A Comparison Of Predicted Muscle Forces Between Three Different Deltoid Models - A Musculoskeletal Modelling Study
Marta Strzelczak
Développement d'un modèle de prédiction des forces de réaction au sol lors de la marche avec des capteurs inertiels chez les personnes hémiparétiques
Sarra Belaid
Développement de guides d'ondes optiques en élastomères en tant que plate-forme pour capteurs biomédicaux flexibles.
Koffi Novignon Amouzou
Early malaria detection
Saeed Azad
Effect of nonlinearity on peak horizontal floor accelerations in regular RC frame buildings
Rahaf Sheikh Alard
Électronique imprimable
Mariia Zhuldybina
Équipement de refroidissement thermoélectrique
HAKIM MOHELLEBI
Fabrication de cellules solaires tandem pérovskite-silicium sans plomb de hautes efficacités
Ndembi Ignoumba Ignoumba
Fairness in unsupervised learning
Imtiaz Masud Ziko
High Speed Machining of Aluminum Alloys AA6061-T6: Influence of Tool Edge Radius on Machining Characteristics
Mahshad Javidikia
IoT Application to Map Hazardous Conditions in High Risk Jobsites.
Jorge Ramos
Modélisation d'un embout intra-auriculaire soumis aux déformations du conduit auditif dues au mouvement de la mâchoire
Michel Demuynck
Optical characterization of annular core photonic crystal fiber for the propagation of vortex beams
Manish Sharma
Réalité augmentée appliquée à la neurochirurgie
Simon Drouin
THREE-DIMENSIONAL SIMULATION OF LIQUEFACTION PHENOMENON IN GRANULAR MATERIALS
Elham Kheradmand
Une Caméra térahertz à faible coût
Joel Edouard Nkeck

A Comparison Of Predicted Muscle Forces Between Three Different Deltoid Models - A Musculoskeletal Modelling Study


Marta Strzelczak1, Mickael Begon2, Nicola Hagemeister1
1ÉTS 2UdeM

Introduction

Musculoskeletal models are frequently used to predict muscles forces since in-vivo measurement is an invasive procedure. However, to obtain physiologically faithful estimation of muscle forces, accurate muscle geometry is required. In musculoskeletal models, muscles are typically modeled as a series of discrete massless fibers from origin to insertion points with via-points and/or a geometrical wrapping surface representing the underlying bone structure. This approach brings some drawbacks while modelling large muscles with multiple functional compartments such as the deltoid. Several researchers tried to add transversed constraints between fibers in order to maintain a muscle consistency [1]. Recently, we proposed a new wrapping approach, in which each muscle fiber wraps around one unique ellipsoid [2] . The objective of this study was to implement three geometrically different models of deltoid and compare compressive and shear components of predicted muscle forces.

 

Methods

A large-scale musculoskeletal shoulder model was previously developed using the Anybody Modelling System (Anybody Technology, Aalborg, DK). We simulated an arm elevation in the scapular plane for one subject (male, 75 kg) to predict deltoid muscle forces using the original (via-points) and two newly developed models: the 2D surface mesh model and the ellipsoid-fit model . 

In the first original model, to avoid penetration of lines of action into bones, a spherical wrapping object was centered in the humeral head. Additionally, via-points, were rigidly fixed to the supplementary phantom segment to prevent uncontrolled sliding of muscle fibers on the humeral head.

In the mesh model, via-points were removed. Instead, each line of action contained 20 nodes connected in the lateral and transverse directions by elastic linear springs. 

In the ellipsoid-fit model, instead of one wapping sphere, the set of elliptical wrapping objects were used. One unique ellipsoid was defined for each muscle fiber.

 

Results

Three force components: compressive, anterior-posterior shear and superior-inferior shear were compared between three deltoid muscle models for each muscle compartment as it is shown on the figure 1. The biggest difference between predicted forces was observed in compressive force of  anterior deltoid and compressive and antero-posterior shear force of posterior deltoid for via-points model. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 1: Three force components: compressive , anterior-posterior and superior-inferior predicted  by a) anterior, b) lateral and c) posterior deltoid during an abduction in the scapular plane.

