据麦姆斯咨询报道，由罗维拉-威尔吉利大学（Universitat Rovira i Virgili，URV）研究人员牵头的国际团队，近期开发出了一款医疗技术领域的创新器件——能够持续且精准监测皮肤温度的智能皮肤传感器。该智能皮肤传感器采用了热电系统，无需电池或外部电源，即可检测与炎症和感染相关的温度变化。相关论文以“Touch Empowerment: Self-Sustaining e-Tattoo Thermoelectric System for Temperature Mapping”为题发表在Advanced Science期刊上。
通过皮肤温度检测感染情况的智能皮肤传感器，该传感器具有热电特性，无需电池或外部电源即可检测热量变化。
该智能皮肤传感器是欧洲一项合作项目的研究成果，参与合作的还有波尔图大学（University of Porto）能量回收系统专业的研究人员。该研究的初衷是提升医疗和工业领域使用的传感器的自主性。罗维拉-威尔吉利大学电子、电气和自动化工程系的研究员Eduard Llobet解释说：“我们的目的是避免对电池的依赖，制造出可以贴合皮肤或其它表面的柔性传感器件。”
温度：早期感染诊断的关键指标
温度是皮肤伤口及炎症早期诊断的关键指标。局部温度变化可以反映出是否存在感染、愈合问题或其它异常状况。以往，这些诊断主要依靠红外摄像头或点式红外传感器，但这些技术存在明显不足，要求患者保持固定姿势。
此次研究显著向前迈进了一步。该智能皮肤传感器基于热电偶网络的结构，能够精准测量温度的细微变化，并精准识别特定的炎症点。这些热电偶由半导体材料组成，当检测到温度差时会产生电信号。据Eduard Llobet介绍：“这就如同绘制了一张皮肤热图，图上的点能清晰指示出受影响的区域。”
研究人员通过数值模拟和人体皮肤实验对该智能皮肤传感器进行了验证，甚至通过生理盐水模拟出汗情况来进行测试。实验结果显示，该智能皮肤传感器能监测低至0.4°C的温度变化，并在不到3秒钟的时间内对温度变化做出响应。从而实现对伤口状况的实时监测，迅速发现感染迹象。
该研究提出的用于检测皮肤表面水平温度梯度的热电配置方案。该配置由相互垂直的p型和n型热电条带构成，形成多个敏感点。条带内的温度波动会使整个网络的电势分布发生变化，从而帮助确定这些变化的位置。通过信号分析，还能够区分物理接触（触摸）和感染情况。
开创性的可持续技术
该智能皮肤传感器采用柔性热电材料，结合导电聚合物，使用类似于印制T恤衫的技术印制而成。这意味着它可以在柔性聚合物基底上生产，并能轻松贴合人体皮肤。研究人员指出：“该热电配置不仅比传统传感器更为精准，而且对汗液、皮肤运动等外界干扰具有更强的抵御能力。”
研究人员还测试了该智能皮肤传感器的耐用性。罗维拉-威尔吉利大学机械工程系的研究人员对智能皮肤传感器进行了数百次弯曲实验，以观察其在使用过程中是否会出现性能退化的现象。参与研究的系主任Silvia de la Flor表示：“实验结果令人非常满意，我们已经证明，即使在多次变形后，该智能皮肤传感器仍能保持其功能。”
信息易解读，应用领域广
此外，该智能皮肤传感器提供的信息易于解读：“该传感器可以显示带有温度梯度的彩色地图，这意味着医护人员无需专业培训，就能快速识别受影响的区域。”这有助于临床决策的制定和对患者健康的积极主动管理。
（a）智能皮肤传感器的制作及贴合至皮肤的流程。（b）为验证智能皮肤传感器稳定性所施加的机械变形。（c）在配置中心施加温度梯度后获得的热电信号以及相应的热图像。
在实际使用中，该智能皮肤传感器可连续佩戴数天，之后再进行更换，在这方面与传统技术类似。Silvia de la Flor表示：“我们的目标是让该智能皮肤传感器像其它普通可穿戴器件一样佩戴，而不会影响人体的舒适度。”
这项技术突破为医疗领域带来了更多个性化和便捷化的可能。该智能皮肤传感器不仅有助于预防手术伤口感染和压疮，还可用于炎症过程监测、医疗包等其它应用。
目前，研究团队已着手开展新项目，致力于扩展该智能皮肤传感器的功能，例如集成生物传感器，用于测量溶解气体水平、特定生物标志物等其它生理变量。研究人员总结说：“我们将继续推进这项技术的研发，使其在临床应用中通用性更强，发挥更大的作用。”
相关论文链接：
https://doi.org/10.1002/advs.202403775
