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 les 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 au poignet intérieur, un effet similaire est observé qu'au 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 photopléthysmographie (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 pulse oxymétrie 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 ElectronicsConfirmé 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 tissulaire 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 pulse oxymétrie 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.Examen MDPI ElectronicsConfirmé 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 tissulaire 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 la documentation officielle d'AppleIl s'avère qu'Apple dispose d'une page d'assistance sur les « Mesures précises avec la montre » qui explique le fonctionnement des capteurs de la montre lorsqu'elle est portée au poignet. Nous savons également que le paramètre d'orientation configurable de la Samsung Galaxy Watch peut être contrôlé via l'application Galaxy Wearable. Il apparaît donc que toutes les grandes plateformes de montres connectées considèrent l'indépendance d'orientation 3D comme une exigence technique de premier ordre. 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 pas d'hypothèses 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 considérables 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 d'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 qualité bien-être sur une montre intelligente et ne sont pas diagnostiques. L'analyse d'experts 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'experts 2024Confirmé que les montres intelligentes grand public atteignent une haute précision pour le dépistage de la fibrillation auriculaire, mais que les résultats nécessitent une confirmation médicale 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'experts de l'ACC 2024 : Arythmies

L'analyse d'experts 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'experts 2024Confirmé que les montres intelligentes grand public atteignent une haute précision pour le dépistage de la fibrillation auriculaire, mais que les résultats nécessitent une confirmation médicale 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-elle de différence pour 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 des activités portables, qu'avons-nous laissé ? 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 PPG intégré à une montre intelligente commerciale 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 font bouger le capteur 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 mesure de meilleure qualité 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 font bouger le capteur 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 mesure de meilleure qualité 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 - non 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 bien ajustée 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 souvent cette question. Donc, les gens ont l'idée que l'affichage doit être tourné vers l'extérieur pour une lecture précise. Ils l'essaient donc 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 le microvasculaire 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 L'accéléromètre et le gyroscope 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 des activités, 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 bien-être des données collectées ne sera pas négativement affectée. 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 cela reste vrai lorsque la montre intelligente est portée 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 pulse oxymétrie, température corporelle, détection des chutes et détection des accidents) - Garmin Fenix 8 Pro (Fréquence cardiaque et variabilité RR via signal PPG (photopléthysmographie), SpO2 via pulse oxymétrie, 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, pulse oxymétrie, 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.

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.