看護ケア行為の自習を支援する要介護ロボットの開発

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24300079
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 太田 順 東京大学, 人工物工学研究センター, 教授 (50233127)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金井パック 雅子 東京有明医療大学, 看護学部, 教授 (50204532) ; 前田 樹海 東京有明医療大学, 看護学部, 教授 (80291574) ; 桑原 教彰 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 准教授 (60395168)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 物理エージェント / 行動環境認識 / 知能ロボット / 感覚行動システム / 実世界情報処理 / 看護スキル / 自習システム / 患者搬送

Research Abstract

本研究では，患者を車椅子移乗する看護ケア動作を，看護学生が自習するための要介護ロボットを開発している．この要介護ロボットは、移乗の対象である，身体動作の不自由な患者動作を再現することを目指して開発している．ここでは，ロボットにより，患者と看護師間の物理的相互作用，具体的には力学的相互作用と音声的相互作用の両者を達成した．物理的相互作用については，受動関節のみから構成され外力により動く9関節，関節部にブレーキをつけロックすることができる4関節，アクチュエータにより能動的に駆動できる2関節の計15関節から構成される全身ロボットを設計，開発した．これはアクチュエータやブレーキの数をできるだけ減らす設計を行っている．この際，ポテンショメータ式の角度センサを肩や肘，膝関節の回転角度を検出するために利用し，アクチュエータとしてはステッピングモータを用いた．音声的相互作用については，音声認識システムとコントローラを連動させることで，看護師から呼びかけにこたえて，ロボットが自身の動きを変更する機能を付加した．たとえば，起立状態にあるロボットが，看護師の「座ってください」という呼びかけを音声認識して，膝のロックをはずして，看護師の補助を介して座位をとれるようになる，という意味である．提案ロボットの妥当性を評価するために，熟練看護師による車椅子移乗実験を行った．椅子に座っているロボットを一度起立させて，再度着席させる動作を行った．健常な人間に対して同じ看護ケア動作を生成した場合との患者の動きを比較することで，提案システムの妥当性を示した．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

・看護師と物理的に相互作用できる要介護ロボットを試作し，評価に結びつけることが出来た．力学的な相互作用と音声的な相互作用の両者を相互に依存する形式で実装することで，患者と同様な振る舞いを実現できた．
・看護師を対象とした実験を遂行することにより，提案システム（要介護ロボット）の評価をすることが出来た．

Strategy for Future Research Activity

・実験の評価結果に基づいて，試作した要介護ロボットが十分な機能を有しているかどうかを検証し，実際に教育に利用可能な要介護ロボットの設計に役立てる．
・熟練看護師ならびに看護学生を対象とした実験を行い，提案要介護ロボットの妥当性を検証する．

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

第一プロトタイピングロボットを用いた基礎的な実験の結果，要介護ロボットに新たな自由度を負荷する必要があることがわかった．結果として，ロボットの詳細設計，システム構成改良をする必要が生じた．
ロボット詳細設計，システム再構成を行い，再実験ならびに成果とりまとめを行う．

