著者は何も認めていません。

すべての材料と方法はウルム大学の倫理委員会によって承認され、承認されたガイドラインに従って実施されました。すべての参加者は、書面によるインフォームドコンセントを与えました。
1. 適切な学習環境の整備
注:この調査は、複雑なハードウェア設定に対処するために、制御された環境で実施されました。使用された複合現実スマートグラス( 材料表を参照)と2Dアプリケーション用のラップトップが研究参加者に説明されました。
<ol><li>各参加者の前に技術的な解決策を確認してください。デフォルトモードに設定します。アンケートを準備し、参加者の隣に配置します。</li>
	<li>参加者がユースケースの外れ値検出とクラスター認識のタスクを1回のセッションで解決できるようにします(つまり、平均時間は43分でした)。</li>
	<li>参加者を歓迎し、研究の目標と全体的な手順を紹介することから研究を開始します。</li>
	<li>皮膚コンダクタンス測定装置( 材料表を参照)を使用する参加者は、ベースライン測定を受けるために、短い休止段階を順守する必要があります。参加者の半数だけがこのデバイスを使用しました。</li>
	<li>すべての参加者は、実験の開始前に、状態特性不安インベントリ(STAI)アンケート31に記入する必要があります。<ol><li>次に、参加者は、ハイパフォーマーとローパフォーマーを区別するための基礎となるメンタルローテーションテスト( 図4を参照、このテストは空間的想像力を評価しました)を実行し(ハイパフォーマーは上級ユーザーであり、ローパフォーマーは初心者です)、続いて、参加者の空間聴覚能力を測定するための空間サウンドテストを実行する必要があります。 注:メンタルローテーションテスト32 のテストスコアの中央値分割を使用して、低いパフォーマーと高いパフォーマーを区別しました。</li>
	</ol></li>
	<li>参加者をランダムに2つのグループに分けます。外れ値検出またはクラスター認識に関するタスクから開始し、その後、他のユースケースに進みます。クラスター認識タスクでは、参加者の半数は最初に使用した複合現実スマートグラス (「 材料表」を参照) から開始し、次に 2D アプリケーションを使用し、残りの半分は最初に 2D アプリケーションから開始し、次に複合現実スマートグラスを使用し ました (「材料表」を参照)。外れ値検出タスクでは、サウンドサポートを受けるグループをランダムに選択し、グループの他の部分はサウンドサポートを受けません。</li>
	<li>セッションを終了すると、参加者は、状態特性不安インベントリ(STAI)質問票31 に再度回答しなければならず、ならびに自己開発の、および人口統計学的質問票である。</li>
	<li>セッションが完了した後、開発された各アプリケーションによって自動的に記録された生成されたデータをラップトップのストレージに保存します。</li>
</ol>2.参加者のための研究プロトコル
<ol><li>各参加者の実験を準備します(実験の部屋については 図2 を参照)。デスクトップ PC、使用済みの複合現実スマートグラスを提示し、アンケートを配布します。</li>
	<li>実験には40〜50分かかり、参加者の半分は事前テスト(研究プロトコルのポイント3〜6を参照)の後に最初に外れ値検出テスト(研究プロトコルのポイント7を参照)で開始され、次にクラスター認識テスト(研究プロトコルのポイント8を参照)が開始され、他のテストはこれら2つのテストも同様にその逆(つまり、 ポイント7の前の研究プロトコルのポイント8)。</li>
	<li>皮膚コンダクタンス測定を行うかどうかをランダムに決定します。はいの場合は、皮膚コンダクタンス測定装置33 を準備し、装置を装着するように参加者に知らせる。参加者に短い休息段階を要求して、ストレスレベルのベースライン測定を受け取ります。</li>
	<li>参加者に、状態特性不安インベントリ(STAI)アンケート31 に記入し、実験前に現在知覚されているストレスを測定することを通知するように要求する。</li>
	<li>メンタルローテーションテストを実施します。<ol><li>メンタルローテーション能力が評価されていることを参加者に通知し、デスクトップコンピューターの前に案内します。テスト手順について参加者に通知します。シミュレートされた3D空間で異なる位置を持つ類似のオブジェクトを識別する必要があることに注意してください。</li>
		<li>表示された5つのオブジェクトのうち2つだけが類似していること、およびテスト全体で2分間の猶予があることを参加者に通知します。与えられた2分以内に7つのタスクを達成できることを参加者に通知し、達成されたタスクごとにパフォーマンス測定値が記録されることを伝えます。</li>
	</ol></li>
	<li>空間音響能力を評価します。<ol><li>空間音響能力が評価されることを参加者に伝え、デスクトップコンピューターの前に案内します。テスト手順について参加者に通知します。6つのサウンドサンプルを検出する必要があり、それぞれ13秒間再生されることを参加者に説明します。</li>
		<li>音が聞こえている方向(コンパスの4つの方向と同様に)を検出する必要があることを参加者に通知します。</li>
	</ol></li>
	<li>外れ値検出スキルを評価します。<ol><li>参加者に複合現実スマートグラスを装着するように要求します。複合現実スマートグラス用に作成された世界内で外れ値を見つける必要があることを彼らに説明します。</li>
		<li>外れ値は赤でマークされたポイントであり、他のすべてのポイントは白でマークされていることをさらに通知します。次に、それを検出するには、赤い点に視線を向ける必要があることを説明します。</li>
