Robotica intelligente per l'assistenza agli anziani a Hong Kong (i-REACH)

Questo studio mira a fornire una soluzione robotica intelligente per assistere la mobilità e la manipolabilità degli anziani. Utilizzando un nuovo approccio allo sviluppo di UC3, i ricercatori studieranno sistematicamente i requisiti degli utenti anziani per formulare specifiche tecniche per la progettazione di sistemi robotici indossabili personalizzati. Nello specifico, svilupperemo: (1) un nuovo approccio allo sviluppo di UC3 per identificare i requisiti ei vincoli per la mobilità e la manipolabilità degli anziani basato su studi gerontecnologici e fisiologici; (2) un robot indossabile guidato da sensori personalizzato per l'assistenza agli anziani; (3) un sistema di test interattivo integrato per sostenere lo sviluppo di un'assistenza agli anziani abilitata da robot intelligenti e per migliorare significativamente le prestazioni e la sicurezza; e (4) un ambiente sperimentale per testare, valutare e dimostrare i sistemi sviluppati, sottolineando il miglioramento significativo della mobilità e della manipolabilità degli anziani.

Per migliorare la mobilità e la manipolabilità umana, è necessario che un dispositivo robotico indossabile abbia una certa rigidità per supportare il corpo umano o sostenere un carico esterno. Ispirati dalla flessibilità di più fasci muscolari nei tessuti muscolari biologici, i ricercatori propongono di utilizzare più servomotori per formare giunti di guida distribuiti del robot indossabile di una struttura ibrida e per regolare la forza motrice e la velocità delle articolazioni coordinando l'uscita di ciascun motore in tempo reale. L'approccio UC3 inizia con uno studio psico-sociale e porta all'identificazione dei bisogni critici degli anziani descritti da parametri di progettazione basati sulla kinesiologia. Ciò fornirà le linee guida per lo sviluppo di robot di assistenza anziani intelligenti integrando nuovi robot indossabili ibridi morbidi/rigidi morbidi, un sistema di rilevamento intelligente e metodi di controllo. I robot verranno quindi testati e valutati in un ambiente incentrato sull'utente per consentire la fase successiva di miglioramento. I nostri sistemi saranno sviluppati sulla base di requisiti a tre livelli: (1) il livello fisiologico, coinvolgendo singoli elementi attivi; (2) il livello di azione della funzione; e (3) il livello di comportamento nell'esecuzione dei compiti.

Per informare il design del nostro dispositivo robotico indossabile, è essenziale comprendere le esigenze e i requisiti di compensazione degli utenti anziani nella loro vita quotidiana a livello di fisiologia, funzione e comportamento. 60 soggetti anziani saranno reclutati per l'esame. La valutazione dei bisogni dell'utente si tradurrà in un elenco di categorie di "movimento, compiti e comportamento" con gli scenari di "problemi di mobilità in casa e nella comunità" che gli anziani ritengono importanti e necessari per completare autonomamente la vita quotidiana. Sulla base degli studi psicosociali e dei test fisici e fisiologici effettuati nella piattaforma di test e valutazione di laboratorio, gli investigatori condurranno quantitativamente valutazioni dei bisogni e della compensazione per formulare requisiti tecnici per la progettazione e lo sviluppo del sistema. Inoltre, poiché i dati misurati continuano ad accumularsi, gli investigatori svilupperanno metodi di apprendimento automatico per stimare in modo efficiente schemi di compensazione affidabili basati su un piccolo insieme di dati misurati su un nuovo utente. Ciò accelererà notevolmente l'efficienza degli studi di compensazione quando il numero di utenti aumenta.

