FR3050897A1 - Appareil et systeme d'assistance a l'audition - Google Patents

Abstract

Système constitué de 2 appareils coopérant entre eux tel qu'un ordiphone et un boîtier électronique, ledit ordiphone communiquant avec une base de données distante, l'ordiphone dispose d'un logiciel capable de définir un audiogramme d'une personne et le boitier dispose d'une électronique capable de recevoir les données définissant l'audiogramme et de rectifier les sons parvenant par les différents moyens véhiculant le signal sonore, tel que microphones, entrée ligne connectés à la prise jack audio d'un Ordiphone, ou venant d'un tuner ou encore d'un module de lecture type « MP3 » intégré dans le boitier.

Description

APPAREIL ET SYSTEME D’ASSISTANCE A L’AUDITION Domaine de l’invention L’invention concerne un procédé permettant aux malentendants de réduire sensiblement leur déficience auditive. L’invention concerne également un logiciel et un dispositif électronique portable mettant en œuvre ce procédé.

Etat de la technique A ce jour les malentendants disposent de plusieurs types d’appareils permettant d’améliorer leur audition. On peut citer les orthèses intra-auriculaires ou extra auriculaires programmées pour apporter une correction plus ou moins qualitative en fonction du niveau de sophistication. De plus, ces appareils génèrent souvent une présence de signaux parasites notamment de type Larsen résultant de la proximité entre l’entrée (de type microphone) et la sortie du signal corrigé à l’oreille. En outre, ces appareils nécessitent un remplacement régulier des piles. De plus, l’acquisition de ces appareils nécessitent de faire appel à un professionnel de santé. De surcroît, ils sont très onéreux et peu accessibles au grand public. D’autres appareils pouvant se mettre dans une poche sont conçus pour apporter une correction auditive via un microphone et un écouteur dans l’oreille. Mais ces appareils font toujours appel à un professionnel de santé et restent rares compte tenu de la difficulté de mise en œuvre et du coût.

Description de l’invention L’invention a pour but de remédier à tous ces inconvénients. L’invention décrite dans le présent document consiste en un petit boîtier (1) pourvu d’une électronique dont le but est d’apporter une correction auditive personnalisée.

Ledit boîtier (1) est paramétré via un ordiphone (Smartphone). A cet effet, l’ordiphone est pourvu d’un logiciel ad hoc et va émettre grâce à deux écouteurs une succession de fréquences sinusoïdales allant du grave à l’aiguë par exemple : 62 Hz, 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz, 4000 Hz, 8000 Hz. Ces fréquences sont émises successivement vers chacune des 2 oreilles. L’utilisateur détermine par des touches qui s’affichent sur l’écran tactile de l’ordiphone (figure 2 PL3) le seuil d’audition pour chacune des fréquences et pour chaque oreille.

Une fois que toutes les différentes fréquences vues plus haut ont été envoyées aux oreilles de l’utilisateur, et que ce dernier a défini le seuil d’audition pour chaque fréquence et pour chaque oreille, une image de l’audiogramme qui vient d’être réalisé s’affiche à l’écran. Voir PL 3, figure 4

Ce paramétrage déterminé grâce à une application dédiée mémorisée dans l’ordiphone va être transféré préférentiellement via une liaison acoustique vers le boîtier (1). Lors de cette transmission, le boîtier (1) doit être configuré en mode réception, l'ordiphone envoie alors un signal audio via son haut-parleur contenant l'information relative au paramétrage qui est reçue via les microphones de l’appareil. Le microcontrôleur détecte alors cette transmission et répercute le réglage adapté sur les filtres du composant DSP(5) Cette transmission sera très brève (inférieur à 2 secondes) car l'ensemble des données à transférer est extrêmement limité, maximum 100 octets en comprenant les systèmes de correction d'erreur de transfert.

Le mode de transfert simplifie l’électronique du boîtier (1) et ne nécessite pas de cordon de liaison, ni de dispositif de transmission radio ni de connecteur. De plus les données à transmettre sont de faibles volumes, quelques dizaines d’octets qui seront transmises par la voie acoustique en moins de 2 secondes.

Pour restituer un effet stéréophonique capable de donner un relief à l’audition et une bonne localisation de la source du signal sonore, le boîtier (1) est pourvu de 2 microphones électret (3) non coplanaires et orientés tous deux vers le haut, et, vers la droite pour l’un, et vers la gauche pour l’autre afin de reconstituer les conditions d’écoute des 2 oreilles. Voir PL 1.