 

Discussion

The deltoid plays an important role in the glenohumeral joint stabilization.  The information about shear and compressive force components of deltoid muscle could be useful to study shoulder stability especially in pathological joints. It was previously shown that the stabilizing function of the deltoid muscle takes on more importance as the shoulder becomes unstable [3]. The musculoskeletal models could be an interesting avenue to discover more in this area. However, as this study shows, the geometrical representation of the deltoid influence significantly the prediction of muscle forces. We recommend a careful validation e.g. based on the moment arms obtained from medical images to ensure that the muscle geometry is correct hence to improve the realism of forces prediction.

 

References

⦁ Hoffmann et al, Comput Methods Biomech Biomed Engin, 20(603):1-7, 2017.

⦁ Strzelczak et al, CSB Biannual Meeting, Halifax, 2018.

⦁ Kido et al, Am J Sports Med, 31(3):399-403, 2003.

Développement d'un modèle de prédiction des forces de réaction au sol lors de la marche avec des capteurs inertiels chez les personnes hémiparétiques


Sarra Belaid1, Rachid Aissaoui1,2, Sylvie Nadeau3,4
1école de technologie supérieure 2CRCHUM 3Université de Montréal 4centre de pathokinésiologie de montréal

Introduction : l’infobase Santé Publique Canada (2015) a enregistré 85170 cas d’AVC ayant causé une hémiparésie. 48 à 60% de ces personnes présentent des asymétries temporelles lors de la marche impliquant le recours à la réadaptation. Les cliniciens se basent sur la cinématique de la marche et le processus se fait de manière visuelle. Par ailleurs, l’effet de cette asymétrie sur la vie quotidienne des patients n’est pas mesuré. L’aspect dynamique (i.e. la mise en charge) de la marche est évalué subjectivement (observation) en clinique et le besoin d’estimer cette mise en charge objectivement hors laboratoire est important dans le processus de réadaptation. Notre objectif consiste à estimer la mise en charge, avec une méthode non-encombrante, en prédisant les forces de réaction au sol (FRS) avec des capteurs inertiels (IMU).

Méthodologie : six IMU sont utilisés chez huit participants sains sous différentes conditions de marche (symétrique et asymétrique, plan horizontale et incliné, vitesse confortable, lente et rapide). Le système VICON a servi de référent cinématique alors qu’un tapis roulant instrumenté à deux voies constituait le référent cinétique. Un modèle non-linéaire de type Hammerstein-Wiener entrainé par identification a été utilisé pour prédire les FRS grâce aux données des capteurs inertiels et celles des plateformes de forces.

Résultat : Les FRS, prédites de manière préliminaires sur 3 sujets, démontrent une erreur quadratique moyenne de 6% pour la courbe verticale basé sur les données d’un seul IMU disposé à la jambe en distal. Les autres données sont en cours d’analyse.

Conclusion : Les résultats sont prometteurs et il est prévu d’appliquer la méthode aux données collectées de 26 sujets atteints d'hémiparésie évalués à l'intérieur et à l'extérieur du laboratoire.

Ce projet a été financé par le Fond de Recherche du Québec en santé (FRQS), Ingénierie de technologie interactive en réadaptation (INTER).

Développement de guides d'ondes optiques en élastomères en tant que plate-forme pour capteurs biomédicaux flexibles.


Koffi Novignon Amouzou1, Bora Ung1
1École de technologie supérieure

     Les ulcères de pression (UP) sont des blessures à la peau dues à une pression trop intense ou prolongée sur une surface. Le taux de prévalence généralement en milieu hospitalier est d’environ 25% et atteint plus de 66% chez les patients à risques. La guérison complète de l’UP est souvent difficile si bien que la prévention demeure la meilleure alternative. Les techniques actuelles de prévention des UP reposent essentiellement sur un repositionnement ‘’passif’’ des patients selon un horaire prédéterminé. Il existe aussi des capteurs de pression en fibres optiques à réseaux de Bragg pouvant favoriser le suivi des patients mais la fabrication et l’utilisation de ces structures diffractives nécessitent des techniques très coûteuses. Il est donc primordial de promouvoir le développement de méthodes ‘’actives’’ moins chères qui permettront un suivi précis et en continu des conditions à risques avant l'arrivée d'une UP. Pour des patients atteints d’une fracture de l’épine dorsale par exemple, il s’agira d’améliorer la prise en charge et le traitement. À notre connaisance il n'existe pas pour l’instant des capteurs de pression à base d'élastomères obtenus via des réseaux diffractifs long pas permettant de surveiller en temps réel la pression et le cisaillement via des techniques accessibles.

