CH630252A5

CH630252A5 - Portable apparatus for communication via the skin

Info

Publication number: CH630252A5
Application number: CH135179A
Authority: CH
Inventors: Jay F Walker
Original assignee: Jay F Walker
Priority date: 1977-02-02
Filing date: 1979-02-12
Publication date: 1982-06-15
Also published as: US4139742A; SE7901088L; GB2041695B; FR2448831B3; CA1129982A; SE415947B; DE2905276A1; GB2041695A; FR2448831A1

Description

L'invention concerne un appareil portatif permettant de transmettre des signaux sonores à une personne, tels que des signaux vocaux. L'invention se rapporte, plus particulièrement, à un appareil transmettant des signaux sonores à des récepteurs nerveux cutanés.

Dernièrement, on pensait encore qu'une personne ne pouvait percevoir des vibrations correspondant à des fréquences sonores qu'avec ses oreilles et qu'il était nécessaire d'utiliser la structure de l'oreille pour communiquer effectivement avec le cerveau. Il est aussi notoire que le corps possède des récepteurs nerveux cutanés qui perçoivent les vibrations mécaniques dans l'air et les transmettent au cerveau sans passer par la structure appropriée de l'oreille. Aujourd'hui, on a essayé d'utiliser ces récepteurs nerveux cutanés pour aider des personnes totalement ou partiellement sourdes, ainsi que des personnes avec des défauts d'élocution, à parler ou du moins à parler plus clairement. Mais aucune tentative n'a été faite d'utiliser des récepteurs nerveux cutanés comme premier véhicule pour transmettre la parole.

Il y a bien des situations dans lesquelles il est difficile ou indésirable de communiquer verbalement par transmission de messages par l'oreille. Par exemple, il est extrêmement difficile de communiquer par la voix dans des secteurs industriels où l'on porte des protège-oreilles. De plus, les motocyclistes et leurs passagers ont des difficultés de communication à cause du bruit généré à la fois par le moteur et par le vent. En outre, il peut y avoir des situations dans lesquelles une personne a besoin de recevoir à la fois des communications auditives et des communications par voie cutanée. Par exemple, des messages radio, reçus par un récepteur, peuvent être transmis par voie cutanée au cerveau d'une personne pendant que celle-ci est occupée autrement ou communique d'une autre façon par la voix. Un tel dispositif pourrait être utilisé dans un système d'appels personnels ou de recherche.

On a découvert que beaucoup de personnes qui sont partiellement sourdes sont perturbées par la distorsion du son. Ainsi, même si elles entendent un son ou un mot particulier, ce dernier subit une telle distorsion dans l'oreille interne qu'il devient indéchiffrable. Donc, si une telle personne sourde pouvait être entraînée à passer outre la partie interne de l'oreille pour entendre, cette distorsion serait éliminée.

L'invention a donc pour but de fournir un appareil de communication adapté aux récepteurs nerveux cutanés, qui transmettent à leur tour les vibrations vers le cerveau.

En outre, l'invention a encore pour but de fournir un appareil de communication qui évite totalement ou partiellement de passer par l'oreille pour transmettre des signaux sonores au cerveau.

L'appareil selon l'invention est défini par la revendication 1. Les figures suivantes, données à titre d'exemple, représentent les formes d'exécution de l'appareil suivant l'invention :

la fig. 1 est une vue en perspective illustrant un transducteur, un amplificateur, un microphone et un récepteur;

la fig. 2 est une vue éclatée en perspective du transducteur;

la fig. 3 est une vue en coupe de l'assemblage à aimant de la fig. 2; la fig. 4 représente un circuit utilisé dans l'amplificateur de la fig. 1.

La fig. 1 illustre les différentes parties de l'appareil. L'appareil se compose principalement d'un microphone traditionnel 10 connecté par une fiche 11 à un amplificateur de fréquences sonores 12. En option, et au lieu d'utiliser un microphone 10, on peut connecter à l'amplificateur 10 un récepteur radio 13 au moyen d'une fiche 11. Dans chacun de ces cas, il s'agit de fournir des signaux de fréquences sonores, tels que des signaux vocaux, à l'amplificateur 12. Le microphone 10 est tout à fait traditionnel et de préférence assez petit pour être monté sur la poche extérieure ou le revers du veston, ou encore à la cravate d'une personne.

