Completed Projects

Laboratoire sur puce pour la détection de Listéria dans des échantillons d’aliment

La salubrité alimentaire revêt une importance capitale au Canada. Une récente vague d’épidémie de listériose issue d'une usine de transformation de la viande a suscité un intérêt renouvelé pour le contrôle d’agents pathogènes d'origine alimentaire dans les produits à base de viande prêts à manger. L’appareil proposé par cette recherche doit permettre de détecter la présence de Listeria monocytogenes dans des échantillons d’aliment en quelques heures à peine. L’appareil, qui intègre des technologies microfluidiques et un biocapteur à même une plateforme unique, est communément désigné sous l’expression de « laboratoire-sur-puce » (LSP). Notre LSP sera doté d’un mécanisme de détection sans marquage qui recourt à des principes et à des fabrications optofluidiques de pointe. La réalisation de ce projet comprend la conception, l'analyse et la fabrication d'un laboratoire sur puce qui sera par la suite mis à l’essai pour vérifier son degré de sensibilité et sa capacité à détecter la L. monocytogenes. Ce LSP devrait signaler tôt et en temps opportun tout risque d’épidémie de listériose causée par des produits à base de viande prêts à manger. Il représentera un outil de choix pour les organismes de réglementation, notamment l’Agence canadienne d’inspection des aliments, qui pourront contrôler et surveiller les usines de transformation de la viande.

Un électrocautère équipé d’un système d’évacuation de la fumée efficace et facile à utiliser pour le chirurgien

Les chirurgiens ont l’habitude d’utiliser un électrocautère pour retirer certains tissus indésirables, pour fermer et cautériser de petits vaisseaux qui saignent dans le tissu, ou pour pratiquer une incision chirurgicale. Mais la cautérisation de tissu engendre un panache de fumée qui contient d'éventuels carcinogènes issus de la carbonisation des protéines et du gras. Les tissus mous qui subissent ce traitement peuvent également contenir des micro-organismes dangereux comme des bactéries ou des virus. De plus, à l’occasion, lors de la vaporisation de produit prothétique, des gaz toxiques peuvent se former. Dans la mesure du possible, cette fumée devrait être totalement évacuée de la salle d’opération. Une exposition chronique à ce panache de fumée causé par la cautérisation pourrait, selon ce qu’ont suggéré certains, causer des problèmes respiratoires et d’autres malaises. La solution actuelle est un système d’évacuation de la fumée constitué principalement d’un tube flexible semblable à un crayon qui est fixé à une extrémité à l’appareil de cautérisation et, à l’autre extrémité, d'un appareil de filtrage semblable à un aspirateur. La fumée est aspirée et emprisonnée dans un réservoir équipé d’un filtre. Or, cet équipement est plutôt encombrant, et le tube finit par se tordre, ce qui le rend difficile à manipuler. L'équipement requiert également un certain temps de réglage. Ces inconvénients font en sorte que les chirurgiens utilisent rarement cet équipement. Notre recherche nous permettra de créer un système d’évacuation de la fumée plus pratique.

Conception et construction d’un simulateur de rafales destiné à tester des éoliennes

Les avancées dans la conception d’éoliennes sont considérablement ralenties actuellement par les charges en flexion instables que des rafales peuvent exercer sur les pales. En étudiant la manière dont nagent ou volent les animaux dans des environnements instables, il est possible d’améliorer le rendement des éoliennes qui sont soumises à des rafales. Une recherche biomimétique de ce type tire profit d’une évolution optimale qui s’est échelonnée sur des millions d’années. Un exemple éloquent est celui de la forme et de la souplesse efficaces des ailes du goéland, ainsi que de leur battement cinématique, qui sont des éléments essentiels à la survie cet animal dans des espaces où le vent souffle par rafales. Des recherches au moyen de techniques analytiques, numériques et expérimentales portent actuellement sur l’influence des zones de rafales sur la formation de structures tourbillonnaires séparées, tels les tourbillons de bord d'attaque. L’accent est mis particulièrement sur l’influence des rafales longitudinales et de la souplesse des pales ou des ailes sur le comportement de ces structures tourbillonnaires. Certaines hypothèses ont jadis été émises sur l’influence de la rotation — à la fois centripète et selon l’effet de Coriolis — sur les écoulements dans le sens de l’envergure à l’intérieur de ces régions séparées. Or, le présent programme de recherche cherche à découvrir les lois physiques sous-jacentes à ces écoulements tourbillonnaires et surtout à trouver quelle influence joue la rotation sur leur comportement. Lorsque ces aspects fondamentaux seront bien compris, il sera possible de produire des formes et une souplesse plus optimales pour les pales de futures éoliennes.

