Et si nos oreilles pouvaient remplacer les piles électriques ?

La mâchoire produit de l’énergie qui pourrait un jour recharger les prothèses auditives, fournissant une solution de rechange économique et écologique aux piles actuelles.

Robert Essel NYC / montage : L’actualité

L’auteur est candidat au doctorat en biomécanique à l’École de technologie supérieure (ETS).

Essentielles aux personnes souffrant de déficience auditive, les prothèses auditives ont pourtant un talon d’Achille : leur dispositif d’alimentation énergétique dispendieux et peu écologique. Bonne nouvelle, des chercheurs ont trouvé une source d’énergie de substitution.

L’originalité de cette source ? L’énergie est produite à l’intérieur de l’oreille et récupérée par un bouchon équipé de capteurs.

Mon projet de doctorat consiste à modéliser les déformations du conduit auditif en fonction des mouvements de la mâchoire. Mes résultats contribueront à mieux évaluer le potentiel énergétique de ces déformations.

Le problème des prothèses auditives

Pour illustrer le problème que posent les prothèses auditives, je vous emmène découvrir le quotidien de ma petite sœur Clara. Étudiante en architecture de 24 ans, elle est appareillée depuis l’âge de 8 ans. Quand la pile qui alimente sa prothèse est vide, Clara se retrouve dépourvue d’ouïe et coupée du monde. Pour éviter cette situation, un coin de son cerveau est toujours en alerte pour s’assurer qu’une boîte de piles de rechange est à portée de main. En plus d’être contraignante, la pile est un fardeau économique. En effet, en tenant compte de sa consommation de piles et de leur prix unitaire, Clara estime que la facture a dépassé le coût d’achat de sa paire de prothèses auditives après 15 années d’utilisation.

Il en va de même pour l’environnement. C’est autant de piles qui finissent enfouies dans la nature puisque les métaux rares qui les composent ne sont pas recyclables.

Pourtant, on constate que la pile rechargeable s’est démocratisée pour tous les écouteurs sans fil. Il est donc étonnant que les prothèses résistent encore à ce progrès technologique. Vous pensez peut-être que des écouteurs sans fil et une prothèse auditive ne sont pas comparables ? Hé bien, les écouteurs les plus sophistiqués n’ont rien à envier aux prothèses auditives, excepté leur amplificateur audio qui permet d’augmenter le volume sonore dans l’oreille.

En revanche, les prix, eux, ne sont pas comparables, car celui d’une seule prothèse auditive dépasse grandement celui d’une paire d’écouteurs sans fil (de 1 000 à 2 000 dollars par oreille pour une prothèse auditive, contre de 100 à 300 dollars pour une paire d’écouteurs). Le marché où interviennent fabricants, assureurs médicaux, audioprothésistes et consommateurs en serait la cause.

Bref, autant dire que les bilans financier et écologique de Clara ne sont pas positifs. Mais la révolution se prépare ! Un jour, elle pourra alimenter ses prothèses auditives par les mouvements de sa mâchoire.

Nos conduits auditifs créent de l’énergie

Je vous propose une expérience : insérez votre petit doigt dans votre oreille, puis ouvrez et fermez la bouche. Sentez-vous cette pression sur votre doigt ? Lorsqu’on bouge notre mâchoire, celle-ci comprime les tissus autour du conduit auditif, modifiant ainsi sa forme. C’est cette déformation à l’intérieur de l’oreille que les chercheurs veulent convertir en énergie électrique.

Plusieurs recherches ont évalué la quantité d’énergie provenant de cette déformation et ont obtenu des résultats encourageants. L’étude la plus récente révèle que pendant une pause dîner de 10 minutes, il est possible de générer jusqu’à 22 % de l’énergie nécessaire au fonctionnement quotidien d’une prothèse auditive. Autrement dit, l’action de manger pendant 50 minutes suffirait à produire la totalité de l’énergie requise pour une journée de fonctionnement ! Pour cette expérience, les chercheurs ont placé un bouchon rempli d’eau dans l’oreille des participants. Puis ils ont mesuré la pression dans le bouchon pendant les mouvements de mâchoire. Ils ont finalement traduit les variations de pression en déformations du conduit auditif.

Les mystères du corps humain

Le corps humain réserve encore beaucoup de surprises. Il est notamment une source d’énergie durable et disponible à chaque instant. Tout comme les panneaux photovoltaïques utilisent l’énergie solaire, il existe aujourd’hui des technologies qui récupèrent l’énergie provenant du corps humain. C’est le cas des montres automatiques fonctionnant avec l’énergie cinétique produite par les mouvements du poignet.

Dans le cas des prothèses auditives, des chercheurs ont tenté de convertir l’énergie thermique proche de l’oreille ou encore de placer un mini-panneau solaire dans le pavillon de l’oreille. C’est l’énergie provenant des déformations du conduit auditif qui a suscité le plus d’intérêt.

À la recherche du convertisseur idéal

Une question reste néanmoins en suspens : comment stocker l’énergie récupérée à l’intérieur de l’oreille ? Les déformations du conduit auditif représentant une énergie mécanique, cette dernière ne peut être stockée dans une pile qu’après avoir été transformée en énergie électrique. Pour résoudre ce problème, des chercheurs ont placé des rubans en matériaux piézoélectriques sur le pourtour des bouchons d’oreille. Ces matériaux ont la particularité de créer un signal électrique quand ils sont déformés. Ils permettent ainsi de convertir les déformations du conduit auditif en énergie électrique.

Malheureusement, les prototypes testés ne permettent pas de convertir une quantité d’énergie suffisante. Certains dispositifs réussissent à avoisiner la quantité cible, mais ils ne sont pas encore assez miniaturisés pour être intégrés dans un bouchon. La mise au point de circuits imprimés flexibles pouvant s’ajuster aux formes précède l’arrivée prochaine d’implants médicaux autoalimentés. Grâce à ces progrès, nul doute que des convertisseurs plus performants vont voir le jour.

Le marché des prothèses auditives bientôt chamboulé ?

Finalement, imaginez que les bouchons des prothèses de Clara intègrent un matériau piézoélectrique permettant de convertir les déformations de son conduit auditif en énergie électrique. Clara pourrait aborder son quotidien sans penser constamment à la recharge de ses appareils. Elle saurait qu’en cas de panne électrique, il lui suffirait de mâcher de la gomme ou de fredonner sa chanson préférée. On peut même imaginer que cette technologie puisse contribuer à réduire le coût des prothèses auditives. Cela bénéficierait spécialement aux 200 000 Canadiens ayant une déficience auditive qui n’utilisent pas de prothèses en raison de leur coût élevé.

D’ailleurs, cette technologie pourrait s’étendre à tous les dispositifs qui se portent près de l’oreille ou dans l’oreille, tels les écouteurs ou les casques sans fil, les protections auditives numériques, les capteurs intra-auriculaires, ou bientôt les lunettes de réalité augmentée.

Après tout, ça ne coûte rien de rêver ! Peut-être même que dans 10 ans, la combustion des énergies fossiles sera supplantée par la mastication intensive des troupeaux de ruminants.

La version originale de cet article a été publiée sur le site La Conversation.

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Bravo! Je crois moi aussi qu’on devrait donner des milliards à la recherche au lieu de les donner aux pollueurs de tous genres!

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