Dispositivo intraauricular digital electrónico de cancelación de ruido y comunicación.

Un sistema de cancelación de ruido y comunicación que comprende:

un dispositivo intraauricular (100) adaptado para encajar en un canal auditivo de un usuario del 5 dispositivo y que tiene:

- un elemento pasivo de reducción de ruido (108) para reducción del ruido externo que entra en el canal auditivo,

- al menos un micrófono externo (105) para detectar una señal acústica externa en el exterior del canal auditivo para producir una señal de micrófono externa representativa,

- al menos un micrófono interno (104) para detectar una señal acústica interna próxima a la membrana timpánica para producir una señal de micrófono interna representativa y al menos un generador de sonido interno (102, 103; 201) para producir una señal de cancelación de ruido y una señal de comunicación acústica, ambas dirigidas hacia la membrana timpánica,

caracterizado por:

al menos un tubo sonda (107) configurado para conformar una respuesta acústica entre uno de los al menos un generador de sonido interno (102, 103; 201) y uno del al menos un micrófono interno (104) para que sea relativamente constante a lo largo de una amplia banda de frecuencias de audio; y un módulo electrónico externo (1301) en comunicación con el dispositivo intraauricular (100) a través de una conexión cableada, usando el módulo electrónico externo (1301) para procesamiento de las señales microfónicas un algoritmo de reducción activa de ruido híbrido directo y de realimentación para crear y transmitir a al menos un generador de sonido interno (102, 103; 201) la señal de cancelación de ruido, incluyendo el algoritmo de reducción de ruido un primer componente de modelizado que proporciona una función de transferencia del recorrido de cancelación entre uno del al menos un generador de sonido interno (102, 103; 201) y uno del al menos un micrófono interno (104), caracterizando la función de transferencia del recorrido de cancelación una respuesta del recorrido de cancelación del dispositivo (100) como insertada en el canal auditivo del usuario y como conformada por el al menos un tubo de sonda (107), en donde el algoritmo de reducción de ruido se adapta para ajustar automáticamente la señal de cancelación de ruido basándose en la función de transferencia del recorrido de cancelación para adaptar el encaje y la geometría del canal auditivo del usuario;

el módulo electrónico externo (1301) incluye adicionalmente un segundo componente de modelizado que proporciona una función de transferencia del recorrido de comunicación entre el al menos un generador de sonido interno (102, 103; 201) y el al menos un micrófono interno (104), caracterizando la función de transferencia del recorrido de comunicación una respuesta del recorrido de comunicación del dispositivo (100) tal como se inserta en el canal auditivo del usuario y tal como es conformado por el al menos un tubo de sonda (107), en donde el algoritmo de reducción de ruido se adapta para ajustar automáticamente la señal de comunicación acústica basándose en la función de transferencia del recorrido de comunicación para adaptarse al encaje y geometría del canal auditivo del usuario.

Dispositivo intraauricular digital electrónico de cancelación de ruido y comunicación Campo de la invención

La invención se dirige a un dispositivo intraauricular para trabajo en entornos de elevado ruido y, más específicamente, a un dispositivo de comunicaciones para su uso en un entorno de elevado ruido.

Antecedentes de la técnica

Muchas ocupaciones militares y ocupacionales requieren que el personal trabaje en un entorno de elevado ruido lo que hace las comunicaciones difíciles y también puede producir pérdida de audición inducida por el ruido. Para evitar la pérdida de audición se usan protecciones auditivas, que desafortunadamente también comprometen la capacidad para comunicar con eficacia u oír señales y avisos de advertencia. Existen algunos sistemas de protección de la audición intraauricular, unos pocos sistemas combinan la protección auditiva pasiva con el suministro intraauricular de una señal de comunicación, un pequeño número de dichos sistemas combinados incorporan también una reducción activa de ruido. Algunos protectores auditivos, por ejemplo aquellos usados en aviación comercial y militar, incluyen un canal de radio para comunicación. Pero en entornos de elevado ruido, la inteligibilidad verbal en comunicaciones de radio está comprometida por el ruido residual dentro del volumen entre el protector auditivo y la membrana timpánica.