Ce procédé selon l’invention permet de déterminer facilement le niveau de déficience auditive de l’utilisateur, de façon plus ou moins fine selon le nombre et l’amplitude des fractions de la bande audible utilisées. L’électronique du boîtier (1) reçoit la source sonore via les microphones (3), et amplifie ladite source sonore en corrigeant le déficit auditif déterminé par l’audiogramme de façon personnalisée. A titre d’exemple si l’audiogramme détermine un déficit auditif de 15 décibels dans la bande des 2000 Hz à l’oreille droite, le signal sonore envoyé à l’oreille droite sera amplifié de 15 décibels dans la bande des 2000 Hz.

Il est également prévu que la correction de la reproduction sonore puisse utiliser des seuils d’audition qui sont préenregistrés en fonction de l’âge et du sexe des utilisateurs. Ceci permet de réaliser des corrections approximatives de la reproduction sonore avant de disposer des seuils d’audition enregistrés spécifiques pour l’utilisateur. Ces seuils d’audition préenregistrés peuvent correspondre en particulier à des valeurs moyennes de déficience auditive relative à la presbyacousie. L’ordiphone dispose d’une application lui permettant d’échanger les données relatives à un utilisateur vers une base de données dédiée, à des fins de préconisation de conseil et d’évaluation. A cet effet, l’utilisateur va fournir à l’application ses données personnelles : âge, sexe. Et la base de données dédiée va fournir des informations telles que l’appréciation de l’audiogramme, le niveau de déficit auditif absolu et relatif en fonction de l’âge par exemple. Plusieurs types d’évaluation notamment une appréciation sur l’ensemble du spectre sonore évalué ou encore sur la seule bande passante liée à la parole : 300 -3000 Hz.

La base de données peut détecter une potentielle pathologie et conseiller à l’utilisateur de se rendre chez un spécialiste.

Dans des formes de réalisation améliorées, le boîtier (1) envoie le signal auditif corrigé vers des dispositifs de type orthèse intra ou extra auriculaire via une liaison radio, permettant de supprimer les fils reliant le boîtier (1) aux écouteurs.

Le boîtier (1) comporte un filtre actionnable par une touche « VOIX » permettant au microprocesseur (4) gérant l’électronique et un DSP (5) de couper les sons hors de la bande passante de la voix grâce à un filtrage adapté Haut et Bas, afin de privilégier les sons attachés à la voix en atténuant les bruits parasites.

Le boîtier (1) dispose d’un tuner FM (6) permettant d’écouter la radio avec un signal auditif corrigé et également d’un support de mémoire externe pouvant mémoriser des morceaux de musique, de sorte que le microprocesseur gérant l’électronique soit capable de traiter le signal musical, à savoir, de l’amplifier en fonction des seuils auditifs enregistrés pour chaque gamme de fréquences et pour chaque oreille.

Dans une version plus élaborée de l’invention, et pour optimiser les conditions d’écoute de la musique enregistrée, l’électronique (5) dispose d’un ensemble de capteurs tel que les microphones (3) conçus pour capter les bruits indésirables environnants, les signaux sonores ainsi captés sont traités par le logiciel, à travers le DSP (5), qui va générer un signal en opposition de phase des bruits captés de sorte que les sons musicaux enregistrés soient dépourvus significativement du bruit de fond.

On peut également prévoir que le boîtier (1) permette d’améliorer significativement l’écoute d’une conversation téléphonique. A cet effet, le boîtier (1) dispose d’un connecteur « entrée » conçu pour être connecté à la sortie casque de l’ordiphone.

Le signal sonore reçu par l’électronique du boîtier sera corrigé en fonction du déficit et envoyé vers les oreilles de l’utilisateur, mais dans cette configuration il est utile que le casque d’écoute soit pourvu d’un microphone.

Le boîtier (1) est pourvu d’une mémoire dédiée à enregistrer tout signal sonore et restitué ledit enregistrement avec une correction auditive personnalisée.

Description de l’électronique du boîtier (1) :

Le boîtier (1) comprend une électronique corrigeant la perte auditive par une amplification des fréquences audio sur lesquelles il présente un déficit. L’invention est également utile pour des fins de prévention et de modifications des comportements. A cette fin l’invention est capable de mémoriser un audiogramme temporaire avec la date et l’heure de son enregistrement et de le comparer à un autre audiogramme saisi un peu plus tard avec analyse de la variation de la perte d’audition. Cette fonction peut permettre de sensibiliser la jeunesse à évaluer la perte d’audition mesurable après plusieurs heures de présence dans une discothèque et soumise à une forte pression acoustique souvent supérieure à 100 dB. Cette fonction permet d’objectiver l’effet délétère du bruit qui peut induire un effet sur le mode de vie.

