Tutup kamera dan senter ponsel Anda dengan ujung jari dan layar akan berubah menjadi merah tua yang menyala. Warna merah itu adalah cahaya senter yang telah merambat menembus jari Anda — melewati kulit, jaringan, dan darah — sebelum mencapai sensor. Dan itu tidak konstan. Pada setiap detak jantung, sedikit lebih banyak darah didorong ke dalam pembuluh darah di ujung jari; darah menyerap cahaya; sehingga pada setiap detak jantung, cahaya yang menembus menjadi sedikit lebih sedikit. Kilatan cahaya tersebut meredup lalu pulih, meredup lalu pulih, seirama dengan denyut nadi Anda.
Itulah fotopletismografi — PPG — prinsip yang sama di balik klip yang dipasang perawat di jari Anda dan LED hijau di bagian belakang jam tangan pintar. "Foto" untuk cahaya, "pletismografi" untuk mengukur perubahan volume. Alat Pulse menggunakan versi transmisi: senter di satu sisi jaringan, kamera di sisi lain, dan sinyalnya adalah modulasi ritmis dari apa yang melintas di antara keduanya. Alat ini melaporkan dua hal: nilai laju dalam detak per menit, dan seberapa kuat sinyal pulsasi yang sebenarnya terjadi. Alat ini tidak pernah melaporkan diagnosis.
Mengapa sinyal yang sangat kecil ini dapat dipulihkan sama sekali
Perubahan cahaya yang diteruskan akibat denyut ini sangat kecil — modulasi beberapa persen, sering kali kurang dari itu, menunggangi tingkat stabil yang besar. Memulihkannya bergantung pada semua hal lain yang harus tetap diam, dan di situlah disiplin pengambilan gambar standar dari platform ini melakukan tugas yang sebenarnya.
Pertama, senter. Ini adalah satu-satunya sumber cahaya yang penting di sini, dan merupakan sumber cahaya yang diketahui: posisi tetap pada jari, output tetap, menyala sepanjang pengambilan gambar. Sisi iluminasi dari pengukuran adalah konstan, sehingga setiap variasi berkala pada apa yang diterima sensor pastilah disebabkan oleh media di antaranya. Cahaya sekitar hampir tidak masuk — ujung jari yang menekan lensa menghalangi sebagian besar cahaya tersebut, dan apa yang bocor ke dalam bersifat stabil, bukan berkala.
Kedua, kamera berhenti beradaptasi. Perilaku default kamera ponsel adalah melawan sinyal yang justru kita inginkan: eksposur otomatis melihat bingkai gambar yang sedikit meredup dan menaikkan gain untuk mengimbanginya; keseimbangan putih otomatis mewarnai ulang bingkai gambar saat menebak-nebak luapan warna merah. Keduanya menimpa modulasi fisiologis yang hanya beberapa persen dengan koreksi perangkat lunak yang juga beberapa persen. Oleh karena itu, alat Pulse mengunci AE dan AWB selama durasi pengambilan gambar — bingkai gambar diukur pada satu skala tetap, dan satu-satunya hal yang tersisa untuk bergerak adalah cahaya itu sendiri. Aturan ini sama dengan yang membuat alat reflektansi dan translusensi berfungsi, dan merupakan sepupu optis dari jalur audio tanpa proses pada uji ketuk: matikan fitur bantuan, pertahankan fisikanya.
Dari sana, analisisnya adalah tentang merata-ratakan bingkai gambar menjadi grafik kecerahan-terhadap-waktu, menemukan periodisitas dominan dalam rentang yang masuk akal, dan — yang tidak kalah penting — mengukur seberapa banyak energi grafik yang sebenarnya dijelaskan oleh periodisitas tersebut. Angka terakhir ini adalah indikasi kekuatan sinyal yang dilaporkan bersamaan dengan nilai laju. Ujung jari yang stabil dan diam memberikan osilasi yang kuat dan bersih; genggaman yang gemetar, jari yang dingin, atau tekanan yang hanya menutupi sebagian memberikan osilasi yang lemah. Alat ini memberi tahu Anda mana yang Anda dapatkan, sehingga pembacaan dengan tingkat keyakinan rendah dapat dibuang alih-alih dipercayai. Semua proses berjalan di perangkat; tidak ada bingkai gambar yang keluar dari ponsel.
