Édition janvier 2015 – Vol.7 no.1

Renouvellement de notre subvention Regroupement Stratégique du FRQNT
C’est le 28 octobre dernier que le ReSMiQ a déposé sa demande de renouvellement au programme de subvention de regroupement stratégique du FRQNT. Après une analyse soignée de notre dossier, le FRQNT a mis sur pied un comité visiteur ayant pour objectif de rencontrer la direction du centre accompagné de certains représentants. La rencontre s’est tenue le 29 janvier dernier dans les bureaux de Montréal du FRQNT. Le professeur Sawan, directeur du ReSMiQ, a présenté notre centre avec l’aide et le soutien de nos collègues et partenaires. Nous tenons à les remercier sincèrement pour leur présence qui démontre clairement l’importance du ReSMiQ et de son impact sur la recherche scientifique dans le domaine des microsystèmes au Québec. De chaleureux remerciement à Réjean Fontaine de l’Université de Sherbrooke, Daniel Massicotte de l’université du Québec à Trois-Rivières, Wessam Ajib de l’Université du Québec à Montréal, Gilles Savard de Polytechnique Montréal, François Verdy-Goyette du Centre d’innovation en microélectronique du Québec (CIMEQ) et Nicolas Laflamme-Mayer de Dolphin Technologies. La décision finale sera connue dès avril prochain. Nous remercions aussi Marie-Yannick Laplante, Eric Legua, Arnaldo Mendez et André Pettigrew pour l’effort colossal qu’ils ont fourni pour aider à produire cette demande de bonne qualité.

Nouveaux axes et thèmes
Afin que le programme de recherche du ReSMiQ reste des plus innovateurs, le comité exécutif effectue périodiquement la mise-à-jour des axes et thèmes de recherche. Une telle révision a été conduite dans le cadre de notre récente demande de subvention auprès du FRQNT. Compte tenu de l’expertise et des activités de recherche de certains membres, le comité les a invités à tenir le rôle de coresponsables d’axe de recherche afin d’encadrer des thèmes particuliers, d’en analyser la pertinence et d’en suggérer de nouveaux. La direction du ReSMiQ tient à les remercier pour leur implication au sein du centre ainsi que pour leur précieuse collaboration. N’hésitez pas à nous communiquer tous commentaires et informations pertinentes concernant les nouveaux axes et thèmes de recherche du ReSMiQ. Vous trouverez ci-joint la liste des nouveaux axes et thèmes de recherches ainsi que les chercheurs du ReSMiQ qui ont accepté d’en être les coresponsables.

  • Axe 1: Modélisation, simulation et méthodes de conception des microsystèmes
    Coresponsables: Claude Thibeault (ETS), Otmane Ait Mohamed (Concordia)
  • Axe 2: Implémentation et validation des microsystèmes
    Coresponsables: Réjean Fontaine (USherb), Mounir Boukadoum (UQAM)
  • Axe 3: Systèmes microfluidiques et microélectromécaniques (MEMS)
    Coresponsables: Ricardo Izquierdo (UQAM), Guchuan Zhu (EPM)
  • Axe 4: Microsystèmes pour les applications biomédicales
    Coresponsables: Mohamad Sawan (EPM), Benoit Gosselin (ULaval)
  • Axe 5: Microsystèmes pour les technologies émergentes
    Coresponsables: Yvon Savaria (EPM), Jean-François Boland (ETS)
  • Axe 6: Microsystèmes pour les technologies de l’information et de télécommunications
    Coresponsables: Daniel Massicotte (UQTR), Sébastien Roy (USherb)

Colloque annuel du ReSMiQ 2015
C’est de nouveau dans le cadre du congrès de l’ACFAS que nous allons organiser notre colloque annuel, le 26 mai 2015. Cette année le congrès se déplace jusqu’à Rimouski à l’Université du Québec à Rimouski (UQAR). Notre programme mettra en vedette des conférenciers invités ainsi que notre concours d’affiches scientifiques. Nous acceptons dès maintenant les soumissions de projets d’affiche jusqu’au 16 février 2015. Étant donné que le colloque se déroulera loin de Montréal nous organiserons le transport et l’hébergement pour une nuit. Plus de détails suivront bientôt.

