BRPI0613858A2 - sistema de sinais de áudio - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE SINAIS DE áUDIO. A presente invenção refere-se a um sistema de sinais de áudio, que, em uma modalidade, compreende um núcleo magneto-restritivo com diversos formatos, tamanhos e permeabilidade. O núcleo está enrolado coum fio, desse modo formando um indutor para produzir um campo magnético, quando corrente é passada através do fio. Um alto-falante, ou outro dis- positivo de saída de áudio, está posicionado paralelamente ou em série com o indutor. Em operação, um sinal de áudio é recebido e transmitido ao alto-falante ou outro dispositivo de saída de áudio, em que é produzida uma relicação do sinal recebido. Uma saída do indutor magneto-restritivo liga-se com o sinal de áudio replicado para modificar e aumentar a qualidade do sinal projetado. Em ainda outra modalidade, também pode ser usado umprocessamento de sinais digitais, para modificar o sinal recebido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE SINAIS DE ÁUDIO".

Pedido de Patente Relacionado

Este pedido de patente é uma continuação-em-parte do Pedidode Patente U.S. Nq 10864.692, "Monofone de Telefone Aperfeiçoado", depo-sitado em 9 de junho de 2004; que reivindica prioridade para o Pedido dePatente U.S. Ne de Série: 60/478.142, depositado em 11 de junho de 2003;Pedido de Patente U.S. N5 de Série: 60/478.151, depositado em 11 de junhode 2003. Todos os pedidos de patente citados acima estão incorporados aopresente por referência.

Área Técnica

A presente invenção refere-se, em geral, a dispositivos de sinaisde áudio, mais especificamente, a dispositivos para gerar um sinal de áudio.Particularmente, esta invenção refere-se a dispositivos para modificar umsinal de áudio para aperfeiçoar a qualidade captada do sinal.

Antecedentes da Invenção

Muitos monofones de telefone estão equipados com um disposi-tivo chamado de bobina de HAC ou bobina Compatível com Aparelho Auditi-vo. A bobina de HAC age como uma antena, e transmite o sinal dé áudiorecebido pelo monofone a um aparelho auditivo próximo, que contém umabobina similar, chamada de bobina T, que age como uma antena receptora.Essa disposição permite que o aparelho auditivo receba substancialmente omesmo sinal de áudio recebido pelo alto-falante dentro do monofone.

Restrições de tamanho e limitações funcionais impedem que osatuais acopladores de telefone-aparelho auditivo forneçam o som de áudiode qualidade necessária, desejada pelos deficientes auditivos. Muitos dispo-sitivos exigem que o usuário mudem entre modos de operação, dependendode se um telefone está sendo usado. Alguns sistemas são volumosos e in-cômodos de usar, e a maioria não pode ser usado com aparelhos auditivosdo tipo no-ouvido e no-canal ("ITC"). Além disso, muitos dispositivos da téc-nica anterior operam em um alcance de freqüência fixa e muito limitada, efe-tivamente eliminando a capacidade de uma pessoa com deficiência auditivade escutar sons sobre um amplo alcance de freqüências.

Tipicamente, a maioria, se não todos, os dispositivos da técnicaanterior concentram-se em transmitir um sinal entre um monofone de umtelefone e um aparelho auditivo usado por um usuário. O aumento da quali-dade do sinal depende tanto de um transdutor de transmissão como de umtransdutor de recepção. Modificar ou intensificar apenas um sinal transmiti-do, quer para uma pessoa deficiente auditiva ou uma pessoa com audiçãonormal, não é considerado. Também não é usado um complemento total detécnicas de modificação de sinais (por exemplo, filtração, mudança de fre-qüência, mudança de fase etc.).

Existe, portanto, uma necessidade de um sistema e método paramodificar um sinal de áudio captado por um ouvinte, que supere uma oumais das desvantagens identificadas acima.

Sumário da Invenção

O sistema de sinais de áudio descrito no presente desenvolve atécnica e supera problemas apresentados acima, ponto à disposição um sis-tema para modificar um sinal de áudio projeto em direção a um receptor,sendo que a modificação aperfeiçoa a qualidade do sinal de áudio.

Particularmente, e apenas a título de exemplo, em uma modali-dade é apresentado um sistema de sinais de áudio, que inclui: um dispositi-vo de saída de sinal de áudio; um núcleo magneto-restritivo; e pelo menosum fio enrolado em torno do núcleo magneto-restritivo, sendo que um sinalelétrico transmitido através do pelo menos um fio induz uma vibração do nú-cleo magneto-restritivo, e, ainda, sendo que a vibração do núcleo magneto-restritivo gera um sinal de saída, que se acopla com um sinal de áudio pro-duzido pelo dispositivo de saída de sinal de áudio.

Em outra modalidade, é apresentado um método para gerar umsinal de áudio modificado, que inclui; obter um núcleo magneto-restritivo en-rolado com pelo menos um fio; transmitir um primeiro sinal elétrico atravésde um dispositivo de saída de sinal de áudio, para gerar um sinal de áudiode linha de base; e transmitir um segundo sinal elétrico através de pelo me-nos um fio para induzir o núcleo magneto-restritivo a vibrar, sendo que a vi-bração do núcleo magneto-restritivo produz um sinal de saída e, ainda, sen-do que o sinal de saída pode ser seletivamente sintonizado e acoplado como sinal de áudio de linha de base para gerar o sinal de áudio modificado.

Em ainda outra modalidade, é apresentado um método paramodificar um sinal de áudio captado por uma pessoa deficiente auditiva, queinclui: obter um núcleo magneto-restritivo enrolado com pelo menos um fio;transmitir um primeiro sinal elétrico através de um dispositivo de saída deáudio, para gerar o sinal de áudio; transmitir um segundo sinal elétrico atra-vés do pelo menos um fio, para induzir o núcleo magneto-restritivo a vibrar,sendo que a vibração do núcleo magneto-restritivo produz um sinal de saída,e, ainda, sendo que o sinal de saída se acopla com o sinal de áudio, paramodificar o sinal de áudio; e transmitir o sinal de áudio modificado para umreceptor em um aparelho auditivo usado pela pessoa deficiente auditiva.

Em ainda outra modalidade, é apresentado um sistema de sinaisde áudio aperfeiçoado do tipo no qual um sinal elétrico, derivado de um sinalde áudio recebido, é usado por um dispositivo de saída para replicar o sinalde áudio recebido, sendo que o aperfeiçoamento inclui um mecanismo modi-ficador para modificar as características do sinal de áudio replicado, paraaperfeiçoar a qualidade do sinal de áudio replicado, captado.

Em uma modalidade, é apresentado um sistema de sinais deáudio, que inclui: um meio de saída, para emitir um sinal de áudio; um meiopara induzir um núcleo magneto-restritivo a vibrar; e um meio para acoplaruma saída vibratória do núcleo magneto-restritivo com um sinal de áudio domeio de saída, para aumentar a qualidade do sinal de áudio captado.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 é uma vista lateral parcialmente cortada de um mono-fone de telefone e aparelho de audição, tais como usados na técnica anterior;

A Figura 2 é uma vista lateral parcialmente cortada de um siste-ma de sinais de áudio de acordo com uma modalidade;

A Figura 3 é uma vista de cima da bobina magneto-restritiva quepode ser usada no sistema da Figura 2;

A Figura 4 é uma representação esquemática elétrica do núcleoenrolado na Figura 2 em série com o alto-falante;

A Figura 5 é um traçado de tempo-domínio da entrada trapezoi-dal, produzida pelo gerador de sinais na Figura 4, e a saída resultante, me-dida pelo analisador de espectro na Figura 4;

As Figuras 6 e 6A ilustram o espectro de freqüência da saída daFigura 5;

A Figura 7 é uma vista lateral parcialmente cortada de um siste-ma de sinais de áudio de acordo com uma modalidade;

A Figura 8 ilustra a resposta de freqüência de um filtro de enta-lhe, de acordo com uma modalidade;

A Figura 9 é uma representação esquemática ilustrando o ruídoradiante N;

A Figura 10 é uma vista em perspectiva de um monofone de te-lefone, de acordo com uma modalidade;

A Figura 11 ilustra esquematicamente um instrumento auditivogenérico, tal como um aparelho auditivo; e

A Figura 12 é um sistema de sinais de áudio, de acordo comuma modalidade;

A Figura 13 é uma representação gráfica de uma intensificaçãode sinal através da adição de harmônicos múltiplos a freqüências mais altas.

Descrição Detalhada da Invenção

A Figura 1 ilustra um monofone 3 de telefone, que contém umalto-falante no fone de ouvido 9. Muitos desses monofones estão equipadoscom uma bobina de HAC 18, que pode ser ligada com o alto-falante 6. Essesmonofones equipados com bobina freqüentemente são chamados de tipoHAC, ou Compatíveis com Aparelho Auditivo. A bobina de HAC 18 produzum campo magnético, que se liga com uma bobina 24 similar, freqüentemen-te chamada de bobina T, ou bobina de telefone, dentro de um aparelho audi-tivo 27 próximo, quando este último é mantido próximo ao monofone 3.

