Comment fonctionnent les capteurs des montres connectées : pourquoi l'orientation n'a aucune importance et pourquoi le contact avec la peau est essentiel

L'objection la plus courante des personnes qui n'ont pas essayé la configuration Smartlet est que le capteur de fréquence cardiaque de l'Apple Watch ne peut pas « voir » l'autre montre lorsque l'Apple Watch est tournée vers l'intérieur. Comprendre le capteur de fréquence cardiaque nécessite une petite connaissance de la physique, mais une fois comprise, l'objection est dissipée une fois pour toutes.

Dans cet article, nous discuterons de la physique et répondrons à toutes les questions telles que : Le moniteur de fréquence cardiaque fonctionnera-t-il ? Le compteur de pas fonctionnera-t-il ? Le suivi du sommeil fonctionnera-t-il ? La réponse à toutes ces questions est oui et nous donnerons la raison pour chaque réponse. Toutes les variables qui se sont avérées importantes pour le capteur de fréquence cardiaque dans les études évaluées par les pairs sont préservées par le système Smartlet.

Photopléthysmographie : une technique optique qui ne sait pas quel côté est vers le haut

Les changements de volume sanguin dans les capillaires du poignet se trouvent dans le tissu de tout le poignet, et ne sont donc pas seulement dans la peau de surface du poignet. Ainsi, lors de la mesure des signaux PPG sur le poignet intérieur, un effet similaire est observé que sur le poignet extérieur.

Pourquoi la PPG en réflexion est intrinsèquement indépendante de la direction

Selon le mode dans lequel la lumière est transmise ou réfléchie, il existe différents capteurs de pléthysmographie photoélectrique (PPG). La PPG en transmission est une méthode utilisée dans certains appareils portables. Dans l'environnement hospitalier, les pinces à doigt et les sondes auriculaires utilisent également le principe de la PPG en transmission. La LED est placée d'un côté du tissu et la photodiode de l'autre côté.

Comment fonctionnent les capteurs optiques

Lorsque la lumière traverse le tissu, elle interagit avec les vaisseaux sanguins et le signal est généré. La PPG en transmission nécessite un positionnement précis entre la LED et la photodiode dans le tissu. C'est la raison pour laquelle les pinces hospitalières doivent être placées à un angle ou une position particulière.

Pourquoi le positionnement au poignet intérieur fonctionne

Toutes les montres intelligentes portables au poignet utilisent une méthode PPG en réflexion. La LED et la photodiode sont situées du même côté de la peau. La LED émet de la lumière qui est absorbée par la peau, et la réflexion est effectuée par les vaisseaux sanguins dans le lit capillaire et est détectée par la photodiode. Il n'y a pas de transmission de lumière traversant le tissu. Aucune connaissance du positionnement spatial des lumières et des photodétecteurs de l'autre côté du corps n'est requise. C'est une méthode sans direction.

Examen MDPI Electronics 2023 Réflexion

L'examen MDPI Electronics 2023 Réflexion confirme que c'est la technologie utilisée dans les appareils portables au poignet car elle peut mesurer la saturation en oxygène à partir de la surface de la peau sans avoir à traverser le tissu, ce qui doit être fait avec les oxymètres de pouls cliniques. Le fait que l'appareil portable doive être tenu ou positionné à un certain angle est sans importance. Le poignet n'est pas le site optimal pour la mesure de la pulsoxymétrie comme il l'était sur d'autres sites, mais c'est une question de précision de localisation plutôt qu'une question de savoir si le poignet intérieur ou extérieur est utilisé – et encore une fois, cela n'est pas lié à l'orientation du cadran de la montre.MDPI ElectronicsA confirmé que la configuration en réflexion est la technologie habilitante pour les appareils portables au poignet précisément parce qu'elle permet la mesure à partir de la surface de la peau sans l'exigence de transmission de tissu des oxymètres de pouls cliniques. L'orientation est physiquement sans pertinence pour cette approche de détection. Le même article a également noté que le poignet n'est pas le site idéal pour certaines mesures de haute précision, mais cette limitation s'applique également à n'importe quelle position du poignet, intérieur ou extérieur, et n'a rien à voir avec la direction vers laquelle pointe le cadran de la montre.