		<li>さらに、視覚的なヘルプが提供されるだけでなく、環境音が外れ値を見つけるのをサポートすることを参加者に伝えます。参加者に、8つの外れ値タスク、つまり仮想世界内で8回、赤い色のポイントを見つける必要があるという情報を提供します。参加者ごとに、4 つのタスクがサウンドでサポートされ、4 つのタスクがサウンドでサポートされません。参加者ごとに、サウンドサポートされたタスクを開始するかどうかがランダムに選択されます。次に、最初のタスクに応じて、健全なサポートが提供されているかどうかをタスクごとに変更します。</li>
		<li>各タスクに必要な時間、歩行時間、開始位置との関係で最終的な移動位置がどのように見えるかなど、どの情報を記録するかを参加者に伝えます。最後に、赤でマークされた点が検出されると緑に変わることを参加者に伝えます( 図3を参照)。</li>
	</ol></li>
	<li>クラスター認識スキルを評価します。<ol><li>最初に複合現実スマートグラスを使用するか、参加者をデスクトップ コンピューターに案内するかを参加者にランダムに決定します。以下では、複合現実設定の手順のみを説明します。参加者が最初にデスクトップ コンピューターから起動する場合、手順は変更された順序で同じであり、音声コマンドを除いて、Mixed Reality ソリューションを使用する場合にのみ提供されます。</li>
		<li>複合現実を使用する参加者の場合: 複合現実スマートグラスを装着するように参加者に要求します。使用済みの Mixed Reality スマートグラスで作成された世界内のクラスターを見つける方法を参加者に通知します。参加者に、重なり合うクラスターの周りを移動することで区別する必要があることを強調します。</li>
		<li>Mixed Reality を使用する参加者の場合: 音声コマンドを使用して仮想世界内およびクラスター内を移動できることを参加者に説明します。最後に、6つのクラスターを検出する必要があることを参加者に伝えます。</li>
		<li>Mixed Reality を使用している参加者の場合: 使用されている Mixed Reality スマートグラスを削除するように参加者に要求します。参加者をデスクトップコンピュータに案内し、デスクトップコンピュータの画面に表示されているソフトウェアを使用するように指示します。使用されている Mixed Reality スマートグラスに示されているのと同じ種類のクラスターを、デスクトップ コンピューターのソフトウェアを使用して検出する必要があることを通知します (図 7 および 図 8 を参照)。</li>
	</ol></li>
	<li>参加者に、状態特性不安インベントリ(STAI)アンケート31、主観的なフィードバックを収集するための自己開発アンケート、およびそれらに関する情報を収集するための人口統計アンケートの3つのアンケートに記入するように要求します。</li>
	<li>参加者に、最初に装着するよう求められた場合は皮膚コンダクタンス測定装置33 を取り外すよう要請する。</li>
	<li>参加に感謝の気持ちを言って、参加者を実験から解放します。</li>
</ol>

<ol>
	<li>Korinth, M., Sommer-Dittrich, T., Reichert, M., Pryss, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+Evaluation+of+a+Virtual+Reality-Based+Car+Configuration+Concept.">Design and Evaluation of a Virtual Reality-Based Car Configuration Concept.</a> Science and Information Conference. , 169-189 (2019).</li><li>Whalen, T. E., No&#235;l, S., Stewart, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+the+human+side+of+virtual+reality.">Measuring the human side of virtual reality.</a> IEEE International Symposium on Virtual Environments, Human-Computer Interfaces and Measurement Systems, 2003. , 8-12 (2003).</li><li>Martens, M. 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A., Rey, M. F., Freitas, C. M. D. S., Nedel, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immersive+analytics+of+dimensionally-reduced+data+scatterplots.">Immersive analytics of dimensionally-reduced data scatterplots.</a> 2nd Workshop on Immersive Analytics. , (2017).