Cette perte d’audition peut être quantifiée par comparaison des surfaces représentées par l’intégrale de la courbe de l’audiogramme avant : S1 et après la mise en forte pression acoustique ; S2 selon la formule (S1-S2)/S1 à titre d’exemple l’écran du boîtier (1) affiche perte de 3%.

Selon une version améliorée de l’invention, le boîtier (1) comprend un connecteur qui reçoit une carte mémoire de type “SD”.

Le système se compose des composants suivants :

Un Microcontrôleur qui sert à piloter l'ensemble du dispositif à savoir : - le système d'affichage (écran) - le système d'entrée utilisateur (boutons) - le système de correction auditif et son volume

Un Ecran, permettant l'affichage des informations à l'utilisateur à savoir : - Le mode de correction - Le paramétrage de la correction - Diverses informations (état de la charge, radio FM,...)

Deux microphones électrets de bande passante large permettant l’acquisition du son ambiant.

Un ampli microphone stéréo qui pré-amplifiera le son ambiant provenant des micros avant d'être corrigé par le système de correction.

Un Composant DSP (Digital Signal Processing) ou système de correction qui corrige le son qui lui est transmis en appliquant des filtres audio de types biQuad (equalizer). Ce composant possède une entrée « line in » qui doit être amplifiée de manière externe. Le signal appliqué à cette entrée est ensuite corrigé par les filtres paramétrés par le microcontrôleur. Le résultat est alors renvoyé analogiquement sur une sortie casque stéréo qui permet le branchement d'écouteurs du marché.

Un module de Radio FM optionnel peut venir remplacer l'entrée micro et permettre à l'utilisateur d'écouter les programmes de la bande FM avec un son corrigé.

Un composant permettant la lecture de fichier au format mp3 peut de la même manière remplacer l'entrée micro, le boîtier (1) intègre un connecteur pour recevoir une carte mémoire pour la lecture d’une carte mémoire de type “SD”.

Selon un mode de réalisation préférentielle de l’invention, nous proposons la solution technique suivante :

Le Microcontrôleur employée est un ATMEGA de la marque ATMEL (marque déposée) Le DSP employé est un VS1053b de la marque V.L.S.I. (marque déposée)

Les micros sont deux micros électrets 50-18.000 hz, il est chargé avec un logiciel édité par VLSI «VS1053 Equalizer ». L'écran employé est un écran NOKIA 5110. (marque déposée)

Le pré-ampli employé est réalisé avec des composants discrets.

Du point de vue de la connexion entre les différents éléments : - Les boutons sont connectés sur des pins du microcontrôleur utilisant une résistance pullDown - L'échange de données (paramétrage des filtres et volume) entre le DSP et le microcontrôleur se réalise au travers d'une connexion UART (TTL 9600/8/1) mais peut également être réalisé via un bus SPI. - Le pré-ampli est directement relié à l'entrée line in du circuit DSP VS1053 - Le casque de l'utilisateur est directement relié à la sortie casque amplifiée du DSP VS1053. - Le module FM ou autres périphériques audio vient temporairement remplacer le signal du préampli sur l'entrée line-in du DSP VS1053.

Description des planches associées :

La planche 1 montre le boîtier 1 et ledit boîtier posé sur une base de rechargement.

La planche 2 montre le boîtier ouvert et fermé avec les différentes vues du boîtier ouvert et fermé. On voit l’écran LCD d’affichage et l’ensemble des boutons (9) utiles à la programmation initiale et au fonctionnement de l’invention.

La planche 3 montre un schéma simplifié de l’électronique, figure 1.

Le contrôleur 4 gère le DSP (5) et l’électronique, le tuner FM (6), le préampli micro (7) et le connecteur casque (8), ainsi qu’une image de l’audiogramme qui s’affiche à l’écran de l’ordiphone qui a programmé le boîtier 1, figure 2.

La planche 4 montre un mode de réalisation préférentielle de l’invention avec les composants correspondants.

