Dispositif pour assurer l'audition, avec ou sans intervention de L'oreille
La présente invention a pour objet un dispositif pour assurer l'audition, avec ou sans intervention de l'oreille.
Dans l'ouïe humaine normale, les ondes sonores se propageant à travers l'air ou la structure osseuse sont reçues dans l'oreille et sont transmises, d'une manière plus ou moins mécanique, à l'organe de Corti qui convertit les vibrations mécaniques en signaux électriques qui sont transmis à leur tour au système nerveux. Ces signaux électriques sont transmis par les nerfs aux centres auditifs du cerveau et donnent alors naissance aux sensations sonores.
Quand l'ouïe est subnormale, il est fréquemment possible et avantageux d'utiliser un dispositif pour aider le fonctionnement du système auditif. Tous les dispositifs de ce type connus jusqu'ici fonctionnent comme des amplificateurs des ondes sonores traversant l'air et/ou la structure osseuse. Bien que ces dispositifs puissent fonctionner de manière satisfaisante quand les déficiences auditives sont principalement de nature mécanique, il existe certaines déficiences auditives qui ne peuvent pas tre corrigées par l'amplification. Par exemple, dans le cas d'une altération ou d'une destruction de l'organe de Corti, les dispositifs connus sont incapables de traduire les vibrations mécaniques du son en signaux électriques appropriés pour les transmettre aux centres auditifs.
Dans ces cas, une amplification plus forte des ondes sonores ne peut donner naissance à des sensations sonores dans le cerveau.
Tandis que la faculté auditive normale réside dans le système décrit plus haut, qu'on peut appeler le système de l'oreille, il existe chez l'homme un second système, dormant, qu'on peut appeler le système facial. Si ce dernier est correctement excité, il assure la transmission de signaux dans les aires voulues du cerveau désignées en général sous le terme de centres auditifs, pour donner naissance à des sensations sonores. Le système facial, bien que couplé à l'organe de Corti, est pratiquement parallèle au système nerveux de l'oreille, au moins quand il s'agit de contourner l'organe de Corti et apparemment jusqu'à un point où les signaux sont transmis à travers les noyaux labyrinthiques et auditifs des centres auditifs.
Les auteurs de l'invention, se fondant sur ces données, ont conclu qu'une audition sensiblement normale est ainsi possible par l'excitation appropriée du système facial, mme chez les personnes dont le système normal ou système nerveux de l'oreille a été notablement dégradé ou détruit.
Le système facial de l'homme comprend, comme élément récepteur, les terminaisons libres des nerfs, par exemple celles que l'on trouve dans les dents, les sinus et l'aire temporo-mandibulaire.
La présente invention a pour objet un dispositif pour assurer l'audition avec ou sans intervention de l'oreille, qui est caractérisé en ce qu'il comporte, d'une part, un ensemble microphone-émetteur radioélectrique, et, d'autre part, un récepteur radio-électrique, pour transformer en signaux électriques les ondes modulées à hautes fréquences transmises par l'émetteur, ce récepteur comportant un organe conformé de façon à pouvoir tre appliqué sur une partie du corps d'une personne dure d'oreille, partie dans laquelle se trouvent des fibres nerveuses appartenant au système facial, pour transmettre à ces fibres lesdits signaux électriques.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemples, deux formes d'exécution du dispositif objet de l'invention et un diagramme explicatif.
La fig. 1 est le diagramme explicatif.
La flg. 2 est une coupe partielle de la première forme d'exécution.
La fig. 3 est une coupe partielle de la seconde forme d'exécution.
La fig. 4 est une vue d'organes que comprennent les deux formes d'exécution.
Dans le diagramme de la fig. 1, le système de l'oreille ou système normal de l'homme est représenté par la colonne gauche. Les vibrations sonores transmises par ce système sont d'abord recueillies par le tympan et les os de l'oreille moyenne qui agissent comme des moyens récepteurs initiaux. Par le mécanisme de l'oreille, ces vibrations sont transmises à l'organe de Corti qui transforme les vibrations mécaniques en signaux électriques qui sont transmis au 8e nerf. Ces signaux sont dirigés, à travers les noyaux labyrinthiques et auditifs, vers les centres auditifs du cerveau pour produire la sensation usuelle de l'ouïe.