Per valutare il miglioramento dei nostri dispositivi indossabili, i ricercatori valuteranno quantitativamente il miglioramento della mobilità e della manipolabilità degli anziani mirati utilizzando un esperimento pre e post-implementazione. Un totale di 180 persone anziane provenienti dalle cliniche ambulatoriali e/o dalle unità di servizio comunitario per anziani saranno reclutate per gli studi sugli utenti in tre fasi, con 60 persone in ciascuna fase. I soggetti da reclutare nella Fase 2 e nella Fase 3 devono soddisfare i seguenti criteri di inclusione ed esclusione: (1) età pari o superiore a 65 anni; (2) punteggio SARC-F (misurazione della sarcopenia) uguale o superiore a 4; (3) punteggio SPPB inferiore a 11; (4) moderata compromissione della mobilità, cioè ADL tra 6 e 12; (5) in grado di comunicare in modo chiaro; e (6) nessun deterioramento cognitivo. I partecipanti utilizzeranno il sistema robotico e l'ambiente integrato per eseguire l'auto-cura quotidiana per scoprire problemi di funzionalità, usabilità e accettazione del prototipo del dispositivo robotico. Il sistema, connesso alle app mobili e a Internet, fungerà da piattaforma per misurare e registrare i dati su come i partecipanti si impegnano in attività prestabilite. L'esperimento durerà sei mesi e il risultato sarà valutato prima e dopo l'implementazione per confronto e validazione. I principali criteri di test includono le specifiche di progettazione per funzionalità e affidabilità, esperienze utente, sicurezza del sistema e privacy. Verranno misurate anche la capacità percepita e la fiducia dei partecipanti nello svolgere attività quotidiane di auto-cura, la qualità della vita e l'accettazione del sistema. La prima fase della valutazione si concentrerà sulla funzionalità e l'affidabilità del sistema individuale, misurando la stabilità dell'andatura utilizzando l'indice di ribaltamento del deambulatore, l'affaticabilità mediante il vettore di reazione della maniglia (HRV) e il centro di gravità. La seconda fase si concentrerà sulla valutazione delle prestazioni del sistema e dell'usabilità dell'IAE.

La partecipazione degli anziani reclutati dalle cliniche ambulatoriali e/o dalle unità di servizio comunitario per anziani ai test, ai sondaggi e/o ai colloqui non influirà sulla qualità dell'assistenza che ricevono. Nessun uso di droghe e cure mediche saranno coinvolti nello studio. Interventi, sondaggi e/o interviste non impongono alcun rischio fisico o medico ai partecipanti. L'unica preoccupazione è che i partecipanti possano sentirsi un po' stanchi dopo i test. I partecipanti possono ritirarsi volontariamente dallo studio in qualsiasi momento, senza fornire alcuna motivazione, le loro cure mediche o i loro diritti originali non saranno pregiudicati.

I ricercatori condurranno la seguente analisi per soddisfare le esigenze del progetto: analisi dell'utente, analisi fisiologica e sviluppo del sistema robotico. Per quanto riguarda l'analisi dell'utente, verranno utilizzati test chi-quadrato o t-test indipendenti per esaminare le differenze nelle caratteristiche di base tra adulti più anziani con diversi livelli di difficoltà di mobilità e manipolabilità. Inoltre, i ricercatori condurranno un'analisi di regressione per confrontare la differenza nei risultati tra gli anziani con diversi livelli di difficoltà di mobilità e manipolabilità. Saranno esaminati e riportati anche il tasso di assunzione, il tasso di abbandono ei dati mancanti. Per quanto riguarda l'analisi fisiologica, gli investigatori condurranno analisi anatomiche muscolari, analisi del movimento, analisi dell'andatura, analisi della pressione del piede e analisi dell'elettromiografia. Per quanto riguarda lo sviluppo del sistema robotico, i ricercatori condurranno analisi relative allo sviluppo e alle prestazioni dei sensori.

Il ricercatore principale sarà responsabile della conservazione dei dati personali durante e dopo lo studio. I dati contenenti identificativi personali saranno conservati 5 anni dopo la pubblicazione del primo paper derivante dal progetto di ricerca ei dati anonimizzati saranno conservati 10 anni dopo la pubblicazione del primo paper derivante dal progetto. Tutte le informazioni ottenute saranno utilizzate solo a scopo di ricerca. Tutti i dati verranno archiviati in una workstation crittografata e su cloud storage online protetto da password.