Evaluation of Accuracy and Usability of Optical Heart Rate Sensor in Daily Life and Sports

Abstract

The subject of this thesis was to test and evaluate the accuracy in heart rate monitoring and the usability of the optical heart rate sensor in PulseOn’s new wrist worn device. The accuracy was tested via two different test protocols: Sports and daily life activities. The usability was examined via a questionnaire sent to 12 users.

The goal was to claim valuable data for PulseOn. The purpose of the tests was to contribute to the development of the optical heart rate sensor, and with the usability questionnaire to study the user-friendliness of the device.

The methods for the evaluation were two different tests. The sports tests were performed at Töölö Gym, Helsinki, and the daily life activities were recorded in the volunteers’ home. Electrode based devices were used as reference. The data from the devices were processed with Matlab. The usability questionnaire was answered via electronic means.

The results show that the optical heart rate monitor functions reliably when hand movements were regular or minor, as while running or cycling. However, during irregular hand movements and with stress beginning to rise, the accuracy of the wrist monitor suffered. According to the usability questionnaire, the wrist worn monitor is more pleasant to use than a traditional electrode belt.

Based on the findings it can be assumed that the optical heart rate monitor works well while performing normal aerobic exercise and with daily life activities. Moreover, it is notably more user-friendly than an electrode belt. Still, to compete in activities involving a lot of hand movements with the electrode based devices, the optical sensor needs more development and fine adjustments.

Tämän opinnäytetyön aiheena oli PulseOn Oy:n uuden optisen rannesykemittarin prototyypin testaaminen ja arviointi sykemittauksen tarkkuuden sekä rannelaitteen käytettävyyden osalta. Tarkkuutta testattiin kahdella erilaisella testillä; liikuntasuorituksella sekä päivittäisen aktiivisuuden testillä. Käytettävyyttä tutkittiin kyselylomakkeen avulla.

Tavoitteena oli saada mahdollisimman paljon käyttökelpoista tietoa PulseOn Oy:lle. Testien tarkoituksena oli edesauttaa rannesykemittarin kehitystyötä, ja käytettävyyskyselyn tarkoituksena tarkastella rannekkeen käyttömukavuutta.

Menetelminä käytettiin kahta erilaista testiä, joista liikuntasuoritus toteutettiin Töölö Gymillä Helsingissä, ja päivittäisen aktiivisuuden testit koehenkilöiden kodeissa. Referenssilaitteina käytettiin perinteisiä elektrodeihin perustuvia laitteita. Kyselylomakkeeseen vastattiin sähköisesti.

Tulokset näyttivät, että optinen rannesykemittari toimii luotettavasti silloin, kun käsien liike pysyy säännöllisenä tai vähäisenä, kuten juostessa tai pyöräiltäessä. Kuitenkin käsien epäsäännöllisten liikkeiden lisääntymisen myötä rannesykemittarin tarkkuus kärsi. Käytettävyyskyselyn mukaan rannesykemittari on mieluisampi laite käyttää kuin perinteinen sykevyö.

Näytön perusteella voidaan päätellä, että rannesykemittari toimii hyvin normaalin aerobisen liikunnan sekä päivittäisen aktiivisuuden mittaamisessa. Lisäksi se on huomattavasti mukavampi käyttää, kuin sykevyö. Kuitenkin, jotta optinen sykemittari voi tarkkuudellaan kilpailla elektrodeihin perustuvien laitteiden kanssa myös paljon käsien käyttöä sisältävissä harjoituksissa, on kehitystyötä ja hienosäätöä vielä tehtävänä.