การพัฒนาผลึกเดี่ยวมัลติคอมโพแนนท์การ์เน็ต LuGd2(Al5-xScx)O12:Ce,Mo ที่ให้ยีลด์แสงสูงและตอบสนองรังสีเร็วสำหรับใช้เป็นเซ็นเซอร์รังสีแกมมาและสร้างภาพทางการแพทย์

      เครื่องถ่ายภาพรังสีเป็นเครื่องมือแพทย์สำหรับการวินิจฉัยผู้ป่วยโรค ซึ่งปัจจุบันมีการพัฒนาจากการถ่ายภาพรังสีให้มีความสามารถมากขึ้น ทั้งในส่วนของการแสดงผลแบบ Real time หรือการแสดงภาพในลักษณะสามมิติส่งผลให้ประสิทธิภาพในการรักษาผู้ป่วยมีโอกาสรักษาหายได้รวดเร็วยิ่งขึ้น อันเนื่องจากความแม่นยำของการวินิจฉัยโรคจากเครื่องมือชนิดนี้ ในปัจจุบันวัตถุประสงค์ของการใช้เครื่องมือแพทย์ชนิดนี้แบ่งออกเป็น 2 ชนิด ตามพื้นฐานของการใช้งานคือ เพื่อศึกษาถึงโครงสร้างทางกระดูก และการมองภาพการทำงานของอวัยวะภายใน

      ด้วยหลักการทำงานพื้นฐานของการเปลี่ยนพลังงานรังสีที่เข้ามาให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่มีค่าความแตกต่างกันก่อนส่งสัญญาณไฟฟ้าเข้าสู่หน่วยประมวลผลในการสร้างสัญญาณภาพ ทำให้เครื่องมือแพทย์ชนิดนี้กลายเป็นเครื่องมือพื้นฐานในสถานพยาบาล ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีและระบบสารสนเทศ เครื่องมือแพทย์ชนิดนี้มีการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพและความสามารถสูงขึ้น โดยเฉพาะในเรื่องของขนาดของเครื่องมือ ที่ปัจจุบันเริ่มมีการลดขนาดให้เล็กลงเพื่อให้เหมาะสำหรับการใช้งานกับสัตว์เลี้ยงขนาดเล็ก สัตว์ปีกขนาดเล็ก หรือแมลง เครื่องถ่ายภาพ X-rays แบบมือถือ (Handheld) หรือเครื่องถ่ายภาพ X-rays สำหรับงานทันตกรรม

      สำหรับเครื่องมือถ่ายภาพ X-rays ขนาดเล็กที่มีข้อจำกัดหลายด้านและมีความแตกต่างจากเครื่องมือแพทย์ที่มีขนาดใหญ่ทั้งในส่วนของกำลังของหลอด X-rays ที่ใช้ ขนาดของตัวตรวจจับรังสี (วัสดุซินทิลเลเตอร์) และส่วนขยายสัญญาณไฟฟ้า รวมถึงระบบประมวลผลในการสร้างภาพโดยประสิทธิภาพของวัสดุซินทิลเลเตอร์นี้มีผลต่อประสิทธิภาพของเครื่องมือโดยรวม ทั้งในด้านของความแม่นยำในการสร้างภาพ ความคมชัดของภาพ ความปลอดภัยของผู้ป่วยในการสัมผัส หรือได้รับปริมาณรังสีลดลง ดังนั้นผู้ผลิตเครื่องถ่ายภาพ X-rays ขนาดเล็ก ต้องพิจารณาถึงการออกแบบให้วัสดุซินทิลเลเตอร์ที่ใช้เป็นตัวตรวจจับรังสีมีความเหมาะสมและมีประสิทธิภาพสูงเพื่อให้เหมาะสกับการนำเครื่องถ่ายภาพ X-rays ขนาดเล็กไปใช้งาน

