Optiseen sensoriteknologiaan pohjautuvan pulssimittarin hyödyntäminen maksimaalisen hapenottokyvyn ja energiankulutuksen arvioinnissa

Ihmisten kiinnostus oman hyvinvoinnin ja terveyden mittaamiseen on viime aikoina lisääntynyt. Erityisesti Suomessa on perustettu uusia innovatiivisia hyvinvointi- ja terveysteknologian alan yrityksiä. PulseOn – yksi näistä startupeista – on kehittänyt optiseen sensoriteknologiaan pohjautuvan rannek...

Täydet tiedot

Bibliografiset tiedot
Päätekijä: Uuskoski, Maria
Muut tekijät: Liikuntatieteellinen tiedekunta, Faculty of Sport and Health Sciences, Liikuntabiologian laitos, Department of Biology of Physical Activity, University of Jyväskylä, Jyväskylän yliopisto
Aineistotyyppi: Pro gradu
Kieli:fin
Julkaistu: 2015
Aiheet:
Linkit: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/46495
_version_ 1826225783855644672
author Uuskoski, Maria
author2 Liikuntatieteellinen tiedekunta Faculty of Sport and Health Sciences Liikuntabiologian laitos Department of Biology of Physical Activity University of Jyväskylä Jyväskylän yliopisto
author_facet Uuskoski, Maria Liikuntatieteellinen tiedekunta Faculty of Sport and Health Sciences Liikuntabiologian laitos Department of Biology of Physical Activity University of Jyväskylä Jyväskylän yliopisto Uuskoski, Maria Liikuntatieteellinen tiedekunta Faculty of Sport and Health Sciences Liikuntabiologian laitos Department of Biology of Physical Activity University of Jyväskylä Jyväskylän yliopisto
author_sort Uuskoski, Maria
datasource_str_mv jyx
description Ihmisten kiinnostus oman hyvinvoinnin ja terveyden mittaamiseen on viime aikoina lisääntynyt. Erityisesti Suomessa on perustettu uusia innovatiivisia hyvinvointi- ja terveysteknologian alan yrityksiä. PulseOn – yksi näistä startupeista – on kehittänyt optiseen sensoriteknologiaan pohjautuvan rannekkeen, jonka avulla voidaan mitata pulssia analysoimalla veren liikettä suonissa. Rannekkeen kautta kerätty data lähetetään älypuhelimeen, jossa se jalostetaan edelleen käyttäjäpalautteeksi. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, miten tarkasti maksimaalista hapenottokykyä (VO2max) ja energiankulutusta voidaan arvioida optisen sensoriteknologian avulla kerätyn pulssi- sekä matkapuhelimella mitatun GPS-datan pohjalta. Yhteensä 24 tervettä miestä (n=13, ikä 36,8 ± 9,1) ja naista (n=11, ikä 35,4 ± 7,2) osallistui kokeelliseen tutkimukseen, jonka tarkoituksena oli simuloida tutkittavan sovelluksen luonnollista käyttötilannetta. Tutkimuksessa oli kaksi osaa: 1) submaksmimaalinen tasavauhtinen kenttätesti ulkona sekä 2) maksimaalinen laboratoriotesti sisällä. Kenttätestissä kerättiin pulssi- ja GPS-dataa vähintään 20 minuutin pituisen juoksulenkin aikana, jonka pohjalta määritettiin VO2max-arvio. Laboratoriossa suoritettiin juoksumatolla uupumukseen johtava nousevan kuormituksen testi, jonka aikana mitattiin pulssidataa, hengityskaasuja sekä veren laktaatti-pitoisuuksia. Pulssidatasta jalostettiin energiankulutuksen arvio, jota vertailtiin stoikiometrisesti hengistyskaasuista määritettyihin vastaaviin arvoihin. Hengityskaasumittauksista määritettiin myös todellinen maksimaalinen hapenottokyky, jota käytettiin referenssimenetelmänä kenttätestin VO2max-arvion tarkkuuden tutkimisessa. Mitä tarkempaa yksilöllistä tietoa käyttäjästä oli saatavilla, sitä tarkempi oli myös VO2max-arvio. Absoluuttinen prosentuaalinen keskivirhe oli alhaisempi, kun arviointialgoritmissa hyödynnettiin tietoa mitatusta maksimisykkeestä (5,2 %, p=0.059 menetelmien välillä) iän perusteella ennustetun vastaavan arvon sijaan (5,9 %, p=0.028 menetelmien välillä). Energiankulutuksen osalta absoluuttinen prosentuaalinen keskivirhe oli selkeästi alhaisempi keskiraskaalla intensiteetillä aerobisen ja anaerobisen kynnyksen välisellä tehoalueella (6,7 %, p=0.004 menetelmien välillä) kuin kevyellä intensiteetillä ennen aerobisen kynnyksen saavuttamista (16,5 %, p<0.001 menetelmien välillä). Tämän tutkimuksen tulosten perusteella voidaan todeta, että optiseen sensoriteknologiaan pohjautuvaa pulssimittaria voidaan hyödyntää maksimaalisen hapenottokyvyn ja energiankulutuksen arvioinnissa samaan tapaan kuin sykevyön käyttöön perustuvia mittareita. Quantifying and monitoring well-being and health has become an area of interest recently. In Finland, new