A ligação entre a bobina de HAC 18 e a bobina 24 transfere umderivado de campo eletromagnético de um sinal eletrônico recebido pelo al-to-falante 6 para o aparelho auditivo 27, sendo que o aparelho auditivo 27transforma o campo de volta em um sinal eletrônico. Desse modo, a ligaçãoeletromagnética permite que o aparelho auditivo receba substancialmente omesmo sinal eletrônico como o recebido pelo alto-falante 6. O aparelho audi-tivo 27 fornece então o sinal a um fone de ouvido 30, ou outro dispositivo,onde o sinal é convertido em um sinal de áudio (por exemplo, por meio deum alto-falante) para uso por uma pessoa com deficiência auditiva.

O aparelho auditivo 27 pode aplicar técnicas de processamentode sinais ao sinal de áudio, para tornar o sinal mais inteligível para a pessoacom deficiência auditiva. Talvez, a técnica de processamento de sinais maiscomum seja a simples amplificação do sinal, mas também são usadas outrastécnicas, mais sofisticadas. Essas técnicas incluem, sem limitação,

1) filtração, em que uma ou mais bandas de freqüência são di-minuídas em amplitude, e, desse modo, bloqueadas para chegar à pessoaem sua amplitude original;

2) amplificação seletiva, que pode ser vista como um tipo de fil-tração, em que as bandas de freqüência selecionadas são amplificadas maisdo que outras;

3) mudança de fase;

4) retardamentos de tempo; e

5) mudança de freqüência, em que uma ou mais bandas de fre-qüência são mudadas em freqüência.

Além disso, as técnicas de processamento de sinais incluem di-vidir o sinal de entrada em duas ou mais bandas de freqüência, e aplicaruma ou mais dessas cinco técnicas às bandas individuais. Além disso, técni-cas diferentes podem ser aplicadas a bandas diferentes.

Um ou mais dos inventores da presente iniciaram um projeto paraaperfeiçoar a ligação entre a bobina de HAC 18 e a bobina T 24 dentro doaparelho auditivo 27, para amplificar o sinal recebido pelo aparelho auditivo27. Uma meta da amplificação foi aperfeiçoar a relação de sinal-para-ruído.

Foram feitas tentativas para aumentar a magnitude do campomagnético 21 na Figura 1. Foi observado que a bobina 18 específica encon-trada em um monofone era do tipo de núcleo de ar. Para aumentar o campomagnético 21, em uma modalidade foi examinada a substituição do núcleode ar com um núcleo contendo ferro.

Uma motivação reside no fato de que uma corrente elétrica, talcomo a transportada pelos fios da bobina 18, produz um vetor de campomagnético, chamado de vetor Η. A seta 21 na Figura 1 representa esse vetor.

O vetor H é designado mais precisamente por potência do campo magnético.

Outro vetor está associado ao vetor H, a saber, o vetor B, desig-nado por densidade de fluxo magnético. O vetor B está relacionado ao vetorH pela expressão Β=μΗ, sendo que μ é a permeabilidade do material naqual reside o vetor H.

Na bobina com núcleo de ar, o vetor H reside em ar. A permea-bilidade, μ, é relativamente baixa. Porém, μ para ferro é relativamente alta epode ser 10.000, 100.000 ou até mesmo um milhão de vezes maior do que ado ar.

Como foi constatado que a bobina 18 continha um núcleo de ar,substituir o núcleo de ar pó um núcleo do tipo ferro pode aumentar o tama-nho do campo B por um fator de 10.000 a um milhão. A razão é, novamente,o fato de que o vetor B iguala o vetor H multiplicado por μ. Se μ for multipli-cado por, digamos, 100.000, ao mudar o núcleo de ar para ferro, então ovetor B também é multiplicado por 100.000.

Para esse fim, um indutor que contém um núcleo contendo ferrofoi fabricado e usado para substituir o núcleo 18 em um monofone de telefo-ne. Mas, durante o teste, uma pessoa com deficiência auditiva descobriu umfenômeno não-relacionado com a ligação aperfeiçoada entre a bobina 18 e oaparelho auditivo, que estava sendo visada.

Essa pessoa descobriu que o sinal de áudio que saía do mono-fone modificado, ao ser captado pelo ouvido sem aparelho auditivo, era maisinteligível do que sinais transmitidos previamente. Nesse caso, inteligibilida-de transmite o conceito relativamente simples de captar precisa e claramen-te os sons, palavras etc. do sinal de áudio.

Investigação adicional levou à conclusão de que uma caracterís-tica significativa da bobina com núcleo de ferro não era a presença de ferro,que foi usado para aumentar a permeabilidade. Mais precisamente, desco-briu-se que o núcleo de ferro era magneto-resritivo e a inteligibilidade aper-feiçoada foi atribuída à característica magneto-restritiva. Portanto, em umamodalidade, o sistema de sinais de áudio da presente invenção inclui umnúcleo magneto-restritivo para aperfeiçoar a inteligibilidade de um sinal deáudio captado.

Um material magneto-restritivo é um que muda significativamen-te em dimensão na direção de um campo magnético aplicado. Em pelo me-nos uma modalidade, o fator magneto-restritivo do material magneto-restritivo está no âmbito de 8-12 partes por milhão (ppm). O núcleo magneto-restritivo dentro de um indutor introduz perda em um sinal de AC aplicado aoindutor e, desse modo, pode ser chamado de "com perdas".

Com base nessa descoberta, um ou mais dos inventores realiza-ram investigações em diferentes tipos de materiais magneto-restritivos. E-ventualmente, eles observaram que o material magneto-restritivo, vendo sobo nome comercial de METGLAS® oferecia resultados superiores, tal comopercebido pela pessoa com deficiência auditiva. METGLAS® é uma marcaregistrada de Metglas, Inc., 440 Allied Drive, Conway, S.C., USA 29526.

Em uma modalidade, bobinas construídas usando METGLAS®ou ligas de METGLAS® foram fabricadas e testadas em um monofone detelefone, mas pode ser entendido que outras fontes de sinais de áudio tam-bém podem ser usadas. Essas fontes podem incluir um computador, um as-sistente digital pessoal, um dispositivo de jogo manual, um rádio, um esté-reo, um dispositivo de reprodução de cassete, um dispositivo de grava-ção/reprodução de vídeo, um dispositivo de reprodução de DVD, uma televi-são, um telefone, um telefone celular ou outras fontes de sinais de áudio,bem conhecidas na técnica. O teste revelou três aspectos significativos. Umaspecto é que, em um teste, uma pessoa com deficiência auditiva a um graumuito profundo, comparou sinais de voz produzidos pelo monofone modifi-cado com sinais de voz similares, produzidos por um monofone similar, masnão modificado, que continha uma bobina T comum. Essa pessoa achou queo monofone modificado possibilitou uma inteligibilidade aperfeiçoada da voz.Sinais que antes estavam abaixo do limite auditivo puderam agora ser cap-tados.

O tipo de teste usado está descrito na ciência de audiologia co-mo teste de diferenciação de voz. O termo "profundo", tal como aplicado àperda de audição, é um termo técnico e está definido abaixo.

O segundo aspecto foi observado ao testar uma pessoa comcapacidade auditiva normal. Foi verificado que o monofone modificado ou (1)não distorcia a voz produzida pelo monofone, ou (2) qualquer distorção nãoafetava a inteligibilidade dessa voz, tal como captada por essa pessoa.

O terceiro aspecto foi encontrado em um teste realizado no fun-cionamento cerebral de uma pessoa com deficiência auditiva com uma pro-funda perda de audição. Um monofone comum, usado sem um aparelho au-ditivo, não produziu nenhuma resposta cerebral medida nessa pessoa. Issolevou à dedução de que o mecanismo de audição do ouvido nessa pessoaera deficiente em fornecer sinais auditivos ao cérebro.

Em contraste, ao usar o monofone modificado, que continha abobina com núcleo de METGLAS®, foi detectada uma resposta cerebral, le-vado à dedução de que o monofone modificado superou pelo menos algu-mas das deficiências no mecanismo auditivo. A resposta cerebral foi medidausando o protocolo de resposta de tronco cerebral auditivo (ABR), bem co-nhecido de técnicas de diagnóstico.

