홍콩의 노인 지원을 위한 지능형 로봇 (i-REACH)
연구 개요
상세 설명
본 연구는 노인의 이동성과 조작성을 보조하기 위한 지능형 로봇 솔루션을 제공하는 것을 목표로 합니다. 조사관은 새로운 UC3 개발 접근 방식을 사용하여 노인 사용자의 요구 사항을 체계적으로 연구하여 맞춤형 웨어러블 로봇 시스템 설계를 위한 기술 사양을 공식화합니다. 특히, 우리는 다음을 개발할 것입니다: (1) 노년기 기술 및 생리학적 연구를 기반으로 노인의 이동성과 조작성에 대한 요구 사항과 제약을 식별하기 위한 새로운 UC3 개발 접근 방식; (2) 노인 지원을 위한 맞춤형 센서 구동 웨어러블 로봇; (3) 지능형 로봇 지원 노인 지원 개발을 지원하고 성능과 안전성을 크게 향상시키기 위한 통합 대화형 테스트 시스템 (4) 개발된 시스템을 테스트, 평가 및 시연하기 위한 실험 환경, 고령자의 이동성과 조작 가능성의 현저한 향상을 강조합니다.
인간의 이동성과 조작성을 향상시키기 위해서는 웨어러블 로봇 장치가 인체를 지지하거나 외부 하중을 견딜 수 있는 일정한 강성을 가져야 합니다. 생물학적 근육 조직의 다중 근육 다발의 유연성에서 영감을 얻어 하이브리드 구조의 웨어러블 로봇의 분산 구동 관절을 형성하기 위해 다중 서보 모터를 사용하고 각 모터의 출력을 조정하여 관절의 구동력과 속도를 조절하는 것을 제안합니다. 실시간. UC3 접근 방식은 심리사회적 연구로 시작하여 운동 요법 기반 설계 매개변수로 설명된 노인의 중요한 요구 사항을 식별합니다. 이는 새로운 하이브리드 소프트/리지드 소프트 웨어러블 로봇, 지능형 감지 시스템 및 제어 방법을 통합하여 지능형 노인 보조 로봇 개발을 위한 지침을 제공할 것입니다. 그런 다음 사용자 중심 환경에서 로봇을 테스트하고 평가하여 다음 단계의 개선을 가능하게 합니다. 우리 시스템은 세 가지 수준의 요구 사항을 기반으로 개발될 것입니다. (1) 개별 활성 요소를 포함하는 생리 수준; (2) 행동의 기능 수준; 및 (3) 작업 수행의 행동 수준.
우리의 웨어러블 로봇 장치의 설계를 알리기 위해서는 일상 생활에서 노인 사용자의 생리, 기능 및 행동 수준에서 요구 사항과 보상 요구 사항을 이해하는 것이 필수적입니다. 60명의 노인 피험자가 시험을 위해 모집될 것입니다. 사용자 요구 평가는 노인들이 독립적인 일상 생활을 완료하는 데 중요하고 필요하다고 생각하는 "가정 및 지역 사회의 이동성 문제" 시나리오와 함께 "움직임, 작업 및 행동" 범주 목록을 생성합니다. 실험실 테스트 및 평가 플랫폼에서 수행된 심리사회적 연구와 물리적 및 생리학적 테스트를 기반으로 조사관은 요구 및 보상 평가를 정량적으로 수행하여 시스템 설계 및 개발을 위한 기술적 요구 사항을 공식화합니다. 또한 측정 데이터가 계속 축적됨에 따라 조사관은 새로운 사용자에 대한 작은 측정 데이터 세트를 기반으로 신뢰할 수 있는 보상 체계를 효율적으로 추정하는 기계 학습 방법을 개발할 것입니다. 이것은 사용자 수가 증가할 때 보상 연구의 효율성을 크게 가속화할 것입니다.
