Tillämpade fysiker vid University of Sydney har föreslagit nya standarder för att mäta fuktläckor i bioniska enheter som pacemakers, cochlea-hörselimplantat och retinalersättningar.

Forskarna, som fick ett branschpartnerskapsfinansiering genom Australian Research Council för att genomföra studien, säg att de nya fuktstandarderna kan ge bärare av bioniska implantat extra förtroende för de livsförändrande enheternas funktion. De säger också att den förbättrade fukttestningsregimen kan användas i den framväxande industrin för förnybar energi där den nya generationens solceller kräver höga krav på fuktkontroll.

Bioniska implantat måste kunna fungera framgångsrikt i fuktiga miljöer i människokroppen. Även om risken för stora läckor i enheterna är lätta att upptäcka under tillverkning, små läckor kan undgå upptäckt och standardtestning krävs för att säkerställa säkerhet och förhindra fuktinducerade fel.

Professor David McKenzie från School of Physics vid University of Sydney sa:"Den exakta mätningen av fuktinträngning i medicinsk utrustning är avgörande för att garantera långsiktig prestanda. Noggranna mätningar kräver en noggrann industristandard för att bedöma läckagerisker."

Han sa att det finns kommersiellt tillgängliga system som mäter relativ fuktighet, men dessa är inte tillräckligt känsliga för de mest krävande tillämpningarna i implanterbara biomedicinska apparater. Med hjälp av masspektroskopiteknik, mätningen av helium som en proxy för fuktläckage är ett de facto industristandardtest för de kritiska små läckor som är svåra att fånga upp.

I praktiken och i de flesta fall, heliumtestning av bioniska enheter är en bra standard, men genom att förbättra efterlevnaden med en faktor 10, vi tror att industrin ytterligare kan garantera säkerheten för biomedicinska implantat, " sa professor McKenzie.

"Heliumläckagetester används ofta för att lokalisera känsligare läckor, men direkt mätning av gas- eller flytande vattenläckage vid liknande känslighet har visat sig vara för svårt hittills, " han sa.

Professor McKenzie och kollegor från den australiensiska regeringens National Measurement Institute och har utvecklat ett standardläckagetest och visat hur man använder det för att verifiera kvaliteten på inkapslingar, eller inneslutning av medicinsk utrustning.

De har publicerat sin forskning i American Chemical Society's Tillämpade material och gränssnitt .

Huvudförfattaren Dr. Wenwen Lei från National Measurement Institute sa:"För mycket höga känsligheter, det är viktigt att vi försöker mäta riskerna för vattenläckage direkt snarare än de facto-måttet på helium, vilket inte är lika exakt.

"Vatten har speciella förmågor att tränga igenom mycket små utrymmen på grund av dess olika beteende. Till exempel, det har nyligen upptäckts att vatten verkar på ett riktigt konstigt sätt i kolnanorör, där vattnet inte verkar vidröra sidorna av små gångar som inte är mycket bredare än en miljondel av ett människohår."

Professor McKenzie sa:"Allt sådant 'nanolläckage' skulle vara riktigt allvarligt om det inträffade i medicinsk utrustning, speciellt de med många genomgående bländare, som det bioniska ögat."

Den nya standardfuktläckan bryter ny mark genom att studera vattenbeteende i ett stabilt polymermaterial. Med hjälp av de nya testerna, forskare jämförde vattenläckage direkt med heliumläckage i biomedicinska teststrukturer. De fann att i de flesta fall, kalibrerade mätningar av fuktläckagehastigheter överstiger heliumläckagehastigheter, speciellt för mycket små och stora läckor.

Med tanke på deras upptäckt att vatten kan läcka upp till 10 gånger hastigheten för heliumläckage, de föreslår en tiofaldig förstärkning av överensstämmelsestandarden för heliumtestning av biomedicinsk utrustning, eller en storleksordning.

"När vi förbättrar bionisk teknik, bärbara implantat kommer att bli vanligare, så det är viktigt att ge människor den extra säkerhetsnivån, " sa professor McKenzie.