NOUVELLES DES MEMBRES

Rayonnement
– Dr. Beltrame  de Polytechnique Montréal est le titulaire d’une subvention d’engagement partenariale du CRSNG en partenariat industriel ave Pleiade Robotics.

– Dr. Sawan de Polytechnique Montréal a offert un cours intensif lors de la conférence ICM’14 (Qatar).
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– Dr. Massicotte de l’Université du Québec a Trois-Rivières à offert une conférence de marque lors de la conférence Computer Science and Electronic Engineering Conference (CEEC20140).
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Réussites
– Dr. Martel de Polytechnique Montréal est nommé Fellow de l’IEEE.
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– Dr. Sawan et Dr. Savaria de Polytechnique Montréal sont les titulaires d’une subvention de projet stratégique du CRSNG pour « An Integrated Smart Power Harvesting Scheme from High Throughput Data Lines ».

Dr. Blaquière et Dr. Izquierdo de l’université du Québec à Montréal, et Dr. Hamoui (posth) de McGill ont reçus le prix du meilleur article de 2013 IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology.

– Dr. Miled de l’Université Laval dirige les travaux d’Adnane Kara (M.Sc.) et de Jessy Mathault qui ont reçus le prix d’excellence d’intégration de microsystèmes Brian L. Barge lors de CMC Texpo’14.

Implication
– Dr. Beltrame de Polytechnique Montréal est le président de la conférence NASA/ESA Conference on Adaptative Hardware and Systems (AHS2015) qui se tiendra à Montréal du 15 au 18 juin 2015.
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– Dr Massicotte de l’Université du Québec à Trois-Rivières a organisé le 2nd colloque GREI-RIE  sur la ville intelligente. Plus de 75 participants étaient présent lors de cet événement.

– Dr. Sawan de Polytechnique Montréal est le co-président de la conférence International Symposium on Bioelectronics and Bioinformatics (ISBB’15) qui se tiendra à Pékin en Chine, du 14 au 17 octobre 2015.

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ACTIVITÉS DU RESMIQ

Séminaires

ReSMiQ en collaboration avec le chapitre de Montréal de la société IEEE Solid State Circuits (IEEE-SSCS) et du chapitre de Montréal de la société IEEE Circuits and Systems (IEEE-CASS)  vous invite à assister à ce séminaire qui sera donné le 12 février prochain, à 10h30 à Polytechnique Montréal.

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Conférencier:
Philipp Häfliger, Nanoelectronics Group , Université d’Oslo, Norvège
Titre: Microelectronics for the Body and for Space: The Nanoelectronics Group at the University of Oslo

Résumé et biographie

Bourses et aides financière

– Aide financière pour étudiants du 1er cycle
Aide financière  de 2000$ pour 3 mois débutant le 1er mai destiné aux étudiants de premier cycle sous la direction d’un membre du ReSMiQ.
DATE LIMITE DE DÉPÔT: 7 avril 2015.
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SIGNAL est le principal outil de diffusion de nouvelles du Regroupement Stratégique en Microsystèmes du Québec (ReSMiQ). Ce bulletin se veut un lien entre les membres du ReSMiQ et toute autre personne intéressée par la recherche et l’innovation dans le domaine des microsystèmes. Nous nous engageons à valoriser les travaux de nos membres et augmenter la visibilité du ReSMiQ.

ReSMiQ est un regroupement de chercheurs au sein d’un centre de recherche interuniversitaire qui peut compter sur le soutien du Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies (FRQNT) et de dix (10) universités québécoises impliquées dans la recherche sur les microsystèmes.