Dans le système auditif facial représenté par la colonne droite de la fig. 1, les terminaisons nerveuses des dents, des sinus, ou de l'aire temporo-mandibulaire, agissent comme organes récepteurs qui sont excités initialement par des signaux électriques appropriés, qu'il faut distinguer des vibrations mécaniques.
Les signaux électriques sont transmis à travers un trajet nerveux comprenant les branches du nerf trijumeau (5e) et du nerf facial (8e), de mme que par les nerfs végétatifs sympathiques et parasympathiques qui les accompagnent Les signaux sont transmis plus loin à travers le plexus tympanique et les ganglions végétatifs céphaliques aux noyaux labyrinthiques et auditifs et ensuite aux centres auditifs du cerveau. Supposons que les signaux électriques impartis aux terminaisons nerveuses des dents soient d'une nature similaire à ceux transmis par l'organe de Corti. Les signaux envoyés aux centres auditifs du cerveau peuvent produire les mmes sensations sonores que celles assurées par le système de l'oreille.
Dans une certaine mesure, les signaux sont aussi transmis depuis le plexus tympanique, à travers l'organe de Corti et ses sorties nerveuses et aux noyaux labyrinthiques et auditifs. La chaîne représentée à la droite de la fig. 1 est donnée dans l'ouvrage The Growth Concept of Nervous Integration de
Daniel E. Schneider, Monographie NO 78, The
Nervous and Mental Diseases Monographs, New
York, 1949, p. 78. Les nerfs de ce système sont limités aux aires faciales selon l'ouvrage Human Anatomy de Morris Jackson, 9e édition 1933, Blakiston & Co.,
Philadelphie.
Dans l'exemple selon la fig. 2, les signaux électriques sont transmis au système nerveux facial par une prothèse dentaire, constituée par une obturation et agencée pour produire, en réponse à la réception de signaux électromagnétiques, des signaux électriques qui, une fois transmis au cerveau, produisent des sensations en accord avec des sons ayant déclenché la chaîne entière de signaux. A cette fin, une dent vivante 10 (fig. 1) est creusée pour y former un évidement 11 d'une profondeur suffisante pour exposer les terminaisons nerveuses 12 du tissu dentaire. On applique une couche 13 d'une matière constituant un redresseur ou détecteur, par exemple une matière cristalline telle que le silicium, le germanium ou le carborundum.
L'évidement 1 1 est alors fermé par une couche ou cape d'une matière conductrice, avantageusement de l'or ou de l'argent, sous la forme d'une obturation métallique 14 classique, formant ici l'antenne du récepteur.
Les signaux électromagnétiques transmis à l'obturation 14 dans la dent 10 sont conduits dans la couche détectrice ou redresseuse 13 et convertis en signaux électriques de fréquence audible qui sont envoyés directement aux terminaisons des nerfs 12 de la dent vivante. Ces signaux sont ensuite transmis aux centres auditifs de la manière décrite pour y produire des sensations sonores.
L'usager porte, par exemple au poignet ou sur sa poitrine, un émetteur radio-électrique tel que celui visible à la fig. 4. Cet émetteur comprend un microphone 15, placé de manière à recevoir les sons qui seraient autrement captés par les oreilles, et un organe amplificateur et émetteur 16 capable de transmettre des signaux électromagnétiques à haute fréquence sur une courte distance à une fréquence fixe (onde porteuse). Les sons dirigés vers l'usager sont ainsi captés par le microphone et transmis par l'émetteur 16 au récepteur disposé dans la dent 10 (fig. 2). L'obturation métallique 14 agit comme une antenne, capte les signaux et les transmet à la couche détectrice 13, de la manière décrite, de sorte que l'usager reçoit, par l'intermédiaire de son système auditif facial, la sensation des sons audibles captés par le microphone.
