Systèmes et microsystèmes multiphysiques

Un système intégré peut être décomposé en deux ensembles ayant chacun une fonction spécifique :

• le capteur qui effectue la mesure en convertissant le signal physique en un signal électrique.
• la chaîne instrumentale qui amplifie et traite le signal délivré par le capteur.

Les travaux de l’équipe s’articulent autour d’une activité de recherche de base dont les thèmes sont alimentés par des projets applicatifs. Les recherches de base portent sur le développement de microcapteurs et de chaînes instrumentales co-intégrées sur une même puce électronique.

Capteurs intégrés

Les travaux actuels portent sur le développement de microcapteurs magnétiques compatibles avec les technologies CMOS. L’accent est principalement mis sur le développement de micromagnétomètres à effet Hall pouvant mesurer une, deux ou les trois composantes du vecteur champ magnétique. L’effet Hall permet de mesurer des champs statiques ou variables avec une résolution de l’ordre de 10 µT (à comparer avec le champ magnétique terrestre dont l’amplitude est de l’ordre de 47 µT en France). Un autre thème de recherche porte sur l’intégration de micromagnétomètres de type fluxgate susceptibles d’atteindre des résolutions de l’ordre du nanotesla. Des travaux concernant les méthodes de conception de capteurs sûrs de fonctionnement sont aussi en cours.

Chaînes instrumentales

Les travaux sur les chaînes instrumentales concernent le développement de structures analogiques et numériques permettant l’intégration, au plus près du transducteur, d’une électronique de conditionnement du signal et de pré-traitement de l’information. Cette électronique a notamment pour but d’améliorer les performances métrologiques du système. Ainsi le travail de recherche s’articule autour de deux pôles :

• la conception d’opérateurs élémentaires associée à l’implantation optimale d’algorithmes de traitement, les recherches ayant montré l’importance des opérateurs en mode courant, des architectures stabilisées par découpage et des techniques de capacités actives et de capacités commutées.
• l’étude de systèmes adaptatifs en vue d’une prise de décision à base de réseaux de neurones artificiels analogiques.

Projets applicatifs

Les principaux projets applicatifs qui motivent les recherches menées dans le domaine des capteurs intégrés et des chaînes instrumentales sont :

• la mise au point d’un système de navigation magnétique de cathéter pour intervention endovasculaire sous rayons X
• la mise au point d’un outil de repérage magnétique sous IRM
• le développement d’un capteur de courant sans contact
• la réalisation d’un capteur EGG-Hall (ElectroCardio Gramme associant un magnétomètre à effet + Hall) en milieu IRM

Ces projets sont conduits en collaboration étroite aves des partenaires aussi bien académiques qu’industriels dont les principaux sont Electronic Instrumentation Laboratory (Delft University – The Netherlands), Institut Jean Lamour (Nancy), Institut des Nanotechnologies de Lyon, CEA-LETI (Grenoble), Socomec SA (Benfeld), Schiller Medical SA (Wissembourg), ST Microelectronics (Grenoble).