Cómo funcionan los sensores de smartwatch: por qué la orientación es irrelevante y el contacto con la piel lo es todo

La objeción más común de las personas que no han probado la configuración de Smartlet es que el sensor de frecuencia cardíaca del Apple Watch no puede "ver" el otro reloj cuando el Apple Watch está orientado hacia adentro. Entender el sensor de frecuencia cardíaca requiere un pequeño conocimiento de física, pero una vez comprendido, la objeción se disipa de una vez por todas.

En este artículo discutiremos la física y responderemos todas las preguntas como: ¿Funcionará el monitor de frecuencia cardíaca? ¿Funcionará el contador de pasos? ¿Funcionará el seguimiento del sueño? La respuesta a todas las preguntas es sí y daremos la razón para cada respuesta. Todas las variables que se han encontrado como importantes para el sensor de frecuencia cardíaca en estudios revisados por pares se conservan en el sistema Smartlet.

Fotopletismografía: una técnica óptica que no sabe cuál es arriba

Los cambios en el volumen de sangre en los capilares de la muñeca están en el tejido de toda la muñeca, y por lo tanto no están solo en la piel de la superficie de la muñeca. Entonces, al medir señales de PPG en la muñeca interna, se observa un efecto similar al de la muñeca externa.

Por qué la PPG de reflectancia es inherentemente independiente de la dirección

Dependiendo del modo en el que se transmita o refleje la luz, hay diferentes sensores de Fotopletismografía Eléctrica (PPG). La PPG de transmisión es un método utilizado en algunos dispositivos portátiles. En el entorno hospitalario, los clips de dedo y las sondas de oído también utilizan el principio de PPG de transmisión. El LED se coloca en un lado del tejido y el fotodiodo en el otro lado.

Cómo funcionan los sensores ópticos

A medida que la luz viaja a través del tejido, interactúa con los vasos sanguíneos y se genera la señal. La PPG de transmisión requiere una ubicación precisa entre el LED y el fotodiodo en el tejido. Esta es la razón por la que los clips hospitalarios deben colocarse en un ángulo o posición particular.

Por qué funciona el posicionamiento en la muñeca interna

Todos los smartwatch de uso en la muñeca utilizan un método de PPG de reflectancia. El LED y el fotodiodo se encuentran en el mismo lado de la piel. El LED emite luz que es absorbida por la piel, y la reflexión es realizada por los vasos sanguíneos dentro del lecho capilar y es detectada por el fotodiodo. No hay transmisión de luz que pase a través del tejido. No se requiere conocimiento de la ubicación espacial de las luces y los fotodetectores en el lado opuesto del cuerpo. Es un método sin dirección.

Revisión MDPI Electronics 2023 Reflectancia

La revisión MDPI Electronics 2023 Reflectancia confirma que es la tecnología utilizada en los dispositivos portátiles de muñeca ya que puede medir la saturación de oxígeno desde la superficie de la piel sin tener que atravesar el tejido, lo que debe hacerse con los pulsioxímetros clínicos. El hecho de que el dispositivo portátil tenga que sostenerse o posicionarse en algún ángulo es irrelevante. La muñeca no es el sitio óptimo para la medición de la pulsioximetría como lo fue en otros sitios, pero esto es una precisión de ubicación en lugar de una cuestión de si se usa la muñeca interna o externa, y nuevamente esto no está relacionado con la orientación de la carátula del reloj.MDPI ElectronicsConfirmó que la configuración de reflectancia es la tecnología habilitadora para los dispositivos portátiles de muñeca precisamente porque permite la medición desde la superficie de la piel sin el requisito de transmisión de tejido de los pulsioxímetros clínicos. La orientación es físicamente irrelevante para este enfoque de detección. El mismo documento también señaló que la muñeca no es el sitio ideal para ciertas mediciones de alta precisión, pero esta limitación se aplica por igual en cualquier posición de la muñeca, interna o externa, y no tiene nada que ver con la dirección en que apunta la carátula del reloj.