      ที่ผ่านมา ยังไม่มีการผลิตเครื่องมือแพทย์ที่มีการสร้างภาพด้วยรังสีภายในประเทศ เนื่องจากว่าไม่มีผู้ผลิตวัสดุซินทิลเลเตอร์ที่ใช้เป็นวัสดุตรวจจับรังสีของเครื่องมือแพทย์ชนิดนี้ในเชิงพาณิชย์ ตลอดจนไม่มีผู้ผลิตที่มีความสามารถในการจัดส่ง หรือการร่วมงานกับกลุ่มวิจัยในการพัฒนาวัสดุชนิดนี้เพื่อใช้ในการพัฒนาเครื่องมือแพทย์ที่มีการสร้างภาพ แม้ว่าในอดีตมีงานวิจัยในการประยุกต์สร้างเครื่องมือถ่ายภาพรังสี X-rays แบบ Real Time แต่เป็นการนำวัสดุซินทิลเลเตอร์ที่ซื้อมาจากบริษัทในต่างประเทศมาใช้ ดังนั้นการพัฒนาวัสดุซินทิลเลเตอร์ถือได้ว่าเป็นการพัฒนาความสามารถของตัวตรวจจับรังสีที่มีความซับซ้อนสูง เพื่อนำไปใช้ไม่เพียงกับเครื่องถ่ายภาพ X-rays ขนาดเล็กเท่านั้นแต่ยังรวมไปถึงเครื่องมือแพทย์ที่มีการสร้างภาพ (Medical Imaging device) ด้วยรังสีอื่น ๆ โดยการพัฒนานี้ถือว่าเป็นการส่งเสริมแผนการพัฒนาในด้านการผลิตเครื่องมือแพทย์เพื่อการวินิจฉัยและติดตามผลระยะไกล (Remote Health Monitoring Devices) ซึ่งเป็นกลุ่มอุตสาหกรรมย่อยภายใต้อุตสาหกรรมการแพทย์ครบวงจรที่เป็น 1 ใน 5 กลุ่มอุตสาหกรรมอนาคต (New S-Curve)

         โครงการวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ในการพัฒนาวัสดุซินทิลเลเตอร์ประเภทผลึกมัลติคอมโพแนนท์การ์เน็ตที่มีค่ายีลด์แสงสูง และตอบสนองทางด้านเวลาที่เร็ว เพื่อให้เหมาะกับการใช้ในเครื่องถ่ายภาพ X-rays ขนาดเล็ก หรืออาจนำไปใช้กับเครื่องมือแพทย์ที่มีการสร้างภาพด้วยรังสีแกมมา เช่น SPECT camera หรือ PET scan โดยวัสดุซินทิลเลเตอร์จะเป็นผลึกเดี่ยว (Single Crystal) ที่มีความบริสุทธิ์สูง และมีความหนาที่เพียงพอในการหยุดยั้งพลังงานของรังสีที่มากกว่า 150 keV ขึ้นไป นอกเหนือจากการพัฒนาผลึกเดี่ยวมัลติคอมโพเนนท์การ์เน็ตแล้ว ในโครงการมีการนำไปทดลองประกอบร่วมกับ X- ray imaging devices เช่น Charged-coupled devices (CCD), Complementary metal oxide semiconductors (CMOS), Fiber optic plate (FOP) หรือ Microchannel plate (MCP) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับขยายสัญญาณภาพ (Image Intensifier) เพื่อทดสอบการตอบสนองของวัสดุซินทิลเลเตอร์ที่พัฒนาขึ้นมาในการสร้างภาพด้วยรังสีเอกซ์ ทั้งนี้เป้าหมายของโครงการวิจัยนี้เป็นส่วนหนึ่งของแผนการวิจัยระยะยาวของกลุ่มวิจัย Luminescence and Scintillation Materials, KMUTT เพื่อนำไปสู่การต่อยอดการการพัฒนาและสร้างเครื่องมือวินิจฉัยโรคทางการแพทย์ที่มีการสร้างภาพด้วยรังสีต้นแบบ เพื่อเตรียมสู่การพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ในเชิงพาณิชย์ต่อไป