1. No category

MARKO OHRA-AHO
SIMULAATTORISAIRAUTEEN VAIKUTTAVIEN TEKIJÖIDEN
VÄHENTÄMINEN BUSSISIMULAATTORIYMPÄRISTÖSSÄ
Diplomityö
Tarkastaja:
professori
Seppo
Pohjolai-
nen
Tarkastaja ja aihe hyväksytty
Tieto- ja sähkötekniikan tiedekuntaneuvoston
kokouksessa 02.06.2010
II
TIIVISTELMÄ
TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO
Tietotekniikan koulutusohjelma
OHRA-AHO, MARKO: Simulaattorisairauteen vaikuttavien tekijöiden vähentäminen bussisimulaattoriympäristössä
Diplomityö, 67 sivua, 5 liitesivua
Kesäkuu 2010
Pääaine: Hypermedia
Tarkastaja: Professori Seppo Pohjolainen
Avainsanat: Simulaattorit, simulaattorisairaus, liikesairaus
Tutkimuksen kohteena oli simulaattoreiden ja keinotodellisuusympäristöjen käyttäjilleen aiheuttama simulaattorisairaus, joka voi ilmetä mm. pahoinvointina, huimauksena,
päänsärkynä ja väsymyksenä. Tarkoituksena oli vähentää linja-autosimulaattorin käyttäjilleen aiheuttamaa simulaattorisairautta. Tutkimuksessa luodaan katsaus
simulaattorisairaudesta julkaistuun kirjallisuuteen sekä tutkimuksiin. Simulaattorisairauteen vaikuttavat pääosin näkö- ja liike- ja tasapainoaisti. Suosituimman teorian mukaan
simulaattorisairauden aiheuttavat aistijärjestelmien ristiriidat. Kuvattuna on myös erilaisia
mittaustapoja- ja tekniikoita sairauden oireiden mittaamiseen ja luokitteluun. Aineistossa
on myöskin tutkittu teorioita ja käytännön tekniikoita simulaattorisairauden vähentämiseksi. Kirjallisuuden perusteella suoritettiin muutoksia, joiden avulla bussisimulaattorin
aiheuttamaa simulaattorisairautta pyrittiin vähentämään. Sairauden mittaamiseksi valittiin
yleisesti käytetty simulaattorisairauskysely SSQ, jonka avulla mitattiin muutosten tehokkuutta. Muutoksia tehtiin simulaattoriympäristöön sekä simulaattorin teknisiin tekijöihin.
Mittausten mukaan simulaattorisairaus väheni merkittävästi aikaisemmista tutkimuksista saatujen tulosten mukaisesti. Tehokkaiksi simulaattorisairauden vähentäjiksi havaittiin
simuloidun ajoympäristön vaihtaminen sekä kuvakulman kaventaminen. Muita sairautta
vähentäviä tekijöitä olivat visuaalinen taustaristikko ja tekstuurien pehmentäminen. Mittauksissa havaittiin suurta vaihtelua eri henkilöiden arvojen välillä. Tämä vähensi pienellä otoskoolla hankitun aineiston luotettavuutta. Jatkokehitystä silmälläpitäen mittauksissa
pitäisi käyttää suurempaa otoskokoa, joka mahdollistaisi myös yksittäisten muutoksien
tehokkuuksien mittaamisen.
III
ABSTRACT
TAMPERE UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
Master's Degree Programme in Computer Technology
OHRA-AHO, MARKO: Reducing the factors contributing to simulator sickness in a bus simulator environment
Master of Science Thesis, 67 pages, 5 Appendix pages
June 2010
Major: Hypermedia
Examiner: Professor Seppo Pohjolainen
Keywords: Simulators, simulator sickness, motion sickness
The subject of this research was simulator sickness, which is caused by simulators and
virtual reality environments. Symptoms of simulator sickness include nausea, dizziness,
headache and fatigue. Our goal was to reduce simulator sickness caused by a bus simulator to its users. This study takes a look on the literature and research of the subject.
Simulator sickness is mostly influenced by vision and sense of balance. The most popular
theory states that simulator sickness is caused by cue conflicts between senses. Different
types of tests and techniques to measure and classify symptoms of sickness are described.
There are also some theories and practical techniques to minimize the sickness. Based on
the reviewed literature changes were incorporated on the bus simulator system to lessen
the symptoms. A commonly used simulator sickness questionnaire (SSQ), was chosen
to measure the efficiency of these changes. The simulator enviroment and some technical
factors in the simulator were modified. Measurements showed that simulator sickness was
significantly reduced in accordance with the reviewed literature. Modifying the simulated
environment and narrowing the field of view were observed to be efficient techniques to
decrease simulator sickness. Independent visual background and softened textures were
also noted to reduce the sickness. Results demonstrate great variance between the scores of different individuals. This reduced the statistical reliability of the test data gathered
from a small sample group. A larger test group should be used in extended development.
This could also enable the measuring of one modification at a time.
IV
ALKUSANAT
Tämä työ on suoritettu Tampereen teknillisen yliopiston Hypermedialaboratoriossa yhteistyössä Työtehoseuran aikuiskoulutuskeskuksen, STC Simulator Training Oy:n ja Team
Simrac Oy:n kanssa. Aikuiskoulutuskeskus ja STC Simulator Training Oy tarjosivat tutkimuksen käyttöön bussisimulaattorin sekä testihenkilöt. Työn ohjaajana toimi erikoistutkija Pekka Ranta, jonka suuntaa antavat vinkit ja suosittelemat tarkennukset olivat korvaamattomia. Työn tarkastajalle professori Seppo Pohjolaiselle kiitos matemaattisten osien
neuvoista. Erityiskiitokset aikuiskoulutuskeskuksen Marko Koivumäelle kokeiden järjestelyistä ja SimRac:n Eero Pajarteelle teknisestä tuesta ja yleisestä asiantuntemuksesta.
Suuri kiitos myös lehtori Markku Reunaselle, jonka lähdevinkit ja keinotodellisuusympäristöjen asiantuntemus avittivat etsiessäni kirjallisuutta aiheesta.
V
SISÄLLYS
1. Johdanto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. Simulaattorisairauden määritys . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1 Aistit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.1 Näköaisti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.2 Tasapainoaisti, vestibulaarinen järjestelmä . . . . .
2.1.3 Asento- ja liikeaisti, proprioseptinen järjestelmä . .
2.2 Oireet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3 Tekijät . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.1 Käyttäjään liittyvät tekijät . . . . . . . . . . . . . .
2.3.2 Simulaattoriin liittyvät tekijät . . . . . . . . . . . .
2.3.3 Simuloituun tehtävään liittyvät tekijät . . . . . . .
2.3.4 Näkökentän laajuus ja visuaalinen vuo . . . . . . .
2.3.5 Liikealusta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. Simulaattorisairauden teoreettinen viitekehys . . . . . . . . .
3.1 Vihjekonfliktiteoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.1 Evoluutio- tai myrkkyteoria . . . . . . . . . . . . .
3.1.2 Subjektiivinen vertikaaliteoria . . . . . . . . . . .
3.1.3 Refleksivasteteoria . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Asennon epävakausteoria . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 Ekstraokulaarinen afferenssihypoteesi . . . . . . . . . .
4. Simulaattorisairauden mittaaminen . . . . . . . . . . . . . .
4.1 Subjektiiviset mittarit . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.1 MSQ – Pensacola Motion Sickness Questionnaire .
4.1.2 SSQ – Simulator Sickness Questionnaire . . . . . .
4.1.3 RSSQ – Revised Simulator Sickness Questionnaire
4.2 Objektiiviset mittarit . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.1 Asennon huojunta . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.2 Vestibulo-okulaarisen refleksin mittaus . . . . . . .
4.2.3 Muut fysiologiset parametrit . . . . . . . . . . . .
4.3 Tilastolliset menetelmät . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.1 Wilcoxonin merkkitesti . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.2 Spearmanin järjestyskorrelaatiokerroin . . . . . . .
4.3.3 Kendallin järjestyskorrelaatiokerroin tau . . . . . .
5. Simulaattorisairautta vähentäviä malleja . . . . . . . . . . . .
5.1 Totuttautuminen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2 Suosituksia ja vältettäviä asioita . . . . . . . . . . . . .
5.3 Lepokoordinaatisto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
2
2
2
3
4
4
6
6
8
11
13
13
15
15
16
16
16
17
17
18
18
18
18
19
20
20
21
21
21
22
23
23
25
25
25
27
VI
5.3.1 Itsenäinen visuaalinen tausta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.2 Taustavisuaalin kohina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4 Ennakoivat liikevihjeet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5 Lääketieteelliset keinot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.1 Matkapahoinvointilääkkeet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.2 ReliefBand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6. Linja-autosimulaattori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1 Tekniset ominaisuudet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2 Simulaattorin koulutus- ja käyttöominaisuudet . . . . . . . . . . . . . . .
6.3 Simulaattorisairauden ilmeneminen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7. Simulaattorisairauden mittaus bussisimulaattoriympäristössä . . . . . . . . . . .
7.1 Mittausmenetelmä . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2 Koejärjestelyt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2.1 Käyttäjään ja tehtävään liittyvät tekijät, ryhmä I . . . . . . . . . . . .
7.2.2 Tekniset muutokset, ryhmä II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3 Tulosten tarkastelu- ja analyysimenetelmät . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3.1 Tilastolliset menetelmät . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8. Tulokset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.1 Käyttäjään ja tehtävään liittyvät tekijät . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.1.1 Teorian soveltaminen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.1.2 Simulaattorisairauskyselyn tulokset, käyttäjään ja tehtävään liittyvät
muutokset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.1.3 Johtopäätökset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2 Tekniset tekijät . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.1 Teorian soveltaminen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.2 Simulaattorisairauskyselyn tulokset, taustaristikko & tekstuurien pehmennys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.3 Simulaattorisairauskyselyn tulokset, näkökentän kavennus ja liikealusta pois päältä . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2.4 Johtopäätökset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3 Täydentävien tekijöiden arviointia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3.1 Nopeuden muutokset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3.2 SSQ-pisteiden merkityksestä . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9. Jatkokehitys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.Yhteenveto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Lähteet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Liite1: Suosituksia simulaattorisairauden vähentämiseen ja ehkäisyyn . . . . . .
Liite2: Kokeissa käytetyt SSQ-kaavakkeet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Liite3: SSQ-kaavakkeen painotukset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
29
30
31
31
32
33
33
34
34
35
35
36
36
38
39
40
42
42
42
43
46
47
47
48
50
53
54
54
56
57
59
61
68
70
72
VII
TERMIT JA SYMBOLIT
ataksia
AR
disorientaatio
FOV
HMD
letargia
luminanssi
okulomotorinen
polygeneettinen
polysymptomaattinen
proprioseptinen järjestelmä
somatosensorinen
VE
vektio
vestibulaarinen järjestelmä
VR
VOR
asennon huojunta, hapuilu
augmented reality, lisätty todellisuus, laajennettu
todellisuus. Virtuaalitodellisuustekniikoilla, mm.
3D-grafiikalla laajennetaan reaalimaailmaa
tietämättömyys ajasta ja paikasta
field of view, näkökenttä, käyttäjän näkemän kentän laajuus
head mounted display, silmikkonäyttö
uneliaisuus, voimattomuus
valovuon suuruus
silmää liikuttava
monisyntyinen
monioireinen
nivelten, lihasten ja jänteiden aistinelimet
kehon sisäistä tieto välittävä
virtual enviroment, keinotodellisuusympäristö
kuvitteellinen tunne omasta liikkeestä
sisäkorvan tasapaino- ja liikkeenhavaitsemiselimet
virtual reality, keinotodellisuus
vestibulo-okulaarinen refleksi, tasapainoelinten ja
näköaistin yhteistoiminta, jolla pyritään pitämään kuva
vakaana silmässä pään liikkeiden aikana
1
1.
JOHDANTO
Keinotodellisuusjärjestelmät ovat yleistyneet tutkimuksen, opetuksen, visualisoinnin, suunnittelun, viihteen, arkkitehtuurin ja lääketieteen alalla. Keinotodellisuutta voidaan kuvailla tietokonejärjestelmän avulla luoduksi keinotekoiseksi maailmaksi, jossa käyttäjä kokee
läsnäolon tunteen. Sovelluksesta riippuen luodaan sopivalla tarkkuudella kopio oikeasta
maailmasta tai jopa täysin abstrakti ympäristö.
Keinotodellisuusjärjestelmiin kuuluvat myös simulaattorit, jotka voidaan määritellä
“koneiksi tai laitejärjestelmiksi, jotka simuloivat haluttua tilannetta tai tilanneryhmää, kuten lentosimulaattorit [27].”
VR-järjestelmien ja simulaattoreiden käytöllä on monien hyötyjen lisäksi myös haittavaikutuksia. Järjestelmän käytön aikana tai käytön jälkeen voi esiintyä epämiellyttävää
oloa, jonka oireet vaihtelevat yksilöllisesti. Tätä kutsutaan simulaattorisairaudeksi, jolla
on yhtäläisyyksiä liikesairauden kanssa. Simulaattorisairaus on monisyinen ja myöskin
monioireinen [58], eli sillä on useita erillisiä oireita sekä syitä. Simulaattorisairauden oireista voi kärsiä jopa 70% käyttäjistä, joten kyseessä on yleinen ja vaikuttava haittatekijä.
Simulaattorisairaus voi vaikuttaa haitallisesti oppimiseen simulaattorissa. Läsnäolon
tunne ja viihtyvyys virtuaaliympäristössä vähenevät ja oirehdinta voi vaikuttaa käyttäjän
halukkuuteen käyttää ympäristöä jatkossa.
Haittoihin kuuluvat myös mahdolliset jälkioireet, joita voi esiintyä kauankin simulaattorialtistuksen jälkeen. Monissa simulaattori- sekä keinotodellisuustutkimuksissa onkin
varoiteltu mahdollisista jälkiseuraamuksista simulaattorivalmistajille ja simulaattorikoulutusta järjestäville, mm. [39].
Kyseessä on siis merkittävästi vaikuttava ilmiö, joka tulisi ottaa huomioon aina simulaattoreiden suunnittelussa sekä simulaattorikoulutuksessa.
2
2.
SIMULAATTORISAIRAUDEN MÄÄRITYS
Simulaattorisairaudesta ensimmäiseksi dokumentoivat Havron ja Butler vuonna 1957 helikopterisimulaattoriin liittyen [39]. Tämän jälkeen simulaattoreiden yleistyttyä simulaattorisairautta koskevaa tai sivuavaa tutkimusta on tehty hyvin paljon. Esimerkiksi professori Robert S. Kennedy on 60-luvulta lähtien tehnyt valtavasti aihealueeseen liittyvää tutkimusta. Nykyään paljon tutkimuksia aiheesta julkaistaan esimerkiksi Washingtonin yliopiston Human Interface Technology Laboratoryssa.
Liikesairaus on tunnettu jo tuhansia vuosia merillä liikkuvien kansojen parissa. Simulaattorisairaudella on paljon yhtäläisyyksiä liikesairauden kanssa. Simulaattorisairautta
onkin luonnehdittu visuaalisesti aikaansaaduksi liikesairaudeksi [39]. Liikesairaus taasen
on yleinen termi, joka kattaa merisairauden, autosairauden, keinusairauden, simulaattorisairauden, lentosairauden ja avaruussairauden ja joka ilmenee kun ihminen on altistunut
oikeille tai näennäisille liikestimuluksille, joihin hän ei ole tottunut tai jotka ovat vieraita
[59].
Simulaattorisairaus voidaan jakaa kolmeen osaan [9]:
• sairaus, joka aiheutuu tarkasta provokatiivisen ympäristön simuloinnista keinotodellisuusympäristössä. Eli jos alkuperäinenkin ympäristö aiheuttaa pahoinvointia,
myös simulaatio tekee niin. Tämä on siis puhdasta liikesairautta.
• sairaus, joka aiheutuu simulaation epätarkkuuksista. Tästä käytetään termiä ’käyttöliittymäsairaus’, ja tämä on eniten tutkittu alue simulaattorisairaustutkimuksissa
• laitteiston aiheuttama sairaus. Lähinnä silmikkonäyttöjen ongelma, joka häviää ergonomiaa parantamalla.
2.1
Aistit
Simulaattorisairauteen, kuten liikesairauteenkin vaikuttavat aistijärjestelmien ominaisuudet sekä niiden väliset ristiriidat. Näistä ns. vihjekonflikteista enemmän luvussa 3.1.
2.1.1
Näköaisti
Visuaalinen kanava on tärkein rajapinta keinotodellisuusympäristöön. Visuaalisen kanavan kaistanleveys on monta kertaluokkaa suurempi kuin minkään muun aistin, joten ihmisellä on erittäin herkkä ja kriittinen näköjärjestelmä [27]. Näköaistin tarkkuus aiheuttaa
2. Simulaattorisairauden määritys
3
keinotodellisuusjärjestelmille kovat vaatimukset mm. nopeudelle, tarkkuudelle, kontrastille ja päivitystaajuudelle.
Simulaattorisairautta on luonnehdittu visuaalisesti aiheutetuksi liikesairaudeksi, koska
pelkkä visuaalinen syöte voi saada aikaan simulaattorisairauden.
Silmän keskiosassa, foveassa, sijaitsee tarkan näön alue (kuva 2.1). Tällä alueella sijaitsevat tappisolut, jotka havaitsevat parhaiten kirkkaan valon, värit sekä tarkkuuden. Fovean ulkopuolella enemmistönä ovat sauvasolut, jotka ovat herkkiä himmeämmälle valolle ja liikkeelle. Täten ääreisnäkö huomaa paremmin näytön välkkeen ja leveillä näytöillä
esitetyn liikkeen. [27, 39]
Yhdellä silmällä näkökentän laajuus on vaakasuoraan 150° ja pystysuoraan 120°, kahdella silmällä 200° ja 120°.
Kuva 2.1: Silmän halkileikkaus [72]
2.1.2
Tasapainoaisti, vestibulaarinen järjestelmä
Ihmisen tasapaino- ja liikeaistijärjestelmä eli vestibulaarinen järjestelmä sijaitsee sisäkorvassa (kuva 2.2). Se koostuu kolmesta kaarikäytävästä, utriculuksesta ja sacculuksesta.
Kaarikäytävät sisältävät nestettä, joiden virtauksen suunta ilmaisee kaarikiihtyvyyden.
Kolmella toisiaan kohtaan kohtisuoraan sijaitsevalla kaarikäytävällä pystytään siis havaitsemaan kaikkien akselien ympäri tapahtuva kiihtyvyys. Utriculuksella ja sacculuksella
havaitaan lineaariset kiihtyvyydet sekä pään asento. [9]
Vestibulaarinen järjestelmä liittyy suoraan näköaistiin siten, että se stabilisoi silmät
suhteessa ympäristöön pään liikkuessa. Tätä kutsutaan vestibulo-okulaariseksi refleksiksi
(VOR). Kaarikäytävät lähettävät signaaleja pään liikkeen aikana, joiden avulla hermostojärjestelmä pystyy laskemaan kuinka paljon silmää liikuttavia lihaksia tulee supistaa.
VOR on hyvin pienen viiveen refleksi. [9]
2. Simulaattorisairauden määritys
4
Kuva 2.2: Vestibulaarinen järjestelmä
2.1.3
Asento- ja liikeaisti, proprioseptinen järjestelmä
Proprioseptinen- tai kinesteettinen järjestelmä kattaa eri ruumiinosien liikkeen ja suhteellisten sijaintien havainnoinnin. Järjestelmä pystyy päättelemään nivelien ja raajojen asennon nivel-, lihas- ja ihoreseptorien avulla. Kinesteettinen järjestelmä toimii yhteistyössä
mm. näköaistin kanssa raajoja liikuteltaessa. [27]
Keinotodellisuusympäristöihin proprioseptinen järjestelmä liittyy silloin kun mallinnetaan käyttäjän pään ja raajojen asentoa virtuaalimaailmassa. Jos mallinnettujen raajojen asento on erilainen kuin proprioseptisen järjestelmän ilmoittama, voi seurauksena olla
huimausta ja keskittymiskyvyn puutetta. [39, 3]
2.2
Oireet
Simulaattorisairauden oireet ovat lähestulkoon samankaltaiset liikesairauden kanssa. Oireisiin kuuluu yleinen epämukavuus, apatia, uneliaisuus, päänsärky, disorientaatio, väsymys, ihon kalpeneminen, hikoilu, lisääntynyt syljen eritys, tuntemukset vatsassa ja pahoinvointi. Lisäksi saattaa ilmetä asennon epävarmuutta, huojuntaa ja takaumia. [39]
Liikesairauden oireista poiketen simulaattorisairaudessa röyhtäily ja oksentaminen ovat
paljon harvinaisempia [55]. Liikesairauden voi aiheuttaa pelkkä liike- ja tasapainoaistimus, kun taas simulaattorisairauteen ei ole pelkästään yhtä tekijää. Kuitenkin liikesairaudelle herkät kärsivät myös todennäköisesti herkemmin simulaattorisairaudesta [34].
2. Simulaattorisairauden määritys
5
Erityisen haitallisia voivat olla simulaattorisairauden jälkioireet: asennon epävarmuus,
huojunta, huimaus, takaumat ja muuntuneet sensorimotoriset kontrollit [9, 62]. Takaumat sisältävät kuvitteellisia tunteita nousemisesta ja kääntymisestä, tunteita negatiivisista
g-voimista ja näkökentän kääntymisestä nurin [30]. Jälkioireet sekä simulaattorissa adaptoidut haitalliset käyttäytymismallit saattavat aiheuttaa vaaratilanteita esim. liikenteessä
simulaattorialtistuksen jälkeen. Oireet voivat kestää jopa tunneista vuorokauteen. Esim.
useiden ilmavoimien lentäjillä on lentokielto 12-24 tuntia lentosimulaattorin käytön jälkeen [44].