Le poignet n'est pas le site optimal pour la mesure de la pulsoxymétrie comme il l'était sur d'autres sites, mais c'est une question de précision de localisation plutôt qu'une question de savoir si le poignet intérieur ou extérieur est utilisé – et encore une fois, cela n'est pas lié à l'orientation du cadran de la montre.MDPI ElectronicsA confirmé que la configuration en réflexion est la technologie habilitante pour les appareils portables au poignet précisément parce qu'elle permet la mesure à partir de la surface de la peau sans l'exigence de transmission de tissu des oxymètres de pouls cliniques.

L'orientation est physiquement sans pertinence pour cette approche de détection. Le même article a également noté que le poignet n'est pas le site idéal pour certaines mesures de haute précision, mais cette limitation s'applique également à n'importe quelle position du poignet, intérieur ou extérieur, et n'a rien à voir avec la direction vers laquelle pointe le cadran de la montre.

Accéléromètres et gyroscopes : tridimensionnels par conception

L'accéléromètre et le gyroscope sont très différents du capteur optique PPG. L'accéléromètre et le gyroscope sont utilisés pour mesurer le mouvement et l'orientation de l'appareil. Dans l'accéléromètre à 3 axes, la force de la gravité est mesurée le long de chacun des 3 axes perpendiculaires. Cela permet à l'appareil de comprendre quel axe est orienté vers le sol, afin de tourner l'écran lorsque la montre est inclinée, et aussi d'identifier les modèles d'accélération caractéristiques qui correspondent à une chute ou à un accident automobile.

À ne pas confondre avec le fait d'avoir toujours une orientation définie, un appareil conscient de l'orientation peut être dans n'importe quelle orientation à tout moment. Au cœur de cette capacité se trouve la structure 3D de l'accéléromètre. Ce capteur mesure les trois axes dans n'importe quelle orientation souhaitée et utilise la mesure relative de ces axes pour calculer l'orientation exacte de l'appareil à tout moment donné.

watchOS d'Apple, par exemple, demande constamment à l'utilisateur d'orienter son Apple Watch dans les bonnes positions, comme poignet gauche/droit et couronne gauche/droit. Ceci est basé sur l'hypothèse que l'Apple Watch peut être placée dans l'une de ces orientations définies à tout moment, ce qui est vrai selon sa conception.

Selon la documentation officielle d'Apple

Selon ladocumentation officielle d'AppleIl s'avère qu'Apple a une page d'assistance sur « Mesures précises avec Watch » qui explique comment les capteurs fonctionnent sur la montre lorsqu'elle est portée au poignet. Nous savons également que le paramètre d'orientation configurable sur la Samsung Galaxy Watch peut être contrôlé via l'application Galaxy Wearable. Il s'avère donc que toutes les principales plates-formes de montres intelligentes ont l'indépendance d'orientation 3D comme exigence d'ingénierie de première classe.Application Galaxy Wearable. Ces décisions de conception confirment que l'indépendance d'orientation tridimensionnelle est une exigence d'ingénierie fondamentale pour toutes les principales plates-formes de montres intelligentes.

Il s'avère donc que toutes les principales plates-formes de montres intelligentes ont l'indépendance d'orientation 3D comme exigence d'ingénierie de première classe. Application Galaxy Wearable. Ces décisions de conception confirment que l'indépendance d'orientation tridimensionnelle est une exigence d'ingénierie fondamentale pour toutes les principales plates-formes de montres intelligentes.

Pour les utilisateurs de Smartlet : le comptage des pas, la classification des activités, le suivi du sommeil, la détection des chutes et la détection des accidents continueront de fonctionner que le cadran de la montre soit pointé vers le haut ou vers le bas. Notre firmware ne dépend d'aucune hypothèse sur l'orientation du matériel. Il dépend de la configuration déclarée.

Ce que la recherche évaluée par les pairs dit sur la précision des montres intelligentes

Il y a 82 études et 430 052 participants dans l'examen vivant. Le biais moyen par rapport à l'ECG clinique est de 0,27 bpm. Le débat sur l'orientation a été réglé par la physique avant même de commencer.

