Playblow: conectando hardware, software e fisioterapia respiratória infantil

Playblow: conectando hardware, software e fisioterapia respiratória infantil

Como tornar um exercício respiratório mais interessante para uma criança?

Essa foi uma das perguntas que deram origem ao Playblow, projeto de pesquisa desenvolvido por uma equipe multidisciplinar envolvendo a Universidade Feevale e o Hospital da Criança Conceição.

O projeto partiu de um problema observado no contexto da fisioterapia respiratória infantil: exercícios ventilatórios importantes para o tratamento nem sempre são atividades interessantes para crianças.

A proposta do Playblow foi utilizar jogos digitais como uma interface para esses exercícios.

Em vez de controlar o jogo utilizando apenas uma tela sensível ao toque, determinadas ações seriam controladas pela própria respiração do jogador.

Para isso funcionar, entretanto, era necessário conectar dois mundos diferentes: um dispositivo físico capaz de detectar a respiração e um jogo executado em um smartphone.

Foi principalmente nessa integração entre hardware e software que desenvolvi meu trabalho dentro do projeto.

Transformando respiração em dados

O hardware do Playblow utiliza um sensor diferencial de pressão para detectar variações provocadas pela inspiração e pela expiração através de um bocal.

Uma placa ESP32 WEMOS processa essas informações e precisa transmiti-las continuamente para o dispositivo móvel onde o jogo está sendo executado.

O sensor utilizado durante o desenvolvimento foi o MPXV7025DP.

A partir da pressão medida pelo sensor era possível identificar o comportamento respiratório: valores positivos e negativos representavam diferentes direções do fluxo de ar, enquanto valores próximos de zero representavam a ausência de um movimento respiratório significativo.

Mas coletar esses valores era apenas uma parte do problema.

Era necessário fazer com que eles chegassem ao jogo de maneira suficientemente simples e estável para que desenvolvedores Unity pudessem utilizá-los.

Bluetooth Low Energy

Para a comunicação entre hardware e smartphone utilizamos Bluetooth Low Energy — BLE.

O ESP32 funcionava como servidor BLE, enquanto o smartphone estabelecia a conexão e recebia continuamente os dados.

A comunicação foi estruturada utilizando o Generic Attribute Profile — GATT, organizando os dados em serviços e características identificadas através de UUIDs.

No lado Android, foi desenvolvida uma biblioteca em Java responsável por localizar o dispositivo, estabelecer a conexão e disponibilizar os dados recebidos.

Testes realizados durante o desenvolvimento demonstraram comunicação estável entre o hardware e os dispositivos móveis em distâncias de até aproximadamente cinco metros, mais do que suficiente para o cenário de utilização previsto.

Fazendo Android conversar com Unity

O jogo foi desenvolvido utilizando a Unity.

Isso criou outro problema interessante: a camada responsável pela comunicação Bluetooth estava no ambiente Android, enquanto o jogo precisava consumir essas informações através de C#.

Para resolver isso, foi construída uma camada de integração utilizando Java Native Interface — JNI.

A biblioteca Android encapsulava a complexidade da comunicação BLE e disponibilizava uma interface reduzida para o Unity.

No lado C#, o jogo passou a conseguir utilizar funcionalidades nativas responsáveis pela conexão e leitura dos dados respiratórios sem precisar implementar novamente toda a comunicação Bluetooth.

Esse isolamento também tornou hardware, comunicação e jogo componentes mais independentes.

Da pressão para o jogo

Depois de percorrer todo esse caminho, uma ação física bastante simples poderia gerar uma cadeia relativamente complexa de processamento:

respiração → sensor de pressão → ESP32 → BLE → biblioteca Android → JNI → Unity → minijogo

No final dessa cadeia, a inspiração ou expiração da criança se transformava em uma ação dentro do jogo.

Entre os cenários desenvolvidos pelo projeto estavam minijogos nos quais a respiração controlava elementos e personagens dentro de um parque de diversões.

Um deles envolvia movimentar um barco utilizando a expiração. Outro utilizava inspiração e expiração em uma interação com um elefante e água.

O que o jogador via era apenas uma brincadeira.

Por trás dela existiam eletrônica, aquisição de dados, comunicação sem fio, integração Android e desenvolvimento de jogos trabalhando em conjunto.