La muñeca no es el sitio óptimo para la medición de la pulsioximetría como lo fue en otros sitios, pero esto es una precisión de ubicación en lugar de una cuestión de si se usa la muñeca interna o externa, y nuevamente esto no está relacionado con la orientación de la carátula del reloj. MDPI Electronics Confirmó que la configuración de reflectancia es la tecnología habilitadora para los dispositivos portátiles de muñeca precisamente porque permite la medición desde la superficie de la piel sin el requisito de transmisión de tejido de los pulsioxímetros clínicos.

La orientación es físicamente irrelevante para este enfoque de detección. El mismo documento también señaló que la muñeca no es el sitio ideal para ciertas mediciones de alta precisión, pero esta limitación se aplica por igual en cualquier posición de la muñeca, interna o externa, y no tiene nada que ver con la dirección en que apunta la carátula del reloj.

Acelerómetros y giroscopios: tridimensionales por diseño

El acelerómetro y el giroscopio son bastante diferentes del sensor óptico PPG. El acelerómetro y el giroscopio se utilizan para medir el movimiento y la orientación del dispositivo. En el acelerómetro de 3 ejes, la fuerza de la gravedad se mide a lo largo de cada uno de los 3 ejes perpendiculares. Esto permite que el dispositivo entienda qué eje está orientado hacia el suelo, para girar la pantalla cuando el reloj se inclina, y también para identificar los patrones de aceleración característicos que corresponden a una caída o un accidente automovilístico.

Para no confundir con tener siempre una orientación definida, un dispositivo consciente de la orientación puede estar en cualquier orientación en cualquier momento dado. En el núcleo de esta capacidad está la estructura 3D del acelerómetro. Este sensor mide los tres ejes en cualquier orientación deseada y utiliza la medición relativa de estos ejes para calcular la orientación exacta del dispositivo en cualquier momento dado.

watchOS de Apple, por ejemplo, constantemente pide al usuario que oriente su Apple Watch en posiciones correctas como muñeca izquierda/derecha y corona izquierda/derecha. Esto se basa en la suposición de que el Apple Watch puede colocarse en cualquiera de estas orientaciones definidas en cualquier momento dado, lo cual es cierto según su diseño.

Según la documentación oficial de soporte de Apple

Segúnla documentación oficial de soporte de AppleResulta que Apple tiene una página de soporte sobre "Mediciones precisas con Watch" que habla sobre cómo funcionan los sensores en el reloj cuando se usa en la muñeca. También sabemos que la configuración de orientación configurable en Samsung Galaxy Watch se puede controlar a través de la aplicación Galaxy Wearable. Entonces resulta que todas las plataformas principales de smartwatch tienen independencia de orientación 3D como requisito de ingeniería de primera clase.Aplicación Galaxy Wearable. Estas decisiones de diseño confirman que la independencia de orientación tridimensional es un requisito de ingeniería central para todas las plataformas principales de smartwatch.

Entonces resulta que todas las plataformas principales de smartwatch tienen independencia de orientación 3D como requisito de ingeniería de primera clase. Aplicación Galaxy Wearable. Estas decisiones de diseño confirman que la independencia de orientación tridimensional es un requisito de ingeniería central para todas las plataformas principales de smartwatch.

Para usuarios de Smartlet: el conteo de pasos, la clasificación de actividad, el seguimiento del sueño, la detección de caídas y la detección de choques seguirán funcionando independientemente de si la carátula del reloj está hacia arriba o hacia abajo. Nuestro firmware no depende de ninguna suposición sobre la orientación del hardware. Depende de la configuración declarada.

Lo que la investigación revisada por pares dice sobre la precisión de los smartwatch

Hay 82 estudios y 430.052 participantes en la revisión viva. El sesgo medio frente al ECG clínico es de 0,27 lpm. El debate sobre la orientación fue resuelto por la física antes de que comenzara.

Las lecturas de frecuencia cardíaca y presión arterial de los smartwatch han sido un tema de gran interés y controversia en la literatura científica reciente. Resumimos dos de los estudios más relevantes.