</li><li>Batch, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=There+is+no+spoon:+Evaluating+performance,+space+use,+and+presence+with+expert+domain+users+in+immersive+analytics.">There is no spoon: Evaluating performance, space use, and presence with expert domain users in immersive analytics.</a> IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics. 26 (1), 536-546 (2019).</li><li>Towards hmd-based immersive analytics. HAL Available from: <a target="_blank" href="https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01631306">https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01631306</a> (2017)</li><li>Luboschik, M., Berger, P., Staadt, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+spatial+perception+issues+in+augmented+reality+based+immersive+analytics.">On spatial perception issues in augmented reality based immersive analytics.</a> Proceedings of the 2016 ACM Companion on Interactive Surfaces and Spaces. , 47-53 (2016).</li><li>Fonnet, A., Pri&#233;, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Survey+of+Immersive+Analytics.">Survey of Immersive Analytics.</a> IEEE Transactions on Visualization and Computer. , (2019).</li><li>Spielberger, C. D., Gorsuch, R. L., Lushene, R. 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P., L&#246;ffler, S., B&#246;s, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+energy+expenditure+using+accelerometers+and+activity-based+energy+models-Validation+of+a+new+device.">Estimation of energy expenditure using accelerometers and activity-based energy models-Validation of a new device.</a> European Review of Aging and Physical Activity. 8 (2), 109-114 (2011).</li><li>. RPY2: A Simple and Efficient Access to R from Python Available from: <a target="_blank" href="https://sourceforge.net/projects/rpy/">https://sourceforge.net/projects/rpy/</a> (2020)</li><li>Hoppenstedt, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applicability+of+immersive+analytics+in+mixed+reality:+Usability+study.">Applicability of immersive analytics in mixed reality: Usability study.</a> IEEE Access. 7, 71921-71932 (2019).</li><li>Hoppenstedt, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applicability+of+Immersive+Analytics+in+Mixed+Reality:+Usability+Study.">Applicability of Immersive Analytics in Mixed Reality: Usability Study.</a> IEEE Dataport. , (2019).</li></ol>

著者は開示するものは何もありません。

開発された複合現実スマートグラス( 材料表を参照)アプリケーションに関しては、2つの側面が特に有益でした。外れ値の検出タスクに空間音を使用することは、一方では肯定的に認識されました(RQ3の結果を参照)。一方、音声コマンドの使用も肯定的に認識されていました ( 図 10 を参照)。
研究参加者に関しては、募集された参加者の?...