개선을 위한 웨어러블 장치를 평가하기 위해 조사자는 구현 전후 실험을 사용하여 대상 노인의 이동성 및 조작성 향상을 정량적으로 평가할 것입니다. 외래 환자 진료소 및/또는 노인 지역 사회 서비스 부서에서 총 180명의 노인이 각 단계에서 60명씩 3단계에 걸쳐 사용자 연구를 위해 모집됩니다. 2상 및 3상에서 모집할 피험자는 다음 포함 및 제외 기준을 충족해야 합니다. (1) 65세 이상; (2) SARC-F 점수(근감소증 측정) 4 이상; (3) SPPB 점수 11 미만; (4) 중등도 이동성 장애, 즉 ADL 6~12; (5) 명확한 의사소통이 가능하다. (6) 인지 장애 없음. 참가자는 로봇 시스템과 통합 환경을 사용하여 일상적인 자기 관리를 수행하여 로봇 장치 프로토타입의 기능, 사용성 및 수용 문제를 발견합니다. 모바일 앱과 인터넷에 연결된 이 시스템은 참가자가 미리 지정된 활동에 참여하는 방식에 대한 데이터를 측정하고 기록하는 플랫폼 역할을 합니다. 실험은 6개월 동안 지속되며 결과는 비교 및 검증을 위해 구현 전후에 평가됩니다. 주요 테스트 기준에는 기능 및 안정성, 사용자 경험, 시스템 보안 및 개인 정보 보호에 대한 설계 사양이 포함됩니다. 일상적인 자가 관리 활동, 삶의 질 및 시스템 수용을 수행하는 참가자의 인식된 능력 및 자신감도 측정됩니다. 평가의 첫 번째 단계는 개별 시스템의 기능과 신뢰성에 초점을 맞추고 보행기 기울임 지수를 사용한 보행 안정성, 핸들 반응 벡터(HRV)에 의한 피로도 및 무게 중심을 측정합니다. 두 번째 단계는 시스템 성능과 IAE의 유용성을 평가하는 데 중점을 둘 것입니다.
외래 환자 진료소 및/또는 노인 지역 사회 서비스 부서에서 모집한 노인의 테스트, 설문 조사 및/또는 인터뷰 참여는 그들이 받는 치료의 질에 영향을 미치지 않습니다. 연구에는 약물 사용 및 의학적 치료가 포함되지 않습니다. 개입, 설문 조사 및/또는 인터뷰는 참가자에게 신체적 또는 의료적 위험을 부과하지 않습니다. 유일한 우려는 참가자가 테스트 후 약간 피곤함을 느낄 수 있다는 것입니다. 참가자는 언제든지 이유를 밝히지 않고 자발적으로 연구에서 탈퇴할 수 있으며, 그들의 의료 또는 원래 권리는 영향을 받지 않습니다.
조사관은 프로젝트 요구에 맞게 사용자 분석, 생리학적 분석 및 로봇 시스템 개발과 같은 분석을 수행합니다. 사용자 분석과 관련하여 카이 제곱 또는 독립 t-검정을 사용하여 다양한 수준의 이동성 및 조작성 어려움을 가진 노인 간의 기본 특성 차이를 조사합니다. 또한 조사관은 다양한 수준의 이동성 및 조작성 어려움을 가진 노인 간의 결과 차이를 비교하기 위해 회귀 분석을 수행할 것입니다. 채용률, 탈락률, 결측자료 등도 조사하여 보고한다. 생리학적 분석은 근육해부학적 분석, 동작분석, 보행분석, 족압분석, 근전도분석을 실시한다. 로봇 시스템 개발과 관련하여 조사관은 센서 개발 및 성능과 관련된 분석을 수행합니다.
연구 책임자는 연구 도중 및 이후에 개인 데이터를 보관할 책임이 있습니다. 개인 식별 정보가 포함된 데이터는 연구 프로젝트에서 발생한 첫 번째 논문 출판 후 5년 동안 보관되며, 익명화된 데이터는 프로젝트에서 발생한 첫 번째 논문 출판 후 10년 동안 보관됩니다. 얻은 모든 정보는 연구 목적으로만 사용됩니다. 모든 데이터는 암호화된 워크스테이션과 암호로 보호되는 온라인 클라우드 스토리지에 저장됩니다.
