低成本机器人宠物对老年人和痴呆症患者的影响:范围综述

简介

痴呆症的发病率随年龄增长而增加[1]，因此，这是全球人口迅速老龄化所带来的最大挑战之一[2］．老年人和痴呆症患者特别容易受到社会孤立和孤独的影响[3.-5]，这会进一步使他们患上其他疾病，例如对感染的抵抗力下降[6，抑郁，认知功能进一步下降[7］．这一问题与当前的COVID-19大流行尤其相关[8]，那里的老年人大多被限制在家庭或寄宿护理设施中。因此，需要创新的解决方案来解决这一人群的心理社会需求。

随着技术的进步，社会机器人等有前途的创新已被开发出来，以提供情感支持和陪伴[9，10］．社交机器人可定义为“一种自主或半自主的机器人，它通过遵循预期与机器人互动的人期望的行为规范与人类互动和交流”[11］．机器人宠物是一种具有宠物或同伴动物外表和行为的社交机器人[12］．最近进行了一项系统检讨，以了解老年人在院舍与机器宠物互动的经验和影响[13］．在19项研究中总共确定了5种类型的宠物机器人，包括2只机器猫(NeCoRo和JustoCat)，一个像狗的机器人(AIBO)，一个像泰迪熊的机器人(CuDDler)和一个像海豹的机器人(Paro)。该综述表明，这些机器人宠物在社会心理领域有积极的好处，如减少焦虑，减少孤独，提高生活质量。这些发现与最近的另一项系统性综述一致，该综述同样发现了使用社交机器人在提高参与度和互动、减少老年人和痴呆症患者的孤独感方面的积极社会心理益处。14］．

尽管有积极的好处，但还有一些重要的问题可能会阻碍机器人宠物在研究环境之外的应用。一些作者认为，研究人员似乎对使用Paro [15，这是迄今为止在研究中部署最广泛的社交机器人之一[16］．Paro被设计成一种不熟悉的动物，以提高用户对它的接受度，其前提是与熟悉的动物相比，用户对它的先入之见或期望更少[17］．然而，值得考虑的是，设计偏好是独特的，可能因人而异。例如，最近的一项研究[15的研究表明，机器人专家选择帕罗作为他们的首选设计，而没有一个老年人选择它。相反，大多数人选择了“人人欢乐”(Joy for All, JfA)的机器猫和机器狗作为他们的首选设计，并且报告称，与帕罗(Paro)等不熟悉的机器宠物相比，他们更喜欢熟悉的设计。不现实的机器宠物，比如机器恐龙Pleo，也不受老年人的青睐。其他研究也证实了这种偏好[18-20.的研究中，老年人和痴呆症患者更喜欢更熟悉、更现实的机器人宠物，如猫或狗。因此，探索既熟悉又现实设计的宠物机器人的影响是有价值的。

采用机器宠物的另一个障碍与成本有关，这已被包括老年终端用户在内的多个关键利益攸关方广泛认为是一个务实的问题[21，家庭成员[18，组织和研究人员[22-24］．例如，每只Justocat的价格约为1350美元，一只AIBO的价格为3000美元，一只Paro的价格约为6000美元。因此，成本和负担能力会影响老年人和痴呆症患者平等获得此类创新的机会[25］．此外，社交机器人的高昂成本可能会使老年人很难拥有单独的社交机器人。相反，它们通常在用户之间共享[13］．这就引起了人们对卫生和感染控制的关注[22，26］．鉴于2019冠状病毒病，感染控制问题尤其重要，因为共享使用可能增加用户之间传播感染的风险[27，28］．事实上，最近有人建议不要在护理机构中共用机器宠物[29］．因此，探索低成本替代品是有价值的。