Dans une seconde forme d'exécution, représentée à la fig. 3 on utilise des moyens pour amplifier les signaux à haute fréquence émis par l'émetteur 16, ces moyens étant disposés en un endroit adjacent à une dent 10', équipée de façon semblable à celle 10 de la fig. 2. I1 est alors avantageux d'employer une prothèse dentaire auxiliaire 17 (fig. 3). Celle-ci est constituée à la façon d'une double dent qui présente une cavité 18 dans laquelle est logé un amplificateur 19 à redresseur à cristal. Cet amplificateur 19 est accordé sur la fréquence de l'émetteur et agencé pour recevoir et sélecter seulement ces signaux, tels qu'ils sont reçus sur la fréquence émettrice.
Le signal, à haute fréquence est capté par une antenne 20, selecté et redressé, et dirigé par un conducteur 21 (de polarité négative par rapport au tissu humain) vers un capuchon métallique 22 de la dent vivante 10'.
Cette dernière peut tre identique à la dent 10 de la fig. 2, sauf que la dent 10' comprend le capuchon 22 d'or, d'argent ou de toute autre matière conductrice, qui couvre la face entière de la dent, tandis que la dent 10 présente une simple obturation. Le capuchon
est avantageux parce qu'il facilite les connexions avec
le conducteur 21 se projetant latéralement à partir
de la double fausse dent adjacente.
La forme d'exécution représentée à la fig. 3 est
d'un fonctionnement pratiquement identique à celui
de la première forme d'exécution selon la fig. 2 sauf
que le signal à haute fréquence reçu est d'abord
selecté tandis que le signal envoyé à l'obturation 14
est reçu directement de l'organe émetteur. Dans
l'exemple selon la fig. 3, la dent 10' comprend une
couche 23 d'une matière présentant des caractéristi
ques piézo-électriques qui vient en contact avec les
fines terminaisons nerveuses 24 de la dent. Le capu
chon 22 s'applique avantageusement de manière à
éviter une forte pression sur ces terminaisons nerveuses.
On peut obtenir des résultats particulièrement
satisfaisants si la couche 23 est consituée d'une matière
présentant des caractéristiques piézo-électriques mar
quées, par exemple des cristaux de sel de Rochelle.
Quand une tension électrique représentant un signal
est appliquée à la matière piézo-électrique, les terminaisons nerveuses sont sollicitées mécaniquement, probablement pendant la durée des signaux et en accord avec leur fréquence et leur amplitude, et il semble que cela rende les nerfs plus sensibles et plus réceptifs à la tension appliquée. Cet avantage est particulièrement net dans cette forme d'exécution car le redressement des signaux à haute fréquence est réalisé dans le récepteur auxiliaire, et la couche 23 n'a pas besoin de présenter des caractéristiques redresseuses qui seraient autrement nécessaires.
Dans un cas pratique, on a trouvé que les meilleurs résultats sont atteints quand le signal appliqué aux terminaisons nerveuses ne dépasse pas notablement 0,4 volt. Une certaine gne peut tre ressentie si la tension de signal appliquée est comprise entre 0,4 à 1,2 volt et une douleur apparaît pour des tensions plus élevées. I1 existe aussi une limite inférieure pratique à la tension de signalisation, qu'on a déterminée à environ 0,15 volt. I1 faut noter, cependant, que le domaine d'action de la tension de signalisation varie avec le sujet, probablement par suite de variations de la sensibilité nerveuse.
Le dispositif décrit représente un progrès notable dans le domaine de l'aide à la surdité, principalement parce que les stimulus dirigés vers les centres auditifs du cerveau contournent largement le système normal de l'oreille. En conséquence, l'ouïe peut tre restaurée chez des personnes qui seraient autrement complètement sourdes par suite de la détérioration ou de la destruction des éléments du système auditif en un point quelconque jusqu'à et y compris l'organe de
Corti. Ainsi, dans de nombreux cas où les dispositifs classiques sont totalement inefficaces, le dispositif décrit peut tre utilisé pour restaurer l'ouïe.
