복잡한 운영 환경에서 절전, 일주기, 피로 및 성능 데이터 수집

Behavior
 

Summary

수면 손실과 일주기 불일치는 수많은 운영 사고와 사고에 기여합니다. 피로를 완화하기 위한 대책 및 작업 스케줄링 설계의 효과는 운영 환경에서 평가하기가 어려울 수 있습니다. 이 원고는 복잡한 운영 환경에서 수면, 일주기, 피로 및 성능 데이터를 수집하는 방법을 요약합니다.

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Arsintescu, L., Kato, K. H., Hilditch, C. J., Gregory, K. B., Flynn-Evans, E. Collecting Sleep, Circadian, Fatigue, and Performance Data in Complex Operational Environments. J. Vis. Exp. (150), e59851, doi:10.3791/59851 (2019).

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Abstract

수면 손실과 일주기 불일치는 운영 사고 및 사고의 의미있는 비율에 기여합니다. 피로를 완화하기 위한 대책 및 작업 스케줄링 설계는 일반적으로 통제된 실험실 환경에서 평가되지만 이러한 전략을 운영 환경으로 변환하는 효과는 평가하기 어려울 수 있습니다. 이 원고는 복잡한 운영 환경에서 수면, 일주기, 피로 및 성능 데이터를 수집하는 방법을 요약합니다. 우리는 34일 동안 44명의 항공사 조종사를 대상으로 고정된 일정을 비행하는 동안 5일 간의 오전 비행, 4일 의 조기 비행, 4개의 고워크로드 정오 항공편, 자정 이후에 착륙한 4개의 늦은 항공편을 포함한 고정된 일정을 조사했습니다. 각 작업 블록은 3-4일 간 휴식으로 구분되었다. 수면을 평가하기 위해 참가자들은 손목에 착용한 연구 검증 된 활동 모니터를 지속적으로 착용하고 매일 수면 일기를 완성했습니다. circadian 단계를 평가하기 위하여는, 조종사는 circadian 리듬의 biomarker인 6-설폭성 멜라토닌 (aMT6s)의 평가를 위한 각 의무 블록 후에 24 시간 도중 4 또는 8 시간당 빈에서 생성된 모든 소변을 수집하도록 요청받았습니다. 주관적인 피로와 객관적인 성과를 평가하기 위해 참가자들은 각 비행 중 및 비행 중 및 비행 후, 그리고 기상 시간, 한낮, 및 Samn-Perelli 피로 척도 및 정신 운동 경계 태스크(PVT)를 완료하는 데 사용되는 터치 스크린 장치를 제공받았습니다. 취침. 이러한 방법을 사용 하 여, 그것은 수 면 기간 초기 시작 및 기준선에 비해 늦은 마무리 동안 감소 했다 발견. Circadian 단계는 의무 일정에 따라 이동, 하지만 각 일정에 개인 사이 aMT6s 피크에 넓은 범위가 있었다. PVT 성능은 기준을 기준으로 초기, 워크로드 및 늦은 일정에 더 나빴습니다. 전반적으로, 이러한 방법의 조합은 복잡 한 운영 환경에서 피로 와 성능에 수 면 손실 및 circadian 단계의 영향을 평가 하기 위한 실용적이 고 효과적 이었다.

Introduction

피로, 수 면 손실 및 circadian 부정합에서 발생, 24 시간 작업, 불규칙 한 일정 및연장 된 작업 시간 1,2를 필요로 하는 직업의 안전에 심각한 위협이다. 실험실 연구는 수면 기간및 타이밍의 변화가 후속 경보 및 성능에 미치는 영향을 특성화하는 데 중요한 역할을하고있다3,4,5. 이러한 연구는 피로 위험 관리 권장 사항 및 운영 환경에서의 작업 일정 관행에 대한 기초를 형성합니다6.

이 원고에서는 복잡한 운영설정에서수면, 일주기, 피로 및 성능 데이터를 수집하는 방법을 설명하기 위해 항공 운영에 대한 현장 연구가 7. 우리는 34일 동안 44명의 항공사 조종사를 대상으로 오전 중기 항공편, 이른 항공편, 높은 업무량의 정오 항공편, 자정 이후에 착륙한 늦은 항공편을 포함하는 일정을 비행했습니다. 각 작업 블록은 3-4일 간 휴식으로 구분되었다. 조종사는 비행 의무와 휴식 일을 포함하여 연구 기간 전체에 걸쳐 객관적이고 주관적인 데이터를 수집했습니다.

실험실 환경과 실제 환경간의 차이를 감안할 때 실험실에서 개발된 전략 및 대책의 구현이 항상 예상대로 운영으로 변환되는 것은 아닙니다. 개인의 차이, 광범위한 운영 작업 일정, 불규칙하고 예측할 수 없는 운영, 조직 관행 및 문화, 노동 계약은 과학의 적용을 실질적으로 복잡하게 만들 수 있는 몇 가지 요인입니다. 운영 용도로 사용할 수 있습니다. 결과적으로, 수 면을 평가 하는 일관 되 고 신뢰할 수 있는 방법을 사용 하 여 이러한 개입의 영향을 평가 하는 것이 중요 하다, circadian 리듬, 피로 또는 경보, 그리고 성능. 모니터링 및 데이터 수집 수준은 작업8내에서 안전에 대한 예상 된 피로 및 관련 위험 수준에 비례하여 유지되어야합니다. 또한 안전에 민감한 환경에서는 안전 운영을 유지하는 것이 조사 프로토콜에 가장 중요합니다.

수면 지속 시간과 품질을 평가하기 위한 금 표준 방법은 두피, 얼굴에 배치된 전극 및 센서 모음을 통해 뇌 활동, 심박수, 눈 운동 및 근육 활동을 측정하는 폴리소노그래피(PSG)를 통해 가슴. PSG는 견고하지만 대부분의 운영 환경에서 수면 정보를 수집하는 것은 실용적이지 않습니다. 많은 웨어러블 장치는 수면 타이밍, 지속 시간 및 품질을 추정하기 위해 개발되었지만9,10의검증된 장치는 거의 없습니다. 손목 착용 액티그래피와 매일 수면 일기의 조합은 널리 직업11,12,13,14의 범위에 걸쳐 현장 연구에서 수면을 추정하는 데 사용되어 왔으며 검증되었습니다 PSG에 대한, 수면 시간15에 대한 일치를 보여주는. 또한, 현장 연구에 액티그래피와 수면 일기를 사용하면 대부분의 초음파 장치가 비 지배적 인 손목에 착용하고 손목 시계처럼 샤워 또는 수영을 위해 제거되기 때문에 연구 참가자에게 노력의 부담이 낮습니다. 마찬가지로, 전화 또는 터치 스크린 장치에 제시 된 잘 설계된 수면 일기는 일반적으로 참가자가 2 분 이내에 완료 할 수 있습니다.

수면-각성 주기는 시상하부16의상피학 핵에 위치한 circadian 맥박 조정기(circadian) 맥박 조정에 의해 조정된다. 이 맥박 조정기는 또한 체온 및 호르몬 리듬 (예를 들어, 멜라토닌과 코티솔)과 같은 생물학적 기능의 많은 다른 측면을 동기화합니다. 내 인 성 circadian 리듬에 가까운, 하지만 정확 하 게, 24 시간; 따라서 24 시간 일에 안정적인 동기화 (즉, entrainment)를 허용하기 위해 매일 재설정해야합니다. 일주기 심박동기의 기본 리셋 에이전트는 가볍습니다. 비표준 일정 및 24 시간 작업이 필요한 운영 환경에서는 circadian 정렬 불량이 발생할 수 있으며, 이 경우 일주기 드라이브가 예정된 작업11과일치합니다. circadian 맥박 조정기가 circadian 리듬에 의해 제어되는 생체 신호의 피크 타이밍 (즉, circadian 단계)을 측정하여 수면과 항적을 촉진하는 시기를 결정할 수 있습니다.

