Toegepaste natuurkundigen van de Universiteit van Sydney hebben nieuwe normen voorgesteld voor het meten van vochtlekken in bionische apparaten zoals pacemakers, cochleaire gehoorimplantaten en retinale vervangingen.

De onderzoekers, die via de Australian Research Council een industriepartnerschapsfinanciering ontving om de studie uit te voeren, zeggen dat de nieuwe vochtnormen de dragers van bionische implantaten extra vertrouwen kunnen geven in de werking van de levensveranderende apparaten. Ze zeggen ook dat het verbeterde vochttestregime kan worden gebruikt in de opkomende industrie voor hernieuwbare energie, waar nieuwe generatie zonnecellen hoge eisen stellen aan vochtigheidsbeheersing.

Bionische implantaten moeten met succes kunnen werken in vochtige omgevingen in het menselijk lichaam. Hoewel het potentieel voor grote lekken in de apparaten gemakkelijk te detecteren is tijdens de productie, kleine lekken kunnen aan detectie ontsnappen en standaardtests zijn vereist om de veiligheid te garanderen en door vocht veroorzaakte storingen te voorkomen.

Professor David McKenzie van de School of Physics aan de Universiteit van Sydney zei:"Nauwkeurige meting van vochtpenetratie in medische apparaten is essentieel om prestaties op lange termijn te garanderen. Nauwkeurige meting vereist een nauwkeurige industriestandaard om lekrisico's te beoordelen."

Hij zei dat er in de handel verkrijgbare systemen zijn die de relatieve vochtigheid meten, maar deze zijn niet gevoelig genoeg voor de meest veeleisende toepassingen in implanteerbare biomedische apparaten. Met behulp van massaspectroscopietechnologie, de meting van helium als maatstaf voor vochtlekkage is een de facto industriestandaardtest voor de kritische kleine lekken die moeilijk op te sporen zijn.

In de praktijk en in de meeste gevallen helium testen van bionische apparaten is een goede standaard, maar door de naleving met een factor 10 te verbeteren, we denken dat de industrie de veiligheid van biomedische implantaten verder kan garanderen, ' zei professor McKenzie.

"Heliumlekdetectietests worden veel gebruikt voor het lokaliseren van gevoeligere lekken, maar directe meting van gasvormige of vloeibare waterlekkage bij vergelijkbare gevoeligheden is tot nu toe te moeilijk gebleken, " hij zei.

Professor McKenzie en collega's van het National Measurement Institute van de Australische regering hebben een standaard lektest ontwikkeld en laten zien hoe deze te gebruiken om de kwaliteit van inkapseling te verifiëren, of de insluiting van medische hulpmiddelen.

Ze hebben hun onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift van de American Chemical Society Toegepaste materialen en interfaces .

Hoofdauteur Dr. Wenwen Lei van het National Measurement Institute zei:"Voor zeer hoge gevoeligheden, het is belangrijk dat we proberen om waterlekrisico's direct te meten in plaats van de feitelijke meting van helium, wat niet zo nauwkeurig is.

"Water heeft speciale capaciteiten om door zeer kleine ruimtes te dringen, gezien zijn verschillende gedrag. Bijvoorbeeld, er is onlangs ontdekt dat water op een heel vreemde manier werkt in koolstofnanobuisjes, waar het water de zijkanten van kleine gangen niet veel breder dan een miljoenste mensenhaar lijkt te raken."

Professor McKenzie zei:"Een dergelijke 'nanolekkage' zou echt ernstig zijn als het zou gebeuren in medische apparaten, vooral die met veel doorvoeropeningen, zoals het bionische oog."

Het nieuwe standaard vochtlek is baanbrekend door het gedrag van water in een stabiel polymeermateriaal te bestuderen. Met behulp van de nieuwe testen, onderzoekers vergeleken waterlekkage rechtstreeks met heliumlekkage in biomedische teststructuren. Ze ontdekten dat in de meeste gevallen gekalibreerde metingen van vochtleksnelheden overschrijden heliumleksnelheden, speciaal voor zeer kleine en grote lekken.

Gezien hun bevindingen dat water tot 10 keer de snelheid van heliumlekken kan lekken, zij stellen voor de nalevingsnorm voor heliumtesten van biomedische hulpmiddelen te vertienvoudigen, of één orde van grootte.

"Terwijl we de bionische technologie verbeteren, draagbare implantaten zullen vaker voorkomen, dus het is belangrijk om mensen dat extra veiligheidsniveau te geven, ' zei professor McKenzie.