2. Simulaattorisairauden määritys
2.3
6
Tekijät
Kolasinski jakaa simulaattorisairauden syntyyn vaikuttavat tekijät kolmeen ryhmään: käyttäjään, simulaattoriin ja simuloituun tehtävään liittyviin tekijöihin. Seuraava taulukko 2.1,
sen tarkennukset ja lähteet ovat Kolasinskilta. [39]
Käyttäjä
Simulaattori
Tehtävä
ikä
binokulaarinen katselu
korkeus maanpinnasta
keskittyminen
kalibrointi
kontrollin määrä
etnisyys
väri
kesto
kokemus oikean maailman tehtävästä
kontrasti
globaali visuaalinen vuo
simulaattorikokemus,
näkökenttä (FOV)
pään liikkeet
välkynnän havaitsemistaso
välkyntä
luminanssitaso
sukupuoli
pupillien välinen etäisyys
liikkumistapa
sairaudet ja henkilökohtai-
liikealusta
oman liikkeen nopeus
mielen rotaatiokyky
fosforiviive
sovellustyyppi
havainnointityyli
paikannuksen virheet
epätavalliset manööverit
asennon vakavuus
virkistystaajuus
vektio
adaptaatio
set ominaisuudet
resoluutio
näkymän sisältö
aikaviive
päivitystaajuus
katselualue
Taulukko 2.1: Simulaattorisairauden tekijät [39]
2.3.1
Käyttäjään liittyvät tekijät
Ikä Herkkyys liikesairaudelle on suurimmillaan 2-15-vuotiaana. Tämän jälkeen herkkyys vähenee nopeasti 21:een asti ja hitaammin sen jälkeen. Yli 50:n ikäisenä liikesairautta ei esiinny juuri lainkaan.Toisaalta iän myötä lisääntyy kokemus oikean maailman
tehtävästä, joka taasen lisää simulaattorisairautta. [63]
Keskittymisen määrä Suurempi keskittymisen määrä tehtävän suorittamisessa vähentänee simulaattorisairautta. [64]
Etnisyys Erään tutkimuksen [69] mukaan kiinalaiset naiset olivat huomattavasti alttiimpia visuaalisesti aiheutetulle liikesairaudelle kuin eurooppalais-amerikkalaiset tai afrikkalais-
2. Simulaattorisairauden määritys
7
amerikkalaiset naiset. Rodun geneettisillä piirteillä siis saattaa olla vaikutusta sairauden
syntyyn.
Kokemus oikean maailman tehtävästä Lentosimulaattoreilla tehdyn tutkimuksen mukaan lentäjillä, joilla oli paljon lentokokemusta, mutta vähän simulaattorikokemusta, olivat alttiimpia simulaattorisairaudelle kuin ne, joilla oli vähän lentotunteja [31].
Syynä voi olla se, että kokeneet pilotit ovat tottuneet oikean lentämisen aistihavaintoihin ja kokevat simulaattorilentämisen erot selvemmin.
Simulaattorikokemus Simulaattorisairaus vähenee käyttökertojen myötä. Tämä saattaa johtua toleranssin kasvamisesta sairautta aiheuttaville stimuluksille ja adaptiivisten
käyttäytymismallien oppimisesta sairauden välttämiseksi. Adaptaatio voi aiheuttaa ongelmia jouduttaessa uudelleenadaptoitumaan takaisin oikeaan maailmaan.
Adaptaatio on yksi tehokkaimmista lääkkeistä simulaattorisairauteen [36].
Välkynnän havaitsemistaajuus Välkyntä on yksi simulaattorisairauteen vaikuttavista
laitteiston tekijöistä. Jokaisella ihmisellä on yksilöllinen rajataajuus, jolla hän havaitsee
näytön välkkeen. Havaitsemistaajuus riippuu myös vuorokaudenajasta. Öisin rajataajuus
laskee. [39, 18]
Sukupuoli Naiset ovat herkempiä simulaattorisairaudelle kuin miehet. Tämä johtunee
osin hormonaalisista seikoista, osin miehien tavasta vähätellä oireitaan. Syynä saattaa olla
myös sekin, että naisilla on miehiä suurempi näkökenttä, joka on yksi vaikuttavimpia
tekijöitä simulaattorisairaudessa. [3, 32]
Sairaudet ja henkilökohtaiset ominaisuudet Erilaiset sairaudet voivat vaikuttaa simulaattorisairausherkkyyteen. On ehdotettu, että normaalista kunnostaan heikommassa
tilassa olevat henkilöt eivät käyttäisi simulaattoria. Mahdollisesti neuroottisuus, ahdistus,
kiihottuneisuus ja introversio (sisäänpäinkääntyneisyys) saattavat vaikuttaa sairausherkkyyteen [3].
On myös tilastollisesti todettu, että migreenipotilaat ovat herkempiä liikesairaudelle
[10], joten he saattavat kärsiä enemmän simulaattorisairaudestakin.
Mielikuvien kääntäminen Kyky kuvitella miltä esine näyttää toisessa asennossa, miltä
litteä esine näyttää taiteltuna, tai miltä kappale näyttäisi tasoon levitettynä [21]. Parempi
mielikuvien kääntämiskyky vähentää herkkyyttä simulaattorisairauteen [57].
2. Simulaattorisairauden määritys
8
Havainnointityyli Havainnointityylin mukaan ihmiset voidaan jakaa kenttäriippuvaisiin ja kenttäriippumattomiin henkilöihin. Kenttäriippumattomat henkilöt pystyvät havainnoimaan kappaleet erillisinä ympäröivästä kentästä. Kenttäriippuvaisten havainnointia dominoi ympäröivä kenttä voimakkaasti. Tällaisilla henkilöillä on esim. vaikeuksia
erottaa geometrisia muotoja monimutkaisista muodoista. On esitetty teorioita, että kenttäriippumattomat olisivat herkempiä simulaattorisairaudelle [1]. Kokeiden tulokset ovat
kuitenkin olleet ristiriitaisia. Tämän takia havainnointityylin yhteys simulaattorisairauteen on jäänyt epäselväksi [39].
Asennon vakaus Asennon epävarmuus - ataksia on yksi simulaattorisairauden oireista
ja yleistä simulaattorikäytön jälkeen. On kuitenkin myös arveltu, että heikon tasapainon
omaavilla olisi suurempi riski simulaattorisairauteen, eli asennon vakautta voitaisiin käyttää simulaattorisairauden ennustamiseen.
Kolasinskin tutkimuksen [41] mukaan ennen simulaattorialtistusta mitatulla asennon
vakaudella oli korrelaatiota simulaattorialtistuksen jälkeisen simulaattorisairauden osaoireille.
2.3.2
Simulaattoriin liittyvät tekijät
Binokulaarinen katselu Binokulaarinen katselu tapahtuu kummallakin silmällä. Jos
silmille esitetään sama kuva samasta kulmasta, kyseessä on monoskooppinen näyttö. Jos
taas silmille esitetään samaa kuvaa eri kulmista, kyseessä on stereoskooppinen näyttö.
Stereoskooppisella näytöllä pystytään esittämään binokulaaristen vihjeiden avulla enemmän syvyystietoa kuvasta. Stereokuva aiheuttaa kuitenkin enemmän pahoinvointityyppistä simulaattorisairautta [13].
Kalibrointi Jos VR-laitteita ja -ympäristöjä ei kalibroida säännöllisesti, voi aiheutua
spatiaalisia ja temporaalisia vääristymiä, jotka voivat olla tekijöitä simulaattorisairaudessa. [49]
Väri Värit havaitaan paremmin näkökentän keskellä, fovealla, kun taas liike ääreisnäöllä [45]. Liike- ja simulaattorisairaus ovat suuresti riippuvaisia liikkeestä, joten väritys ei
suoraan ole tekijä sairaudessa.
Värit voivat kuitenkin vaikuttaa epäsuorasti suorituskyvyn ja resoluution kautta. Suurempi värimäärä voi johtaa pienempään resoluutioon, joka on eräs tekijä simulaattorisairaudessa [39]. Värien ja resoluution välillä tehtävä kompromissi ei kuitenkaan nykyajan
laitteistolla ole kovin kriittinen.
Kontrasti Kontrasti on näytön korkeimman luminanssin suhde matalimpaan luminanssiin [56]. Kontrasti liittyy epäsuorasti simulaattorisairauteen välkynnän kautta. Näytön
2. Simulaattorisairauden määritys
9
havaittu välkyntä lisääntyy luminanssin kasvaessa [39].
Näkökenttä Näkökenttä (FOV) määritellään näytön vaaka- ja pystysuoraksi mitoiksi
asteina. FOV:n kasvattaminen vaakatasossa lisää simulaattorisairautta. Autosimulaattoreissa on huomattu matkustajien kärsivän suhteessa enemmän laajasta FOV:sta kuin kuljettajien. [67]
Laajempi näkökenttä lisää vektiota, eli käyttäjän tunnetta omasta liikkeestä, mikä on
osoitettu tekijäksi simulaattorisairaudessa [22]. Se myös lisää huomatun välkkeen määrää,
sillä ääreisnäkö huomaa välkynnän helpommin. Katso 2.3.4.
Välkyntä Välkyntä on häiritsevää, aiheuttaa silmien väsymistä ja liittyy simulaattorisairauteen [56]. Kullakin ihmisellä on yksilöllinen välkynnän havaitsemiskynnys. Välkynnän havaitsemiseen vaikuttavat virkistystaajuus, luminanssitaso ja FOV. Jotta välkyntää ei havaittaisi luminanssia tai FOV:ia lisätessä, on myös virkistystaajuutta nostettava.
Pupillien välinen etäisyys Silmikkonäyttöjä käyttävien keinotodellisuusjärjestelmien
ongelma. Useissa HMD:ssa silmien väli ei ole säädettävissä. Tämä voi aiheuttaa silmien
rasitusta niillä henkilöillä, joiden silmien väli poikkeaa tavallista enemmän keskiarvosta.
Seurauksena voi olla myös päänsärkyä ja muita okulaarisia ongelmia. Enemmän haittoja
on käyttäjillä, joiden silmäväli on normaalia pienempi, koska silmien katselusuunnan erkaannuttaminen toisistaan aiheuttaa enemmän kuormitusta kuin lähentäminen. Tutkimuksissa on saatu jonkinasteisia, mutta ei kovin vahvoja todisteita teorian tueksi silmävälin
vaikutuksesta silmien rasitukseen. [65]
Liikealusta Liikealustoilla pyrittiin alunperin vähentämään vihjekonfliktien syntymistä ajosimulaattoreissa. Simulaattorisairaus ei kuitenkaan kadonnut. Osaltaan tämä johtuu
siitä, että liikesairauden piirteitä ilmenee nyt oikean liikkeen myötä, osaltaan siitä, että
vihjekonflikteja tapahtuu yhä. Liikealustoista lisää luvussa 2.3.5.
Fosforiviive Fosforiviive määritellään fosforin hehkuna katodisädeputkinäytön yhdestä
kuvanvirkistyksestä toiseen. Liian suuri viive aiheuttaa liikkuvan kuva sotkeentumista ja
jopa jälkikuvia edellisestä päivityksestä. Nämä voivat olla vaikuttamassa simulaattorisairauteen [56]. Tämä ei kuitenkaan ole enää nykyisillä järjestelmillä merkittävä tekijä.
Paikannuksen virheet Paikannusjärjestelmiä käytetään VE:ssa kertomaan tietokoneelle käyttäjän pään ja mahdollisesti raajojen sijainnin tilassa. Tätä tietoa käytetään käyttäjän
graafisen mallin rakentamiseksi VE:ssa. Jos paikannuksessa on virheitä, käyttäjälle syntyy ristiriita siitä missä objektit näyttävät olevan ja missä hän olettaa niiden olevan. Tämä
voi aiheuttaa simulaation illuusion rikkoutumisen ja simulaattorisairauden oireita. [3]
2. Simulaattorisairauden määritys
10
Virkistystaajuus Virkistystaajuus on taajuus, jolla esim. katodisädeputki (CRT) uudelleenvalaisee pikselinsä. Hidas virkistystaajuus aiheuttaa välkyntää ja voi johtaa fosforiviiveeseen, jotka kummatkin voivat olla tekijöinä simulaattorisairaudessa. Välkynnän estämiseksi virkitystaajuutta on nostettava, jos FOV:ta ja luminanssitasoa nostetaan. [56]
Resoluutio Resoluutio kertoo näytön yksityiskohtaisuustason ja liittyy myös kontrastiin ja luminanssitasoon. Jos jotain näistä kolmesta säädetään, saatetaan joutua kahteen
muuhunkin tekijään tekemään säätöjä. Resoluutio liittyy siis luminanssin, eli valon voimakkuuden ja välkkymisen kautta epäsuorasti simulaattorisairauteen.
Toisaalta Duh on kokeellisesti osoittanut, että suurempiresoluutioinen näkymä vaikeuttaa asennon säilyttämistä. Tämän hän arvelee johtuvan näkymän suuremman spatiaalisen
taajuuden (enemmän informaatiota samassa tilassa) välittämästä paremmasta realismin
tunteesta. [11]
Näkymän sisältö Näkymän sisältö määritetään annetun näkymän yksityiskohtaisuustasona. Se vaikuttaa päivitysnopeuteen, joka on yksi tekijä simulaattorisairaudessa. Lisää
luvussa 2.3.4.
Aikaviive Aikaviive voi vaikuttaa visuaali- tai liikejärjestelmään. Sillä tarkoitetaan viivettä syötteen ja visuaalisen tai liikepalautteen välillä. Frank, Casali ja Wierville [14] päättelivät, että visuaalinen viive on haitallisempi käyttäjän suorituskyvylle ja mukavuudelle
kuin liikeviive. Viiveet voivat aiheuttaa vihjekonflikteja eri järjestelmien, kuten visuaalin,
liikkeen ja instrumenttien kesken.
Nelson et al. [55] päätyivät tutkimuksessaan HMD:sta tulokseen, että kuvan viive (50100 ms) ei näyttänyt vaikuttavan lainkaan simulaattorisairauteen. Heidän mukaansa aikaviive ei yksinään voi olla syy simulaattorisairauden syntyyn. He mainitsevat myös muita
tutkimuksia, joissa on päädytty samankaltaisiin tuloksiin.
Draperin tutkimuksessa, jossa lisättiin viivettä pään liikkeen ja sen mukaan päivittyvän
kuvan välille, ei havaittu lisääntyvän viiveen lisäävän simulaattorisairautta. Draper arveleekin, ettei kiinteä aikaviive ole provokatiivinen, mutta että vaihtelevat viiveet saattavat
olla pahempia. Viiveet saattavat kuitenkin vaikuttaa käyttäjän tehokkuuteen ja tyytyväisyyteen. [9]
Päivitystaajuus Päivitystaajuus määritellään simulaation nopeudeksi, taajuudeksi, jolla peräkkäiset liikkuvan näkymän ruudut pystytään tuottaamaan ja piirtämään näytön kuvapuskuriin. Päivitystaajuus eroaa virkitystaajuudesta siten, että se vaihtelee näkymän
kompleksisuuden ja käytettävissä olevan laskentatehon suhteen. Hidas päivitystaajuus
saattaa johtaa visuaaliseen viiveeseen ja nykimiseen. Päivitystaajuus liittyy siis epäsuorasti simulaattorisairauteen.
2. Simulaattorisairauden määritys
11
Katselualue Katselualue määritetään tilaksi näytön edessä, jossa havainnoitsija voi olla
ja nähdä vääristymättömän ja korkealaatuisen kuvan simuloidusta näkymästä. Optimaalista havainnoitsijan sijaintia kutsutaan suunnittelunäköpisteeksi ja se sijaitsee katselualueen keskellä. Suunnittelunäköpisteestä poisliikkuminen lisää kuvan vääristymistä. Käyttäjillä, jotka eivät katsele kuvaa suunnittelunäköpisteesta, voi ilmetä simulaattorisairautta
vääristyneen kuvan takia. [56]
2.3.3
Simuloituun tehtävään liittyvät tekijät
Kontrollin määrä Simulaattorisairaustapaukset ovat harvinaisempia simulaattorin ohjaajilla, kuin apuohjaajilla tai matkustajilla [5]. Tämän on arveltu johtuvan siitä, että suurempi kontrollin määrä visuaaliin ja liikkeeseen vähentää sairautta. Näkymää kontrolloiva
käyttäjä pystyy ennakoimaan tulevat liikkeet ja näin vähentämään tai poistamaan ristiriitaisia aistivihjeitä.
Kesto Ataksian (asennon huojunta, hapuilu) kesto ja intensiteetti lisääntyvät simulaattorialtistuksen pitenemisen myötä. Simulaattorisairauden oireiden ilmeneminen lisääntyy
ajan myötä ja adaptaatioaika pitenee [49].
Globaali visuaalinen vuo Globaalilla visuaalisella vuolla tarkoitetaan nopeutta, jolla
objektit virtaavat näkymän läpi. Maksimi globaalin visuaalisen vuon määrä on katsojan
nopeus jaettuna katsojan silmien korkeudella maanpinnasta. Sen määrä on nolla horisontissa. Vuo on suoraan verrannollinen nopeuteen ja kääntäen verrannollinen korkeuteen ja
visuaaliseen etäisyyteen. Käyttäjän näkökulman korkeus maanpinnasta on vaikuttavimpia
tekijöitä simulaattorisairaudessa. Katso 2.3.4.
Pään liikkeet Liikesairaus on huomattavasti vähäisempää, kun henkilö on makaavassa
asennossa. Tämän on arveltu johtuvan pään liikkeiden rajoittuneisuudesta tässä asennossa. Simulaatiossa visuaalisesti indusoitu liikkeen tunne yhdessä pään liikkeiden kanssa
voi lisätä simulaattorisairautta. Yhtenä syynä saattaa olla pään liikkeiden myötä lisääntyvästi havaittu aistien ristiriita.
Reganin tutkimuksessa ei kuitenkaan havaittu huomattavaa yhteyttä pään liikkeiden ja
simulaattorisairauden välillä [64]. Silti myös liikesairauskirjallisuudessa pään liikkeiden
on kerrottu vaikuttavan sairauteen [17].
Luminanssitaso Luminanssi on näytöltä tulevan valon intensiteetti tai kirkkaus ja liittyy kontrastiin ja resoluutioon [56]. Yhteen tekijään tehty säätö saattaa vaatia säätöjä kahteen muuhun, jotta saadaan hyväksyttävä kuva. Luminanssi liittyy suoraan välkyntään, joka taasen on yksi simulaattorisairauden tekijöistä. Välkynnän välttämiseksi virkistystaajuutta on nostettava luminanssia lisättäessä.
2. Simulaattorisairauden määritys
12
Liikkumistapa Tapa, jolla virtuaalimaailmassa liikutaan saattaa olla yhteydessä simulaattorisairauteen. Epäluonnollinen tapa liikkua saattaa luoda vihjekonfliktin visuaalisen,
vestibulaarisen ja proprioseptisen järjestelmän välille. [64]
Lineaarisen tai rotationaalisen liikkeen määrä Liikealustalla varustettu simulaattori
ei pysty toistamaan agressiivisia liikkeitä fysikaalisista rajoituksista johtuen, mutta visuaali ei ole yhtä rajoittunut. On arveltu, että agressiivisemmat liikkeet johtavat helpommin
simulaattorisairauteen. Ehdotuksena on, että vältetään tehtäviä, joissa tapahtuu suuria lineaarisia tai rotationaalisia kiihtyvyyksiä kunnes simulaattoriin ollaan adaptoitu [49].
Oma nopeus Käyttäjän oma nopeus VE:ssa tulisi pitää matalana, jotta vältyttäisiin liian
suurelta globaalilta visuaaliselta vuolta, joka aiheuttaa simulaattorisairautta [49]. Vaikka
äärisuuret ja -pienet nopeudet vähentävät vektiota, ne myös saattavat vähentää läsnäolon
tunnetta ja immersiota.
Asento Makuuasennossa riski simulaattorisairauteen vähenee huomattavasti, mikä johtunee pään liikkeiden rajoittumisesta. Teorian mukaan istuma-asento vähentäisi sairausriskiä seisoma-asentoon verrattuna, koska tarvittava asennon hallinta on vähäisempää
[66]. Tutkimuksessa saadut erot olivat kuitenkin merkityksettömiä vihjaten hieman suurempaan simulaattorisairauteen istuvilla [64].
Sovellustyyppi MacCauley ja Sharkey [49] jakoivat sovellukset kategorioihin “lähellä” ja “kaukana”. “Lähellä”-sovelluksissa on lähituntumassa olevia objekteja, käyttäjä
pysyy paikallaan ja vektiota ei esiinny. “Kaukana”-sovelluksissa on kaukaisia objekteja, käyttäjä liikkuu ympäristössä ja vektiota esiintyy. Näissä sovelluksissa vestibulaarinen
syöte ei vastaa visuaalia. Näin ollen he olettavat simulaattorisairautta esiintyvän lähinnä
“kaukana”-sovelluksissa.
Epätavalliset liikesarjat McCauley ja Sharkey [49] tunnistivat liikkeitä, jotka saattavat
aiheuttaa pahoinvointia. Näitä olivat simulaation äkillinen pysäyttäminen sekä lentäminen
takaperin.
Frank & Casali [14] ehdottivat ettei näkymää uudelleenasetettaisi nopeasti eteen- tai
taaksepäin ajassa. He ehdottivat myös, että näkymä sammutettaisiin simulaattoriin tulemisen ja sieltä poistumisen ajaksi disorientoivien vaikutusten välttämiseksi.
Vektio Yksi eniten simulaattorisairauteen vaikuttavista ilmiöistä on vektio, jolla tarkoitetaan kuvitteellista tunnetta omasta liikkeestä. On todettu että visuaalinen esitys liikkeestä voi vaikuttaa vestibulaariseen järjestelmään [36].
2. Simulaattorisairauden määritys
13
Vektio vaikuttaa siihen, kuinka realistinen simulaattorikokemus on ja kuinka paljon
simulaattorisairautta esiintyy [33]. Näyttölaitteet, jotka vaikuttavat eniten vestibulaariseen
järjestelmään, aiheuttanevat eniten simulaattorisairautta [36] ja henkilöt, jotka kokevat
helposti vektiota, voivat olla alttiimpia simulaattorisairaudelle.
Laajan näkökentän näytöt aiheuttavat enemmän vektiota ja siten enemmän ja intensiivisempää simulaattorisairautta.
2.3.4
Näkökentän laajuus ja visuaalinen vuo
Näkökentän laajuus (FOV) on tunnistettu yhdeksi suurimmista tekijöistä simulaattorisairaudessa. Tutkimuksissa on todettu laajemman näkökentän aiheuttavan enemmän simulaattorisairautta [67]. FOV vaikuttaa suuresti vektioon, eli henkilön kuviteltuun tunteeseen omasta liikkeestä. Vaikkakin vektiota on saatu aikaan hyvinkin pienillä FOV:lla, on
huomattu suuremman näkökulman lisäävän vektiota. Vektion on huomattu vaikuttavan
vahvasti simulaattorisairauden syntyyn [22].
