Perfectionnements aux dispositifs de prothèse auditive

Description

[0001] L'invention est relative aux dispositifs de prothèse auditive destinés aux sourds et dans lesquels les 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.

[0002] Certains dispositifs de ce genre ont été proposés par les brevets France no 1 382 916 et n⁰ 2 494 988.

[0003] 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 hauteur et à l'intensité des signaux sonores à percevoir, mais aussi aux timbres ou composantes laryngées de ces signaux.

[0004] A cet effet, les dispositifs de prothèse auditive du genre ci-dessus comprennent encore, d'une façon en 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 i, de chacun de ces signaux électriques, comprise dans une gamme prédéterminée de 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 chacune de ces tranches xi un signal de compensation Si compris dans une gamme de fréquences basses, c'est-à-dire 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 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 à traiter de façon à être perceptible par lui.

[0005] Selon l'invention, les dispositifs de prothèse 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 x_i correspondante par un signal x' i qui est ou bien identique à cette tranche de signal x; ou bien déduit 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 Fi min à Fi _max, portion qui constitue le signal de compensation Si désiré.

[0006] Les demandeurs ont en effet découvert que les signaux-produits Xi considérés comportent de telles portions à fréquence basse en raison des propriétés afférentes aux produits des lignes trigonométriques.

[0007] Il se trouve en effet que chacun des signaux x; peut être décomposé en une série de Fourier, c'est-à-dire en une multitude de composants sinusoïdaux du type ^a cos 2πft + b sin 2πft (1 formule dans laquelle et b désignent des constantes et f, la fréquence d'oscillation du composant considéré, fréquence comprise entre les deux limites fi min et fi max.

[0008] Si l'on considère, en plus du composant qui vient d'être défini, un second composant compris par le même signal xi et défini par la formule a' cos 2πf't + b' sin 2πf't (2), dans laquelle a' et b' désignent encore deux constantes et f, la fréquence de ce second composant, comprise comme f 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 apparaître non seulement des termes en cos 2 π (f+f')t et sin 2π (f+f)t mais également des termes en cos 2π (f+f')t et sin 2π (f-f)t.

[0009] Plus généralement, si l'on multiple le signal xi par lui-même, le signal-produit Xi fait apparaitre 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 fi min à fi max.

[0010] 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 permit d'obtenir de tels sons graves, sons respectant intégralement les formes temporelles des sons aigus à représenter.

[0011] Ce respect des formes temporelles permet de transposer vers les graves non seulement les hauteurs et intensités des tranches aiguës prélevées, mais aussi leurs timbres, ce qui accroit considérablement l'intelligibilité des sons traités.

[0012] Dans des modes de réalisation avantageux, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :

- le nombre n des tranches de signal xi à fréquence élévée 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 Si et S₂ sont respectivement de 800 à 1000 Hz et de 1050 à 1200 Hz,

- dans un dispositif selon l'alinéa qui précède le précédent, les gammes de fréquences graves choisies pour les sons de compensation Si et S₂ sont respectivement de 800 à 1200 Hz et de 1250 à 1900 Hz.

[0013] 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.

[0014] Dans ce qui suit, l'on va décrire des modes de réalisation préférés de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative.

[0015] La figure 1, de ce dessin, est un schéma d'un dispositif de prothèse auditive établi selon l'invention.

[0016] La figure 2 est un triple sonagramme permettant de comprendre l'intérêt de l'invention.

[0017] 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 proportionnelles à celles dudit signal A,

- un filtre passe-bande 2 laissant passer toute la portion S_o dudit signal E dont la fréquence est comprise entre une première fréquence très basse Fo min de l'ordre de 60 Hz et une seconde fréquence Fo max qui dépend du degré de surdité à traiter et qui est généralement comprise entre 500 et 1200 Hz, étant par exemple de 800 Hz,

- n voies électriques V; montées en parallèle sur le filtre 2 et propres à élaborer chacune un signal électrique de compensation Si, le nombre n étant un entier compris entre 1 et 3 et l'indice i, 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 à l'oreille d'un sourd.

[0018] D'une façon encore connue en soi, les voies Vi 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 xi comprenant les portions, de la parole, les plus utiles 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 le sourd.

[0019] C'est plus particulièrement à ces derniers moyens d'élaboration que se rapporte l'invention.

[0020] Lesdits moyens comprennent essentiellement, pour chaque voie Vi :

- un multiplicateur 6; propre à multiplier la tranche x_i par elle-même ou par un signal épuré x'i obtenu à partir de x_i par égalisation d'amplitude, ce qui donne un signal-produit Xi,

- et un filtre passe-bande 7i traversé par la seule portion, du signal-produit Xi, qui est comprise entre deux fréquences basses Fi min et Fi max.