     Les matériaux polymères sont très prometteurs pour la conception de ces capteurs à cause de leur indice de réfraction, viscosité, élasticité et transparence. Ces matériaux permettent de fabriquer des fibres élastomériques capables de guider la lumière aux courtes longueurs d’ondes, ce qui est interessant surtout pour des applications biomédicales. Le PDMS (polydiméthylsiloxane) qui fait partie de la famille des silicones (siloxanes polymérisés) est un meilleur candidat pour la fabrication du capteur de pression envisagé car c’est un matériau hydrophobe, de qualité optique élevée, biocompatible, simple à utiliser, pouvant être mis en forme par moulage ou par lithographie douce, ou bien par photolithographie en UV, facile à déposer et à déformer.

     Dans ce projet, nous visons le développement d’une nouvelle technologie de capteurs de pression et cisaillement, à bas coût et résistant à l’eau reposant sur des guides d'ondes optiques en PDMS. Notre idée dans ce travail consiste à fabriquer des guides d’onde avec une procédure expérimentale nouvelle de dopage sans usage de solvants dangeureux. Ce principe de dopage est appliqué d’abord à l’agent photosensible benzophénone puis aux 4-méthylbenzophénone et 4-hydroxybenzophénone. Les pertes optiques dues à la pression exercée sur le guide d’onde en PDMS sont mesurées via un montage expérimental adéquat. Nous visons aussi à écrire dans le guide d’onde des réseaux diffractifs long pas qui permettront de reconstruire avec précision la distribution spatiale et l'amplitude de multiples points de pression le long du guide d'onde. Ceci permettra de localiser exactement chez le patient l’endroit où la pression est critique. Nous utiliserons pour la fabrication de ces réseaux diffractifs dans le guide d’onde la technique d’écriture point par point à l'aide d'un laser UV, simple à réaliser et peu coûteuse. Le dispositif final sera obtenu en disposant ces guides d’onde en parallèles (chaque guide d'onde sera connecté à une source de lumière LED miniature et à un photodétecteur à ses extrémités) pour former une matrice. Les propriétés optiques et mécaniques du système seront étudiées. Au terme de ce projet, nous intégrerons ce capteur dans un vêtement par l’intermédiaire de dispositifs optoélectroniques et nous validerons son efficacité avec l’aide d’une équipe médicale de l’Hopital Sacré Cœur de Montréal.

Early malaria detection


Saeed Azad1, Teacher. Bora Ung 1, Prof.ricardo izquierdo 1
1Department of Electrical Engineering, École de technologie supérieure, Montreal, Canada

Summary

With the ever increasing costs to the healthcare system in the treatment of debilitating
diseases (e.g. diabetes, Alzheimer, etc.) universal healthcare providers are extensively looking towards new cutting-edge biomedical sensing and monitoring instruments that would allow quicker and cheaper diagnostics before the onset of acute illness repercussions. Malaria represents one of the most vectorborne infectious disease in the world affecting over 200 million people with 400 thousand fatalities every year. Current methods to detect the presence of malaria parasites in the blood stream are often too costly and slow (microscope blood analysis or polymerase chain reaction tests by expert technicians) for most of the affected population. Furthermore if detected early, malaria can be treated with high success. Clearly, research and innovation in the detection technologies used towards the rapid and cost-effective malaria screening are necessary.

In this project, we propose to develop a novel, compact, low-cost and highly
sensitive biomedical fiber-optic sensor for the early malaria detection without the need of special
technical expertise to operate. Our sensing scheme will exploit the magnetic properties of the hemozoin compounds excreted by the parasite-infected blood cells.

