Projets innovants réalisés

Une étude de l’électrofilage de surface libre pour améliorer et optimiser le processus de production de nanofibres

L’électrofilage de surface libre (FSE) est un nouveau processus capable de produire des bandes non tissées de nanofibres continues avec une morphologie et une taille contrôlées à partir de solutions polymères avec l’application de champs électriques élevés. Ce nouveau schéma qui était basé sur un système d’alimentation cylindre-solution rotatif est capable de produire des nanofibres à un taux raisonnable par rapport aux schémas capillaires conventionnels. Nous proposons d’étudier plus avant et d’optimiser le schéma pour l’utilisation d’un large éventail d’applications dans l’industrie. Les configurations expérimentales de la FSE seront développées sur la base d’un système d’alimentation en solution de cylindre rotatif et d’un système d’alimentation en solution à disque rotatif. Le schéma sera étudié en faisant varier les conditions de traitement et différentes solutions de polymères, y compris les biopolymères. Les résultats expérimentaux seront utilisés pour modifier le schéma afin d’améliorer encore les performances des schémas d’électrofilage de surface libre. Un modèle mathématique sera utilisé pour optimiser le schéma pour une opération efficace. Les résultats obtenus dans cette étude permettront au développement de GABAE de mieux comprendre le procédé d’électrofilage de surface libre et d’utiliser la technique pour le développement de nouveaux produits.

Intégration de la technologie des micro-ondes aux systèmes microfluidiques pour les tests combinatoires à haut débit et les applications de laboratoire sur puce

Les tests combinatoires à haut débit pour les applications pharmaceutiques nécessitent des méthodes rapides pour manipuler les gouttelettes dans les systèmes microfluidiques. Dans le le cas de ce projet, une plate-forme à micro-ondes sera conçue et utilisée pour le chauffage, l’identification et la détection rapides des gouttelettes. L’utilisation d’énergie micro-ondes extrêmement confinée rend possible le chauffage, la détection et l’identification des gouttelettes. Avec la nouvelle plate-forme, il sera possible de contrôler la température de chaque gouttelette séparément. En outre, étant donné que les micro-ondes chauffent l’eau beaucoup plus que les autres matériaux présents dans un système microfluidique typique, tels que l’huile et le polydiméthylsiloxane, le chauffage par micro-ondes peut chauffer les gouttelettes beaucoup plus rapidement par rapport au chauffage résistif, qui est la technique la plus couramment utilisée dans les systèmes microfluidiques. En plus des applications de chauffage, des techniques de détection non invasives par micro-ondes seront utilisées pour la détection des gouttelettes et l’identification du contenu des gouttelettes.

Programmation de contraintes appliquée à l’industrie aérospatiale

L’objectif de ce projet est d’appliquer la programmation de contraintes aux problèmes de planification et d’horaire qui surviennent dans l’industrie aérospatiale. La programmation par contraintes est une méthodologie efficace pour résoudre des problèmes combinatoires complexes. L’industrie aérospatiale offre de nombreuses possibilités d’appliquer des techniques de programmation de contraintes de pointe afin d’optimiser les problèmes complexes de planification et d’affectation des ressources, la planification avionique et la planification des missions spatiales.

La nouveauté de cette proposition est triple. Premièrement, nous avons l’intention de modéliser les problèmes avec succès en tant que programmes de contrainte. Récemment, l’accent a été mis dans la communauté de la programmation de contraintes sur quand et comment la programmation de contrainte peut être utilisée pour résoudre des problèmes du monde réel. Ensuite, nous développerons de nouveaux algorithmes de recherche pour résoudre le problème modélisé. Enfin, nous développerons de nouvelles techniques de propagation des contraintes. Grâce à ces innovations, nous espérons trouver des solutions qui seront utiles au partenaire industriel.

Conception de techniques d’atténuation du brouillage dans le même canal au moyen d’une nouvelle architecture de radio sur câble (RoC) proposée pour améliorer la performance intérieure des réseaux femtocellulaires

Les appareils de communication sans fil sont devenus une partie essentielle de nos vies et les nouvelles applications omniprésentes évoluent rapidement. Le spectre des liaisons sans fil est limité et son utilisation efficace via une technologie intelligente est très cruciale pour répondre à la demande toujours croissante. Femtocell à l’aide d’une station de base domestique de faible puissance est une technique prometteuse pour servir les utilisateurs intérieurs quasi-immobiles. Il a le potentiel de fournir une meilleure couverture et un débit de données accru aux utilisateurs intérieurs et de prendre en charge plus d’utilisateurs / services en déchargeant le trafic majeur de la macrocellule aux femtocellules de sous-couche. En raison de la réutilisation du même spectre dans les deux niveaux, l’atténuation du brouillage est un défi extrêmement important pour faire de la promesse de femtocell une réalité. Nous cherchons à étudier une nouvelle architecture de réseau radio sur câble (RoC) pour faire face à ce défi vital dans la recherche proposée, qui profite aux secteurs des télécommunications de l’Ontario par l’utilisation efficace de ressources de spectre limitées pour améliorer la capacité des réseaux.