Les lectures de fréquence cardiaque et de tension artérielle des montres intelligentes ont été un sujet d'intérêt et de controverse considérable dans la littérature scientifique récente. Nous résumons deux des études les plus pertinentes.

ECG et la couronne numérique

Un examen systématique vivant et une méta-analyse publiés en 2026 dans npj Digital Medicine utilisant des données de 82 études avec 430 052 participants ont rapporté que le biais moyen de l'Apple Watch par rapport à la référence ECG clinique était de 0,27 bpm avec des limites d'accord d'environ 7 bpm de chaque côté. « Ceci représente l'évaluation la plus complète de la précision de mesure de l'Apple Watch publiée à ce jour », déclarent les auteurs.npj Digital Medicine, couvrant 82 études et 430 052 participants, a constaté que les mesures de fréquence cardiaque de l'Apple Watch montrent un biais moyen de 0,27 bpmPar rapport à la référence ECG clinique, avec des limites d'accord d'environ 7 bpm dans chaque direction. Les auteurs décrivent ceci comme l'évaluation la plus complète de la précision de mesure de l'Apple Watch dans la littérature scientifique à ce jour.

« Ceci représente l'évaluation la plus complète de la précision de mesure de l'Apple Watch publiée à ce jour », déclarent les auteurs.npj Digital Medicine, couvrant 82 études et 430 052 participants, a constaté que les mesures de fréquence cardiaque de l'Apple Watch montrent un biais moyen de0,27 bpmPar rapport à la référence ECG clinique, avec des limites d'accord d'environ 7 bpm dans chaque direction. Les auteurs décrivent ceci comme l'évaluation la plus complète de la précision de mesure de l'Apple Watch dans la littérature scientifique à ce jour.

Nous avons tous vu des trackers de fitness

Nous avons tous vu des trackers de fitness et des appareils portables apparaître partout, des poignets des coureurs aux réseaux sociaux. Selon un examen intégratif de 2024 de 55 articles de recherche publiés dans le Journal of Sports Sciences (tel que rapporté par Runners Connect), la surveillance de la fréquence cardiaque est une fonction incroyablement précise sur des appareils tels que l'Apple Watch, avec une erreur d'environ 2 à 3 battements par minute (bpm) au repos et environ 5 bpm ou moins environ 87 % du temps lors d'activités dynamiques. Bien que cela ne soit peut-être pas assez précis pour un usage scientifique ou un suivi de fitness très exigeant, c'est certainement assez précis pour les objectifs généraux de santé et d'entraînement physique.Runners Connect, a trouvé l'Apple Watch précise à 2 à 3 bpm au repos et à 5 bpm environ 87 pour cent du temps pendant l'exercice. Pour la plupart des applications de surveillance de la santé et d'entraînement, cette précision est cliniquement suffisante.

Bien que cela ne soit peut-être pas assez précis pour un usage scientifique ou un suivi de fitness très exigeant, c'est certainement assez précis pour les objectifs généraux de santé et d'entraînement physique. Runners Connect, a trouvé l'Apple Watch précise à 2 à 3 bpm au repos et à 5 bpm environ 87 pour cent du temps pendant l'exercice. Pour la plupart des applications de surveillance de la santé et d'entraînement, cette précision est cliniquement suffisante.

Ces déclarations s'appliquent uniquement aux données de bien-être sur une montre intelligente et ne sont pas diagnostiques. L'analyse d'expert 2024 de l'ACC : Arythmies et implications pour les dossiers de santé électroniques et les appareils portables a déterminé que les montres intelligentes grand public sont capables de détecter de manière fiable et précise la fibrillation auriculaire et que toutes les détections doivent être examinées par un médecin avant de prendre toute mesure dans n'importe quelle orientation et est une caractéristique de la catégorie de technologie.Analyse d'expert 2024A confirmé que les montres intelligentes grand public atteignent une haute précision pour le dépistage de la fibrillation auriculaire, mais que les résultats nécessitent une confirmation du médecin avant une action clinique. Ceci est vrai dans n'importe quelle orientation de port et est une propriété de la catégorie de technologie.