[0021] Chacune de ces fréquences basses est à la fois supérieure à F_{o max} et comprise dans la gamme des fréquences audibles par le sourd à traiter.

[0022] De plus, de préférence, on choisit chaque fois Fi max < F_(i+1) min.

[0023] Ce sont les sorties des filtres 7i qui constituent les signaux de compensation Si désirés.

[0024] L'égalisation d'amplitude signalée ci-dessus consiste à rendre égaux à 1 les coefficients a, b, a' et b' des formules (1) et (2) ci-dessus.

[0025] Elle est obtenue en faisant traverser par les tranches de signal xi à épurer des amplificateurs à gain contrôlé (ACG) 8i.

[0026] Avant d'être additionnés au signal S_o dans l'additionneur 3, les signaux de compensation Si 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 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.

[0027] Les signaux de compensation Si élaborés par la multiplication et le filtrage ci-dessus mentionnés ne peuvent être que des harmoniques des signaux x; qui leur ont donné naissance.

[0028] Ils sont donc synchronisés temporellement avec ces derniers et varient rigoureusement comme eux, et en même temps que ceux-ci.

[0029] 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 prothèse auditive pour lesquels le traitement des sons acoustiques reçus conduit à l'émission différée d'autres sons élaborés à partir d'au moins une composante desdits sons reçus.

[0030] Sur la figure 1 on a supposé que le nombre n des voies Vi était égal à deux.

[0031] Les fréquences élevées de prélèvement des deux tranches xi et x₂ sont alors avantageusement comprises, respectivement, dans la gamme 1500 Hz (f₁ min) à 3500 Hz (fi max) et dans la gamme 5000 Hz (f₂ min) à 7000 Hz (f₂ max).

[0032] Quant aux sons de compensation Si et S₂, ils sont par exemple compris respectivement dans la gamme 800 Hz (Fi min) à 1000 Hz (Fi max) et dans la gamme 1050 Hz (F₂ min) à 1200 Hz (F₂ max), ce qui correspond à une surdité profonde pour laquelle le sourd n'est apte à percevoir que les sons dont la fréquence est inférieure à 1200 Hz.

[0033] Selon une variante, applicable à une surdité sévère, mais moins profonde que la précédente, les sons de compensation Si et S₂ sons respectivement compris dans la gamme 800-1200 Hz et dans la gamme 1250-1900 Hz.

[0034] C'est à cette dernière variante que correspondent les trois sonagrammes comparés de la figure 2.

[0035] 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".

[0036] Le sonagramme du haut de la figure 2 correspond à une audition normale.

[0037] Le sonagramme b 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 considéré, qui est filtrée supérieurement à 800 Hz.

[0038] 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.

[0039] Les rayures verticales représentent les transitoires des composantes laryngées des sons, ou "timbres" de ces sons.

[0040] On voit que l'invention permet d'incorporer aux sons graves reconstitués artificiellement et perceptibles par le sourd, non seulement les "sifflements" ou composantes aiguës de la parole (correspondant en particulier aux sons en "z" ou en "s"), mais aussi les timbres des voyelles.

[0041] En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation envisagé, on obtient un dispositif de prothèse 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 suffisamment de ce qui précède.

[0042] Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà ce de 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 embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment celles où les dispositifs de prothèse auditive considérés seraient agencés de façon à faire correspondre à chaque son traité un signal encore perceptible par le sourd à assister, mais pas obligatoirement acoustique, en particulier un signal impul- sionnel 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 signaux acoustiques à traiter (A) en des signaux électriques (E), des moyens (5i) pour prélever au moins une tranche particulière x; d'ordre i, de chacun de ces signaux électriques, comprise dans une gamme prédéterminée de fréquences élevées, c'est-à-dire correspondant à des sons aigus, fréquences comprises entre fi min et fi max, i étant un entier compris entre 1 et 3 et croissant dans le même sens que les fréquences à partir de chacune de ces tranches x_i un signal de compensation Si compris dans une gamme de fréquences basses, c'est-à-dire 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 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 élaborer chaque signal de compensation Si comprennent des moyens (6i) pour multiplier la tranche de signal x; 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 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 de compensation Si désiré.

2. Dispositif de prothèse auditive selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre des tranches de signal x; 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.

3. Dispositif de prothèse auditive selon la revendication 2, caractérisé en ce que les gammes de fréquences graves choisies pour les sons de compensation Si 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 et S₂ sont respectivement de 800 à 1200 Hz et de 1250 à 1900 Hz.

