A certa altura, geralmente num quarto escuro, quando roda o pulso para ver as horas, o seu smartwatch decide encenar uma pequena experiência de ficção científica. A parte de trás da caixa começa a piscar, banhando a sua pele num misterioso brilho verde, como se o seu cúbito tivesse reservado uma mesa VIP numa discoteca.

Tem um aspeto ligeiramente alarmante, vagamente radioativo e, depois de se reparar nele, é impossível ignorá-lo. Então, porque é que os smartwatches usam luz verde, em vez de azul, vermelha ou algo que faça lembrar menos um sabre de luz?

A resposta está, em partes iguais, na biologia e na engenharia, com uma pitada de ansiedade em relação à bateria.

As luzes intermitentes na parte de trás de um relógio inteligente não são decorativas. São a parte funcional de um sensor cardíaco ótico, um pequeno laboratório encarregado de monitorizar o seu pulso e, cada vez mais, a sua saúde cardiovascular.

Os relógios modernos medem a frequência cardíaca através de uma técnica com um nome que só um investigador poderia apreciar: fotopletismografia. Felizmente, o princípio é simples. O relógio emite luz sobre a pele e mede a quantidade de luz refletida. À medida que o coração bate, o volume de sangue nos vasos microscópicos sob o sensor aumenta e diminui. O sangue absorve parte da luz, pelo que a quantidade que regressa aos fotodíodos varia a cada batimento cardíaco. Ao converter esse padrão numa forma de onda, obtém-se o pulso.

Pode imaginá-lo como um jogo extremamente delicado entre uma lanterna e um espelho. Os LED funcionam como a lanterna. Os vasos sanguíneos são o espelho que muda constantemente de forma ao ritmo do coração. Os fotodíodos detetam a diferença entre «mais luz» e «menos luz» e traduzem-na em batimentos por minuto.

Até aqui, tudo muito elegante. O interessante é perceber por que razão tantas dessas luzes são verdes, em vez de terem qualquer outra cor disponível.

O sangue é vermelho por uma razão. A hemoglobina, a proteína que transporta o oxigénio, absorve determinados comprimentos de onda da luz e reflete outros. A luz vermelha é mais refletida, razão pela qual o sangue e, de forma perturbadora, as feridas abertas têm o aspeto que têm. Já a luz verde é absorvida com muito mais intensidade. Os designers de relógios inteligentes tiram pleno partido desta particularidade.

Faça incidir luz verde sobre pele bem irrigada, e a hemoglobina comporta-se como um convidado demasiado entusiasmado num bar aberto. Absorve os fotões com avidez. Entre batimentos, quando há um pouco menos de sangue nesses minúsculos vasos, é refletida mais luz. Durante um batimento, quando as artérias e os capilares se enchem de sangue fresco, é refletida menos luz, porque uma maior quantidade é absorvida. É esta oscilação entre uma reflexão elevada e uma reflexão reduzida que permite ao relógio obter um sinal de pulsação claro e inequívoco.

A profundidade também é importante. Em comparação com a luz vermelha ou infravermelha, a luz verde não penetra muito profundamente nos tecidos. Em vez disso, interage sobretudo com os capilares próximos da superfície. Para um dispositivo usado no pulso, isto não é uma limitação, mas sim uma vantagem. O relógio procura obter informações sobre os vasos superficiais, e não sobre os mais profundos, porque estas redes vasculares superficiais fornecem uma imagem nítida e de elevado contraste de cada batimento cardíaco. Estudos que comparam diferentes comprimentos de onda concluem repetidamente que a luz verde refletida à superfície da pele proporciona um excelente sinal para monitorizar a frequência cardíaca nesta configuração.

Depois, há ainda a questão do movimento. O pulso não é propriamente um local tranquilo. Balança-o enquanto caminha, roda-o ao levantar pesos e, por acidente, bate com ele em objetos. Tudo isto introduz ruído no sinal ótico. Na configuração refletora utilizada pelos dispositivos vestíveis de consumo, a luz verde tende a ser ligeiramente mais resistente a este caos do que a luz vermelha ou infravermelha de comprimento de onda único, isoladamente, razão pela qual a maioria dos dispositivos convencionais recorre a ela para monitorizar a frequência cardíaca no dia a dia, sobretudo durante o exercício físico.

E, para além da biologia, há algo ainda mais convincente para os engenheiros: os LED verdes são baratos, tecnologicamente maduros e eficientes. Podem funcionar com uma potência relativamente baixa e, ainda assim, produzir um sinal suficientemente forte para ser lido pelo sensor, o que permite manter o módulo compacto e a autonomia da bateria dentro de limites razoáveis.

Assim, a luz verde desempenha três funções ao mesmo tempo. Produz um sinal de pulsação forte e bem definido, interage eficazmente com as partes da circulação que o relógio consegue efetivamente detetar e faz tudo isto sem esgotar a bateria até à hora de almoço.

Se observar atentamente a parte de trás de um smartwatch topo de gama, poderá reparar noutros LED junto aos verdes. Normalmente, são vermelhos. Por vezes, há também infravermelhos de maior comprimento de onda, quase invisíveis. O relógio não está a entrar no espírito festivo. Está apenas a mudar de técnica.

A luz verde é excelente para medir a frequência cardíaca à superfície. No caso das medições do oxigénio no sangue — a famosa leitura de SpO₂, que promete indicar até que ponto a hemoglobina está a reter o oxigénio —, o problema é diferente. A hemoglobina oxigenada e a desoxigenada absorvem a luz vermelha e infravermelha de forma diferente, sobretudo a uma profundidade ligeiramente maior no tecido. Os dispositivos tiram partido deste fenómeno, emitindo dois comprimentos de onda sobre a pele e comparando a quantidade de cada um que é refletida. Esta proporção permite-lhes estimar a saturação de oxigénio de uma forma que reproduz, aproximadamente, o funcionamento do oxímetro de pulso tradicional colocado na ponta do dedo.