Analyse d'expert 2024 de l'ACC : Arythmies

L'analyse d'expert 2024 de l'ACC : Arythmies et implications pour les dossiers de santé électroniques et les appareils portables a déterminé que les montres intelligentes grand public sont capables de détecter de manière fiable et précise la fibrillation auriculaire et que toutes les détections doivent être examinées par un médecin avant de prendre toute mesure dans n'importe quelle orientation et est une caractéristique de la catégorie de technologie.Analyse d'expert 2024A confirmé que les montres intelligentes grand public atteignent une haute précision pour le dépistage de la fibrillation auriculaire, mais que les résultats nécessitent une confirmation du médecin avant une action clinique.

Ceci est vrai dans n'importe quelle orientation de port et est une propriété de la catégorie de technologie.

La seule variable qui compte vraiment

L'orientation du capteur ne semble pas faire de différence dans la précision des lectures PPG (ni ne fait de différence à l'état des accéléromètres, qui sont toujours activés et échantillonnent peu importe comment le capteur est porté). Donc, si nous regardons les facteurs qui affectent vraiment le suivi d'activité portable, qu'est-ce qu'il nous reste ? En fait, la réponse est toujours la même qu'elle l'a toujours été : le contact cutané. Et les études à grande échelle s'accordent sur ce point, tout comme elles l'ont fait à chaque autre occasion.contact cutané.

Une étude publiée dans PMCArticle publié sur BioRxiv Nous avons récemment publié notre article sur PMC, voici le résumé : Dans ce travail, nous avons évalué l'impact des signaux d'un photodétecteur intégré à une montre intelligente commerciale (PPG) sur une période complète de 24 heures d'activité en vie libre. Ce qui nous intéressait particulièrement était de comprendre pourquoi le signal du PPG « perdrait occasionnellement le verrouillage » et quels effets cela avait sur la qualité des données. Grâce à l'analyse des données de mouvement et du mouvement de la peau par rapport au capteur, nous avons déterminé que la cause principale de la dégradation du signal mesuré par une montre intelligente portée au poignet est le mouvement relatif du capteur par rapport à la surface de la peau, comme lors de grands mouvements qui causent le capteur à se déplacer sur la peau. Cela entraîne un « frottement » de la peau qui augmente la réflexion de l'épiderme tout en diminuant la réflexion des tissus sous-jacents, réduisant ainsi l'amplitude pic à pic du signal et diminuant la qualité de la mesure ECG. Nous déterminons qu'un bracelet fermement attaché fournit une meilleure qualité de mesure qu'un bracelet trop lâche. Nous avons également constaté que l'emplacement exact sur le poignet avait un effet moins significatif en raison des petites différences de mouvement, tant que le bracelet est suffisamment serré pour un contact optimal capteur-peau.

Grâce à l'analyse des données de mouvement et du mouvement de la peau par rapport au capteur, nous avons déterminé que la cause principale de la dégradation du signal mesuré par une montre intelligente portée au poignet est le mouvement relatif du capteur par rapport à la surface de la peau, comme lors de grands mouvements qui causent le capteur à se déplacer sur la peau.

Résultats « frottement » de la peau

Cela entraîne un « frottement » de la peau qui augmente la réflexion de l'épiderme tout en diminuant la réflexion des tissus sous-jacents, réduisant ainsi l'amplitude pic à pic du signal et diminuant la qualité de la mesure ECG.

Nous déterminons qu'un bracelet fermement attaché fournit une meilleure qualité de mesure qu'un bracelet trop lâche. Nous avons également constaté que l'emplacement exact sur le poignet avait un effet moins significatif en raison des petites différences de mouvement, tant que le bracelet est suffisamment serré pour un contact optimal capteur-peau.

Les mêmes règles que pour choisir une bonne sangle. Scientific Data (Nature) a spécifiquement documenté que les changements de posture du poignet - pas l'orientation, mais les changements de pression de contact lorsque le poignet se fléchit - produisent des variations mesurables dans la qualité de la forme d'onde PPG. La recommandation de cette recherche : portez l'appareil suffisamment serré pour maintenir le contact sans restreindre la circulation. C'est le même conseil d'ajustement pour n'importe quelle sangle de qualité.