布拉德韦尔等[15识别出了几种市面上可以买到的机器宠物。其中，成本低、设计真实、熟悉的包括Perfect Petzzz宠物和JfA机器人宠物[15) (图1)．Perfect Petzzz猫狗售价在15- 35美元之间;然而，它们本质上是没有互动的，它们可能被认为是玩具，而不是社交机器人。30.］．另一方面，JfA的机器猫和机器狗具有交互功能，包含触摸和光激活传感器，通过发声和动作实现自主反应，以实现社交互动。尽管客观上它们的技术不那么先进，也无法编程，但与另一种技术更先进的机器人相比，老年人认为它们具有很强的互动性[31］．由于JfA机器人宠物的单价在110- 130美元之间(截至2020年11月)[32)，它们的价格要便宜得多。此外，一项成本效益研究评估了在长期护理环境中为痴呆症患者使用具有高级触摸能力的机器人宠物，结果显示，毛绒玩具替代品的性价比略高[33］．因此，尽管JfA机器人宠物的技术特征较少，但它们可能是解决老年人和痴呆症患者心理需求的低成本解决方案。

虽然之前也有关于老年人使用机器宠物的评论[13]，但没有一家包括或专注于低成本、熟悉和现实设计的机器人宠物。据我们所知，JfA机器人宠物是市面上唯一一种满足上述三个标准的机器人宠物。因此，这一范围审查的目的是综合证据，为老年人和痴呆症患者提供熟悉和现实设计的低成本交互式机器人宠物(即JfA机器猫和机器狗)和影响。选择了范围审查方法，因为它非常适合探索该领域的文献的广度和深度[34］．

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方法

这一范围审查遵循Arksey和O’malley提出的方法框架[35，包括五个阶段。进行审查和分析的阶段如下。

第1阶段:确定研究问题

这个范围审查的研究问题是“关于低成本、熟悉和现实设计的交互式机器人宠物(即JfA机器狗和机器猫)对老年人和痴呆症患者的影响，我们知道什么?”

第二阶段:确定相关研究

在以下电子数据库中识别和搜索已发表的文章和灰色文献:CINAHL、Web of Science、Scopus、通过Ovid的MEDLINE和通过Ovid的PsycINFO。所有用英语撰写的相关文献，无论方法质量如何，都包括在内。由于JfA机器人宠物是在2016年才开发的，所以只包括了2016年之后发表的研究。搜索策略是在咨询研究图书馆员的基础上制定的人口、概念和语境（PCC)框架，该框架由Joanna Briggs Institute推荐用于范围审查(文本框1)．完整的搜索策略可以在多媒体附录1．为了覆盖可用文献的广度，并确保搜索的全面性，还在谷歌Scholar上进行了搜索，并通过向前和向后引用追踪进行了搜索。搜索最初是在2020年5月进行的。为了最大限度地利用这篇评论[36， 2020年9月对该研究进行了更新。

第三阶段:研究选择

研究的选择遵循两个阶段的筛选过程。两名独立审稿人(作者WQK和FXHA)参与了筛选过程。任何不一致或差异都在审稿人和作者DC之间进行讨论和解决，如有必要。首先，对鉴定文章的标题和摘要进行独立筛选。我们预计，关于特定类型的机器人宠物(即JfA机器猫和机器狗)的信息可能不会在出版物的标题或摘要中提及，而可能只会在正文中提供。因此，所有符合以下PCC框架纳入标准的研究都被纳入:有任何类型的初级研究;使用机器猫或机器狗作为干预;包括60岁或以上的老年人，或痴呆症患者;并以英文出版。排除标准包括非介入性研究，如专家意见和评论，使用任何其他机器人宠物，如Pleo或AIBO，不包括老年人(即60岁以下)，并以英语以外的语言发表。 If these criteria were unclear in the title and abstract screening, they were included for full-text screening. Second, the full texts of included articles were reviewed. Studies that employed the JfA robotic pets were included, and studies using any other robotic pets such as the Justocat and NeCoRo cat were excluded. Any disparities were discussed and resolved. A bibliographic reference management tool, EndNote, was used to ensure that all articles were systematically accounted for. The search strategy was recorded using a PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) flowchart (图2)．

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阶段4和5:绘制数据图表，总结和报告结果

使用Excel(微软公司)创建了一个标准化的数据提取表单。提取的数据包括作者、研究国家、研究设计、研究环境、参与者的人口统计数据、样本量、干预实施、积极影响和消极影响。必要时联系纳入研究的作者以获得更多信息。两个审稿人(WQK和FXHA)在之后进行比较之前分别绘制了数据图表。两位审稿人讨论将提取的数据进行分类整理，并对其进行细化，以形成最终的主题。PRISMA-ScR(用于范围评审的系统评审和元分析扩展的首选报告项目)检查表(多媒体附录2)用以指导报告结果[37］．

