Sousa Martins foi delegado do governo á conferência sanitária realizada em Veneza e á qual concorreram celebridades medicas do mundo inteiro. Quando voltou d'esta cidade começaram a aggravar-se os seus padecimentos, indo estar algum tempo á Serra da Estrella.

A elle se deve o primeiro passo em Portugal para a cura da tuberculose pelas altitudes, pois fôra em 1881 o meis poderoso elemento da excursão scientifica áquella serra, onde deviam formar-se sanatorios. Ainda não se chegara á certeza de que a tysica tinha o seu microbio especial e já Sousa martins se enchia d'essa convicção. Lannec fallava de tuberculos dando-os como causadores da doença, Wilhelmin attirbuia-a a um virus e Kock começava a descoberta do bacillns e no entanto o distincto medico portuguez, após uma viagem feita ao Righi Kalm, na Suissa, trouzera a convicção da cura da tysica pelas altitudes e fez desde logo grandes diligencias para se crearem sanatorios onde se desse lenitivo ao terrivel mal.

Porem a sua enfermidade avançava demais, elle passava horas a fio na sua enfermaria, na qual teimava em receber todos os tuberculosos que se lhe apresentavam e como já estivesse affectado dos pulmões e por consequencia predisposto para a doença, foi por ella atacado e quando quiz acudir-lhe já era tarde. Mas logo da sua ida para a Serra da Estrella ainda conservava uma vaga esperança, que o obrigava a escrever a um amigo:

«A minha doença tem tido varias contrariedades que me teem levado a descrer da cura; mas o barco já está n'agua e espero que vá a bom porto»

Da Serra da Estrella foi para Alhandra, onde falleceu.

[Fotografia de Sousa Martins, numa gôndola em Veneza, com a sua irmã, com a seguinte legenda:]

Sousa Martins com sua irmã a Sr.ª D. Leonnor Sousa Martins, em Veneza, por occacião da Conferência Sanitaria em 1896