Coprendo la fotocamera e la torcia del telefono con un polpastrello, lo schermo diventa di un rosso intenso e luminoso. Quel rosso è la luce della torcia che è passata attraverso il dito — attraversando pelle, tessuti e sangue — prima di raggiungere il sensore. E non è costante. Ad ogni battito cardiaco, una quantità leggermente maggiore di sangue viene spinta nei vasi del polpastrello; il sangue assorbe la luce, quindi ad ogni battito passa un po' meno luce. Il bagliore si attenua e si riprende, si attenua e si riprende, a tempo con il battito.
Questa è la fotopletismografia (PPG), lo stesso principio alla base della clip che gli infermieri ti applicano al dito e dei LED verdi sul retro degli smartwatch. "Foto" sta per luce, "pletismografia" per misurazione delle variazioni di volume. Lo strumento Battito utilizza la versione a trasmissione: la torcia da un lato del tessuto, la fotocamera dall'altro, e il segnale è la modulazione ritmica della luce che passa nel mezzo. Fornisce due dati: una frequenza in battiti al minuto e l'effettiva intensità del segnale pulsante. Non fornisce mai una diagnosi.
Perché un segnale così debole è comunque rilevabile
La variazione della luce trasmessa causata dal battito è minima: una modulazione di pochi punti percentuali, spesso meno, sovrapposta a un livello di fondo ampio e costante. Rilevarla richiede che tutto il resto rimanga immobile, ed è qui che entra in gioco il rigore con cui la nostra piattaforma gestisce l'acquisizione.
Innanzitutto, la torcia. È l'unica sorgente luminosa che conta in questo caso, ed è una sorgente nota: posizione fissa rispetto al dito, intensità costante, accesa per tutta la durata dell'acquisizione. Il fattore illuminazione della misurazione è una costante, quindi qualsiasi variazione periodica ricevuta dal sensore deve essere stata introdotta dal mezzo interposto. La luce ambientale penetra a fatica: il polpastrello premuto sulla lente ne scherma la maggior parte, e quel poco che filtra è costante anziché periodico.
In secondo luogo, la fotocamera smette di adattarsi. Il comportamento predefinito della fotocamera di un telefono contrasta proprio il segnale che cerchiamo: l'esposizione automatica rileva un fotogramma leggermente più scuro e aumenta il guadagno per compensare; il bilanciamento automatico del bianco ricolora i fotogrammi cercando di interpretare quell'ondata di rosso. Entrambi i meccanismi sovrascrivono una modulazione fisiologica di pochi punti percentuali con una correzione software di pari entità. Per questo motivo lo strumento Battito blocca AE e AWB per tutta la durata dell'acquisizione: i fotogrammi vengono misurati su una scala fissa e l'unica cosa che varia resta la luce stessa. È la stessa regola alla base del funzionamento degli strumenti di riflettanza e traslucenza, nonché la controparte ottica del percorso audio non elaborato del tap test: disattivare gli automatismi, tenere la fisica.
Da quel punto in poi, l'analisi consiste nel calcolare la media dei fotogrammi per ottenere una traccia della luminosità nel tempo, individuare la periodicità dominante nell'intervallo plausibile e — cosa altrettanto importante — misurare quanta dell'energia della traccia sia effettivamente spiegata da tale periodicità. Quest'ultimo valore rappresenta l'indicazione dell'intensità del segnale riportata insieme alla frequenza. Un polpastrello fermo e ben saldo produce un'oscillazione forte e pulita; una presa tremolante, un dito freddo o una pressione parziale ne producono una debole. Lo strumento indica chiaramente la qualità del rilevamento, consentendo di scartare una lettura poco affidabile invece di prenderla per buona. Tutto viene elaborato sul dispositivo; nessun fotogramma lascia il telefono.