이러한 기술이 부과 된 작업 일정과 circadian 심장 박동기를 정렬에 성공여부를 더 잘 이해하기 위해 대책의 구현 다음 circadian 단계를 측정하는 것이 중요합니다. 실험실 설정에서 위상을 결정하는 데 사용되는 circadian 시스템의 출력의 대부분은 마스킹하는 경향이 있어 현장 환경에서 사용하기에 적합하지 않습니다. 예를 들면, 체온에 있는 circadian 변경은 그들의 체온을 바꾸는 운동과 같은 활동에 관여할 수 있는 자유로운 생활 개별에서 검출하기 어렵습니다. 멜 라 토 닌은 빛 노출에 의해 급성 억제, 빛을 제어할 수 없는 상황에서 불가능 한 혈액 또는 타 액에 멜 라 토 닌의 컬렉션을 만들기. 그러나 멜라토닌의 주요 대사산물인 6-설파톡시멜라토닌(aMT6s)은 소변에서 배설되고 빛의 마스킹 효과에 덜 영향을 받아 운영 환경에서 circadian 단계를측정하기에 이상적인 후보17, 18.

생리학의 변화를 측정하는 것 외에도 주관적인 피로 또는 경보에 대한 작업 일정 변경의 영향을 측정하는 것도 중요합니다. 경보 및 피로의 다른 측면을 측정하기 위해 사용할 수있는 몇 가지 저울이 있지만, 항공에서 가장 일반적으로 사용되는 7 점 삼 - 페렐리 피로 척도 (SP)19 및 9 점 카롤린스카 졸음 척도 (KSS)20입니다. SP는 또한21,22,23,24의광범위한 직업에 걸쳐 교대 노동자의 현장 연구에 일반적으로 사용된다. KSS는 뇌파(EEG) 및 느린 롤링 눈 운동20,25,성능25와 같은 졸음의 객관적인 측정에 대하여 검증되었습니다. 이 척도는 일반적으로 실험실 및 필드24,26모두에서 연구에서 사용됩니다. 다른 교대 근무 또는 직업 환경에 적합한 다른 주관적인 척도가있을 수 있습니다. 유효성이 검사되고 이상적으로 "허용 가능한" 경보 수준에 대한 의미 있는 임계값을 가지는 척도를 선택하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 7점 이상의 KSS 점수는 졸음 및 주행 성능 저하의 높은 수준의 생리학적 징후와 관련이 있으며,25,27,반면 삼-페렐리 등급은 비행업무(28)와직접적으로 관련이 있다. 이 원고에 설명 된 연구에 대 한, 삼-페렐리 사용 되었다, 그것은 원래 조종사로 구성 된 연구 인구에 주관적인 피로 측정으로 개발 되었다 때문에. 28세

수면과 circadian 단계를 측정하는 것은 내정간섭을 평가하는 중요한 분대이더라도, 필드 연구 결과에 있는 관심의 1 차적인 결과는 전형적으로 객관적인 성과입니다. 인지 성능을 평가하기 위해 개발 된 다양한 테스트가 있지만 수면 손실과 일주기 정렬의 효과를 측정하기위한 가장 민감하고 신뢰할 수있는 테스트는 정신 운동 경계 작업 (PVT)입니다. 원래 PVT(PVT-192)는 간단한 반응 시간 테스트로, 개인이 자극을 제시하고 가능한 한 빨리버튼을눌러 자극에 반응하도록 지시된다(29). PVT는 급성 및 만성 수면 손실 및 일주기 정렬불량의 조건하에서 검증되었습니다 4,5,30. 작업의 기간은 연구31,32의설계에 따라 달라질 수 있다; 비록, 전통적인 10 분 기간 실험실 연구에서 선호된다 33,34. 5분 의 지속 시간 PVT는 일반적으로 현장 연구에서 더 실현 가능하지만 여기서 운영 요구가 시험35의투여를 방해할 수 있다.

또한, PVT는 학습 효과가 거의 또는 전혀 나타나지 않으며 사용이 간편하여, 시험 기간 동안 학습 참가자가 관찰되지 않을 수 있는 현장 환경에 배포하기 위한 실용적인 테스트입니다 36. 터치 스크린 장치의 보편성은 PVT의 쉬운 배포를 허용하지만, PVT 데이터의 수집에 오류를 도입 할 수있는 터치 스크린 장치의 수많은 측면이 있기 때문에 연구원은 PVT를 구현 할 때주의해야한다37 ,38. 예를 들어, 하드웨어 및 소프트웨어 조합마다 시스템 대기 시간이 다르며 백그라운드에서 실행되는 다른 응용 프로그램은 기록된 반응 시간에 알 수 없는 오류를 유발할 수 있습니다. 따라서 검증된 PVT, 일관된 하드웨어 및 소프트웨어, WiFi 및 기타 모든 응용 프로그램을 사용하여 PVT 데이터를 수집하는 것이 중요합니다. 또한, 운영 환경에서 테스트 하는 동안 연구 참가자를 관찰 하는 것이 실용적이지 않은 것을 감안할 때, 참가자는 동일한 손가락38을사용 하 여 동일한 방향으로 장치와 함께 각 PVT를 완료 하도록 훈련 하는 것이 중요하다, 39.

데이터 수집의 이러한 요소 각각이 중요하며 이러한 도구는 지난40,41,42,43의다른 운영 연구에서 사용되어 왔습니다. 그러나 위에서 설명한 과제 외에도 참가자가 독립적으로 작업을 완료해야 할 때, 특히 이러한 작업에 시간에 민감한 구성 요소가 포함되어 있을 때 학습 절차를 준수하기가 어려울 수 있습니다. 운영 환경에서 데이터 수집에 중요한 최종 요소는 개인이 적시에 작업을 쉽게 완료할 수 있는 방식으로 정보를 구성하는 것입니다. 터치 스크린 장치에 대한 NASA PVT + 응용 프로그램은 연구 절차를 통해 그들을 안내, 순서대로 참가자에게 작업을 제시하도록 사용자 정의 할 수 있습니다. 예를 들어, 여기에 제시된 연구에서 항공사 조종사는 매일 아침저녁으로 수면 일기를 완성하는 데 사용되는 응용 프로그램과 함께 미리 로드된 터치스크린 장치가 제공됩니다. 이 장치는 또한 PVT 테스트 및 피로 등급을 완료하는 데 사용되며, 아침, 각 비행, 비행 후 및 취침 전 저녁에 최고 강하(TOD)에서 PVT 테스트 및 피로 등급을 완료하는 데 사용됩니다. 이 정보 발표는 조종사가 업무 관련 작업에 불편을 최소화하면서 학습 절차를 완료할 수 있게 해 주었습니다.

작업의 특성상 많은 산만함과 종종 예측할 수 없는 워크로드가 있는 제한된 공간(즉, 조종석)에서 장거리 이동과 작업을 수행해야 하기 때문에 조종사들 사이에서 데이터를 수집하는 것은 매우 어려울 수 있습니다. 이러한 과제에도 불구하고, 파일럿 피로가 안전한 항공운영40,44,45에위협이되기 때문에, 이 인구에서 데이터를 수집하는 것이 중요하다. 항공사 운영의 강도가 높음은 승무원 의 성과 저하에 도움이되며 피로 관련 사고의 위험을 증가시킨다46,47,48,49,50. 위에서 설명한 방법의 조합을 사용하여 34일 동안 44명의 단거리 항공사 조종사중 수면, 일주기 리듬, 피로 및 성능을 측정했습니다. 이 연구에서 조종사는 오전 5일, 조기 비행 4회, 고워크로드 중일 항공편 4회, 자정 이후 4회 늦은 항공편으로 기준 데이터 수집을 포함하는 고정 된 일정을 비행했습니다. 각 작업 블록은 3-4일 간 휴식으로 구분되었다. 이러한 연구 결과는 수면, 일주기 리듬, 피로 및 성능을 포함한 포괄적인 데이터 수집이 운영 환경에서 어떻게 사용될 수 있는지를 보여줍니다.