innovative companies have been established focusing on developing new wellness and health technologies. PulseOn – one of these startup companies – has developed a pulse rate monitor based on optical sensor technology, which enables measurement of pulse waves from blood flow in capillary vessels. PulseOn wrist band sends pulse data to smartphone, where data is processed and transformed into user feedback. The purpose of this study was to investigate how accurately it is possible to estimate V02max and energy expenditure based on pulse data collected via optical sensor technology and GPS data via smartphone. In total, 24 healthy men (n=13, age 36,8 ± 9,1) and women (n=11, age 35,4 ± 7,2) participated in an experimental study aiming to simulate natural user experience of the PulseOn device. The study was divided into two parts: 1) the submaximal constant speed field test outdoors and 2) the maximal laboratory test indoors. V02max estimation was established based on pulse and GPS data collected from the field test lasting a minimum duration of 20 minutes. The laboratory test was performed on the treadmill with incremental loads until exhaustion while collecting pulse data, respiratory gases and blood samples in order to define lactate concentration. Energy expenditure estimation was established based on pulse data and compared against stoichiometric reference values calculated from gas exchange measurements. True maximal oxygen consumption was determined from respiratory gases and used as a reference method in evaluating accuracy of V02max estimation. The more personal user information was available, the more accurate was the VO2max estimation. Mean absolute percentage error was lower, when measured maximal heart rate was included in estimation algorithm (5,2 %, p=0.059 between methods) than using age based estimation of maximal heart rate (5,9 %, p=0.028 between methods). Regarding energy expenditure, mean absolute percentage error was noticeably lower during medium heavy intensity level between aerobic and anaerobic thresholds (6,7 %, p=0.004 between methods) compared to light intensity level before reaching the aerobic threshold (16,5 %, p<0.001 between methods). The results suggest that pulse rate monitors based on optical technology can be utilized in estimating VO2max and energy expenditure in the same way as traditional chest trap based heart rate monitors.
first_indexed 2023-03-22T09:57:45Z
format Pro gradu
free_online_boolean 1
fullrecord [{"key": "dc.contributor.advisor", "value": "Juutinen, Taija", "language": null, "element": "contributor", "qualifier": "advisor", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.author", "value": "Uuskoski, Maria", "language": null, "element": "contributor", "qualifier": "author", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.accessioned", "value": "2015-07-10T09:19:22Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "accessioned", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.available", "value": "2015-07-10T09:19:22Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "available", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.issued", "value": "2015", "language": null, "element": "date", "qualifier": "issued", "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.other", "value": "oai:jykdok.linneanet.fi:1477296", "language": null, "element": "identifier", "qualifier": "other", "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.uri", "value": "https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/46495", "language": null, "element": "identifier", "qualifier": "uri", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.abstract", "value": "Ihmisten kiinnostus oman hyvinvoinnin ja terveyden mittaamiseen on viime aikoina lis\u00e4\u00e4ntynyt. Erityisesti Suomessa on perustettu uusia innovatiivisia hyvinvointi- ja terveysteknologian alan yrityksi\u00e4. PulseOn \u2013 yksi n\u00e4ist\u00e4 startupeista \u2013 on kehitt\u00e4nyt optiseen sensoriteknologiaan pohjautuvan rannekkeen, jonka avulla voidaan mitata pulssia analysoimalla veren liikett\u00e4 suonissa. Rannekkeen kautta ker\u00e4tty data l\u00e4hetet\u00e4\u00e4n \u00e4lypuhelimeen, jossa se jalostetaan edelleen k\u00e4ytt\u00e4j\u00e4palautteeksi. \n\nT\u00e4m\u00e4n tutkimuksen