Analyse numérique et expérimentale des déformations du conduit auditif humain liées à l’activité de la mâchoire

Résumé

Les technologies intra-auriculaires (écouteurs sans fil, protecteurs auditifs numériques, appareils auditifs, etc.) appelées aussi "hearables" ou "dispauditifs" se répandent massivement et rapidement dans nos vies professionnelles et personnelles. Ainsi, l’intérêt pour l’amélioration de la conception des bouchons en vue d’un meilleur confort et d’une meilleure rétention s’est accru ces dernières années. En outre, avec l’augmentation constante de la puissance informatique et des fonctionnalités, l’autonomie de la batterie de ces technologies reste un défi. Des études ont montré que le conduit auditif (CA) est déformé par l’articulation temporomandibulaire (ATM) au cours d’activités quotidiennes telles que la mastication ou la parole. Ce mouvement dynamique du CA peut constituer une source d’énergie prometteuse pour l’alimentation des futures technologies intra-auriculaires. Cependant, la relation anatomique entre le CA et la mâchoire n’est pas encore totalement comprise, notamment car la réalisation des mesures in vivo est rendue difficile par la complexité de l’anatomie du CA et le caractère invasif des procédures associées. Cette thèse par articles présente une étude en trois étapes principales, dont deux d’entre elles sont concentrées sur une constituante du système "mâchoire-oreille" et dont la troisième traite de la relation anatomique entre les deux. Dans un premier temps, une modélisation de la cinématique de l’ATM et plus particulièrement du condyle mandibulaire est développée. Celle-ci repose sur une synthèse de génération de mouvement en deux phases permettant la conception d’un simulateur cinématique à six barres reproduisant le mouvement du condyle mandibulaire. Ensuite, les modes de déformations du CA lors de quatre activités de la face, de la tête et de la mâchoire sont investiguées. Les mesures morphométriques d’empreintes de CA de 18 participants suggèrent que les actions telles que sourire et ouvrir la bouche causent les plus grandes déformations, en particulier proche de l’entrée et au milieu des deux courbures du CA. Enfin, un modèle de couplage biomécanique entre le CA et le condyle mandibulaire selon une approche numérique puis expérimentale est proposé et valide. Le modèle inclut une cavité anatomique du CA entourée de cartilage élastique et d’un condyle mandibulaire ellipsoïdal. La modélisation de la transition cartilage-os, la position du condyle mandibulaire et le comportement de la surface en contact avec la conque sont les trois variables de couplage considérées. La validation numérique est effectuée avec une analyse par éléments finis alors que la validation physique est possible grâce à un simulateur de mâchoire et un CA artificiel imprime en trois dimensions. Cette thèse détaille explicitement les méthodes et les connaissances développées pour modéliser les déformations du CA en fonction du mouvement de la mâchoire. Une meilleure connaissance de la biomécanique du CA grâce à la caractérisation des déformations (localisation, type, intensité) va permettre l’évaluation plus précise du potentiel énergétique du CA dans un contexte de récupérations d’énergie intra-auriculaire. Les résultats obtenus ainsi que les modèles développés pourront aussi bénéficier à l’amélioration de la géométrie des bouchons en termes de confort et de rétention.

Date	26 mars 2024
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Jérémie Voix (Directeur(-trice))