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CONFÉRENCES À SURVEILLER

2023 International Conference on Microelectronics (ICM)
du 17 au 20 décembre 2023, Abu Dhabi, Emirats Arabes Unis.
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2023 IEEE 11th International Conference on Systems and Control (ICSC)
du 18 au 20 décembre 2023, Sousse, Tunisie.
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2024 37th International Conference on VLSI Design and 2024 23rd International Conference on Embedded Systems (VLSID)
du 6 au 10 janvier 2024, Calcutta, Inde.
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2024 IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC)
du 18 au 22 février 2024, San Francisco, Californie, É.-U.
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2024 IEEE 15th Latin America Symposium on Circuits and Systems (LASCAS)
du 27 février au 1 mars 2024, Punta del Este, Uruguay
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2024 IEEE Custom Integrated Circuits Conference (CICC)
du 21 au 24 avril 2024, Denver, Colorado, É.-U.
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2024 IEEE 6th International Conference on AI Circuits and Systems (AICAS)
du 22 au 25 avril 2024, Abu Dhabi, Emirats Arabes Unis.
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2024 9th International Conference on Integrated Circuits, Design, and Verification (ICDV)
du 6 au 7 juin 2024, Hanoi, Vietnam.
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2024 61st ACM/IEEE Design Automation Conference (DAC)
du 23 au 27 juin 2024, San Francisco, Californie, É.-U.
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2024 IEEE International Conference on Multimedia and Expo (ICME)
du 15 au 19 juillet 2024, Niagara Falls, Ontario, Canada.
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PROFIL DES MEMBRES

Prof. Réjean Fontaine
Université de Sherbrooke
Membre du ReSMiQ depuis 2008

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Réjean Fontaine a reçu le doctorat en Génie électrique de l’Université de Sherbrooke, Québec, Canada. Il a occupé divers postes comme ingénieur électronique, collaborateur scientifique ou directeur dans des institutions québécoises comme SMIS, MicroSM, Astroflex inc., Advance Molecular Imaging, Gamma medica et Trifoil inc. Il est actuellement professeur titulaire au Département de Génie électrique de l’Université de Sherbrooke, directeur du groupe de conception de scanners médicaux au sein du Groupe de recherche en appareillage médical de Sherbrooke (GRAMS). Il a été titulaire de la Chaire de recherche en conception d’appareil d’imagerie médicale et dirige actuellement une importante subvention de recherche et développement coopératif (RDC) du CRSNG. Il a été le récipiendaire de divers prix et distinctions dont le prestigieux prix d’innovation Manning en 2012. Il est l'auteur ou coauteur de deux brevets, de nombreux articles dans des journaux et conférences scientifiques. Le Pr Fontaine a effectué le transfert de technologie du tomographe d'émission par positrons (LabPET) dédié aux petits animaux vers la compagnie Advanced Molecular Imaging inc. qui aujourd’hui occupe environ 30% du marché des scanners précliniques.

More information

Voici une sélection de ses publications dans les dernières années, suivie d’un article représentatif de ses travaux de recherche.

Corbeil Therrien, B.-L. Bérubé, S. Charlebois, R. Lecomte, R. Fontaine, J.-F. Pratte, Modeling of Single Photon Avalanche Diode Array, IEEE TNS V61(1), p 14-22, 2014.

M. Bergeron, J. Cadorette, M.A. Tétrault, J.F. Beaudoin, J.D. Leroux, R. Fontaine, R. Lecomte, Imaging performance of LabPET APD-based digital PET scanners for pre-clinical research, Physics in Medicine and Biology, V59(3), p 661-678, February 7, 2014.

Thibaudeau, J.D. Leroux, R. Fontaine, R. Lecomte, Fully 3D iterative CT reconstruction using polar coordinates, Medical Physics, v 40, n 11, p 111904 (12 pp.), Nov. 2013

L. Njejimana, M.-A. Tétrault, L. Arpin, A. Burghgraeve, P. Maillé, J.-C. Lavoie, C. Paulin, K. Koua, H. Bouziri, S. Panier, M. Ben Attouch, M. Abidi, J. Cadorette, J.-F. Pratte, R. Lecomte, R.Fontaine, Design of a Real-time FPGA-based DAQ Architecture for the LabPET II, an APD-based Scanner Dedicated to Small Animal PET Imaging, IEEE TNS V60 (5), p 3633-3638, 2013

Thibaudeau, P. Bérard, M.A. Tétrault, J.D. Leroux, M. Bergeron, R. Fontaine, R. Lecomte, Towards Truly Combined PET/CT Imaging using PET Detectors and Photon Counting CT with Iterative Reconstruction Implementing Physical Detector Response, Medical Physics, V39(9), p.5697-708, 2012.

