auriculaire comprenant : - une paire d'écouteurs tels que celui décrit précédemment ; - un boitier électronique, supportant au moins une interface de commande, et logeant une unité électronique de commande, relié à chacun des deux écouteurs par un câble; - une batterie reliée au boitier électronique par un câble, de type USB. Description détaillée D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée de l'invention faite à titre illustratif et non limitatif en référence aux figures suivantes parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un premier exemple d'écouteur extra-auriculaire selon l'invention, prêt à être installé autour d'une oreille humaine, - la figure 2 est une vue schématique partiellement en transparence de l'écouteur selon la figure 1; - la figure 3 est une vue schématique d'une partie de kit d'écoute comprenant une paire d'écouteurs extra-auriculaire selon les figures 1 et 2 ; - la figure 4 est une vue schématique en perspective d'un deuxième exemple d'écouteur extra-auriculaire selon l'invention, prêt à être installé autour d'une oreille humaine, - la figure 5 est une vue en éclaté de la plupart des composants de l'écouteur de la figure 4; - la figure 6 est une vue schématique en coupe longitudinale de l'écouteur selon les figures 4 et 5. On a représenté en figures 1 et 2, un écouteur extra-auriculaire 1 selon l'invention, globalement désigné par la référence 1. L'écouteur 1 comprend tout d'abord une coque de fixation 2 qui est rigide, et qui peut par exemple être réalisée par injections plastique. Des vibreurs électromécaniques 3 adaptés à la conduction osseuse sont fixés à la coque 2. Les vibreurs 3 sont en outre immergés dans une huile contenue dans un sachet 5 agencé autour des vibreurs 3. L'huile peut être végétale, alimentaire, industrielle... Le sachet 5 peut être en n'importe quel plastique d'épaisseur très fine, typiquement de quelques dizaines de p.m et en matière élastomère thermoplastiques (TPE), ou en TPE à base de copolymères blocs styréniques (TPS). Le(s) fil(s) de transmission des signaux reliés aux vibreurs sont de préférence étanchéifiés par enrobage en silicone pour éviter une remontée de l'huile par capillarité. Le sachet peut être refermée à l'aide d'un fil par un noeud ou tout système de serrage étanche ou par thermo- scellage. Un fil métallique 4 sert d'armature l'écouteur. Le fil 4 est conformé par déformation plastique à la forme de la conque de l'oreille d'un utilisateur. Le fil 4 d'armature peut être directement fixé à la coque 2. La coque de fixation 2, le fil métallique d'armature 4, ainsi que les vibreurs 3 immergés dans le sachet 5 contenant l'huile sont encapsulés dans une enveloppe hermétique 6, destinée à être positionnée autour de et contre la conque de l'oreille Co de l'oreille. Cette enveloppe 6 est réalisée en un matériau élastomère ou un gel choisi parmi le silicone, le polyuréthane (PU), ou un élastomère thermoplastique ou une combinaison de ceux-ci. Outre le confort de contact qu'ils peuvent procurer pour l'utilisateur, ces matériaux permettent de réduire les pertes d'intensité sonore à la fois par réflexion et d'améliorer la qualité sonore par une légère absorption des hautes fréquences. Comme représenté aux figures 1 à 3, l'enveloppe hermétique 6 peut être en deux parties, avec une partie principale formant un corps 60 qui épouse la forme du fil métallique d'armature 4 et de la coque 2 avec les(s) vibreur(s) fixé(s) et immergé(s) dans le sachet d'huile, et une partie formant un capot de fermeture 61 rapporté sur la coque 2. 