FOV:n laajentaminen lisää myös käyttäjän läsnäolontunnetta keinotekoisessa ympäristössä. On myös havaittu, että muistin tehokkuus kasvaa FOV:n myötä muistia vaativissa
tehtävissä [48]. Passiivisessa roolissa ympäristössä olevien simulaattorisairautta FOV:n
laajentaminen lisää suhteellisesti enemmän. Ääreisnäön alueella tapahtuvaa kirkasta ja
nopeaa liikettä on hankalaa jättää huomiotta ja tämä liike tuntuu käyttäjistä epämiellyttävältä. Lisäksi ennustamattomat muutokset tässä vuossa lisäävät passiivisten käyttäjien
pahoinvointia. Seayn et al. mukaan suuren FOV:n ympäristössä käyttäjät ikäänkuin “tuntevat olevansa itse sisällä ympäristössä, mutta haluaisivat lähteä sieltä pian”. [67]
Näkökenttä vaikuttaa myös etäisyyksien arvioimiseen. On huomattu että etäisyyksiä
yliarvioidaan kapeilla ja aliarvioidaan laajoilla näkökentillä [38].
Näkymän sisällön rikkaus vaikuttaa simulaattorisairauteen visuaalisen vuon kautta, joka siis määritettiin objektien nopeuden määränä näkymän läpi. Rikkaampi sisältö vahvistaa havaittua vuota. On esimerkiksi havaittu, että teksturoitu ympäristö aiheuttaa enemmän simulaattorisairautta kuin yksinkertaisempi näkymä [25]. Vaikkakin visuaalisen vuon
on havaittu simulaattoreissa olevan todennäköinen tekijä simulaattorisairaudessa [49], silmikkonäytöillä sen vaikutus on huomattavasti vähäisempi [9].
2.3.5
Liikealusta
Liikealusta voi olla aiheuttamassa simulaattorisairautta, jos liike on asynkroninen visuaaliin nähden tai koska liike itsessään aiheuttaa liikesairautta. Liikesairaustutkimuksien
mukaan eniten liikesairautta aiheuttaa pystysuora heilunta 0,03-0,5 Hz taajuudella [43].
Vaakasuora heilunta on myös pahoinvointia aiheuttavaa samalla matalalla taajuusalueella.
Ristiriitaisten aistivihjeiden tapauksessa on arveltu, että ristiriitaiset vihjeet suurimmalla aistien vasteen päällekkäisyydellä aiheuttavat eniten simulaattorisairautta. Kuvassa
2. Simulaattorisairauden määritys
14
2.3 on piirretty näköaistin ja vestibulaarisen järjestelmän vasteet eri taajuuksisille liikkeen
heilahduksille, josta huomataan että maksimaalinen päällekkäisyys on 0,07 Hz:n taajuudella. Kokeellisesti onkin havaittu, että eniten simulaattorisairautta aiheuttava konfliktoiva
liike on 0,07 Hz liepeillä, jota suuremmilla taajuuksilla sairaus vähenee [11].
Kuva 2.3: Visuaalisen ja vestibulaarisen järjestelmän päällekkäisyys. Neliöt kuvaavat vestibulaarista vastetta ja kolmiot visuaalista liikkeen taajuuden suhteen. [11]
Simulaattorisuunnittelussa on ollut vallalla ajatus, jonka mukaan liikejärjestelmän tulisi päivittyä visuaalin edellä. Syitä on esitetty kaksi: Jos paikka lasketaan ennen visuaalin
päivitystä, on suotuisaa jättää viive liikkeen ja visuaalin väliin. Toisekseen on uskottu, että
ihminen aistii vestibulaariset ja liikevihjeet ennen visuaalisia vihjeitä. On kuitenkin viitteitä siitä, että näköaisti olisi dominoivampi kuin liikkeen tuntohavainnointi. Jos asynkronisia viiveitä ilmenee, olisi parempi, jos visuaalijärjestelmä aloittaisi ennen liikejärjestelmää haittatekijöiden vähentämiseksi. [15]
15
3.
SIMULAATTORISAIRAUDEN
TEOREETTINEN VIITEKEHYS
Simulaattorisairaudesta ei ole vielä kehitetty täydellistä mallia. Jotkin teorioista ovat osittain päällekkäisiä ja paikkaavat toistensa puutteita.
Käytetyin teoria on Casalin vihjekonfliktiteoria [5], joka on periaatteeltaan sama kuin
Reasonin ja Brandin liikesairaudesta kehitetty aistijärjestelmän uudelleenjärjestelyteoria
[63]. Toinen käytetty teoria on Riccion ja Stoffregenin asennon epävarmuusteoria [66].
3.1
Vihjekoniktiteoria
Liikesairaudesta kehitetty aistijärjestelmän uudelleenjärjestelyteorian mukaan: “Kaikissa
tilanteissa, jotka aiheuttavat liikesairautta, vaikuttaa aistijärjestelmien uudelleenjärjestely. Tällöin silmien, vestibulaarisen järjestelmän ja proprioseptisen järjestelmän välittämät
liikesignaalit vaihtelevat joko keskenään, tai siihen verrattuna mitä on odotettavissa aikaisemmasta kokemuksesta.” [63]
Teorian mukaan ristiriitoja on kolmenlaisia:
1. molemmat signaalit (’A’ ja ’B’) ovat olemassa ja tarjoavat keskenään ristiriitaista
tietoa,
2. signaali ’A’ on olemassa, mutta ’B’ puuttuu ja
3. signaali ’B’ on olemassa, mutta ’A’ puuttuu
Esimerkkinä bussisimulaattorissa käännyttäessä risteyksessä näköaisti väittää, että tapahtuu kaartamista, mutta vestibulaarinen järjestelmä ei anna signaalia, mistä seuraa ristiriita.
Simulaattoreilla ei pystytä tuottamaan joko lainkaan, tai ainakaan riittävällä tarkkuudella
oikeanlaisia vestibulaarisia signaaleja.
Simulaattorisairaustutkimuksissa lähes samasta ideasta käytetään termiä vihjekonfliktiteoria [5].
Aikaisissa simulaattoritutkimuksissa, joissa käytettiin sekä kiinteitä, että liikealustallisia ajosimulaattoreita, vihjekonfliktit näyttivät olevat ongelmien lähde [5]. Kiinteissä
simulaattoreissa näköaisti havaitsee liikkeen, mutta vestibulaarinen järjestelmä ei. Täten
teorian mukaan tapahtuu konflikti.
Liikealustalla varustetuissa simulaattoreissa visuaali ei välttämättä vastaa herätettä,
jonka vestibulaarinen järjestelmä antaa, joten konflikti seuraa silti.
3. Simulaattorisairauden teoreettinen viitekehys
16
Vihjekonfliktiteoria on laajimmin hyväksytty teoria simulaattorisairaudesta [39]. Sen
selitysarvo on nykyisistä teorioista parhain. Teoriaa tukevat myös havainnot, joiden mukaan henkilöt, joiden korvasokkelo ei toimi, eli heidän tasapainoaistinsa on viallinen, ovat
immuuneja [9], tai vähemmän alttiita simulattorisairaudelle [2]. Teoria selittää, miksi sairautta ilmenee konfliktoivien vihjeiden tapauksessa. Mutta se ei selitä sitä, miksi sairautta
ei aina ilmene, vaikka konflikteja olisi. Teoria ei myöskään selitä simulaattorisairautta
evoluution kannalta. Nykyisin tavoitteena on kuitenkin korjata teorian puutteita mm. subjektiivisen vertikaaliteorian, sekä evoluutio- ja refleksivasteteorioiden avulla [9].
3.1.1
Evoluutio- tai myrkkyteoria
Vihjekonfliktiteoriaan liittyy Treismanin teoria, joka yrittää selittää simulaattorisairauden
evolutionaariselta näkökannalta [71]. Teorian mukaan sairaus on evolutionaarisen adaptiivisen järjestelmän sivutuote, joka pyrkii suojelemaan organismia. Treismanin mukaan
erilaisten myrkkyjen joutuminen kehoon voi vaikuttaa liikekontrolliin ja aiheuttaa ristiriitoja aistihavainnoissa. Koska liikekontrollijärjestelmät ovat hyvin herkkiä, ne voivat
toimia etukäteisvaroituksena myrkkyjen huomaamisessa. Tällaiset myrkyt sisäisesti nautittuna käynnistävät pahoinvoinnin, jotta myrkyistä päästäisiin eroon. Muut myös liikeja simulaattorisairaudesta tutut oireet, kuten sekaisin oleva maha, päänsärky, letargia ja
huimaus toimisivat vihjeenä lopettaa senhetkisen ruoan syöminen ja välttää sitä tulevaisuudessa. Täten simulaattorissa tapahtuvat aistien ristiriidat voivat virheellisesti laukaista
tämän myrkkytunnistusjärjestelmän ja aiheuttaa näiden oireiden ilmenemisen.
3.1.2
Subjektiivinen vertikaaliteoria
Subjektiivinen vertikaaliteoria on muunnelma vihjekonfliktiteoriasta ja se yrittää paremmin määritellä mitkä aistijärjestelmien uudelleenjärjestelyt aiheuttavat pahoinvointia ja
mitkä eivät. Teorian mukaan “kaikissa tilanteissa, jotka aiheuttavat liikesairautta, havaittu vertikaali (joka määrittyyy silmien, vestibulaarisen järjestelmän ja ei-vestibulaaristen
proprioseptorien yhdistetyn tiedon avulla) vaihtelee suhteessa subjektiivisen vertikaalin
kanssa” [4]. Näin ollen pään tai visuaalisen ympäristön sivuttaisliikkeitä (yaw) ei pidetä provokatiivisina herätteinä. Ainoita liikkeitä, joita pidetään provokatiivisina, ovat ne,
jotka vaikuttavat havaittuun tai subjektiiviseen pystysuoraan tasoon. Tämä teoria ei vielä
käy yksiin tutkimusten kanssa, joissa simulaattorisairautta on havaittu autosimulaattoreilla ja OKN-sylintereillä, jotka näyttävät vain horisontaalista liikettä. Esim. Draperilla on
teorian kanssa täysin ristiriitaisia tuloksia [9].
3.1.3
Reeksivasteteoria
Griffin laati refleksivasteteorian täydentämään ja laajentamaan vihjekonfliktiteoriaa [19].
Hänen mukaansa vihjekonfliktiteorian ongelma on, että ainoat saatavilla olevat muuttu-
3. Simulaattorisairauden teoreettinen viitekehys
17
jat ovat liikesairauden oireet, jotka eivät tarjoa selvää tietoa mahdollisista kausaalisista
tekijöistä. Hän uskoi, että asiattomat tai ristiriitaiset refleksit voivat liittyä simulaattorisairauteen. Liikkeestä johtuvat refleksivasteet tulisi sisällyttää lisämuuttujiksi “laajemman
näkymän saamiseksi kausaalisiin tekijöihin ja liittyviin mekanismeihin”. Refleksit tarjoavat paremman näkymän alitajunnan tulkintoihin aistijärjestelmän vasteista liikkeeseen,
eli epäasianmukaissilla reflekseillä liikkeen vasteena voi olla kausaalinen rooli oireiden
synnyssä. Teoriaa ei ole sittemmin tutkittu enempää eikä sitä ole kokeellisesti vahvistettu.
3.2
Asennon epävakausteoria
Vaikkakin vihjekonfliktiteoria on laajimmin hyväksytty simulaattorisairausteorioista, sitä
on arvosteltu siitä, ettei sen avulla pystytä ennustamaan sairautta. Riccion ja Stoffregenin [66] mukaan näkö-, tasapaino- ja somatosensorinen aisti eivät välttämättä normaalisti
havaitsekaan keskenään yhteneväisiä syötteitä, eikä sitä edes odoteta. Eli vihjekonfliktiteoria ei edes tunnistaisi pahoinvointia aiheuttavia tilanteita.
Riccion ja Stoffregenin mukaan henkilön asennollinen käyttäytyminen määrää, aiheutuuko simulaattorisairautta. Heidän mukaansa sairautta ilmenee, kun henkilöllä ei ole,
tai hän ei vielä ole oppinut keinoja säilyttää asennon vakautta. Asennon epävakaus sekä
edeltää oireita, että on välttämätön niiden synnyttämiseksi. Ympäristöt, jotka aiheuttavat
kauan kestävää asennon epävakautta henkilössä, aiheuttavat sairausoireita.
Tämä teoria siis keskittyy yksilön käyttäytymiseen aistijärjestelmän syötemallien sijaan. Teoria ei kuitenkaan kerro, miksi tietyt ympäristöt aiheuttavat asennon epävakautta,
kun taas toiset eivät. Lisäksi kokeissa on todettu simulaattorisairauden oireita, vaikka testattavien asento on ollut vakaa ja rajoitettu. [WaEv95]
3.3
Ekstraokulaarinen aerenssihypoteesi
Ebenholtz, et al. hypoteesin mukaan afferentit1 signaalit, jotka lähtevät ekstraokulaarisista lihaksista epätavallisten okulomotoristen liikeyhdistelmien aikana, aiheuttavat liikesairautta [12]. Eli keinotodellisuusympäristöjen ja simulaattorien tapauksessa silmien lihaksista lähtee epänormaaleja signaaleja johtuen mm. silmien ja vestibulaarisen järjestelmän
yhteistyön häiriintymisestä, mistä aiheutuu simulaattorisairautta. Teoriaa ei ole juurikaan
tutkittu pidemmälti, eikä sillä ole vielä ollut käytännön merkitystä jatkotutkimuksissa.
1 keskustaan
päin tuovat
18
4.
SIMULAATTORISAIRAUDEN
MITTAAMINEN
Simulaattorisairauden mittaaminen on osoittautunut hankalaksi tehtäväksi oireiden subjektiivisuudesta ja vaikeasta tarkkailtavuudesta johtuen. Lisäksi sairauden monioireisuuden vuoksi yhden tekijän tai oireen mittaaminen ei ole tarpeeksi tarkkaa. Käytetyimpiä
ovat olleet erilaiset kyselykaavakkeet. Alunperin on käytetty liikesairauden mittaamiseen
käytettyjä kaavakkeita, mutta myöhemmin on kehitetty pelkästään VR-ympäristöille tarkoitettuja kaavakkeita.
Objektiivisia menetelmiäkin on pyritty kehittämään tukemaan subjektiivisia mittauksia, mutta niiden käytöstä on paljon ristiriitaisia tuloksia [39].
Kyselykaavakkeiden tulosten analysoimiseksi käytetään monia erilaisia tilastollisia menetelmiä ja testejä. Useasti käytetään ns. parametrittomia menetelmiä, jotka sopivat hyvin
ihmistieteiden tutkimustilanteisiin, joissa on pienet otoskoot eikä jakaumaa tunneta tarkasti.
4.1
Subjektiiviset mittarit
Simulaattorisairauden subjektiiviseen mittaamiseen on kehitetty kyselykaavakkeita, jotka
juontavat alkunsa liikepahoinvoinnin mittaamiseen kehitettyyn MSQ:sta.
4.1.1
MSQ Pensacola Motion Sickness Questionnaire
Alunperin liikesairauden mittaamiseen tarkoitettu Pensacola Motion Sickness Questionnaire [28]. Kysely on itse täytettävä kaavake joka koostuu 23:sta oireesta, joiden vakavuus
arvioidaan 4-pisteisellä asteikolla (ei mitään, lievä, kohtalainen, vakava). MSQ:n puute simulaattorisairauden mittaamisessa on, että sen tuloksena oleva pisteytys ei kerro mitään
sairauden monista erillisistä osioista. Tämän vuoksi kehitettiin SSQ.
4.1.2
SSQ Simulator Sickness Questionnaire
SSQ eli Simulator Sickness Questionnaire kehitettiin MSQ:n pohjalta käyttäen tekijäanalyysiä 1119:sta MSQ:sta, jotka kerättiin 10:ltä simulaattorilta [33]. SSQ kehitettiin
alunperin lentosimulaattoreiden analysointia varten ja aineistona käytettiin lentäjien testituloksia. Tuloksena SSQ:ssa oirelista karsittiin 16:een, jotka määritellään neljäpisteisellä
4. Simulaattorisairauden mittaaminen
19
asteikolla (ei mitään, lievä, kohtalainen, vakava). Kyselyssä on kolme aliasteikkoa: pahoinvointi (yleinen epämukavuus, hikoilu, pahoinvointi jne.), okulomotorinen (silmien
rasitus, vaikeus tarkentaa katsetta, sumentunut näkö jne.), disorientaatio (vaikeus tarkentaa katsetta, huimaus, vertigo jne.). Oireille annetaan painoarvot 0 tai 1 aliasteikosta riippuen. Lisäksi lasketaan kokonaisvakavuus-pistemäärä, johon lasketaan kaikki oireet. Viisi
tärkeintä oiretta (yleinen epämukava olo, pahoinvointi, vaikeus tarkentaa katsetta, keskittymisvaikeuksia ja sumentunut näköaistimus) lasketaan tähän kahteen kertaan.
Kokonaispistemäärä kertoo parhaiten, aiheuttaako simulaattori sairautta. Aliasteikkojen avulla pystytään tarjoamaan diagnostista informaatiota aiheutuvan sairauden luonteesta. Pisteytyksen avulla pystytään vertailemaan eri simulaattoreita, tai saman simulaattorin
eri konfiguraatioita. [33]
Stanneyn ja Kennedyn mukaan [70] erilaiset simulaattorisairautta aiheuttavat ympäristöt aiheuttavat erityyppistä simulaattorisairautta, joka käy ilmi SSQ:n aliasteikoista saaduista arvoista. Esimerkiksi keinotodellisuusympäristöt aiheuttaisivat enemmän disorientaatiota kuin pahoinvointia ja vähiten okulomotorista rasitusta. Simulaattoreilla tämä suuruusjärjestys olisi: okulomotorinen rasitus, pahoinvointi ja disorientaatio.
Kyselyissä yleensä täytetään kaavake sekä simulaattorialtistuksen jälkeen, kuin myös
ennen sitä, jotta havaitaan mahdollisesti simulaattorikäytöstä riippumattomat oireet.
SSQ lienee tähän mennessä ylivoimaisesti käytetyin apuväline simulaattorisairauden
mittaamiseen ja analysointiin.
4.1.3
RSSQ Revised Simulator Sickness Questionnaire
SSQ:sta on sittemmin havaittu muutamia puutteita:
• on olemassa simulaattorisairauteen viittaavia oireita, joita ei ole sisällytetty SSQ:n.
• kaikki oireet ovat yhtäläisesti painotettu 0:lla tai 1:llä.
• alkuperäiset testihenkilöt olivat nuoria, hyvin harjoitelleita lentäjiä. Otos yleisestä
väestöstä olisi antanut erilaisen tuloksen.
• SSQ ei ottanut alunperin huomioon koehenkilön perusfysiologista kuntoa, eli ei
vertailtu keskenään pisteytyksiä, jotka olisi mitattu ennen altistusta ja sen jälkeen.
Washingtonin yliopiston HIT-laboratoriossa kehitettiin SSQ:n pohjalta RSSQ-kysely (Revised Simulator Sickness Questionnaire) [37]. SSQ:n oireet ovat suoraan MSQ:sta, joka ei
sisällä simulaattorisairaudelle ominaisia oireita, kuten kasvojen kalpenemista ja ataksiaa.
RSSQ:n kirjattava oiremäärä lisättiin 24:ään asiantuntijoiden haastattelujen tuloksena.
Oireet luokitellaan RSSQ:ssa hienojakoisemmalla asteikolla 0...10 (0=ei oiretta, 10=hyvin vakava). Lisäksi lisättiin yksi aliasteikko rasitus/sekavuus. Oireille on annettu oikeat
painoarvot, eikä pelkästään 1 tai 0 sen mukaan lasketaanko sitä aliasteikkoon.
4. Simulaattorisairauden mittaaminen
20
RSSQ:n kehitykseen käytetty data saatiin normaaliväestöstä, eikä erikoistuneesta joukosta kuten SSQ:n tapauksessa. Haittapuolena on, että kehitykseen käytettiin vain yhtä
simulaattoria ja dataa vain 64:stä henkilöstä verrattuna SSQ:n yli tuhanteen käyttäjään
ja kymmeneen simulaattoriin. Tämä tekee SSQ:sta hyvin uskottavan. RSSQ:ta on kuitenkin käytetty onnistuneesti HIT-laboratoriossa, ei pelkästään simulaattori-, vaan myös
VE-tutkimuksissa [37].
4.2
Objektiiviset mittarit
Simulaattorisairauden objektiivinen mittaus on osoittautunut hankalaksi. Ulkopuolisesti
havaittavien oireiden mittaamiseen on kuitenkin pyritty kehittämään keinoja.
4.2.1
Asennon huojunta
Yksi simulaattorisairauden oireista on ataksia eli asennon epätasapaino. Sen on arveltu
johtuvan tasapainon ja koordinaation häiriintymisestä, joka juontuu visuaalisesta ja vestibulaarisesta sopeutumisesta simulaattorialtistuksen aikana tapahtuviin ristiriitaisiin aistivihjeisiin.
Tutkimuksen mukaan jopa yli 60% taistelulentäjistä ilmoitti kokevansa ataksiaa heti simulaattorikäynnin jälkeen. Ataksian on huomattu lisääntyvän simulaattorialtistuksen
keston myötä [29].
Ataksiaa on mitattu sekä erilaisilla asentotesteillä, että myös tasapainoalustoilla. Asentotesteissä mitataan kuinka kauan asento säilyy kun koehenkilö seisoo tietyllä määrätyllä
tavalla, tai montako onnistunutta askelta otetaan esim. käveltäessä suoraa viivaa pitkin.
Asentotesteissä vastaan tulee kattoefekti, eli testit eivät ole tarpeeksi haastavia. Lisäksi
on havaittavissa selviä oppimisvaikutuksia, eli asennon säilyttämisen taito lisääntyy testien myötä. Verrattaessa suoritettuja SSQ-kyselyjä ja asentotestejä on huomattu, etteivät
kaikki mittaukset vahvista subjektiivisia huomioita. Näistä syistä johtuen asentotestejä ei
pidetä tarpeeksi herkkinä ja luotettavina keinoina ataksian ja simulaattorisairauden mittaamiseen [8, 20].