Un protector auditivo completo de todo-en-el-oído que incorpora un micrófono externo, un micrófono interno, un generador de sonido interno y un circuito electrónico en el auricular se describe en la Patente de Estados Unidos US 6 567 524 B1. Las técnicas para una reducción activa de ruido directa-por realimentación se describen por Laura R. Ray et ál., "Hybrid Feedforward-Feedback Active Noise Reduction for Hearing Protection and Communication", J. Acoust. Soc. Am. 12 (4), octubre de 26, páginas 226-236 y Alexander D. Streeter et ál., "Hybrid Feedforward- Feedback Active Noise Control", Proceedings of the 24 American Control Conference, julio de 24.

Sumario de la invención

Las realizaciones de la presente invención se dirigen a una cancelación de ruido y dispositivo de comunicación. Se adapta un dispositivo intraauricular para encajar en el canal auditivo de un usuario del dispositivo. Un elemento de reducción de ruido pasivo reduce el ruido externo que entra en el canal auditivo. Un micrófono externo detecta una señal acústica externa en el exterior del canal auditivo para producir una señal de micrófono externa representativa. Un micrófono interno detecta una señal acústica interna próxima a la membrana timpánica para producir una señal de micrófono interno representativa. Un generador de sonido interno produce una señal de cancelación de ruido y una señal de comunicación acústica, ambas dirigidas hacia la membrana timpánica. Un tubo sonda conforma una respuesta acústica entre el generador de sonido interno y el micrófono interno para que sea relativamente constante a lo largo de una amplia banda de frecuencias de audio. Un módulo electrónico se localiza externamente al canal auditivo y está en comunicación con el dispositivo intraauricular para procesamiento de las señales microfónicas usando un algoritmo de reducción activa de ruido híbrido directo y de realimentación para crear y transmitir a al menos un generador de sonido interno la señal de cancelación de ruido. El algoritmo de reducción de ruido incluye un componente de modelizado basado en una función de transferencia asociada con el generador de sonido interno y al menos uno de los micrófonos para ajustar automáticamente la señal de cancelación de ruido para el encaje y la geometría del canal auditivo del usuario. El componente de comunicación incluye también un componente de modelizado basándose en una función de transferencia asociada con el generador de sonido interno y al menos uno de los micrófonos para ajustar automáticamente las vías de comunicación para el encaje y la geometría del canal auditivo del usuario y para asegurar que la señal de comunicación no interfiere con el algoritmo de reducción de ruido y que la señal de cancelación de ruido no interfiere con el paso de la señal de comunicación.

El módulo electrónico puede pasar adicionalmente a través o producir la señal de comunicación para el generador de sonido interno. El algoritmo de reducción de ruido puede rechazar el ruido fisiológico o de voz generado presente en el canal auditivo. El algoritmo de reducción de ruido puede incluir un componente de filtro pasa banda para dirigir la energía acústica de la señal de cancelación de ruido a bandas de frecuencias seleccionadas. El algoritmo de reducción de ruido se puede implementar en una Matriz de Puertas Programable en Campo (FPGA) como una máquina de estado que usa un lenguaje de programación en Lenguaje de Descripción de Hardware VHSIC (VHDL) y/o implementarse como una combinación de

un lenguaje de programación en Lenguaje de Descripción de Hardware VHSIC (VHDL) y código ensamblador.

En realizaciones específicas adicionales, el tubo sonda puede incluir una salida de tubo sonda que sea sustituible de modo que mantenga el tubo sonda libre de cerumen. El tubo sonda puede estar aislado acústicamente del generador de sonido interno y/o del micrófono interno. Un módulo de detección de la exposición al ruido puede determinar una exposición al ruido ponderada en el tiempo del usuario del dispositivo. El dispositivo intraauricular puede incluir un dispositivo de plástico moldeado que aloja componentes electrónicos encapsulados del dispositivo

intraauricular.