6 La conformation de l'écouteur avec le fil d'armature 4 et l'agencement des différents composants de l'écouteur 1 permettent de venir positionner les vibreurs 3 au plus près du cartilage arrière. En figure 3, on a représenté brièvement une partie d'un kit d'écoute 7 avec un seul écouteur 1 selon l'invention, l'autre écouteur selon l'invention, non représenté étant identique à l'écouteur 1. L'écouteur 1 est relié par un câble 8 de transmission des signaux électriques à un boitier électronique 9. Ce boitier électronique 9 loge l'unité de commande électronique avec notamment un processeur, un amplificateur, un émetteur/récepteur de communication sans fil, de type Bluetooth®, un microphone et une mémoire. Ce boitier 9 supporte l'interface 90 de volume sonore ou bien encore une interface 91 de changement de fichiers de musique et/ou de radio. Le boitier électronique 9 est alimenté électriquement à une batterie 10 par l'intermédiaire d'un câble 11 prolongé de préférence par une connexion 12 de type USB. Le fonctionnement d'un écouteur extra-auriculaire 1 va maintenant être brièvement expliqué. Les signaux électriques sont envoyés depuis le boitier électronique 9 aux vibreurs 3 de l'écouteur 1. Ces derniers étant agencés en regard de et directement en contact avec le cartilage arrière de la conque Co par l'intermédiaire de l'enveloppe d'encapsulation hermétique 6, les vibrations sonores générées sont complètement transmises audit cartilage. Du fait de ce positionnement et de la moindre perte de l'intensité des vibrations par l'enveloppe d'encapsulation hermétique 6, la qualité du son perçu par l'utilisateur est très bonne et ce uniquement par la conduction du son par la voie cartilagineuse. Les figures 4 à 6 représentent un autre mode d'un écouteur extra-auriculaire selon l'invention, selon lequel la coque 2 avec les vibreurs 3 immergés dans le sachet 5 sont complètement encapsulés avec le fil métallique d'armature 4 par le corps 60 de l'enveloppe 6. D'autres variantes et améliorations peuvent être prévues sans pour autant sortir du cadre de l'invention. L'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits; on peut notamment combiner entre elles des caractéristiques de l'exemple REVENDICATIONS1. Ecouteur extra-auriculaire (1), comportant : - une coque de fixation (2), - un ou plusieurs vibreurs (3) fixé(s) sur la coque, - un fil métallique (4) formant une armature, adapté pour être conformé par déformation plastique à la forme de la conque de l'oreille d'un utilisateur, - un sachet (5) sous vide ou contenant une huile dans laquelle le(s) vibreur(s) est(sont) immergé(s), - une enveloppe d'encapsulation hermétique (6) autour de la coque de fixation, du fil métallique d'armature, et du sachet contenant le (les) vibreur(s), l'enveloppe étant destinée à être positionnée autour de et contre la conque de l'oreille d'un utilisateur avec le(s) vibreur(s) en regard du cartilage arrière de la conque, l'enveloppe étant en matériau élastomère ou un gel choisi parmi le silicone, le polyuréthane (PU), ou un élastomère thermoplastique ou une combinaison de ceux-ci. 2. Ecouteur extra-auriculaire (1) selon la revendication 1, la coque étant réalisée en matière plastique injectée. 3. Ecouteur extra-auriculaire (1) selon la revendication 1 ou 2, l'enveloppe étant en deux parties (60, 61) dont une première partie formant un corps épousant la forme du fil métallique d'armature et de la coque avec les(s) vibreur(s) fixé(s) et logé(s) dans le sachet, et une deuxième partie formant un capot de fermeture, rapporté sur la coque. 4. Ecouteur extra-auriculaire (1) selon la revendication 3, le corps (60) de l'enveloppe étant en un matériau élastomère tandis que le capot de fermeture (61) est en gel silicone. 5. Ecouteur extra-auriculaire (1) selon l'une des revendications précédentes, l'élastomère thermoplastique étant choisi parmi un copolyamide thermoplastique (TPA), un eopolyester thermoplastique (TPC), un élastomère thermoplastique de polyuréthane (TPU) ou styrénique (TPS), ou oléfinique vulcanisé (TPV), oléfinique non vulcanisé (TPO), ou à base de silicone (TPSIV) ou une combinaison de ceux-ci. 8 6. Kit d'écoute extra-auriculaire (7) comprenant : - une paire d'écouteurs (1) selon l'une des revendications précédentes, - un boitier électronique (9), supportant au moins une interface de commande, et logeant une unité électronique de commande, relié à chacun des deux écouteurs par un câble (8) ; - une batterie (10) reliée au boitier électronique par un câble (11), de type USB