ECG y la corona digital

Una revisión sistemática viva y metaanálisis de 2026 publicada en npj Digital Medicine utilizando datos de 82 estudios con 430.052 participantes informó que el sesgo medio del Apple Watch respecto a la referencia de ECG clínico fue de 0,27 lpm con límites de acuerdo de aproximadamente 7 lpm a cada lado. "Esto representa la evaluación más completa de la precisión de medición del Apple Watch publicada hasta la fecha", afirman los autores.npj Digital Medicine, que cubre 82 estudios y 430.052 participantes, encontró que las mediciones de frecuencia cardíaca del Apple Watch muestran un sesgo medio de0,27 lpmVersus la referencia de ECG clínico, con límites de acuerdo de aproximadamente 7 lpm en cada dirección. Los autores describen esto como la evaluación más completa de la precisión de medición del Apple Watch en la literatura científica hasta la fecha.

"Esto representa la evaluación más completa de la precisión de medición del Apple Watch publicada hasta la fecha", afirman los autores. npj Digital Medicine, que cubre 82 estudios y 430.052 participantes, encontró que las mediciones de frecuencia cardíaca del Apple Watch muestran un sesgo medio de 0,27 lpm Versus la referencia de ECG clínico, con límites de acuerdo de aproximadamente 7 lpm en cada dirección. Los autores describen esto como la evaluación más completa de la precisión de medición del Apple Watch en la literatura científica hasta la fecha.

Hemos visto todos rastreadores de fitness

Hemos visto a todos los rastreadores de fitness y dispositivos portátiles aparecer en todas partes, desde las muñecas de los corredores hasta las redes sociales. Según una revisión integradora de 2024 de 55 artículos de investigación publicada en el Journal of Sports Sciences (según lo informado por Runners Connect), el monitoreo de la frecuencia cardíaca es una característica increíblemente precisa en dispositivos como el Apple Watch, con un error de aproximadamente 2-3 latidos por minuto (lpm) cuando está sentado quieto y aproximadamente 5 lpm o menos aproximadamente el 87% del tiempo durante actividades dinámicas. Si bien esto puede no ser lo suficientemente preciso para uso científico o seguimiento de fitness muy exigente, ciertamente es lo suficientemente preciso para propósitos generales de salud y entrenamiento de fitness.Runners Connect, encontró que el Apple Watch es preciso dentro de 2 a 3 lpm en reposo y dentro de 5 lpm aproximadamente el 87 por ciento del tiempo durante el ejercicio. Para la mayoría de aplicaciones de monitoreo de salud y entrenamiento, esta precisión es clínicamente suficiente.

Si bien esto puede no ser lo suficientemente preciso para uso científico o seguimiento de fitness muy exigente, ciertamente es lo suficientemente preciso para propósitos generales de salud y entrenamiento de fitness. Runners Connect, encontró que el Apple Watch es preciso dentro de 2 a 3 lpm en reposo y dentro de 5 lpm aproximadamente el 87 por ciento del tiempo durante el ejercicio. Para la mayoría de aplicaciones de monitoreo de salud y entrenamiento, esta precisión es clínicamente suficiente.

Estas declaraciones solo se aplican a datos de grado de bienestar en un smartwatch y no son diagnósticas. El análisis de expertos de la ACC de 2024: Arritmias e implicaciones para registros de salud electrónicos y dispositivos portátiles determinó que los smartwatch de grado de consumidor pueden detectar de manera confiable y precisa la fibrilación auricular y que todas las detecciones deben ser revisadas por un médico antes de tomar cualquier acción en cualquier orientación y es una característica de la categoría de tecnología.análisis de expertos de 2024Confirmó que los smartwatch de consumidor logran alta precisión para el cribado de fibrilación auricular, pero que los hallazgos requieren confirmación médica antes de la acción clínica. Esto es cierto en cualquier orientación de uso y es una propiedad de la categoría de tecnología.