연구 유형
등록 (예상)
단계
- 해당 없음
연락처 및 위치
연구 연락처
- 이름: Vivian W.Q. Lou, PhD
- 전화번호: 2831-5334/3917-4835
- 이메일: wlou@hku.hk
연구 장소
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Hong Kong, 홍콩, 999777
- 모병
- The University of Hong Kong
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연락하다:
- Clio. Y.M. Cheng
- 전화번호: 2831-5227
- 이메일: cliocym@connect.hku.hk
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참여기준
자격 기준
공부할 수 있는 나이
건강한 자원 봉사자를 받아들입니다
연구 대상 성별
설명
참조 그룹 참가자:
포함 기준:
- 65세 이상
- SARC-F 점수(근감소증 측정) 4 미만
- 명확한 커뮤니케이션 가능
- 인지 장애 없음
제외 기준:
- 골다공증
- 척추, 무릎, 엉덩이 및 발목 관절 수술의 역사
중재 그룹 참가자:
포함 기준:
- 65세 이상
- SARC-F 점수(근감소증 측정) 4 이상
- 실험실 환경에서 독립적으로 실험을 수행할 수 있음
- 명확한 커뮤니케이션 가능
- 인지 장애 없음
제외 기준:
- 골다공증
- 척추, 무릎, 엉덩이 및 발목 관절 수술의 역사.
공부 계획
연구는 어떻게 설계됩니까?
디자인 세부사항
- 주 목적: 지원_케어
- 할당: NA
- 중재 모델: 단일_그룹
- 마스킹: 없음
무기와 개입
참가자 그룹 / 팔 |
개입 / 치료 |
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실험적: 개입 그룹
이동 및/또는 조작에 어려움이 없는 노인은 참조 그룹으로 취급되며 이동 및/또는 조작에 어려움이 있는 노인은 로봇 시스템과 통합 환경을 사용하여 일상적인 자가 관리를 수행합니다.
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참가자는 로봇 시스템과 통합 환경을 사용하여 일상적인 자기 관리를 수행하여 로봇 장치 프로토타입의 기능, 유용성 및 수용 문제를 발견합니다.
모바일 앱과 인터넷에 연결된 이 시스템은 참가자가 미리 지정된 활동에 참여하는 방식에 대한 데이터를 측정하고 기록하는 플랫폼 역할을 합니다.
실험은 6개월 동안 지속되며 결과는 비교 및 검증을 위해 구현 전후에 평가됩니다.
주요 테스트 기준에는 기능 및 안정성, 사용자 경험, 시스템 보안 및 개인 정보 보호에 대한 설계 사양이 포함됩니다.
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연구는 무엇을 측정합니까?
주요 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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하지 기능
기간: 6 개월
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하지 기능은 SPPB(Short Physical Performance Battery)로 평가됩니다.
SPPB는 보행 속도, 의자 서기 및 균형 테스트의 결과를 결합한 측정 그룹입니다.
점수 범위는 0(최악의 성능)에서 12(최상의 성능)까지입니다.
보행 속도 테스트의 총 점수 범위는 0(걸을 수 없음)에서 4(시간이 4.82초 미만인 경우)입니다.
체어 스탠드 테스트의 총 점수 범위는 0(5개의 체어 스탠드를 완료할 수 없거나 > 60초 내에 스탠드를 완료할 수 없음)에서 4(의자 서 있는 시간이 11.19초 이하인 경우)입니다.
균형 테스트에서 참가자들은 총 세 가지 균형 테스트를 수행합니다.
첫째, 0(시도하지 않음/10초 동안 유지하지 않음)에서 1(10초 동안 유지)까지 나란히 서 있습니다.
둘째, 0(시도하지 않음/10초 동안 유지하지 않음)에서 1(10초 동안 유지)까지의 세미 탠덤 스탠드입니다.
셋째, 0(시도하지 않음/3초 미만 유지)에서 2(10초 동안 유지)까지의 탠덤 스탠드입니다.
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6 개월
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2차 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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최대 손잡이 강도
기간: 6 개월
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최대 손잡이 강도는 다음 절차에 따라 평가됩니다.