L'amplificateur 12 est connecté au moyen d'une fiche 14 à un transducteur mécanique 15. Le transducteur mécanique 15 a environ la dimension d'une montre-bracelet et est monté sur le poignet d'une personne à l'aide d'une attache 16. Le transducteur 15 comporte un piston plongeur 20 qui sort du fond dudit transducteur 15 et s'engage sur la peau. Lorsque ce piston plongeur 20 vibre, il transmet des vibrations mécaniques aux récepteurs nerveux cutanés juste à la surface extérieure de la peau. Puisque le transducteur mécanique 15 est commandé par l'amplificateur 12, le piston plongeur 20 a des vibrations mécaniques correspondant aux signaux électriques de sortie de l'amplificateur 12. Et comme les signaux d'entrée de l'amplificateur 12 correspondent aux signaux vocaux, les signaux de sortie de l'amplificateur 12 correspondent également aux signaux vocaux. Ainsi, le transducteur 15 est commandé pour faire vibrer le

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piston plongeur 20 d'une manière correspondant aux signaux vocaux.

Les récepteurs nerveux cutanés reçoivent, bien sûr, continuellement des vibrations de fréquences sonores provenant de l'atmosphère environnante et d'objets en contact avec la peau, mais ces signaux ne sont pas localisés et sont d'une puissance relativement faible. De plus, le système de récepteurs nerveux cutanés ne contient pas de mécanisme pour différencier les signaux vocaux de l'empiétement sur la peau de myriade d'autres signaux. En conséquence, le cerveau ne peut utiliser ordinairement les systèmes des récepteurs nerveux cutanés comme entrées de signaux conçus à partir de paroles. Cette invention permet au cerveau d'utiliser de tels signaux conçus à partir de paroles parce que le microphone 10 aide à isoler les signaux vocaux des autres signaux, l'amplificateur 12 accroissant la puissance desdits signaux vocaux et le piston plongeur 20 du transducteur 15 localisant lesdits signaux sur une petite surface de la peau. Les récepteurs nerveux cutanés du poignet ont tendance à être très développés et sensibles à cause de la proximité de la main. De plus, il est pratique de fixer le transducteur 15 au poignet, moyen idéal d'attache du transducteur au corps.

En se basant maintenant sur la fig. 2, on voit que le transducteur 15 comporte un couvercle d'assemblage 22 pour le fond, fabriqué de préférence en acier inoxydable ou en acier non magnétique chromé, attaché à un anneau d'assemblage 23 non magnétique qui retient le couvercle d'assemblage supérieur 25. Le couvercle supérieur 25 est fabriqué avec un matériau non magnétique tel que du Duralumin ou du plastique. Les attaches 16 sont fixées à l'anneau d'assemblage 23, et ce dernier comporte une ouverture 26 permettant le passage du fil menant à la fiche 14. Le piston plongeur 20 est fixé à une armature 27 cylindrique en fer doux commandée par un dispositif à électroaimant comprenant une bobine 28 montée à l'intérieur d'un aimant permanent annulaire 29. Un pôle 30 en fer doux est ajusté au-dessus de l'aimant 29, alors qu'un pôle 31 en fer doux est ajusté au-dessous de l'aimant 29. La bobine 28 est retenue à l'intérieur de l'anneau de l'aimant 29, et l'armature 27 du piston-plongeur 20 plonge dans ladite bobine 28. Le pôle supérieur 30 a une partie centrale 32 qui plonge dans la bobine, alors que l'armature 27 est maintenue dans une position laissant un espace entre ladite partie centrale 32 et ladite armature 27 au moyen d'un disque 33 en cuivre/béryllium.

Comme le montrant les fig. 2 et 3, l'armature 27 possède une partie 34 à diamètre réduit qui plonge à travers une ouverture centrale 35 du disque 33.

Un recouvrement 36 en aluminium à jambe creuse 36a, possédant un diamètre supérieur à l'ouverture 35, est uni à la partie 34 en formant une fente circulaire 37 qui reçoit le pourtour intérieur du disque 33. La fente 37 est légèrement plus large que l'épaisseur du disque 33, de telle sorte que l'assemblage du piston-plongeur 20 n'est pas lié avec les bords de l'ouverture 35.

Le disque 33, ayant une épaisseur approximative de 0,1 mm, est

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élastique et sert de support flexible à l'assemblage du piston-plongeur 20, retenant normalement l'armature 27 éloignée de la partie centrale 32 du pôle supérieur 30. Lorsque la bobine 28 est activée, l'armature 27 est attirée par le pôle supérieur 30 à l'encontre de l'opposition faite par le disque 33. Ce disque 33 est uni ou fixé à un épaulement annulaire 38 qui tient alors ledit disque 33 éloigné du fond 39 du pôle inférieur 31, permettant ainsi audit disque 33 de se plier. L'élasticité appropriée du disque 33 est obtenue par des ouvertures 40 espacées et disposées circulairement sur ledit disque.

Afin d'éviter des dommages dus à l'humidité et de bloquer ainsi la transmission de vibrations vers le couvercle d'assemblage 22, une barrière annulaire 42 contre l'humidité a été agencée autour de la jambe 36a du recouvrement 36.