En una realización adicional, el generador de sonido interno puede incluir un generador de sonido de cancelación de ruido para la generación de la señal de cancelación de ruido y un generador de sonido de comunicación separado para generación de la señal de comunicación acústica, contribuyendo de ese modo a comunicaciones con fallo seguro.

Realizaciones de la presente invención incluyen también un dispositivo de comunicación intraauricular adaptado para encajar en el canal auditivo de un usuario del dispositivo. Un elemento de reducción de ruido pasivo encaja en el canal auditivo del usuario para reducción del ruido externo que entra en el canal auditivo. Un elemento de detección genera una señal de datos de detección asociada con el canal auditivo. Un tubo sonda tiene un extremo acoplado al elemento de detección y tiene en el otro extremo una salida del tubo sonda próximo a la membrana timpánica para conformar la entrada de datos al elemento de detección. En una realización adicional de ese tipo, la salida del tubo sonda puede ser sustituible de modo que mantenga al tubo sonda libre de cerumen.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 muestra una sección transversal esquemática de una realización de un dispositivo intraauricular que tiene dos generadores de sonido.

La Figura 2 muestra una sección transversal esquemática de una realización de un dispositivo intraauricular que tiene un generador de sonido.

La Figura 3 muestra el dibujo de CAD de una realización de acuerdo con la Figura 1.

La Figura 4 muestra una vista en despiece de la realización de la Figura 3.

La Figura 5 muestra una vista en despiece de una realización de la Figura 1 que usa un adaptador de la punta de auricular alternativa.

La Figura 6 muestra un dibujo de CAD de una realización de un dispositivo intraauricular que tiene un único generador de sonido como en la Figura 2, con el adaptador de la punta de auricular retirado para mostrar la colocación del componente.

La Figura 7 muestra una realización alternativa de la punta de auricular en el dispositivo intraauricular.

La Figura 8 muestra unas vistas en sección transversal de tres realizaciones.

La Figura 9 muestra una vista en sección transversal de otra realización.

La Figura 1 muestra un dibujo de CAD de una realización del adaptador de la punta de auricular a la que se llevan los generadores de sonido y el elemento de detección de acuerdo con la Figura 3.

La Figura 11 muestra un dibujo de CAD de una realización del adaptador de la punta de auricular al que se lleva el generador de sonido.

La Figura 12 se muestra una realización de un dispositivo intraauricular que incorpora un cableado y conector para cuatro señales microfónicas.

La Figura 13 muestra un dibujo de CAD de un módulo electrónico de acuerdo con una realización específica.

La Figura 14 muestra una vista en despiece del dibujo de CAD de acuerdo con la Figura 13.

La Figura 15 muestra una realización del módulo electrónico asegurado dentro de una bolsa de tela que se fija a... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de cancelación de ruido y comunicación que comprende:

un dispositivo intraauricular (1) adaptado para encajar en un canal auditivo de un usuario del dispositivo y que tiene:

- un elemento pasivo de reducción de ruido (18) para reducción del ruido externo que entra en el canal auditivo,

- al menos un micrófono externo (15) para detectar una señal acústica externa en el exterior del canal auditivo para producir una señal de micrófono externa representativa,

- al menos un micrófono interno (14) para detectar una señal acústica interna próxima a la membrana timpánica para producir una señal de micrófono interna representativa y al menos un generador de sonido interno (12, 13; 21) para producir una señal de cancelación de ruido y una señal de comunicación acústica, ambas dirigidas hacia la membrana timpánica,

caracterizado por:

al menos un tubo sonda (17) configurado para conformar una respuesta acústica entre uno de los al menos un generador de sonido interno (12, 13; 21) y uno del al menos un micrófono interno (14) para que sea relativamente constante a lo largo de una amplia banda de frecuencias de audio; y

