複雑な運用環境での睡眠、概日、疲労、パフォーマンスデータの収集
2019年8月8日
睡眠喪失と概日ミスアライメントは、多くの操作上の事故やインシデントに貢献します。疲労軽減を目的とした対策や作業スケジューリング設計の有効性は、運用環境での評価が難しい場合があります。この原稿は、複雑な運用環境で睡眠、概日、疲労、およびパフォーマンスデータを収集するためのアプローチをまとめたものです。
運用環境での覚醒とパフォーマンス データの収集は困難です。当社のプロトコルは、現実世界の疲労対策データを収集するためのツールのスイートを提供します。当社のプロトコルは、複雑な運用環境における睡眠、パフォーマンス、概日相の評価を可能にします。
これらの技術は、睡眠不足および概日不整合の有病率を複数の操作コホートで評価するために使用することができる。これらの技術はまた、慢性的な睡眠喪失と概日不整合の長期的な健康への影響の縦方向の状態をよりよく知らせることができる。参加者は研究スタッフによって監督されていないので、データ収集手順を十分に説明し、参加者と頻繁にチェックインすることが重要です。
データ収集手順を開始する前に、実験室環境でポリソムノグラフィーに対して検証されたアクティビティモニタを選択します。各参加者に、実験期間中に非支配的な手の手首にぴったりとしっかりと固定された活動モニターを着用するように指示する。水泳やシャワーなどの活動のための活動モニターの除去は、昼寝中の非活動から活動モニターの除去を区別するために、毎日の睡眠日記に記載する必要があります。
アクティビティ モニタにイベント マーカー機能が含まれている場合は、アクティビティ モニタが削除されたときにマーカーをタップするように参加者に依頼します。分析を手伝うために。睡眠日記で得られた情報を強化し、分析を支援するために、すべての睡眠エピソードのために寝て目を覚ますときにイベントマーカーを押してください。
アクティビティモニタを参加者に割り当てた後、日次データ収集に使用するアプリケーションを選択します。参加者に人口統計情報を含むベースラインアンケートを記入してもらい、研究成果の解釈に役立つ研究手順に従事してもらいます。メインのスリープエピソードの前後にアプリを使用して睡眠日記を完了するように参加者に指示します。
メインスリープエピソードから目を覚ますと、参加者は目覚めの時間、覚醒の数と持続時間、睡眠の質を示しています。就寝直前の睡眠日記に昼寝の持続時間と就寝時間を記録するよう参加者に指示します。PVTトラッキングについては、各参加者に対して以下の指示を読み、すべての参加者が同じトレーニングを受けられるようにします。
毎回横向きの位置にデバイスを保持し、テストを受けているすべての時間を画面の数ミリメートル以内にデバイスの上に各親指を置いてください。テスト中に、あなたの支配的な手の親指を使用して画面をタップします。それはあなたが通常書く手です。
ボックスに赤い数字がスクロールしているのを見るとすぐに、すべてのテストで刺激に反応するためにあなたの支配的な手から親指を使用する必要があります。ディスプレイの数字は、毎回の応答速度を示し、数が小さいほど優れています。最善を尽くし、毎回可能な限り最小の数を取得してみてください。
数字が表示される前に画面をタップしすぎると、誤った開始を示すエラーメッセージFSが表示されます。あなたの非支配的な腕を使用してタップすると、エラーを避けるFSとERRを示すメッセージERRが表示されます。親指を持ち上げるのを忘れると、テスト画面は短時間で思い出します。
PVTを取りながらタッチスクリーンデバイスの正しい位置と親指の位置を実証し、常に無線LANをオフにしてタッチスクリーンデバイスを機内モードに保つように参加者に指示します。気が散らない時間に PVT を開始するように参加者に指示します。気晴らしが発生した場合、参加者はテストの後にアプリケーション内の気晴らしの数をメモします。
各フライトの降下に加えて、参加者は作業パートナーと連絡を取り、研究タスクを完了するために時間を取ることができ、環境に気を散らさないようにします。6-スルファトキシメラトニンの生産を測定して概日相を推定するには、参加者に尿キット、尿丸太、トレーニング日の指示を提供します。尿キットは小便器帽子か小便器の水差しを含んでいる。
いくつかのピペット、24時間コレクションあたり5つのラベル付き尿コレクションチューブ、2つの余分なチューブと白いステッカーラベル、クリーンバイオハザードジップロックバッグ。各収集ブロックの間に、出荷材料、アイスパック、尿採取ログおよび参照のための指示のコピー。参加者が1日の最初の尿採取のために目を覚ます時間から始まる24時間にわたって産生されたすべての尿を収集するように参加者に知らせ、一日を通して4時間ブロック、一晩で8時間ブロックで合計5サンプルを続ける。
尿サンプルを得るために、各サンプルに対して新しいピペットを使用して、少量の尿を採取容器からサンプル当たりの新しい小管に移し、チューブが少なくとも半分いっぱいになるまで、サンプルに送るように指示する。参加者をキャッピングした後、その日の採取サンプルを示す番号でチューブにラベルを付ける必要があります。ラベル付けされたチューブは、大きなジップロックバイオハザードバッグに入れ、バッグはコールドパックで出荷箱に入れるべきです。
次に、各参加者に前払いおよび事前住所の出荷ラベルが提供されていることを確認します。ここでは、睡眠時間、就寝時間、覚醒時間および睡眠の質を追跡するために使用される活動モニタから誘導されたアクチグラムの例を示す。この個体について睡眠のタイミングと持続時間は、混合効果回帰分析によって評価される作業開始時間の関数として大きく変化した。
この代表テーブルには、睡眠日記の複数の参加者によって報告されたスケジュールタイプ別に、就寝時間、起床時間、睡眠時間、睡眠の質が表示されます。参加者はベースラインブロックで平均23:10時間に就寝し、早期勤務スケジュールブロックの就寝時間はベースラインとは大きく異なり、参加者は早期の就寝時間前に就寝時間を報告しました。正午と遅い勤務スケジュールの就寝時間もベースラインとは大きく異なり、参加者は後の就寝時間を報告しました。