Questo non è un dispositivo medico. Lo strumento Battito riporta una frequenza e un'intensità di segnale — mai una diagnosi, mai un consiglio medico. Non è approvato, certificato o validato come strumento medico e non deve mai essere utilizzato per prendere decisioni sulla salute. Se una misurazione è importante per la tua salute — una frequenza che sembra troppo alta, troppo bassa o irregolare — la questione va affrontata con un medico e con apparecchiature adeguate, non con la fotocamera di un telefono.
La fisica non sa che si tratta di un dito
Ecco la parte che rende Battito qualcosa di più di una semplice app per la frequenza cardiaca: nulla nella misurazione è specifico per le dita. Lo strumento misura la modulazione periodica della luce trasmessa attraverso un mezzo premuto contro la lente. Il polpastrello funziona perché il volume del sangue pulsa. Ma lo stesso vale per qualsiasi altra cosa che pulsi.
Premi un segmento di tubo flessibile proveniente da una piccola pompa contro la lente e la torcia: ogni ciclo della pompa modificherà il volume del liquido — e quindi la luce assorbita — esattamente come fa un battito cardiaco. Lo strumento leggerà la frequenza dei cicli della pompa nello stesso modo in cui legge il battito. In alcuni casi, questo si rivela davvero utile:
- Linee per acquari — una pompa dosatrice o d'aria di cui si desidera verificare la frequenza senza dover aprire nulla o fidarsi della manopola dell'unità.
- Sistemi di irrigazione — per confermare che una linea di gocciolamento a impulsi stia effettivamente funzionando alla frequenza indicata dalla centralina, proprio all'estremità dell'impianto dove conta di più.
- Qualsiasi piccola pompa — per confrontare la frequenza attuale con quella di quando la pompa era nuova. Una misurazione archiviata ogni mese sotto lo stesso Oggetto nel catalogo trasforma il dubbio "ti sembra che abbia un rumore diverso?" in una linea di tendenza.
Questa versatilità non è una forzatura dello strumento; deriva dalla proprietà di misurare il mezzo anziché dare per scontato il soggetto. La lettura della frequenza non si cura di cosa generi il ritmo — ed è proprio per questo che, in ambito medico, può essere solo un numero, mentre in quello idraulico si rivela uno strumento eccellente.
A cosa serve una frequenza, spiegato con trasparenza
Poiché il risultato è una frequenza unita a un livello di affidabilità, gli usi onesti sono quelli che una frequenza può effettivamente supportare. Controllare la frequenza a riposo per curiosità, prima e dopo una corsa. Verificare che una pompa stia ciclando e a quale velocità. Monitorare la deriva del ritmo di una macchina nel corso delle settimane. Ogni misurazione può essere salvata sotto l'oggetto a cui appartiene — una persona non è un oggetto di catalogo, ma una pompa sì, e per le letture dettate dalla curiosità un'acquisizione non assegnata va benissimo — e a ciascuna si potrà applicare un'etichetta di riscontro reale in seguito, proprio come per ogni altro strumento: la pompa che si stava effettivamente guastando, la tubatura che era davvero ostruita. È il volano dei dataset applicato all'idraulica.
Ciò per cui le misurazioni non sono indicate è qualsiasi scopo diagnostico, e il design dello strumento continua a ribadirlo: riporta i battiti al minuto e l'intensità del segnale, e si ferma lì. Niente zone, niente avvisi, niente punteggi di benessere. La moderazione è la sua vera forza. Un numero di cui ti puoi fidare per quello che è vale più di un verdetto inattendibile.
Un solo trucco, molti strumenti
Pulse appartiene a una piccola famiglia di strumenti che combinano la torcia con la fotocamera con blocco AE/AWB per formare uno strumento ottico controllato — i suoi omologhi misurano la riflettanza superficiale e la translucenza con la stessa luce e lo stesso sensore bloccato, ma rivolti a problemi diversi. E questa famiglia è a sua volta un ramo del progetto più ampio di considerare i sensori del telefono come veri strumenti anziché semplici comodità. Per una mappa dell'intero territorio, inizia con la panoramica degli strumenti.