 

 

Effect of nonlinearity on peak horizontal floor accelerations in regular RC frame buildings


Rahaf Sheikh Alard1, Rola Assi1
1École de technologie supérieure ÉTS

Recent earthquakes in active seismic zones in Canada and worldwide indicated that the operational functional components (OFCs) attached to buildings are prone to severe seismic damage or collapse if they are not adequately designed. The damage or collapse of OFCs during earthquake events leads to fatalities, large financial loss and can also cause temporary loss of use of critical structures such as hospitals, schools, and airports.

National Building Code of Canada (NBCC) states formula to determine the seismic design force on OFCs. This formula considers the supporting structure elastic. However, based on the same Canadian code, designers have three options for the seismic design of reinforced concrete frames: 1) ductile, 2) moderately ductile, and 3) conventional constructed, which involve special values of force modification factors (Rd and Ro) and detailing provisions to ensure the required behavior.

This research aims to study analytically the effect of the ductility level of the supporting structures on the peak horizontal floor accelerations (PHFA), which represents the seismic demand on OFCs, corresponding to the loss of functionality performance level during an earthquake.

 

Électronique imprimable


Mariia Zhuldybina1, Xavier Ropagnol2, Chloé Bois3, Ricardo J. Zednik1, François Blanchard1
1École de technologie supérieure 2Insitut national de la recherche scientifique, Énergie, matériaux et télécommunications 3Insitut des Communications Graphiques et de l’imprimabilité

En résumé, l’électronique imprimable (EI) est une technologie de pointe qui permet la
fabrication de dispositifs électroniques personnalisés à moindre coût. Aujourd’hui, la
qualité de ces dispositifs est évaluée manuellement. Cette limitation ralentit
sévèrement le procédé de fabrication industrielle et par le fait même, en diminue sa
valeur ajoutée. Par conséquent, le développement d’une technique de caractérisation
en ligne, idéalement sans contact, est essentiel pour contrôler la qualité des motifs
imprimés.
Dans le cadre de cette recherche, nous évaluons une nouvelle méthode de
caractérisation de la variabilité de la conductivité de l’encre imprimée avec l’utilisation
d’ondes de fréquence térahertz (THz). La spectroscopie THz est une technique de
mesure sans contact, non-destructive, et de haute résolution spatiale capable de
mesurer les propriétés conductrices des matériaux. Pour obtenir une sensibilité accrue
aux fréquences THz, les plaques de contrôle de qualité (PCQ) sont fabriquées avec les
mêmes paramètres d’impression qu’une structure imprimée. Les résultats de nos
travaux démontrent que l’utilisation d’ondes THz est plus sensible aux variations de
conductivités vis-à-vis des méthodes classiques, telles que les mesures à quatre pointes
ou par multimètre standard. Finalement, nos résultats ouvrent la porte à une stratégie
simple pour l’évaluation non destructive, sans contact et in situ de la production des
dispositifs de l’EI.

Équipement de refroidissement thermoélectrique


HAKIM MOHELLEBI1, Stéphane Hallé1
1École de technologie supérieure

Dans plusieurs types d’industries (construction, métallurgie, extractions minérales, etc.), les travailleurs doivent faire face à des températures qui excèdent 30 oC et des niveaux d’humidité relative supérieurs à 75 %. Ces conditions induisent des contraintes thermiques importantes qui représentent un frein à la productivité, un danger pour la santé des travailleurs, mais aussi un impact sur leur sécurité pouvant conduire à des accidents du travail. Afin de l’atténuer et créer des conditions de travail plus confortables et sécuritaires, un équipement de refroidissement portable, à base de modules thermoélectriques (TE), a été développé. L’utilisation de modules TE est basée sur le fait qu’ils sont compacts, fiables, réversibles et ne possèdent pas de pièces mobiles.

 

Le dispositif de refroidissement (DR) est conçu de façon à minimiser les résistances thermiques et le poids, maximiser la puissance de refroidissement sans nuire à la liberté de mouvement et au confort ergonomique. Le dispositif comporte un échangeur de chaleur et un dissipateur, entre lesquels sont placés des modules thermoélectriques et un aérogel.

