硬皮病一種以自身免疫、血管病以及纖維化為特征的罕見結締組織病，皮膚硬化是其主要的特點。皮膚硬化程度與患者肺纖維化、療效和預後評價密切相關。但皮膚硬度檢測是一個世界性難題，臨床上缺乏皮膚硬度檢測的客觀方法。目前國內外仍以觸診的方法判斷皮膚的硬度，該方式主觀性強、不能定量、無法捕捉微細的變化、觀察者內部及觀察者間變異大等不足。
近日，MK体育平台附屬中山醫院皮膚科楊驥主任團隊聯合MK体育平台微電子學院盧紅亮教授團隊為解決這一科學難題，聯合開發了一款基於柔性電子技術的皮膚硬度檢測傳感器，並在硬皮病患者中驗證了其評估皮膚硬度的客觀性、敏感性和便捷性。研究成果以“A stretchable hardness sensor for systemic sclerosis diagnosis”為題發表於Nano energy。MK体育平台附屬中山醫院皮膚科楊驥主任與MK体育平台微電子學院盧紅亮教授為共同通訊作者，劉夢洋博士研究生與王修遠醫師為共同第一作者。
柔性電子傳感技術融合了材料科學、微電子學和生物科學等，廣泛地應用於人機交互，軟體機器人和健康監測中，是人工智能、精準醫療戰略前沿的先導和基礎。智能化、微型化、低功耗、高靈敏度和高可靠性是柔性電子傳感器件的特點。基於此技術，團隊研發了一款用於檢測皮膚彈性和硬度的傳感器，其具有體積小、可拉伸，易貼合的特點，更適用於人體皮膚的復雜狀況。該硬度傳感器集成了基於聚二甲基矽氧烷材料的應變傳感器和壓力傳感器，在外力下硬度傳感器可隨著接觸材料變形而變形。其中，應變傳感器基於銀納米線/碳納米管復合材料，展示出了優異的動態響應和穩定性；壓力傳感器使用油包水型乳濁液製備而成，表現出了可拉伸壓力傳感特性和經受15000壓力循環的超高穩定性。硬度傳感器以壓力和應變傳感器的輸出比值作為輸出，用以定量評估被測物體。它可以分辨出不同楊氏模量的聚合物。團隊將硬度傳感器粘貼於手背，前臂和上臂等處，可定量評估出硬皮病患者和健康人不同部位皮膚的彈性和硬度。
圖1. 硬度傳感器的傳感原理及製備工藝
圖2. 硬度傳感器的性能測試及臨床應用
皮膚硬度的評估對於硬皮病患者言意義重大，可更加靈敏且特異的評估患者皮膚硬度的改變，從而科學客觀評判硬皮病治療效果和預後。該方法也可推廣應用於廣泛的健康人群皮膚彈性的判斷，具有廣闊的臨床和市場應用前景。團隊後續將對硬度傳感器進行功能迭代，融合醫學及新興工業技術，豐富傳感器功能使其滿足更多應用場景。該研究通過醫工聯合攻關的方式，在皮膚彈性和硬度智能檢測方面向前邁進了一步。