Approche des réseaux sociaux pour déterminer les informations privilégiées dans les situations de découverte juridique

Au cours de la phase d’enquête préalable d’une action en justice, les dossiers des deux parties sont recherchés pour trouver des documents sensibles (ou pertinents) au litige en cours et, s’ils ne sont pas considérés comme privilégiés en tant que communication fournissant des conseils juridiques, partagés avec l’avocat de la partie adverse.

C’est également l’une des dépenses les plus importantes d’une action en justice, car tous les documents doivent être recherchés et approuvés à la fois pour le privilège et la pertinence dans ce qui est souvent des millions de documents. Dans cette recherche, nous nous appuyons sur les approches existantes de la découverte électronique en appliquant les outils d’analyse des réseaux sociaux (SNA) au problème afin d’améliorer les performances (1) des moteurs de classification réactifs et (2) des privilèges. Le partenaire industriel bénéficiera d’une nouvelle approche pour résoudre ce qui sont deux problèmes fondamentaux de son industrie et en explorant la possibilité d’un futur système d’analyse de documents basé sur les réseaux sociaux.

Développement et mise en œuvre d’une technologie pour le fonctionnement guidé par image haptique du système chirurgical robotique Amadeus®

La chirurgie mini-invasive assistée par robot est un domaine émergent dans la recherche et l’industrie. Un défi majeur avec les systèmes robotiques médicaux existants (y compris le da Vinci® d’Intuitive Surgical) est le manque de rétroaction haptique (sens du toucher). D’autre part, l’imagerie médicale n’est utilisée que pour la visualisation directe dans les systèmes existants. Certaines sous-tâches chirurgicales (telles que les coupures simples, le nettoyage et l’aspiration, etc.) peuvent être automatisées à l’aide de la rétroaction d’imagerie et du service visuel pour aider les chirurgiens pendant l’opération. Le projet proposé sera axé sur a) la conception et le développement d’un mécanisme de détection de force et de rétroaction haptique pour donner au chirurgien un sentiment de toucher ; (b) l’utilisation efficace de la rétroaction d’imagerie dans la boucle de contrôle pour l’automatisation partielle de certaines sous-tâches chirurgicales qui sont moins critiques mais peuvent être fastidieuses ; et c) le développement de la téléopération maître-esclave en présence de retards de communication. L’objectif est de les mettre en œuvre et de les tester sur le système chirurgical robotique Amadeus® développé par Titan Medical Inc.

Un robot Omni-Delta auto-équilibrant

Dans ce projet, un robot parallèle Delta modifié est conçu dans lequel le nombre de joints passifs est réduit et un joint actif est ajouté au matériel. Au meilleur de notre connaissance, cette configuration semble être la première du genre.

Dans ce projet, des analyses cinématiques et dynamiques seront effectuées. Des algorithmes de contrôle actif de la conformité et d’anticipation de collision seront également développés pour cette nouvelle conception. Cette configuration sera utilisée comme « taille » d’un robot de service omnidirectionnel et auto-équilibrant. Méthodologie et nouveauté de l’approche et/ou de l’application

Cette nouvelle conception de robot Delta ainsi qu’un robot mobile omni-roues composent un service omniplateforme et un robot d’interaction humaine. Le système proposé servirait de robot de service personnalisé qui pourrait aider les gens dans leurs activités de la vie quotidienne et leurs problèmes de soins de santé.

Cette configuration pourrait également être considérée comme un robot auto-équilibrant. Dans ce concept, le centre de masse du robot est modifié en fonction de la perturbation estimée / prévue appliquée au système. Ainsi, le robot réagit de telle sorte qu’il réduit l’effet de la perturbation.

Développement d’un outil analytique en temps réel pour prédire le devenir tissulaire dans l’AVC ischémique

Le traitement thrombolytique est le pilier du traitement de l’AVC. Cependant, ce traitement peut être potentiellement nocif. Un modèle de résultats attendus spécifique au patient faciliterait grandement le processus de prise de décision de traitement pour les cliniciens et les patients. Nous proposons de développer un outil clinique en incorporant la formation image et l’ensemble de données cliniques pour prévoir le destin du tissu dans la course ischémique. Nous nous attendons à ce que le produit permette une quantification en temps réel des résultats tissulaires attendus à l’aide de seuils spécifiques aux patients et aux tissus. Ce projet interdisciplinaire intègre le génie biomédical, la radiologie et la neurologie dans le développement d’un outil clinique de santé avancé, pour guider le processus de prise de décision dans le traitement de l’AVC. La propriété intellectuelle et les produits développés seront transférés aux partenaires cliniques de l’hôpital Sunnybrook.