Tasapainoaluistoilla ym. samankaltaisilla laitteilla mitataan asennon heilumista. Mittauskohteena on mm. tasapainokeskuksen liikkeen nopeus tai pään heilunta. Mittauksilla
on havaittu lievää asennon huojumisen lisääntymistä heti simulaattorialtistuksen jälkeen
verrattuna ennen altistusta mitattuun, mutta se ei ole korreloinut disorientaation kanssa
[9, 23, 40]. Asennon huojunta on suurinta simulaattorikäytön aikana ja vähenee nopeasti
sen jälkeen. Häkkisen mukaan asennon heilunta on hyvin vähäistä, jos henkilö istuu VRkäytön aikana [23]. Asennon heiluminen tuntuisi olevan käytetyin objektiivinen mittari
simulaattorisairauden mittaamiseen.
Ataksian mittaamisen vaikeuden syyksi esitetään, että ataksiaa ilmenee enemmän vain
4. Simulaattorisairauden mittaaminen
21
hyvin pitkien simulaattorialtistusten jälkeen ja että ataksia lisääntyy simulaattorikokemuksen myötä [35].
Johnsonin mukaan tasapainomittauksia tulisi tehdä vain sellaisissa tutkimustapauksissa, joissa niitä nimenomaan tarvitaan. Muulloin SSQ:lla saavutetaan samankaltaiset tulokset helpommin ja nopeammin ilman tasapainomittauksiin tarvittavan valvonnan aikaa
ja vaivaa [26].
4.2.2
Vestibulo-okulaarisen reeksin mittaus
Vestibulo-okulaarinen refleksi (VOR) on alkeellinen silmän liikerefleksi, joka auttaa pitämään kuvan vakaana retinassa pään liikkeiden aikana. Katso myös 2.1.2. Virtuaalitodellisuusympäristön käyttäjällä tapahtuu vestibulo-okulaarisen refleksin adaptaatiota jos
visuaalisen ympäristön liikkeet ja vestibulaarisen järjestelmän palauttamat kiihtyvyysvihjeet eivät vastaa toisiaan. Kyseessä on siis käytännöllisesti vihjekonfliktiteorian kuvaama
tilanne. Tällöin vestibulaarinen järjestelmä antaa silmille liikkumissignaaleja, joiden suuruus ja vaihe ovat muuttuneet uuden ympäristön vaatimuksiin. Toisin sanoen silmät liikkuvat eri paikkaan ja eri viiveellä kuin normaalisti pään liikkuessa. Mm. Draper on tutkinut VOR:n adaptaation mittaamista simulaattorisairauden ennustamiseksi. Hän havaitsi
lievää korrelaatiota VOR:n ja simulaattorisairauden välillä [9]. Tämän mukaan nopeammin VOR:n uuteen ympäristöön sopeutuva kärsii vähemmän simulaattorisairaudesta.
4.2.3
Muut fysiologiset parametrit
Fysiologisten parametrien mittaamista simulaattorisairauden ennustamiseksi ja toteamiseksi on tutkittu hyvin vaihtelevin tuloksin. Mittauksen kohteena on ollut pulssi, verenpaine, ihon sähkönjohtavuus, aivosähkökäyrän (EGG) aktiviteetti, pupillin koko jne. Näiden osalta tulokset ovat olleet rajoittuneita ja ristiriitaisia.
Viime vuosina on kuitenkin tehty kokeita, joissa on saatu hieman parempia tuloksia.
Bertin et al. kokeiden mukaan ihon sähkonjohtavuus, lämpötila ja hetkellinen pulssi
korreloivat SSQ-pisteiden kanssa [2]. Min et al. testasivat mm. aivosähkökäyriä ja huomasivat että eräät käyrien parametrit korreloivat raportoitujen SSQ-tasojen kanssa [51].
Näistä ei vielä ole kuitenkaan kehitetty mitään metodia simulaattorisairauden mittaamiseen.
4.3
Tilastolliset menetelmät
SSQ-arvojen ja muiden tutkimuksessa saatujen lukujen tilastollisessa analysoimisessa
käytetään usein parametrittomia menetelmiä. Parametrittomia menetelmiä käytetään tilanteissa, joissa joudutaan tekemään vähemmän oletuksia kuin “parametrisissä” menetelmissä. Parametrisillä, perinteisillä menetelmillä havaintoaineston oletetaan noudattavan
tiettyä jakaumaa tietyillä parametreilla.[50]
4. Simulaattorisairauden mittaaminen
22
Parametrittomat menetelmät sopivat hyvin testitapauksiin, joissa otoskoko on pieni.
Ne sopivat luokittelu-, järjestys- sekä välimatka-asteikolliselle mittaustyypille toisin kuin
parametriset menetelmät, jotka vaativat vähintään välimatka-asteikollista mittausta. On
myös parametrittomia menetelmiä, jotka sopivat tilanteisiin, joissa havainnot ovat eri
populaatioista.[50]
4.3.1
Wilcoxonin merkkitesti
Wilcoxonin merkkitesti, joka tunnetaan myös nimellä Wilcoxonin parittainen testi, on parittaisen t-testin parametriton vastine. Wilcoxonin merkkitestiä voidaan käyttää tilanteissa joissa voitaisiin muuten käyttää parittaista t-testiä, mutta parittaiset erotukset eivät ole
normaalisti jakautuneita. Testi soveltuu tilanteisiin jossa:
• kyseessä on parittainen tai kaltaistettu mittaus
• kustakin mittausparista pystytään sanomaan kumpi arvoista on suurempi
• havaintojen väriset erot voidaan laittaa suuruusjärjestykseen
Testi antaa tarkan tuloksen seuraavien oletuksien ollessa voimassa:
• jokaiseen pariin liittyvä erotus on jatkuva muuttuja
• erotusten jakauma on symmetrinen
• erotukset ovat toisistaan riippumattomia
• erotukset ovat vähintään välimatka-asteikollisia
[50]
Wilcoxonin merkkitestiä voidaan siis käyttää mm. tilanteissa joissa tutkitaan samojen
henkilöiden testituloksia kahdelta eri kerralta. Kutakin henkilöä kohden saadaan siis kaksi
arvoa: X ensimmäiseltä kerralta ja Y toiselta kerralta. Näistä lasketaan erotus D = (Y −X).
Erotukset laitetaan suuruusjärjestykseen ja niille annetaan sen mukainen järjestysnumero
ja merkintä siitä onko erotus negatiivinen vai positiivinen. Järjestysnumeroa ei anneta jos
erotus on nolla. Testisuure T lasketaan näiden järjestyslukujen summana. Summa lasketaan erikseen positiivisille järjestysluvuille sekä negatiivisille järjestysluvuille T+ ja T- .
Normaalijakauma-approksimaatio lasketaan valitsemalla pienempi T-arvoista ja laskemalla z-arvo:
T − N(N + 1)/4
T −µ
=p
z=
σ
N(N + 1) ∗ (2N + 1)/(4 ∗ 6)
[50]
4. Simulaattorisairauden mittaaminen
4.3.2
23
Spearmanin järjestyskorrelaatiokerroin
Parametrittomat yhteyden mitat, eli järjestyskorrelaatiokertoimet, ovat joukko menetelmiä, joilla voidaan mitata yhteyttä kahden muuttujan välillä, jos nämä on mitattu luokittelutai järjestysasteikolla.
Spearmanin järjestyskorrelaatiokerroin on vanhin järjestysasteikolle soveltuva yhteyden mitta. Kertoimen laskemiseksi aineisto luokitellaan molemman muuttujan mukaan
suuruusjärjestykseen. Järjestyksen osoittavat järjestysmuuttujat X ja Y. Näiden avulla voidaan laskea Spearmanin järjestyskorrelaatiokerroin
N(∑ xy) − (∑ x)(∑ y)
rS = p
[N(∑ x2 ) − (∑ x)2 ][N(∑ y2 ) − (∑ y)2 ]
missä ∑ x tarkoittaa ensimmäisen järjestysmuuttujan arvojen summaa ja ∑ y toisen järjestysmuuttujan arvojen summaa, ∑ xy ensimmäisen ja toisen järjestysmuuttujan tulojen
summaa ja N on otoskoko.
Otoskoon ollessa 20-25 tai suurempi, Spearmanin kertoimen tilastollinen merkitsevyys
voidaan testata keskeisen raja-arvolauseen nojalla. Jos nollahypoteesi (ei yhteyttä muuttujien välillä) pitää paikkansa, testisuure
p
rS (N − 2)
t= p
(1 − rS 2 )
noudattaa t-jakaumaa vapausasteilla d f = N − 2. [50]
4.3.3
Kendallin järjestyskorrelaatiokerroin tau
Kendallin tausta on kolme versiota: tau-a, tau-b, ja tau-c. Kendallin tau on hankalampi laskea käsin kuin Spearmanin järjestyskorrelaatiokerroin, mutta siihen verrattuna taun
otosjakauma lähestyy nopeammin normaalijakaumaa. Tämä tekee taun merkitsevyystestauksen tarkemmaksi pienemmillä otoskoilla.
Kendallin taun laskemiseksi tarvitaan konkordanttien ja diskonkordanttien havaintoparien määrä muuttujien välillä. Aineiston kaikki havaintoparit (Xi ,Yi ) ja (X j ,Y j ) käydään
läpi. Jos kaksi havaintoa Xi ja X j ja vastaavasti Yi ja Y j ovat järjestysluvuiltaan samansuuntaisia, muuttujapari on konkordantti. Jos siis tulo (Xi − X j )(Yi −Y j ) on positiivinen luku,
pari on konkordantti eli yhtäpitävä. Jos tulo on negatiivinen, pari on diskonkordantti. Jos
taas tulo on nolla, pari on sidoksissa, eikä konkordantti tai diskonkordantti.
Merkitsemällä konkordattien ja diskonkordanttien parien erotusta symbolilla S, saadaan Kendallin järjestyskorrelaatiokertoimeksi tau-a
τa =
2S
N(N − 1)
4. Simulaattorisairauden mittaaminen
24
missä N on otoskoko. z-arvo tau-a:lle lasketaan:
3S
z= p
N(N − 1)(2N + 5)/2
Kendallin tau-b lasketaan muuten samoin, mutta kertoimessa huomioidaan sidosten
määrä kummassakin muuttujassa. Jos ristiintaulukossa riveillä olevien havaintojen summia merkitään Ri :llä ja sarakkeissa C j :llä, voidaan korjauksessa käytettävät termit esittää
muodossa
r
2
DR = N − ∑ R2i
i=1
c
DC = N 2 − ∑ C2j
j=1
jossa R viittaa rivitekijään, C saraketekijään ja N on otoskoko. Itse tau-b lasketaan:
2S
τb = √
DR DC
Kendallin tau-c ei huomio sidosten määrää, mutta konkordanttien ja diskonkordanttien parien erotusta korjataan tiedolla ristiintaulukon dimensioista.
τc =
q2S
N 2 (q − 1)
jossa q on rivi- tai sarakedimensioista pienempi, q = min(r, c).
Otoskoon ollessa suurempi kuin 10, voidaan hyödyntää normaalijakauma-approksimaatiota.
Tällöin z-arvo on
p
3τb N(N − 1)
z= p
2(2N + 5)
Tau-b:n ja tau-c:n tilastollinen merkitsevyys lasketaan tämän avulla. [50]
25
5.
SIMULAATTORISAIRAUTTA VÄHENTÄVIÄ
MALLEJA
Simulaattorisairauden oireiden lieventämiseksi tai poistamiseksi on tutkittu simulaattorin
käyttötapaan liittyviä keinoja, teknisiä muutoksia sekä lääketieteellisiä apuneuvoja.
5.1
Totuttautuminen
Totuttautumista on esitetty yhdeksi tehokkaimmista keinoista vähentää simulaattorisairautta [26, 62, 44]. Ensimmäinen simulaattorikäynti tulisi olla kohtalaisen lyhyt ja sen
aikana ei tulisi tehdä stressaavia tehtäviä tai simulaattorisairautta lisääviä liikkeitä, kuten äkkipysäyksiä ja jatkuvaa kääntyilyä. Tämän jälkeen asteittain lisääntyvä käyttöaika
antaa mahdollisuuden adaptoitua keinotodellisuusympäristöön. Totuttautumisen maksimoimiseksi simulaattorikäyntien välillä tulisi olla vähintään yksi ja enintään seitsemän
päivää. Stanney ja Kennedy suosittelevat totuttautumiseen 2-5 päivää, mutta kehottavat
ottamaan huomioon yksilölliset erot [70]. Suurin osa käyttäjistä adaptoituu muutaman altistuksen jälkeen, mutta jotkut tarvitsevat huomattavaa altistusta sopeutuakseen ja 3-5%
käyttäjistä ei koskaan sopeudu [26]. Nopeat sopeutujat voivat välttyä simulaattorisairaudelta kokonaan, kun taas hitaammat voivat sairastua ennenkuin ovat täysin sopeutuneet
[49].
Hiljalleen totuttautuminen ei kuitenkaan auta käyttäjää uudelleenadaptoitumaan oikeaan maailmaan yhtään paremmin. Jälkioireita ja takaumia voi silti esiintyä.
5.2
Suosituksia ja vältettäviä asioita
Tutkimuksissa ja yleisesti simulaattorikäytössä on havaittu useita tekijöitä, jotka aiheuttavat ja vahvistavat simulaattorisairautta ja joita välttämällä voidaan simulaattorikokemusta
parantaa.
Koska simulaattorisairaus on läheistä sukua liikesairaudelle, lienee hyväksi välttää liikesairaudelle tunnettuja tekijöitä, joita ovat [17]:
• suuret ateriat ennen simulaattorikäyntiä. Varsinkin suolaiset, proteiinipitoiset, ja
meijerituotteita sisältävät ruoat
• alkoholi, krapula
• tupakka
5. Simulaattorisairautta vähentäviä malleja
26
• pahat hajut, tunkkainen ilma
• äkkinäiset pään liikkeet
• ahdistus ja stressi
Simulaattoritutkimuksissa on havaittu tiettyjä tehokkaasti simulaattorisairautta lisääviä
liikkeitä, joita tulisi välttää ainakin ensimmäisellä simulaattorikäynnillä [2, 62, 70]:
• jatkuva edestakainen kääntyily, “slalomradat”
• äkilliset pysähdykset
• äkilliset suunnanvaihdokset, peruuttaminen
• liikenneympyrät
• rajut kiihdytykset
Agressiiviset liikkeet kannattaa jättää harjoituksen loppuun.
Erilaisia suosituksia ja havaintoja simulaattorin käytöstä [26, 68]:
• visuaali tulisi laittaa pois päältä ennen simulaattoriin astumista ja ennen sieltä poistumista
• matalan valoisuuden ympäristö vähentää simulaattorisairautta, esim. yöasetukset
• käyttäjien ei tule tietää edeltäkäsin, että he voivat sairastua
• simulaattorikäytön ei tulisi koskaan kestää yli 2 tuntia kerrallaan
• simulaattoria ei tule käyttää väsyneenä, flunssaisena, korvat tulehtuneena tai lääkityksen alaisena
• kannattaa pitää paljon taukoja
• opettajan tulisi käyttää pysäytystoimintoa mahdollisimman harvoin ja
– pyytää käyttäjää sulkemaan silmänsä ennen pysäyttämistä
– pyytää käyttäjää sulkemaan silmänsä tai pimentää näyttö ennen sijainnin resetointia
• valot tulisi mahdollisuuksien mukaan pitää päällä simulaattorihuoneessa
• “matkustajana” olo ennen ajoharjoittelua on haitallista
5. Simulaattorisairautta vähentäviä malleja
5.3
27
Lepokoordinaatisto
Fysiikassa sijaintien, kulmasuuntien ja liikkeiden määrittämiseen käytettyä koordinaatistoa kutsutaan koordinaattijärjestelmäksi. Havainnoijan kiinteänä, paikallaan pysyvänä
pitämää koordinaatistoa kutsutaan lepokoordinaatistoksi. Prothero et al. ovat kehittäneet
tämän pohjalta ns. lepokoordinaatistohypoteesin (Rest Frame Hypothesis) [61]. Sen mukaan: “Hermostojärjestelmä pystyy valitsemaan useista lepokoordinaatistoista. Normaaleissa olosuhteissa hermostojärjestelmä valitsee yhden näistä vertailukohteeksi spatiaalisia päätöksiä varten. Tätä kutsutaan ’valituksi lepokoordinaatistoksi.’ Joissain tapauksissa
hermostojärjestelmä ei pysty valitsemaan yhtä lepokoordinaatistoa.” Lepokoordinaatisto
on siis se koordinaatisto, jonka havainnoija mieltää paikallaanolevaksi ja jonka suhteen
kaikki liike määrittyy.
Prothero et al. esittivät, että jos yhtä lepokoordinaatistoa ei pystytä valitsemaan aiheutuu vihjekonfliktiteorian kaltaisesti simulaattorisairautta. Eli esim. ajosimulaattorien
tapauksessa vestibulaarisen järjestelmän valitsema lepokoordinaatisto on ns. oikean maailman koordinaatisto, kun taas näköaistin valitsema lepokoordinaatisto voi olla visuaalin
esittämän maiseman koordinaatisto. Lepokoordinaatistorakenne ehdottaa siis, ettei simulaattorisairaus johdu ristiriitaisista aistivihjeistä itsessään, vaan näistä vihjeistä pääteltyjen lepokoordinaatistojen ristiriidoista. Tämä tarkentaa hieman vihjekonfliktiteorian ideaa
siitä, miten aistiristiriidat syntyvät.
5.3.1
Itsenäinen visuaalinen tausta
Protheron mukaan hermostojärjestelmä valitsee lepokoordinaatistoksi sen, jonka suhteen
on helpointa laskea etäisyyksiä ja nopeuksia. Visuaalinen tausta määrittelee yleensä suurimman määrän yhtenäisiä avaruudellisia vihjeitä ympäristössä. Täten, hermojärjestelmän
laskutoimitusten vähentämiseksi, visuaalinen tausta valitaan usein lepokoordinaatistoksi
[60]. Eli on helpompaa laskea esineen liike suhteessa ympäristöön, kuin kaiken ympäristössä olevan liike suhteessa esineeseen.
Jos taustaksi hahmotettu ympäristö valikoituu lepokoordinaatistoksi, vihjekonfliktien
vähentämiseksi sen olisi oltava sama kuin tasapainojärjestelmän lepokoordinaatisto. Toisin sanoen visuaalisen taustan tulisi pysyä paikoillaan suhteessa oikeaan maailmaan simulaattorisairauden vähentämiseksi. Tätä teoriaa tukee mm. se havainto, että lisätyn todellisuuden1 sovelluksissa käyttäjät eivät kärsi simulaattorisairaudesta. Näissä sovelluksissa
’läpi’ näkyvä maailma tarjoaa itsenäisen visuaalisen taustan [11]. Protheron teorian mukaan: “Tätä voidaan soveltaa simulaattoreiden suunnitteluun tarjoamalla simulaattorin tavallisen ’kiinnostuksen kohteena olevan visuaalin’ takana näkyvä ’itsenäinen visuaalinen
tausta’, joka saattaa tarjota yksinkertaisen keinon vähentää simulaattorisairautta.”[60]
1 augmented
reality - AR, lisätty todellisuus, yhdistää reaaliaikaisesti kolmiulotteista grafiikkaa ympäröivään maailmaan usein interaktiivisesti
5. Simulaattorisairautta vähentäviä malleja
28
Tämän periaatteen pohjalta erityisesti Washingtonin yliopiston Human Interface Technology Laboratoryssa on tutkittu erilaisia itsenäisen visuaalisen taustan (IVB - Independent Visual Background) sovelluksia.
Protheron tutkimuksissa IVB:tä tutkittiin puoliläpäisevillä silmikkonäytöillä. Vertailtavina oli tapaukset, joissa toisessa silmikon tausta oli peitetty läpinäkymättömäksi ja
toisessa läpinäkyvä oikea maailma tarjosi IVB:n. SSQ-pisteitä verrattaessa IVB-tapaus
aiheutti selvästi vähemmän simulaattorisairautta. IVB ei kuitenkaan vähentänyt vektiota,
mikä saattaa vihjata siihen, ettei läsnäolon tunne vähentynyt.[60]
Duh:n tutkimuksessa vertailtiin eri IVB:n tyylejä, kirkkausasteita, tiheyttä, sijaintia, tiheyttä, ja kestoa. Tyyleistä testattiin vaakasuoria, pystysuoria ja risteäviä viivoja IVB:nä.
Tehokkaimmin simulaattorisairautta vähensi ristikko (esim. kuva 5.1) ja vaakasuorat viivat. Kirkkaan ja erottuvamman IVB:n huomattiin vähentävän simulaattorisairautta enemmän kuin himmeän. Sijainnin suhteen huomattiin koko näkökentän laajuisen tai pelkästään näkökentän keskellä sijaitsevan IVB:n vähentävän asennon huojuntaa enemmän kuin
näkökentän laidalla sijaitsevan, joka sekin kuitenkin vähensi simulaattorisairautta. Ajan
suhteen kauemmin näkynyt IVB oli parempi. IVB:a tutkittiin myös eri etäisyyksien suhteen katsojasta stereonäytöllä. Tulosten mukaan ei ollut mitään väliä IVB:n etäisyydellä
katsojasta, vaan se miellettiin aina taustalle. Tiheyden suhteen 10 ristikkoviivaa oli yhtä
tehokas kuin 35. [11]
Samassa koesarjassa tutkittiin myös IVB:n vaikutusta käyttäjän läsnäolon tunteeseen
virtuaaliympäristössä. Tuloksena oli, ettei IVB vaikuttanut haitallisesti käyttäjän läsnäoloon tai viihtyvyyteen ympäristössä, pikemminkin päinvastoin. Tämän arveltiin johtuvan
simulaattorisairausoireiden vähenemisestä niin, että käyttäjät tuntivat olonsa mukavaksi.
[11]
5. Simulaattorisairautta vähentäviä malleja
29
Kuva 5.1: IVB. Itsenäinen visuaalinen tausta. Ristikko pysyy kuvan muuten liikkuessa paikallaan
ja tarjoaa käyttäjälle lepokoordinaatiston. [53]
5.3.2
Taustavisuaalin kohina
Ito ja Takano tutkivat dynaamisen kohinan vaikutusta vektioon stereosilmikkonäytöllä
[24]. Kokeissa ylös tai alas näytöllä liikkuvat pisteet toimivat vektion aiheuttajina. Eri syvyysetäisyyksille luotiin joko staattista tai dynaamista pikselikohinaa, eli paikallaan olevia pisteitä tai joka ruudunpäivityksellä vaihtelevia pisteitä, kts. kuva 5.2. Tuloksena huomattiin, että joko samalla tai kauemmalla tasolla varsinaisesta sisällöstä oleva kohina vähensi huomattavasti vektiota. Iton ja Takanon mukaan vektion väheneminen dynaamisen
kohinan tapauksessa johtuu yhdensuuntaisen vektiota aiheuttavan vuokuvion rikkoutumisesta. Staattinen kohina toimii taasen IVB:na. Tutkijat esittävät, että dynaaminen kohina
vaimentaa vektiota yhtä paljon kuin staattiset kuviot. Heidän mukaansa on mahdollista,
että se vähentää myös simulaattorisairautta. Tosin, he arvelivat, voi olla mahdollista että kohina vaikuttaa vain vektioon, eikä lainkaan simulaattorisairauteen, jolloin vektio ei
olisikaan yksi simulaattorisairauden syistä. Tämä on hieman ristiriidassa Protheron tutkimuksen kanssa, jossa siis IVB:n avulla simulaattorisairaus väheni, mutta vektio ei, kts.
5.3.1.
Kuva 5.2 esittää stereo-kuvassa käytettyä kohinaa. Tässä kohina on asetettu kuvasy-
5. Simulaattorisairautta vähentäviä malleja
30
vyydessä varsinaisen sisällön taakse. Sisältönä on alaspäin kulkeva kuva, joka tuottaa
katsojalleen ylöspäin suuntautuvan liikkeen tunteen. Kohinan on siis tässä tarkoitus rikkoa tuo liikkeen tunne.
Kuva 5.2: Dynaaminen kohina. Suppressor tarkoittaa lisättyä kohinaa, optical flow on kuvan merkityksellinen sisältö, disparity on syvyysetäisyys katsojasta, nuoli osoittaa koetun vektion suunnan.
[24]
5.4
Ennakoivat liikevihjeet
Kuljettajat tai ohjaajat kärsivät vähemmän liikesairaudesta kuin matkustajat [5]. Keinotodellisuusympäristöissä ja simulaattoreissa interaktiivisuuden ja hallinnan määrä vaikuttaa suuresti simulaattorisairauden määrään. Käyttäjän kontrollin määrä vaikuttaa siis sekä
oikeassa että simuloidussa maailmassa. Kontrollin avulla käyttäjä pystyy ennustamaan
liikkeensä ympäristössä ja tämän on arveltu vähentävän simulaattorisairautta. Passiiviset
käyttäjät eivät pysty ennakoimaan liikettä ilman että hänelle annetaan jotain vihjeitä.
Passiivisen käyttäjän simulaattorisairauden vähentämistä liikevihjeiden avulla ovat tutkineet mm. Lin et al. [46, 47]. Vihjeenä käytettiin virtuaaliympäristön maanpintaan piirrettyä polkua, joka kulki samaa reittiä kuin passiivisen käyttäjän liike toimien näin liikkeen ja katselusuunnan ennustajana. Tuloksien mukaan polkuvihje vähensi tilastollisesti
merkittävästi simulaattorisairautta.
Toisessa tutkimuksessa Lin käytti paperilennokin näköistä avataria (kuva 5.3) ennustamaan passiivisen käyttäjän liikettä ympäristössä. Testitapauksia oli kolmenlaisia:
1. avatar pysyy paikallaan (suhteessa käyttäjään ja oikeaan maailmaan)
2. avatar pysyy paikallaan ja kääntyy osoittamaan tulevan liikesuunnan
5. Simulaattorisairautta vähentäviä malleja
31
3. avatar sekä kääntyy että liikkuu tulevaan suuntaan käyttäjän edellä
Avatarin ennakoksi asetettiin 0,5 s sen pohjalta, että latenssi visuaalisen herätteen ja silmän liikevasteen välillä on suunnilleen 500 ms. RSSQ-pisteytyksen mukaan 2-tapaus vähensi eniten simulaattorisairautta. Se toimi sekä liikkeen ennustajana, että ilmeisesti myös
IVB:nä.
Kuva 5.3: Avatar liikkeen ennustajana [47]
5.5
Lääketieteelliset keinot
Simulaattorisairauden helpottamiseksi on kokeiltu mm. liikesairautta vähentäviä lääketieteellisiä keinoja. Tässä tutkimuksessa ei lääketieteellisiä ratkaisumalleja tutkita, joten
näiden kokeilussa pitää turvautua lääketieteen asiantuntijoiden puoleen.
5.5.1
Matkapahoinvointilääkkeet
Lentäjät käyttävät simulaattorisairauden vähentämiseksi matkapahoinvointi- eli liikesairauslääkkeitä [26]. Hyoscine hydrobromide ja dimenhydrinate2 ovat osoittautuneet tehokkaiksi simulaattorisairauden helpottajiksi. Myös meklotsiini ja syklitsiini antihistamiineista ovat käytettyjä lääkityksiä [17]. Nämä lääkkeet aiheuttavat sivuvaikutuksena
2 englanninkielisiä
nimiä
5. Simulaattorisairautta vähentäviä malleja
32
mahdollisesti lievää väsymistä.
Kaikista tehokkain matkapahoinvointilääke on skopolamiini, jota saa myös Suomesta reseptilääkkeenä laastarimuodossa. Skopolamiinilla on kuitenkin pahimmat sivuvaikutukset, joihin kuuluu mm. heikentynyt oppimiskyky, näköön liittyviä ongelmia ja joillekin
henkilöille vakavia henkisiä oireita [17, 26].
Luonnontuotteista inkiväärin on väitetty vähentävän matkapahoinvointia. Tutkimuksissa on huomattu lievää vaikutusta pahoinvoinnin vähentämisessä, mutta mainitaan että
lisätutkimukset ovat tarpeen.
Lääkkeet eivät kuitenkaan loppujen lopuksi auta vähentämään simulaattorisairautta
kaikilta.
5.5.2
ReliefBand
Vatsan ei-tahdonalaiset lihassupistukset muuttuvat pahoinvoinnin aikana epäsäännöllisiksi. Simulaattoritutkimuksissa on testattu ReliefBand-ranneketta, joka toimii stimuloimalla
hermostoa sähköisesti palauttaakseen vatsan lihassupistusrytmin normaaliksi. ReliefBandia käytetään mm. liikepahoinvoinnin, aamupahoinvoinnin ja kemoterapian aiheuttaman
pahoinvoinnin helpottamiseen.
Mollenhauer et al. tutkivat ReliefBandin simulaattorisairautta vähentäviä ominaisuuksia maastoautosimulaattorissa. SSQ-pisteiden mukaan ReliefBand vakautti simulaattorisairauden samalle tasolle kahdella peräkkäisellä simulaattoriajelulla, kun taas ilman ranneketta SSQ-pisteet nousivat huomattavasti toisella kerralla. [53]
33
6.
LINJA-AUTOSIMULAATTORI
Tutkimuksen kohteena oli STC Simulator Training Oy:n linja-autosimulaattori ja sen
käyttäjät. Simulaattoria käytetään Työtehoseuran Aikuiskoulutuskeskuksen uusien kuljettajien peruskoulutuksessa kuin myös kokeneempien täydennyskoulutuksessa. Käytön
on havaittu aiheuttavan koulutettavissa simulaattorisairauden oireita, jotka hankaloittavat
koulutuksen toteutusta [52]. Testattu simulaattori on kuvassa 6.1.
Kuva 6.1: Linja-autosimulaattori
6.1
Tekniset ominaisuudet
Simulaattorin runkona toimii Volvo 8700-mallin kori. Ohjaamo vastaa ulkoisesti ja toiminnoiltaan täysin oikean linja-auton ohjaamoa. Maisema taustaheijastetaan videotykeillä kolmelle seinälle, jotka muodostavat yhteensä n. 230x67°:n kuvakulman. Kuvan resoluutio on joka seinällä 1024x768.
Runko on yhdistetty liikealustaan, joka koostuu 4:stä pneumaattisesta sylinteristä. Liikealustan avulla voidaan simuloida eteen-taakse- ja sivuille kallistuksia. Kääntymistä pystyakselin ympäri liikealustalla ei mallinneta.
Simulaattorilla pystytään mallintamaan kolmen eri moottorityypin ajo-ominaisuuk-
6. Linja-autosimulaattori
34
sia ja käytöstä. Erilaisten sää-, liikenne-, tie-, ja valaistusolosuhteiden jäljittely on myös
mahdollista. Simuloituja liikenneympäristöjä on useita. Ajotilanteita voidaan toistaa ja
tarkastella jälkikäteen eri kuvakulmista.
Kouluttajalla on oma työasemansa simulaattorin ohjaamon sisällä, josta tämä voi seurata koulutettavan ajosuoritusta ja mittaritietoja ja josta hän voi muutella ajo- ja ympäristöasetuksia sekä toistaa ruudulla ajosuoritteita jälkikäteen tarkasteltavaksi.
6.2
Simulaattorin koulutus- ja käyttöominaisuudet
Bussisimulaattorilla pystytään harjoittelemaan useimpia aidolla bussilla tehtäviä harjoitteita sekä harjoitteita, joita ei joko ympäristöolosuhteista tai harjoiteltavan tilanteen erikoisuudesta johtuen voida normaalisti harjoitella. Harjoitteet voivat liittyä bussin käsittelyyn, liikennetilanteisiin, erilaisiin sää- ja ympäristöolosuhteisiin sekä matkaan, matkustajiin ja kuljettajan oman tilan hallintaan.
6.3
Simulaattorisairauden ilmeneminen
Linja-autosimulaattoria käytettäessä koulutuksessa on havaittu huomattavan osan oppilaista kärsivän eri-asteisista pahoinvointioireista. Oireisiin ovat kuuluneet mm. pahoinvointi, päänsärky, huimaus ja joskus harvoin myös oksentelu.
Pahoinvoinnin takia opetustapahtumiin tulee katkoksia ja pahimmillaan joudutaan lopettamaan opetus siltä päivältä oppilaan kohdalta. Tiukahkojen opetusaikataulujen vuoksi
tarvittavan ajotuntimäärän saavuttaminen voi täten pahoinvoivien oppilaiden osalta tuottaa hankaluuksia. Lisäksi simulaattorisairaus voi vaikuttaa negatiivisesti oppimiseen simulaattorissa, pahoinvointi voi vähentää opitun määrää ja odotuksia simulaattoriopetuksen jatkon mielekkyydestä.
Kouluttajien tilanne oli myös huolta herättävä. He joutuivat usein olemaan simulaattorissa useita tunteja päivässä. Vaikkakin he olivat jo adaptoituneet simulaattoriin, eivätkä
kärsineet vakavista simulaattorisairauden oireista, jatkuva altistuminen vähäisillekin oireille vähensi työskentelyviihtyisyyyttä. Ongelmana oli myös pidemmältä lomalta paluu,
jolloin simulaattoriadaptaatio oli kadonnut ja oireet olivat aluksi jälleen pahemmat.
35
7.
SIMULAATTORISAIRAUDEN MITTAUS
BUSSISIMULAATTORIYMPÄRISTÖSSÄ
Tutkimuksen tavoitteena oli etsiä tapoja mitata ja vähentää simulaattorisairautta.
7.1
Mittausmenetelmä
Simulaattorisairauden mittaamiseksi on kehitetty useita menetelmiä. Objektiivisia mittareita ovat esim. asentotestit ja tasapainopisteen heilahtelun mittaaminen. Subjektiivisia
mittareita ovat erilaiset kyselykaavakkeet kuten SSQ ja RSSQ (katso 4.1).
Objektiivisista mittareista nykyisin ehkä käytetyimpiä ja luotetuimpia ovat tasapainopisteen heilahtelua mittaavat menetelmät. Heilahtelua mitataan yleisimmin erilaisilla
tasapainoalustoilla. Tasapainopisteen heilahtelun mittaaminen tässä tapauksessa ei kuitenkaan todennäköisesti olisi ollut kovin onnistunutta johtuen mm. simulaattorikäyttäjän
istuma-asennosta, joka saattaa vähentää huomattavasti käytön aiheuttamaa heilahtelun lisäystä [23].
Subjektiiviseksi mittariksi valittiin SSQ-kaavake. SSQ on paljon käytetty ja luotettavaksi todettu menetelmä simulaattorisairauden mittaamiseksi. Lisäksi se sisältää vähemmän kyselykohtia kuin RSSQ, jolloin se oli huomattavasti nopeampi täyttää ja sopi näin
paremmin kokeisiin. SSQ:a päätettiin käyttää oireiden tutkimiseen ennen simulaattorikäyttöä, kuin myös sen jälkeen (liite 2). Tämä siksi, että voitaisiin poistaa mahdollisen
edeltävän oirehdinnan vaikutukset mittauksista. Lisäksi kysyttiin koulutukseen, viihtyvyyteen ja oppimiseen liittyviä odotuksia ja kokemuksia. Näillä pyrittiin lisäinformaation
lisäksi myös tukemaan SSQ-kyselyitä, jotka yksinään olisivat saattaneet lisätä pahoinvointiodotuksia.
SSQ sisältää 16 kysyttyä oiretta, jotka arvioidaan asteikolla 0-3 (ei yhtään, vähän, kohtalainen, vakava). Tulokseksi saadaan koostettua kolme aliasteikkoa: pahoinvointi, okulomotorinen rasitus ja disorientaatio sekä yhteispistemäärä. Kuhunkin aliasteikkoon kuuluu seitsemän oiretta ja summa-arvoon nämä kaikki, eli yhteensä 21 oiretta. Viisi tärkeintä oiretta lasketaan summaan kahteen kertaan. Aliasteikko pahoinvointiin lasketaan
oireet yleinen epämukava olo, lisääntynyt syljeneritys, hikoilu, pahoinvointi, keskittymisvaikeuksia, poikkeavia tuntemuksia vatsassa ja röyhtäily. Aliasteikko okulomotoriseen
rasitukseen kuuluvat oireet yleinen epämukava olo, uupumus, päänsärky, silmien rasitus,
vaikeus tarkentaa katsetta, keskittymisvaikeuksia ja sumea näköaistimus. Aliasteikko di-
7. Simulaattorisairauden mittaus bussisimulaattoriympäristössä
36
sorientaatioon kuuluvat oireet keskittymisvaikeuksia, pahoinvointi, paineen tunne päässä, sumea näköaistimus, huimausta silmät auki, huimausta silmät kiinni ja kuvitteellinen
tunne liikkeestä. Aliasteikot kerrotaan painoarvoilla seuraavasti: pahoinvointi 9,54, okulomotorinen rasitus 7,58, disorientaatio 13,92 ja summa 3,74. Pahoinvoinnin maksimipistemäärä on 200,34, okulomotorisen rasituksen 159,18, disorientaation 292,32 ja yhteissumman 235,62. Oireiden painotukset eri aliasteikoille liitteessä 3.
7.2
Koejärjestelyt
Koehenkilöinä käytettiin Työtehoseuran Aikuiskoulutuskeskuksen peruskoulutettavia linjaautokuljettajaoppilaita. Oppilaille annettiin lyhyt ennakkoselvitys kokeesta viikkoa ennen
testien alkua ja koekyselyihin pyydettiin kultakin lupa. Koe toteutettiin 3.10.-27.10.2005.
Koehenkilöitä oli yhteensä 27, jotka jaettiin kahteen eri ryhmään, joilla mitattiin kahta eri
kokonaisuutta. Miehiä oli 25 ja naisia 2. Ryhmä I:llä, johon kuului 13 henkilöä, kokeiltiin
käyttäjään ja tehtävään liittyviä tekijöitä. Ryhmä II:lla, 14 henkeä, testattiin teknisiä tekijöitä. Kokeet suoritettiin normaalin simulaattoriopetuksen ohessa harjoituksia soveltavin
osin muuttaen.
Kokeissa pyrittiin arvioimaan muutoksien tehokkuutta mittaamalla ensiksi vertailukohta nykyisellä käytännöllä, johon ei ole tehty mitään muutoksia. Seuraavissa kokeissa
saatuja pisteitä verrattiin näin saatuihin pistemääriin. Suurin osa vertailuista tapahtui ryhmän sisäisesti, eli muutosten vaikutus pyrittiin havainnoimaan saman ryhmän eri kokeista saatuja pisteitä vertailemalla keskenään. Tällaisella vertailulla ajateltiin myös olevan
mahdollista käyttää pienempää otoskokoa.
Yksittäisen koetapahtuman sisältö oli seuraavanlainen:
1. henkilötietoja ja simulaattoriopetuksen ennakko-odotuksia mittaavan kyselyn sekä
SSQ-lomakkeen täyttö
2. simulaattoriajo
3. SSQ-lomakkeen ja simulaattoriopetuksen kokemuksia mittaavan kaavakkeen täyttö
Lisäksi kouluttaja täytti risteysajoharjoituksissa päiväkirjaa, johon normaalisti ja myös
tässä tapauksessa kirjattiin ajovirheet. Tämän lisäksi ajosta kirjattiin kaikki mahdolliset
tekniset poikkeamat sekä pahoinvoinnista tai muista syistä tapahtuneet keskeytykset.
7.2.1
Käyttäjään ja tehtävään liittyvät tekijät, ryhmä I
Kaksi koekertaa, joissa oli 13 henkeä kummassakin.
Koe 1: ilman muutoksia
7. Simulaattorisairauden mittaus bussisimulaattoriympäristössä
37
• risteysajoharjoitus, kaupunkiympäristö
– Risteysajoharjoituksessa harjoitellaan ajokäyttäytymistä risteysalueilla. Kaupunkiympäristö koostuu tyypillisestä kaupungin keskusta-alueesta kerrostaloineen ja useine risteyksineen. Suuri visuaalinen vuo. Katso kuva 7.1
• ei valoja simulaattorihuoneessa. Ainoa valaistus tulee tällöin simulaattorikuvasta.
• liikealusta toiminnassa
Kuva 7.1: Kaupunkiympäristö
Koe 2: simulaattoriympäristön ja valaistuksen muutokset
• ympäristönä Martinlaakso.
– Martinlaakso on taajama-tyyppinen alue, ei yhtä tiiviisti rakennettu kuin kaupunkiympäristö, pidemmillä risteys- ja käännösväleillä. Vähäisempi visuaalinen vuo. Katso kuva 7.2
• simulaattorihuoneessa valot päällä
• kuvaruudut pimennetty simulaattoriin noustessa/simulaattorista poistuttaessa
7. Simulaattorisairauden mittaus bussisimulaattoriympäristössä
38
• liikealusta toiminnassa
Kuva 7.2: Martinlaakso
Kokeet suoritettiin kahtena päivänä, joiden väliä oli viikko. Ensimmäiseksi suoritettin
koe 1, seuraavaksi päivänä koe 2. Kokeiden välin pituudella pyrittiin vähentämään adaptaation määrää.
7.2.2
Tekniset muutokset, ryhmä II
Kolme koekertaa, joissa 14 henkeä jokaisessa (toteutui 13, yksi poissa viimeisestä kokeesta)
Koe 1: ilman muutoksia
• risteysajo, kaupunkiympäristö
• normaalivalaistus, valot pois huoneesta
• liikealusta toiminnassa
7. Simulaattorisairauden mittaus bussisimulaattoriympäristössä
39
Koe 2: IVB-ristikko ja tekstuurien pehmennys
• risteysajo, kaupunkiympäristö
• normaalivalaistus, valot pois huoneesta
• IVB-ristikko
• tekstuurien pehmennys
• liikealusta toiminnassa
Koe 3: näkökentän kavennus, liikealusta ei käytössä
• risteysajo, kaupunkiympäristö
• normaalivalaistus, valot pois huoneesta
• kapeampi näkökenttä, sivuruudut pois päältä
• liikealusta pois päältä
Kokeet 1 ja 2 suoritettiin ristiin siten, että puolet koeryhmästä suoritti ensin koe 1:n ja
puolet koe 2:n. Seuraavalla koekerralla koeasetelma vaihdettiin toisinpäin. Kokeiden 1 ja
2 välillä oli viikko ja kokeiden 2 ja 3 välillä 8:lla hengellä viikko ja 5:llä kaksi viikkoa.
7.3
Tulosten tarkastelu- ja analyysimenetelmät
Kustakin koekerrasta kerättiin jokaiselta testihenkilöltä kaksi SSQ-lomaketta: ensimmäinen sisälsi arvot ennen simulaattorikäyntiä ja toinen sen jälkeiset arvot. Vähentämällä
ennen-arvosta jälkeen-arvo saatiin erotus-arvo, joka kertoo kuinka paljon itse simulaattori arvoja nosti. Jokaisesta aliasteikosta, kuten myös summa-arvosta saatiin omat ennen-,
jälkeen- ja erotusarvot.
Seuraava pylväsdiagrammi kuvaa näitä arvoja. Jokainen pylväskolmikko kuvaa yhden
kokeen aliasteikon keskiarvoja.
7. Simulaattorisairauden mittaus bussisimulaattoriympäristössä
40
Kuva 7.3: Esimerkki yhden kokeen SSQ-arvoista. Sininen on juuri ennen koetta mitattu arvo, punainen kokeen jälkeen mitattu ja keltainen näiden erotus, eli kuinka paljon simulaattorikäynti on
nostanut arvoja.
Kuvan 7.3 sininen pylväs on juuri ennen simulaattorialtistusta mitattu arvo, punainen
simulaattorialtistuksen jälkeinen arvo ja keltainen näiden erotus. Esimerkin simulaattoriajelu on siis aiheuttanut simulaattorisairautta kaikilla aliasteikoilla ja yhteissummassa.
7.3.1
Tilastolliset menetelmät
Tulosten merkityksellisyyden tarkasteluun käytettiin seuraavia tilastollisia menetelmiä.
Muutosten vaikutusten tarkasteluun samalla ryhmällä käytettiin Wilcoxonin merkkitestiä,
joka on parametriton menetelmä kahden parittaisen otoksen vertailuun ja joka sopii pienten aineistojen analysoimiseen [50]. Testiä käytettiin mittaamaan käyttäjään ja tehtävään
liittyvien muutosten sekä teknisten muutosten erojen luotettavuutta.
Kendallin järjestyskorrellaatiokertoimia tau-b ja tau-c, sekä Spearmanin järjestyskorrelaatiokertoimia voidaan käyttää pienten järjestysasteikollisten aineistojen muuttujien
yhteyden mittaamiseen [50]. Näitä käytettiin selvittämään nopeudenmuutosten ja SSQarvojen keskinäistä yhteyttä.
Testien nollahypoteesina oli, että kokeiden tulosten (osioiden) välillä ei ole eroa. Vastahypoteesin mukaan kokeiden tulosten (osioiden) välillä on eroa. Tilastomatematiikassa
käytettyjä nollahypoteesin hylkäämisen riskitasoja (p-arvoja) ovat
p =0.001 riskitaso 0.1% "erittäin merkitsevä"
p= 0.01 riskitaso 1% "merkitsevä"
p=0.05 riskitaso 5% "melkein merkitsevä"
Tarkastellaan esimerkiksi Taulukon 8.2 saraketta “pahoinvointi - jälkeen”. Tässä osioissa on testattu kokeissa 1 ja 2 saatujen SSQ-aliasteikon pahoinvointi keskiarvojen eroja.
Sarakkeen alin luku 0.106 kertoo riskitason, jolla nollahypoteesi hylätään virheellisesti.
Voimme 10.6% riskillä sanoa että koejärjestely vähensi koettua pahoinvointia. Samoin
7. Simulaattorisairauden mittaus bussisimulaattoriympäristössä
41
voimme sanoa, että koejärjestely vähensi disorientaatiota ( 8,2% riskillä), ja okulomotorista rasitusta (riskitaso 21%). SSQ-summaindeksi laski (riskitaso 9.3%).
Seuraavaksi Taulukossa 8.2 on testattu kokeen 1 aikana tapahtununeita muutoksia (ennen - jälkeen) pahoinvoinnissa , okulomotorisessa rasituksessa, disorientaatiossa ja niiden
summassa ja verrattu niitä vastaaviin kokeen 2 aikana tapahtuneisiin muutoksiin. Näin on
saatu sarakkeet: pahoinvointi-erotus, okulomotorinen rasitus-erotus, disorientaatio-erotus,
summa-erotus.
Tulosten tulkinta on seuraava:
Pahoinvointi on lisääntynyt kokeessa 2 vähemmän kuin kokeessa 1 (riskitaso 4.9%).
Okulomotorinen rasitus on kasvanut kokeessa 2 vähemmän kuin kokeessa 1 (riskitaso
35.5%).
Disorientaatio on kasvanut kokeessa 2 vähemmän kuin kokeessa 1 (riskitaso 10,2%).
SSQ-indeksi on kasvanut kokeessa 2 vähemmän kuin kokeessa 1 (riskitaso 11,9%).
Vaikka tulokset selvästi osoittavat tilanteen parantuneen, ei kokeen perusteella päästä
tilastolliseen merkitsevyyteen kuin koetun pahoinvoinnin lisääntymisen osalta (“melkein
merkitsevä”, 4.9%).
Tilastollisen merkitsevyyden saavuttamiseen vaikuttaa voimakkaasti käytettävissä olevan otoksen koko. Onkin uskottavaa, että otoskoon kasvaessa muidenkin keskiarvojen
erojen välille syntyisi tilastollisesti merkitseviä eroja, kenties okulomotorista rasitusta lukuunottamatta.
Tilastolliseen merkitsevyyteen kaikissa kokeissa vaikutti myös se, että koejärjestelyt
aiheuttivat liikaa hajontaa näin pienellä ryhmällä. Kirjallisuuden mukaan (mm. [48], [60])
pienillä ryhmillä tehdyissä simulaattorisairauskokeissa testattavat muutokset on testattu
muutos kerrallaan eikä useaa muutosta yhdellä kertaa kuten tässä tapauksessa. Usea muutos kerrallaan todennäköisesti lisää hajontaa, koska eri henkilöt reagoivat erilailla muutoksiin. Nyt käydyissä kokeissa yritettiin maksimoida simulaattorisairauden vähentäminen
usealla yhtäaikaisella muutoksella, mikä on saattanut suurempaan hajontaan. Hajontaa
myöskin lisäsi se, että koehenkilöt saivat ajaa itse reittinsä, jolloin matkoissa, käyttöajoissa, käännöksien määrässä ja vauhdinmuutoksissa oli jonkin verran vaihtelua. Hajonnan
vähentämiseksi pienillä ryhmillä muutokset täytyisi mitata yksi kerrallaan ja mahdollisimman samanlaisin ennaltamääritetyin ajoradoin.
42
8.
TULOKSET
Tarkastelun kohteena ovat lähinnä SSQ-lomakkeista saadut numeroarvot sekä henkilötiedot.
8.1
Käyttäjään ja tehtävään liittyvät tekijät
Tekijäjako on otettu Kolasinskin tutkimuksesta, kts. 2.3, jonka mukaan tekijät voidaan
jakaa käyttäjään, tehtävään ja simulaattoriin liittyviin.
8.1.1
Teorian soveltaminen
Mittauksen kohteena oli simuloituun ympäristöön, valaistukseen ja simulaattorinäytön
käyttöön liittyvät muutokset. Ensimmäisessä kokeessa toimittiin ns. “vanhaan tapaan” eli
toimittiin kuten simulaattorikoulutuksessa sillä hetkellä oli tapana ja simuloituna ympäristönä oli kaupunki. Simulaattoritihuoneessa ei ollut valaistusta päällä ja harjoituksen
sisältönä oli risteysajoharjoittelu. Kaupunkiympäristö on itsessään voimakas simulaattorisairauden aiheuttaja. Lähellä sivuilla kulkevat korkeat talonseinät lisäävät huomattavasti
visuaalista vuota, joka on todettu yhdeksi simulaattorisairauden tekijöistä. Lisäksi ympäristöön ja harjoitteeseen sisältyy paljon käännöksiä, sekä kiihdytyksiä ja jarrutuksia, jotka
myöskin lisäävät simulaattorisairautta.
Toisessa kokeessa ympäristöksi oli vaihdettu Helsingin Martinlaakso, joka sisältää
huomattavasti vähemmän visuaalista vuota aiheuttavia kuvan komponentteja sekä vähemmän risteyksiä ja käännöksiä. Kokeessa myös simulaattorihuoneen valaistus oli päällä.
Valaistus vähentää kuvan havaittavaa kontrastia ja näin ollen vähentää visuaalista vuota.
Lisäksi valaistus aiheuttanee samankaltaisen vakauttavan ilmiön kuin IVB-ristikko (kts.
8.2), koska kuva ei vaikuta yhtä immersiiviseltä ja itse “valkokangas” erottuu kuvan läpi.
Kaikki näistä testattavista tekijöistä liittyvät simulaattorisairautta selittävään vihjekonfliktiteoriaan [5]. Tämä teoria on laajimmin kannatusta saanut simulaattorisairautta
selittävä malli. Teorian mukaan simulaattorisairaus aiheutuu keskenään ristiriidassa olevista aistihavainnoista. Simulaattorissa näköaisti kertoo käyttäjän liikkuvan, mutta vestibulaarinen järjestelmä, eli tasapaino- ja liikeaisti kertoo käyttäjän pysyvän paikallaan. Liikealustakaan ei voi lähellekään vastata kaikkia visuaalin liikkeitä siten, että ristiriitaisilta
signaaleilta vältyttäisiin.
Ensimmäisen kokeen visuaalista vuota voimakkaasti aiheuttava ympäristö lisää käyttäjän näköaistin kautta syntyvää liikkeen tunnetta. Tällöin aistien ristiriita voimistuu, mi-
8. Tulokset
43
kä teorian mukaan johtaa simulaattorisairauteen. Nopeudenmuutosten ja käännösten vaikutukset simulaattorisairauteen perustuvat myöskin vihjekonfliktiteoriaan. Jarrutukset ja
kiihdytykset aiheuttavat lineaarista kiihtyvyyttä ja käännökset rotationaalista kiihtyvyyttä, jotka välikorvan tasapaino- ja liikeaistijärjestelmä havaitsee. Simulaattorissa nämä vihjeet kuitenkin puuttuvat ja mitä enemmän nopeudenmuutoksia ja käännöksiä tapahtuu, sitä voimakkaampi aistiristiriita.
Kokeen 2 kaikki osatekijät ovat aistiristiriidan kannalta helpompia. Visuaalista vuota
syntyy vähemmän ja lineaarisia ja rotationaalisia kiihdytyksiä on tieympäristön luonteen
vuoksi harvemmin.
8.1.2
Simulaattorisairauskyselyn tulokset, käyttäjään ja tehtävään liittyvät muutokset
Testattavana olivat ajoympäristön vaihdon ja simulaattorihuoneen valaistuksen vaikutukset simulaattorisairauteen.
Kuva 8.1: SSQ-keskiarvot aliasteikoille ja summalle ryhmä I:n kokeissa 1 ja 2. Koeparissa tutkittiin ajoympäristön ja simulaattorihuoneen valaistuksen vaikutusta simulaattorisairauteen. Koe 1
risteysajo ilman huoneen valaistusta, koe 2 Martinlaakso ja huoneessa valot päällä. Keskiarvoissa
huomattavissa oireiden vähenemistä toisessa kokeessa verrattuna ensimmäiseen.
Koe 2:ssa SSQ-keskiarvot ovat selvästi pienemmät joka aliasteikolla ja summa-arvossa
kuin koe 1:ssä, kuten kuvasta 8.1 voidaan havaita.
Taulukosta 8.1 näemme pistekeskiarvot kokeista 1 ja 2 ja niiden väliset suhteelliset
muutokset. Jälkeen-arvojen mukaan muutokset näyttäisivät laskeneen tasaisesti kaikkia
arvoja, eniten pahoinvointia (28%). Ennakkoarvoista ei voida tietenkään sanoa mitään
muutosten tehokkuudesta, mutta niistä voidaan arvioida ennakko-odotusten vaikutusta
pisteisiin. Kummassakin kokeessa ennakkoarvot ovat hyvin suuria. Toisella kerralla on
vielä ensimmäistä suuremmat ennakkoarvot, jotka saattavat johtua ensimmäisen kerran
huonoista kokemuksista.
8. Tulokset
44
Taulukko 8.1: SSQ-keskiarvot eri aliasteikoilla ja niiden suhteelliset muutokset kokeesta toiseen.
Tutkittavana ajoympäristön vaihdon ja simulaattorihuoneen valaistuksen vaikutukset simulaattorisairauteen.
ennen
jälkeen
erotus
koe 1
koe 2
muutos
koe 1
koe 2
muutos
koe 1
koe 2
muutos
pahoinvointi
30,1
40,4
+34%
70,1
50,6
-28%
40,8
10,3
-75%
okulomotorinen rasitus
29,2
35,0
+20%
55,4
42,5
-23%
26,2
7,6
-71%
disorientaatio
51,4
71,7
+39%
123,1
91,0
-26%
71,7
19,3
-73%
summa
40,0
52,36
+31%
87,7
65,3
-26%
47,8
12,9
-73%
Kuvassa 8.2 jakauma muuttuu kokeessa 2 vasemmalle painottuvaksi verrattuna koe
1:een. Korkeimmat sairausarvot ovat hävinneet ja siirtyneet alemmaksi kuten seuraavasta kuvasta voidaan havaita. Ensimmäisessä kokeessa olleet suurimmat arvot ovat myös
toisen kokeen suurimpia arvoja.
Kuva 8.2: SSQ-jakaumat summakeskiarvoille ryhmä I:n kokeissa 1 ja 2 (käytön jälkeen mitatut
arvot). Vaaka-akselilla SSQ-pisteet, pystyakselilla henkilöiden määrä SSQ-väleille. Vakavimmat
sairauspistearvot muuttuneet pienemmiksi koe 2:ssa.
Kuvasta 8.3 huomataan, että ympäristön muutokset vaikuttivat eniten niihin, joilla ensimmäisellä kerralla voivat eniten pahoin. Keskitasolla on taas pienempiä muutoksia kumpaankin suuntaan. 13:sta 11 voi paremmin toisella kerralla.
8. Tulokset
45
Kuva 8.3: SSQ-summat yksilöille eri kokeissa. Kukin viiva kuvaa eri henkilöä, jotka on numeroitu
kokeissa käytetyllä yksilöintinumerolla. Viiva kuvaa siis onko simulaattorisairaus noussut, laskenut vai pysynyt samana. Suurimmalla osalla yksilöistä viiva on oikealle laskeva, eli sairaus on
vähentynyt koe 2:ssa.
Taulukko 8.2: Wilcoxonin merkkitestin tulokset koe 1:n ja koe 2:n erojen tilastollisille merkitsevyyksille ja z-arvot.
pahoinvointi - jälkeen
disorientaatio - jälkeen
okulomotorinen rasitus - jälkeen
summa - jälkeen
pahoinvointi - erotus
okulomotorinen rasitus - erotus
disorientaatio - erotus
summa - erotus
tilastollinen
merkitsevyys
0,106
0,082
0,210
0,093
0,049
0,345
0,102
0,119
z-arvo
-1,614
-1,740
-1,254
-1,678
-1,972
-0,944
-1,636
-1,557
Taulukossa 8.2 esitetään tilastolliset merkitsevyydet koe 1:n ja koe 2:n eroille. Katso 7.3.1 tarkemmat selitykset arvoille. Jälkeen-arvojen mukaan koejärjestelyt vähensi-
8. Tulokset
46
vät simulaattorikäytön jälkeistä pahoinvointia 10,6% riskillä, disorientaatiota 8,2% riskillä, okulomotorista rasitusta 21% riskillä ja SSQ-summaa 9,3% riskillä. Erotusarvojen
mukaan pahoinvointi on lisääntynyt kokeessa 2 vähemmän kuin kokeessa 1 (riskitaso
4,9%). Okulomotorinen rasitus on kasvanut kokeessa 2 vähemmän kuin kokeessa 1 (riskitaso 34,5%). Disorientaatio on kasvanut kokeessa 2 vähemmän kuin kokeessa 1 (riskitaso 10,2%). SSQ-summa on kasvanut kokeessa 2 vähemmän kuin kokeessa 1 (riskitaso
11,9%).
8.1.3
Johtopäätökset
SSQ-keskiarvot osoittavat kaikilla aliasteikoilla ja täten myös summa-arvolla ympäristön
muutosten aiheuttavan simulaattorisairauden vähenemistä. Ennen simulaattorikäyttöä mitatut SSQ-arvot ovat suuria. Osaltaan tämä voi johtua ennakkokyselyn väärinymmärtämisestä, osaltaan taasen odotusten nostattamista kuvitteellisista oireista. Koe 2:n
ensimmäistä koetta suuremmat ennakkoarvot voivat selittyä sillä, että henkilöt ovat voineet huonosti ensimmäisellä kerralla ja nämä negatiiviset kokemukset nostavat ennakkooireita. Tämä paljastaa osaltaan SSQ:n subjektiivisuudesta aiheutuvat puutteet mittaustavassa.
Kuten kuva 8.1:stä huomataan, erotusarvot ovat kokeessa 2 hyvin pieniä, mikä tarkoittaisi sitä, että simulaattori itsessään olisi aiheuttanut hyvin vähän simulaattorisairautta.
Mutta tässä tapauksessa ennakkoarvot ovat melko suuria, joten erotusarvojen merkittävyyskin kärsii. Näin ollen luotettavampaa on tarkastella pelkästään jälkeen-arvoja.
Suhteellisesti jälkeen-keskiarvot laskivat pahoinvointipisteissä 28%, okulomotorisessa
rasituksessa 23%, disorientaatiossa 26% ja summassa 26%. Eli näillä muutoksilla vaikutus näyttäisi olevan suurin pahoinvoinnin vähentämisessä. p-arvojen mukaan luotettavimmin voidaan sanoa disorientaation, summan ja pahoinvoinnin pienentyneen.
Ensimmäisessä kokeessa keskeyttäneitä oli kaksi, toisessa ei yhtään.
Kokeiden erot ovat suurella todennäköisyydellä oikeita, eivätkä satunnaisuuden aiheuttamia. Ne eivät kuitenkaan ole suurimmalta osin tilastollisesti merkittäviä.
Pelkästään keskiarvoja katsomalla voidaan todeta vihjekonfliktiteorian paikkansapitävyys tässä testitapauksessa. Suurimpana simulaattorisairautta vähentävänä tekijänä lienee
ollut lukumäärältään vähäisemmät suora- ja kaarrekiihtyvyydet (katso 8.3.1). Visuaalista
vuota vähemmän aiheuttava ympäristö liittyy myös suoraan näiden kiihtyvyyksien havaitsemiseen. Vuo aiheuttaa kuvitteellista liikkeentunnetta, joka taasen voimistaa havaittuja
kiihtyvyyksiä. Tässä tapauksessa pienempi vuo vielä vähentää harvojen kiihtyvyyksien
vaikutusta.
8. Tulokset
8.2
47
Tekniset tekijät
Tässä teknisiksi kutsutut tekijät ovat Kolasinskin jaossa simulaattoriin liittyviä tekijöitä.
8.2.1
Teorian soveltaminen
Kaikki tässä esitetyt teknisten tekijöiden muutokset voidaan jälleen pohjata vihjekonfliktiteorialle. Mittauksen kohteena olivat tekniset tekijät: näyttöön, näytettyyn kuvaan ja liikealustaan liittyvät muutokset. Ensimmäinen koekerta oli samanlainen kuin ryhmä I:llä
eli risteysajoharjoitus kaupunkiympäristössä.
Toisella kerralla ympäristö ja ajettava harjoitus olivat samat, mutta näytölle oli varsinaisen sisällön päälle piirretty paikallaanpysyvä ristikko (IVB, Independent Visual
Background). Ristikon ideana on tarjota ihmisen havaintojärjestelmälle visuaalinen kiintopiste, joka käy yksiin tasapainojärjestelmän kiintopisteen kanssa [61]. Tämä ns. lepokoordinaatistoteoria pohjautuu täysin vihjekonfliktiteoriaan. Ristikko todennäköisesti vähentää samalla myös visuaalisen vuon aiheuttamaa liikkeentunnetta.
Toisena muutoksena samalla kerralla kokeiltiin tekstuurien yksityiskohtaisuuden vähentämistä. Tällöin visuaalinen vuo pienenee. Yksityiskohtaisesti teksturoidun ympäristön on havaittu aiheuttavan enemmän simulaattorisairautta kuin pelkistetymmän ympäristön [25]. Koe 1 ja koe 2 toteutettiin ristiin siten, että puolet ryhmästä teki koe 1:n ensin
ja puolet koe 2:n ensin. Tällä pyrittiin testaamaan mahdollista adaptaatiota ja poistamaan
sen vaikutus koe 1:n ja 2:n eroista.
Näiden lisäksi ajettiin vielä kolmas kerta. Tällöin testattavina olivat näkökentän laajuuden ja liikealustan vaikutukset. Näkökentän laajuutta pidetään yhtenä suurimmista tekijöistä simulaattorisairauteen. Sivusuunnassa laajempi näkökenttä on immersiivisempi ja
lisää visuaalista vuota ja vektiota, joka taasen lisää vihjekonflikteja ja simulaattorisairautta [67]. Bussisimulaattorin kolmesta suorasta taustasta koostuva visuaali tarjoaa hyvin
suuren, n. 230°:n vaakakentän. Kokeessa visuaali rajattiin pelkkään etutaustaan heijastettuun kuvaan. Toisena testattavana tekijänä oli liikealustan liikkeen poistaminen. Liikealustan vaikutukset simulaattorisairauteen ovat kahtaalaisia. Toisaalta liikealusta voi
vähentää vihjekonflikteja tarjoamalla visuaalin kanssa yhteneviä liikkeitä, toisaalta itse
liike voi aiheuttaa liikepahoinvointia. Myöskin liikealustan liikkeen rajat voivat aiheuttaa omanlaisia vihjekonflikteja. Bussisimulaattorissa liikealustan liike ei yleensä ole sen
taajuista, että se voisi aiheuttaa liikesairautta. Liikealusta ei voi myöskään tarjota merkitsevästi näköaistin kanssa ristiriitaisia aistivihjeitä, koska nämä systeemit eivät liikehdi
toisistaan riippuen.
8. Tulokset
8.2.2
48
Simulaattorisairauskyselyn tulokset, taustaristikko & tekstuurien pehmennys
Testattavana olivat taustaristikon ja tekstuurien yksityiskohtien vähentämisen vaikutukset.
Ensimmäinen koe oli lähtötaso ilman muutoksia, toinen koe muutoksien kanssa.
Kuva 8.4: SSQ-arvot ryhmä II:n kokeille 1 ja 2. Koeparissa tutkittiin taustaristikon ja tekstuurien
pehmentämisen vaikutusta. Koe 1 on risteysajo ilman muutoksia, koe 2 on risteysajo IVB-ristikolla
ja tekstuurien pehmennyksellä. Keskiarvoissa huomataan sairauden vähenemistä koe 1:stä koe
2:een.
Kuvasta 8.4 nähdään, että SSQ-keskiarvot ovat laskeneet kaikilla aliasteikolla ja summaarvossa.
Taulukko 8.3: SSQ-keskiarvot eri aliasteikoilla ja niiden suhteelliset muutokset kokeesta 1 kokeeseen 2. Tutkittavana taustaristikon ja tekstuurien pehmentämisen vaikutukset.
ennen
jälkeen
erotus
koe 1
koe 2
muutos
koe 1
koe 2
muutos
koe 1
koe 2
muutos
pahoinvointi
8,1
12,5
+35%
44,8
37,4
-17%
36,7
25,0
-32%
okulomotorinen rasitus
5,8
9,9
+71%
33,2
24,5
-26%
27,4
14,6
-47%
disorientaatio
6,4
13,9
+117%
66,4
49,3
-26%
60,0
35,3
-41%
summa
7,8
13,5
+73%
51,8
40,0
-23%
44,0
26,5
-40%
Ennakkoarvot taulukossa 8.3 ovat kummassakin kokeessa hyvin pieniä, joten niiden
suhteellisen muutoksen suuret arvot ovat syntyneet hyvin pienillä pistemäärien muutoksilla. Ristikko ja tekstuurien pehmennys ovat jälkeen-arvojen mukaan suhteellisesti vähentäneet eniten okulomotorista rasitusta ja disorientaatiota (26%). Erotusarvojenkin mukaan suurin vaikutus on ollut okulomotorisen rasituksen pienenemisessä (47%).
8. Tulokset
49
Kuva 8.5: SSQ-jakaumat summakeskiarvoille ryhmä II:n kokeissa 1 ja 2. Vaaka-akselilla SSQarvot, pystyakselilla henkilöiden määrä. Suurimmista sairausarvoista kärsineiden määrä on vähentynyt koe 2:ssa.
Jakaumat kuvassa 8.5 osoittavat SSQ-arvojen pienentymistä. Neljä suurta arvoa on
laskenut kohtalaisesti, mutta yksi henkilö on noussut yläarvoille kuten myös seuraavasta
kuvasta voidaan havaita.
Kuva 8.6: SSQ-summat yksilöille ryhmän II kokeissa 1 ja 2. Koe 1 on ilman muutoksia, koe 2 on
IVB-ristikolla & tekstuurien pehmennyksellä. Suurimmalla osalla käyttäjistä koe 2:ssa simulaattorisairaus on vähentynyt.
Kuvan 8.6 mukaan muutokset ovat vaikuttaneet voimakkaimmin pahoinvoiviin myön-
8. Tulokset
50
teisesti. Kahdeksalla tilanne parani, kahdella pysyi samana ja kolmella huononi.
Taulukko 8.4: Wilcoxonin merkkitestin tilastolliset merkitsevyydet ryhmä II:n kokeiden 1 ja 2
eroista ja z-arvot.
pahoinvointi - jälkeen
okulomotorinen rasitus - jälkeen
disorientaatio - jälkeen
summa - jälkeen
pahoinvointi - erotus
okulomotorinen rasitus - erotus
disorientaatio - erotus
summa - erotus
tilastollinen
merkitsevyys
0,370
0,182
0,189
0,130
0,183
0,140
0,078
0,116
z-arvo
-0,896
-1,334
-1,315
-1,515
-1,330
-1,475
-1,761
-1,573
Jälkeen-arvojen mukaan (Taulukko 8.4) koejärjestelyt vähensivät simulaattorikäytön
jälkeistä pahoinvointia 37% riskillä, okulomotorista rasitusta 18,2% riskillä, disorientaatiota 18,9% riskillä ja SSQ-summaa 13% riskillä. Erotusarvojen mukaan pahoinvointi on
lisääntynyt kokeessa 2 vähemmän kuin kokeessa 1 (riskitaso 18,3%). Okulomotorinen
rasitus on kasvanut kokeessa 2 vähemmän kuin kokeessa 1 (riskitaso 14,0%). Disorientaatio on kasvanut kokeessa 2 vähemmän kuin kokeessa 1 (riskitaso 7,8%). SSQ-summa
on kasvanut kokeessa 2 vähemmän kuin kokeessa 1 (riskitaso 11,6%).
8.2.3
Simulaattorisairauskyselyn tulokset, näkökentän kavennus ja liikealusta pois päältä
Koe 1 oli tässäkin ilman muutoksia oleva lähtötaso, kokeessa 2 oli näkökenttää kavennettu, eikä liikealusta ollut toiminnassa.
8. Tulokset
51
Kuva 8.7: SSQ-keskiarvot ryhmä II:n kokeille 1 ja 3. Koeparissa tutkittiin näkökentän laajuuden
ja liikealustan yhteistä vaikutusta simulaattorisairauteen. Koe 1 on risteysajo ilman muutoksia,
koe 3 on risteysajo kapeammalla näkökentällä ja ilman liikealustaa.
Kuvasta 8.7 nähdään, että SSQ-keskiarvot ovat tässäkin laskeneet kaikilla aliasteikoilla
ja myös summa-arvossa
Taulukko 8.5: SSQ-keskiarvot eri aliasteikoilla ja niiden suhteelliset muutokset kokeesta 1 kokeeseen 3. Tutkittavana näkökentän kavennuksen ja liikealustan käytöstä poiston vaikutukset.
ennen
jälkeen
erotus
koe 1
koe 3
muutos
koe 1
koe 3
muutos
koe 1
koe 3
muutos
pahoinvointi
8,1
4,4
-46%
44,8
32,3
-28%
36,7
27,9
-23%
okulomotorinen rasitus
5,8
4,7
-19%
33,2
22,7
-32%
27,4
18,1
-34%
disorientaatio
6,4
5,4
-16%
66,4
47,1
-29%
60,0
41,8
-30%
summa
7,8
5,5
-29%
51,8
36,5
-30%
44,0
31,1
-29%
Taulukon 8.5 mukaan muutokset ovat vähentäneet melko tasaisesti simulaattorisairautta kaikilla aliasteikoilla sekä jälkeen-arvojen että erotusarvojen mukaan. Eniten on vähentynyt okulomotorinen rasitus. Jälkeen-arvon mukaan vähentymistä on 32% ja erotusarvon
mukaan 34%.
8. Tulokset
52
Kuva 8.8: SSQ-summakeskiarvojen jakaumat ryhmä II:n kokeissa 1 ja 3. Vaaka-akselilla SSQarvot, pystyakselilla henkilöiden määrä. Suurimmat sairauslukemat poistuneet yhtä lukuunottamatta koe 2:ssa.
Kuvan 8.8 jakaumissa havaitaan jälleen suurimpien arvojen pienentymistä. Yhden henkilön SSQ-arvo on kuitenkin kasvanut kokeeseen 1 verrattuna.
Kuva 8.9: SSQ-summat yksilöille ryhmän II kokeissa 1 ja 3. Koe 1 on suoritettu ilman muutoksia,
kokeessa 3 on kapeampi näkökenttä ja liikealusta ei ole käytössä. Suurimmalla osalla yksilöistä
sairaus vähentynyt, yhdellä noussut selvästi kokeeseen 3.
Kuvasta 8.9 katsottuna muutokset vaikuttivat myönteisesti yhdeksälle henkilölle (ja-
8. Tulokset
53
na oikealle alaspäin), neljälle kielteisesti. Kaikista kielteisimmin kokenut henkilö 17 oli
tehnyt kokeen 2 eli ensimmäisen teknisten muutosten kokeen ensiksi, joten hänellä ajan
mukaan katsottuna pahoinvointi tuli koe kokeelta pahemmaksi.
Taulukko 8.6: Wilcoxonin merkkitestin tilastolliset merkitsevyydet ryhmä II:n kokeiden 1 ja 3
eroista ja z-arvot.
pahoinvointi - jälkeen
okulomotorinen rasitus - jälkeen
disorientaatio - jälkeen
summa - jälkeen
pahoinvointi - erotus
okulomotorinen rasitus - erotus
disorientaatio - erotus
summa - erotus
tilastollinen
merkitsevyys
0,126
0,325
0,156
0,152
0,280
0,387
0,207
0,293
z-arvo
-1,531
-0,984
-1,420
-1,434
-1,081
-0,865
-1,261
-1,052
Taulukon 8.6 mukaan koejärjestelyt vähensivät simulaattorikäytön jälkeistä pahoinvointia 12,6% riskillä, okulomotorista rasitusta 32,5% riskillä, disorientaatiota 15,6% riskillä ja SSQ-summaa 15,2% riskillä. Erotusarvojen mukaan pahoinvointi on lisääntynyt
kokeessa 3 vähemmän kuin kokeessa 1 (riskitaso 28,0%). Okulomotorinen rasitus on kasvanut kokeessa 3 vähemmän kuin kokeessa 1 (riskitaso 38,7%). Disorientaatio on kasvanut kokeessa 3 vähemmän kuin kokeessa 1 (riskitaso 20,7%). SSQ-summa on kasvanut
kokeessa 3 vähemmän kuin kokeessa 1 (riskitaso 29,3%).
8.2.4
Johtopäätökset
Tekniset muutokset vähensivät SSQ:n keskiarvojen mukaan simulaattorisairautta. Vähennykset näkyvät kaikilla aliasteikoilla sekä summissa. Tulokset eivät kuitenkaan ole tilastollisesti merkitseviä johtuen pienestä ryhmäkoosta. Keskeyttäneiden määrä väheni koe
1:n 3:sta koe 2:n 2:een ja koe 3:n 1:een.
IVB-ristikko ja tekstuurien pehmennys Jälkeen-keskiarvojen pahoinvointipisteet vähenivät 17%, okulomotorinen rasitus 26%, disorientaatio 26% ja summa 23%. Teorioiden
perusteella voidaan olettaa, että ristikko vaikuttaa disorientaation vähenemiseen. Ristikko
tarjoaa yhteneväisemmän aistihavainnon, jolloin mm. aistiristiriidoista johtuvat huimaus
ja kuvitteellinen tunne liikkeestä vähenevät.
8. Tulokset
54
Tekstuurien pehmennys vaikuttaa todennäköisesti enemmän okulomotorisen rasituksen vähenemiseen. Tekstuurien pehmennys vähentää kuvan spatiaalista taajuutta, jolloin
silmien kautta kulkevan informaation määrä vähenee. Tämä vaikuttaa silmien rasituksen,
katseen epätarkkuuden ja sumenemisen vähenemiseen.
Muutokset todennäköisesti lievensivät vihjekonflikteja, josta seurasi simulaattorisairauden väheneminen.
Näkökentän kavennus ja liikealusta pois päältä Jälkeen-keskiarvojen pahoinvointipisteet vähenivät 28%, okulomotorinen rasitus 32%, disorientaatio 29% ja summa 30%.
Näkökentän kaventaminen vaikuttanee näistä kahdesta testatusta tekijästä huomattavasti
enemmän. Okulomotorisen rasituksen väheneminen on itsestään selvää jo siitä syystä, että
kuva-ala ja -informaatio oli huomattavasti pienempi. Ääreisnäkö havaitsee helposti liikkeen ja poistamalla paljon liikeinformaatiota tarjoavat sivuruudut käytöstä vähennetään
huomattavasti silmien kuormitusta.
Liikealustan poiskytkeminen ei luultavimmin vaikuttanut paljoakaan johtuen siitä, että
alusta ei normaalistikaan tarjoa kovin matalataajuista huonovointisuutta aiheuttavaa liikettä. Liikealusta ei käytössä myöskään ole epätahdissa visuaalin kanssa, jolloin simulaattorisairautta aiheuttavia vihjekonflikteja ei synny.
Simulaattorisairaus ajokerran mukaan Kokeiden 1 ja 2 ristiin toteuttaminen mahdollisti myös ajokerran vaikutuksen arvioimisen. Eli pystyttiin päättelemään vaikuttiko
adaptaatio simulaattorisairautta vähentävästi. Kokeiden väli oli viikko, ja SSQ-arvojen
mukaan adaptaatiota ei ollut tapahtunut. Kokeiden 1 ja 2 arvot olivat hyvin lähellä toisiaan sekä aliasteikoilla että yhteissummassa. Viikon väli olisi tämän mukaan liian pitkä
aika adaptaation saavuttamiseen yhden kerran jälkeen.
8.3
Täydentävien tekijöiden arviointia
SSQ:n lisäksi simulaattorista kerättiin ajolokitietoa. Tätä käytettiin etsimään löytyykö yhteyttä nopeuden muutosten määrän ja simulaattorisairauden välillä.
8.3.1
Nopeuden muutokset
Yhdeksi simulaattorisairauden tekijäksi on mainittu nopeudenmuutokset simulaattoriympäristössä liikuttaessa. Agressiivisten liikkeiden, äkillisten rotationaalisten ja lineaaristen
kiihdytysten ja jarrutusten on mainittu lisäävän simulaattorisairautta [39].
Bussisimulaattori tallentaa lokitietoa, josta voidaan generoida tunnusluku, joka kertoo
kiihdytysten ja jarrusten määrän. Hetkellinen nopeus talletetaan n. 50 kertaa sekunnissa.
Nopeusmuutossumma lasketaan ottamalla peräkkäisistä nopeuksista erotus ja laskemalla
8. Tulokset
55
näiden itseisarvot yhteen. Kokeissa saatiin suurimmalle osalle käyttäjiä talletettua lokitiedot, joista muokattiin suhteellinen nopeudenmuutosten määrä ajettua matkaa kohti. Näin
voitiin tarkastella SSQ-pisteiden ja nopeudenmuutosten välistä yhteyttä. Ryhmä I:n koe
1:n ja 2:n erilaiset ajoympäristöt tuottivat selvästi erilaiset keskimääräiset nopeudenmuutokset. Koe 2:n nopeudenmuutokset ajettua matkaa kohti olivat noin puolet koe 1:n määristä. Kuvassa 8.10 nopeudenmuutokset ja SSQ-osa-arvot eri testihenkilöille kokeessa 1.
Kuva 8.10: Nopeudenmuutokset ja SSQ-summa henkilöä kohden. Kuvaajassa kummankin ryhmän
koekerta 1. Alimmat viivat kuvaavat SSQ-arvoja (aliarvot ja summa) ja ylin vaaleansinen viiva nopeudenvaihtelujen määrää ajoharjoituksessa. Ei silmin havaittavaa korrelaatiota nopeuden
vaihteluiden ja SSQ-arvojen välillä.
Vaikkakin nopeudenmuutokset ovatkin todennäköisesti simulaattorisairauden tekijä, ei
yksistään tästä nopeudenmuutosdatasta voida tehdä johtopäätöksiä.
Taulukko 8.7: Nopeudenmuutosten yhteyksien merkittävyydet SSQ-aliasteikkoihin ja summiin,
korrelaatiot ja p-arvot
nopeudenmuutok-
pahoinvointiin
set verrattuna
okulomotori-
disorientaa-
seen
tioon
rasituk-
summaan
seen
Kendallin tau-b
-0,019
-0,045
-0,066
-0,031
p-arvo
Kendallin tau-c
p=0,891
-0,019
p=0,734
-0,045
p=0,637
-0,067
p=0,817
-0,031
p-arvo
Spearmanin
p=0,891
-0,032
p=0,734
-0,066
p=0,637
-0,089
p=0,817
-0,071
p=0,877
p=0,748
p=0,666
p=0,731
korre-
laatio
p-arvo
8. Tulokset
56
Kendallin järjestyskorrelaatiokertoimia tau-b ja tau-c, sekä Spearmannin järjestyskorrellaatiokertoimia käyttäen testidatan mukaan korrelaatiota ei ole (kts. taulukko 8.7). Myöskin p-arvot ovat niin suuret, ettei tilastollista merkitsevyyttä ole millään yhteydellä. Nopeudenmuutosten lisäksi vaikuttamassa on niin paljon muita tekijöitä kuten sivuttaiskiihtyvyydet, että minkäänlaisen yhteyskaavan vetäminen yhteen muuttujaan on hyvin vaikeaa. Lisäksi yhteyden etsimistä vaikeuttaa simulaattorisairaudelle vähemmän alttiit henkilöt, jotka voivat ajaa mitä tahansa vauhtia sen vaikuttamatta SSQ-lukemiin.
8.3.2
SSQ-pisteiden merkityksestä
Yhtä lukuunottamatta kaikilla (n=7), jotka keskeyttivät ennen 20 minuutin aikarajaa, SSQyhteissumma simulaattorin jälkeen oli yli 100. Aliasteikoilla ei ollut yhtä selvää rajaa.
Selvästi suuremman simulaattorisairauden arvot olivat yli 150, tosin joukossa oli myös
kaksi henkilöä (SSQ-arvot 157,08 ja 119,68), jotka eivät keskeyttäneet ja yksi pienen arvon henkilö (11,22), joka keskeytti.
SSQ:n subjektiivinen luonne näkyi selvästi koetuloksista. Suuret ennen koetta mitatut
SSQ-arvot kertovat mm. ennakkoasenteiden ja jännityksen vaikutuksesta arvoihin. Suurehko varianssi arvoissa johtuu osaltaan pienestä otoskoosta. Yhdenkin henkilön “väärin”
merkitsemä arvo saattaa vaikuttaa näin paljon lopputulokseen.
57
9.
JATKOKEHITYS
SSQ:n ominaisuudet ja puutteet simulaattorisairauden mittaamiseksi kävivät tutkimuksessa hyvin esiin. SSQ:n ongelmana on sen subjektiivinen luonne. Käyttäjän ennakkoasenteet ja aiemmat simulaattorikokemukset näyttäisivät vaikuttavan mitattuihin arvoihin.
Tämän huomaa parhaiten ryhmä I:n kokeista, joissa ennakkoarvojen mukaan osa käyttäjistä kärsi voimakkaasta simulaattorisairaudesta jo ennen simulaattorin käyttöä. Joissain
tapauksissa voi ongelmana olla kyselyn väärin ymmärtäminen tai jopa teknologiapelko.
Simulaattorin jälkeisen ja sitä ennakoivan SSQ:en erotus ei näin ollen näyttäisi kovin luotettavalta mittaluvulta. Simulaattoria ennen täytettävä SSQ saattaa itsessään jo aiheuttaa
haitallisia odotuksia.
SSQ näyttäisi kuitenkin olevan työkalu, jolla pystytään mittaamaan kahden erilaisen
simulaattorikokemuksen eroja. Pienillä ryhmillä tilastolliset merkitsevyydet jäivät saavuttamatta, mutta voidaan olettaa suuremmilla otoksilla saatavan pätevämpiä eroja.
SSQ:ta voitaisiin käyttää normaalin koulutuksen lomassa pelkästään simulaattorikäytön jälkeen täytettävänä. Vertailujen tekeminen kahden ryhmän välillä tässäkin tapauksessa vaatisi kuitenkin, että mitattavat ajotapahtumat olisivat kestoltaan saman mittaisia.
Suuret otoskoot mahdollistaisivat myöskin kahden erillisen ryhmän vertailun, jolloin saman henkilön ei tarvitsisi olla testihenkilönä kahta kertaa.
Muuttujia voitaisiin myös mitata yksi kerrallaan, jotta saataisiin näiden suhteelliset
voimakkuudeet todennettua. Lisäksi olisi hyödyllistä arvioida myös muuttujien yhteisvaikutuksen voimakkuutta.
Lokidataa ja SSQ-arvoja tarkemmin vertailemalla voitaisiin ehkä saada generoitua jonkinlaisia tunnuslukuja, joiden avulla esim. kouluttajat voisivat tarkkailla simulaattoriajelun sairautta aiheuttavien tekijöiden voimakkuutta. Tämä edellyttäisi lisätiedon, kuten
käännösten tallentamista lokitietoihin.
SSQ:n ohella voitaisiin myös kokeilla käytettäväksi jotain objektiivista mittaustapaa.
Asennon heilahtelun mittaaminen tasapainoalustoilla saattaisi olla kohtuullisen helposti toteutettavissa oleva keino, joka ei vaatisi monimutkaisia laitteisto- ja koejärjestelyjä.
Mittaustavan heikkoutena voi olla sen mahdollinen toimimattomuus ympäristöissä, joissa
testihenkilöt istuvat simulaattorissa.
Simulaattoriympäristöä voi bussisimulaattorissa jo säätää usean muuttujan osalta. Mahdollisia lisäominaisuuksia voisi olla kuvan yksityiskohtaisuuden ja näkökentän laajuuden
portaaton säätäminen. Näkökentän kaventamisen voisi toteuttaa myöskin simuloidun ym-
9. Jatkokehitys
58
päristön luonnollisen kaltaisilla muutoksilla, kuten vaikkapa sumulla.
Kouluttajien mielestä odottelutilojen viihtyisyyttä voisi kohentaa. Kolkko ympäristö
voi osaltaan laskea odotuksia itse simulaattoristakin. Tähän liittyy myös simulaattoritilan
heikko ilmastointi, johon on ilmeisesti jo tulossa parannuksia. Parannuksena tulee myös
simulaattoritilan valaistuksen portaaton säätö.
59
10.
YHTEENVETO
Tutkimustuloksista voidaan huomata, että kaikki tässä tutkimuksessa toteutetut muutokset
vaikuttavat simulaattorisairautta vähentävästi, kuten aikaisemmissa simulaattorisairaustutkimuksissakin. Bussisimulaattorissa vaikuttavat siis samat perustekijät kuin muissakin
simulaattoreissa.
Kokeista voisi esim. ryhmä I:n koe 2:n ennakkoarvoista päätellä, että ensimmäisen
kerran kokemus olisi hyvä olla mahdollisimman vähän simulaattorisairautta provosoiva, koska huonot kokemukset näyttävät kasaavan huonoja ennakko-odotuksia seuraavalle
kerralle, mikä saattaa lisätä pahoinvointia. Jos oppilaan on tarkoitus käydä simulaattorissa
useampia kertoja, ensimmäisellä kerralla voitaisiin käyttää vaikkapa helpompaa ympäristöä (esimerkkinä Martinlaakso). Ensimmäisillä kerroilla kannattaa myös välttää harjoituksia, joissa on paljon käännöksiä tai nopeuden muutoksia.
Simulaattorisairauden vähentäjistä simulaattoritilan valaistuksen päällä pitäminen ja
IVB-ristikko sekä tekstuurien pehmennys ajavat osin samoja asioita. Valaistus vähentää
heijastetun kuvan havaittua kontrastia ja toimii tällöin samoin kuin tekstuurien pehmentäminen. Toisaalta valaistus vähentää kuvan immersiivisyyttä siten, että tausta, jolle heijastetaan erottuu paremmin “läpi”. Tämä antaa osittain samanlaisen stabiilin kiintopisteen
näköaistille kuin IVB-ristikko. Nämä eivät kuitenkaan sulje toistensa käyttöä pois, vaan
kaikkia voidaan tarvittaessa käyttää yhtä aikaa.
Teknisistä tekijöistä voimakkaimmalta vaikuttaa näkökentän laajuus. Kentän rajaaminen kuitenkin vähentää huomattavasti simulaattorin opetusmahdollisuuksia, joten sivuruutujen täydellistä sammuttamista on paras käyttää vain siihen liikenteellisesti sopivissa
ympäristöissä tai käyttäjien tutustuttamisessa simulaattoriin.
Liikealustan käytössä olisi suositeltavaa pitäytyä pienemmissä liikkeissä. Liikealusta
ei tarjoa suurimmillakaan säädöillä yhtään enempää vihjekonfliktien vähennystä, koska
kaikkia liikkeitä ja kiihtyvyyksiä ei pystytä matkimaan. Suurilla liikkeillä ja heilahduksilla voi olla päinvastoin liikesairautta lisääviä vaikutuksia. Rajoitetummat liikkeet antavat
kuitenkin kohtalaista palautetta ilman, että aiheuttavat liikesairautta.
Simulaattoriympäristöjä suunniteltaessa kannattaa kiinnittää huomiota tekstuurien suunnitteluun. Yksityiskohtien lisääminen pelkästään realismin tavoittelemiseksi voi simulaattorisairauden kannalta olla huono idea. Yksinkertaisimmillaan tämä tarkoittaa sitä, että
vältetään välkyntää ja värinää liikkeessä lisääviä tekstuureja, jos niillä ei ole itsessään
mitään toiminnallista merkitystä.