结果

最后审查共包括9份出版物。

质量评估

虽然对范围审查不需要质量评估，但建议评估纳入文章的方法完整性[38］．两名审稿人(WQK和FXHA)独立评估纳入研究的质量，然后开会讨论任何差异，通过讨论解决，并达成共识。

定性研究和混合方法研究的定性链采用关键评价技能计划定性检查表[39］．明确阐述了所有研究(n=7)的研究目的和基本原理。除1项研究外[40]，大多数研究证实伦理批准得到了相关研究伦理委员会的批准。大多数有适当的研究设计(n=4) [40-43]和招聘策略(n=5) [40，41，43-45］．然而，数据收集和分析方法在4项研究中没有明确描述[42，46，47］．这些因素使研究受到评估者偏差和报告偏差的影响[48］．向作者发送电子邮件，要求获得更多信息;但是，没有收到答复。大多数研究(n=6)没有提供足够的信息来说明是否充分考虑了研究人员和参与者之间的关系[40-43，45，47］．

美国国立卫生研究院(NIH)岗前研究质量评估工具[49]用于评价混合方法研究的定量研究和定量链。该工具包含12个问题，指导审查员判断一项研究的质量是“好”、“一般”还是“差”。这些研究的质量分别被评为较差和一般。在Marsilio等人的混合方法研究[45的研究中，不清楚是否所有符合条件的参与者都被录取了，这使得研究存在选择偏差。此外，对干预措施的描述不明确，这表明可能存在信息偏见。Tkatch等人的另一项研究[50的人员流失率很高。此外，两项研究都没有说明评估者是否盲目，这引起了人们对报告偏差的担忧[45，50］．

最后，权威性、准确性、覆盖率、客观性、日期、重要性(AACODS)核对表[51，用于评价McBride等人的[46)文章。这篇文章没有明确的目标或研究设计。研究人员向作者发送了一封电子邮件，要求提供更多信息，一位作者澄清说，这项研究是非结构化除了文章中提供的内容外，没有其他信息。因此，这批货物被评为质量低劣。完整的质量评估表可以在多媒体附录3．

总体而言，纳入研究的报告质量从差到好不等，大多数被分类为差到中等质量。尽管如此，所有的研究都被包括在这篇范围综述中，因为这篇综述的目的是确定该主题的文献广度(表1)．

参与者和研究环境

8项研究的样本量从1到216人不等，共包括296名参与者。无法确定1项研究的样本量[41］．大多数研究(n=6)是针对老年痴呆患者进行的[40-43，45，47］．然而，一项研究也包括了有学习障碍的老年人[41］．两项研究的参与者为健康的老年人[44，50］．在剩下的研究中，参与者是疗养院的老年居民。然而，没有关于他们的年龄或诊断的信息[46］．研究在参与者的家中(n=5)和长期护理环境(n=4)进行。

干预交付

大多数(n=5)使用JfA机器猫[40，42，43，45，47]，而其他的(n=4)则同时使用了机器猫和机器狗[41，44，46，50］．只有一项研究让参与者选择机器人宠物(即猫或狗)，并报告称，宠物类型与干预结果之间没有差异[44］．干预时间为2周至6个月。大多数(n=9)将机器人宠物作为一对一的干预。只有1人同时进行了个人和社区干预[41］．大多数(n=5)全职为参与者提供机器人[42-44，50］．在一项研究中，它们的使用从最初2-3个月的1-2小时的结构化疗程发展到第三个月的全职使用[41］．最后，两项研究报告了干预措施每周实施，每周1-3次[41，46］．

在大多数研究中(n=7)，研究人员只提供了极少的便利或指导，以指导使用机器宠物进行干预，以使它们的使用能够自然地支架起来[40-44，47，50］．在研究期间提供干预提供信息的研究中，有3项研究报告了正规护理人员的促进作用[41，45，46］．在一项研究中，工作人员把机器宠物放在住院医生的手臂上，谈论它，然后让住院医生单独和它在一起。45］．在其他时间，当居民需要它，或护士有动力与居民使用机器人宠物时，它也可以提供。另一项研究报告称，尽管机器人宠物可以在公共区域进行不方便的互动，但工作人员也会与机器人宠物进行结构化的小组会议[41］．最后，一项研究报告了将机器宠物的使用整合到护理日常工作中的困难[46］．因此，护士依靠治疗康乐工作人员与疗养院住客使用康乐服务[46］．