Documentation d'assistance d'ApplePour des mesures précises, l'Apple Watch doit être en contact avec votre peau et s'adapter fermement au corps pendant les entraînements. Le Smartlet est conçu pour accomplir cela. Le pod berce l'Apple Watch en la maintenant en contact constant avec la peau à l'intérieur du poignet. Un ajustement approprié garantit que le réseau de capteurs maintient le contact sur la peau du poignet pour toutes les amplitudes de mouvement pendant l'entraînement.

Le pod Smartlet maintient la montre intelligente en contact cutané continu dans la zone du poignet intérieur, la seule variable citée dans la littérature évaluée par les pairs comme affectant la précision des lectures PPG.

Smartlet et performance des capteurs en pratique

Le résumé pratique couvre trois domaines.

J'entends cette question très souvent. Donc, les gens ont l'idée que l'affichage doit être tourné vers l'extérieur pour une lecture précise. Donc ils l'essaient vers l'extérieur puis vers l'intérieur, et ils remarquent qu'il y a beaucoup moins de variation lorsque l'affichage est tourné vers l'intérieur et aussi que le cadran de la montre extérieure vous empêche de lever légèrement votre poignet lorsque vous pliez votre bras, ce que le PPG mesure.

Oui, c'est une idée fausse courante et très compréhensible, mais malheureusement ce n'est pas correct. La science PPG derrière cela fonctionne parfaitement et c'est tout à fait correct de porter votre Smartlet vers l'intérieur. Le contact entre la peau et le Smartlet est très bon, donc tout avantage ou inconvénient de le porter vers l'intérieur ou vers l'extérieur est négligeable.

Fréquence cardiaque et toutes les métriques basées sur la PPG :Fréquence cardiaque et toutes les autres métriques basées sur la PPG La lumière à l'intérieur du poignet suit les mêmes principes de réflexion que la lumière à l'extérieur du poignet. La pulsation du volume sanguin dans la microvasculature est présente aux deux surfaces. C'est simplement une question de contact cutané, pas d'orientation.

Métriques basées sur le mouvement : Accéléromètre Gyroscope Métriques basées sur le mouvement

Métriques basées sur le mouvement :Accéléromètre et gyroscope Métriques basées sur le mouvement Les accéléromètres et gyroscopes sont des capteurs tridimensionnels et sont indépendants de l'orientation, ce qui signifie qu'ils fonctionnent dans n'importe quelle orientation de l'appareil. Ainsi, des fonctionnalités telles que le comptage des pas, la reconnaissance d'activité, la détection du sommeil, la détection des chutes et la détection des accidents fonctionnent que le cadran de la montre soit vers le haut ou vers le bas. WatchOS et Wear OS, ainsi que Garmin Connect et d'autres grandes plates-formes de montres intelligentes sont également tous indépendants de l'orientation.

Qualité des données :Malgré le port de la montre intelligente à un angle inhabituel, la qualité de bien-être des données collectées ne sera pas affectée négativement. Les données incluront toujours les tendances, les notifications de risque et les mesures de bien-être. Le Smartlet ne transforme pas la montre intelligente en appareil de diagnostic médical, et c'est toujours vrai lorsque vous portez la montre intelligente à un angle inhabituel pour collecter plus de données.

Inégalé en termes de largeur de signaux de santé suivis sur tout appareil portable compatible Smartlet : - Apple Watch Series 10 et Apple Watch Ultra 2 (Fréquence cardiaque et variabilité RR via signal PPG (photopléthysmographie), signal ECG (électrocardiogramme), SpO2 (saturation en oxygène du sang artériel) via pulsoxymétrie, température corporelle, détection des chutes et détection des accidents) - Garmin Fenix 8 Pro (Fréquence cardiaque et variabilité RR via signal PPG (photopléthysmographie), SpO2 via pulsoxymétrie, suivi de la fréquence cardiaque et variabilité RR) - Withings ScanWatch Nova (signal ECG continu innovant de style montre analogique hybride, SpO2)Apple Watch Series 10 et Ultra 2 (PPG, ECG, SpO2, température, détection des chutes, détection des accidents), Garmin Fenix 8 Pro (PPG, SpO2, pulsoxymétrie, VFC, communication par satellite), et Withings ScanWatch Nova (ECG continu, SpO2, dans un facteur de forme de montre analogique hybride).