A Figura 2 ilustra uma modalidade da presente invenção. Um mo-nofone de telefone 30 contém um alto-falante 33 obtenível comercialmente, eum indutor 39 com um núcleo altamente magneto-restritivo 41 é ligado com oalto-falante 33 e posicionado antes do mesmo. Observe-se que o núcleomagneto-restritivo 42 pode ser posicionado em série ou em paralelo com oalto-falante 33. A Figura 3 ilustra um indutor 39 apropriado. Observa-se que odispositivo de saída de sinal de áudio da Figura 2 é um alto-falante 33 monta-do em um monofone de telefone 30. Em pelo menos uma modalidade, o dis-positivo de saída de sinal de áudio é um alto-falante ligado eletricamente comum estéreo, dispositivo de reprodução de DVD, televisão ou outra fonte de umsinal de áudio. Outros dispositivos de saída de sinal de áudio ou elementosvibratórios não alto-falantes, bem conhecidos na técnica, também podem serusados, e podem incluir dispositivos tais como "cartões inteligentes" para dis-positivos sem-fio, que podem funcionar como um alto-falante de saída.

Na Figura 3, um núcleo magneto-restritivo 42 toróide está cons-truído do material comercialmente obtenível, tal como METGLAS®. Pode serentendido pelos que são versados na técnica que qualquer material magne-to-restritivo com um fator magneto-restritivo suficiente (por exemplo, 8-12ppms) pode ser usado. Particularmente, o material pode ser ferromagnético.Circundando o núcleo 42, há múltiplos enrolamentos 44 de fio magnéticocomum, tal como usado em indutores comuns. O fio pode ser de qualquerdiâmetro de fio elétrico e, tipicamente, está no âmbito de 25-45 de diâmetrode fio. Igualmente, pode ser usado qualquer número de enrolamentos. Empelo menos uma modalidade, o número de enrolamentos 44, ou voltas, podeestar no âmbito de 50-500 enrolamentos. Em uma modalidade, o número deenrolamentos 44 situa-se, de preferência, no âmbito de 150 a 250.

Em uma modalidade da presente invenção, a indutância, medidaa freqüências de áudio, situa-se no âmbito de 0,15 a 0,8 mili-Henries. Alémdisso, em uma modalidade, a resistência situa-se no âmbito de 1 a 5 ohms.

A indutância e resistência do indutor 39 podem ser modificadas através daseleção de material e do número de enrolamentos 44 usado. O funciona-mento do sistema de sinais de áudio da presente invenção pode, portanto,ser adaptado a um indivíduo ou aplicação específico. A otimização pode in-cluir variar o material de núcleo e o diâmetro interno do núcleo, bem comovariar o diâmetro do fio e, portanto, o número de enrolamentos.

Um tipo de núcleo magneto-restritivo toróide que foi testado, é odesignado pelo número de parte 0803 MDGC da Honeyell/AIlied, que se re-fere a um núcleo toróide simples, construído de material de Metglas, semquaisquer enrolamentos. Outro núcleo que foi testado é o vendido por Ad-vanced Magnetic Technology ("AMT"), como parte número C0715(M). O nú-cleo pode ser de tamanho variável (diâmetro etc.) e formato, para incluir umtoróide, uma barra retangular, ou um cilindro. Em pelo menos uma modali-dade, o núcleo magneto-restritivo é contínuo.Na operação da presente invenção, tal como mostrado nas Figu-ras 2 e 3, uma corrente elétrica, derivada de um sinal de áudio recebido, étransmitida a um alto-falante 33. Tipicamente, o sinal de áudio recebido é umsinal análogo que pode ser convertido em um sinal digital ao ser recebido.

Em pelo menos uma modalidade, o processamento do sinal digital é realiza-do no sinal, antes da recepção pelo alto-falante 33. O alto-falante 33 ou ou-tro dispositivo de saída transforma o sinal digital em um sinal analógico, u-sado para replicar o sinal de áudio recebido.

Concomitantemente, em pelo menos uma modalidade, uma cor-rente alternada é passada através dos fios 44 do indutor 39. A corrente al-ternada, que corre através dos enrolamentos do indutor 39, está modificadae produz um campo magnético alternado, que atua sopre o núcleo magneto-restritivo 42. A vibração do núcleo 42 produz uma saída que se liga com osinal de áudio replicado, projetado pelo alto-falante 33. A ligação, tal comodescrita mais detalhadamente abaixo, modifica o sinal de áudio replicado,aumentando a qualidade do sinal de áudio, tal como captado por um ouvinte.

Pode ser entendido pelos que são versados na técnica que a vibração donúcleo 42 pode ser induzida por qualquer número de efeitos de campo, paraincluir efeitos criados pela bobina ou outros componentes magnéticos encon-trados no alto-falante 33. Independentemente do mecanismo operacional, asaída vibratória produzida por um núcleo de vibração 42 é essencial para umaumento da saída de áudio.

Em pelo menos uma modalidade, a corrente elétrica derivada deum sinal de áudio recebido é primeiramente transmitido ao indutor 39 e de-pois ao alto-falante 33. Nessa modalidade, a transmissão do sinal elétrico(analógico) através dos enrolamentos do indutor 39 resulta em uma modifi-cação do sinal elétrico. O sinal modificado é transmitido ao alto-falante 33,sendo que o sinal é usado para replicar o sinal de áudio recebido/desejado.

A modificação do sinal elétrico pode resultar na criação de harmônicos múl-tiplas na freqüência fundamental. Além disso, a modificação de sinal no indu-tor 39 pode incluir filtração de freqüências mais altas e uma atenuação (roll-off) mais sutil de freqüências a níveis mais altos. Observa-se que a modifica-ção do sinal, à medida que ele passa através do indutor 39, adiciona um e-Iemento de não-linearidade ao sinal. A não-linearidade do sinal elétrico ajudaa aumentar a qualidade do sinal de saída, e pode, em parte, ser responsávelpelos harmônicos múltiplos produzidos pelo sinal elétrico.

A modificação do sinal elétrico no indutor 39, e a saída vibratóriado indutor 39, agem, ambos, para aumentar a qualidade da saída de áudiocaptada. Dito de outro modo, dois fenômenos separados, mas relacionados,podem atuar para aperfeiçoar a qualidade captada do sinal de áudio de saí-da. Em primeiro lugar, o sinal elétrico é modificado em virtude de passar osinal através dos enrolamentos do indutor 39. Esse sinal elétrico modificadoé o sinal usado pelo alto-falante 33 para produzir uma saída de áudio. Emsegundo lugar, a vibração do núcleo 42, induzida pela passagem de correntenos enrolamentos ou por outros efeitos de campo presentes na vizinhançado indutor 39 e do alto-falante 33, produz uma saída que se liga com o sinalde áudio de saída. Em combinação o sinal elétrico modificado e a saída vi-bratória atuam para intensificar o sinal de áudio de saída, tal como captadopor um receptor (ouvido humano, aparelho auditivo etc.).

Uma simulação de comportamento/desempenho do aparelho daFigura 2 foi realizada, incluindo pelo menos uma modalidade do sistema desinais de áudio descrito no presente. A Figura 4 ilustra um modelo do siste-ma de indutor-alto-falante da Figura 2. São dados valores representativos deindutância e resistência para cada componente (isto é, indutor 39 e alto-falante 33). Na referência cruzada das Figuras 4 e 5, a Figura 5 ilustra umtraçado de tempo-domínio computadorizado 100 da resposta, ou saída, deuma modalidade da invenção, comparada com uma entrada trapezóide 105de 1000 Hz de freqüência, produzida pelo gerador de sinais 115 na Figura 4.

A resposta ou saída 100 foi medida no ponto 117 na Figura 4, usando umanalisador de espectro 112. Do mesmo modo, o sinal de entrada 105 foi me-dido usando um analisador de espectro 113. Tal como mostrado, a saída100, tal como gerada pelo indutor 39 na Figura 4, equipara-se estreitamenteao sinal de entrada 105 não modificado. A saída 100 pode ser transferida aoalto-falante 33 para replicação do sinal de entrada 105, e a transmissão dosinal replicado a um receptor (dispositivo de recepção, indivíduo etc.).

Com referência, agora, à Figura 6, é apresentada uma represen-tação de freqüência-domínio, ou espectro de Fourier, ou tanto a entrada tra-pezóide 105 (Figura 5) como a saída 100 (Figura 5), cada uma marcadadesse modo e mostrando apenas freqüências a 11 KHa e mais baixas. AFigura 6 mostra o traçado de uma escala ampliada no eixo vertical, paramostrar componentes dé freqüência, que são pequenos demais para seremmostrados na Figura 6. Além disso, as freqüência de 7,0 KHz e acima sãomostradas a uma escala ampliada ainda de modo maior, o que está indicadono lado direito do traçado na Figura 6A. As Figuras 6 e 6A mostram clara-mente que o tamanho dos harmônicos excedentes na saída 100 está modifi-cado, em comparação com a entrada 105. Além disso, em pelo menos umamodalidade, ocorre uma intensificação dos harmônicos de freqüência fun-damentais, produzindo um sinal de áudio intensificado, de qualidade maisalta, tal como captado tanto por uma pessoa com deficiência auditiva comopor uma com audição normal.

