Development of a prototype sensor capable of measuring physiological temperature on chronic wound.

Chronic wounds represent a major clinical challenge due to their prolonged healing time, high risk of infection, and significant socio-economic impact. Unlike acute wounds, chronic wounds often remain trapped in a persistent inflammatory state, requiring continuous and objective monitoring to support effective clinical decision-making. Among the physiological parameters involved in wound healing, local temperature is widely recognized as a key indicator of inflammation, infection, and metabolic activity. However, in current clinical practice, wound temperature assessment is often qualitative, subjective, and poorly reproducible. This thesis focuses on the development and experimental validation of a prototype sensing system for physiological temperature monitoring, with potential application in chronic wound assessment. The work begins with a systematic analysis of the scientific literature to identify the most relevant biological and geometrical parameters for monitoring wound healing. Based on the frequency of occurrence and clinical relevance, temperature was selected as the primary parameter for experimental investigation. A prototype system was developed using commercially available contact temperature sensors integrated into a microcontroller-based acquisition platform. An infrared thermal imaging camera was employed as a reference system to provide spatially resolved temperature measurements and to support sensor validation. A dedicated experimental setup was designed using three-dimensional modeling and additive manufacturing techniques to ensure stable sensor positioning, controlled acquisition geometry, and repeatable measurement conditions. The experimental activity was structured into two main phases. First, a validation study was performed by comparing contact sensor measurements with infrared thermal data over predefined areas of interest. The results highlighted the presence of a systematic bias between point-based and areal measurements, which remained consistent across different acquisitions and sensor locations, indicating good repeatability and reliability of the contact sensors. Second, a dynamic temperature response study was conducted under controlled heating and cooling conditions to evaluate the sensors’ ability to track temporal temperature variations and convergence toward thermal equilibrium. Overall, the results demonstrate that validated contact temperature sensors are capable of reliably capturing both absolute temperature values and dynamic thermal behaviour. This work contributes to the development of objective and reproducible methodologies for wound temperature monitoring and represents a foundation for future integration of multi-parameter sensing systems in smart wound care technologies.

Le ferite croniche rappresentano una delle principali sfide cliniche a causa dei lunghi tempi di guarigione, dell’elevato rischio di infezione e del loro impatto socio-economico. A differenza delle ferite acute, le ferite croniche tendono a rimanere in uno stato infiammatorio persistente, rendendo necessaria una valutazione continua e oggettiva per supportare le decisioni cliniche. Tra i parametri fisiologici coinvolti nel processo di guarigione, la temperatura locale è riconosciuta come un indicatore chiave di infiammazione, infezione e attività metabolica. Tuttavia, nella pratica clinica corrente, la valutazione della temperatura della ferita è spesso qualitativa, soggettiva e poco riproducibile. Questa tesi si concentra sullo sviluppo e sulla validazione sperimentale di un sistema prototipale per la misura della temperatura fisiologica, con potenziale applicazione nel monitoraggio delle ferite croniche. Il lavoro prende avvio da un’analisi sistematica della letteratura scientifica finalizzata all’identificazione dei parametri biologici e geometrici maggiormente rilevanti per il monitoraggio della guarigione. Sulla base della ricorrenza e della rilevanza clinica, la temperatura è stata selezionata come parametro principale oggetto di studio sperimentale. È stato sviluppato un sistema di acquisizione basato su sensori di temperatura a contatto commerciali, integrati con una piattaforma di controllo a microcontrollore. Una telecamera termica a infrarossi è stata utilizzata come sistema di riferimento per fornire misure di temperatura spazialmente distribuite e per validare le misure dei sensori a contatto. È stato inoltre progettato un setup sperimentale dedicato, mediante modellazione tridimensionale e stampa 3D, per garantire un posizionamento stabile dei sensori, una geometria di acquisizione controllata e condizioni di misura riproducibili. L’attività sperimentale è stata suddivisa in due fasi principali. La prima ha riguardato la validazione dei sensori a contatto attraverso il confronto con le misure ottenute tramite imaging termico su aree di interesse predefinite. I risultati hanno evidenziato la presenza di un bias sistematico tra misure puntuali e areali, caratterizzato da un comportamento coerente e ripetibile. La seconda fase ha analizzato la risposta dinamica dei sensori in condizioni di riscaldamento e raffreddamento controllati, valutando la capacità di descrivere l’evoluzione temporale della temperatura fino al raggiungimento dell’equilibrio termico. Nel complesso, i risultati dimostrano che sensori di temperatura a contatto, opportunamente validati, sono in grado di fornire misure affidabili sia in termini di valore assoluto sia di andamento temporale. Questo lavoro contribuisce allo sviluppo di metodologie oggettive e riproducibili per il monitoraggio della temperatura delle ferite e costituisce una base per future integrazioni di sistemi multi-parametrici nel contesto delle tecnologie avanzate per la cura delle ferite.