Le dispositif décrit peut aussi tre utilisé avec avantage quand l'organe de Corti est encore partiellement actif. Ainsi, comme indiqué à la fig. 1, le système naturel du corps humain utilise une relation méca
nique d'une certaine importance entre le plexus tympanique et l'organe de Corti. Ceci peut tre utilisé avec avantage quand l'élément redresseur ou
détecteur est formé d'une matière, telle que le sel de
Rochelle, qui présente des caractéristiques piézoélectriques et quand il est monté en contact avec la structure dure de la dent. Dans ce cas, les vibrations mécaniques produites par l'élément piézo-électrique peuvent tre appliquées à la dent et dirigées par la conduction des os à l'organe de Corti, puis converties par celui-ci de la manière usuelle en signaux électriques.
Toutefois, l'amélioration de l'audition ainsi assurée est de nature secondaire et surajoutée, relativement aux avantages du dispositif résultant de l'excitation électrique directe du système nerveux facial par les signaux électriques produits par le redresseur.
L'avantage principal du dispositif décrit réside dans le fait qu'on utilise des systèmes de transmissions de sons ordinairement inutilisés ou dormants , découverts dans le corps humain et disposés en quelque sorte en parallèle avec le système auditif normal.
En variante, le récepteur peut tre disposé au contact de la peau ou d'une muqueuse d'une région du corps dans laquelle se trouvent des terminaisons nerveuses appartenant au système facial, par exemple contre la joue ou au contact de la langue, ou mme tout simplement tre fixé sur une couronne métallique préexistante d'une dent.
Device to ensure hearing, with or without intervention of the ear
The present invention relates to a device for ensuring hearing, with or without intervention of the ear.
In normal human hearing, sound waves propagating through the air or the bone structure are received in the ear and are transmitted, in a more or less mechanical way, to the organ of Corti which converts the vibrations mechanical into electrical signals which are in turn transmitted to the nervous system. These electrical signals are transmitted by the nerves to the auditory centers of the brain and then give rise to sound sensations.
When hearing is subnormal, it is frequently possible and advantageous to use a device to aid the function of the hearing system. All devices of this type known hitherto function as amplifiers of sound waves passing through the air and / or the bone structure. Although these devices can operate satisfactorily when the hearing impairments are mainly of a mechanical nature, there are certain hearing impairments which cannot be corrected by amplification. For example, in the case of an alteration or destruction of the organ of Corti, the known devices are unable to translate the mechanical vibrations of sound into appropriate electrical signals to transmit them to the auditory centers.
In these cases, stronger amplification of sound waves cannot give rise to sound sensations in the brain.
While normal hearing resides in the system described above, which may be called the ear system, there is a second, dormant system in humans which may be called the facial system. If the latter is properly excited, it transmits signals to desired areas of the brain, generally referred to as auditory centers, to give rise to sound sensations. The facial system, although coupled to the organ of Corti, is practically parallel to the nervous system of the ear, at least when it comes to bypassing the organ of Corti and apparently to a point where signals are transmitted through the labyrinthine and auditory nuclei of the auditory centers.
The authors of the invention, based on these data, concluded that substantially normal hearing is thus possible by the appropriate stimulation of the facial system, even in persons whose normal system or nervous system of the ear has been impaired. significantly degraded or destroyed.
The human facial system includes, as a receptor element, the free endings of the nerves, for example those found in the teeth, sinuses and temporomandibular area.
The present invention relates to a device for ensuring hearing with or without intervention of the ear, which is characterized in that it comprises, on the one hand, a microphone-radio transmitter assembly, and, on the other hand , a radio-electric receiver, for transforming the modulated high-frequency waves transmitted by the transmitter into electrical signals, this receiver comprising an organ shaped so as to be able to be applied to a part of the body of a hard-of-hearing person, part in which there are nerve fibers belonging to the facial system, in order to transmit said electrical signals to these fibers.
