Annale corrigée Exercice

Pertes auditives

Asie • Juin 2018

Pertes auditives

30 min

25 points

Intérêt du sujet • La perte auditive touche des millions de personnes, mais les avancées technologiques en matière de prothèses auditives permettent à beaucoup d'entre elles d'entendre à nouveau.

 

D'après l'Organisation mondiale de la santé, 360 millions de personnes dans le monde, dont 32 millions d'enfants, souffrent de surdité. Certaines déficiences auditives peuvent être corrigées grâce à des prothèses.

document 1Schéma de l'oreille humaine

L'échelle n'est pas respectée.

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document 2Composition d'une prothèse auditive

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ph© Johnrob/iStock/Getty Images Plus

Une prothèse auditive est constituée essentiellement de quatre compo­sants :

un microphone qui capte les sons et les transforme en signaux électriques ;

un processeur qui analyse, traite et amplifie les signaux électriques en fonction des pertes auditives du patient ;

un haut-parleur qui reçoit les signaux électriques issus du processeur, les convertit en signaux sonores et les diffuse dans le conduit auditif de l'oreille du patient ;

une batterie pour alimenter électriquement tous les composants de la prothèse.

1. À l'aide du document 1, expliquer pourquoi le son peut se propager dans le conduit auditif.

▶ 2. Un son reçu à l'entrée du conduit auditif se propage pendant 75 μs avant d'atteindre le tympan. Déterminer la longueur du conduit auditif.

Données :

1 μs = 1 × 10–6 s ce qui signifie qu'une seconde est égale à un million de microsecondes ;

vitesse du son dans l'air : vair = 340 m/s ;

vitesse du son dans l'eau : veau = 1 500 m/s.

3. L'énergie transportée par un signal sonore est une énergie mécanique.

a) Nommer le composant de la prothèse auditive qui convertit de l'énergie mécanique en énergie électrique.

b) Nommer le composant qui effectue la conversion inverse.

document 3Audiogramme de l'oreille droite pour deux patients

Le patient 1 entend clairement, tandis que le patient 2 est atteint de surdité.

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document 4Spectres de trois haut-parleurs de prothèse auditive

Une prothèse auditive peut contenir plusieurs haut-parleurs afin de permettre au patient de mieux entendre. Chaque haut-parleur se caractérise par un niveau sonore de sortie, exprimé en décibels (dB).

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▶ 4. Lors d'une visite de contrôle de l'audition, un patient passe un examen médical nommé audiométrie. Le résultat est un audiogramme qui indique la perte auditive de l'oreille, exprimée en décibels (dB), pour l'ensemble des fréquences audibles.

En utilisant les documents 3 et 4, identifier le ou les haut-parleur(s) qu'il faut choisir pour fabriquer la prothèse auditive du patient 2.

Justifier la réponse.

 

Les clés du sujet

Comprendre les documents

Tableau de 4 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 4 lignes ;Ligne 1 : Document 1 • L'oreille humaine; Il s'agit d'un schéma complet de l'oreille humaine.Il peut paraître complexe, mais tu n'auras pas à utiliser toutes les informations qu'il fournit.; Ligne 2 : Document 2 • Composition d'une prothèse auditive; Ce document donne les quatre composants d'une prothèse auditive.Repère les composants qui convertissent le son en signal électrique puis le signal en son.; Ligne 3 : Document 3 • Audiogramme de l'oreille droite pour deux patients; C'est le graphique qui montre la perte auditive en décibels (dB) de l'oreille droite de deux personnes.Note que l'une des personnes est atteinte de surdité alors que l'autre entend correctement.; Ligne 4 : Document 4 • Spectres de trois haut-parleurs de prothèse auditive; C'est un graphique donnant le niveau sonore de sortie de trois haut-parleurs en fonction de la fréquence en hertz (Hz).Note que ce graphique montre les domaines de fréquences que couvrent trois haut-parleurs différents.;

Répondre aux questions

1. Il faut se rappeler qu'un signal sonore est une onde mécanique ayant besoin d'un milieu pour se propager.

3. Utilise le document 2 pour répondre à cette question.

4. Suis les étapes du schéma pour répondre à la question.

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▶ 1. Un signal sonore est mécanique, il ne peut se propager que dans des milieux matériels comme l'air, les solides ou l'eau. On constate sur le schéma du document 1 que le conduit auditif est au contact de l'air par l'intermédiaire du pavillon de l'oreille. Ce conduit rempli d'air permet donc la propagation des signaux sonores captés par le pavillon.

▶ 2. On cherche la longueur L du conduit auditif à l'aide de la relation

vair=Lt,

remarque

Il faut convertir les unités lorsque l'on utilise des formules.

avec t = 75 μs = 75 × 10–6 s.

D'où L = vair × t = 340 × 75 × 10–6,

soit L = 0,026 m = 2,6 cm.

3. a) Le composant de la prothèse qui convertit l'énergie mécanique en énergie électrique est le microphone.

b) Le composant de la prothèse qui convertit l'énergie électrique en énergie mécanique est le haut-parleur.

▶ 4. Le patient 2 a besoin d'une prothèse auditive contenant un ou plusieurs haut-parleurs adaptés à sa perte auditive. En étudiant le document 3, on constate que ce patient entend très mal, ou pas du tout, les sons à partir de 250 Hz jusqu'à 2 000 Hz.

En comparant les trois graphiques des haut-parleurs du document 4, on constate que le haut-parleur 3 ne conviendra pas car tous les sons de 250 Hz à 2 000 Hz nécessitant une amplification pour ce patient ne seront pas amplifiés.

gagne des points

Propose deux haut-parleurs au lieu d'un seul.

On constate aussi que le haut-parleur 1 n'amplifie que les sons entre 300 Hz et 900 Hz, ce qui ne couvre pas les sons allant de 900 Hz jusqu'à 2 000 Hz. Néanmoins, en l'associant avec le haut-parleur 2 qui amplifie les sons entre 500 Hz et 2 700 Hz ces deux haut-parleurs couvriront la totalité du domaine de la perte auditive du patient.

L'association des haut-parleurs 1 et 2 dans une même prothèse permettra donc au patient 2 d'entendre les sons que sa perte auditive l'empêchait d'entendre.

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