Home-based exercise is a popular physical activity of maintaining fitness, health andwellness in general. However, without proper supervision and basic knowledge of theexercises in the workout plan, there is an increased risk of injury. Considering that noteveryone is willing to attend crowded gyms or schedule professional personal trainingsessions, in this study, a novel feedback system is proposed, in the form of a mobileapplication. Accelerometer and gyroscope data were collected from 10 volunteersperforming 3 exercises, squats, lunges and bridges, with inertial sensors attachedto their back lumbar region, on both shanks and on both thighs. Each participantperformed 5 repetitions of the correct technique and 5 repetitions of 4 mistakes foreach exercise. The accuracies of 3 classifiers, a SVM, a RF and DT were comparedwith the SVM performing the best across all 3 exercises. The best location and numberof sensors was determined by examining the accuracy of a SVM model for 15 uniquemulti-sensor configurations. The best performing setup, being the configuration with 2sensors, one at the lumbar area and one at the shank, was used in exploring the efficacyof different data processing techniques. Time-domain statistical features, sensor angletimeseries and the filtered signal timeseries were evaluated as input to a NN. The timedomainfeatures performed the best achieving the highest accuracy in all 3 exercises,with an accuracy of 67% for the squats, 87% for the lunges and 75% for the hip bridges.Overall, the final model demonstrated promising capabilities of classifying exercisetechnique of basic lower-body exercises, with a real-time feedback implementationbeing a feasible solution for self-efficient fitness. / Hemmaträning är en populär typ av fysisk aktivitet för att upprätthålla kondition,hälsa och välbefinnande. Dock utan övervakning och basal kunskap om hur olikaövningar bör utföras så finns det en ökad risk för skador. Alla människor går intefrivilligt till trånga och fullsatta gym eller bokar in pass med personlig tränare. Därförföreslås i denna studie ett nytt återkopplingssytem vid träning som kan användas via enmobilapp. Data från en accelerometer och ett gyroskop har samlats in från tio frivilligapersoner. De har utfört tre olika styrkeövningar; knäböj, utfallssteg och höftlyft medtröghetssensorer placerade på deras ländrygg, på underbenen och på låren. Varjedeltagare utförde fem repetitioner med korrekt teknik och sedan fem repetitionermed fyra olika typer av felaktig teknik för varje styrkeövning. Noggrannheten förtre klassificerare, SVM, RF och DT jämfördes sedan med det SVM som presteradebäst i alla tre styrkeövningarna. Det optimala antalet sensorer tillsammans med bästplacering av dessa räknades ut genom att undersöka en SVM modell med 15 unikamultisensorkonfigurationer. Det visade sig att kombinationen med två sensorer, envid ländryggen och en på underbenet var den bästa och därför användes den föratt undersöka effektiviteten av olika databehandlingstekniker. Tidsdomänsstatistiskafunktioner, sensorvinkeltidsserier och filtrerade signaltidsserier utvärderades sominmatning till ett NN. Tidsdomänsfunktionerna presterade bäst och uppnådde högstnoggrannhet i alla tre övningarna. Detta med ett korrekt utfall av 67% för knöböj,87% för utfallsteg och 75% för höftlyft. Sammantaget visade den slutliga modellenen lovande förmåga att klassificera träningsteknik för basala styrkeövningar för nedredelen av kroppen. Samtidigt som användaren får feedback i realtid vilket gör detmöjligt att utföra effektiv träning själv hemma.

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. / 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.