Research Products

• [Journal Article] Automatic evaluation of trainee nurses' patient transfer skills using multiple kinect sensors (2013)
  • Author(s): Huang,Zhifeng, Nagata,Ayanori, Kanai-Pak,Masako, Maeda,Jukai, Kitajima,Yasuko, Nakamura,Mitsuhiro, Aida,Kyoko, Kuwahara,Noriaki, Ogata,Taiki, & Ota,Jun
  • Journal Title: IEICE Transactions on Information and Systems Volume: E97-D(1) Pages: 107-118
  • DOI: 10.1587/transinf.E97.D.107
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 寝衣交換動作における患者の被動作を測定するためのマネキン開発 (2014)
  • Author(s): 永田 英憲, 黄 之峰, 片山 貴裕, 金井 Pak 雅子, 前田 樹海, 北島 泰子, 中村 充浩, 相田 京子, 桑原 教彰, 緒方 大樹, 太田 順
  • Organizer: 2014年度精密工学会春季大会学術講演会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20140318-20140320
• [Presentation] 複数の症状を再現可能な患者ロボットを用いた看護動作教育システム (2014)
  • Author(s): 片山 貴裕, 黄 之峰, 永田 英憲, 金井 Pak 雅子, 前田 樹海, 北島 泰子, 中村 充浩, 相田 京子, 桑原 教彰, 緒方 大樹, 太田 順
  • Organizer: 2014年度精密工学会春季大会学術講演会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 20140318-20140320
• [Presentation] Automatic measurement and evaluation system for bed-making activity for self-training (2013)
  • Author(s): Nagata,Ayanori, Huang,Zhifeng, Kanai-Pak,Masako, Maeda,Jukai, Kitajima,Yasuko, Nakamura,Mitsuhiro, Aida,Kyoko, Kuwahara,Noriaki, Ogata,Taiki, & Ota,Jun
  • Organizer: the 1st International Conference on Serviceology
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 20131016-20131018
• [Presentation] Design of a robot for patient transfer training (2013)
  • Author(s): Huang,Zhifeng, Nagata,Ayanori, Kanai-Pak,Masako, Maeda,Jukai, Kitajima,Yasuko, Nakamura,Mitsuhiro, Aida,Kyoko, Kuwahara,Noriaki, Ogata,Taiki, & Ota,Jun
  • Organizer: SICE Annual Conference 2013
  • Place of Presentation: Nagoya
  • Year and Date: 20130914-20140917
• [Presentation] 看護学生の自己学習支援ツールによる学習効果と教材タイプへの選好 (2013)
  • Author(s): 北島 泰子, 山下 雅子, 中村 充浩, 前田 樹海, 相田 京子, 金井Pak 雅子, 黄 之峰, 永田 英憲, 緒方 大樹, 桑原 教彰, 太田 順
  • Organizer: 第14回日本医療情報学会看護学術大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 20130712-20130713
• [Presentation] 看護ケアスキルの自習を支援するシステムの開発 (2013)
  • Author(s): 太田 順，金井Pak 雅子，前田樹海，北島泰子，中村充浩，相田 京子，桑原 教彰，緒方 大樹，黄之峰，永田英憲
  • Organizer: 2013年度サービス学会第1回国内大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 20130428-20130429
• [Book] Digital Human Modeling and Applications in Health, Safety, Ergonomics, and Risk Management. Healthcare and Safety of the Environment and Transport, DHM/HCII 2013, Part I, LNCS 8025 (2013)
  • Author(s): Huang, Zhifeng, Nagata, Ayanori, Kanai-Pak, Masako, Maeda, Jukai, Kitajima, Yasuko, Nakamura, Mitsuhiro, Aida, Kyoko, Kuwahara, Noriaki, Ogata, Taiki, & Ota, Jun
  • Total Pages: 412
  • Publisher: Springer
• [Book] Digital Human Modeling and Applications in Health, Safety, Ergonomics, and Risk Management. Healthcare and Safety of the Environment and Transport, DHM/HCII 2013, Part I, LNCS 8025 (2013)
  • Author(s): Nagata, Ayanori, Huang, Zhifeng, Kanai-Pak, Masako, Maeda, Jukai, Kitajima, Yasuko, Nakamura, Mitsuhiro, Aida, Kyoko, Kuwahara, Noriaki, Ogata, Taiki, & Ota, Jun
  • Total Pages: 412
  • Publisher: Springer
• [Book] Digital Human Modeling and Applications in Health, Safety, Ergonomics, and Risk Management. Healthcare and Safety of the Environment and Transport, DHM/HCII 2013, Part I, LNCS 8025 (2013)
  • Author(s): Nakamura, Mitsuhiro, Kitajima, Yasuko, Ota, Jun, Ogata, Taiki,Huang, Zhifeng, Nagata, Ayanori, Aida, Kyoko, Kuwahara, Noriaki, Maeda, Jukai, & Kanai-Pak, Masako
  • Total Pages: 412
  • Publisher: Springer
• [Remarks] 東京大学人工物工学研究センター移動ロボティクス研究室
  • URL: http://www.race.u-tokyo.ac.jp/otalab/index-j.htm