Claims (10)

1. Revendications

   1 - Appareil et système d’assistance à l’audition constitués de 2 appareils coopérant entre eux tel qu’un ordiphone et un boîtier électronique, ledit ordiphone communiquant avec une base de données distante, l’ordiphone dispose d’un logiciel capable de définir un audiogramme d’une personne et le boîtier dispose d’une électronique capable de recevoir les données définissant l’audiogramme et de rectifier les sons parvenant par les différents moyens véhiculant le signal sonore, tel que microphones, entrée ligne connectés à la prise jack audio d’un Smartphone, ou venant d’un tuner ou encore d’un module de lecture type « MP3 » intégré dans le boîtier. Caractérisé en ce que : Un Composant DSP (Digital Signal Processing) ou système de correction qui corrige le son lui est transmis en appliquant des filtres audio de types biQuad (equalizer). Ce composant possède une entrée « line in » qui doit être amplifiée de manière externe. Le signal appliqué à cette entrée est ensuite corrigé par les filtres paramétrés par le micro-contrôleur. Le résultat est alors renvoyé analogiquement sur une sortie casque stéréo qui permet le branchement d’écouteurs.
2. 2 - Appareil et système d’assistance à l’audition selon la revendication 1 caractérisé en ce que la définition de l’audiogramme déterminé grâce à une application dédiée et mémorisée dans l’ordiphone est transféré via une liaison acoustique vers le boîtier (1). Lors de cette transmission, le boîtier (1) doit être configuré en mode réception, l'ordi-phone envoie alors un signal audio via son hautparleur contenant l'information relative au paramétrage qui est reçue via les microphones de l'appareil. Le microcontrôleur détecte alors cette transmission et répercute le réglage adapté sur les filtres du composant DSP.
3. 3 - Appareil et système d’assistance à l’audition selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que pour restituer un effet stéréophonique capable de donner un relief à l’audition et une bonne localisation de la source du signal sonore, le boîtier (1) est pourvu de 2 microphones électret (3) non coplanaires et orientés tous deux vers le haut, et, vers la droite pour l’un et vers la gauche pour l’autre afin de reconstituer les conditions d’écoute des 2 oreilles.
4. 4 - Appareil et système d'assistance à l'audition selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’ordiphone communique avec la base de données selon tout moyen connu, tel que «wifi», «Bluetooth», à des fins de statistique, d’analyse, d’évaluation de perte auditive de l’utilisateur en comparaison avec les moyennes constatées, de pré-diagnostique et de préconisations.
5. 5 - Appareil et système d’assistance à l’audition selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que l’analyse de l’organigramme et des différentes caractéristiques d’une personne tel que l’âge, le sexe, par un logiciel adapté de la base de données, ladite base de données est capable d’évaluer quantitativement la perte d’audition par une note ou une appréciation par comparaison avec les courbes caractéristiques ou abaques de l’évolution de la presbyacousie en fonction de l’âge, du sexe, de la perte d’audition, et l’audiogramme évalué en prenant en considération l’âge, le sexe, et la courbe image de l’audiogramme.
6. 6 - Appareil et système d’assistance à l’audition selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’électronique du boîtier est capable de mémoriser un audiogramme temporaire avec la date et l’heure de son enregistrement et de le comparer avec un autre audiogramme saisi un peu plus tard avec l’analyse de la variation de la perte d’audition afin d’objectiver l’effet délétère du bruit.
7. 7 - Appareil et système d’assistance à l’audition selon les revendications 1 et 6 caractérisée en ce que la perte d’audition peut être quantifiée par comparaison des surfaces représentés par l’intégrale de la courbe de l’audiogramme avant : S1 et après la mise en forte pression acoustique : S2 selon la formule (S1-S2)/S1.
8. 8 - Appareil et système d’assistance à l’audition selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’une fois que toutes les différentes fréquences vues plus haut ont été envoyées aux oreilles et que ce dernier a défini le seuil d’audition pour chacune d’entre elles et pour chaque oreille, une image de l’audiogramme qui vient d’être réalisée s’affiche à l’écran, PL 3, figure 2.
9. 9 - Appareil et système d’assistance à l’audition selon les revendications 1 et suivantes caractérisé en ce que l'échange de données (paramétrage des filtres et volume) entre le DSP et le microcontrôleur se réalise au travers d'une connexion UART (TTL 9600/8/1) ou être réalisé via un bus SPI.
10. 10 - Appareil et système d’assistance à l’audition selon les revendications 1 et suivantes caractérisé en ce que le pré-ampli est directement relié à l'entrée line in du circuit DSP VS1053 - le casque de l'utilisateur est directement relié à la sortie casque amplifiée du DSP VS1053 - le module FM ou autres périphériques audio vient temporairement remplacer le signal du préampli sur l'entrée line-in du DSP VS1053