Os infravermelhos têm outra vantagem discreta: são menos visíveis. Os relógios podem utilizar LED infravermelhos para efetuar medições da frequência cardíaca em segundo plano com baixo consumo de energia, bem como outras formas de monitorização passiva, sem iluminarem o pulso como uma pequena discoteca a cada poucos minutos. A Apple, por exemplo, utiliza LED verdes para medições ativas e de elevada precisão quando o utilizador as solicita ou inicia um treino, e infravermelhos para verificações periódicas mais discretas em segundo plano.

Os investigadores estão cada vez mais entusiasmados com a combinação das três cores. A fotopletismografia multicomprimento de onda — uma expressão bem comprida — significa, essencialmente, que o relógio emite luz verde, vermelha e infravermelha, deixando depois que os algoritmos extraiam um conjunto mais rico de informações sobre o fluxo sanguíneo, a rigidez arterial e outros indicadores cardiovasculares que deixam os médicos muito entusiasmados e a maioria das pessoas ligeiramente cansada.

For all its charms, green light is not flawless, and the industry has finally begun to admit it out loud.

A pele não é opticamente neutra. A melanina, o pigmento responsável pelo tom da pele, também absorve luz, sendo essa absorção particularmente evidente na zona verde do espetro. Na prática, isto significa que um relógio que emita luz de LED verde sobre uma pele mais escura poderá captar um sinal mais fraco e com mais ruído do que numa pele mais clara, porque uma maior quantidade de luz é absorvida antes de chegar aos vasos sanguíneos e uma maior parte da luz refletida se perde no percurso de regresso.

Vários estudos e revisões realizados nos últimos anos salientaram que a medição da frequência cardíaca através de PPG em dispositivos usados no pulso pode ser menos precisa em tons de pele mais escuros, sobretudo durante movimentos vigorosos. O problema não é a tecnologia deixar completamente de funcionar, mas sim o aumento da margem de erro. As leituras podem apresentar atrasos ou desvios, os treinos podem registar picos ou quedas ligeiramente implausíveis e a confiança do dispositivo nas suas próprias medições diminui de forma impercetível.

A resposta do segmento mais exigente do mercado tem seguido duas vias. Em primeiro lugar, mais cores. A combinação do verde com o vermelho e os infravermelhos ajuda a compensar a forma como os diferentes comprimentos de onda interagem com a melanina e o sangue. Em segundo lugar, software melhor. Os algoritmos mais recentes procuram ter explicitamente em conta as diferenças de tom de pele, movimento e perfusão, filtrando mais ruído e recorrendo ao histórico e ao contexto para decidir em que dados confiar. Não é magia, nem é perfeito, mas é, pelo menos, o reconhecimento de que «um LED serve para todos» nunca seria o fim da história.

Se tem a pele mais escura e nota que, por vezes, o seu relógio apresenta valores diferentes dos de uma cinta peitoral durante os sprints, não é impressão sua. A indústria está, lentamente, a tentar recuperar o atraso.

From a user’s perspective, the green light on the back of a smartwatch is simply the optical equivalent of a stethoscope. It is how the device keeps track of your heart without resorting to wires and electrodes. The fact that it looks like a nightclub for ants is incidental.

Quando inicia um treino e sente o relógio ficar ligeiramente mais quente em contacto com a pele, esses LED verdes emitem impulsos rápidos para recolher o máximo de dados possível. Durante um dia passado à secretária, podem emitir impulsos curtos e ocasionais para manter atualizados o seu ritmo cardíaco em repouso e as tendências de fundo. À noite, dependendo das definições, podem passar várias horas a efetuar medições suaves para estimar as fases do sono, enquanto os sensores de luz vermelha ou infravermelha são utilizados para verificar a saturação de oxigénio.

Tudo isto funciona quer o telemóvel esteja por perto ou não. O telemóvel ajuda em tarefas mais exigentes, como registar percursos por GPS, sincronizar gráficos, enviar notificações e carregar dados para aplicações, mas o sensor em si não precisa dele. A maioria dos relógios consegue continuar a medir, armazenar e apresentar a sua frequência cardíaca no momento, como um pequeno laboratório autónomo preso ao pulso. Só mais tarde, quando volta a entrar no alcance do Bluetooth ou se liga a uma rede Wi-Fi, é que tudo fica devidamente arquivado no registo a longo prazo.

Se a luz o incomodar no escuro, a maioria dos relógios permite limitar a medição contínua ou desativar determinadas funcionalidades, embora isso resulte em dados menos frequentes. Se notar marcas na pele por baixo do sensor, isso geralmente significa que a bracelete está demasiado apertada ou que os LED estão a demorar demasiado tempo a tentar obter um sinal devido a um ajuste pouco adequado. A tecnologia é engenhosa, mas continua a obedecer à velha regra da alfaiataria: justo, mas sem apertar.

O ponto importante é que a luz verde não é meramente estética. É a parte visível de todo um sistema ótico concebido para estimar o que o seu coração está a fazer a cada momento. A escolha da cor deve-se ao comportamento peculiar da hemoglobina, à ótica dos tecidos, aos artefactos de movimento e à química da bateria, e não ao gosto de um designer entediado.

Na prática, está a usar um pequeno projeto de investigação no pulso. Um projeto que, por acaso, também lhe diz as horas, paga o café e o lembra insistentemente de se levantar de vez em quando. O piscar verde é apenas o momento em que a ciência por detrás de tudo isso se torna brevemente visível.