バーチャルリアリティソリューション(VRソリューション)は、さまざまな分野でますます重要になっています。多くの場合、VRソリューション(仮想現実、複合現実、拡張現実を含む)を使用すると、多くの日常のタスクと手順の達成が容易になります。例えば、自動車領域では、自動車の構成手順は、バーチャルリアリティ1 (VR)の使用によってサポートすることができる。研究者と実務家は、この文脈で多数のアプローチと解決策を調査し、開発してきました。ただし、ユーザビリティの側面を調査する研究はまだまれです。一般に、側面は2つの主要な質問に照らして考慮されるべきです。まず、VRソリューションがVR技術を使用しないアプローチよりも実際に優れているかどうかを評価する必要があります。第二に、VRソリューションは主に重くて複雑なハードウェアデバイスに依存しているため、着用の快適さや精神的な努力などのパラメーターをより詳細に調査する必要があります。さらに、言及された側面は、問題のアプリケーション分野に関して常に調査する必要があります。多くの現存するアプローチは、これらの質問を調査する必要があると考えていますが2、結果を提示した研究は少ないです。
現在重要なVR分野の研究トピックは、没入型分析で示されます。これは、人間の知覚を分析タスクに含めようとするビジュアル分析の研究分野に由来します。このプロセスは、ビジュアル データ マイニング4 とも呼ばれます。没入型分析には、データ視覚化、ビジュアル分析、仮想現実、コンピューターグラフィックス、人間とコンピューターの相互作用の分野のトピックが含まれます5。ヘッドマウントディスプレイ(HMD)の最近の利点により、没入型の方法でデータを探索する可能性が向上しました。これらの傾向に沿って、新しいインタラクションシステムの開発、ユーザーの疲労を調査する必要性、洗練された3Dビジュアライゼーションの開発など、新しい課題と研究課題が浮上しています6。以前の出版物6では、没入型分析の重要な原則が議論されています。ビッグデータに照らして、複雑なデータプールのより良い分析を可能にするために、没入型分析のような方法がますます必要になっています。没入型分析ソリューションのユーザビリティの側面を調査した研究はごくわずかです。さらに、問題のドメインまたはフィールドもそのような研究で考慮されるべきです。この作業では、没入型分析プロトタイプが開発され、それに基づいて、インダストリー4.0シナリオ用に開発されたソリューションを調査するプロトコルが開発されました。プロトコルは、それによって、主観的、パフォーマンス、および生理学的側面に基づく経験方法2を利用します。手元のプロトコルでは、 主観的な側面 は、研究ユーザーの知覚されたストレスを通じて測定されます。次に、パフォーマンスは、分析タスクを実行するために必要な時間とエラーによって測定されます。最後に、皮膚コンダクタンスセンサーが生理学的パラメータを測定しました。この作業では、最初の2つの測定値が提示されますが、測定された皮膚コンダクタンスを評価するにはさらに努力が必要です。
提示された研究には、特に神経科学の側面や情報システムを含むいくつかの研究分野が含まれます。興味深いことに、情報システムの神経科学的側面に関する考察は、最近、いくつかの研究グループ7,8の注目を集めており、認知の観点からもITシステムの使用を探求する需要を示しています。この作業に関連する別の分野は、情報システムの人的要因の調査を構成する9,10,11。人間とコンピュータの相互作用の分野では、ソリューションの有用性を調査するための機器が存在します。システムユーザビリティスケールは、主にこのコンテキストで使用されることに注意してください12。声を出して考えるプロトコル13は、情報システムの使用についてさらに学ぶために広く使用されている別の研究手法です。情報システムのユーザビリティの側面を測定するための多くのアプローチが存在し、それらのいくつかはずっと前に提示されていますが14、新しい対策や研究方法を調査する必要がある疑問が浮かび上がってきます。したがって、この分野の研究は非常に活発です12,15,16。
以下では、現在の研究で一般的に使用されている2つの方法が考慮されていない理由について説明します。まず、システムユーザビリティスケールが使用されませんでした。スケールは17の質問に基づいており、その使用法は他のいくつかのVR研究でも見つけることができます18。本研究は主にストレス19の測定を目的としているため,ストレス関連質問紙がより適切であった。第二に、シンキングアラウドプロトコル20は使用されませんでした。このプロトコルタイプは一般的にその有用性を示していますが13、重くて複雑なVRデバイスの使用と並行して思考セッションを達成する必要があるという事実のためにのみ、研究ユーザーのストレスレベルが増加する可能性があるため、ここでは使用しませんでした。これらの2つの手法は使用されていませんが、他の最近の研究の結果が手元の研究に組み込まれています。たとえば、以前の研究21,22では、著者は研究において初心者と専門家を区別しています。これらの研究の成功結果に基づいて、手元のプロトコルは、この提示された研究ユーザーの分離を利用します。次に、応力測定は、次の作品15,19,21,22のアイデアに基づいています。