The appended drawing represents, schematically and by way of examples, two embodiments of the device which is the subject of the invention and an explanatory diagram.
Fig. 1 is the explanatory diagram.
The flg. 2 is a partial section of the first embodiment.
Fig. 3 is a partial section of the second embodiment.
Fig. 4 is a view of members that include the two embodiments.
In the diagram of fig. 1, the ear system or normal human system is shown by the left column. The sound vibrations transmitted by this system are first collected by the eardrum and the bones of the middle ear which act as initial receptive means. Through the mechanism of the ear, these vibrations are transmitted to the organ of Corti which transforms the mechanical vibrations into electrical signals which are transmitted to the 8th nerve. These signals are directed, through the labyrinthine and auditory nuclei, to the auditory centers of the brain to produce the usual sensation of hearing.
In the facial auditory system represented by the right column of fig. 1, the nerve endings of the teeth, sinuses, or the temporomandibular area, act as receiving organs which are initially excited by appropriate electrical signals, which must be distinguished from mechanical vibrations.
Electrical signals are transmitted through a nerve path comprising the trigeminal nerve (5th) and facial nerve (8th) branches, as well as by the accompanying sympathetic and parasympathetic vegetative nerves Signals are transmitted further through the plexus tympanic and vegetative cephalic ganglia to the labyrinthine and auditory nuclei and then to the auditory centers of the brain. Suppose the electrical signals imparted to the nerve endings of the teeth are of a similar nature to those transmitted by the organ of Corti. The signals sent to the auditory centers of the brain can produce the same sound sensations as those provided by the ear system.
To some extent, signals are also transmitted from the tympanic plexus, through the organ of Corti and its nerve outlets, and to the labyrinthine and auditory nuclei. The chain shown to the right of fig. 1 is given in The Growth Concept of Nervous Integration by
Daniel E. Schneider, Monograph NO 78, The
Nervous and Mental Diseases Monographs, New
York, 1949, p. 78. The nerves of this system are limited to the facial areas according to Human Anatomy by Morris Jackson, 9th edition 1933, Blakiston & Co.,
Philadelphia.
In the example according to fig. 2, the electrical signals are transmitted to the facial nervous system by a dental prosthesis, constituted by a filling and arranged to produce, in response to the reception of electromagnetic signals, electrical signals which, when transmitted to the brain, produce sensations in agreement with sounds that triggered the entire chain of signals. To this end, a living tooth 10 (Fig. 1) is hollowed out to form a recess 11 of sufficient depth to expose the nerve endings 12 of the dental tissue. Applying a layer 13 of a material constituting a rectifier or detector, for example a crystalline material such as silicon, germanium or carborundum.
The recess 1 1 is then closed by a layer or cap of a conductive material, preferably gold or silver, in the form of a conventional metal shutter 14, here forming the antenna of the receiver.
The electromagnetic signals transmitted to the obturation 14 in the tooth 10 are conducted in the detector or rectifier layer 13 and converted into electrical signals of audible frequency which are sent directly to the nerve endings 12 of the living tooth. These signals are then transmitted to the auditory centers in the manner described to produce sound sensations.
The user wears, for example on the wrist or on his chest, a radio-electric transmitter such as that visible in FIG. 4. This transmitter comprises a microphone 15, placed so as to receive sounds which would otherwise be picked up by the ears, and an amplifier and transmitter member 16 capable of transmitting high-frequency electromagnetic signals over a short distance at a fixed frequency (wave carrier). The sounds directed towards the user are thus picked up by the microphone and transmitted by the transmitter 16 to the receiver placed in the tooth 10 (FIG. 2). The metal shutter 14 acts as an antenna, picks up the signals and transmits them to the detector layer 13, as described, so that the user receives, through his facial hearing system, the sensation of the audible sounds. picked up by the microphone.