机器人宠物的积极影响

积极的影响包括改善情绪和情感、改善沟通和互动、陪伴和其他幸福结果(表2)．

改善情绪和情感

5项研究报告了老年痴呆症患者躁动的减少。只有1项研究使用了科恩-曼斯菲尔德躁动量表和生理指标，并通过评估用药记录定量衡量对躁动的影响[45］．结果显示，参与者的躁动评分和氧饱和度有统计学意义上的显著改善。然而，参与者的心率没有明显变化。在使用精神药物或止痛药方面也没有变化。其他研究报告了基于观察数据的结果，据报道，使用机器人宠物可以减少攻击性和破坏性行为[40，41，46］．研究还发现，当痴呆症患者情绪激动或焦虑时，机器人宠物可以通过提供镇静效果来缓解紧张局势。43，45-47］．•布雷彻(40报告称，在与机器人宠物互动的24小时内，参与者的身体攻击几乎完全消除了。其他研究也报告了类似的效果，行为问题被描述为减少了[45，46］．没有认知障碍的老年人也报告了这种镇定作用[44］．

沟通与社交

研究发现，机器人宠物对参与者的沟通和社会互动有积极影响(n=8)。当参与者在其他人在场的情况下使用机器人时，对话和社交互动变得更方便。41-46］．在一项评估社区老年人使用机器宠物体验的研究中，参与者表示，通过在公共空间分享宠物，他们与他人联系的机会增加了[44］．对于痴呆症患者来说，机器人提供了一个对话的话题，增加了参与者与他们的护理人员、家庭成员和其他居民之间的社会互动[41-43］．此外，研究人员还观察了机器人宠物的动作和声音等互动行为，以促进参与者与宠物或他人的互动[41，43，45，46］．然而，在不方便的机器人互动过程中，一些痴呆症患者没有意识到他们需要抚摸猫来刺激反应，并报告担心他们的机器人没有与他们互动[45］．在这种情况下，工作人员必须提醒居民触摸机器人。

陪伴

据报道，痴呆症患者与他们的机器宠物建立了友谊。41，42，45，47，在某些情况下确实如此形成了强烈的联系和依恋和机器宠物一起[41］．只有一项研究使用加州大学洛杉矶分校(UCLA)的孤独量表对认知健康的老年人进行了孤独的定量评估。结果显示，使用机器宠物1个月后，老年人的主观孤独感在统计上有显著下降[50］．这种变化在使用第二个月后持续。在随后的定性研究中，老年人分享了类似的情绪，他们的孤独感因为机器人的存在和与机器人的互动而减少了[44］．这种存在感被认为是舒适和愉快的。43，44］．

其他福利的结果

一项研究报告了其他结果的定量测量[50］．在这项研究中，认知健康的老年人在老兵RAND (VR-12)的身体成分上没有得到改善。然而，在使用机器宠物1-2个月后，他们的心理健康、弹性和生活目标(分别用VR-12的心理成分、简短弹性量表和NIH结核病意义和目标量表的改编版进行测量)分别显示出统计学上显著的改善。在一项定性研究中，研究了在家生活的痴呆症患者使用机器猫的情况，对家庭成员的采访显示，宠物机器人给参与者提供了目标感，这导致了幸福感和功能的全面改善[43］．因此，研究中的一名参与者不必搬到寄宿护理机构。

与使用机器宠物有关的问题和关注

与使用机器人宠物相关的问题和关注包括误解和依恋、没有影响或负面影响以及实际问题。

误解和依恋

养老院的工作人员报告称，一些痴呆症患者将机器人宠物误以为是活体动物(n=2)，这影响了参与者对该技术的接受和互动。在一项研究中，一些参与者拒绝了宠物机器人，因为他们不想负责照顾猫。45］．在另一项研究中，一名参与者要求为机器人宠物提供笼子和项圈，并对它的护理表示关心。相应地，他感到很沮丧，因为他觉得自己有责任照顾这只猫。46］．对机器宠物的依恋问题也被提出[41，45］．一些作者认为，如果发生技术故障或故障，依恋可能会给用户造成情感困扰[45］．在一项研究中，参与者在小组环境中分享机器人宠物，据报道，一些参与者对使用机器人的其他人表现出嫉妒，因为他们不愿与他人分享机器人宠物。41］．