参加者は、ベースラインと比較して、休息日に大幅に後に寝ました。参加者はベースラインと比較して早期開始時に睡眠を大幅に少なくし、他のスケジュールタイプの睡眠時間はベースラインと変わらなかった。研究ブロックによって採尿手順に参加した各個人の6-スラトキシメラトニンアクロ相は、睡眠に関する知見と一致して、主な概日相が作業開始時間に応じて有意にシフトしたことを示した。
混合効果回帰分析結果を使用すると、PVTの経過と応答速度の両方に対して類似していた。休息日の参加者のパフォーマンスはベースラインに似ていました。
この手順の最も重要なステップは、学習タスクを完了するための参加者の適切なトレーニングです。特にPVTデータ収集の場合。このメソッドとテストの組み合わせのアプリケーションは、運用環境でのスリープ、パフォーマンス、および概日相データの収集を可能にします。
概要
この研究は、運用環境で睡眠、概日リズム、疲労、およびパフォーマンスデータを収集するためのプロトコルを提示します。疲労に対する対策の評価の課題に対処し、正確なデータ収集方法の重要性を強調します。
研究の主要な構成要素
科学分野
- 神経科学
- 睡眠研究
- 運用ヘルス
背景
- 睡眠不足と概日リズムのミスマッチは運用事故と関連しています。
- 実世界の環境での疲労対策の評価は複雑です。
- 正確なデータ収集は睡眠とパフォーマンスを理解するために重要です。
- 参加者は監督されておらず、明確な手順が必要です。
研究の目的
- 運用環境での睡眠とパフォーマンスを評価するためのプロトコルを発展させる。
- 睡眠不足と概日リズムのミスマッチの有病率を評価する。
- 慢性的な睡眠不足の長期的な健康への影響について情報を提供する。
使用された方法
- 参加者は睡眠パターンを追跡するために検証済みの活動モニターを着用します。
- 毎日の睡眠日記を維持して睡眠の質と期間を記録します。
- 参加者は人口統計データのためのベースライン質問票を完了します。
- パフォーマンスは精神運動警戒テスト（PVT）を使用して追跡されます。
主な結果
- データ収集方法により、睡眠とパフォーマンスのリアルタイムモニタリングが可能になります。
- 睡眠の時間と期間の変動は勤務スケジュールによって影響を受けます。
- 参加者のプロトコルへの遵守はデータの信頼性を高めます。
- 結果は運用環境での疲労を軽減するための戦略に情報を提供できます。
結論
- プロトコルは複雑な環境で重要なデータを効果的に捉えます。
- 調査結果は睡眠とパフォーマンスに関する将来の研究を導くことができます。
- 睡眠パターンの理解を深めることで運用の安全性を向上させることができます。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Assessing sleep, circadian, fatigue, and performance in operational environments is critical for evaluating fatigue countermeasures and work scheduling strategies in high-stakes industries. This protocol enables real-world data collection that informs predictive confidence in fatigue risk models and supports mechanistic de-risking of operational safety interventions. By capturing individual variability in biomarkers and performance metrics, it aids in translational continuity from discovery to applied risk assessment in transportation, aviation, and shift-work sectors.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to sleep-wake regulation and circadian biology in ecologically valid contexts.
- Operational Value: Provides quantitative, longitudinal biomarker data (e.g., aMT6s) to validate target engagement of circadian-modulating compounds.
- Predictive Value: Supports assessment of functional outcomes linking circadian phase shifts to fatigue and performance decrements.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Establishes standardized procedures for collecting urine samples to measure 6-sulfatoxymelatonin as a circadian phase biomarker.
- Reproducibility: Uses validated activity monitors and sleep diaries to ensure consistent sleep duration and timing measurements across participants.
- Scalability: Supports deployment in field settings with minimal supervision, enabling multi-site data collection for large cohorts.