 

Deux DR munis de gels paramédicaux, identiques, reliés par des sangles, composent l’équipement de refroidissement thermoélectrique (TCG). La capacité de refroidissement totale du TCG pour des conditions de température ambiante de 32 °C et des humidités relatives comprises entre 38 % et 85 % vaut en moyenne 81 W. Ces valeurs correspondent à plus de 30 % des dépenses métaboliques d’un mineur dans les conditions jugées extrêmes rencontrées dans les mines profondes. L’alimentation électrique du TCG est assurée par deux batteries de tension 6 V et de capacité 5 Ah, assurant ainsi une autonomie d’environ 1 h.

Fabrication de cellules solaires tandem pérovskite-silicium sans plomb de hautes efficacités


Ndembi Ignoumba Ignoumba1
1Maîtrise mémoire - Département génie électrique - ÉTS

Selon la limite théorique de Shockley-Queisser, 90 % des cellules solaires commerciales ont une efficacité maximale théorique autour de 33,7 %. En pratique, en 23 ans de recherche, l'efficacité maximale des cellules commerciales est passée de 25 à seulement 26,1 %. Ainsi, pour obtenir des cellules solaires commerciales plus efficaces, l'industrie du solaire doit réfléchir à des solutions de remplacement ou complémentaires aux cellules actuelles. À ce titre, les cellules solaires tandem pérovskite-silicium sont les plus prometteuses. En effet, récemment, Imec et Oxford PV y ont atteint une efficacité maximale supérieure à 27 %. Notons que la recherche sur ces cellules solaires vient de commencer (moins de 6 ans d’existence) et que les cellules tandem pérovskite-silicium les plus efficaces contiennent du plomb en quantités non négligeables. Or, l'industrie électronique cherche à se débarrasser du plomb dans tous les procédés de production vu son haut niveau de toxicité.

 

De plus, les méthodes actuelles pour produire des cellules aux pérovskites impliquent l’utilisation de solvants et influencent les propriétés de la cellule, dont sa stabilité. Il est donc pertinent de rechercher d’autres méthodes. Les méthodes de dépôt physique ont déjà prouvé leur utilité dans la production grand volume des panneaux solaires au silicium.

De plus, elles comportent de nombreux autres avantages par rapport aux méthodes

chimiques. Ainsi, les points abordés dans cette présentation couvriront la fabrication des couches minces de pérovskites sans plomb, à base de MAI, SnI2 et de SnBr2, via les méthodes physiques de dépôt telles que la co-évaporation thermique et l'évaporation thermique séquentielle. Il sera question de discuter de l'optimisation de couches fabriquées et des problématiques introduites par lesdites méthodes physiques et par les matériaux utilisés. L'objectif final restant la fabrication de cellules solaires tandem pérovskite-silicium sans plomb de hautes efficacités. Il sera question d'aborder les impacts potentiels des couches fabriquées sur les performances des dispositifs à réaliser. 

Fairness in unsupervised learning


Imtiaz Masud Ziko1
1Ecole de technologie superieure

Machine learning models are impacting most of the tasks in our daily life, for instance, in marketing, lending for home loans, education and even in courts of law. However, machine learning models might be biases towards specific demographic groups due to, for instance, the biases that exist within the training data. For example, higher accuracy is found on white, male faces for facial recognition, and the prediction probability of recidivism tends to assign an incorrect high risk to a low risk African-American. These types of issues have recently been triggered by a large number of algorithms in the supervised setting. Also, very recently, the community started to investigate fairness constraints in unsupervised learning. The problem consists of embedding fairness constraints, which encourages clusters to have balanced demographic groups (eg, sex, gender, race, etc.), so to counteract any form of data-inherent bias. Our study investigates a general variational formulation of fair clustering, which can be used with a large class of clustering objectives. Unlike the existing methods, our formulation can impose any desired (target) demographic proportions within each cluster. Furthermore, it enables the trade-off between fairness and the objective clustering. K-means, prototype-based such as K-means, K-median and graph-based such as Normalized Cut. Interestingly, at each iteration, our general fair-clustering algorithm performs an independent update for each variable assignment, while guaranteeing convergence. Therefore, it can be easily distributed for large-scale data sets. Such scalability is important to explore different trade-off levels between fairness and clustering objectives. Unlike existing fairness-constrained spectral clustering, our formulation does not need storing an affinity matrix and computing its eigenvalue decomposition. We demonstrate the flexibility and scalability of our algorithms with a comprehensive set of synthetic and real world data sets, many of which are much larger than those used in recent fair-clustering methods. 

High Speed Machining of Aluminum Alloys AA6061-T6: Influence of Tool Edge Radius on Machining Characteristics


Mahshad Javidikia 1, Morteza Sadeghifar 2, Victor Songmene 1, Mohammad Jahazi 1
1Department of Mechanical Engineering, École de Technologie Supérieure, Montreal, Canada 2Department of Mechanical, Industrial and Aerospace Engineering, Concordia University, Montreal, Canada

A 2D finite element (FE) model for orthogonal machining of 6061-T6 aluminum alloy is developed and experimentally validated to study the interactions between the geometry of a turning tool including cutting edge radius and rake angle and the machining parameters such as cutting speed and feedrate on machining forces and cutting temperature.

IoT Application to Map Hazardous Conditions in High Risk Jobsites.


Jorge Ramos1
1Univeristy ETS

ABSTRACT

 

The area of industry and safety regulation for job sites in Canada is under the regulation of the Canadian Centre for Occupational Health and Safety (CCOHS). According to CCOHS (Government of Canada, 2017a), common workplace hazards are defined as Confined spaces, Indoor Air Quality, Lasers, Scent, Temperature, Ventilation, Violence, Weather, and Working Alone. 

 

As an example, in regards to the category ‘Temperature’, CCOHS defines the exposure limits for heat stress as intended to minimize the heat-related impact for Canadian workplaces. The following considerations are taken to cover the safety of workplaces related to temperature: Hot Environments - Control Measures, Maximum Temperature Limit for Working, and Thermal Comfort for Office Work.


The problem is the lack of accurate measurement techniques for safety climate and culture in operations management according to the study ‘Measuring Safety Climate’ (Fan, Lo, Ching, & Kan, 2014). This problem is often observed in industries such as manufacturing, construction, and retail trade. According to the 2015 Injury Statistics Across Canada (“AWCBC / ACATC : Statistics,” n.d.), most of the claims reported by occupation are trade, transport and equipment operators. The injury type most common is traumatic, and the sources of injury most common are structures, surfaces, and people. Falling from structures and overexposure to high temperatures is also part of the top offenders from nature occupational hazards.

 

Occupational safety in major industries has been reported as a growing research topic. From (Flin, Mearns, O’Connor, & Bryden, 2000) it is highlighted the importance of the awareness that organizational, managerial and human factors are the main cause of accidents instead of technical failures in the industry operations in high-reliability industries such as oil, construction, hospitals, etc. According to the Canadian Environmental Protection Act (Canada & Canada, 2013), climate change may worsen existing indoor environmental problems and introduce new problems. Weather changes may jeopardize and impact the safety of hazardous workplaces more rapidly. The aim of the project is to provide a tool to enhance the assessment of workplaces and its hazard conditions from the worker’s perspective by introducing a wearable WSN and introduce a tool of applied IoT into building management systems (BMS). The tool consists of an IoT platform that reports in quasi-real-time sensor data from the WSN in the workplace. A company can have several locations; therefore the size of the network is in proportion to the number of elements (sensors nodes) in the WSN per job location or area of coverage (indoor and outdoor).  Here, the tool is IoT based due to IoT is capable of managing large scale of objects at the field level within a targeted wireless access area.  Additionally, the application of the IoT based platform can manage large volumes of streaming data in quasi-real-time, apply algorithms of machine learning (ML) and create preventive actions ordered in the down-link of the IoT network.