Ini bukan perangkat medis. Alat Pulse melaporkan nilai laju dan kekuatan sinyal — tidak pernah berupa diagnosis, tidak pernah berupa saran kesehatan. Alat ini tidak lolos izin, bersertifikat, atau divalidasi sebagai instrumen medis, dan tidak boleh digunakan untuk membuat keputusan kesehatan. Jika suatu pembacaan penting bagi kesehatan Anda — nilai laju yang tampaknya terlalu tinggi, terlalu rendah, atau tidak teratur — pertanyaan tersebut harus ditujukan kepada klinisi dan peralatan yang tepat, bukan dengan kamera ponsel.
Fisika tidak tahu bahwa itu adalah jari
Inilah bagian yang membuat Pulse lebih dari sekadar aplikasi denyut jantung biasa: tidak ada hal dalam pengukuran yang khusus untuk jari. Alat ini mengukur modulasi berkala dari cahaya yang diteruskan oleh media yang ditekan pada lensa. Ujung jari memenuhi syarat karena volume darah yang berdenyut. Namun, begitu pula dengan apa pun yang berdenyut.
Tekan sepotong selang lunak dari pompa kecil pada lensa dan senter, dan setiap siklus pompa akan mengubah volume cairan — dan karenanya cahaya yang diserap — dengan cara yang persis sama seperti detak jantung. Alat ini membaca laju siklus pompa dengan cara yang sama seperti membaca denyut nadi. Di beberapa tempat, hal ini ternyata sangat berguna:
- Saluran akuarium — pompa dosis atau udara yang lajunya ingin Anda verifikasi tanpa membuka apa pun atau memercayai piringan putar pada unit.
- Sistem irigasi — memastikan bahwa saluran tetes berdenyut benar-benar bersiklus pada laju yang diklaim oleh pengendali, di ujung terjauh tempat yang penting.
- Pompa kecil apa pun — membandingkan nilai laju hari ini dengan nilai laju saat masih baru. Pengukuran yang diarsipkan di bawah objek yang sama dalam katalog Anda setiap bulan mengubah "apakah suaranya terdengar berbeda bagi Anda?" menjadi garis tren.
Sifat umum ini bukanlah pemaksaan fungsi alat; melainkan karakteristik dari pengukuran media alih-alih mengasumsikan subjeknya. Pembacaan nilai laju bersifat agnostik tentang apa yang menghasilkan ritme tersebut — yang justru menjadi alasan mengapa, dalam arah medis, ia hanya bisa berupa angka, dan dalam arah perpipaan, ia merupakan instrumen yang sangat bagus.
Kegunaan nilai laju, jujur apa adanya
Karena hasilnya berupa laju ditambah tingkat keyakinan, penggunaan yang jujur adalah penggunaan yang benar-benar didukung oleh laju tersebut. Memeriksa laju istirahat Anda karena penasaran, sebelum dan setelah berlari. Memverifikasi bahwa pompa sedang berputar, dan seberapa cepat. Memantau pergeseran ritme mesin selama berminggu-minggu. Setiap hasil pembacaan dapat disimpan di bawah objek tempatnya bernaung — manusia bukanlah objek katalog, tetapi pompa iya, dan untuk pembacaan karena penasaran, pengambilan tanpa penetapan objek dapat berfungsi dengan baik — dan masing-masing dapat diberi label ground-truth nanti, sama seperti alat lainnya: pompa yang memang rusak, saluran yang memang tersumbat. Itulah flywheel kumpulan data, yang diterapkan pada perpipaan.
Hal yang tidak cocok untuk hasil pembacaan ini adalah hal-hal yang bersifat diagnostik, dan desain alat ini terus menegaskan hal tersebut: ia melaporkan denyut per menit serta kekuatan sinyal, lalu berhenti di situ. Tanpa zona, tanpa peringatan, tanpa skor kebugaran. Pembatasan ini adalah fiturnya. Angka yang dapat Anda percayai apa adanya jauh lebih baik daripada vonis yang tidak bisa Anda percayai.
Satu trik, banyak instrumen
Pulse termasuk dalam kelompok kecil alat yang memasangkan senter dengan kamera yang terkunci AE/AWB untuk membentuk instrumen optik terkendali — kerabatnya mengukur refleksi permukaan dan translusensi dengan cahaya yang sama dan detektor terkunci yang sama, yang diarahkan untuk pertanyaan berbeda. Dan kelompok tersebut merupakan salah satu cabang dari proyek yang lebih besar untuk memperlakukan sensor ponsel sebagai instrumen, bukan sekadar fasilitas kenyamanan. Untuk peta wilayah selengkapnya, mulailah dengan ikhtisar alat.