tarkoituksena oli selvitt\u00e4\u00e4, miten tarkasti maksimaalista hapenottokyky\u00e4 (VO2max) ja energiankulutusta voidaan arvioida optisen sensoriteknologian avulla ker\u00e4tyn pulssi- sek\u00e4 matkapuhelimella mitatun GPS-datan pohjalta. Yhteens\u00e4 24 tervett\u00e4 miest\u00e4 (n=13, ik\u00e4 36,8 \u00b1 9,1) ja naista (n=11, ik\u00e4 35,4 \u00b1 7,2) osallistui kokeelliseen tutkimukseen, jonka tarkoituksena oli simuloida tutkittavan sovelluksen luonnollista k\u00e4ytt\u00f6tilannetta. Tutkimuksessa oli kaksi osaa: 1) submaksmimaalinen tasavauhtinen kentt\u00e4testi ulkona sek\u00e4 2) maksimaalinen laboratoriotesti sis\u00e4ll\u00e4. Kentt\u00e4testiss\u00e4 ker\u00e4ttiin pulssi- ja GPS-dataa v\u00e4hint\u00e4\u00e4n 20 minuutin pituisen juoksulenkin aikana, jonka pohjalta m\u00e4\u00e4ritettiin VO2max-arvio. Laboratoriossa suoritettiin juoksumatolla uupumukseen johtava nousevan kuormituksen testi, jonka aikana mitattiin pulssidataa, hengityskaasuja sek\u00e4 veren laktaatti-pitoisuuksia. Pulssidatasta jalostettiin energiankulutuksen arvio, jota vertailtiin stoikiometrisesti hengistyskaasuista m\u00e4\u00e4ritettyihin vastaaviin arvoihin. Hengityskaasumittauksista m\u00e4\u00e4ritettiin my\u00f6s todellinen maksimaalinen hapenottokyky, jota k\u00e4ytettiin referenssimenetelm\u00e4n\u00e4 kentt\u00e4testin VO2max-arvion tarkkuuden tutkimisessa.\n\nMit\u00e4 tarkempaa yksil\u00f6llist\u00e4 tietoa k\u00e4ytt\u00e4j\u00e4st\u00e4 oli saatavilla, sit\u00e4 tarkempi oli my\u00f6s VO2max-arvio. Absoluuttinen prosentuaalinen keskivirhe oli alhaisempi, kun arviointialgoritmissa hy\u00f6dynnettiin tietoa mitatusta maksimisykkeest\u00e4 (5,2 %, p=0.059 menetelmien v\u00e4lill\u00e4) i\u00e4n perusteella ennustetun vastaavan arvon sijaan (5,9 %, p=0.028 menetelmien v\u00e4lill\u00e4). Energiankulutuksen osalta absoluuttinen prosentuaalinen keskivirhe oli selke\u00e4sti alhaisempi keskiraskaalla intensiteetill\u00e4 aerobisen ja anaerobisen kynnyksen v\u00e4lisell\u00e4 tehoalueella (6,7 %, p=0.004 menetelmien v\u00e4lill\u00e4) kuin kevyell\u00e4 intensiteetill\u00e4 ennen aerobisen kynnyksen saavuttamista (16,5 %, p<0.001 menetelmien v\u00e4lill\u00e4). T\u00e4m\u00e4n tutkimuksen tulosten perusteella voidaan todeta, ett\u00e4 optiseen sensoriteknologiaan pohjautuvaa pulssimittaria voidaan hy\u00f6dynt\u00e4\u00e4 maksimaalisen hapenottokyvyn ja energiankulutuksen arvioinnissa samaan tapaan kuin sykevy\u00f6n k\u00e4ytt\u00f6\u00f6n perustuvia mittareita.", "language": "fi", "element": "description", "qualifier": "abstract", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.abstract", "value": "Quantifying and monitoring well-being and health has become an area of interest recently. In Finland, new innovative companies have been established focusing on developing new wellness and health technologies. PulseOn \u2013 one of these startup companies \u2013 has developed a pulse rate monitor based on optical sensor technology, which enables measurement of pulse waves from blood flow in capillary vessels. PulseOn wrist band sends pulse data to smartphone, where data is processed and transformed into user feedback.\n\nThe purpose of this study was to investigate how accurately it is possible to estimate V02max and energy expenditure based on pulse data collected via optical sensor technology and GPS data via smartphone. In total, 24 healthy men (n=13, age 36,8 \u00b1 9,1) and women (n=11, age 35,4 \u00b1 7,2) participated in an experimental study aiming to simulate natural user experience of the PulseOn device. The study was divided into two parts: 1) the submaximal constant speed field test outdoors and 2) the maximal laboratory test indoors. V02max estimation was established based on pulse and GPS data collected from the field test lasting a minimum duration of 20 minutes. The laboratory test was performed on the treadmill with incremental loads until exhaustion while collecting pulse data, respiratory gases and blood samples in order to define lactate concentration. Energy expenditure estimation was established based on pulse data and compared against stoichiometric reference values calculated from gas exchange measurements. True maximal oxygen consumption was determined from respiratory gases and used as a reference method