Fabrication du photovoltaïque de 3e génération à l’aide de nanotubes tiO2 et de points quantiques

En raison de l’épuisement des approvisionnements en pétrole et du changement climatique mondial, nous sommes obligés de chercher d’autres sources pour répondre à notre demande croissante d’énergie. Parmi les technologies d’énergie verte, l’utilisation de l’énergie solaire est le seul moyen de résoudre ce problème, et l’exploitation de cette grande quantité d’énergie représente un grand défi de la recherche scientifique et de l’ingénierie. Les technologies actuelles du silicium ont jusqu’à présent connu un déploiement limité, principalement en raison des coûts des matériaux. Il est nécessaire de mettre au point de nouvelles méthodes de captage de l’énergie solaire. Ici, le photovoltaïque^{de 3e génération à base de} semi-conducteurs pourrait doubler l’efficacité des cellules solaires.

La proposition décrit l’application de nanotubes de_TiO2 et de points quantiques dans une nouvelle structure de dispositif photovoltaïque. Les travaux expérimentaux comprendront la galvanoplastie du titane à la surface du verre conducteur à l’aide de liquide ionique comme électrolyte, la fabrication de nanotubes de TiO₂ et le dépôt de points quantiques sur la surface des nanotubes TiO₂ pour générer ce qu’on appelle des photovoltaïques de^3e génération.

Développement et validation d’un modèle mathématique de l’activité cérébrale au cours de la stimulation cérébrale profonde dans la maladie de Parkinson

La stimulation cérébrale profonde (DBS) consiste à implanter des électrodes fournissant des stimuli électriques dans des structures cérébrales profondes pour soulager les symptômes moteurs de la maladie de Parkinson (MP). Même si DBS réussit à soulager des symptômes pour environ 50.000 patients dans le monde entier, c’est une technique neurochirurgicale invahissante, et ses mécanismes d’action demeurent évasifs. Cette thérapie pourrait être considérablement améliorée en ciblant le cortex, également affecté par DBS. Cependant, une condition préalable est de comprendre comment l’activité corticale est affectée par DBS. À cette fin, un modèle mathématique à grande échelle de l’activité cérébrale sera développé et utilisé pour prédire les signaux d’électroencéphalogramme (EEG) et de niveau d’oxygène dans le sang dépendants (BOLD, mesurés par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, IRMf) des patients atteints de MP lorsque le DBS est activé / désactivé. Ce modèle sera validé à l’aide des données de l’EEG et de l’IRMf obtenues chez les patients atteints de MP. Ces travaux ont le potentiel de développement de logiciels et de matériel pour Multi Magnetics Inc., partenaire du secteur privé dans le domaine de ce projet.

Recherche et développement de la propagation automatisée des cellules souches pluripotentes

Les cellules souches sont à l’avant-garde de la médecine moderne et devraient révolutionner les industries des soins de santé humains et vétérinaires. À l’heure actuelle, l’un des principaux obstacles au domaine est le temps technique long et coûteux consacré à la croissance et au maintien de diverses populations de cellules souches. Le degré de contamination par des cellules non souches, la capacité des cellules souches à se développer et à se développer, et la qualité des cellules souches dépendent en grande partie de la compétence du technicien. Fournir une approche rentable et complètement reproductible à la production de masse de la recherche et des cellules souches liées à la thérapeutique nécessite en fin de compte la mécanisation et l’automatisation des processus. La recherche proposée viserait à collaborer avec l’industrie pour mettre au point un appareil entièrement automatisé capable de maintenir et de propager des cellules souches pluripotentes in vitro. L’appareil proposé serait d’un grand intérêt à la fois pour la recherche universitaire, axée sur les cellules souches pluripotentes, et pour les applications industrielles de la technologie dans le domaine des soins de santé.

Développement de bobines et de séquences pour l’imagerie par résonance magnétique métabolique

La polarisation nucléaire dynamique permet d’amplifier le signal d’IRM de ¹³C étiqueté pyruvate 10,000 fois, surmontant le faible signal naturel du carbone. Cela rend l’imagerie des processus métaboliques possible et pourrait fournir un aperçu utile des changements dans le métabolisme cellulaire dus au cancer. L’imagerie des produits métaboliques du pyruvate permet de surveiller non seulement où le métabolisme a lieu, mais aussi le processus métabolique lui-même.  La durée limitée de l’état hyperpolarized nécessite des techniques de formation image rapides, y compris une technique connue sous le nom de MRI parallèle.  Afin de tirer parti de cette technique, de nouveaux réseaux de bobines sont nécessaires et seront développés avec l’expertise disponible chez XLR Resonance. Cela permettra pour la première fois de produire des images à haute résolution de la façon dont les concentrations relatives de métabolites changent en fonction du temps, et de positionner XLR Resonance à l’avant-garde de ce domaine émergent. Des avenues auparavant inaccessibles pour l’évaluation non invasive du métabolisme du cancer seront ouvertes par le développement de cette nouvelle technologie.