On a calculé qu'une course de 0 à 0,1 mm du piston-plongeur correspond à l'amplitude appropriée pour la stimulation des récepteurs nerveux cutanés. Cette amplitude est fournie à des fréquences de 30 à 1000 Hz qui dépendent des signaux reçus depuis l'amplificateur 12. La bobine 28 est composée de 30 fils calibrés de 450 tours, et l'aimant est en céramique ayant une induction magnétique 0,065 T. Le transducteur peut néanmoins opérer efficacement avec un aimant ayant une induction magnétique de l'ordre de 0,05 à 0,15 T.

La fig. 4 nous montre le schéma d'un circuit dont les composants sont utilisés dans l'amplificateur 12. L'amplificateur 12 a une puissance de sortie variant de 0 à 1,5 W; cette sortie est connectée au transducteur 15 au moyen d'une fiche 14. L'amplificateur 12 est alimenté par une pile de faible voltage continu compris entre 1 et 12 V, de préférence 8 ou 9 V. Ainsi, ledit amplificateur est assez compact et peut être transporté dans la poche ou attaché à une partie du corps. L'amplificateur lï comporte trois étages 43,44 et 45 en cascade qui sont connectés à divers circuits R-C afin de filtrer le signal entrant de telle manière que le signal appliqué au transducteur 15 est analogue au signal vocal perçu par le microphone 10 ou le récepteur radio 13. En conséquence, les vibrations de sortie du transducteur 15 sont analogues en fréquence et en amplitude aux signaux vocaux perçus par le microphone 10 ou le récepteur 13. La sortie en puissance de l'amplificateur 12 est commandée par un potentiomètre 46 agencé entre les étages 43 et 44.

Lorsque le piston plongeur 20 oscille sous l'impulsion du transducteur 15, il y a aussi bien une transmission acoustique des vibrations au cerveau par l'intermédiaire du sang dans le système veineux qu'une transmission neurologique due à la stimulation mécanique des neurones.

L'appareil décrit permet à l'utilisateur d'entendre des conversations au travers de sa peau, contrairement à l'habitude classique qui consiste à entendre au moyen de l'oreille. Ainsi, dans de nombreuses situations dans lesquelles l'oreille ne peut être utilisée, soit qu'elle est endommagée, soit qu'il y a trop de bruit dans l'environnement immédiat, cet appareil permet de communiquer d'une façon différente.

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2 feuilles dessins

Claims

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1. Appareil portatif de communication par voie cutanée permettant de transmettre des signaux sonores à une personne, caractérisé en ce qu'il comprend:

— un microphone (10) pour convertir des fréquences sonores en signaux électriques,

— un amplificateur (12) pour convertir lesdits signaux électriques en signaux commandant un transducteur (15) électromécanique comportant un oscillateur, lequel est monté dans un boîtier destiné à être attaché au poignet d'une personne et à transmettre des vibrations à des récepteurs nerveux cutanés dans le poignet.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oscillateur comporte en outre un piston-plongeur (20) à mouvement de va-et-vient.

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REVENDICATIONS

3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la course du piston-plongeur (20) a une longueur d'environ 0,1 mm et une fréquence de vibration de 30 à 1000 Hz.

4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'amplificateur (12) est alimenté par une pile de faible voltage continu et comporte une puissance de sortie de 0 à 1,5 W.

5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transducteur (15) comprend:

— un électro-aimant comprenant un pôle supérieur (30) et un pôle inférieur (31) annulaire qui retiennent entre eux un aimant permanent (29) annulaire dans lequel est placée une bobine (28),

— un piston-plongeur (20) comportant une armature (27) qui plonge dans ladite bobine (28) et une tète qui entre en contact avec la peau, et

— un disque (33) élastique pour supporter ledit piston-plongeur (20) situé vers ledit pôle inférieur (31), ladite armature (27) étant gardée à distance dudit pôle supérieur (30).

6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le disque élastique (33) est annulaire et positionné à distance du fond (39) dudit pôle inférieur (31) au moyen d'un épaulement annulaire (38) situé sur le pôle inférieur (31), épaulement annulaire (38) auquel ledit disque (33) est attaché.

7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit pôle supérieur (30) comporte une partie centrale (32) qui plonge dans la bobine (28) et en ce que ledit disque élastique (33) maintient ladite armature (27) à distance de ladite partie centrale (32) et à distance dudit pôle inférieur (31).

8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit disque élastique (33) est annulaire et positionné à distance de la surface dudit pôle inférieur (31) au moyen d'un épaulement annulaire (38) auquel ledit disque (33) est attaché, ledit épaulement étant situé sur ledit pôle inférieur (31).

9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le disque (33) comporte des trous (40) espacés disposés circulairement entourant le piston-plongeur (20).

10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le disque (33) est en cuivre/béryllium.

11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que le disque (33) a une épaisseur de 0,1 mm.