in evaluating accuracy of V02max estimation. \n\nThe more personal user information was available, the more accurate was the VO2max estimation. Mean absolute percentage error was lower, when measured maximal heart rate was included in estimation algorithm (5,2 %, p=0.059 between methods) than using age based estimation of maximal heart rate (5,9 %, p=0.028 between methods). Regarding energy expenditure, mean absolute percentage error was noticeably lower during medium heavy intensity level between aerobic and anaerobic thresholds (6,7 %, p=0.004 between methods) compared to light intensity level before reaching the aerobic threshold (16,5 %, p<0.001 between methods). The results suggest that pulse rate monitors based on optical technology can be utilized in estimating VO2max and energy expenditure in the same way as traditional chest trap based heart rate monitors.", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "abstract", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Submitted using Plone Publishing form by Maria Uuskoski (masuuusk) on 2015-07-10 09:19:21.858213. Form: Pro gradu -lomake (https://kirjasto.jyu.fi/julkaisut/julkaisulomakkeet/pro-gradu-lomake). JyX data: [jyx_publishing-allowed (fi) =True]", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Submitted by jyx lomake-julkaisija (jyx-julkaisija.group@korppi.jyu.fi) on 2015-07-10T09:19:22Z\nNo. of bitstreams: 2\nURN:NBN:fi:jyu-201507102565.pdf: 3479979 bytes, checksum: 1469fa17c1640ccd157fa75a2a590142 (MD5)\nlicense.html: 4893 bytes, checksum: 1d805789520029160ba256a16aaf9ee2 (MD5)", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Made available in DSpace on 2015-07-10T09:19:22Z (GMT). No. of bitstreams: 2\nURN:NBN:fi:jyu-201507102565.pdf: 3479979 bytes, checksum: 1469fa17c1640ccd157fa75a2a590142 (MD5)\nlicense.html: 4893 bytes, checksum: 1d805789520029160ba256a16aaf9ee2 (MD5)\n Previous issue date: 2015", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.extent", "value": "1 verkkoaineisto (78 sivua)", "language": null, "element": "format", "qualifier": "extent", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.mimetype", "value": "application/pdf", "language": null, "element": "format", "qualifier": "mimetype", "schema": "dc"}, {"key": "dc.language.iso", "value": "fin", "language": null, "element": "language", "qualifier": "iso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights", "value": "In Copyright", "language": "en", "element": "rights", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.other", "value": "optinen sensoriteknologia", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "other", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.other", "value": "fotopletysmografia", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "other", "schema": "dc"}, {"key": "dc.title", "value": "Optiseen sensoriteknologiaan pohjautuvan pulssimittarin hy\u00f6dynt\u00e4minen maksimaalisen hapenottokyvyn ja energiankulutuksen arvioinnissa", "language": null, "element": "title", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.type", "value": "master thesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.urn", "value": "URN:NBN:fi:jyu-201507102565", "language": null, "element": "identifier", "qualifier": "urn", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Pro gradu -tutkielma", "language": "fi", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Master\u2019s thesis", "language": "en", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Liikuntatieteellinen tiedekunta", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Faculty of Sport and Health Sciences", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Liikuntabiologian laitos", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Department of Biology of Physical Activity", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "University of Jyv\u00e4skyl\u00e4", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "Jyv\u00e4skyl\u00e4n yliopisto", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Liikuntafysiologia", "language": "fi", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Exercise