10. Yhteenveto
60
Koulutuksessa olisi hyvä huomioida seuraavia asioita. Simulaattorisairautta aiheuttavia ympäristöjä ja harjoitteita ei kannata sijoittaa ainakaan ensimmäisiksi harjoitteiksi ja
niitä tulisi mahdollisuuksien mukaan välttää muutenkin. Tällaisiksi ympäristöiksi lasketaan ne, joissa liikkeen tunnetta voimistavaa visuaalista vuota on paljon, kuten tiivis kaupunkiympäristö. Harjoitteissa tulisi välttää tarpeetonta kääntyilyä ja nopeudenvaihteluita.
Huoneen valaistusta kannattaa pitää päällä, kuitenkin sellaisella voimakkuudella, ettei se
hukuta kuvan tärkeitä yksityiskohtia. Tekstuurien pehmentämistä on suositeltavaa käyttää sellaisissa ympäristöissä, joissa yksityiskohtien määrä on suuri ja aiheuttaa liikkeessä
“värinää”. Ennustamattomia kuvan pysäytyksiä tai liikutuksia tulisi välttää. Jos sijaintia
simulaatiomaailmassa kouluttajan toimesta vaihdetaan, olisi kuva täksi ajaksi pimennettävä. IVB-ristikkoa voi käyttää vakauttavana elementtinä sellaisissa ympäristöissä, joissa
joudutaan välttämättä tekemään paljon käännöksiä ja kiihdytyksiä tai joissa on paljon visuaalista vuota. Simulaattoriin sopeutuminen näyttäisi vaativan viikkoa pienemmät välit.
Jos käyttäjillä on edessään useita käyttökertoja, sopeutumisen tehostamiseksi olisi simulaattoria käytettävä vähintään kaksi kertaa viikossa.
Vihjekonfliktiteorian ja tätä tukevien havaintojen perusteella voidaan sanoa, että kaikki keinot, joilla voidaan vähentää aistiristiriitoja, vähentävät myös simulaattorisairautta.
Simulaattoreissa tämä on sikäli ongelma, että realismin tavoittelu voi lisätä ristiriitoja.
Esimerkiksi mahdollisimman realistinen visuaali lisää näköaistin välittämää tunnetta liikkeestä ja näin lisätään pahoinvointia, koska liikealustalla ei voida vastata täysin tähän
liikkeeseen. Toisaalta realistista vuorovaikutusta ja ympäristön vihjeitä vaaditaan opetuksellisten tavoitteiden saavuttamiseksi. Täten aiheutuu tilanne, jossa on tasapainoteltava
realismin, opetuksellisten näkökohtien ja simulaattorisairauden välillä.
Simulaattorisairauteen pohjimmiltaan voimakkaimmin vaikuttavat siis vastaavat tekijät kuin esimerkiksi merisairauteen. Aistiristiriitojen kokonaan välttäminen nykytekniikalla on mahdotonta, joten simulaattorisairautta ei täysin voida poistaa. On kuitenkin
mahdollista hallita simulaattorisairautta aiheuttavia tekijöitä siten, että simulaattori pysyy
hyödyllisenä ja käytettävänä koulutusvaihtoehtona. Esimerkkejä käytännön tekniikoista
ja keinoista tutkimuksen kohteena olleeseen ympäristöön esitetään liitteessä 1.
61
LÄHTEET
[1] Barrett, G.V. & Thornton, C.L. Relationship between perceptual style and simulator
sickness. Journal of Applied Psychology, 52(1964)4, pp304-308.
[2] Bertin, R.J.V., Guillot, A., Collet, C., Vienne, F., Espié, S. & Graf, W. Objective measurement of simulator sickness and the role of visual-vestibular conflict situations.
Proceeding of DSC-Europe workshop "motion perception and control". Guyancourt,
France, September 15, 2005
[3] Biocca, F. Will simulation sickness slow down the diffusion of virtual environment
technology? Presence, 1(1992)3, pp. 334-343.
[4] Bles, W. de Graf, B., Bos, J.E., & Groen, E. Motion sickness: the provocative
conflict, Proceedings of the International Workshop on Motion Sickness: Medical
and Human Factors, Marbella, Spain, 26-27, 1997
[5] Casali, J. G. Vehicular simulation-induced sickness, Volume 1: An overview. IEOR Technical Report No. 8501. (NTSC TR 86-010). Orlando, FL: Naval Training
Systems Center, 1986
[6] Casali, J.G., & Frank, L.H. Manifestation of visual/vestibular disruption in simulators: Severity and empirical measurement of symptomatology. In AGARD, Motion
cues in flight simulation and simulator induced sickness, Neuilly Sur Seine, France,
1988, AGARD Conference Proceedings No. 433, pp. 11.1-11.18
[7] Chrubasik, S., Pittler, M.H. & Roufogalis, B.D. Zingiberis rhizoma: A comprehensive review on the ginger effect and efficacy profiles. Phytomedicine, 12(2005)9, pp.
684-701.
[8] Cobb, S. V. G. Measurement of postural stability before and after immersion in a
virtual environment. Applied Ergonomics 30(1999)1, pp. 47-57
[9] Draper, M.H. The Adaptive Effects Of Virtual Interfaces: Vestibulo-ocular reflex and
simulator sickness. Dissertation. Seattle, Washington. 1998. University of Washington. ADA350767. 324 p.
[10] Drummond, P.D. Triggers of motion sickness in migraine sufferers. Headache: The
journal of head and face pain 45(2005)6, pp. 653-656.
[11] Duh, H.B. Use of an independent visual background to alleviate simulator sickness
in the virtual environments that employ wide-field displays. Doctoral thesis. 2001.
University of Washington. AAI3036463. 112p.
LÄHTEET
62
[12] Ebenholtz, S.M., Cohen, M.A., Linder, B.J., The possible role of nystagmus
in motion sickness: a hypothesis. Aviation, space and environmental medicine,
65(1994)11, pp. 1032-1035.
[13] Ehrlich, J., Singer, M.J., Cinq-Mars, S. Stereoscopic and Monoscopic Displays in
Virtual Environments (ARI Technical Report). 1995, U.S. Army Simulator Systems
Research Unit, Technical Report 1027.
[14] Frank, L.H. & Casali, J.G. Simulator sickness: A review of its costs, countermeasures, and prediction (Technical paper 861782). Aerospace Technology Conference
and Exposition, Long Beach California, 1986, Warrendale P.A.: Society of Automotive Engineers.
[15] Frank, L.H., Casali, J.G., & Wierwille, W.W. Effects of visual display and motion
system delays on operator performance and uneasiness in a driving simulator. Human Factors, 30(1998)2, pp. 201-217.
[16] Gahlinger P.M. Motion sickness: how to help your patients avoid travel travail. Postgraduate Medicine, 106(1999)4, pp. 177-184.
[17] Gahlinger, P.M. Health for pilots: A Complete guide to FAA medical certification
and self-care. Salt Lake City 2002, Sagebrush Press. 240 p.
[18] Grandjean, E. Fitting the task to the man. London 1988, Taylor & Francis. 363 p.
[19] Griffin, M.J. Handbook of Human Vibration. London 1990, Academic Press. 1025
p.
[20] Hamilton, K.M., Kantor, L., Magee, L.E. Limitations of postural equilibrium tests
for examining simulator sickness. Aviation, Space, and Environmental Medicine
60(1989)3, pp. 246-251.
[21] Hannula, M. Tytöt, pojat ja matematiikka. Dimensio 60(2001)5, s. 50-54.
[22] Hettinger, L.J., Berbaum, K.S., Kennedy, R.S., Dunlap, W.P, & Nolan, M.D. Vection
and simulator sickness. Military Psychology 2(1990)3, pp. 171-181.
[23] Häkkinen, J., Vuori, T., Puhakka, M. Postural stability and sickness symptoms after
HMD use. IEEE international conference on systems, man and cybernetics, 2002.
[24] Ito, H., Takano, H. Controlling visually induced self-motion perception: effect
of overlapping dynamic visual noise. Journal of Physiological Anthropology and
Applied Human Science 23(2004)6, pp. 307-311.
LÄHTEET
63
[25] Jaeger, B.K., Mourant, R.R. Comparison of simulator sickness using a static and dynamic walking simulator. Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting
Proceedings 45(2001)5, pp. 1896-1900.
[26] Johnson D.M. Introduction to and review of simulator sickness research. Arlington
USA 2005, U.S. Army Research Institute for the Behavioral and Social Sciences
Research Report 1832. 70 p.
[27] Kalawsky, R.S. The science of virtual reality and virtual environments. Wokingham
1993, Addison-Wesley. 331 p.
[28] Kellogg, R.S., Kennedy, R.S., Graybiel, A. Motion sickness symptomatology of labyrinthine defective and normal subjects during zero gravity maneuvers. Aerospace
Medicine 36(1965)4, pp. 315-318.
[29] Kellogg, R.S. & Gillingham, K.K. United States Air Force experience with simulator sickness, research and training. Proceedings of the 30th Annual Meeting of the
Human Factors Society, 1986. vol. 1. pp. 427-429.
[30] Kennedy, R.S., Allgood, G.O. & Lilienthal, M.G. Simulator sickness on the increase. AIAA Flight Simulation Technologies Conference, Boston, MA, USA, Aug
14-16, 1989. Washington, DC, USA 1989, American Institute of Aeronautics and
Astronautics. pp. 62-67.
[31] Kennedy, R.S., Berbaum, K.S., Lilienthal, M.G., Dunlap, W.P., Mulligan, B.F. & Funaro, J.F. Guidelines for alleviation of simulator sickness symptomatology. Orlando,
FL 1987, Naval Training Systems Center, ADA182554. 76 p.
[32] Kennedy, R.S. & Frank, L.H. A review of motion sickness with special reference to
simulator sickness. National Academy of Sciences/National Research Council Committee on Human Factors, Workshop on Simulator Sickness, Naval Post-Graduate
School, Monterey, CA 26-28 September 1983.
[33] Kennedy, R.S, Lane, N.E., Berbaum, K.S. & Lilienthal, M.G. Simulator Sickness
Questionnaire: An enhanced method for quantifying simulator sickness. International Journal of Aviation Psychology 3(1993)3. pp. 203-220.
[34] Kennedy, R.S., Lane, N.E., Stanney, K.M., Lanham, S. & Kingdon, K.S. Proceedings of HCI International, New Orleans, Louisiana, USA, August 5-10, 2001. New
Jersey 2001, LEA Publishers. pp. 1061-1065.
[35] Kennedy, R.S., Lanham, D.S., Drexler, J.M., Lilienthal, M.G. A method for certification that aftereffects of virtual reality exposures have dissipated: Preliminary
LÄHTEET
64
findings. In Bittner A.C. & Champney P.C. (ed). Advances in industrial ergonomics
safety VII. London, UK 1995, Taylor & Francis. pp. 263-270.
[36] Kennedy, R. S., Hettinger, L.J. & Lilienthal, M.G. Simulator sickness. In Crampton
G.H. (ed.). Motion and space sickness. Chapter 15. Boca Raton, FL, USA 1988,
CRC Press. pp. 317-341.
[37] Kim, D.H., Parker, D.E., Park, M.Y. A New procedure for measuring simulator sickness - the RSSQ. Seattle, WA, USA 2004, University of Washington, Human Interface Technology Laboratory Technical Report R-2004-52.
[38] Kline, P.B. & Witmer, B.G. Distance perception in virtual environments: effects of
field of view and surface texture at near distances. Proceedings of the Human Factors
and Ergonomics Society 40th Annual Meeting, September 2-6, 1996, Philadelphia,
Pennsylvania, USA. Human Factors & Ergonomics Society 1996. pp. 1112-1116.
[39] Kolasinski, E.M. Simulator Sickness in Virtual Environments. Alexandria, VA, USA
1995. U.S. Army Research Institute for the Behavioral and Social Sciences, U.S.
Army Research Institute Technical Report 1027. 68 p.
[40] Kolasinski, E.M. Prediction of Simulator Sickness in a Virtual Environment. Dissertation. Orlando, Florida, USA 1996. University of Central Florida.
[41] Kolasinski, E.M., Jones, S.A., Kennedy, R.S., & Gilson, R.D. Postural stability and
its relation to simulator sickness. Human Factors and Ergonomics Society Annual
Meeting Proceedings 38(1994)15, pp. 980-980.
[42] Lampton, D.R. & Kraemer, R.E. An Investigation of Simulator Sickness in a Tank
Driver Trainer. Alexandria, VA, USA 1995, U.S. Army Research Institute for the
Behavioral and Social Sciences, ARI Technical Report 1684. 93 p.
[43] Lawther A & Griffin M.J. Prediction of the incidence of motion sickness from the
magnitude, duration and frequency of vertical oscillation. The Journal of Acoustical
Society of America 82(1987)3, pp. 956-966.
[44] LaViola Jr, J.J. A discussion of cybersickness in virtual environments. SIGCHI Bulletin 32(2000)1, pp. 45-56.
[45] Levine, M.W. & Shefner, J.M. Fundamentals of sensation and perception, 2nd edition. Pacific Grove, California 1991, Brooks/Cole Publishing Co.
[46] Lin, J.J.W. Enhancement of user-experiences in immersive virtual environments that
employ wide-field display. Dissertation. Seattle, Washington 2004. University of
Washington. 190 p.
LÄHTEET
65
[47] Lin, J.J.W., Abi-Rached, H. & Lahav, M. Virtual guiding avatar: an effective procedure to reduce simulator sickness in virtual environment, Proceedings of the SIGCHI
conference on Human factors in computing systems, Vienna, Austria, April 24-29,
2004. New York, NY, USA, ACM. pp. 719-726.
[48] Lin, J.J.W., Duh, H.B.L., Parker, D.E., Abi-Rached, H. & Furness, T.A. Effects of
field of view on presence, enjoyment, memory, and simulator sickness in a virtual
environment. Proceedings of the IEEE Virtual Reality Conference, Orlando, FL,
USA, March 24-28, 2002. Washington, DC, USA, IEEE Computer Society. pp. 164.
[49] McCauley, M.E. & Sharkey, T.J. Cybersickness: Perception of self-motion in virtual
environments. Presence 1(1992)3, pp. 311-318.
[50] Metsämuuronen, J. Pienten aineistojen analyysi. Jyväskylä 2004, International Methelp Ky. 268 s.
[51] Min, B., Chung, S., Min, Y. & Sakamoto, K. Psychophysiological evaluation of
simulator sickness evoked by a graphic simulator. Applied Ergonomics 35(2004)6,
pp. 549-556.
[52] Mikkonen, Valde. Linja-autosimulaattorin soveltuvuus koulutusvälineeksi - Raportti Työtehoseuran Aikuiskoulutuskeskuksen kokeilusta. Helsinki 2005, Ajoneuvohallintokeskuksen tutkimuksia ja selvityksiä 1/2005. 15 s.
[53] Mollenhauer, M.A., Romano, R.A. & Brumm, B. The Evaluation of a motion base
driving simulator in a CAVE at TACOM. Proceedings of the Army Science Conference (24th), Orlando, Florida, USA, 29 Nov-2 Dec 2004. Fort Collins, CO, Realtime Technologies, Inc. 2004. 9p.
[54] Nelson, W.T. Perceptual adaptation in a time-delayed virtual environment. Unpublished doctoral dissertation. Cincinnati, OH 1996. University of Cincinnati.
[55] Nelson, W.T., Roe, M.M., Bolia, R.S. & Morley, R.M. Assessing simulator sickness in a see-through HMD: Effects of time delay, time on task, and task
complexity. Wright-Patterson AFB, OH, USA 2000, Air Force Research Laboratory, ADA430344. 8 p.
[56] Pausch, R., Crea, T. & Conway, M. A literature survey for virtual environments:
Military flight simulator visual systems and simulator sickness. Presence 1(1992)3,
pp. 344-363.
[57] Parker, D.E. & Harm, D.L. Mental rotation: A key to mitigation of motion sickness
in the virtual environment? Presence 1(1992)3, pp. 329-333.
LÄHTEET
66
[58] Potel, M. Motion sick in cyberspace. IEEE Computer Graphics and Applications
18(1998)1, pp. 16-21.
[59] Preston, F.S. & Denison D. M. Aviation medicine. In: Weatherall D.J., Ledingham
J.G.G. & Warrell D.A. (ed.). Oxford textbook of medicine. Oxford 1984, Oxford
University Press. pp. 664-676.
[60] Prothero, J.D. The role of rest frames in vection, presence and motion sickness.
Dissertation. Seattle, WA, USA 1998. University of Washington, Human Interface
Technology Lab. Order Number: AAI9836238. 169 p.
[61] Prothero, J.D., Draper, M.H., Furness, T.A. III, Parker, D.E. & Wells, M.J. Do visual
background manipulations reduce simulator sickness? In Proceedings of International Workshop on Motion Sickness, Marbella, Spain, May 26-28, 1997.
[62] Raisler, R.B. & Lampton, D.R. Simulator Sickness in Tank Trainer Drivers. Proceedings I/ITSEC, Orlando, Florida, USA, 1996.
[63] Reason, J.T. & Brand, J.J. Motion sickness. London 1975, Academic Press. 321 p.
[64] Regan, E.C. Side-effects of immersion virtual reality. Proceedings of the International Applied Military Psychology Symposium, Cambridge, UK, July 26-29, 1993.
[65] Regan, E.C. & Price, K.R. Some side-effects of immersion virtual reality: An investigation into the relationship between inter-pupillary distance and ocular related
problems. Army Personnel Research Establishment Report 93R023, 1993.
[66] Riccio, G.E. & Stoffregen, T. A. An ecological theory of motion sickness and postural instability. Ecological Psychology 3(1991)3, pp. 195-240.
[67] Seay, A.F., Krum, D.M., Hodges, L. & Ribarsky, W. Simulator sickness and presence in a high field-of-view virtual environment. In CHI ’02 Extended Abstracts on
Human Factors in Computing Systems, Minnesota, USA, April 20-25, 2002. New
York, NY, 2002, ACM. pp. 784-785.
[68] SIGGRAPH. HyperVis - Teaching Scientific Visualization Using Hypermedia, Simulator Sickness [WWW]. Päivitetty 18.2.1999 [viitattu 17.7.2008]. saatavissa:
http://www.siggraph.org/education/materials/HyperVis/virtual.env/
percept.iss/simulate.htm.
[69] Stern, R.M., Hu, S., LeBlanc, R., & Koch, K.L. Chinese hyper-susceptibility to
vection-induced motion sickness. Aviation, Space, and Environmental Medicine,
64(1993)9, pp. 827-830.
LÄHTEET
67
[70] Stanney, K.M., Kennedy, R.S. The psychometrics of cybersickness. Communications of the ACM, 40(1997)8, pp. 66-68.
[71] Treisman, M. Motion sickness: an evolutionary hypothesis. Science 197(1977)4302,
pp. 493-495.
[72] Web, C. The eye, information about vision loss and blindness [WWW]. Päivitetty 9.2.2007 [viitattu 17.7.2008]. Saatavissa:
http://www.99main.com/~charlief/Blindness.htm.
68
LIITE 1: SUOSITUKSIA
SIMULAATTORISAIRAUDEN VÄHENTÄMISEEN
JA EHKÄISYYN
Ympäristö
• valot päällä simulaattorihuoneessa
• hyvä ilmanlaatu
Simuloitu ympäristö
• vähemmän visuaalista vuota tuottavat ympäristöt parempia
– ympäristöt, joissa ei ole lähellä sivulla kulkevia korkeita pystypintoja
– pienemmät nopeudet
– yöasetukset, sumu, matalavaloiset ympäristöt
– pienempi visuaalinen yksityiskohtaisuuden taso
• vähemmän nopeudenmuutoksia ja käännöksiä sisältävät ympäristöt parempia
– vähemmän risteyksiä, liikenneympyröitä
Käyttäjä
• ei simulaattorin käyttöä sairaana, väsyneenä, stressaantuneena, krapulassa
• lyhyet simulaattorialtistukset, esim. 15 min. kerrallaan
• ei turhaa simulaattorialtistusta ennen varsinaista simulaattoriajoa, esimerkiksi “matkustajana”
• totuttautuminen
– viikkoa lyhyemmät välit, jos halutaan maksimoida totuttautumisen teho
– ensimmäinen kerta mahdollisimman vähän simulaattorisairautta aiheuttava,
jotta ei kasata huonoja odotuksia jatkoon
LIITE
1. Suosituksia simulaattorisairauden vähentämiseen ja ehkäisyyn
69
Tehtävä
• vältettävä turhaa kääntyilyä
• vältettävä rajuja kiihdytyksiä ja jarrutuksia
• ei äkillisiä suunnanvaihdoksia tai peruutuksia
• pahimmat harjoitteet ajosuorituksen loppupuolelle
Tekniset tekijät
• tekstuurien pehmentäminen auttaa paljon yksityiskohtia sisältävässä ympäristössä
ja ympäristöissä jotka aiheuttavat paljon visuaalista vuota, kuten kaupunkiympäristössä
• IVB-taustaristikko auttaa vähentämään disorientaatiota
• näkökentän kaventaminen on tehokas keino sellaisissa ympäristöissä ja harjoitteissa
joissa ei välttämättä tarvita sivunäkymää
• liikealustaa kannattaa käyttää pienillä asetuksilla
• jos kouluttaja uudelleenasettaa bussin sijainnin tai pysäyttää kuvan äkillisesti, kuva
olisi pimennettävä
70
LIITE 2: KOKEISSA KÄYTETYT
SSQ-KAAVAKKEET
LIITE
2. Kokeissa käytetyt SSQ-kaavakkeet
71
72
LIITE 3: SSQ-KAAVAKKEEN PAINOTUKSET
Oireet
Pahoinvointi
Okulomotorinen
yleinen epämukava olo
poikkeavia tuntemuksia vatsassa
pahoinvointi
röyhtäily
päänsärky
huimausta silmät kiinni
huimausta silmät auki
kuvitteellinen tunne liikkeestä
uupumus
silmien rasitus
vaikeus tarkentaa katsetta
sumea, epätarkka näköaistimus
paineen tunne päässä
keskittymisvaikeuksia
hikoilu
lisääntynyt syljeneritys
1
1
1
1
1
Disorientaatio
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1