Também, como as Figuras 6 e 6A indicam que freqüências altassão atenuadas, pode ser afirmado que indutor 39 na Figura 4 pode funcionarcomo um filtro de passagem baixa. Por exemplo, na Figura 6, o tamanho dosinal harmônico a uma freqüência de 3 KHz é significativamente reduzido emcomparação com o sinal a 1 KHz. Acima de 3 KHz, a detecção de sinal épraticamente não-existente. Embora algum sinal de saída 100 possa ser de-tectado a freqüências mais altas (por exemplo, 5-11 KHz), o tamanho do si-nal de saída, em muitos casos, é irrelevante. Em uma modalidade, portanto,o sistema de sinais de áudio da presente invenção pode ser um filtro de pas-sagem baixa. Além disso, o filtro de passagem baixa pode ser construídodos enrolamentos de indutor 44 enrolados em torno de um núcleo magneto-restritivo 42, formando o indutor 39. Em pelo menos uma modalidade, a ate-nuação de freqüência ou queda a freqüências mais altas é uma queda "sua-ve". Em outras palavras, freqüências mais altas não são diminuídas abrupta-mente, levando, potencialmente, a uma distorção no sinal de áudio captado.

Sabe-se que tanto monitores de computador como telefones ce-lulares, bem como outros dispositivos eletrônicos/fontes de sinais de áudio,geram radiação parasitária ou interferência eletromagnética (EMI) em apare-lhos auditivos. Outras fones de radiação parasitária, tais como luzes fluores-centes, motores em carros e chips de computador em carros, também pro-duzem interferência em aparelhos auditivos. Pode ser entendido que EMItambém pode reduzir a qualidade de som de um sinal de áudio captado porum indivíduo com audição normal.

Essa EMI produz ruído audível ao usuário, que interfere nas tenta-tivas do usuário de escutar sons que estão entrando. Tipicamente, em disposi-tivos da técnica anterior que incluem aparelhos auditivos, a filtração de ruídoocorre em um dispositivo amplificador. Qualquer ruído introduzido após o ampli-ficador não é filtrado e, portanto, chega ao receptor, ouvido humano etc.). Empelo menos uma modalidade, o sistema de sinais de áudio da presente inven-ção reduz ou elimina diversas formas de EMI, incluindo EMI captada por umapessoa que está usando um aparelho auditivo. A redução/eliminação de ruídopode ocorrer em qualquer ponto antes de um sinal elétrico chegar ao alto-falante, o que quer dizer, antes ou depois da redução de ruído em um amplifi-cador. A filtração de ruído pode ser ligada com uma atenuação de freqüência, afreqüências mais altas (por exemplo, 4 ou 10 KHz).

Como radiação eletromagnética de todos os tipos tem uma pro-priedade comum, a saber, radiação eletromagnética a freqüências múltiplas,a presente invenção pode ter sucesso em suprimir todos os tipos de EMI,independentemente da fonte. Isso inclui EMI, na qual os componentes defreqüência estão distribuídos aleatoriamente. Isso também inclui EMI, naqual os componentes de freqüência estão distribuídos uniformemente. Esseúltimo tipo algumas vezes é chamado de ruído "branco", por analogia à luzbranca, que contém toda as cores, que são, na verdade, freqüências.

A Figura 9 ilustra o monofone da Figura 2, adjacente a um ouvi-do humano "E". Um aparelho auditivo comum "HA" está presente no ouvido.Uma fonte "S" de EMI está indicada, junto com ruído elétrico irradiado "N".

Em pelo menos uma modalidade da presente invenção, o indutor 39, posi-cionado tal como mostrado na Figura 9, reduz ou elimina a radiação de EMIda fonte S, pelo menos tal como captado por um usuário de HA.

Uma explicação possível para a redução de ruído é a seguinte.Em resumo, essa explicação considera dois caminhos de entrada para oruído N ao aparelho auditivo HA. Um caminho é através da cabeça, ou crâ-nio. Alguns mecanismos possíveis que podem bloquear esse caminho sãoapresentados imediatamente abaixo. O segundo caminho é através do canalauditivo, e esse caminho é bloqueado, possivelmente, pelo indutor 39, talcomo explicado mais tarde.

Na Figura 9, a linha tracejada "T" representa os tecidos humanosque circundam o ouvido "A" e esses tecidos representam a cabeça humanaem geral. Esses tecidos são compostos em grande parte de água. A águacontém numerosos eletrólitos e, portanto, é eletricamente condutora. Sendocondutora, a água, em teoria, reflete radiação eletromagnética, uma vez quecondutores, em geral, são tratados como refletores dessa radiação. Como oruído N assume a forma de radiação eletromagnética, a água que contémeletrólitos, em teoria, reflete o ruído Ν. O ruído N não chega ao aparelho au-ditivo HA.

Porém, a água que contém eletrólitos, provavelmente não é umrefletor perfeito. Espera-se que algum ruído entre na água. Os eletrólitos naágua podem dissipar o ruído introduzido e dois modelos que explicam a pos-sível dissipação são os seguintes.

Sabe-se que radiação eletromagnética, tal como o ruído N, con-tém dois vetores de campo: um campo elétrico e um campo magnético, dis-postos em 90 graus ao campo elétrico. Esses vetores de campo oscilamcontinuamente.

Isto é, cada vetor de campo aumenta em tamanho para um valorde pico positivo, depois diminui para zero. Depois, o campo inverte a direçãoe aumenta para um valor de pico negativo. Após atingir o pico negativo, di-minui para zero, e depois aumenta para o valor de pico positivo, e o proces-so se repete. Água é dipolar: cada molécula de água contém um terminalcarregado positivamente e um terminal carregado negativamente. Sendodipolares, as moléculas de água tendem a alinhar-se com o valor de campoelétrico. Como esse vetor está continuamente mudando de direção, a molé-cula de água também procura continuamente mudar de direção, na tentativade permanecer alinhada com o vetor de campo elétrico.

Esse movimento contínuo das moléculas de água representaenergia térmica, e o vetor de campo elétrico oscilante pode fazer com que omovimento aumente. A agitação da água induzida pelo campo elétrico osci-lante causa um ligeiro aumento de temperatura. O aumento de temperaturaabsorve energia do vetor de campo elétrico no ruído N. Em teoria, a absor-ção reduz o tamanho do vetor de campo elétrico, desse modo, reduzindo oruído N que chega ao aparelho auditivo HA.

Uma análise similar pode ser feita com relação ao vetor de cam-po magnético oscilante, que pode gerar correntes parasitárias na água quecontém eletrólitos, também absorvendo energia. Desse modo, pode ocorrerque os modos de absorção de energia descritos acima servem para bloque-ar parte, ou todo, o ruído N de chegar ao aparelho auditivo HA, através dostecidos do crânio.

O segundo caminho para o aparelho auditivo é através do canalauditivo (não-mostrado). Mas, quando o monofone está adjacente ao ouvidoE, os fios "W" e também as bobinas de fios (não-indicadas) no alto-falante33, a bobina de HAC 200 e o indutor magneto-restritivo 39 podem funcionarcomo antenas receptoras e captar o ruído Ν. O indutor magneto-restritivo 39,tal como explicado acima, que está ligado a esses fios, pode dissipar energiano ruído N, devido às propriedades resistivas do material magneto-restritivo.

Deve ser enfatizado que o precedente é apresentado como umaexplicação possível para um fenômeno observado. O fenômeno observado éque o monofone 30, quando posicionado adjacente ao ouvido de uma pes-soa que está usando um aparelho auditivo, suprime a interferência de outromodo captada pelo aparelho auditivo HA, quando próximo a um monitor decomputador ou um telefone celular. A descrição precedente é apresentadacomo um argumento plausível.

Dois outros pontos referentes à Figura 9 serão discutidos. Pri-meiramente, parece improvável que a energia de ruído seja dissipada noindutor magneto-restritivo 39, se esse indutor 39 estiver voltado para um cir-cuito aberto. Uma razão é que, nessa situação, nenhuma corrente passapela bobina. Desse modo, pode ser necessário que o indutor 39 esteja vol-tado para um circuito completo, representado pelo resistor "R", para que o-corra a supressão de ruído descrita acima. O segundo ponto e que a bobinade HAC 200 não é forçosamente necessária. Em algumas aplicações dapresente invenção ela pode ser omitida.

Em ainda outra modalidade da presente invenção, as caracterís-ticas de supressão de ruído descritas acima aperfeiçoam a qualidade dosom para uma pessoa com audição normal, que usa um dispositivo para re-ceber/ouvir um sinal de áudio. Foi constatado que quando um monofone 30da Figura 9 é configurado como um monofone que inclui o indutor magneto-restritivo 39, esse monofone pode beneficiar pessoas com audição normal.