In a second embodiment, shown in FIG. 3, means are used for amplifying the high frequency signals emitted by the transmitter 16, these means being arranged in a location adjacent to a tooth 10 ', equipped in a manner similar to that of FIG. 2. It is then advantageous to use an auxiliary dental prosthesis 17 (FIG. 3). This is formed in the manner of a double tooth which has a cavity 18 in which is housed an amplifier 19 with a crystal rectifier. This amplifier 19 is tuned to the frequency of the transmitter and arranged to receive and select only these signals, as they are received on the transmitting frequency.
The high frequency signal is picked up by an antenna 20, selected and rectified, and directed by a conductor 21 (of negative polarity with respect to human tissue) towards a metal cap 22 of the living tooth 10 '.
The latter can be identical to tooth 10 of FIG. 2, except that tooth 10 'comprises cap 22 of gold, silver or some other conductive material, which covers the entire face of the tooth, while tooth 10 has a simple filling. Hood
is advantageous because it facilitates connections with
the driver 21 projecting laterally from
of the adjacent double false tooth.
The embodiment shown in FIG. 3 is
operation practically identical to that
of the first embodiment according to FIG. 2 except
that the received high frequency signal is first
selected while the signal sent to shutter 14
is received directly from the issuing body. In
the example according to fig. 3, tooth 10 'includes a
layer 23 of a material exhibiting characteristics
piezoelectric ques which comes into contact with
fine nerve endings 24 of the tooth. The capu
chon 22 is advantageously applied so as to
avoid strong pressure on these nerve endings.
It is possible to obtain particularly
satisfactory if the layer 23 is made of a material
exhibiting piezoelectric characteristics mar
quées, for example crystals of salt of Rochelle.
When an electrical voltage representing a signal
is applied to the piezoelectric material, the nerve endings are mechanically stressed, probably during the duration of the signals and in accordance with their frequency and amplitude, and it seems that this makes the nerves more sensitive and receptive to the applied voltage. This advantage is particularly clear in this embodiment because the rectification of the high frequency signals is carried out in the auxiliary receiver, and the layer 23 does not need to exhibit rectifying characteristics which would otherwise be necessary.
In a practical case, it has been found that the best results are achieved when the signal applied to the nerve endings does not significantly exceed 0.4 volts. Some discomfort may be felt if the applied signal voltage is between 0.4 to 1.2 volts and pain appears for higher voltages. There is also a practical lower limit for the signal voltage, which has been determined to be about 0.15 volts. It should be noted, however, that the range of action of the signaling voltage varies with the subject, possibly as a result of variations in nerve sensitivity.
The device described represents a significant advance in the field of deafness aid, mainly because stimuli directed to the auditory centers of the brain largely bypass the normal system of the ear. Consequently, hearing can be restored in people who would otherwise be completely deaf as a result of the deterioration or destruction of elements of the auditory system at any point up to and including the organ of hearing.
Corti. Thus, in many cases where the conventional devices are totally ineffective, the device described can be used to restore hearing.
The device described can also be used with advantage when the organ of Corti is still partially active. Thus, as indicated in fig. 1, the natural system of the human body uses a mechanical relationship
nique of some importance between the tympanic plexus and the organ of Corti. This can be used with advantage when the rectifying element or
detector is formed of a material, such as salt of
Rochelle, which exhibits piezoelectric characteristics and when it is mounted in contact with the hard structure of the tooth. In this case, the mechanical vibrations produced by the piezoelectric element can be applied to the tooth and directed by the conduction of the bones to the organ of Corti, then converted by the latter in the usual way into electrical signals.
However, the improvement in hearing thus ensured is of a secondary and additional nature, relative to the advantages of the device resulting from the direct electrical excitation of the facial nervous system by the electrical signals produced by the rectifier.
The main advantage of the device described lies in the fact that one uses systems for transmitting sounds which are ordinarily unused or dormant, discovered in the human body and arranged in a way parallel to the normal auditory system.
As a variant, the receptor may be placed in contact with the skin or a mucous membrane of a region of the body in which nerve endings belonging to the facial system are located, for example against the cheek or in contact with the tongue, or even simply be attached to a pre-existing metal crown of a tooth.