无影响或负面影响

一些患有痴呆症的参与者拒绝或没有与机器宠物互动，并报告了对动物的负面偏好(即不喜欢)[42，43，45，47］．一些参与者认为机器人“令人毛骨悚然”，拒绝使用它们[41，43］．机器人的交互性也是一个问题。据报道，机器人的发声(如喵喵叫)会引起一名痴呆症患者的焦虑，他们会担心机器人的健康状况[43］．在这种情况下，家庭成员会关掉机器人。同样，据报道，另一名患有痴呆、患有主动精神病的参与者被机器人的声音打扰了[46］．机器猫的一些动作，比如打滚，也会让一些痴呆症患者感到痛苦，因为他们会察觉到猫在摔倒。43］．一些参与者对机器宠物表现出不安，还有一些人试图伤害它。41，45］．在一项研究中，工作人员将参与者的负面反应归因于近期精神药物的变化[45］．

实际问题

他们提出了一些实际问题，包括成本、卫生和感染控制。尽管这项创新的低成本被认为是一些研究人员选择社交机器人进行研究的原因之一[40，41，43，50]，其他研究人员和护理人员也对他们的负担能力表示担忧[41，44，50］．在两项研究中，工作人员和研究人员也提出了卫生和感染控制问题，如通过在护理设施中共享使用，作为长期使用的潜在挑战[41，46］．一项研究的作者建议，为了解决卫生问题，机器人宠物应该远离居民的膝盖，为每个居民购买单独的机器人可能会简化感染控制问题。[46］．

讨论

主要研究结果

这是第一次确定和综合关于低成本、熟悉和现实设计的老年人和痴呆症患者机器人宠物的交付和影响的证据。本综述中纳入的大多数研究都是在长期护理机构和参与者的家中进行的，大多数都使用了JfA机器人猫。

总的来说，JfA机器人宠物的积极影响与几个社会心理领域有关。积极的影响包括改善情绪和情感、沟通、社会互动和友谊;这些好处与研究其他社交机器人和机器人宠物对老年人和痴呆症患者的有效性的评论中的发现相一致。13，14，16］．然而，对其他领域的影响，包括孤独感、韧性和生活目标的研究较少;在这篇综述中，只有1项专注于认知健康的老年人的研究报告了此类结果[50］．这与一篇研究老年人使用社交机器人的综述论文的发现相一致[52，并发现只有3项研究报告了与健康老年人孤独有关的结果。与使用其他机器动物的研究相似，JfA机器猫和机器狗的交互性被描述为促进用户与宠物和其他人的交流和互动。矛盾的是，JfA机器人的互动功能让一些患有痴呆症的参与者感到痛苦。这类问题之前也曾被报道过，用户被另一个机器宠物发出的声音打扰[18，53-55］．展望未来，机器人开发者需要根据用户的喜好考虑机器人交互功能的可定制性。

据报道，负担能力问题阻碍了机器人宠物在现实世界中的使用[18，21，22，24］．JfA机器人宠物的低成本似乎对干预措施的实施和研究的开展产生了影响;除1项研究外，本综述的所有参与者都收到了自己的机器人宠物供个人使用。这与一项系统评估的发现形成了对比，该研究发现，成本较高的机器人宠物在用户之间共享，并更频繁地在群体环境中使用[13］．JfA机器人宠物的可负担性也被研究人员列为他们选择机器人宠物的影响因素之一[40，41，43，50］．在一项研究中，成本似乎在影响研究方法方面发挥了作用，该研究向216名参与者提供了单独的机器人，以便对其影响进行统计显著性分析[50］．这一策略在使用更昂贵的机器人时可能更具挑战性。16］．此外，值得注意的是，有相当数量的轶事证据，主要来自个人对他们使用该技术的经历的报告[56-59］．这也可能归因于它们的负担能力，与其他更昂贵的社交机器人相比，这可能使更多的用户能够获得这种技术。例如，尽管Paro是研究最多的社交机器人之一，但它的用户生成的影响报告却少得多。这可能是因为Paro主要用于机构[17]，这可能是因为它的成本，这使得个人用户很难购买它。个人拥有机器人宠物可能被视为缓解感染控制相关问题的一种有前途的方式，特别是考虑到目前的COVID-19大流行。布拉德韦尔等人最近发表的一篇文章[60报告称机器人身上可接受的微生物水平，包括一种带有抗菌皮毛的机器人[17]，在使用20分钟后超过可接受的阈值。不同用户之间频繁和共享使用这些机器人会进一步增加感染传播的可能性[27，28］．因此，由于JfA机器人的较低成本增加了每个用户的个人购买负担能力，与共享使用相关的直接或间接接触传播感染的相应风险可能会得到改善。