Especificamente, tal como mostrado na Figura 10, um monofonede telefone 330, que inclui o indutor magneto-restritivo 39, tal como descritoacima, é usado com um telefone celular 305, no chamado modo de mãoslivres. Pessoas com audição normal informaram que esse monofone modifi-cado 300 aperfeiçoa a qualidade do som, ao receber/ouvir um sinal de áudio.

Desse modo, o monofone 300 pode oferecer três modos de operação, taiscomo descritos acima, a saber, (1) apoio de bobina T para um aparelho audi-tivo, (2) uso por uma pessoa que está usando um aparelho auditivo em ummodo de microfone, e (3) usado do monofone 300 sozinho, por uma pessoacom deficiência auditiva, que, no momento, não está usando um aparelhoauditivo. Além disso, o monofone 300 fornece uma qualidade de som aper-feiçoada a uma pessoa com capacidade auditiva normal.

Além das modalidades descritas acima, foi constatado que umúnico dispositivo, eletricamente passivo, a saber, o indutor 39, que contém onúcleo magneto-restritivo 42 (Figura 3), quando adicionado a um monofonede telefone, aperfeiçoava a inteligibilidade da voz para uma pessoa com de-ficiência auditiva. Em uma ou mais modalidades da presente invenção, oindutor magneto-restritivo 39 realiza uma ou mais das funções de processa-mento de sinais, normalmente realizadas por aparelhos auditivos. Essasfunções podem incluir:

1) filtração;

2) amplificação seletiva;

3) mudança de fase;

4) retardamentos de tempo; e

5) mudança de freqüência.

Em um ou mais modalidades, o indutor 39,m que contém umnúcleo magneto-restritivo 42, é usado além de uma bobina de HAC presenteem um monofone e usada para acoplar-se com uma bobina Τ. A Figura 7ilustra uma modalidade, na qual um monofone de telefone 150 contém umalto-falante da técnica anterior 155, uma bobina de HAC da técnica anterior160, e o indutor magneto-restritivo 165, tal como descrito no presente. Essemonofone permite que uma pessoa que deseja a assistência de um aparelhoauditivo utilize a bobina 160, e outras pessoas que usem o monofone ape-nas com o indutor 165.

Um método para configurar um monofone 150, que executa umamodalidade da invenção, tal como descrito acima, é o seguinte. Em primeirolugar, são obtidas as características operacionais desejadas do monofone detelefone 150. Por exemplo, as características operacionais desejadas podemser determinadas através de teste de uma pessoa com deficiência auditiva,para determinar as necessidades da pessoa. Como um exemplo específico,pode ser determinado que uma pessoa específico tem uma audição diminuí-da em um âmbito de freqüência específico. A característica de saída deseja-da para essa pessoa pode exigir uma amplitude elevada nesse âmbito defreqüência, para compensar a diminuição.

As características de saída desejadas podem ser especificadaspela função de transferência do monofone, que algumas vezes é chamadode resposta de freqüência. Este último termo refere-se, em geral, a um tipode espectro de saída, tal como o espectro de saída na Figura 8, que é pro-duzido em resposta a um espectro do entrada. No exemplo da Figura 8, vê-se que o espectro de entrada está distribuído uniformemente sobre todas asfreqüências de F1 a F20. Mas, o espectro de saída diminui freqüências noâmbito de F7 a F10. Nesse exemplo específico, um filtro de entalhe é a ca-racterística operacional desejada, com o entalhe situado entre F7 e F10. Na-turalmente, essa característica é exemplificada e o espectro de saída dese-jado, específico, depende da aplicação em questão.

Uma vez tendo sido determinadas as características de saída,diferentes indutores 165 do tipo mostrado na Figura 3 são testados, sendoque cada indutor 165 tem diferentes (1) números de enrolamentos, (2) diâ-metros de núcleo, e (3) materiais de núcleo, por exemplo. O teste é realiza-do, por exemplo, substituindo cada indutor 165 pela bobina de HAC 160 e-xistente no monofone de telefone 150. No teste, a cada indutor 165 é desig-nada uma cifra-de-mérito, ou métrica, indicando o quanto a combinação deindutor-monofone se aproxima das características operacionais desejadas.

Depois, é escolhido o indutor 165 que tem a melhor métrica.

Falando de um modo geral, quando uma determinada caracterís-tica operacional de um monofone 150 é especifica, o indutor magneto-restritivo 165 específico, necessário, não é automaticamente especificadocom isso. Uma razão é que, aparentemente, o indutor magneto-restritivo 165interage eletricamente com o alto-falante 155 do monofone 150, e outroscomponentes. Desse modo, as propriedades elétricas do alto-falante 155, ede outros componentes, influenciam as características operacionais. Comodiferentes alto-falantes em diferentes monofones têm características elétri-cas diferentes, o indutor 165 pode ser combinado com o monofone 150 es-pecífico em questão. Em pelo menos uma modalidade, a combinação deindutor 165 ao monofone 150 pode não ser necessário nem desejado.

Ainda com referência à Figura 7, em uma modalidade o sinalacústico fornecido ao usuário do monofone 150 não é produzido exclusiva-mente pelo alto-falante 155 do monofone 150, mas também pode ser produ-zido pelo indutor magneto-restritivo 165. Isto é, o indutor magneto-restritivo165 pode funcionar como um alto-falante auxiliar. Além disso, como o indutormagneto-restritivo 165 é, em geral, fixado na carcaça do monofone 150, a vi-bração da bobina do indutor 165 pode ser transferida à carcaça. A carcaçapode, eficazmente, funcionar como um cone alto-falante e ligar essa vibraçãodo indutor 165 ao ar, ou a um ouvido humano em contato com a carcaça.

Combinar o indutor a um monofone 150 presume que uma ca-racterística de saída predefinida é gerada durante o processo de construçãodo monofone 150. Em pelo menos uma modalidade, técnicas de combinaçãode impedância comuns podem ser usadas para construir um dispositivo desinais de áudio da presente invenção, e combinar a saída do dispositivo comuma saída de áudio desejada. Em ainda outra modalidade, não é usada ne-nhuma característica de saída pré-definida. Em vez disso, é executado ummétodo de "cálculo-e-tentativa" para cada pessoa diferente que preci-sa/necessita usar o sistema de sinais de áudio da presente invenção. Induto-res 165 diferentes são inseridos em um monofone 150, e uma pessoa comdeficiência auditiva examina cada monofone, ouvindo o mesmo. A pessoaescolhe o monofone que produz a melhor saída.

Considerando, agora, a novidade de usar um indutor magneto-restritivo mais detalhadamente, a magneto-restrição é uma fonte de perda.

Por exemplo, é bem-conhecido que a magneto-restrição em transformadoreselétricos (que contêm indutores) gera calor, que é um tipo de perda. Projetis-tas de filtros usados em telefones da técnica anterior tipicamente procuramindutores e capacitores com perdas mínimas.

Ainda adicionalmente, é bastante provável que a magneto-restrição de indutores, tais como os usados na presente invenção, introduzpropriedades resistivas no indutor. Isto é, o indutor magneto-restritivo funcio-na, em uma primeira aproximação, tal como um indutor perfeito em sériecom um resistor perfeito. O resistor representa, em parte, a perda devido àmagneto-restrição. Para fins de análise e construção, um indutor magneto-restritivo é representado como um indutor combinado com um resistor.

Esse elemento de circuito não seria preferido por um projetistados filtros de telefone, tipicamente presentes em telefones. Uma razão é queo indutor, no total, não funciona mais como um indutor puro, e, portanto, émais difícil de ser modelado. Por exemplo, um indutor puro é expresso ma-tematicamente no projeto de filtro como jwL, sendo que j é o operador imagi-nário; w é a freqüência angular do sinal aplicado, em radians por segundo; eL é a indutância, em Henries. A adição do resistor faz com que o indutormagneto-restritivo seja expresso como R+jwL, sendo que R é a resistênciaem ohms. Essa é, agora, uma quantidade complexa de dois elementos, nosentido de álgebra de variáveis complexas, o que aumenta a complexidadedas computações algébricas.

Ainda adicionalmente, tal como afirmado agora, as computaçõesalgébricas foram tornadas mais complexas, porém, nenhum benefício deuma perspectiva de filtração é visto pela adição do termo R. Portanto, podeser argumentado que, apesar do fato de que indutores de filtração têm esta-do presentes nos caminhos de sinais de telefones na técnica anterior, asseguintes conclusões parecem claras. Um1 indutores da técnica anterior nãooferecem assistência a pessoas com deficiência auditiva, tal como o faz apresente invenção. Dois, esses indutores, em muitos casos, são usados co-mo partes de filtros de áudio-freqüência. Adicionar magneto-restrição acres-centaria perda, e também um termo resistivo. Este último torna a computa-ção, e, desse modo, a construção de filtros da técnica anterior, mais comple-xas. Três, a complexidade adicionada causada pela magneto-restrição, nãoé compensada por qualquer benefício conferido pela adição de magneto-restrição a modelos da técnica anterior.

