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Robot patient system that dramatically improves learning transferability by the effect of a patient view

Research Project

Project/Area Number 20H04261
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 61050:Intelligent robotics-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Ota Jun  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50233127)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 金井パック 雅子  関東学院大学, 看護学研究所, 客員研究員 (50204532)
桑原 教彰  京都工芸繊維大学, 情報工学・人間科学系, 教授 (60395168)
前田 樹海  東京有明医療大学, 看護学部, 教授 (80291574)
緒方 大樹  東京工業大学, 情報理工学院, 特任准教授 (80598037)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Keywordsロボット工学 / 看護学 / 学習 / 車椅子移乗 / リスク評価 / アドミッタンス制御 / ロボット / 転移学習 / 動作計測 / 学習転移性
Outline of Research at the Start

看護師が看護ケアを的確に遂行するために,多様な患者に対する看護ケア技術を自身の経験していない別の患者にも適用できること(学習の転移性獲得)が重要である.本研究では,身体介助の学習を対象とし,患者ロボットに埋め込まれたセンサによって,介助されている患者の状態を,学習者にフィードバックする看護ケア学習システムを開発する.
このシステムは,学習者が,患者や自身を客観的に認知し,患者の状態に合わせたケアを提供できる能力を養うことを目指している.これより,学習の転移性の飛躍的向上を期待するものである.動作計測実験,患者ロボット試作,患者ロボット実験により提案システムの妥当性を検証する.

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to improve nurses' caregiving skills against the background of scientific and technological advances and the increasing needs of the medical field. First, the risk phases of wheelchair transfer movements were identified based on risk assessment of actual accidents and near misses. Next, human standing movements were measured, and based on the data, the patient's behavior was modeled in the form of admittance control. It was confirmed that the robot was able to reproduce the patient's behavior. Learning with this robot will allow to improve the quality of wheelchair transfer techniques and ensure patient safety. By equipping the obtained robot with appropriate sensors, it is expected to provide the learner with the patient's point of view and contribute to the improvement of actual care techniques.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の学術的意義は、リスクアセスメントに基づいて特定の看護介助動作における危険局面を明らかにし、それを基に患者の安全を向上させるためのロボットシステムを開発した点にある。
社会的意義としては、看護師の身体負荷を軽減し、介助技術の質を向上させることで、医療現場の効率化と看護師の退職率低下に寄与する可能性が高い。さらに、患者ロボットを通じて看護師が得るフィードバックは、実際の患者ケアにおいてより適切な身体介助を行うための教育ツールとしても機能する。このように、研究成果は看護教育の質を高め、患者ケアの安全性と効率を同時に向上させることで、医療現場全体の質の向上に貢献している。

Report

(4 results)
  • 2023 Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Analysis of abnormal posture in patients with Parkinson's disease using a computational model considering muscle tones2023

    • Author(s)
      Omura Yuichiro、Togo Hiroki、Kaminishi Kohei、Hasegawa Tetsuya、Chiba Ryosuke、Yozu Arito、Takakusaki Kaoru、Abe Mitsunari、Takahashi Yuji、Hanakawa Takashi、Ota Jun
    • Journal Title

      Frontiers in Computational Neuroscience

      Volume: 17 Pages: 1-13

    • DOI

      10.3389/fncom.2023.1218707

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Learning Robot Motion in a Cluttered Environment Using Unreliable Human Skeleton Data Collected by a Single RGB Camera2023

    • Author(s)
      Takamido Ryota、Ota Jun
    • Journal Title

      IEEE Robotics and Automation Letters

      Volume: 8 Issue: 9 Pages: 5504-5511

    • DOI

      10.1109/lra.2023.3296930

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of Robot Patient Lower Limbs to Reproduce the Sit-to-Stand Movement with Correct and Incorrect Applications of Transfer Skills by Nurses2021

    • Author(s)
      Lin Chingszu、Ogata Taiki、Zhong Zhihang、Kanai-Pak Masako、Maeda Jukai、Kitajima Yasuko、Nakamura Mitsuhiro、Kuwahara Noriaki、Ota Jun
    • Journal Title

      Applied Sciences

      Volume: 11 Issue: 6 Pages: 2872-2872

    • DOI

      10.3390/app11062872

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Development and Validation of Robot Patient Equipped with an Inertial Measurement Unit and Angular Position Sensors to Evaluate Transfer Skills of Nurses2021

    • Author(s)
      Lin Chingszu、Ogata Taiki、Zhong Zhihang、Kanai-Pak Masako、Maeda Jukai、Kitajima Yasuko、Nakamura Mitsuhiro、Kuwahara Noriaki、Ota Jun
    • Journal Title

      International Journal of Social Robotics

      Volume: 13 Issue: 5 Pages: 899-917

    • DOI

      10.1007/s12369-020-00673-6

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Multistream Temporal Convolutional Network for Correct/Incorrect Patient Transfer Action Detection Using Body Sensor Network2021

    • Author(s)
      Zhong Zhihang、Lin Chingszu、Kanai-Pak Masako、Maeda Jukai、Kitajima Yasuko、Nakamura Mitsuhiro、Kuwahara Noriaki、Ogata Taiki、Ota Jun
    • Journal Title

      IEEE Internet of Things Journal

      Volume: 8 Issue: 23 Pages: 17000-17013

    • DOI

      10.1109/jiot.2021.3075477

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of a nursing skill training system based on manipulator variable admittance control2023

    • Author(s)
      Zhou,Yuhao, Takamido,Ryota, Kanai-Pak,Masako, Maeda,Jukai, Kitajima,Yasuko, Nakamura,Mitsuhiro, Kuwahara,Noriaki, Ogata,Taiki, & Ota,Jun
    • Organizer
      2023 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 車椅子移乗動作における患者の安全性を評価するための患者ロボットシステムの開発2022

    • Author(s)
      鈴木 暖, 高御堂 良太, 金井Pak 雅子, 前田 樹海, 北島 泰子, 中村 充浩, 桑原 教彰, 緒方 大樹, 太田 順
    • Organizer
      2022年度サービス学会 第10回 国内大会予稿集, A-2-1-01, (pp. 1-5). オンライン, 2022年3月7日~9日
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 車椅子移乗動作における患者ロボットの立ち上がり動作の制御則の提案2021

    • Author(s)
      鈴木 暖, 高御堂 良太, 金井 Pak 雅子, 前田 樹海, 北島 泰子, 中村 充浩, 桑原 教彰, 緒方 大樹, 太田 順
    • Organizer
      第39回日本ロボット学会学術講演会予稿集, RSJ2021AC1J2-07, (pp. 1-4), オンライン, 2021年9月8日~11日.
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Multi-attention deep recurrent neural network for nursing action evaluation using wearable sensor2020

    • Author(s)
      Zhong,Zhihang, Lin,Chingszu, Ogata,Taiki, & Ota,Jun
    • Organizer
      IUI ’20: Proceedings of the 25th International Conference on Intelligent User Interfaces
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 移動ロボティクス研究室ホームページ

    • URL

      https://otalab.race.t.u-tokyo.ac.jp/

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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