Emploi des valeurs de mesure de l’érodabilité dans l’évaluation de l’affouillement sous les ponceaux

Modélisation adaptative multi-échelles et méthodes numériques pour débits de puissance réactive

Cette recherche vise à développer des programmes informatiques qui permettront l’étude des débits de puissance réactive et des procédés de combustion dans les turbines à gaz. La combustion est en soi un processus multi-échelles qui engage une grande variété de phénomènes physiques et chimiques complexes, ainsi qu’une panoplie d’échelles spatiales et temporelles. Étant donné les limites imposées par les ressources informatiques disponibles et l’incapacité de résoudre toutes les échelles de solution pour des configurations pratiques, les prévisions numériques des débits de puissance réactive reposent en grande partie sur une modélisation mathématique réduite et des méthodes numériques évoluées qui représentent la physique sous-jacente et facilitent la gestion des problèmes présentant un intérêt particulier. Malheureusement, les techniques de modélisation mathématiques et les algorithmes de solution numérique ne sont pas suffisamment précis, fiables ou robustes pour résoudre les problèmes nombreux et complexes associés à la conception du dispositif combustor à faibles émissions et à haut rendement. Pour remédier à ces difficultés, l’équipe de recherche veut recourir à une modélisation adaptative multi-échelles améliorée et à des méthodes numériques permettant de prédire des débits de puissance réactive à turbulence instable dans des géométries de dispositif combustor réalisables. Le grand objectif de cette recherche est de parvenir à utiliser le nouvel ensemble original de modèles mathématiques et d’outils informatiques qui en seront issus pour obtenir une meilleure compréhension du phénomène de la combustion et de pouvoir ensuite utiliser cette connaissance pour concevoir des moteurs moins énergivores et donc plus verts. Le partenaire de ce projet est Rolls-Royce Canada.

Tension physiologique et psychologique subie par les pompiers lors d’intervention d’urgence

Traditionnellement, les pompiers ont eu comme responsabilité première de combattre les incendies. Mais en pratique, cette tâche ne représente qu'un faible pourcentage de leur travail. De fait, la plupart des appels d’urgence reçus dans les grands centres urbains, comme Toronto, ne concernent pas des incendies. Il s’agit surtout d’appels signalant des urgences médicales ou des accidents de voiture sur les autoroutes. Il résulte de cette situation que lorsqu'ils sortent, les pompiers doivent revêtir soit des vêtements de protection partielle, soit être complètement encapsulé et porter un appareil respiratoire autonome (ARA), quelle que soit la température ambiante. Bien que de nombreuses études aient été menées pour simuler le niveau de stress physiologique associé à une situation de lutte contre un incendie, les données incluant le stress émotionnel qui s’ajoute lors de situations d’urgence réelles demeurent limitées. La recherche que nous proposons examinera les réactions physiologiques, psychologiques et biochimiques à une exposition répétée à des agents stressants complexes dont les pompiers ont à subir les effets dans leur environnement de travail. Selon une perspective multisystème, des données de terrain seront relevées pour mettre en relation des paramètres biochimiques avec des limites physiologiques, dans le but de contribuer au développement et à la gestion de normes de santé et de sécurité pour l'industrie.