まず、調査を実施するには、分析タスクを実行するための適切なインダストリー4.0シナリオを見つける必要があります。著者23の別の研究に触発されて、(1)外れ値の検出、および(2)クラスターの認識の2つのシナリオ(すなわち、分析タスク)が特定されました。どちらのシナリオも困難であり、高スループットの生産機械のメンテナンスのコンテキストで非常に関連性があります。この決定に基づいて、6つの主要な考慮事項が、この作業で提示された研究プロトコルを推進しました。
<ol><li>この研究のために開発されたソリューションは、技術的には複合現実スマートグラス(「 材料表」を参照)に基づいており、複合現実アプリケーションとして開発されます。</li>
	<li>初心者と上級ユーザーを区別できる適切なテストを開発する必要があります。</li>
	<li>パフォーマンス測定では、時間とエラーを考慮する必要があります。</li>
	<li>没入型分析ソリューションと比較できるデスクトップ アプリケーションを開発する必要があります。</li>
	<li>知覚されるストレスレベルを評価するために、メジャーを適用する必要があります。</li>
	<li>後者の点に加えて、ユーザーが上記の2つの分析タスク(すなわち、(1)外れ値の検出、および(2)クラスターの認識)の手順を完了する間に、ストレスレベルを軽減するための機能を開発する必要があります。</li>
</ol>上記の6つのポイントに基づいて、研究プロトコルには次の手順が組み込まれています。外れ値検出とクラスター認識分析のタスクは、複合現実スマートグラスを使用して没入型の方法で実行する必要があります (「 材料表」を参照)。そのため、新しいアプリケーションが開発されました。空間音は、精神的な努力を増やすことなく、分析タスクの実行を容易にします。音声機能は、Mixed Reality スマートグラスの開発アプリケーションに使用されるナビゲーションを容易にします (「 資料の表」を参照)。メンタルローテーションテストは、初心者と上級ユーザーを区別するための基礎となるものとします。ストレスレベルはアンケートに基づいて測定されます。次に、パフォーマンスは、(1) ユーザーが分析タスクに要する時間と、(2) 分析タスクに対してユーザーが行ったエラーに基づいて評価されます。複合現実スマートグラスのパフォーマンスは、新しく開発された同等の2Dデスクトップアプリケーションでの同じタスクの達成と比較されます。さらに、皮膚コンダクタンスデバイスを使用して、ストレスの可能な指標として皮膚コンダクタンスレベルを測定します。この測定の結果はさらなる分析の対象であり、この作業では説明しません。著者らは、同じデバイスを使用した別の研究で、追加の考慮事項が必要であることを明らかにしました24。
このプロトコルに基づいて、次の5つの研究質問(RK)に対処します。
RQ1:参加者の空間的想像力は、タスクのパフォーマンスに大きく影響しますか? RQ2: 時間の経過と共にタスクのパフォーマンスに大きな変化はありますか? RQ3: 没入型分析ソリューションで空間サウンドを使用すると、タスクのパフォーマンスに大きな変化はありますか? RQ4:開発された没入型分析は、ユーザーにストレスを感じていますか? RQ5: 没入型分析ソリューションを使用した方が、2D アプローチと比較してユーザーのパフォーマンスは向上しますか?
図1 は、提示されたプロトコルを2つのスケールに関して要約したものです。これは、開発および使用された対策と、相互作用のレベルに関するそれらの新規性を示しています。相互作用レベルはVR設定の機能を開発する際の重要な側面を構成するため、図1は、この作業で開発されたプロトコル全体の新規性をよりよく示しています。使用される2つの尺度内の側面の評価は主観的ですが、それらの全体的な評価は、現在の関連作業と次の主要な考慮事項に基づいています。 1つの重要な原則は、ユーザーが同調するようになった自然な相互作用のための環境の抽象化の使用を構成します。手元のプロトコルに関しては、点群の視覚化はユーザーにとって直感的であるように思われ、そのような雲のパターンの認識は一般的に管理可能なタスクとして認識されています。別の重要な原則は、アフォーダンスをオーバーレイすることです。これにより、手元のプロトコルで使用される空間音の使用は、検索されたオブジェクトの近接性と相関するため、一例です。著者らは、ほとんどの情報が人間の知覚にとって最も重要な中間ゾーンに位置するように表現を調整することを推奨しています。著者がこの原則を含めなかった理由は、ユーザーが自分で最適な場所を見つけることと、一度に表示するには大きすぎるデータ視覚化空間に自分自身を向けようとすることを奨励するためでした。提示されたアプローチでは、表示される3Dデータの特性についてそれ以上の考慮は行われませんでした。たとえば、ディメンションが時間的であると仮定した場合、散布図が表示される可能性があります。著者らは、この種の視覚化は、インダストリー4.0のコンテキストでは一般的に興味深いと考えています。ただし、適度に小さな視覚化のセットに焦点を当てる必要があります。さらに、以前の出版物はすでにデータの共同分析に焦点を当てています。