조사관은 손잡이 강도 테스트를 수행하기 위해 Jamar Smart Digital Hand Dynamometer 또는 Baseline 12-0286 Electronic Smedly Hand Dynamometer를 준비합니다.
조사관은 번갈아 가며 각 손의 최대 악력을 세 번 측정합니다.
조사관은 6번의 시도 중 가장 큰 힘을 기록하고 이를 최대 손잡이 힘으로 간주합니다.
측정 단위는 kg입니다.
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6 개월
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무릎 최대 자발적 수축(MVC)
기간: 6 개월
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무릎 최대 자발적 수축(MVC)은 다음 절차에 따라 평가됩니다.
조사관은 측면 복사뼈 위 50-100mm에서 경골 뼈의 앞쪽에 접촉하는 기둥에 고정된 Lafayette Instrument(모델 01165)의 휴대용 동력계(HHD)와 함께 VITOX Fitness의 무릎 확장 기계를 사용할 것입니다.
조사관은 각 다리의 HHD를 독립적으로 두 번 사용하여 MVC를 측정하여 더 약한 다리를 식별합니다.
다음으로 조사관은 참가자들에게 약한 다리에 대해 아이소메트릭 무릎 확장 테스트를 수행하고 HDD를 사용하여 4개의 무릎 각도(즉,
90°, 66°, 42° 및 18°).
측정 단위는 kgf입니다.
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6 개월
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보행 동작 분석 - 케이던스, 걸음 길이, 보폭, 반대쪽 발 접촉 및 발 떼기
기간: 6 개월
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(a) 케이던스(step/s), (b) 보폭(cm), (c) 보폭(cm), (d) 반대편 발 접촉( %) 및 (e) 발 오프(%).
케이던스 또는 보행 속도는 초당 단계로 계산됩니다3.
보폭은 한 발의 최초 접촉점과 반대쪽 발의 최초 접촉점 사이의 거리입니다.
보폭은 동일한 발이 처음 접촉하는 연속적인 지점 사이의 거리입니다.
반대쪽 발 접촉은 반대쪽 발의 뒤꿈치가 지면에 닿는 반면 기준 발의 발가락은 여전히 지면에 닿아 이중 지지를 제공합니다.
풋오프는 몸의 전진 추진을 준비하기 위해 뒤꿈치가 지면에서 뜨기 시작하는 순간이다.
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6 개월
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균형 능력
기간: 6 개월
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균형 능력은 인간 발 아래의 동적 힘 분포를 측정할 수 있는 자체 개발 균형 센서로 측정됩니다.
이 밸런스 센서는 FTIR(Frustrated Total Internal Reflection)이라는 광학 원리로 작동하며, 이는 로봇용 촉각 센서 개발에 널리 적용되었습니다.
발 아래의 힘 분포는 밸런스 센서에 설치된 카메라에 의해 이미지로 기록되므로 힘 분포 변화 정보는 비디오에 인코딩됩니다.
균형 테스트 중 평균 중심으로부터의 분산은 균형 능력의 지표로 사용됩니다.
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6 개월
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공동 작업자 및 조사자
연구 기록 날짜
연구 주요 날짜
연구 시작 (실제)
기본 완료 (예상)
연구 완료 (예상)
연구 등록 날짜
최초 제출
QC 기준을 충족하는 최초 제출
처음 게시됨 (실제)
연구 기록 업데이트
마지막 업데이트 게시됨 (실제)
QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출
마지막으로 확인됨
추가 정보
이 연구와 관련된 용어
기타 연구 ID 번호
- T42-717/20-R
개별 참가자 데이터(IPD) 계획
개별 참가자 데이터(IPD)를 공유할 계획입니까?
IPD 계획 설명
IPD 공유 기간
IPD 공유 액세스 기준
IPD 공유 지원 정보 유형
- 연구_프로토콜
- CSR
약물 및 장치 정보, 연구 문서
미국 FDA 규제 의약품 연구
미국 FDA 규제 기기 제품 연구
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