Mécanique de soudure parallèle informatisée

Goldak Technologies Inc. (GTI), une PME de l’Ontario, est réputée mondialement dans le domaine de la mécanique de soudure parallèle informatisée (Computational Weld Mechanics, ou CWM), une technologie de pointe employée dans la construction de réacteurs nucléaires, de bateaux, de sous-marins et de structures en mer. Le progiciel VrWeld de GTI est sans conteste le meilleur qui soit actuellement dans le monde pour la CWM. Notre recherche vise à concevoir une nouvelle version de VrWeld, optimisée pour le traitement parallèle, et capable de traiter les données au moins 10 fois plus rapidement. Cette nouvelle version ouvrira la voie à de nouveaux usages industriels novateurs de VrWeld, comme le contrôle en temps réel de procédés de soudure industrielle et l’amélioration de la programmation d'expériences visant l'obtention de résultats plus précis. La recherche permettra à GTI d’étendre son rayonnement en tant que chef de file mondial dans son domaine et d’accroître ses parts du marché de la CWM, ce qui lui sera largement profitable, tout comme à la province de l’Ontario.

Caractérisation et amplification des cellules sanguines dérivées de fibroblastes cutanés humains

Des études ont révélé récemment que les cellules prélevées sur la peau d’un adulte pouvaient être transformées en cellules possédant des caractéristiques semblables à celles de cellules souches. Cette transformation est effectuée au moyen d'un procédé appelé « reprogrammation cellulaire ». Cependant, l’utilisation de ces cellules demeure limitée par notre incapacité à bien comprendre la manière de produire des cellules dérivées de cellules matures et fonctionnelles, comme celles du sang, pour les utiliser dans le traitement de certaines maladies. Nous avons déjà démontré notre capacité à produire des cellules sanguines matures directement depuis des fibroblastes de peau humaine sans créer un état semblable à celui d’une cellule souche, ce qui assure un choix plus sûr dans les thérapies de remplacement de cellules. Notre recherche se propose de caractériser le mécanisme cellulaire associé à la formation de cellules sanguines matures depuis des fibroblastes. Nous voulons aussi découvrir des composés chimiques permettant d’augmenter la formation de cellules sanguines et de remplacer les systèmes de délivrance viraux utilisés pour produire des cellules dérivées de fibroblastes. De cette façon, notre étude, menée en collaboration avec l'industrie pharmaceutique et biotechnologique de l’Ontario, produira une nouvelle source de cellules qui pourra être utilisée de manière sûre dans les thérapies de transmission de cellules destinées à traiter les troubles sanguins.

Design évolué d’antennes compactes et d’antennes à large bande de communication sans fil pour véhicules

Notre société moderne dépend beaucoup des systèmes de communications sans fil. Mais les technologies sur lesquelles reposent ces communications devront être perfectionnées pour satisfaire de manière performante les besoins en transfert et en stockage de données. Dans les systèmes de communications sans fil pour véhicules, un des principaux défis à relever est la conception d’antennes compactes qui fourniraient une performance à haut débit. Notre recherche mettra l’accent sur la conception d’antennes novatrices capables de transmettre des signaux à très haut débit ou de réaliser des performances multifonctionnelles multibandes. Ces antennes seront compactes, auront un diagramme de rayonnement omnidirectionnel et seront faciles à fabriquer. Un tel produit assurera à l’industrie canadienne des communications sans fil, et en particulier à notre partenaire, Sinclair Technologies, un net avantage sur un marché où la concurrence est féroce. Ces antennes à rendement élevé constitueront un produit de qualité supérieure qui assurera une plus grande satisfaction du consommateur. Les ingénieurs de Sinclair Technologies interagiront avec les membres de l’équipe de McMaster, laquelle possède une expertise mondialement reconnue en matière d’optimisation et de conception d’antennes. Ils seront en mesure d’exploiter de nouvelles idées pour produire les antennes novatrices qu'utiliseront les prochaines générations d’appareils de communications sans fil pour véhicules. Cette recherche nous permettra en outre de travailler à la résolution de problèmes concrets rencontrés dans la conception d’antennes ultracomplexes.

Modélisation de systèmes intégrés de gazéification de biomasse et de piles à combustible à oxyde solide

Les systèmes intégrés de gazéification de biomasse et de piles à combustible à oxyde solide constituent une technologie énergétique très prometteuse. Le recours à la biomasse permet en effet à ces systèmes d’offrir un rendement supérieur à celui des technologies traditionnelles de biomasse (ex. : turbines à vapeur et moteurs à combustion interne) et les rend plus écologiques. Toutefois, pour que nous puissions tirer le maximum de ces systèmes, leurs paramètres d’exploitation et de configuration doivent être optimisés. C'est ici qu'entre en jeu la modélisation. Le modèle développé à la suite de la recherche que nous proposons ici doit représenter le plus complet et le plus précis des modèles de simulation de systèmes intégrés de gazéification de biomasse et de piles à combustible à oxyde solide. De nombreuses études paramétriques et cartes d’information sur le rendement nous mèneront vers le meilleur choix possible de paramètres pour optimiser l’exploitation du système. Les résultats de cette étude profiteront aux chercheurs et aux ingénieurs, ainsi qu'aux directeurs d’usines désireux de concevoir de nouvelles usines ou d’améliorer celles qu'ils exploitent déjà, et qui produisent de l’électricité et de la chaleur à partir de biomasse.

Impressions et expériences de jeunes adultes issus de l’immigration au Canada

Cette recherche se fonde sur une base de données recueillies lors de groupes de discussion et d'entrevues ayant eu lieu dans diverses villes canadiennes. Elle examinera la façon dont les jeunes adultes issus de populations immigrantes établies perçoivent la diversité religieuse dans leur milieu de travail. Il s’agit d’une étude comparative qui s’intéresse aux impressions et aux expériences touchant la « religion au travail » sous l'angle du genre, des particularités ethniques et de l’histoire religieuse de chacun. Si les participants des groupes de discussion et des entrevues ont relevé de nombreux exemples de discrimination religieuse au travail, leur récit s'est aussi révélé plein d’espoir, décrivant la réussite de stratégies d’inclusion et évoquant un progrès sur le plan de l’équité religieuse au travail. L’étude produira de nouvelles données empiriques qui enrichiront notre connaissance actuelle de la manière dont il faut gérer la diversité religieuse. Menée de concert avec des organisations de droits humains, des professionnels des ressources humaines et des conseillers en diversité, cette recherche devrait contribuer à la mise en place de programmes efficaces de formation en milieu de travail et à l’élaboration de bonnes politiques de diversité religieuse milieu de travail.

Télésanté et perte auditive : effet de la programmation à distance d’appareils auditifs et soutien à la rééducation au moyen de ces appareils

Les technologies de l'information et des communications (TIC) sont appelées à jouer un rôle de plus en plus important dans les systèmes de santé à l’échelle mondiale, et il est fort probable que dans ce contexte, l’Ontario apparaisse comme un chef de file en proposant des services de télésanté et en innovant dans ce domaine. Bien que les méthodes de prestation de services basées sur les TIC soient bien implantées dans certains secteurs de l'industrie de la santé, leurs avantages éventuels en santé auditive ne sont pas apparus de manière tout à fait satisfaisante en raison de certains obstacles à la fois technologiques et non technologiques. Avant tout, la réussite de la rééducation auditive nécessite que le praticien rencontre le patient lors d'une consultation où sera programmé l'appareil auditif et où le praticien assurera le suivi et les soins appropriés (ex. : réglage de l'appareil). Notre partenaire, Unitron Hearing/Sonova Holding AG, a récemment résolu la question cruciale de la téléreconnaissance d’un appareil auditif, mais plusieurs difficultés d’ordre technique et non technique demeurent. Le programme de recherche proposé vise à combler ces lacunes, en mettant l’accent en particulier sur la compréhension des résultats cliniques et l'interaction patient-praticien à distance rendue possible par la  technologie.