Explorez les configurations compatibles

L'index complet des montres intelligentesL'index complet des montres intelligentes peut être trouvé ici. Pour l'appairage de montres mécaniques, nous faisons référence à la page de marque Seiko, à la page de marque Hamilton et à la page du modèle Tudor Black Bay. Cela nous donne une bonne idée des segments de collectionneurs les plus populaires en Europe, en Asie et en Amérique du Nord.Page de marque Seiko, la page de marque Hamilton, et la page du modèle Tudor Black BaySont des références utiles pour les segments de collectionneurs les plus populaires en Europe, en Asie et en Amérique du Nord.

Questions fréquemment posées

Oui. La PPG en réflexion utilise la LED et la photodiode du même côté de la peau. Les changements de volume sanguin de la microvasculature capillaire dans le tissu du poignet sont dus à la vasculature dispersée dans le tissu du poignet. Cela fonctionne aussi sur le poignet intérieur, c'est le contact cutané qui compte, pas l'angle. Source : Charlton et Marozas, NIH/PMC, 2021.Charlton et Marozas, NIH/PMC, 2021.

Oui. L'accéléromètre peut enregistrer l'accélération gravitationnelle sur les 3 axes en même temps. Apple a également des paramètres d'orientation du poignet et de la couronne, qui devraient couvrir toutes les conditions. Apple a confirmé cela dans ses documents d'assistance officiels. L'indépendance d'orientation 3D était un objectif de conception de l'iPhone 4.Documentation d'assistance d'Apple.

La détection des chutes fonctionne-t-elle toujours avec Smartlet ?

Oui. Une chute est détectée en fonction du modèle d'accélération multi-axes unique d'une chute incontrôlée, qui est enregistré par l'accéléromètre et le gyroscope à 3 axes de la montre intelligente. Les capteurs sont indépendants de l'orientation, donc peu importe de quel côté vous tenez le cadran de la montre.

Les données de santé des montres intelligentes sont-elles suffisamment fiables pour agir ?

Les données des montres intelligentes sont de qualité bien-être. Un examen vivant npj Digital Medicine de l'ECG et de la variabilité de la fréquence cardiaque des montres intelligentes a considéré 26 études pour déterminer la précision clinique des mesures de bien-être des montres intelligentes, et a trouvé la surveillance de la fréquence cardiaque de l'Apple Watch cliniquement précise au niveau de bien-être.

La méta-analyse JACC Advances de 5 études d'autres études Apple Watch a constaté que l'algorithme Apple Watch pour la détection de la fibrillation auriculaire avait une sensibilité de 95 % et une spécificité de 97 %. Les données des montres intelligentes sont un drapeau ou une alerte qui peut déclencher une visite chez le médecin, mais ne sont pas destinées à être utilisées pour un diagnostic médical. Notre montre intelligente fonctionnera dans n'importe quelle orientation de port.

Quelle montre intelligente compatible Smartlet a la suite de capteurs la plus complète ?

Pour cardiaque et respiratoire, mouvement et détection d'urgence : Apple Watch Ultra 2 et Apple Watch Series 10 (page de compatibilité) Pour biométrie pour l'entraînement : Garmin Fenix 8 Pro (page de compatibilité) Pour ECG continu dans un facteur de forme mince : Withings ScanWatch Nova (page de compatibilité)page de compatibilité). Pour la biométrie axée sur l'entraînement : Garmin Fenix 8 Pro (page de compatibilité). Pour ECG continu dans un facteur de forme mince : Withings ScanWatch Nova (page de compatibilité).

La PPG en réflexion ne se soucie pas de quel côté est vers le haut. Le contact cutané est la seule variable qui compte. Smartlet maintient le capteur appuyé contre le poignet intérieur - exactement où il fonctionne le mieux.