确定了与JfA机器人使用有关的问题。与其他涉及社交机器人的干预措施一样，使用这种干预措施也存在一些问题。一些患有痴呆症的参与者没有从机器人的使用中获益，或者对机器人表现出了负面反应。对于这些人来说，欺骗的道德挑战也出现了[10，因为一些参与者误以为它们是真正的动物，或对它们表现出依恋。这些问题不仅仅发生在JfA的机器猫和机器狗身上，在其他使用机器宠物的研究中也有报道过[23，33，61］．这些问题的重要性不应被忽视，因为那些更依赖或误解机器人的人属于弱势群体。然而，从能力方法的角度来看，所有人，包括残疾人，都应该有机会达到维护社会正义原则的核心能力的门槛水平[62］．因此，考虑到宠物机器人可能促进用户的能力，而这些能力在其他情况下可能会被削弱，例如促进社会互动，这可被视为收益大于风险的赋能技术[63］．此外，正式和非正式的照顾者也应明确考虑遵守这一原则，特别是在接生机器猫时。当向用户介绍这项技术时，他们应该把它介绍为机器人宠物，而不要把它称为真正的动物。63］．对嫉妒和依恋等潜在问题的理解也可以指导未来的实施，为未来的机器人开发提供信息，以确保技术的稳健性。

用户对JfA机器人的反应似乎与他们的个人资料有关(即，对动物的偏好或与动物打交道的经验)。据报道，那些对JfA机器人没有反应或反应消极的参与者不喜欢动物。这与其他研究的发现一致，这些研究强调了包括痴呆症患者在内的多层次利益攸关方[17，家庭成员[18]和权杖[22喜欢动物的人对机器宠物有积极的看法和反应。因此，在考虑使用JfA机器人来解决老年人或痴呆症患者的心理社会需求之前，护理提供者应该考虑用户对动物的偏好，以及他们喜欢的机器动物类型，以最大化干预的适当性和意义。

优势和局限性

这项工作有许多优势。首先，整个范围审查过程所使用的方法框架是透明和严格的。筛选和数据提取过程涉及两个独立的审稿人，这降低了审稿人偏倚或文章选择偏倚的风险。两名审查员定期会面，讨论并解决了所有分歧。其次，本文讨论了使用JfA机器人宠物进行干预治疗和研究的实用方面，这对希望进一步探索该技术使用的研究人员或用户来说是有用的考虑。然而，这一综述也有局限性。以其他语言发表的文章没有被搜索，也没有被收录在本综述中。由于本综述排除了非英语研究，因此可能遗漏了相关研究。

结论

这一范围审查列出了目前使用现实和熟悉设计的低成本机器人宠物对老年人和痴呆症患者的影响的证据。我们的综述有助于建立必要的证据基础，让人们更广泛地认识到这些低成本机器宠物的潜在效用，以解决老年人和痴呆症患者的心理需求，因为它们的使用所带来的积极影响和问题与其他几种机器动物的研究产生了很大的共鸣。这些机器人的可负担性似乎对干预措施的交付有影响。他们似乎也有能力维护创新传播的分配正义;鉴于2019冠状病毒病(COVID-19)大流行，这些措施尤其重要，因为人们更加强调感染控制和平等获得机会。然而，还需要更严格的有效性试验来证实它们的积极影响。未来的研究还应考虑将JfA机器人宠物与其他机器人宠物的干预效果进行比较。确定老年人和痴呆症患者的设计偏好也很重要，以促进未来使用机器人宠物的以用户为中心的干预措施的发展。