Conception de têtes artificielles réalistes adaptées aux tests de protecteurs auditifs pour des bruits stationnaires et impulsionnels

Contexte : La sélection d’un protecteur auditif, dernier rempart pour se protéger de l’exposition au bruit, repose principalement sur l’atténuation acoustique qu’il peut procurer. Pour mesurer cette atténuation, on peut recourir à l’utilisation d’ATF (Acoustic Test Fixture en anglais) qui sont des têtes artificielles munies de simulateurs d’oreille. À ce jour, aucun ATF de par leur conception, ne permet d’estimer l’effet de la variabilité intra et interindividuelle des sujets (par exemple l’effet du sexe) sur l’atténuation des protecteurs auditifs que ce soit pour des bruits stationnaires et impulsionnels, ni reproduire la conduction osseuse à travers une tête humaine. L’effet des mécanismes de protection de l’oreille moyenne sur l’atténuation demeure inconnu et est a fortiori non pris en compte dans les ATF existantes.

Sujet du doctorat : Le projet de recherche proposé vise à repousser ces limitations. Il vise à concevoir un prototype de tête artificielle représentative d’un échantillon de sujets adaptée aux essais de protecteurs auditifs soumis à des bruits impulsionnels et stationnaires.  Une première étape visera à élaborer un modèle géométrique de tête représentative du groupe de sujets à partir des données anthropomorphiques individuelles et des travaux déjà accomplis par l’équipe sur les têtes artificielles. Dans une seconde étape, une campagne de mesures sera menée sur le groupe de sujets afin d’évaluer l’effet des mécanismes non-linéaires de protection de l’oreille (réflexe stapédien et contraction du ligament annulaire de l’étrier) sur les niveaux de bruit dans le conduit auditif en oreille ouverte et protégée. Dans une troisième étape, un modèle numérique probabiliste de la tête complète avec et sans protecteurs auditifs pour prédire l’atténuation de ces derniers pour des bruits impulsionnels et continus sera élaboré à partir des travaux de l’équipe puis, calibré/validé dans un cadre Bayesien. Une fois validé, un ensemble de paramètres pour la conception de la tête artificielle représentative de ce groupe de sujets sera proposé. Dans une quatrième étape, cette tête sera fabriquée. Enfin, la tête artificielle sera évaluée via des comparaisons statistiques de mesures objectives d’atténuation des différents protecteurs sur cette tête et celles obtenues sur le groupe de sujets. La variabilité inter-individuelle associée à la morphologie des conduits auditifs et aux différences anatomiques sera estimée à l’aide des modèles probabilistes ayant servi à la conception de la tête artificielle.  

Tâches principales : Outre la réalisation de son projet de doctorat dans le respect des règles d’éthique de la recherche, l’étudiant·e contribuera à la rédaction de livrables (p.ex., articles, présentations, rapports) et sera incité à présenter ses travaux dans des congrès scientifiques internationaux

Le doctorat sera effectué à l’École de Technologie Supérieure de Montréal (ÉTS) au sein d’une équipe de recherche dynamique, multidisciplinaire et reconnue internationalement dans le domaine de la protection auditive. Situé au cœur de Montréal, l'ÉTS est facilement accessible en vélo ou en transport en commun. Souvent décrite comme un mélange attrayant de culture nord-américaine et européenne, Montréal, depuis 2016, s'est constamment classée comme la meilleure ville étudiante en Amérique du Nord selon Quacquerilli Symonds.

L’étudiant·e aura accès au laboratoire ICAR (http://gram.etsmtl.ca/equipment/), à la fine pointe de la technologie où infrastructures expérimentales, bureaux, salles de réunion, espaces de détente et d’échanges y sont regroupés favorisant le travail collaboratif. La thèse sera co-dirigée par Dr Franck Sgard de l’IRSST, professeur associé à l’ÉTS et le Pr O. Doutres de l’ÉTS.

Ce projet comporte à la fois des aspects de modélisation et expérimentaux. L’étudiant·e  devra être titulaire de l’équivalent d’une maîtrise en génie ou en physique. Un bagage en acoustique, en modélisation par éléments finis, en mathématique (probabilités, statistiques), en conception, en mesure et en programmation Matlab est recommandé. Des compétences en analyse et traitement d’images et la connaissance de l’anatomie humaine et de l’audiologie constitueraient un plus. Il.elle doit (i) être en mesure de communiquer en français et/ou en anglais, à l’oral et à l’écrit (ii) aimer travailler en équipe et (iii) savoir respecter des échéanciers.