Análisis de expertos de la ACC de 2024 Arritmias

El análisis de expertos de la ACC de 2024: Arritmias e implicaciones para registros de salud electrónicos y dispositivos portátiles determinó que los smartwatch de grado de consumidor pueden detectar de manera confiable y precisa la fibrilación auricular y que todas las detecciones deben ser revisadas por un médico antes de tomar cualquier acción en cualquier orientación y es una característica de la categoría de tecnología. análisis de expertos de 2024 Confirmó que los smartwatch de consumidor logran alta precisión para el cribado de fibrilación auricular, pero que los hallazgos requieren confirmación médica antes de la acción clínica.

Esto es cierto en cualquier orientación de uso y es una propiedad de la categoría de tecnología.

La única variable que realmente importa

La orientación del sensor no parece hacer ninguna diferencia en la precisión de las lecturas de PPG (ni hace ninguna diferencia en el estado de los acelerómetros, que siempre están encendidos y muestreando sin importar de qué manera se use el sensor). Entonces, si observamos los factores que realmente afectan el seguimiento de actividad portátil, ¿qué nos queda? De hecho, la respuesta sigue siendo la misma de siempre: contacto con la piel. Y los estudios a gran escala están de acuerdo en este punto, tal como lo han estado en todas las otras ocasiones.contacto con la piel.

Un estudio publicado enPMCArtículo publicado en BioRxiv Recientemente publicamos nuestro artículo en PMC, aquí está el resumen: En este trabajo, evaluamos el impacto de las señales de un fotodetector PPG integrado en un smartwatch comercial durante 24 horas completas de actividad de vida libre. De particular interés fue entender por qué la señal del PPG ocasionalmente "perdería bloqueo" y qué efectos tenía esto en la calidad de los datos. A través del análisis de datos de movimiento y movimiento de la piel relativo al sensor, determinamos que la causa principal de la degradación de la señal medida por un smartwatch usado en la muñeca es el movimiento relativo del sensor a la superficie de la piel, como durante movimientos grandes que causan que el sensor se mueva sobre la piel. Esto resulta en un "roce" de la piel que aumenta la reflexión de la epidermis mientras disminuye la reflexión de los tejidos subyacentes, reduciendo así la amplitud pico a pico de la señal y, por lo tanto, disminuyendo la calidad de la medición del ECG. Determinamos que una correa de muñeca firmemente abrochada proporciona una medición de mejor calidad en comparación con una correa de muñeca demasiado suelta. También encontramos que la ubicación exacta en la muñeca tenía un efecto menos significativo debido a las pequeñas diferencias en el movimiento, siempre que la correa de muñeca esté lo suficientemente apretada para un contacto óptimo sensor-piel.

A través del análisis de datos de movimiento y movimiento de la piel relativo al sensor, determinamos que la causa principal de la degradación de la señal medida por un smartwatch usado en la muñeca es el movimiento relativo del sensor a la superficie de la piel, como durante movimientos grandes que causan que el sensor se mueva sobre la piel.

Resultados "roce" de la piel

Esto resulta en un "roce" de la piel que aumenta la reflexión de la epidermis mientras disminuye la reflexión de los tejidos subyacentes, reduciendo así la amplitud pico a pico de la señal y, por lo tanto, disminuyendo la calidad de la medición del ECG.

Determinamos que una correa de muñeca firmemente abrochada proporciona una medición de mejor calidad en comparación con una correa de muñeca demasiado suelta. También encontramos que la ubicación exacta en la muñeca tenía un efecto menos significativo debido a las pequeñas diferencias en el movimiento, siempre que la correa de muñeca esté lo suficientemente apretada para un contacto óptimo sensor-piel.

Las mismas reglas que elegir una buena correa. Scientific Data (Nature) documentó específicamente que los cambios en la postura de la muñeca, no la orientación, sino cambios en la presión de contacto a medida que la muñeca se flexiona, producen variaciones medibles en la calidad de la forma de onda PPG. La recomendación de esta investigación: usar el dispositivo lo suficientemente ajustado para mantener el contacto sin restringir la circulación. Esta es la misma guía de ajuste para cualquier correa de calidad.

