Effects of skin color on the Accuracy of heart ratedetection of commercial wearable devices
2023 (English)Independent thesis Basic level (university diploma), 10 credits / 15 HE credits
Student thesisAlternative title
Effekten av olika hudfärger på nogrannheten vidmätning av hjärtslag med olika kommersiella bärbaraenheter (Swedish)
Abstract [en]
The ownership and demand for fitness trackers, smartwatches, and wrist-worn deviceshave been increasing globally. These devices offer various features such as measuringphysical activity, sleep monitoring, and health-related measurements like heart rate andheart rate variability using PhotoPlethysmoGraphy (PPG). However, research indicatesthat PPG measurements are less accurate on darker skin compared to lighter skin due to thehigher presence of melanin, a light-absorbing substance in dark skin. This thesis addresses the impact of melanin on the accuracy of heart rate measurements on different skin colors using four commercial smartwatches. The study involves analyzing the accuracy of these smartwatches on individuals with varying skin colors while controlling for external factors. The collected data from the smartwatches are compared to a reference sensor that uses electrocardiography (ECG) measurements with electrodes placed around the chest. Three different tests are conducted wearing the devices, with no movement, while walking, and with circular hand motions.The tests were conducted on twelve participants representing the 6 different skin types categorized using the Fitzpatrick scale. With the presented results in this thesis, it was concluded that the 4 smartwatches' measurement accuracy does not seem to be dependent on specific skin types.
Abstract [sv]
Ägandet och efterfrågan av smartklockor har ökat globalt. Dessa enheter erbjuder olika funktioner som mäter fysisk aktivitet, övervakning av sömn- och hälsorelaterade mätningar som puls och hjärtfrekvensvariabilitet med hjälp av PhotoPlethysmoGraphy (PPG). Forskning har dock visat att PPG-mätningar är mindre noggranna på mörkare hud jämfört med ljusare hud på grund av den högre närvaron av substansen melanin, ett ljusabsorberande ämne. Syftet med detta arbete är att undersöka påverkan av melanin på noggrannheten i pulsmätningar på olika hudfärger med hjälp av fyra kommersiella smartklockor. Arbetet inkluderar en analys av dessa smartklockors noggrannhet på personer med de olika hudfärger samtidigt som externa faktorer som kan påverka noggrannheten kontrolleras. De insamlade data från smartklockorna jämförs med en referenssensor som använder elektrokardiografimätningar (ECG) med elektroder. Tre olika tester utförs med enheterna, utan rörelse, medan man går och med cirkulära handrörelser. Testerna utfördes på tolv deltagare som representerar olika hudtyper kategoriserade enligt Fitzpatrick-skalan. Utifrån de presenterade resultaten i denna avhandling drogs slutsatsen att de fyra smartklockornas mätnoggrannhet inte verkar vara beroende av specifika hudtyper.
Place, publisher, year, edition, pages
2023. , p. 76
Keywords [en]
smartwatch, smart watch, smart clock, wrist-worn, smartclock, smart device, heartrate, heartbeat, heart rate, heart beat, pigment, skin color, skincolor, skin-color, skin-colour, skin colour, heart measurment, accuracy, melanin, fitzpatrick scale, fitness tracker
National Category
Communication Systems Computer Systems
Identifiers
URN: urn:nbn:se:mau:diva-62828OAI: oai:DiVA.org:mau-62828DiVA, id: diva2:1800370
Educational program
TS Datateknik och mobil IT
Supervisors
Examiners
2023-09-282023-09-262023-10-24Bibliographically approved