H. C. Yousefzadeh, R. Lecomte, R. Fontaine, Contribution of Photon Statistics and Shaping Filter in Crystal Identification of PET phoswich detectors, IEEE TNS, V59(3), p. 513-9, June 2012.


Prof. Mohamad Sawan
Polytechnique Montréal
Membre du ReSMiQ depuis 1992
Directeur depuis 1999

sawansMohamad Sawan a reçu le doctorat en génie électrique de l'Université de Sherbrooke, Québec, Canada. Il est actuellement professeur au Département de génie électrique de Polytechnique Montréal, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en Dispositifs médicaux intelligents, directeur du ReSMiQ et du Laboratoire de neurotechnologies Polystim. Il siège à de nombreux comités internationaux et il est le rédacteur ou l'éditeur en chef de revues spécialisées de l'IEEE dans les domaines du génie électrique et biomédical. Il est le fondateur de la Conférence internationale IEEE-NEWCAS et co-fondateur des conférences internationales IEEE-BioCAS et IEEE-ICECS. Il est le président général de la conférence internationale IEEE ISCAS-2016 qui se tiendra à Montréal l’année prochaine. Pr Sawan a déposé 15 brevets, est l'auteur ou coauteur de plus de 700 articles dans des revues scientifiques et des conférences, de trois livres et de plusieurs chapitres de livres, et a présenté plus de 200 conférences plénières dans plusieurs villes à travers le monde. Pr Sawan a reçu le Prix Barbara Turnbull pour la recherche sur la moelle épinière, la Médaille du Mérite Bombardier, la Médaille du mérite de l'Université américaine de la science et technologie, et le prix Acfas – Jacques-Rousseau. Il est Fellow de l'IEEE, membre de l'Académie canadienne du génie, Fellow de l’Engineering Institute of Canada et Officier de l’Ordre national du Québec.

More information

Voici une sélection de ses publications dans les dernières années, suivie d’un article représentatif de ses travaux de recherche.

Mendez, A., Sawan, M., “A DSP for Sensing the Bladder Volume Through Afferent Neural Pathways”, IEEE-Trans. on Biomedical Circuits and Systems, Vol. 8, No. 4, 2014, pp. 552-564.

Judy, M., Sodagar, A., Lotfi, R., Sawan, M., “Nonlinear Signal-Specific ADC for Efficient Neural Recording in Brain-Machine Interfaces”, IEEE-Trans. on Biomedical Circuits and Systems, Vol. 8, No. 3, 2014, pp. 371-381.

Hached, S., Loutochin, O., Corcos, J., M., Sawan, M. “A Novel Remotely-controlled Artificial Urinary Sphincter: A Retro-compatible Device”, IEEE-Trans. on Mechatronics, Vol. 19, No. 4, 2014, pp. 1352-1362.

Krouchev N., Danner, S., Vinet, A., Rattay, F., Sawan M., “Energy-optimal Electrical-stimulation Pulses Shaped by the Least-Action Principle”, PLoS One, Vol. 9, No. 3, e90480, On line, 2014.

Kamrani, E., Lesage, F., Sawan, M., “Low-Noise, High-Gain TIA Integrated with CMOS APD for Low-Intensity Light Detection in Near-Infrared Spectroscopy”, IEEE Sensors Journal, Vol. 14, No. 1, 2014, pp. 258-269.

Mirzaei, M., Tariqus-Salam, M., Nguyen, D., Sawan, M., “A Fully-Asynchronous Low-Power Implantable Seizure Detector for Self-Triggering Treatment", IEEE-Trans. on Biomedical Circuits and Systems, Vol. 7, No. 5, 2013, pp. 563-572.

Mounaim, F., Sawan, M., “Toward A Fully Integrated Neurostimulator with Inductive Power Recovery Front-End”, IEEE-Trans. on Biomedical Circuits and Systems, Vol. 6, No. 4, 2012, pp. 309-318.

Miled, A., Sawan, M., “Dielectrophoresis-based integrated Lab-on-chip for Nano and Micro-particles manipulation and Capacitive detection”, IEEE-Trans. on Biomedical Circuits and Systems, Vol. 6, no. 2, 2012, pp. 120-132.

