シミュレーション飛行中の吸気･呼気振幅の収束について 1:収束とワークロード

Abstract

Respiration curves in simulation flights were analyzed to estimate pilots' workload. Six Japan Air Self Defense Force (JASDF) pilots (aged 23 or 24 years old) performed 15 flight maneuvers which varied in difficulty. The flight simulator used was modeled after a JASDF T-2 jet trainer. There was no motion system, and the pilots did not experience any specific physical stress. The inspiration amplitude and the expiration amplitude were added up separately, and when both total volume became equal it was called 'converged' in this study. An average number of breath for convergence was 1.90 cycles, and 90.0 percent of the breath was converged within three cycles at rest. This shows that the subjects breathed very regularly in this period. The average breath cycles to converge was 2.82 times in flight. An average time to the convergence was 7.87 sec at rest and 9.14 sec in flight. The result indicates that the balance between inspiration volume and expiration volume was restored in a relatively short period even when respiration curves look quite irregular in mental works. The correlation coefficient was 0.26 between the subjective estimation of difficulty of the flight maneuver and the breath rate. The respiration rate, which has been used frequently as a respiration measurement, is not regarded as a good parameter because pilots breath in high frequency in every acrobatic flight tasks. On the other hand, the correlation coefficient was 0.74 between the subjective estimation of difficulty and the average of the breath numbers to converge. This means that the more difficult the flight maneuver goes, the more irregular the respiration curve comes up. The breath number to converge was one of the good indices to measure mental workload.

パイロットのワークロードを推定するために、シミュレーション飛行中の呼吸曲線を分析した。6人の航空自衛隊(JASDF)パイロット(23、または24才)が、難易度の異なる15回の飛行を、JASDF T-2ジェットトレーナを模擬した飛行シミュレータによって行った。このシミュレータには動く部分はなく、パイロットが固有のストレスを経験しないように配慮した。呼気および吸気の振幅をそれぞれ別に加えてゆき、両者の総量が等しくなったとき、これをここでは収束と呼ぶことにした。収束のための平均呼吸数は1.90サイクルで、呼吸の90.0%パーセントは3サイクル以内に収束した。このことは被験者がこの期間、非常に規則正しい呼吸をしていることを示している。収束のための平均呼吸サイクルは飛行中2.82回で、また収束に要する平均時間は安静時7.87秒、飛行中9.14秒であった。これらの結果は、呼気量と吸気量のバランスは、呼吸曲線がメンタルワークのために不規則に見える場合でも、比較的短時間に回復することを示している。飛行課目の難易度の主観的推定と呼吸率との間の相関係数は0.26であった。パイロットはすべてのアクロバット飛行課目に対して高い頻度で呼吸するから、呼吸測定に用いられる呼吸率は評価のための好パラメータとは考えられない。これに反し、難易度の主観的相違と収束までの呼吸数との間の相関係数は0.74であり、これは飛行課目が難しくなればなるほど呼吸曲線が不規則になることを示すもので、収束のための呼吸数はメンタルワークロード測定の尺度として適しているものといえよう。