Pesquisa aplicada

O Playblow não permaneceu apenas como um protótipo técnico.

Em maio de 2025, o projeto realizou uma pesquisa aplicada com seis pacientes pediátricos na brinquedoteca do Hospital da Criança Conceição, avaliando a experiência de utilização dos minijogos pelos participantes e pelo fisioterapeuta.

Os resultados e observações levantados durante o projeto também apontaram caminhos para trabalhos futuros, incluindo melhorias no hardware, novos minijogos, armazenamento do histórico das sessões e ferramentas de acompanhamento dos dados.

É importante fazer uma distinção: o objetivo do projeto era investigar o Playblow como ferramenta de apoio e engajamento no contexto da fisioterapia respiratória. O desenvolvimento de um jogo não demonstra, por si só, eficácia clínica.

Iniciação científica

Minha participação no Playblow também representou minha experiência como bolsista de iniciação científica na Universidade Feevale.

Além do desenvolvimento técnico, o projeto resultou em trabalhos e apresentações científicas.

Em 2024 fui autor do trabalho “Uma biblioteca Java para leitura de dados de um sensor de pressão”, apresentando a arquitetura utilizada para transmitir ao Playblow os dados de inspiração e expiração coletados pelo hardware.

Também desenvolvi e apresentei o trabalho “Um hardware para uso como espirômetro de incentivo”, que recebeu o primeiro lugar na área de Ciências Criativas e Tecnológicas da Feira de Iniciação Científica do 16º Inovamundi da Universidade Feevale.

A experiência mostrou uma dimensão diferente do desenvolvimento de software: não bastava fazer o código funcionar isoladamente. O sistema precisava conversar com sensores, microcontroladores, diferentes dispositivos Android, Unity e, principalmente, fazer sentido dentro de um problema real estudado por uma equipe multidisciplinar.

Encerrando minha participação

Minha participação no Playblow ocorreu entre 2023 e 2025.

Foi um projeto no qual pude trabalhar simultaneamente com software e hardware, atravessando desde aquisição de sinais e programação de microcontroladores até protocolos de comunicação, Android e integração com uma game engine.

Também foi meu primeiro contato mais profundo com pesquisa aplicada e desenvolvimento tecnológico dentro de uma equipe formada por pessoas de diferentes áreas.

Ao encerrar minha participação, o resultado mais importante para mim não foi apenas um dispositivo ou uma biblioteca específica.

Foi entender como diferentes camadas de tecnologia podem ser conectadas para transformar um fenômeno físico — nesse caso, simplesmente inspirar e expirar — em informação digital e, finalmente, em uma interação dentro de um software.

Publicações e referências do projeto

LARENTIS, Andrêsa Vargas et al. Play Blow - Um Jogo para Auxiliar na Fisioterapia Respiratória. XXIV Simpósio Brasileiro de Computação Aplicada à Saúde — SBCAS, 2024. DOI: 10.5753/sbcas.2024.2769.

KURTZ, Diego Monroe; CARVALHO, Juliano Varella de; BEZ, Marta Rosecler; LARENTIS, Andrêsa Vargas; SILVA, Vandersilvio da; SCHNEIDER, Rafael Schmidt; FRANCO, Gabriel Rodrigues. Play Blow: da brincadeira ao jogo sério, uma inovação tecnológica em saúde. Cadernos de Ensino e Pesquisa em Saúde, v. 4, n. Supl. 2, p. 51, 2024.

LARENTIS, Andrêsa Vargas; SCHNEIDER, Rafael Schmidt; FRANCO, Gabriel Rodrigues; SILVA, Vandersilvio da. Uma biblioteca Java para leitura de dados de um sensor de pressão. Inovamundi 2024, Universidade Feevale.

Desenvolvimento de um jogo digital para motivar pacientes em tratamento através da fisioterapia respiratória. Anais Estendidos do Simpósio Brasileiro de Jogos e Entretenimento Digital — SBGames, 2024. DOI: 10.5753/sbgames_estendido.2024.240653.

Outras referências

Universidade Feevale. Feevale desenvolverá game para ajudar crianças com problemas respiratórios. 2022.

Universidade Feevale. Feevale reconhece os destaques do 16º Inovamundi. 2024.

Jornal do Almoço / RBS TV. Jogo digital transforma fisioterapia infantil em brincadeira no Hospital Criança Conceição.