Documentación de soporte de AppleEn mediciones precisas, el Apple Watch debe estar en contacto con tu piel y ajustarse bien al cuerpo durante los entrenamientos. Smartlet está diseñado para lograr esto. La cápsula sostiene el Apple Watch manteniéndolo en contacto constante con la piel en el interior de la muñeca. El ajuste adecuado asegura que la matriz de sensores mantenga contacto en la piel de la muñeca para todos los rangos de movimiento durante el entrenamiento.

La cápsula Smartlet mantiene el smartwatch en contacto continuo con la piel en el área de la muñeca interna, la única variable citada en la literatura revisada por pares como que afecta la precisión de las lecturas de PPG.

Smartlet y rendimiento de sensores en la práctica

El resumen práctico cubre tres áreas.

Escucho esta pregunta muy a menudo. Entonces, las personas tienen la idea de que la pantalla tiene que estar orientada hacia afuera para una lectura precisa. Entonces la prueban hacia afuera y luego hacia adentro, y notan que hay mucha menos variación cuando la pantalla está orientada hacia adentro y también que la carátula del reloj exterior te impide levantar tu muñeca ligeramente cuando doblas tu brazo, que es lo que mide el PPG.

Sí, es una idea errónea común y muy comprensible, pero desafortunadamente no es correcta. La ciencia del PPG detrás de esto funciona perfectamente y está totalmente bien usar tu Smartlet hacia adentro. El contacto entre la piel y el Smartlet es muy bueno, por lo que cualquier beneficio o desventaja de usarlo hacia adentro o hacia afuera es insignificante.

Frecuencia cardíaca y todas las métricas basadas en PPG:Frecuencia cardíaca y todas las otras métricas basadas en PPG La luz en el interior de la muñeca sigue los mismos principios de reflectancia que la luz en el exterior de la muñeca. La pulsación del volumen de sangre en la microvasculatura está presente en ambas superficies. Es simplemente una cuestión de contacto con la piel, no de orientación.

Métricas basadas en movimiento: Acelerómetro Giroscopio Métricas basadas en movimiento

Métricas basadas en movimiento:Acelerómetro y Giroscopio Métricas basadas en movimiento El acelerómetro y el giroscopio son sensores tridimensionales y son independientes de la orientación, lo que significa que funcionan en cualquier orientación del dispositivo. Por lo tanto, características como conteo de pasos, reconocimiento de actividad, detección de sueño, detección de caídas y detección de choques funcionan independientemente de si la carátula del reloj está hacia arriba o hacia abajo. WatchOS y Wear OS, así como Garmin Connect y otras plataformas principales de smartwatch, también son todas independientes de la orientación.

Grado de datos:A pesar de usar el smartwatch en un ángulo inusual, el grado de bienestar de los datos recopilados no se verá afectado negativamente. Los datos seguirán incluyendo tendencias, notificaciones de riesgo y mediciones de bienestar. Smartlet no transforma el smartwatch en un dispositivo de diagnóstico médico, y esto sigue siendo cierto cuando se usa el smartwatch en un ángulo inusual para recopilar más datos.

Sin igual en términos de amplitud de señales de salud rastreadas en cualquier dispositivo portátil habilitado para Smartlet: - Apple Watch Series 10 y Apple Watch Ultra 2 (Frecuencia cardíaca y variabilidad RR a través de señal PPG (fotopletismografía), señal ECG (electrocardiograma), SpO2 (saturación de oxígeno en sangre arterial) a través de pulsioximetría, temperatura corporal, detección de caídas y detección de choques) - Garmin Fenix 8 Pro (Frecuencia cardíaca y variabilidad RR a través de señal PPG (fotopletismografía), SpO2 a través de pulsioximetría, seguimiento de frecuencia cardíaca y variabilidad RR) - Withings ScanWatch Nova (innovadora señal ECG continua de reloj analógico híbrido, SpO2)Apple Watch Series 10 y Ultra 2 (PPG, ECG, SpO2, temperatura, detección de caídas, detección de choques),Garmin Fenix 8 Pro (PPG, SpO2, pulsioximetría, VFC, comunicación por satélite), yWithings ScanWatch Nova (ECG continuo, SpO2, en un factor de forma de reloj analógico híbrido).

