kth.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
LactateStat: Wearable Electronics and Software for Real-Time Lactate Monitoring in Sweat
KTH, School of Engineering Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health (CBH), Biomedical Engineering and Health Systems.
2021 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
LactateStat: Bärbar elektronik och mjukvara för realtidsövervakning av laktat i svett (Swedish)
Abstract [en]

Lactate is an important biomarker in sports and the lactate threshold concept is one of the best indicators of endurance performance in an athlete. However, to quantify the lactate threshold, an invasive method to take a blood sample must be used. Limitations for this method include stopping the active exercise for blood sampling and no real-time feedback.

Instead, a novel non-invasive wearable biosensor can be used to measure the lactate concentration in sweat. The sensor generates an electrical current depending on the lactate concentration in the sweat, and therefore must an electronic device called a potentiostat be used to condition the current. However, available potentiostats are not suitable for use in sports where form factor, battery life and wireless connectivity is important. This thesis aims to solve this by developing a wearable device and software which can be used to measure the lactate concentration in sweat in real-time during exercise.

The development process consisted of the determination of specifications, prototype development and thorough laboratory and on-body testing.

Finally, a novel wearable device and software capable of real-time lactate measurements in sweat during exercise were presented. The device, called LactateStat, was 58mm ∗ 55mm ∗ 13mm, the current consumption was only 7.8mA, the current measurement resolution was 0.5 nA, the limit of detection was 0.45 nA and the current measurement range was around 750 μA.

LactateStat is one of the first of its kind and provides a base for future development as the hardware, firmware and software resources are provided as open-source. 

Abstract [sv]

Laktat är en viktig biomarkör inom idrott och konceptet laktattröskel är en av de bästa indikatorerna för uthållighet hos en idrottsutövare. Men för att mäta laktattröskeln krävs en invasiv metod som går ut på att man tar ett blodprov. Begränsningarna med denna metod är bland annat att idrottsutövningen måste stoppas för att ta ett blodprov och att man inte får realtidsåterkoppling.

I stället kan en liten och icke-invasiv bärbar biosensor användas för att mäta laktatkoncentrationen i svett. Sensorn genererar en elektrisk ström beroende på laktatkoncentrationen i svetten och en enhet som kallas potentiostat måste därför användas för att mäta denna ström. Tillgängliga potentiostater är dock inte lämpliga för användning inom sport där formfaktor, batteritid och trådlös kommunikation är viktigt. Denna avhandling har som syfte att lösa detta genom att utveckla en bärbar enhet och mjukvara som kan användas för att mäta laktatkoncentrationen i svett i realtid under träning.

Utvecklingsprocessen bestod av bestämning av specifikationer, framtagning av en prototyp och noggrann laboratorie- och kroppstestning.

Som resultat presenterades en banbrytande bärbar enhet och mjukvara som kan mäta laktat i realtid i svett under träning. Enheten, som kallades LactateStat, var 58mm * 55mm * 13mm, den aktiva strömförbrukningen var 7.8mA, den bästa mätupplösningen för ström var 0.5 nA, detektionsgränsen var 0.45 nA och det maximala mätområdet för ström var ca. 750 μA.

LactateStat är en av de första i sitt slag och ger en bas för framtida utvecklingsarbete eftersom hårdvaru-, programvaru- och mjukvaruresurserna tillhandahålls som öppen källkod. 

Place, publisher, year, edition, pages
2021. , p. 94
Series
TRITA-CBH-GRU ; 2020:308
Keywords [en]
Sports Technology, Wearable, Potentiostat, Real-time, Lactate, Sweat
Keywords [sv]
Idrottsteknologi, Bärbar, Potentiostat, Realtidsövervakning, Laktat, Svett
National Category
Biomedical Laboratory Science/Technology Sport and Fitness Sciences Medical Laboratory and Measurements Technologies Software Engineering Analytical Chemistry
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-297538OAI: oai:DiVA.org:kth-297538DiVA, id: diva2:1568199
Educational program
Degree of Master
Supervisors
Examiners
Available from: 2021-09-23 Created: 2021-06-17 Last updated: 2022-06-25Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(15406 kB)904 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 15406 kBChecksum SHA-512
9abc0a45648d206f3eab3f40b1269db6d36de945cd689cafebf0823abc26d742fc83381b7ad8f79815d4df0194c92ab2d7ff4dc5989492a7fce286a261015065
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Biomedical Engineering and Health Systems
Biomedical Laboratory Science/TechnologySport and Fitness SciencesMedical Laboratory and Measurements TechnologiesSoftware EngineeringAnalytical Chemistry

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 904 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 1514 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf