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문제 정의
- 피로와 스트레스를 유발하는 정신적 작업부하 (Mental Work-load : MWL)는 긴장성 작업부하와 단 조성 작업부하로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 단조성 작업에 의한 정신 피로감을 평가하기 위하여 피험자에게 단조감을 유발하도록 하는 착업과 실험과정을 설계하여 평가하였다. 착업 중 생리신호를 측정하여 생리신호와 주관 평가와의 상관관계를 분석하고 지하고 있기 때문에 실험 종료에 다가갈수록 실험이 빨리 끝났으면 하는 피험자의 욕구가 부정적인 영향으로 나타난다.
제안 방법
- 단 조 작업에 의한 정신 피로를 측정할 수 있는 작업개발 및 평가를 하였다. 그때 자율신경계의 생리신호를 측정하여 단조 작업에 의한 정신피로를 측정할 수 있는 작 업 개발 및 평가를 하였다. 그때 자율 신경계의 생리 신호를 측정하여 단조 작업시의 주관감과의 상호상 관 관계를 살펴보면 피부 온도와 심박 변화율의 HF성 분.
- 단 조 작업에 의한 정신 피로를 측정할 수 있는 작업개발 및 평가를 하였다. 그때 자율신경계의 생리신호를 측정하여 단조 작업에 의한 정신피로를 측정할 수 있는 작 업 개발 및 평가를 하였다.
- 작업의 단조감과 정신적 작업부하로 인한 피로감을 평가하기 위해 개발된 설문지를 사용하여 주관적 평가률 실시하였다〔6-7〕. 또한 작업 수행 시 피험자의 주관량과 행동량의 관계를 살펴보기 위하여 반응시간과 첨수를 구하였다.
- 심전도는 Lead II법을 사용하여 측정하였다. 맥파와 피부 온도는 각각 왼손 검지 손가락과 중지손가락 에서 측정하였고. 호흄 간격은 코밀에 sensor를 부착하여 측정하였다.
- 본 논문에서는 측정된 생리신호 중 맥파를 제외한 나머지 자율신경계의 신호를 먼저 분석하였다.
- 또한.실험 시작 전에 작업을 미리 충분히 연습시켜 작업을 수행함으로서 오는 긴장감을 감소시켰고 휴식 없이 작업을 반복함으로서 단조감이 증대되도록 하였다. 본 실험 부분은 초기 안정화구간 (REST 0 : Ro).
- 심 박 변화율의 전력스펙트럼 분석은 교감신경계와 부교감 신경계의 활동을 파악하는 데 유용하며 본 연구에서는 심박 변화율의 전력 스펙트럼을 구하는 데 적은 데이터에서도 분해능이 높은 스펙트럼 추정이 가능한 20차자가회귀 (autoregressive : AR)모델을 적용하여 LF(0.01 - 0.08Hz). HF(0.
- 5를 사용하여 호흡 신호로부터 호흡 간격 (Respiration Interval : RD을 구하고. 심전도 신호로부터 R-peak를 검출하여 R-R 간격(RRD을 구하였다. 이렇게 구한 R-R 간격은 일정 시간 간격의 시계열 데이터가 아니기 때문에 spline 보간 후 4 心 resampling하여 순간 R-R 간격을 구한 후 1차선형 근사화방법을 이용하여 저주파선형성분을 제거해 주파수 분석에 사용될 수 있게 하였다.
- PSB의 생리신호파라미터가 주관적 평가차와 상관관계가 높게 나타나 이들 생리신호가 단조 작업에서 오는 정신 피로를 평가하는 데 적합함을 알 수 있었다. 이러한 생리신호를 사용하여 정신 피로를 예측하는 다중회귀식을 작성하여 정신 피로도를 예측하였다. 아직 실험 횟수도 많지 않아 데이터량이 적고 개인차에 의한 영향을 극복할 수는 없지만 추후 데이터가 많이 확보되고 보다 많은 생리신호파라미터를 찾아낸다면 개인차를 극복한 정확한 예측 모델을 개발할 수 있으리라 생각된다.
- 심전도 신호로부터 R-peak를 검출하여 R-R 간격(RRD을 구하였다. 이렇게 구한 R-R 간격은 일정 시간 간격의 시계열 데이터가 아니기 때문에 spline 보간 후 4 心 resampling하여 순간 R-R 간격을 구한 후 1차선형 근사화방법을 이용하여 저주파선형성분을 제거해 주파수 분석에 사용될 수 있게 하였다.
- 착업 중 생리신호를 측정하여 생리신호와 주관 평가와의 상관관계를 분석하고 지하고 있기 때문에 실험 종료에 다가갈수록 실험이 빨리 끝났으면 하는 피험자의 욕구가 부정적인 영향으로 나타난다. 이를 종말 효과라고 하며, 피험자에게 전체 작업 횟수틀 12회라고 하여 종말 효과를 기하도록 하였다. 또한.
- 작업의 단조감과 정신적 작업부하로 인한 피로감을 평가하기 위해 개발된 설문지를 사용하여 주관적 평가률 실시하였다〔6-7〕. 또한 작업 수행 시 피험자의 주관량과 행동량의 관계를 살펴보기 위하여 반응시간과 첨수를 구하였다.
대상 데이터
- 생리신호는 심전도(electrocardiogram : ECG), 맥파(photoplethysmogram : PPG), 피부 온도 (skin-temperature : SKT), 호흡(re- spiration : RESP)을 Biopac사의 MP-100 (16bit A/D 변환)을 사용하여 샘플링 주파수 500HZ 획득하였다.
이론/모형
- 생라신호의 분석은 Biopac사의 소프트웨어 AcqKnowledge 3.5를 사용하여 호흡 신호로부터 호흡 간격 (Respiration Interval : RD을 구하고. 심전도 신호로부터 R-peak를 검출하여 R-R 간격(RRD을 구하였다.
- 심전도는 Lead II법을 사용하여 측정하였다. 맥파와 피부 온도는 각각 왼손 검지 손가락과 중지손가락 에서 측정하였고.
성능/효과
- 그때 자율 신경계의 생리 신호를 측정하여 단조 작업시의 주관감과의 상호상 관 관계를 살펴보면 피부 온도와 심박 변화율의 HF성 분. PSB의 생리신호파라미터가 주관적 평가차와 상관관계가 높게 나타나 이들 생리신호가 단조 작업에서 오는 정신 피로를 평가하는 데 적합함을 알 수 있었다. 이러한 생리신호를 사용하여 정신 피로를 예측하는 다중회귀식을 작성하여 정신 피로도를 예측하였다.
- 857). 권태감(0.645)에서 상대적으로 높은 상관관계를 보였으며 HRV의 HF성분은 의옥감 퇴 각성을 제외한 전체 항목 에서. PSB는 의욕감퇴를 제외한 전체 항목에서 각각 0.
- 생리신호의 평균값을 사용한 예측에서는 예측 모델 이 정신 피로를 잘 예측하였다 (R= 0.945). 그러나.
후속연구
- 이러한 생리신호를 사용하여 정신 피로를 예측하는 다중회귀식을 작성하여 정신 피로도를 예측하였다. 아직 실험 횟수도 많지 않아 데이터량이 적고 개인차에 의한 영향을 극복할 수는 없지만 추후 데이터가 많이 확보되고 보다 많은 생리신호파라미터를 찾아낸다면 개인차를 극복한 정확한 예측 모델을 개발할 수 있으리라 생각된다.
- 피험자 캐개인의 데이터틀 사용하여 예측한 경우 개인차의 영향이 크게 나타났다. 추후 더 많은 피험자의 데이터를 확보하고 보다 많은 생리신호와의 상관관계를 분석한다면 개인차를 극복할 수 있는 예측 모 엘을 구할 수 있으리라 생각된다.
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