이 경우, 연구의 목적은 다음과 같이 수면, 일주기 리듬, 피로, 및 의무 시작 시간에 의한 성능을 평가하는 것이었다. 1) 기준선: 첫 번째 의무 블록 동안, 모든 조종사는 각각 약 2 h의 두 비행을 포함 5 일, 중반 아침부터 시작, 적절한 야간 수면 에피소드를 허용하기 위해. 이 블록은 4 휴식 일에 뒤따랐다. 2) 조기 시작 : 초기 의무 블록 동안 모든 조종사는 각각 약 5 :00 AM과 8 : 00 AM 사이에 시작하여 약 2 시간의 두 항공편을 포함하는 5 일 근무했습니다. 이 블록은 3 휴식 일에 뒤따랐다. 3) 높은 작업 부하 가 정오 이동 : 정오 의무 블록 동안, 모든 조종사는 약 정오에 시작하여 ~ 2-6 h의 각각 ~ 2-6 h의 2-4 비행을 포함 5 일 근무. 이 블록은 3 휴식 일에 뒤따랐다. 4) 늦은 마감 : 늦은 근무 블록 동안 모든 조종사는 5 일 동안 근무했으며, 여기에는 오후 4 :00 시경부터 자정 무렵에 끝나는 약 3 시간의 두 항공편이 포함되어 있습니다. 이 블록은 3 휴식 일에 뒤따랐다.

Protocol

이 연구는 NASA 에임스 연구 센터의 기관 검토 위원회 (IRB)에 의해 승인되었으며, 모든 과목은 서면 으로 동의를 제공했다. 모든 연구 절차는 NASA IRB (프로토콜 번호 HRI-319)에 의해 승인 된 프로토콜에 그 준수.

1. 참가자 선정 및 실험 준비

  1. 학습 일정 결정
    1. 개입이 없는 경우 결과를 평가하기 위해 기준 데이터 수집 기간을 포함합니다.
  2. 실험 중 데이터 수집 시기 파악
    1. 피로를 평가할 때 피로및 성능의 시간 변화로 인해 결과 측정값에 두 개 이상의 데이터 포인트가 포함되어야 합니다.
    2. 가능하면 운영상 중요한 작업과 함께 성능 데이터를 수집합니다. 항공사 조종사의 경우, 착륙의 중요한 작업이 발생하기 직전에 크루즈의 마지막 단계에있는 비행의 TOD에서 PVT 및 피로 등급을 수집하는 것이 유용합니다.
      참고: 장거리 비행 또는 기타 운영 환경에서 결과를 평가하기 위해 더 많은 기내 PVT 데이터가 필요할 수 있습니다. 연구원은, 예를 들면, 휴식 휴식에 걸쳐 피로의 변화에 관심이 있을 수 있습니다., 사전 및 사후 휴식 조치를 취해야 하는.
  3. 모집 절차는 연구 목표에 따라 다를 수 있습니다. 참가자가 단일 조직에 고용되어 선택한 조직의 일반적인 인구를 나타내는지 확인합니다. 따라서 추가 심사 기준을 적용할 필요가 없습니다.
    참고: 실험실 환경에서, 참가자는 일반적으로 만성 건강 상태가 있는 경우에 참여에서 검열되거나 수면 장애 설문지에 정상 범위를 벗어난 점수. 운영 환경에서, 참가자는 만성 조건 및 진단 되지 않은 수 면 장애를 가질 수 있습니다., 하지만 이러한 개인은 일반적으로 노동자의 광범위 한 스펙트럼에 걸쳐 내정간섭의 효과 측정 하기 위해 연구에 포함 되어야 한다. 개인은 관심있는 인구에 대한 이메일 이나 대면 프리젠 테이션을 통해 연구에 참여하도록 초대해야합니다.
    1. 참가자들에게 직접 연구 인력과 교류하고 개별 데이터를 기반으로 고용 결정이 내려지지 않도록 합니다.
    2. 건강의 국가 학회에서 기밀 인증서를 취득하거나 회사 경영진이 보장하는 편지와 같은 고용주로부터 참가자의 기밀을 보호하기 위해 필요할 수있는 추가 예방 조치를 취하십시오. 연구 참여에 영향을 받지 않는다는 것을 자원봉사자들에게
    3. 연구 참여가 엄격히 자발적임을 확인하는 사전 동의를 받아야 합니다. 관심 있는 자원봉사자들이 연구 작업 일정을 따르고 연구 기간 동안 교대 근무를 하지 못하게 하십시오.
  4. 연구에 자원한 참가자들을 30-60분 교육/브리핑 세션에 초대합니다.
    1. 참가자에게 활동 모니터, 적절한 응용 프로그램이 설치된 터치스크린 장치 및 소변 수집 용품이 포함된 데이터 수집 키트를 제공합니다. 참가자가 전체 배경 설문지 [예를 들어, 피츠버그 수면 품질 지수 (PSQI)51,피로 심각도 척도 (FSS)52,엡워스 졸음 척도 (ESS)53,개별 강도 (CIS) 체크리스트54, 아침/저녁 설문지 (MEQ)55]인구에 있는 기준선 수면 문제의 보급을 추정하기 위하여. 이러한 설문지는 데이터 분석에서 동변량으로 사용될 수도 있습니다.
    2. 참가자들과 함께 연구의 모든 측면을 검토하고 연구 설문지 및 테스트를 완료하는 절차에 그들을 훈련. 참가자가 질문을 완료하고 응용 프로그램을 사용하는 방법을 이해하도록 연구 직원 앞에서 수면 일기 와 모든 일일 설문지를 작성하도록 합니다. 아래 6항에 설명된 대로 PVT를 완료하기 위한 적절한 절차에 대해 참가자들을 훈련시바호를 드린다.
    3. 참가자들에게 연구 검증된 활동 모니터를 제공합니다. 참가자들에게 항상 액티비티 모니터를 착용하도록 지시하고, 물에 담그 때만 제거한다. 참가자에게 응용 프로그램에서 활동 모니터 제거 시간을 기록해 보라고 합니다.
    4. 참가자에게 소변 수집 자료를 제공하고 소변 수집 절차에 방향을 지정합니다. 참가자가 소변 샘플을 수집할 의향이 없거나 수집할 수 없는 경우, 윤리적 검토 위원회의 승인을 받은 경우 이 연구의 요소를 선택적 하위 연구로 포함시킬 수 있습니다.

2. 실험 적인 디자인

  1. 작업 일정: 모든 개인이 동일한 일정(또는 무작위 실험의 경우 균형 잡힌 일정)을 준수하는지 확인합니다. 또한, 개입 또는 스케줄 조작이 없는 경우 결과를 해석하기 위해 실험에서 기준선 또는 위약 조건을 포함한다.
    참고:
    실험 일정을 구현하기 위해 파트너 조직과 긴밀히 협력해야 할 수 있습니다. 그밖 고려사항은 공부할 인구에 따라서 필요할 지도 모릅니다. 단거리 항공사 조종사를 평가한 연구의 경우, 일관된 수면 환경을 보장하기 위해 매일 집으로 돌아갈 수 있는 일정을 설계했습니다. 관심 결과를 평가하기 위한 최종 일정은 그림1에 다이어그램된 일정과 유사해야 합니다.
    1. 업무외 날에 대한 데이터 수집 프로토콜:
      1. 참가자들에게 깨어나서 잠자리에 들기 까지 30분 이내에 매일 수면 일기를 작성하도록 지시한다.
      2. 참가자들에게 활동 모니터를 지속적으로 착용하도록 한다.
      3. 참가자들에게 하루에 삼-페렐리 피로 척도(SP)와 PVT 3x를 완료하도록 지시합니다: 아침(깨어난 후 1-2시간), 한낮(깨어난 후 8-9시간), 저녁(잠자리에 들기 전 1-2시간).
    2. 근무일에 대한 데이터 수집 프로토콜:
      1. 참가자들에게 깨어나서 잠자리에 들기 까지 30분 이내에 매일 수면 일기를 작성하도록 지시한다.
  2. 데이터 수집 일정: 데이터 수집 일정에 운영 관련 시간 및 하루(최소, 오전, 정오 및 저녁)의 여러 시간대에 PVT 데이터 수집이 포함되어 성능 변화를 평가해야 합니다. 수 면 손실 또는 circadian 오정렬과 관련 된. 또한 데이터 수집 일정이 불필요한 데이터 수집으로 참가자에게 지나치게 부담을 주지 않는지 확인합니다.
    참고: 중재를 평가하기에 충분한 정보를 수집하고 참가자에게 과부하를 주지 않는 것 사이의 균형은 연구 준수를 유지하고 연구에서 철수를 최소화하는 데 중요합니다.

3. 액티그래피 수집 절차

  1. 실험실 환경에서 PSG에 대해 검증된 활동 모니터를선택합니다(그림 2).
    참고: 일부 활동 모니터에는 온도 및 심박수와 같은 추가 기능이 포함되어 있지만 앞서 설명한 대로 이러한 기능은 개인의 활동에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 일부 장치에서 사용할 수 있는 두 가지 유용한 기능은 이벤트 마커와 광 센서입니다. 조명 정보는 circadian 위상 정보를 해석하는 데 유용할 수 있으며 이벤트 마커는 시간-침대 및 활동 모니터 제거를 표시하는 데 사용될 수 있지만 이러한 기능은 수면 정보 수집에 필요하지 않습니다.
  2. 참가자들에게 전체 실험 기간 동안 비지배적인 손의 손목에 단단히 고정된 액티비티 모니터를 착용하도록 지시한다. 작업 모니터가 손목에 단단히 고정되지 않으면 활동 수가 손상될 수 있습니다. 사전 학습 브리핑 세션 동안 적절한 피팅을 시연합니다.
  3. 운동 중에 활동 모니터를 착용하되 수영과 샤워 전에 제거하도록 참가자에게 지시합니다. 활동 모니터 제거 는 낮잠에서 활동 모니터 제거로 인해 비활성을 구별하기 위해 매일 수면 일기에 주의해야한다.
  4. 활동 모니터에 이벤트 마커 기능이 포함되어 있는 경우 참가자에게 활동 모니터가 제거될 때마다 마커를 누르도록 요청합니다. 또한, 참가자에게 잠자리에 들고 모든 수면 에피소드에 대해 깨어날 때 이벤트 마커를 누르도록 지시합니다. 이것은 수면 일기에서 얻은 정보를 향상시키고 분석에 도움을 줄 것입니다.

4. 앱 기반 설문지, 수면 일기 및 PVT 컬렉션

  1. 일일 데이터 수집을 위한 응용 프로그램을 선택합니다.
    참고: 앱 기반 설문지는 앱 기반 버전이 원본 계측기를 충실하게 반영하도록 검증된 종이 버전과 교차 검사해야 합니다. 특히 시각적 아날로그 스케일이 포함된 설문지를 확인하여 앱 개발자가 결과를 Likert 유형 스케일로 변환하지 않았는지 확인해야 합니다. 마찬가지로 모든 질문과 응답을 확인하여 원래 언어 및 응답 옵션이 완전히 포함되어 있는지, 사용 중인 장치의 화면 크기에 의해 질문 및 응답의 시각화가 손상되지 않는지 확인해야 합니다.
  2. 설문지: 참가자들이 연구 결과의 해석을 돕기 위해 연구 절차에 참여하기 전에 기준 설문지(섹션 1.4.1에 설명)와 인구 통계학적 정보를 작성하도록 합니다.
  3. 수면 일기: 참가자에게 개인의 주요 수면 에피소드 전후에 수면 일기를 작성하도록 요청합니다. 1) 참가자가 쉽게 완료할 수 있고 2) 응용 프로그램 기반 수면 일기가 타임 스탬프가 찍혀 있어 개인이 종이가 아닌 응용 프로그램 기반 수면 일기를 제공하는 것이 바람직합니다. 소급하여 수면 일기를 작성합니다.
    1. 깨어있는 수면 일기 : 주요 수면 에피소드에서 깨어나면 참가자가 1) 깨어있는 시간, 2) 각성의 수와 지속 시간, 3) 수면 품질을 나타냅니다.
    2. 취침 시간 수면 일기: 잠자리에 들기 직전에 참가자들에게 낮잠과 예상 취침 시간의 지속 시간과 시기를 기록하도록 지시합니다.
  4. PVT: 참가자들에게 아래 설명된 정확한 방법론을 사용하여 연구 전반에 걸쳐 미리 정해진 시간에 PVT를 복용하도록 지시합니다(섹션 6).
  5. 참가자들이 해야 할 일을 신속하게 결정할 수 있는 방식으로 과제를 제시할 수 있도록 연구 정보를 명확하고 간결하게 제시한다.
    참고: 우리는 우리의 연구를위한 NASA PVT + 응용 프로그램을 사용합니다. NASA PVT +는 NASA 에임스 연구 센터에서 개발 된 터치 스크린 장치에 대한 응용 프로그램입니다. 응용 프로그램은 필요에 따라 다양한 설문지를 포함하거나 제외하기 위해 각 실험에 맞게 사용자 정의됩니다. 앱은 참가자가 순서대로 완료해야 하는 각 활동을 제공합니다(그림 3참조). 본 연구의 경우, 앱의 메인 페이지에는 "스터디 등록", "휴식일" 및 "의무일"의 세 가지 주요 링크가 표시됩니다. "연구 등록" 링크에는 인구 통계, MEQ, CIS 및 ESS의 교육 기간 동안 완료해야 할 다음 설문지가 포함되어 있습니다. 완료 후에는 링크가 참가자에게 표시되지 않습니다. "휴식 일"링크는 쉬는 날 동안 완료 할 설문지가 포함되어 있습니다 : 아침 수면 일기; 아침, 오후 및 저녁에 SP 및 PVT; 그리고 저녁 수면 일기, 그 순서로 제시. "의무일" 링크에는 세 가지 주요 링크가 표시됩니다: 아침(수면 일기); 작업 작업; 그리고 저녁 (수면 일기). 작업 작업 링크는 세 가지 링크로 구성됩니다: 비행 전(SP, PVT, 통근 시간); 특정 항공편(SP, PVT)에 대한 테스트를 완료하기 위해 참가자가 선택한 항공편 수를 표시하는 TOD에서 기록합니다. 그리고 비행 후 (SP, PVT).

5. 소변 수집 절차

  1. circadian 단계를 추정하기 위하여 aMT6s 생산을 측정하기 위하여 소변 수집을 이용하십시오 (Lockley18및 선체 56에 의해 개발된 절차에서 조종사에 있는 소변 수집을 위해적응).
    1. circadian 단계를 이동할 것으로 예상되는 어떤 내정간섭든지 다음 소변 견본을 수집하는 참가자를 지시합니다. 참가자들에게 소변 키트, 소변 로그 및 훈련 당일 지침을 제공합니다. 소변 키트(그림4) 소변 모자 또는 소변 수집 컨테이너, 여러 피펫, 24 시간 수집 당 다섯 개의 라벨 소변 수집 튜브, 두 개의 여분의 튜브와 흰색 스티커 라벨, 깨끗한 생체 위험 지퍼 잠금 가방, 운송 재료, 얼음을 포함 팩, 소변 수집로그 (그림 5), 각 수집 블록 동안 참조에 대한 지침의 사본 (섹션 5.2에 설명).
    2. 일반적인 개요 지침: 참가자들에게 24시간 동안 생산된 모든 소변을 수집해야 한다는 것을 알립니다. 첫 번째 수집 블록은 참가자가 첫 번째 소변 수집 일에 깨어난 시간부터 시작하여 낮에는 4 시간 블록, 하룻밤 동안 8 시간 블록으로 계속됩니다. 총 24시간 수집에는 5개의 샘플이 포함되어 있습니다.
    3. 참가자들에게 아래 의 지침을 제공하고 사전 학습 훈련 중에 절차의 모든 단계를 검토하십시오. 참가자에게 선불 주소가 지정된 배송 라벨이 제공되었는지 확인합니다.
  2. 참가자를 위해 다음 소변 수집 지침을 사용하십시오.
    첫날에 일어나면 평소와 같이 화장실에 가야합니다. 처음으로 화장실에 가서 소변을 수집하기 시작합니다.
    각 컬렉션 블록이 시작될 때 수집 로그에서 수집 블록의 시작 시간 및 대략적인 종료 시간을 기록합니다(예: 07:00-11:00 AM). 4시간 수집 블록(또는 8시간 하룻밤 수집 블록)동안 두 번 이상 소변을 볼 수 있습니다. 이 경우 동일한 소변 수집 용기에서 소변을 볼 수 있습니다. 예를 들어 07:00~11:00 AM 수집 기간 동안 오전 8:00 및 오전 10:55에 소변을 볼 수 있습니다. 이 소변 공극의 둘 다 동일 수집 콘테이너에서 함께 섞일 것입니다. 컬렉션 블록의 끝에서 샘플을 채취합니다. 당신이 소변을 볼 때마다, 당신이 수집 로그에 소변 정확한 시계 시간을 기록합니다. 소변을 볼 때마다 모든 소변이 수집 용기에 들어가야 합니다.
    샘플을 채취하기 직전에 방광을 비우십시오. 예를 들어 컬렉션 블록이 오전 11:00에 끝나는 경우 11:00 AM 직전에 컬렉션 컨테이너에서 소변을 봅이가 있는 다음 샘플을 가져가 십시오. 수집 블록의 끝에서, 용기에 표시를 사용하여 수집 된 소변의 총 볼륨을 기록합니다.
    새 파이펫을 가지고 작은 튜브에 수집 용기에서 소변의 소량을 전송합니다. 적어도 반만 가득 차게 되도록 충분한 소변으로 튜브를 채웁니다. 튜브를 캡합니다. 소변이 동결될 때 팽창하고 과충진 경우 튜브가 부러질 수 있으므로 튜브를 완전히 채우지 마십시오. 튜브를 채운 후 피펫을 버릴 수 있습니다. 각 샘플 튜브는 숫자로 레이블이 지정되고 숫자 순서로 정렬됩니다. 샘플 튜브를 숫자 순서로 사용합니다(예: 먼저 1개 사용, 2개 사용 등).
    작은 튜브를 지퍼 잠금 바이오 해저드 백에 넣습니다. 큰 지퍼 잠금 가방을 차가운 팩이 있는 배송 상자에 넣습니다. 샘플을 채취한 후, 수집 로그에 샘플을 채취한 튜브 번호와 시계 시간을 기록한 다음, 나머지 소변을 화장실에 버린다. 수집 용기를 물로 헹구세요(수거 용기를 헹구기 위해 물 이외의 것은 사용하지 마십시오). 다음 세 주간 수집 블록(예: 11:00 AM-3:00 PM, 3:00 PM-7:00 PM 및 7:00 PM-11:00 PM)에 대해 이 프로세스를 반복합니다.
    하룻밤 수집 블록의 경우 잠자리에 들기 직전에 네 번째 주간 샘플을 수집하십시오. 잠자리에 들 때 는 수집 컨테이너가 비어 있어야 합니다. 하룻밤 수집 블록은 밤에 소변을 보는 모든 소변뿐만 아니라 아침에 소변을 처음부터 소변을 포함합니다. 아침에 일어나면 수집 용기에 소변을 보게됩니다. 밤의 모든 소변은 아침에 생산이 첫 번째 소변과 혼합됩니다. 밤 동안 일어나지 않으면 하룻밤 샘플에는 첫 번째 아침 배뇨만 포함될 수 있습니다. 2일째에 처음으로 소변을 보고 나면 하룻밤 수집 블록이 완성됩니다.
    24시간 동안 생산한 모든 소변을 모으십시오. 실수로 화장실에서 소변을 보는 경우, 소변 수집 로그에 이 것을 기록하고 수집을 놓친 것을 알려주십시오."

6. PVT 관리 방법

참고: 소개에 설명된 바와 같이, NASA-PVT는 개인이 시각적 자극에 반응하는 속도를 측정하는 5분의 지속적인 주의, 반응 시간 테스트입니다. 시험 기간은 스터디 설계에 따라 변경할 수 있습니다. 대상35,57 또는 체크보드 패턴39를비추는 것을 포함하여 개발된 수많은 PVT 설계가 있습니다. NASA-PVT는 목표물이 밀리초 카운터의 형태로 있는 실험실 PVT-192 장치를 모방하도록 설계되었습니다.

  1. 각 참가자에게 다음 지침을 읽고 각 참가자가 동일한 교육을 받을 수 있도록 하십시오. 이 시험을. 테스트 하는 동안, 당신의 지배적인 손의 엄지 손가락을 사용 하 여 화면을 누릅니다 (즉, 일반적으로 쓰는 손) 상자에 스크롤 하는 빨간 숫자를 참조 하 자마자. 당신은 모든 테스트에서 자극에 응답하기 위해 지배적 인 손에서 엄지 손가락을 사용해야합니다. 디스플레이의 숫자는 매번 응답한 시간을 보여줍니다. 숫자가 작을수록 더 나은 일을 할 수 있습니다. 최선을 다하고 매번 할 수있는 가장 낮은 숫자를 얻으십시오. (숫자가 나타나기 전에) 너무 일찍 화면을 탭하면 잘못된 시작을 나타내는 오류 메시지 ('FS')가 표시됩니다. 비지배적 인 엄지 손가락을 사용하여 탭하면 오류를 나타내는 'ERR'메시지가 표시됩니다. 'FS'와 'ERR'을 피하십시오. 엄지 손가락을 들어 올리는 것을 잊어 버린 경우 짧은 시간 후에 텍스트 화면이 당신을 생각 나게합니다." 그림 6은 엄지 손가락의 PVT 와 위치를 복용하는 동안 터치 스크린 장치의 정확한 위치를 보여주는 데모 NASA-PVT의 화면을 표시합니다.
  2. 참가자에게 항상 WiFi를 끄고 비행기 모드로 터치 스크린 장치를 유지하도록 지시합니다.
    참고: 이는 내부 스톱워치의 정확도가 연결 기능에 의해 영향을 받아 반응 시간38에영향을 미치는 PVT 작업에 특히 중요합니다.
  3. 참가자들에게 산만함에서 벗어난 시간에 PVT를 시작하도록 지시한다. 주의산만이 발생하면, 참가자들에게 시험 후 신청서 내의 주의 산만 횟수를 기록하게 한다.
    참고: 운영 환경의 요구를 감안할 때 참가자가 예정된 PVT 테스트를 완료할 수 없을 수도 있습니다. 이 경우, 참가자는 누락 된 테스트 후 가능한 한 빨리 PVT를 수행하도록 지시해야합니다. 또한 참가자에게 PVT 테스트 세션 사이에 최소 30분 동안 유지해야 한다는 것을 알리는 것도 중요합니다.

Representative Results

설명된 방법을 사용하여 44명의 단거리 조종사 7명 중 700일 이상의 데이터와 3,000개 이상의 PVT 및 피로 등급을 수집할 수있었습니다. 이 연구의 목표는 주간 비행 중 작업 시작 시간 및 작업 부하에 따라 단거리 조종사간의 수면, 일주기 단계, 피로 등급 및 성능의 변화를 특성화하는 것이었습니다.

피험자 내 연구 설계를 설명하기 위해 참가자를 반복 요인으로 사용하여 구조화되지 않은 공분산의 분산을 반복적으로 측정한 결과 와 함께 모든 조건 효과를 수면 및 성능 결과에 대해 평가했습니다. 주어진 일정에 따라 수면 및 성능 결과가 하루동안 달라지는지 여부를 평가하기 위해 선형 혼합 효과 모델을 낮의 수면 및 성능 변화에 적용했습니다. 주어진 일정에 대한 적응의 개인적 차이를 고려하기 위해 가로채기와 경사는 개인마다 다를 수 있었습니다.

이 방법으로 해결된 첫번째 목표는 수면에 의무 시작 시간의 충격을 검토하기 위한 것이었습니다. 수면 시간, 취침 시간, 각성 시간 및 수면 의 질은 수면 일기 및 액티그래피를 사용하여 계산되었다. 활동 모니터에서 파생된 actogram의 예는 그림7에 도시되어 있습니다. 혼합 효과 회귀 분석을 사용하여 작업 시작 시간의 함수로 수면 타이밍 및 기간이 크게 다양한다는 것이 입증되었습니다. 1은 수면 일기의 참가자들이 보고한 스케줄 유형에 따라 취침 시간, 기상 시간, 수면 시간 및 수면 품질을 표시한다. 참가자들은 기준선 블록에서 평균 23:10 (SD = 1:41)에 잠자리에 들였습니다. 조기 근무 일정 블록의 취침 시간은 참가자들이 이전 취침 시간을 보고하면서 기준선(p< 0.01)과 크게 달랐습니다. 정오 및 늦은 근무 일정에 대한 취침 시간도 기준선 (p < 0.01)과 크게 달랐으며 참가자는 나중에 취침 시간을보고했습니다. 참가자는 기준선에 비해 휴식 일에 크게 나중에 침대에 갔다 (p < 0.01) .

8은 각 스케줄 유형에 대해 일별 평균 액티그래피 파생 수면 지속 시간을 표시합니다. 참가자는 기준선에 비해 초기 시작에 훨씬 적은 수면 (p < 0.01)을 얻었다. 다른 일정 유형의 수면 기간은 기준선과 다르지 않았습니다. 액티그래피로부터 얻어진 수면 대기 시간 및 수면 효율은 임의의 스케줄 유형에 대한 기준선과 유의히 다르지 않았다. 수면 발병 후 웨이크 (WASO)는 초기 시작 (p < 0.05)에 비해 초기 시작에 대해 상당히 달랐으며, 조종사는 초기 시작 중에 더 깨어있다고보고했습니다. 기준선과 다른 일정 유형 간에 는 차이가 없었습니다. 휴식일과 기준선 사이에는 유의한 차이가 없었다.

이러한 방법으로 해결된 두 번째 목표는 aMT6s로 측정된 일주기 단계에 대한 의무 시작 시간의 영향을 조사하는 것이었습니다. aMT6s 리듬의 피크 타이밍(acrophase)은 circadian 단계58의신뢰할 수 있는 마커입니다. 9는 한 개인에 대해 24시간 이상 aMT6s의 일주기 리듬의 예를 나타내고, 도 10은 연구 블록에 의해 소변 수집 절차에 참여한 각 개인에 대한 aMT6s 곡예들을 나타낸다. 수면에 대한 연구 결과와 일치, 그것은 circadian 단계를 의미 하는 작업 시작 시간에 따라 크게 이동 했다 발견. 그림 10에서누락된 데이터 수집 정보를 기록하는 것이 중요합니다. 몇몇 개별은 몇몇 블록의 소변 수집 절차에 어려움이 있었습니다 또는 그들의 견본 수집의 타이밍을 기록하는 것을 잊었습니다. 이러한 경우, aMT6s 농도로부터 circadian 단계의 신뢰할 수 있는 추정치를 생성할 수 없었고 그 결과 일부 데이터가 누락되었습니다. circadian 단계 정보의 수집이 중요한 상황에서, 절차가 제대로 따르도록 각 소변 수집의 앞에 참가자를 호출하는 것이 신중할 지도 모릅니다.

이러한 방법으로 해결된 세 번째 목적은 SP에 의해 측정된 자체 보고 피로에 대한 의무 시작 시간의 영향과 PVT에 의해 측정된 객관적인 성능을 조사하는 것이었습니다. 수면을 이용한 우리의 연구 결과와 일치, 혼합 효과 회귀 분석을사용하여, 우리는 모두 피로 (표 2) 및 PVT 반응 시간 (그림11)초기 시작 동안 악화 된 것으로 나타났습니다, 높은 작업 부하 중 일요 교대, 늦은 마무리, 기준 데이터 수집(p&0.001 SP, p< 0.01 PVT RT)에 상대적입니다. 참가자들은 기준선에 비해 각 스케줄 유형에 대한 경과가 현저한 증가를 보였다(p< 0.01 조기, 0.05 중반; p< 0.01 후반). 휴게일의 성능은 기준선과 유사했습니다. 이러한 결과는 표 3에도설명되어 있습니다.

Figure 1
그림 1: 연구의 각 일에 대한 시간별 연구 프로토콜. 진한 회색 막대는 비행 전 보고서 시간(열린 막대)을 포함한 비행 기간을 나타내고 밝은 회색 막대는 절전 기간을 나타냅니다. 일 1-5는 기준 의무 블록을 나타내고, 일 10-14는 초기 의무 시작을 나타내고, 18-22일은 정오 의무 시작을 나타내고, 26-30일은 늦은 시작을 나타냅니다. 그늘진 막대는 소변이 수집될 때 첫번째 휴식일 포스트 의무 블록을 나타냅니다. 이 그림은 플린 에반스 외 7에서재현됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 2
그림 2: 비지배적인 손의 손목에 착용된 활동 모니터/가속도계 장치입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 3
그림 3: 터치스크린 애플리케이션을 사용하여 휴식일 동안 수행한 테스트의 예. 왼쪽에서 오른쪽으로:(A) 앱의 기본 페이지에 두 개의 링크가 표시됩니다. (B) 나머지 날은 세 가지 링크를 표시합니다 : 아침, 정오, 저녁; (C) 아침 링크는 아침에 찍은 시험을 표시합니다. (D) 정오 링크는 오후에 찍은 시험을 표시하고, (E) 저녁 링크는 저녁에 찍은 시험을 표시합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 4
그림 4: 소변 키트. 키트에는 (A) 소변 모자 또는 소변 수집 용기, (B) 피펫, (C) 소변 수집 튜브, (D) 흰색 스티커 라벨, (E) 바이오 위험 가방, (F) 아이스 팩, (G) 배송 자료. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 5
도 5: 소변 수집 로그의 예.