Non-invasive methods to evaluate skeletal muscle oxidative capacity have beenemerging as a viable substitute for invasive methods in recent years. One ofthose methods utilises near-infrared spectroscopy (NIRS) to calculate V O2mrecovery off-kinetics following an exercise. The data analysis of the measuredsignals from the NIRS is still done manually in a time-consuming and dauntingprocess. The present thesis aimed to develop software, associated with theNIRS method, capable of analysing the recovery from a repeated arterialocclusion protocol following an exercise to assess muscle oxidative capacity.Additionally, to analyse the recovery from ischemic preconditioning as a singletest to assess muscle oxidative capacity. A method that has never been utilisedbefore.11 active, healthy subjects were analysed to calculate their recovery rate.Subjects underwent ischemic preconditioning before exercising for 6 minutesat 80% of gas exchange threshold. A repeated arterial occlusion protocol wascarried out after the exercise. A software was developed in R that utilised linearregression as well as exponential fitting to calculate the recovery rate of eachsubject during both the ischemic preconditioning and the occlusion protocol.The calculated results were compared to predetermined recovery rate results ofeach subject. The calculated results of the repeated arterial occlusion protocolgave similar results to the predetermined ones and even more data on eachsubject’s recovery from an exercise. The calculated results of the ischemicpreconditioning were promising and implied that ischemic preconditioning asa single test can be utilised as a method to assess muscle oxidative capacity.However, further research is required to confirm it. / Icke-invasiva metoder för att utvärdera skelettmuskulaturens oxidativa förmågahar på senare år blivit en användbar ersättning för invasiva metoder. Nearinfrared spectroscopy (NIRS) är en utav dessa metoder och har använts föratt beräkna V O2m återhämtning off-kinetics efter träning. Dataanalysen av deuppmätta signalerna från NIRS görs fortfarande manuellt i en tidskrävandeoch felbenägen process. Syftet med den här uppsatsen var att utveckla enprogramvara som kopplad till NIRS metoden, kan analysera återhämtningenfrån ett protokoll med upprepade arteriella ocklusioner efter träning för attutvärdera skelettmuskulaturens oxidativa förmåga. Dessutom att analyseraåterhämtningen från ischemic preconditioning som ett enda test för att utvärderaskelettmuskulaturens oxidativa förmåga. En metod som aldrig tidigare använts.11 aktiva, friska försökspersoner analyserades för att beräkna deras återhämtningshastighet.Försökspersonerna genomgick ischemic preconditioning innan de tränadei 6 minuter med 80% av gasutbyteströskeln. Ett protokoll med upprepadearteriella ocklusioner genomfördes efter träningen. En programvara utveckladesi R som använde sig av linjär regression och monoexponentiell funktionsanpassningför att beräkna återhämtningshastigheten för varje försöksperson under bådeichemic preconditioning och ocklusionprotokollet. De beräknade resultatenjämfördes med förutbestämda resultat av återhämtningshastigheten för varjeförsöksperson. De beräknade resultaten av ocklusionprotokollet gav liknanderesultat som de förutbestämda och gav ännu fler uppgifter om varje försökspersonåterhämtning efter träning. De beräknade resultaten av ischemic preconditioningvar lovande och indikerade att ischemic preconditioning som ett enda testkan användas som en metod för att utvärdera skelettmuskulaturens oxidativaförmåga. Det krävs dock ytterligare forskning för att bekräfta detta.

Behovet för kraftplattor idag växer inom idrotts- och sportsammanhang såväl som inom medicinska sektorn. Problemet med majoriteten av kraftplattorna på marknaden idag är att de är dyra, samt stora och tunga. På Kungliga tekniska högskolans skola för medicinteknik och hälsosystem utvecklades en kraftplatteprototyp med Wii Balance Board i hopp om att vara billigare och kunna användas i medicinskt, terapeutiskt och idrottssyfte. Enligt konstruktören och uppdragsgivaren finns det ett behov att göra om denna prototyp genom att undersöka möjligheten till att använda komponenter som är billiga, tillgängliga för allmänheten men samtidigt är noggrann och pålitlig i mätningarna. I detta arbete undersöks möjligheterna samt konstrueras två prototyper för jämförelse och analys för att säkerställa pålitlighet och noggrannhet.  Två kraftplatteprototyper utvecklades, ena prototypen använde en HX711 som AD- omvandlare mellan lastcellerna på Wii Balance Boarden och ESP32 mikrokontrollern och den andra en AD7124-8 som AD-omvandlare mellan lastcellerna och ESP32 mikrokontrollern. Lastcellerna kopplades till dessa AD-omvandlare som sedan kopplades till en ESP32 mikrokontroller som tog emot datat och presenterade det i Arduino IDE samt i applikationen Blynk. Resultatet av arbetet visade att båda prototyperna är pålitliga och noggranna i viktmätningarna vid låga samplingsfrekvenser, men att AD7124-8 är betydligt mycket mer lämplig i idrott och medicinska syften på grund av dess höga samplingsfrekvens samt filtreringsalternativ för brus då det i dessa sammanhang är viktigt att kunna mäta snabba kraftförändringar. / The need for force plates is increasing today in the sports and medicine industry. The challenges with force plates are the price point and the immobility of them, they are often big and heavy. A force plate prototype with a Wii Balance Board was developed at Royal Institute of Technology’s school for biomedical engineering and health systems with the hope of achieving a cheaper solution that could be used in medical research and the sports industry. According to the constructor of the force plate prototype, there is a need to redo this prototype by doing research of using cheaper and more readily available components but at the same time be precise and trustworthy in measurements. The possibilities are evaluated in this work and two prototypes are constructed.  Two force plate prototypes were constructed, one of them used a HX711 AD-converter between the load cells of the Wii Balance Board and the ESP32 microcontroller and the other prototype used a AD7124-8. The load cells connected to the AD-converters and then to the ESP32 which showed the output values in the serial monitor of Arduino IDE and in the Blynk app. The results of the tests conducted showed that both prototypes provided a reliable and precise measurement of weight at low sample rates. But that the AD7124-8 was considerably more suitable for medicine research and sports research due to its capability to sample at high frequencies and noise filtering options, which is crucial when wanting to detect rapid changes in force.