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Évaluation du potentiel énergétique lié à l’activité temporo-mandibulaire

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Bouchard-Roy, Jacob (2020). Évaluation du potentiel énergétique lié à l’activité temporo-mandibulaire. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La récupération de l’énergie que dégage le corps humain semble une source d’énergie intéressante pour alimenter les wearables. L’énergie dynamique des mouvements des parties du corps humain est entre autres l’une des sources d’énergie les plus prometteuses. Un endroit insoupçonné où l’on retrouve une telle dynamique est le conduit auditif externe. La proximité entre le conduit auditif et le condyle mandibulaire entraîne des déformations dans le conduit auditif lorsque la mâchoire est en mouvement, par exemple, lorsqu’une personne parle ou mange. Cela ouvre donc la possibilité d’utiliser cette énergie pour alimenter divers appareils portés à l’oreille comme les appareils auditifs ou les écouteurs intra-auriculaires intelligents. Cela permettrait de réduire leur dépendance aux piles à usage unique qui sont actuellement la source d’énergie la plus utilisée par ce type d’appareil.

La conception d’un microrécupérateur d’énergie intra-auriculaire est une tâche complexe. C’est pourquoi il est primordial de bien définir l’environnement dynamique du conduit auditif au préalable. L’objectif de ce mémoire est de développer un capteur capable mesurer la puissance disponible provenant du conduit auditif en fonction de l’activité temporo-mandibulaire.

Le capteur conçu est constitué d’un bouchon rempli d’eau, d’un transducteur de pression hydraulique et d’un système d’acquisition. Huit participants ont porté le capteur, sur des périodes de test allant de dix minutes à trois heures. La pression enregistrée est transformée en puissance instantanée, puis est évaluée pour différentes activités temporo-mandibulaires. Pour détecter ces activités, un enregistrement audio est pris simultanément à l’intérieur et à l’extérieur d’une oreille occluse. Par la suite, un algorithme de classification d’événements verbaux et non verbaux permet de détecter les activités telles que manger, parler et avaler.

La puissance instantanée moyenne trouvée est de 26.2mW pour l’activité de mastication. De même, le capteur de puissance a mesuré 3.8mW pour l’activité de parler. Ces connaissances pourront aider la conception d’un micro-récupérateurs d’énergie intra-auriculaire efficace. Cette étude montre que la déformation du conduit auditif représente une source d’énergie suffisante et disponible durant la période d’utilisation de tels appareils.

Titre traduit

Assessment of the energy potential associated with temporomandibular activity

Résumé traduit

The energy harvesting from the human body seems to be an interesting source of energy to supply the wearables. The dynamic energy of the movements of human body parts is one of the most promising sources of energy. An unsuspected place where such a dynamic is found is the external earcanal. The proximity between the earcanal and the mandibular condyle causes earcanal deformations when the jaw is in motion. For example, when a person talks or eats. This opens up the possibility of using this energy to power various ear-mounted devices such as hearing aids or intelligent in-ear headphones. This would reduce their reliance on single-use batteries, which are currently the most widely used energy source for those devices.

Designing a micro-in-the-ear energy harvesting device is a complex task. This is why it is essential to define the dynamic environment of the ear canal beforehand. The objective of this thesis is to develop a sensor capable of measuring the available power from the earcanal as a function of temporomandibular activity.

The designed sensor consists of a water-filled earplug, a hydraulic pressure transducer and an acquisition system. Eight participants wore the sensor, over test periods ranging from ten minutes to three hours. The recorded pressure is transformed into instantaneous power and then evaluated for different temporomandibular activities. To detect these activities, an audio recording is taken simultaneously inside and outside an occluded ear. Subsequently, a verbal and non-verbal event classification algorithm was used to detect activities such as eating, talking and swallowing.

The average instantaneous power found is 26.2mW for the chewing activity. Similarly, the power sensor measured 3.8mW for the activity of speaking. This knowledge can help in the design of efficient micro-energy harversting systems. This study shows that the deformation of the earcanal is a sufficient and available source of energy during the period of use of such devices.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire par articles présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie mécanique". Comprend des références bibliographiques (pages 95-99).
Mots-clés libres: récupération d’énergie, conduit auditif, déformation, dynamique, articulation temporo-mandibulaire
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Voix, Jérémie
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 14 juill. 2020 20:13
Dernière modification: 14 juill. 2020 20:13
URI: https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2501

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