Figure 6
그림 6: 정신 운동 경계 작업 (PVT). (A) 터치스크린 장치는 가로 위치를 향하도록 설정되며 테스트 시작 시 엄지 손가락이 화면에 표시됩니다. (B) 반응 시간은 화면의 중간 부분의 직사각형 상자에 표시됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 7
그림 7: 14 일 동안 24 시간 동안 수면 - 항적 주기의 Actogram. 진한 파란색은 수면 기간을 나타냅니다. 연한 파란색은 나머지 기간을 나타냅니다. 검은색은 움직임을 나타냅니다. 노란색은 라이트를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 8
그림 8: 각 스케줄 유형에 대해 연액 유래 수면 지속 시간을 낮으로 의미한다. 1일차(Day)는 주어진 블록의 첫 번째 작업 기간 전의 수면 밤을 나타냅니다. 별표는 기준 조건과 초기 시작 블록 사이의 평균에서 유의한 차이(*p< 0.05, **p&0.01)를 지정합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 9
도 9: 단일 참가자에 대한 각 데이터 수집 에피소드에 대한 5개의 소변 수집 빈에 대한 aMT6 프로파일. 데이터는 이중 플롯됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 10
도 10: 6-설파톡시멜라토닌(aMT6) 아크로페이즈(peak)에 의한 시간(24시간 시계) 각각의 개인에 대한 일람표 유형. 채워지고 열린 원, 삼각형, 사각형은 개별 참가자를 나타냅니다. 이 그림은 플린 에반스 외 7에서재현이그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 11
그림 11: 정신 운동 경계 작업(PVT) 평균 반응 시간(RT), 경과(RT >500ms), 각 일정 유형에 따라 응답 속도(평균 1/RT). 각 경사를 따르는 별표는 해당 조건에서 일별 성능 변화를 나타냅니다. 대괄호는 다른 각 조건(*p & 0.05, **p< 0.01)의 기본 성능과 기울기 사이의 경사 차이를 나타냅니다. 기준선 = 채워진 원, 초기 = 열린 원, 정오 = 채워진 삼각형, 늦은 = 열린 삼각형. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

작업 일정 N 취침 시간(h, SD) 절전 모드 해제 시간(h, SD) 수면 시간(h, SD) 수면 품질(SD)
기준선(참조) 39 23:10 (1:41) 7:20 (1:49) 8.2 (0.9) 2.4 (0.7)
초기 42 21:14 (1:01)** 4:29 (0:47) 7.4 (0.9)** 2.5 (0.6)
정오 41 01:19 (0:43)** 9:11 (0:58) 7.9 (1.1) 2.3 (0.6)
늦은 40 02:18 (1:07)** 9:57 (1:11) 7.8 (1.4)* 2.3 (0.7)
휴식일 42 23:47 (0:50)** 8:16 (0:58) 8.5 (0.9)* 2.4 (0.5)

표 1: 스케줄 유형에 따라 수면 일기 에서 파생된 수면 결과(취침 시간, 기상 시간, 수면 시간 및 수면 의 질). * p < 0.05, **p & 0.01; h = 시간, SD = 표준 편차. 이 표는 플린 에반스 외7에서 재현

작업 일정 평균(SD) p 값
기준선 3.51 (0.80) Ref.
초기 의무 4.03 (0.88) < 0.001
정오 근무 3.85 (0.90) < 0.001
늦은 근무 3.85 (0.89) < 0.001

표 2: 관세 블록별 Samn-Perelli(SP) 점수에 대한 평균 및 표준 편차. 등급이 높을수록 피로가 커진다는 것을 나타냅니다.

작업 일정 n (참가자) 평균 반응 시간(ms, SD) 응답 속도(s, SD) 평균 경과 (> 500 ms)
기준선(참조) 38 236 (48) 4.84 (0.61) 3.1 (4.1)
초기 40 257 (70)** 4.63 (0.66)** 4.4 (5.4)**
정오 39 261 (62)** 4.56 (0.66)** 4.7 (5.1)*
늦은 38 266 (64)** 4.51 (0.63)** 4.7 (5.0)**
휴식일 40 249 (56) 4.69 (0.62) 4.0 (4.5)

표 3: 정신 운동 경계 작업 (PVT) 평균 반응 시간 (RT), 응답 속도 (평균 1/RT), 그리고 일정 유형에 의해 경과 (RT > 500 ms) * p < 0.05, **p & 0.01; 이 표는 플린 에반스 외7에서 재현

Discussion

이 원고에 설명된 방법은 수면 패턴, 일주기 단계, 피로 등급 및 조기 시작, 높은 워크로드 정오 비행 및 늦은 마감을 포함한 주간 비행 중 조종사의 성과에 대한 통찰력을 제공합니다. 이러한 방법의 조합은 이러한 요인이 모두 작업 시작 시간과 워크로드의 적당한 변화에 의해 영향을 받는다는 것을 보여 주었으며, 이러한 요소는 모두 영향을 받습니다. 체계적인 연구 일정을 평가하고 이러한 측정값을 사용하기 쉬운 터치 스크린 애플리케이션에 통합함으로써 어려운 환경에서 대량의 데이터를 수집했습니다. 이러한 방법 조합을 사용하여 비전통적인 주간 근무 교대 시간 동안 경보 및 성능의 변화를 보다 명확하게 해석할 수 있습니다.

객관적인 수면, 일주기, 피로 및 성능 데이터를 측정하는 방법의 설계 및 구현은 시차가 없는 주간 비행 중 조종사에게 작업 시작 시간이 어떻게 영향을 미치는지 결정하는 데 매우 중요했습니다. 이 프로토콜은 조건 간의 체계적인 비교를 허용하는 동시에 참가자의 불편을 최소화하고 운영상 관련 시점에서 데이터 수집을 극대화하도록 설계되었습니다. 이는 운영 환경에서 의미 있는 데이터를 수집하기 위한 중요한 단계입니다. 이 측정은 실험실 및 현장 연구 모두에서 검증되었으며, 이는 결과를 해석하는 데 중요합니다. 이 연구는 참가자들이 독립적으로 학습 절차를 완료할 수 있도록 설계되었지만, 사전 연구 브리핑 세션은 자원봉사자들이 연구 절차와 완료 시 일관성 유지의 중요성을 이해하도록 하는 데 매우 중요했습니다. 특히 PVT에 대한 연구 시험과 질문.

작업 시작 시간에 따라 수면 지속 시간 및 타이밍 변화가 PSG를 사용하여 수면 타이밍59,60을평가한 개인의 작은 샘플에 대한 이전 연구와 일치한다는 것을 발견합니다. 조기 시작 과 늦은 마감은 수면 타이밍을 잠식 할 것으로 예상 될 수 있지만, 운영 환경에서 수집 된 데이터의 큰 샘플은 참가자가 수면을 잃는 예기치 않은 방법에 대한 통찰력을 제공합니다. 예를 들어, 깨어있는 가장 강한 드라이브를 나타내는 절전 모드 유지 관리 영역은 습관적인 취침 직전에 발생합니다. 실험실 연구에서, 참가자는 항적 유지 보수 영역 동안 어려움 을 가지고 표시 되었습니다61,62,63. 참가자는 조기 시작을 준비하기 위해 평소보다 몇 시간 일찍 잠자리에 들 것으로 예상되었습니다. 그것은 또한 깨어 유지 보수 영역 동안 수 면을 시작 하려고 의 결과로 예상 되었다, 참가자는 초기 시작 하기 전에 수 면 동안 긴 수 면 대기 시간을 전시할 수 있습니다.; 그러나, 이것은 사실이 아니었다. 이러한 데이터는 실험실과 현장 간의 중요한 차이점을 강조하며 운영 환경에서 수면 데이터를 수집해야 할 필요성을 보여줍니다.

circadian 단계 정보는 개별의 부분 집합에서 장악되었지만, 각 일정 유형에서 관찰된 circadian 단계 변경은 수면 타이밍에서 관찰된 변경을 미러했습니다. 이 프로토콜에 circadian 단계를 추가하면 작업 시작 시간에 따라 피로 등급 및 성능이 변경된 이유를 이해할 수 있는 기능이 향상되었습니다. 경보 및 성능 circadian 리듬을 따릅니다., 가장 낮은 경보와 가난한 성능 일반적으로 aMT6s acrophase의 타이밍과 일치. 대부분의 참가자의 circadian 리듬이 부과 된 작업 일정에 비해 예상 된 방향으로 이동하는 것으로 나타났지만,이 변화는 개인 간에 변수인 것으로 나타났습니다. 이것은 몇몇 개별이 적당한 circadian 부정합을 일으키는 원인이 되는 초기 또는 늦은 일정에 적응하는 더 어려움이 있을 수 있다는 것을 건의합니다. 이러한 방법의 조합은 이러한 결론의 해석을 향상.

또한 수집된 수면 데이터를 통해 피로 등급과 성능이 다른 작업 일정에 따라 변경된 이유를 더 잘 이해할 수 있었습니다. 예를 들어, 이른 시작과 늦은 마감 동안 Samn-Perelli 등급과 PVT 성능이 각 일정에 따라 날마다 좋지 않은 것으로 나타났습니다. 이것은 의미가 있습니다, 파일럿은 초기 시작 및 그 일정에 매일 수면 부채를 발생했다는 것을 의미 기준에 비해 늦게 완료 하는 동안 더 적은 수 면을 얻은 때문에. 반면, PVT 성능은 높은 워크로드 의 한낮 시작 일정 동안 낮에는 더 나빠지기도 했습니다. 정오 일정 동안, 파일럿이 얻은 수면의 양은 기준 데이터 수집 동안의 수면 기간과 다르지 않았다. 그 결과, 이 발견은 한낮 작업 일정 동안 관찰 된 성능이 급성 수면 제한에 의해 구동 될 가능성이 높지 않다는 것을 시사한다. 수면 데이터 없이 피로 등급과 성능 데이터를 해석하기가 매우 어려웠을 것이며, 이러한 방법의 조합이 중요해졌습니다.

이러한 메서드는 성공적으로 설계 및 구현되었지만 이 방법에는 몇 가지 문제가 포함될 수 있습니다. 예를 들어, 참가자는 일부 절차를 완료하는 시기 또는 방법을 잊어 버릴 수 있습니다. 특히 소변 수집의 첫 번째 단계에서 프로토콜에 따라 작업을 완료하고 있는지 확인하기 위해 자원 봉사자와 정기적으로 의사 소통하는 것이 도움이됩니다. 또한, 개인이 연구 장치를 잃거나 손상시킬 수 있기 때문에 연구 기간이 늘어짐에 따라 데이터 손실 위험이 증가합니다. 이 연구의 경우와 같이 몇 주 동안 연구가 예정된 경우, 잠재적인 데이터 손실을 줄이고 프로토콜 준수를 검토하기 위해 연구 중간지점에서 데이터를 다운로드하는 것이 바람직할 수 있습니다. 데이터가 부족하거나 누락되면 결과의 해석가능성이 떨어질 수 있으므로 개인이 데이터를 적절하게 수집하고 있는지 확인하려면 주의를 기울여야 합니다.

다른 운영 설정에서 이러한 메서드에 대 한 많은 가능한 응용 프로그램이 있습니다. 이러한 방법은 우주 비행 이나 군사 작전 중 과 같은 비정상적인 일정 관행 또는 환경 고려 사항으로 직업에서 수면, 일주기 단계, 피로 및 성능을 특성화하는 데 사용할 수 있습니다. 또한, 일주기 위상 이동을 가속화하기 위해 청색 농축 광을 사용하는 것과 같은 실험실 환경에서 평가 된 많은 유망한 개입 및 대책, 전략적 온 - 더 - 작업 낮잠, 수면을 극대화하기 위한 최면 기회, 그리고 경보를 개선 하기 위해 카페인 등 각성제. 이러한 접근 방식은 통제된 실험실 조건에서 효과적인 것으로 나타났지만, 이러한 도구와 기술을 운영 환경에서 배치하여 실제 환경에서 피로를 줄이는 데 그 효능을 확인하도록 평가해야 합니다. 액티그래피, 수면 일기, circadian 위상 정보, 피로 등급 및 PVT 수집의 조합은 작업 관리를 용이하게하기 위해 사용하기 쉬운 소프트웨어 응용 프로그램과 결합되어 효율성을 평가하기위한 적절한 데이터를 제공합니다. 개입의. 이러한 방법의 조합은 보다 침입적인 데이터 수집 노력을 배포하기 어려울 수 있는 다른 복잡한 운영 환경에 상당한 번역 가능성을 가지고 있습니다.

Disclosures

EEFE는 아기 수면 과학 컨설턴트이며 워싱턴 주립 대학, 시카고 대학, 퓨젯 사운드 파일럿, 국가 안전 위원회 및 미국 수면 의학 및 수면 연구 학회로부터 여행 자금을 받았습니다. 다른 저자는 보고할 공개가 없습니다.

Acknowledgments

우리는 데이터 수집에 대한 지원에 대한 연구 참가자와 항공사 직원에게 감사드립니다. 우리는 또한 이 프로젝트에 도움을 준 NASA 에임스 연구 센터의 피로 대책 연구소 회원들에게 도왔습니다. 이 연구는 NASA 시스템 전체 안전 프로그램에 의해 지원되었다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Actiwatch Spectrum Pro Philips Respironics, Bend OR, USA 1099351 The number listed in the Catalog Number section is the Reference number for Actiwatch Spectrum Pro.
iPod Touch 5Th gen Apple Inc., Cupertino CA, USA A1509 The number listed in the Catalog Number section is the Model number. Newer generations of iPods can be used for data collection.
Medline DYND30261 Zip-Style Biohazard Specimen Bags, Plastic, Latex Free, 9" Length, 6" Width, Clear Medline Industries, Inc., Northfield IL DYND30261 The number listed in the catalog Number section is the Part number
Medline DYND80024 24 h Urine Collection Bottle, 3,000 mL Medline Industries, Inc., Northfield IL DYND80024 The number listed in the catalog Number section is the Part number
Moveland 3 mL Disposable Plastic Transfer Pipettes Moveland
Nordic Ice NOR1038 No-Sweat Reusable Long-Lasting Gel Pack, 16 oz. (Pack of 3) Nordic Cold Chain Solutions 0858687005050
Office Depot Brand Print-Or-Write Color Permanent Inkjet/Laser File Folder Labels, OD98817, 5/8" x 3 1/2", Dark Blue Office Depot, Inc.Boca Raton FL, USA 660-426
Philips Actiware 6.0.9 Respironics, Inc., Murrysville PA, USA 1104776 This software is used to analyze sleep recorded through Actiwatch Spectrum Pro
Push cap, neutral for 7 mL tubes Sarstedt, Numbrecht, Germany 65.793
SAS software 9.4 SAS Institute, Cary, NC https://www.sas.com/en_us/software/visual-statistics.html This software is used to analyze the data. Any statistical software (e.g., SPSS, R) can be used.
Shipping material FedEx, USPS, UPS Any company can be used.
Specimen Collector Urine/Stool White 26 oz. McKesson Corporation, San Francisco CA 16-9522 The number listed in the catalog Number section is the Part number
Tube 7 mL, 50 mm x 16 mm, PS Sarstedt, Numbrecht, Germany 58.485

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