Physiology", "language": "en", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.updated", "value": "2015-07-10T09:19:23Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "updated", "schema": "dc"}, {"key": "yvv.contractresearch.collaborator", "value": "business", "language": null, "element": "contractresearch", "qualifier": "collaborator", "schema": "yvv"}, {"key": "yvv.contractresearch.funding", "value": "0", "language": null, "element": "contractresearch", "qualifier": "funding", "schema": "yvv"}, {"key": "yvv.contractresearch.initiative", "value": "student", "language": null, "element": "contractresearch", "qualifier": "initiative", "schema": "yvv"}, {"key": "dc.type.coar", "value": "http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc", "language": null, "element": "type", "qualifier": "coar", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.accesslevel", "value": "openAccess", "language": "fi", "element": "rights", "qualifier": "accesslevel", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.publication", "value": "masterThesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": "publication", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.oppiainekoodi", "value": "5011", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "oppiainekoodi", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "hapenotto", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "energiankulutus", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "syke", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "mittarit", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.content", "value": "fulltext", "language": null, "element": "format", "qualifier": "content", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.url", "value": "https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "url", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.okm", "value": "G2", "language": null, "element": "type", "qualifier": "okm", "schema": "dc"}]
id jyx.123456789_46495
language fin
last_indexed 2025-02-18T10:54:35Z
main_date 2015-01-01T00:00:00Z
main_date_str 2015
online_boolean 1
online_urls_str_mv {"url":"https:\/\/jyx.jyu.fi\/bitstreams\/93a5c863-773c-45b4-9fa8-cee899be5739\/download","text":"URN:NBN:fi:jyu-201507102565.pdf","source":"jyx","mediaType":"application\/pdf"}
publishDate 2015
record_format qdc
source_str_mv jyx
spellingShingle Uuskoski, Maria Optiseen sensoriteknologiaan pohjautuvan pulssimittarin hyödyntäminen maksimaalisen hapenottokyvyn ja energiankulutuksen arvioinnissa optinen sensoriteknologia fotopletysmografia Liikuntafysiologia Exercise Physiology 5011 hapenotto energiankulutus syke mittarit
title Optiseen sensoriteknologiaan pohjautuvan pulssimittarin hyödyntäminen maksimaalisen hapenottokyvyn ja energiankulutuksen arvioinnissa
title_full Optiseen sensoriteknologiaan pohjautuvan pulssimittarin hyödyntäminen maksimaalisen hapenottokyvyn ja energiankulutuksen arvioinnissa
title_fullStr Optiseen sensoriteknologiaan pohjautuvan pulssimittarin hyödyntäminen maksimaalisen hapenottokyvyn ja energiankulutuksen arvioinnissa Optiseen sensoriteknologiaan pohjautuvan pulssimittarin hyödyntäminen maksimaalisen hapenottokyvyn ja energiankulutuksen arvioinnissa
title_full_unstemmed Optiseen sensoriteknologiaan pohjautuvan pulssimittarin hyödyntäminen maksimaalisen hapenottokyvyn ja energiankulutuksen arvioinnissa Optiseen sensoriteknologiaan pohjautuvan pulssimittarin hyödyntäminen maksimaalisen hapenottokyvyn ja energiankulutuksen arvioinnissa
title_short Optiseen sensoriteknologiaan pohjautuvan pulssimittarin hyödyntäminen maksimaalisen hapenottokyvyn ja energiankulutuksen arvioinnissa
title_sort optiseen sensoriteknologiaan pohjautuvan pulssimittarin hyödyntäminen maksimaalisen hapenottokyvyn ja energiankulutuksen arvioinnissa
title_txtP Optiseen sensoriteknologiaan pohjautuvan pulssimittarin hyödyntäminen maksimaalisen hapenottokyvyn ja energiankulutuksen arvioinnissa
topic optinen sensoriteknologia fotopletysmografia Liikuntafysiologia Exercise Physiology 5011 hapenotto energiankulutus syke mittarit
topic_facet 5011 Exercise Physiology Liikuntafysiologia energiankulutus fotopletysmografia hapenotto mittarit optinen sensoriteknologia syke
url https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/46495 http://www.urn.fi/URN:NBN:fi:jyu-201507102565
work_keys_str_mv AT uuskoskimaria optiseensensoriteknologiaanpohjautuvanpulssimittarinhyödyntäminenmaksimaalisenhape