Explorar configuraciones compatibles

Elíndice completo de smartwatchEl índice completo de smartwatch se puede encontrar aquí. Para el emparejamiento de relojes mecánicos, estamos haciendo referencia a la página de marca Seiko, la página de marca Hamilton y la página del modelo Tudor Black Bay. Esto nos da una buena idea de los segmentos de coleccionistas más populares en Europa, Asia y América del Norte.página de marca Seiko, lapágina de marca Hamilton, y lapágina del modelo Tudor Black BaySon referencias útiles para los segmentos de coleccionistas más populares en Europa, Asia y América del Norte.

Preguntas frecuentes

Sí. La PPG de reflectancia utiliza el LED y el fotodiodo en el mismo lado de la piel. Los cambios en el volumen de sangre de la microvasculatura capilar en el tejido de la muñeca se deben a la vasculatura dispersa en el tejido de la muñeca. Funciona en la muñeca interna también, es el contacto con la piel lo que importa, no el ángulo. Fuente: Charlton y Marozas, NIH/PMC, 2021.Charlton y Marozas, NIH/PMC, 2021.

Sí. El acelerómetro puede registrar la aceleración gravitacional en los 3 ejes al mismo tiempo. Apple también tiene configuraciones de orientación de muñeca y corona, que deben cubrir todas las condiciones. Apple confirmó esto en sus documentos de soporte oficial. La independencia de orientación 3D fue un objetivo de diseño del iPhone 4.Documentación de soporte de Apple.

¿La detección de caídas sigue funcionando con Smartlet?

Sí. Una caída se detecta basándose en el patrón único de aceleración multieje de una caída incontrolada, que es registrado por el acelerómetro de 3 ejes y el giroscopio en el smartwatch. Los sensores son independientes de la orientación, por lo que no importa de qué lado sostengas la carátula del reloj.

¿Son los datos de salud del smartwatch lo suficientemente confiables para actuar?

Los datos del smartwatch son de grado de bienestar. Una revisión viva de npj Digital Medicine de ECG de smartwatch y variabilidad de la frecuencia cardíaca consideró 26 estudios para determinar la precisión clínica de las mediciones de smartwatch de grado de bienestar, y encontró que el monitoreo de frecuencia cardíaca del Apple Watch es clínicamente preciso a nivel de grado de bienestar.

El metaanálisis de JACC Advances de 5 estudios de otros estudios del Apple Watch encontró que el algoritmo del Apple Watch para la detección de fibrilación auricular tenía una sensibilidad del 95% y una especificidad del 97%. Los datos del smartwatch son una bandera o alerta que puede desencadenar una visita al médico, pero no está destinado a ser utilizado para un diagnóstico médico. Nuestro smartwatch funcionará en cualquier orientación de uso.

¿Qué smartwatch compatible con Smartlet tiene el conjunto de sensores más completo?

Para cardíaco y respiratorio, movimiento y detección de emergencia: Apple Watch Ultra 2 y Apple Watch Series 10 (página de compatibilidad) Para biometría para entrenamiento: Garmin Fenix 8 Pro (página de compatibilidad) Para ECG continuo en un factor de forma delgado: Withings ScanWatch Nova (página de compatibilidad)página de compatibilidad). Para biometría enfocada en entrenamiento: Garmin Fenix 8 Pro (página de compatibilidad). Para ECG continuo en un factor de forma delgado: Withings ScanWatch Nova (página de compatibilidad).

La PPG de reflectancia no le importa cuál es arriba. El contacto con la piel es la única variable que importa. Smartlet mantiene el sensor presionado contra la muñeca interna, precisamente donde funciona mejor.