Com referência, novamente, à operação da presente invenção,dois tipos de mudança de freqüência devem ser distinguidos. Em um tipo, talcomo demonstrado por uma modalidade da presente invenção, um compo-nente de freqüência de entrada f1 é mudado para uma nova freqüência nasaída, tal como f11. Mas o componente de freqüência de entrada f1 não éencontrado na saída; foi substituído por f11. Em ainda outra modalidade, ocomponente de freqüência f 1, ou parte do mesmo, também é encontrado nasaída, além da freqüência f11.

Além disso, deve ser observado que se for comparado o espec-tro de saída com o espectro de entrada de um sinal com freqüência mudada,são encontrados componentes de sinal presentes no espectro de saída, quenão estão presentes no espectro de entrada, a saber, os componentes mu-dados. Pode-se dizer, portanto, que em pelo menos uma modalidade, novoscomponentes de freqüência são adicionados e aparecem no sinal de saída.

A descrição precedente foi formulada em termos de um monofo-ne de telefone. O sistema de sinais de áudio da presente invenção tambémé aplicável a qualquer sistema que transmite som a um ouvinte, inclusivemonofones; aparelhos de cabeça; fones de ouvido, fones de ouvido ligadosa dispositivos de comunicação, tais como telefones e equipamento de áudiode consumidor; telefones manuais, portáteis, e telefones celulares; telefonessem uso das mãos e outros aparelhos de cabeça; e telefones, nos quais,substancialmente, todos os componentes de funcionamento estão contidosdentro de uma única carcaça, que pode assemelhar-se a um monofone.

Também a fonte do sinal de áudio que chega ao aparelho decabeça não é necessariamente considerado significativo. O sinal pode sertransmitido em um modo sem fio. Pode originar-se em formato digital, talcomo quando se origina de um CD de música ou de um sinal telefônico tira-do da Internet, tal como VOIP, Voice Over Internet Protocol [Voz Através deProtocolo de Internet]. Em uma modalidade da invenção, o sistema de sinaisde áudio é encontrado em um alto-falante personalizado, usado por um úni-co indivíduo.

Com referência, novamente, à Figura 3, é reconhecido que abobina 39 pode ser construída de materiais diferentes, de formatos e tama-nhos diferentes, com números diferentes de enrolamentos. Por exemplo, épossível achar que a indutância da bobina seja um contribuidor importantepara o aumento de inteligibilidade descrito no presente. Sabe-se que aumen-tar o número de enrolamentos aumenta a indutância, e que diminuir o núme-ro de enrolamentos diminui a indutância. Também se sabe que aumentar apermeabilidade do material de núcleo aumenta a indutância e que diminuir apermeabilidade diminui a indutância. Portanto, considerando apenas (1) nú-mero de enrolamentos e (2) permeabilidade de material de núcleo, um de-terminado nível de indutância pode ser obtido de numerosas maneiras.

A título de exemplo, e não de limitação, em uma modalidade onúcleo da bobina magneto-restritiva 39 na Figura 3 está construído de mate-rial de alta saturação. Alta saturação é definido como tendo um nível de sa-turação que excede 5.000 gausss. Muitas ligas de Metglas têm um nível desaturação de 20.000 gauss, ou mais alto.

Considerando, agora, em maiores detalhes, a operação da pre-sente invenção com uma pessoa com deficiência auditiva, é necessária al-guma explicação inicial. O termo "perda de audição profunda" foi usado naexplicação acima. Esse é um termo técnico e é um dos cinco termos da téc-nica usados para descrever a capacidade auditiva em seres humanos. Es-ses cinco termos e a perda de audição associada, são os seguintes:

normal - 0 a 25 dBHL;leve - 26 a 45 dBHL;moderada - 46 a 70 dBHL;grave - 71 a 90 dBHL; eprofunda - 91 dBHL e acima.

A abreviatura dBHL refere-se a decibel, e os âmbitos de decibelreferem-se ao som mais baixo, medido em decibéis, que uma pessoa podeouvir. Por exemplo, uma pessoa com audição normal pode ouvir sons baixosque variam entre zero e 25 dBHL. Naturalmente, essa é uma média de popu-lação: nem toda pessoa normal pode ouvir sons na extremidade inferior des-se âmbito. Desse modo, a pessoa que sofre perda profunda, explicada aci-ma, não pode ouvir sons mais baixos do que 91 dBHL. Como termo de refe-rência, uma conversão normal é medida em cerca de 50 dBHL.

Verificou-se que uma ou mais modalidades da presente inven-ção oferecem auxílio a pessoas com perda de audição moderada, grave eprofunda, tal como esses termos são definidos na ciência de audiologia, edescritos em linhas gerais no capítulo precedente. A invenção deve ser dife-renciada de outros aparelhos que oferecem auxílio a pessoas com deficiên-cia auditiva no uso do telefone ou outro dispositivo de áudio. Esse aparelhoé o controle de volume ajustável, familiar. Porém, esses aparelhos oferecemauxílio apenas a pessoas com perda de audição leve a moderada, tal comoesses termos são definidos acima.

Em pelo menos uma modalidade, três modos de operação estãodisponíveis para uma pessoa com deficiência auditiva. Presumindo que umapessoa com deficiência auditiva utilize um aparelho auditivo comum, que temuma chave permitindo a seleção da (1) operação com bobina T1 (2) opera-ção por microfone (isto é, normal), sendo que um microfone no aparelho au-ditivo capta sons que estão entrando e amplifica os mesmos, é (3) possivel-mente, outras configurações. Presumindo, também, que um monofone detelefone, ou outro dispositivo, está equipado com (1) o indutor magneto-restritivo 39 na Figura 3, (2) uma bobina T comum, e (3) o alto-falante co-mum do fone de ouvido.

Em um primeiro modo de operação, a pessoa ajusta a chave noaparelho auditivo para a configuração de microfone, e utiliza o monofonecomo uma pessoa que não sofre de deficiência auditiva. O aparelho auditivorecebe som do alto-falante no monofone e amplia o mesmo para a pessoa.No primeiro modo, a presente invenção elimina grande parte da realimenta-ção acústica perturbadora, freqüentemente captada por uma pessoa que usaum aparelho auditivo. Essa realimentação muitas vezes é captada como umsom de assobio.

Pode-se imaginar que a pessoa pode evitar a realimentação u-sando uma bobina T com o monofone de telefone, tal como descrito no pre-sente, e desse modo, eliminar a ligação acústica entre o alto-falante no mo-nofone e o microfone no aparelho auditivo. Essa ligação é uma causa princi-pal da realimentação. Mas, bobinas T não são encontradas em todos os a-parelhos auditivos. Cerca de dois por cento de aparelhos auditivos são dotipo "no-canal" ou "ITC", que são muito pequenos. Na tecnologia atual, bobi-nas T de tamanho suficientemente pequeno para caber em um aparelho au-ditivo ITC ainda não foram desenvolvidos, ou pelo menos não ao amplamen-te disponíveis a um preço razoável. Desse modo, pessoas usando aparelhosauditivos ITC continuam expostas à realimentação. Tal como afirmado, apresente invenção reduz ou elimina essa realimentação no primeiro modo.

No segundo modo de operação, a pessoa ajusta a chave para aconfiguração de bobina T e coloca o monofone adjacente ao aparelho auditi-vo. A pessoa ouve o telefone através do aparelho auditivo. No segundo mo-do, a realimentação acústica também é suprimida.No terceiro modo de operação, a pessoa elimina o aparelho au-ditivo e usa exclusivamente o monofone. Tal como explicado acima, o mono-fone ilustrado na Figura 2, tem sido uso com sucesso, sozinho, por pessoascom perda auditiva que excede a que é conhecida como moderada.

Além da filtração etc., descrita acima, um tipo de mudança defreqüência está presente em pelo menos uma modalidade da presente in-venção. Por exemplo, uma freqüência de entrada de 2 kilo-hertz pode sermudada, completamente ou parcialmente, para 4 kilo-hertz.

Essa mudança de freqüência pode explicar, em parte, o sucessoda presente invenção em produzir um telefone ou outro dispositivo, que a -perfeiçoa a audição para pessoas surdas. Particularmente, é bem conhecidoque a audição humana comum ocupa um espectro de cerca de 50 Hz a cer-ca de 15 KHz ou 20 KHz. Mas, na tecnologia atual, telefones comuns têmuma largura de banda de cerca de 2.500 ou 4.000 H. Desse modo, um tele-fone passa apenas os 2.000 ou 4.00 mais baixos do âmbito de audição hu-mana. Freqüências acima desse âmbito estão bloqueadas. Desse modo, porexemplo, se uma pessoa hipotética não pode ouvir freqüências abaixo de5.000 Hz, então, em teoria, essa pessoa não pode usar um telefone.