Modélisation d'un embout intra-auriculaire soumis aux déformations du conduit auditif dues au mouvement de la mâchoire


Michel Demuynck1
1École de Technologie Supérieure

CONTEXTE

Selon Statistiques Canada (2019), plus de 1.3 million (ou 5 %) de canadiens de plus de 15 ans ont une déficience auditive, et 30 % d’entre eux utilisent un appareil auditif ou un implant cochléaire. Mais il faut savoir que plus de 320 000 canadiens n'utilisent pas ces appareils, même s'ils en ont besoin, principalement en raison des coûts élevés. Actuellement, les piles à usage unique alimentent la plupart des prothèses auditives disponibles sur le marché et doivent constamment être remplacées. Sur une base annuelle, en supposant une fréquence de remplacement hebdomadaire, les utilisateurs canadiens consomment 18 millions de piles pour leurs appareils auditifs. Malheureusement, les piles à usage unique représentent un fardeau financier sur la durée de vie totale de l'appareil auditif. Elles ont également une empreinte environnementale importante et leur remplacement nécessite une manipulation méticuleuse, en plus de prendre du temps. Pour ces raisons, il est important d'améliorer le standard des piles dans les appareils auditifs en normalisant les piles rechargeables supplées par une alimentation externe fiable située au plus près de l'oreille.

 

BUT
Une avenue intéressante est la récupération d'énergie à partir des mouvements du conduit auditif. Le mouvement dynamique du conduit auditif peut être facilement apprécié en plaçant son auriculaire à l'entrée du conduit auditif lors d’ouverture-fermeture de la mâchoire. Des études récentes ont évalué le potentiel énergétique de ce mouvement dynamique (Delnavaz et Voix, 2013a, 2013b ; Carioli et al., 2016), mais même s'il a été constaté que l'énergie de flexion est supérieure à l’énergie compression radiale, les méthodologies étaient basées sur la variation globale de la géométrie du conduit auditif. Par conséquent, l'objectif principal de la recherche est d'identifier l'emplacement optimal de la contrainte dynamique induit par le mouvement de la mâchoire sur la surface du conduit auditif discrétisée. Le deuxième objectif est de quantifier les déformations du conduit auditif correspondant à cette contrainte optimale dans le but d’alimenter un dispositif intra-auriculaire. 

 

INNOVATION

Cette recherche mènera à la conception d’un micrograppilleur piézoélectrique embarqué et adapté à la géométrie du conduit auditif humain qui utilisera la puissance mécanique du mouvement des mâchoires. Il sera utilisé avec des bouchons d'oreille moulés sur mesure pour convertir les déformations du conduit auditif en énergie électrique. Cette technologie augmentera la durée de vie de la batterie des aides auditives et sera intégrée dans de nombreux autres dispositifs intra-auriculaires (protections auditives numériques, écouteurs de communication BlueTooth, etc.).

 

METHODE

Un mécanisme à six barres est conçu pour reproduire la trajectoire anatomique du condyle mandibulaire (Peck et al., 2000). Une optimisation est réalisée pour valider la trajectoire générée par le mécanisme ainsi que les angles de transmission. Deux canaux auditifs artificiels expérimentaux imitant les propriétés mécaniques humaines seront testés : l'un à géométrie cylindrique entouré des tissus à géométrie simplifiée, l'autre avec la géométrie anatomique du conduit auditif et des tissus environnants. Le dispositif expérimental reproduira la disposition anatomique des pièces impliquées en utilisant un repère basé sur le plan de Camper qui est parallèle au plan occlusal passant par la pointe du nez et par les centre des conduits auditifs droit et gauche.

 

CONCLUSION

Nous espérons améliorer l'évaluation du potentiel énergétique des déformations du conduit auditif grâce à une discrétisation intelligente de sa surface intérieure. Et si, au final, les aides auditives pouvaient s'autoalimenter et être autonome grâce à des activités quotidiennes telles que mâcher, parler et bâiller ?