Translational & Preclinical Research
- Translational Continuity: Bridges laboratory findings on circadian regulation to real-world operational outcomes in fatigue and performance.
- Disease-Relevant System: Models human circadian disruption relevant to shift work sleep disorder and related neuropsychiatric conditions.
- Mechanistic De-risking: Clarifies how schedule-induced circadian misalignment translates to PVT performance deficits, informing biomarker-stratified approaches.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into discovery workflows by providing objective sleep, circadian, and performance endpoints that precede lead optimization and preclinical efficacy testing.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on how circadian-targeted compounds affect real-world sleep timing and hormone rhythms.
- Screening: Delivers standardized, quantitative outputs (sleep duration, aMT6s acrophase, PVT lapses) for comparing compound effects across schedules.
- Analytics: Enables mixed-effects regression analysis to model individual variability in response to work shifts, enhancing statistical power in early studies.
- Translational Research: Connects circadian phase measurements to fatigue and performance outcomes, supporting go/no-go decisions based on functional relevance.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable platform for assessing fatigue risk across operational industries, reducing redundant protocol development.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity in linking circadian disruption to fatigue-related performance decline.
- Operational Value: Ensures standardization and reproducibility of sleep and circadian data collection in uncontrolled environments.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by providing human-relevant, ecologically valid data on target-mediated effects on alertness.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of compounds based on their ability to mitigate schedule-induced circadian misalignment and performance deficits.
Implementation Considerations
- Requires expertise in sleep medicine, circadian biology, and field-based data collection protocols.
- Depends on validated activity monitors, urine collection kits, and touch-screen devices for PVT administration.
- Necessitates cross-team standardization of sleep diary compliance, urine sampling timing, and event marker usage.
- Involves adaptation considerations across shift work populations with varying sleep opportunities and environmental constraints.
- Includes practical limitations such as participant burden, missing data due to non-compliance, and need for frequent check-ins in unsupervised settings.