Ansprüche

1. Hörgerätanordnung, die Wandler (1) zum Umwandeln der zu behandelnden akustischen Signale A in elektrische Signale E, Mittel (5i) zum Ableiten wenigstens eines besonderen Abschnittes xi mit der Ordnung i von jedem der elektrischen Signale, der in einem vorbestimmten Bereich mit erhöhten, d.h. hohen Tonlagen entsprechenden Frequenzen zwischen fi min und fi max liegt, wobei i eine ganze Zahl zwischen 1 und 3 ist und sich in dem gleichen Maß erhöht wie die Frequenzen der betrachteten Abschnitte, Einrichtungen zum Ausarbeiten eines Kompensationssignals Si aus jedem der Abschnitte xi, das in einem Bereich mit niedrigen, d.h. tiefen Tonlagen entsprechenden Frequenzen zwischen Fi min und Fi max liegt, wobei die unterschiedlichen Kompensationstönen S_i entsprechenden niedrigen Bereiche voneinander verschieden sind, Einrichtungen (3) zum Addieren der verschiedenen so ausgearbeiteten Kompensationssignale S;, und Wandler (4) zum Umwandeln der so erhaltenen Summe der Signale in ein Signal B enthält, das an einen zu behandelnden Schwerhörigen anlegbar und von diesem wahrnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Ausarbeiten jedes Kompensationssignals Si Mittel (6i) zum Vervielfachen des entsprechenden Signalabschnittes x; mit einem Signal x' i, das entweder mit dem Signalabschnitt x; identisch oder von diesem durch Abgleichen der Amplitude abgeleitet ist, um ein Signalprodukt Xi zu bilden, und Mittel enthalten, um in diesem Signalprodukt Xi mittels eines Bandpassfilters (7i) den Abschnitt des Signalproduktes abzunehmen, dessen niedrige Frequenz in den Frequenzbereich Fi min bis F; max liegt, bei dem es sich um den Bereich handelt, der das gewünschte Kompensationssignal Si bildet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Signalabschnitte x; mit erhöhter Frequenz, die von den zu behandelnden elektrischen Signalen abgeleitet werden, 2 (zwei) beträgt, wobei der erste Abschnitt eine zwischen 1500 und 3500 Hz und der zweite Abschnitt eine zwischen 5000 und 7000 Hz liegende Frequenz hat.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen der Bereiche mit niedrigen Frequenzen, die für die Kompensationstöne S₁ und S₂ ausgewählt werden, bei 800 bis 1000 Hz bzw. 1050 bis 1200 Hz liegen.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen der Bereiche mit niedrigen Frequenzen für die Kompensationstöne S₁ und S₂ bei 800 bis 1200 Hz bzw. 1250 bis 1900 Hz liegen.

Claims

1. Hearing aid device comprising transducer means (1) for transforming the acoustic signals (A) to be processed into electrical signals (E), means (5i) for sampling at least one particular slice x; of the order i of each of these electrical signals, comprised within a pre-determined range of high frequencies, that is to say corresponding to high- pitched sounds, frequencies comprised between fi min and fi max, i being an integer comprised between 1 and 3 and increasing in the same direction as the frequencies of the slices concerned, means for elaborating from each of these slices x; a compensation signal Si comprised within a range of low frequencies, that is to say corresponding to bass sounds, frequencies comprised between Fi min and Fi max, the bass ranges corresponding to the various compensation sounds Si being distinct from one another, means (3) for adding the different compensations signals Si so elaborated and transducer means (4) for transforming the sum-signal so obtained into a signal (B) applicable to the deaf person to be assisted so as to be perceptible by him, characterized in that the means for elaborating each compensation signal Si comprise means (6_i) for multiplying the corresponding slice of signal x; by a signal x' which is either identical with this slice of signal xi or deduced from the latter by amplitude equalization, so as to form a product-signal Xi, and means for sampling, in this product-signal Xi, by means of a band-pass filter (7i), the portion of said product-signal whose low frequency is comprised within the frequency range Fi _min to F; _max, which portion constitutes the desired compensation signal Si.

2. Hearing aid device according to claim 1, characterized in that the number of slices of signal xi at high frequency which are sampled from the electrical signals to be processed is equal to two, the first slice being comprised between 1500 and 3500 Hz and the second, between 5000 and 7000 Hz.

3. Hearing aid device according to claim 2, characterized in that the ranges of low frequencies selected for the compensation sounds S₁ and S₂ are respectively from 800 to 1000 Hz and from 1050 to 1200 Hz.

4. Hearing aid device according to claim 2, characterized in that the low frequency ranges selected for the compensation sounds S₁ and S₂ are respectively 800 to 1200 Hz and 1250 to 1900 Hz.

Dessins