un módulo electrónico externo (131) en comunicación con el dispositivo intraauricular (1) a través de una conexión cableada, usando el módulo electrónico externo (131) para procesamiento de las señales microfónicas un algoritmo de reducción activa de ruido híbrido directo y de realimentación para crear y transmitir a al menos un generador de sonido interno (12, 13; 21) la señal de cancelación de ruido, incluyendo el algoritmo de reducción de ruido un primer componente de modelizado que proporciona una función de transferencia del recorrido de cancelación entre uno del al menos un generador de sonido interno (12, 13; 21) y uno del al menos un micrófono interno (14), caracterizando la función de transferencia del recorrido de cancelación una respuesta del recorrido de cancelación del dispositivo (1) como insertada en el canal auditivo del usuario y como conformada por el al menos un tubo de sonda (17), en donde el algoritmo de reducción de ruido se adapta para ajustar automáticamente la señal de cancelación de ruido basándose en la función de transferencia del recorrido de cancelación para adaptar el encaje y la geometría del canal auditivo del usuario;

el módulo electrónico externo (131) incluye adicionalmente un segundo componente de modelizado que proporciona una función de transferencia del recorrido de comunicación entre el al menos un generador de sonido interno (12, 13; 21) y el al menos un micrófono interno (14), caracterizando la función de transferencia del recorrido de comunicación una respuesta del recorrido de comunicación del dispositivo (1) tal como se inserta en el canal auditivo del usuario y tal como es conformado por el al menos un tubo de sonda (17), en donde el algoritmo de reducción de ruido se adapta para ajustar automáticamente la señal de comunicación acústica basándose en la función de transferencia del recorrido de comunicación para adaptarse al encaje y geometría del canal auditivo del usuario

2. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se usa el mismo generador de sonido interno (21; 181) para producir tanto la señal de cancelación de ruido como la señal de comunicación acústica, en donde la función de transferencia del recorrido de comunicación es preferiblemente idéntica a la función de transferencia del recorrido de cancelación.

3. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende un generador de sonido de cancelación de ruido (12, 181) para producción de la señal de cancelación de ruido y un generador de sonido de comunicación (13; 191) para producción de la señal de comunicación acústica, en donde el tubo de sonda se configura para conformar la respuesta acústica entre el generador de sonido de cancelación de ruido (12; 181) y el generador de sonido de comunicación (13; 191), respectivamente, y el al menos un micrófono interno (14) para que sea relativamente constante a lo largo de una amplia banda de frecuencia de audio.

4. El sistema de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el módulo electrónico (131) pasa adicionalmente la señal de comunicación acústica al generador de sonido de comunicaciones (13; 191).

5. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el algoritmo de reducción de ruido rechaza adicionalmente el ruido generado fisiológicamente o por voz presente en el canal auditivo.

6. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el algoritmo de reducción de ruido incluye un componente de filtrado pasa banda para dirigir la energía acústica de la señal de cancelación de ruido a bandas de frecuencias seleccionadas.

7. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el algoritmo de reducción de ruidos se implementa en una Matriz de Puertas Programable en Campo (FPGA) como una máquina de estado que usa un lenguaje de

programación en Lenguaje de Descripción de Hardware VHSIC (VHDL).

8. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el algoritmo de reducción de ruido se implementa con una combinación de lenguaje de programación en Lenguaje de Descripción de Hardware VHSIC (VHDL) y código

ensamblador.

9. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el al menos un tubo sonda (17) incluye una salida de tubo sonda (12) que es sustituible de modo que se mantenga el tubo sonda (17) libre de cerumen.

1. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente:

un módulo de detección de exposición al ruido para la determinación de la exposición al ruido ponderada en el tiempo del usuario del dispositivo.

11. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el dispositivo intraauricular (1) incluye una carcasa del

dispositivo en plástico moldeado (11) que encapsula componentes electrónicos del dispositivo intraauricular (1).

12. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la función de transferencia del recorrido de cancelación se identifica como parte de un procedimiento de inicialización realizado después de la inserción del dispositivo 2 intraauricular (1) en el canal auditivo.