TRAVAUX DE RECHERCHE

Imaging performance of LabPET APD-based digital PET scanners for pre-clinical research

Mélanie Bergeron, Jules Cadorette, Marc-André Tétrault, Jean-François Beaudoin, Jean-Daniel Leroux, Réjean Fontaine and Roger Lecomte

The LabPET is an avalanche photodiode (APD) based digital PET scanner with quasi-individual detector read-out and highly parallel electronic architecture for high-performance in vivo molecular imaging of small animals. The scanner is based on LYSO and LGSO scintillation crystals (2×2×12/14 mm3), assembled side-by-side in phoswich pairs read-out by an APD. High spatial resolution is achieved through the individual and independent read-out of an individual APD detector for recording impinging annihilation photons. The LabPET exists in three versions, LabPET4 (3.75 cm axial length), LabPET8 (7.5 cm axial length) and LabPET12 (11.4 cm axial length). This paper focuses on the systematic characterization of the three LabPET versions using two different energy window settings to implement a high-efficiency mode (250–650 keV) and a high-resolution mode (350–650 keV) in the most suitable operating conditions. Prior to measurements, a global timing alignment of the scanners and optimization of the APD operating bias have been carried out. Characteristics such as spatial resolution, absolute sensitivity, count rate performance and image quality have been thoroughly investigated following the NEMA NU 4-2008 protocol. Phantom and small animal images were acquired to assess the scanners' suitability for the most demanding imaging tasks in preclinical biomedical research. The three systems achieve the same radial FBP spatial resolution at 5 mm from the field-of-view center: 1.65/3.40 mm (FWHM/FWTM) for an energy threshold of 250 keV and 1.51/2.97 mm for an energy threshold of 350 keV. The absolute sensitivity for an energy window of 250–650 keV is 1.4%/2.6%/4.3% for LabPET4/8/12, respectively. The best count rate performance peaking at 362 kcps is achieved by the LabPET12 with an energy window of 250–650 keV and a mouse phantom (2.5 cm diameter) at an activity of 2.4 MBq ml?1. With the same phantom, the scatter fraction for all scanners is about 17% for an energy threshold of 250 keV and 10% for an energy threshold of 350 keV. The results obtained with two energy window settings confirm the relevance of high-efficiency and high-resolution operating modes to take full advantage of the imaging capabilities of the LabPET scanners for molecular imaging applications.

Fig. 1. Volume-rendered images of mice (ventral view) scanned using different parameters

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A DSP for Sensing the Bladder Volume through Afferent Neural Pathways

Mendez, A., Sawan, M.

Refractive urinary dysfunction in individuals suffering from neurogenic bladder syndrome can be treated with implanted neurostimulators that restore, to some degree, the control of the urinary bladder. A sensor capable of relaying feedback from bladder activity to the implanted neurostimulator is required to implement a closed-loop system to improve overall implant efficacy and minimize deleterious effects to neural tissue caused by continuous electrical stimulation. We propose here a method that allows real-time estimation of bladder volume from the primary afferent activity of bladder mechanoreceptors. Our method was validated with data acquired from anesthetized rats in acute experiments. It was possible to qualitatively estimate three states of bladder fullness in 100% of trials when the recorded afferent activity exhibited a Spearman’s correlation coefficient of 0.6 or better. Furthermore, we could quantitatively estimate bladder volume, and also its pressure, using timeframes of properly chosen duration. The mean volume estimation error was 5.8 ± 3.1%. The bladder volume/pressure estimation method was deployed in a custom-logic DSP that carries out real-time detection and discriminates extracellular action potentials, also known as on-the-fly spike sorting (Fig. 2). Next, the DSP performs a decoding method to estimate either three qualitative levels of fullness or the bladder volume value, depending on the selected output mode. The proposed DSP was tested using both realistic synthetic signals with a known ground-truth, and real signals from bladder afferent nerves recorded during acute experiments with animal models. The DSP performance showed that an implantable bladder sensor is feasible. To the best of our knowledge, this is the first time that the feasibility of such a device performing on-chip full detection, discrimination and decoding of neural activity is demonstrated.

Fig. 2. System level architecture of the proposed implantable DSP for monitoring the bladder. Top: the neural signal processing flow.

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