Optical characterization of annular core photonic crystal fiber for the propagation of vortex beams


Manish Sharma1, Fatemeh Amirkhan 1, Satyendra K. Mishra 1, Dipankar Sengupta 1, François Blanchard 1, Bora Ung 1
1Dept. of Electrical Engineering, École de Technologie Supérieure, Montreal, QC, Canada

In this work, we investigate the stable propagation of donated shaped beams aka optical vortices (ie orbital angular momentum (OAM) and cylindrical vector beams (CVB)) in newly designed annular photonic crystal fiber core (AC-PCF). The vortex beams are created in free-space via an S-plat (ie radial polarization converter) and launched in AC-PCF using an objective microscope. The fiber optical characterization includes the output mode of identification and purity measured after propagation through the fiber. Fiber optics is a polarization analyzer for CVB, and through observation of an interferogram for OAM beam. Our results demonstrate that these vortex beams remain stable in the AC-PCF. Moreover, the OAM beam can maintain high purity ˃ 18 dB (with maximum purity of 26. 13 dB) within a range of 805 to 845 nm. These results indicate that the design and testing of multiplexing, optical sensing and optical trapping / imaging applications.

Réalité augmentée appliquée à la neurochirurgie


Simon Drouin1
1École de technologie supérieure

Les différentes techniques d’imagerie médicale permettent aujourd’hui de diagnostiquer une grande variété de pathologies et de planifier très précisément plusieurs types d’intervention chirurgicales. Il existe des systèmes de chirurgie assistée par ordinateur qui aident à guider l’exécution de ces plans durant une opération en effectuant le suivi 3D d’instruments chirurgicaux, ce qui permet d’établir une correspondance entre le patient et les images médicales. Cependant, l’interaction entre le chirurgien et ce type de système demeure passablement difficile et très demandante sur le plan cognitif. Les technologies de réalité augmentée (RA) ont le potentiel de simplifier grandement l’utilisation des systèmes de guidage en superposant les plans directement sur le patient, permettant ainsi au chirurgien de “voir à travers la surface” en quelque sorte. Dans cette courte présentation, je donnerai un aperçu très rapide du fonctionnement de la RA en chirurgie et je décrirai un certain nombre de problèmes qui doivent encore être résolus pour permettre d’utiliser cette technologie de façon routinière dans les salles d’opération.

THREE-DIMENSIONAL SIMULATION OF LIQUEFACTION PHENOMENON IN GRANULAR MATERIALS


Elham Kheradmand1
1École Polytechnique de Montréal

Soil liquefaction is the phenomenon by which water-saturated soil temporarily loses its strength due to dynamical loadings such as in earthquakes. It can have drastic consequences such as collapse of buildings, destruction of dams, and retaining structures. Liquefaction is usually studied by simplifying soil grains as spherical particles. However, this simplification fails in general to provide accurate predictions of the behavior of actual soil grains, mainly due to an incorrect evaluation of contact forces. Therefore, it is proposed to use ellipsoids as a more realistic representation of soil grains. The discrete element method is used in the simulation of dense packing processes for ellipsoidal particles. The objective of this project is therefore assembling samples of grains which is the first step in the liquefaction simulation. Results of this project will be presented and compared with existing experimental data to demonstrate its accuracy and efficiency.

Une Caméra térahertz à faible coût


François Blanchard1, Joel Edouard Nkeck1, Dominique Matte2, Riad Nechache1, David Cooke2
1Ecole de technologies supérieure 2Université McGill

La technologie térahertz (THz) a considérablement progressé ces dernières années dans différents domaines, en particulier dans le domaine de l’imagerie de sources THz sur laquelle certaines caméras ont été développées. Les capteurs de ces caméras sont constitués d’oxyde de vanadium la même technologie utilisée par des caméras thermiques. Contrairement aux caméras thermiques, les caméras THz possèdent un prix très élevé. Nous montrons ici qu’avec une simple modification, une caméra thermique disponible dans le commerce peut fonctionner comme une caméra THz. En comparant une caméra THz disponible dans le commerce et cet appareil peu coûteux, nous identifions que la principale différence de sensibilité n’est attribuée à rien d’intrinsèque aux dispositifs, mais au convertisseur analogique-numérique et à la capacité de soustraction de fond dynamique. Cette démonstration d’une caméra THz à faible coût peut aider au développement rapide de solutions d'imagerie THz pour des applications industrielles et scientifiques.