A presente invenção, ao realizar a mudança de freqüência des-crita acima, pode ser vista como restauradora de parte da largura de bandasuprimida pelo sistema telefônico. Isto é, sem a presente invenção, o usuáriode um telefone ouve uma largura de banda com um teto de 2.500 ou 3.000Hz. Mas, com uma ou mais modalidades da presente invenção, é adicionadoum componente a 4 KHz ou mais alto. Além disso, podem ser adicionadoscomponentes de freqüência múltiplos (por exemplo, 4 e 6 KHz) e, em pelomenos uma modalidade, componentes de freqüência múltiplos podem seradicionados simultaneamente. Com referência, por um momento, à Figura13, são apresentados dados de teste, nos quais um sinal de 1000 Hz, a 2,3volts, foi introduzido tanto em uma bobina de aparelho auditivo comum comoem um indutor da presente invenção. O sinal de 1000 Hz 1300 introduzidoem um aparelho auditivo comum não produz nenhuma saída de sinal adicio-nal a freqüências mais altas. Ao contrário, o sinal de 1000 Hz 1302 introdu-zido na presente invenção, produz sinais registráveis em e em torno de 2KHz 1304, 4 KHz 1306 e 6 KHz 1308.

Desse modo, a presente invenção pode ser vista como expandira largura de banda de um telefone ou adicionar freqüências fora da largurade banda do telefone. Além disso, expandir a largura de banda também po-de ser obtido com outras fontes de sinais de áudio. A presente invenção po-de ser vista como (1) sintetizar um ou mais componentes de freqüência quecontém mais informações, que podem situar-se dentro da largura de banda,fora da largura de banda, ou dentro e fora da largura de banda de um telefo-ne ou outro dispositivo de sinais de áudio, e (2) adicionar os componentessintetizados ao sinal acústico fornecido ao usuário do telefone ou outro dis-positivo. Isso pode ser visto como reduzir os efeitos de retrocesso oculto(backward masking).

A invenção da presente descrição é aplicável a aparelhos auditi-vos, quer externos quer internos, e a instrumentos auditivos, em geral. A Fi-gura 11 ilustra esquematicamente um instrumento auditivo 500 genérico, talcomo um aparelho auditivo. O instrumento auditivo 500 contém um alto-falante 505. O bloco 508 representa um microfone, um circuito de amplifica-ção e processamento. Ligado com o alto-falante 505 está um indutor 510, dotipo descrito no presente, com um núcleo magneto-restritivo.

Foi afirmado acima que os aparelhos auditivos do tipo ITC ge-ralmente não estão equipados com bobinas T, devido ao tamanho pequenodos aparelhos auditivos de ITC. Mas, o núcleo toróide, magneto-restritivo,que pode ser usado em pelo menos uma modalidade da presente invenção,pode ser suficientemente pequeno para caber em qualquer estilo de apare-lho auditivo. Desse modo, o aparelho auditivo 500 da Figura 11 também po-de ser usado para representar um aparelho auditivo no-canal ou de outrotipo, sendo que o indutor 510 é de tamanho apropriadamente pequeno.

Em ainda outra modalidade da presente invenção, tal como ilus-trada na Figura 12, um alto-falante, do tipo usado em monofones, é mostra-do, e é normalmente chamado de cápsula ou cápsula de alto-falante. O alto-falante 550 contém elementos de montagem 555, indicados esquematica-mente, tais como saliências, reentrâncias, furos de pino, pontos de monta-gem, equipamentos de engate apropriados, ou qualquer combinação dosprecedentes. Os elementos de montagem 555 estão previstos, em geral,para corresponder ao monofone de telefone específico ou outro dispositivo(não-mostrado), no qual o alto-falante 550 deve ser montado.

A invenção liga um indutor magneto-restritivo 560 ao alto-falante550. A ligação está indicada pela linha tracejada 570. O alto-falante550/indutor 560, integrados são vendidos como um produto único, ou cápsu-la, para inserção em monofones de telefone por pessoas, tais como pessoascom deficiência auditiva, que desejam modificar monofones existentes e u-sar os monofones modificados. Também, o alto-falante 550/indutor 560, in-tegrados também podem ser usados por fabricantes de monofones, em seuprocesso de montagem. Em uma ou mais modalidades, ligar o indutor 560 aum alto-falante 550, a qualquer dispositivo de saída, ou a qualquer fonte desinal de entrada pode incluir encapsular ou pôr em um recipiente o indutor560, usando qualquer um dos materiais bem-conhecidos na técnica para usoem um dispositivo de colocação em recipiente, por exemplo, silicone ou epó-xi. O encapsulamento pode ser total ou parcial, e pode vedar completamenteo indutor 560.

Além disso, é possível que um suporte possa funcionar como umintermediário entre o monofone de telefone e uma combinação de alto-falante/indutor.

A explicação acima está focalizada em indutores magneto-restritivos ligados em série com um alto-falante. Mas, uma ligação em sérienão necessariamente necessária para que o indutor magneto-restritivo influ-encie o sinal que chega ao ouvinte. Por exemplo, uma ligação em paralelopode ser apropriada. Além disso, o indutor magneto-restritivo descrito acimapode ser visto como um elemento único, separado, de um filtro elétrico. Umfiltro mais complexo pode ser considerado, no qual um ou mais indutoresmagneto-restritivos são usados, em uma configuração de rede, com outroselementos possivelmente adicionados. Os outros elementos podem incluirresistores, capacitores, indutores e elementos ativos, tais como amplificado-res operacionais.

Os fenômenos precisos referentes à audição aperfeiçoada poruma pessoa com deficiência auditiva, pelo menos no que se refere à presen-te invenção, não estão definidos completamente. Um fator de contribuiçãopode ser ressonância estocástica, que eficazmente provê e usa ruído ambi-ente para aumentar a relação de sinal-para-ruído presente em qualquer sinaltransmitido. Desse modo, o sistema da presente invenção pode filtrar ruídoindesejável, tornando um sinal de áudio mais perceptível, ou pode incorporaro ruído, tornando um sinal de áudio mais perceptível. Em pelo menos umamodalidade, o sistema de sinais de áudio da presente invenção pode filtrarruído indesejável e gerar ruído térmico e formado espectralmente para au-mentar a relação de sinal-para-ruído. Além disso, pequenas quantidades dedistorção também podem ser adicionadas, para aumentar a relação de sinal-para-ruído.

A presente invenção é aplicável aos seguintes tipos de apare-lhos auditivos, e outros: atrás da orelha (BTE), na orelha (ITE), no canal(ITC, completamente no canal (CIC) e dispositivos fixados no osso. A pre-sente invenção também é aplicável aos seguintes tipos de dispositivos, eoutros; receptores implantados no ouvido médio, implantes auditivos notronco cerebral, implantes cocleares, e dispositivos de auxílio, tais como sis-temas ligados com arame duro, FM, infravermelho e sistemas de circuito.

Podem ser feitas mudanças nos métodos, dispositivos e estrutu-ras acima, sem afastar-se do objeto dos mesmos. Deve ser observado, des-se modo, que o assunto contido na descrição acima e/ou mostrado nos de-senhos anexos deve ser interpretado como ilustrativo e não em um sentidorestritivo. As reivindicações abaixo destinam-se a cobrir todos os aspectosgenéricos e específicos descritos no presente, bem como todas as informa-ções sobre o objeto do presente método, dispositivo e estrutura, que, comouma questão de linguagem, podem ser considerados como incluídos entreos mesmos.

Claims (45)

1. Sistema de sinais de áudio, que compreende:um dispositivo de saída de sinais de áudio;um núcleo magneto-restritivo; epelo menos um fio enrolado em torno do núcleo magneto-restritivo,em que um sinal elétrico transportado através de pelo menos um fio induzuma vibração do núcleo magneto-restritivo, e, ainda, em que a vibração donúcleo magneto-restritivo gera um sinal de saída, que se acopla com umsinal de áudio produzido pelo dispositivo de saída de sinais de áudio.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, em que o formatodo núcleo magneto-restritivo é escolhido de um grupo que consiste em: umtoróide, uma barra retangular e um cilindro.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, em que o núcleomagneto-restritivo é contínuo.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, em que o núcleomagneto-restritivo é METGLAS®.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, em que o núcleomagneto-restritivo é um material ferromagnético.

6. Sistema de acordo com a reivindicação 1, em que o núcleomagneto-restritivo está ligado eletricamente em série com o dispositivo desaída de sinais de áudio.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, em que o núcleomagneto-restritivo está ligado paralelamente com o dispositivo de saída desinais de áudio.

8. Sistema de acordo com a reivindicação 1, em que o dispositi-vo de saída de sinais de áudio está ligado com um dispositivo escolhido dogrupo que consiste em: um computador, um assistente digital pessoal, umdispositivo de jogo manual, um rádio, um estéreo, um dispositivo de repro-dução de cassete, um dispositivo de gravação/reprodução de vídeo, um dis-positivo de reprodução de DVD, uma televisão, um telefone e um telefonecelular.

9. Sistema de acordo com a reivindicação 1, em que um númerode voltas do pelo menos um fio em torno do núcleo magneto-restritivo estáno âmbito de 50-500 voltas.

10. Sistema de acordo com a reivindicação 1, em que uma indu-tância do núcleo magneto-restritivo enrolado com pelo menos um fio está noâmbito de 0,15-0,8 mili-Henries.

11. Sistema de acordo com a reivindicação 1, em que um fatormagneto-restritivo do núcleo magneto-restritivo está no âmbito de 8-12 par-tes por milhão.

12. Sistema de acordo com a reivindicação 1, em que um diâme-tro do pelo menos um fio está no âmbito de 25-45 de diâmetro.

13. Método para gerar um sinal de áudio modificado, que com-preende:obter um núcleo magneto-restritivo enrolado com pelo menos umfio;transportar um primeiro sinal elétrico através de um dispositivode saída de sinais de áudio para gerar um sinal de áudio de linha de base; etransportar um segundo sinal elétrico através do pelo menos umfio para induzir o núcleo magneto-restritivo a vibrar, em que a vibração donúcleo magneto-restritivo produz um sinal de saída, e, ainda, em que o sinalde saída pode ser sintonizado seletivamente e ligado com o sinal de áudiode linha de base para gerar o sinal de áudio modificado.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, que compreende,ainda, transmitir o sinal de rádio modificado para um receptor em um apare-Iho auditivo de uma pessoa com deficiência de audição.

15. Método de acordo com a reivindicação 13, que compreende,ainda, escolher o formato de um núcleo magneto-restritivo de um grupo queconsiste em: um toróide, uma barra retangular, e um cilindro.

16. Método de acordo com a reivindicação 13, que compreende,ainda, escolher METGLAS® como um material de núcleo magneto-restritivo.

17. Método de acordo com a reivindicação 13, que compreende,ainda, escolher um material ferromagnético como um material de núcleomagneto-restritivo.

18. Método de acordo com a reivindicação 13, que compreende,ainda, ligar eletricamente o núcleo magneto-restritivo em série com o dispo-sitivo de saída de sinais de áudio.

19. Método de acordo com a reivindicação 13, que compreende,ainda, ligar o núcleo magneto-restritivo paralelamente com o dispositivo desaída de sinais de áudio.

20. Método de acordo com a reivindicação 13, em que uma fontedo primeiro sinal elétrico é escolhida de um grupo que consiste em: umcomputador, um assistente digital pessoal, um dispositivo de jogo manual,um rádio, um estéreo, um dispositivo de reprodução de cassete, um disposi-tivo de gravação/reprodução de vídeo, um dispositivo de reprodução deDVD, uma televisão, um telefone e um telefone celular.

21. Método de acordo com a reivindicação 13, em que um núme-ro de voltas do pelo menos um fio em torno do núcleo magneto-restritivo es-tá no âmbito de 50-500 voltas.

22. Método de acordo com a reivindicação 13, em que um diâ-metro do pelo menos fio está no âmbito de 25-45 de diâmetro.

23. Método de acordo com a reivindicação 13, em que uma indu-tância do núcleo magneto-restritivo enrolado com pelo menos um fio está noâmbito de 0,15-0,8 mili-Henries.

24. Método de acordo com a reivindicação 13, em que um fatormagneto-restritivo do núcleo magneto-restritivo está no âmbito de 8-12 par-tes por milhão.

25. Método de acordo com a reivindicação 13, que compreende,ainda, filtrar freqüências de sinais de áudio.

26. Método de acordo com a reivindicação 13, que compreendetransformar um ou mais freqüências de sinais de áudio.

27. Método de acordo com a reivindicação 13, em que o sinal deáudio de linha de base tem uma freqüência fundamental, e sendo que o mé-todo da reivindicação 13 compreende, ainda, amplificar uma ou mais carac-terísticas físicas de som da freqüência fundamental.

28. Método de acordo com a reivindicação 13, que compreende,ainda, reduzir interferência eletromagnética.

29. Método de acordo com a reivindicação 13, em que o segun-do sinal elétrico é modificado no transporte e, ainda, em que o sinal modifi-cado é não-linear.

30. Método para modificar um sinal de áudio captado por umapessoa com deficiência auditiva, que compreende:obter um núcleo magneto-restritivo enrolado com pelo menos um fio;transportar um primeiro sinal elétrico através de um dispositivode saída de áudio, para gerar o sinal de áudio;transportar um segundo sinal elétrico através do pelo menos umfio, para induzir o núcleo magneto-restritivo a vibrar, em que a vibração donúcleo magneto-restritivo produz um sinal de saída, e, ainda, em que o sinalde saída liga-se com o sinal de áudio, para modificar o sinal de áudio; etransmitir o sinal de áudio modificado a um receptor em um apa-relho auditivo usado pela pessoa com deficiência auditiva.

31. Método de acordo com a reivindicação 30, em que o núcleomagneto-restritivo está posicionado em um monofone de um telefone.

32. Sistema de sinais de áudio aperfeiçoado do tipo no qual umsinal elétrico, derivado de um sinal de áudio recebido, que é usado por umdispositivo de saída para replicar o sinal de áudio recebido, em que o aper-feiçoamento compreende:um meio de modificação, para modificar as características dosinal de áudio replicado, para aperfeiçoar a qualidade do sinal de áudio re-plicado, captado.

33. Sistema de acordo com a reivindicação 32, em que o meiode modificação inclui:pelo menos um fio enrolado em torno do núcleo magneto-restritivoem que um sinal elétrico transportado através do pelo menos umfio induz uma vibração do núcleo magneto-restritivo , e, ainda, em que a vi-bração do núcleo magneto-restritivo gera um sinal de saída, que se liga como sinal de áudio replicado, para modificar as características do sinal de áudioreplicado.

34. Sistema de acordo com a reivindicação 32, em que o meiode modificação inclui:um meio para converter o sinal de áudio recebido em um sinaldigital;um meio para operar no sinal digital, para modificar o sinal digi-tal; eum meio para converter o sinal digital modificado em um sinalanalógico para transmissão através do dispositivo de saída.

35. Sistema de acordo com a reivindicação 33, em que o formatodo núcleo magneto-restritivo é escolhido de um grupo que consiste em: umtoróide, uma barra retangular, e um cilindro.

36. Sistema de acordo com a reivindicação 33, em que o núcleomagneto-restritivo é METGLAS®.

37. Sistema de acordo com a reivindicação 13, em que o núcleomagneto-restritivo é um material ferromagnético.

38. Sistema de acordo com a reivindicação 33, em que o núcleomagneto-restritivo está ligado eletricamente em série com o dispositivo desaída.

39. Sistema de acordo com a reivindicação 33, em que o núcleomagneto-restritivo está ligado eletricamente paralelamente com o dispositivode saída.

40. Sistema de acordo com a reivindicação 33, em que o dispo-sitivo de saída é escolhido do grupo que consiste em: um computador, umassistente digital pessoal, um dispositivo de jogo manual, um rádio, um esté-reo, um dispositivo de reprodução de cassete, um dispositivo de grava-ção/reprodução de vídeo, um dispositivo de reprodução de DVD, uma televi-são, um telefone e um telefone celular.

41. Sistema de acordo com a reivindicação 33, em que um nú-mero de voltas do pelo menos um fio em torno do núcleo magneto-restritivoestá no âmbito de 50-500 voltas.

42. Sistema de acordo com a reivindicação 33, em que uma in-dutância do núcleo magneto-restritivo enrolado com pelo menos um fio estáno âmbito de 0,15-0,8 mili-Henries.

43. Sistema de acordo com a reivindicação 33, em que um fatormagneto-restritivo do núcleo magneto-restritivo está no âmbito de 8-12 par-tes por milhão.

44. Método de acordo com a reivindicação 33, em que o diâme-tro do pelo menos fio está no âmbito de 25-45 de diâmetro.

45. Sistema de sinais de áudio, que compreende:um meio de saída para fornecer um sinal de áudio;um meio para induzir o núcleo magneto-restritivo a vibrar; eum meio para ligar uma saída vibratória do núcleo magneto-restritivo com um sinal de áudio do meio de saída, para aumentar a qualida-de captada do sinal de áudio.