この研究では、この研究で取り上げられた他の問題の複雑さのために、この研究の質問は除外されました。ここで提示されたセットアップでは、ユーザーは歩き回って没入型空間を探索できます。他のアプローチは、仮想空間を探索するためのコントローラを提供します。本研究では、システムユーザビリティ尺度(SUS)を用いてユーザビリティに着目する。別の以前の出版物は、経済専門家向けの調査を実施しましたが、VRヘッドセットを使用しています。一般的に、そして最も重要なことに、この研究は、この研究で使用されている複合現実スマートグラスのような他のデバイスの限られた視野について不満を持っています( 材料の表を参照)。彼らの調査結果は、VR分野の初心者が分析ツールを効率的に使用できることを示しています。これはこの研究の経験と一致しますが、この作品では初心者はVRやゲームの経験があると分類されていませんでした。ほとんどのVRソリューションとは対照的に、複合現実は実際の環境を追跡できるため、位置に固定されていません。VRアプローチでは、ユーザーをデスクトップから解放するための360°エクスペリエンスのための特別な椅子の使用について言及しています。著者は、知覚の問題が没入型分析のパフォーマンスに影響を与えることを示しています。たとえば、影を使用します。手元の研究では、使用されている複合現実スマートグラス(材料の表を参照)は影を表示できないため、これは実行可能ではありません。回避策は仮想フロアである可能性がありますが、そのような設定はこの調査の範囲外でした。没入型分析の分野の調査研究では、3D 散布図が多次元データの最も一般的な表現の 1 つとして特定されました。 全体として、図 1 に示す側面は、インダストリー 4.0 シナリオの没入型分析のユーザビリティの側面を調査するプロトコルにコンパイルされた現在のものを見つけることができません。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>edaMove</td>
			<td>movisens</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HoloLens</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab R2017a</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPY2</td>
			<td>GNU General Public License v2 or later (GPLv2+) (GPLv2+)</td>
			<td></td>
			<td>https://pypi.org/project/rpy2/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPSS 25.0</td>
			<td>IBM</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

evaluating usability aspects of a mixed reality solution for immersive analytics in industry 4.0 scenarios

医学や産業では、高次元データセットの分析がますます必要とされています。ただし、利用可能な技術的ソリューションは、多くの場合、使用するのが複雑です。したがって、没入型分析のような新しいアプローチは大歓迎です。没入型分析は、さまざまなユーザーグループやデータセットにとって便利な方法で高次元データセットを体験することを約束します。技術的には、仮想現実デバイスは没入型分析を可能にするために使用されます。たとえば、インダストリー4.0では、高次元データセットの外れ値や異常の特定などのシナリオが、没入型分析の目標として追求されています。この文脈では、没入型分析に関する開発された技術ソリューションについて、2つの重要な質問に取り組む必要があります:まず、技術的ソリューションが役立つかどうか?第二に、技術的解決策の身体的経験はポジティブですか、それともネガティブですか?最初の質問は技術的解決策の一般的な実現可能性を目的とし、2番目の質問は着用の快適さを目的としています。これらの質問に体系的に対処する現存する研究とプロトコルはまだまれです。この作業では、主にインダストリー4.0シナリオでの没入型分析の使いやすさを調査する調査プロトコルが提示されます。具体的には、プロトコルは4つの柱に基づいています。まず、以前のエクスペリエンスに基づいてユーザーを分類します。次に、技術的解決策の実現可能性を評価するために使用できるタスクが提示されます。第三に、ユーザーの学習効果を定量化する測定値が提示されます。第四に、アンケートはタスクを実行する際のストレスレベルを評価します。これらの柱に基づいて、複合現実スマートグラスを使用して研究プロトコルを適用する技術設定が実装されました。実施された調査の結果は、一方ではプロトコルの適用可能性を示し、他方ではインダストリー4.0シナリオにおける没入型分析の実現可能性を示しています。提示されたプロトコルには、発見された制限の説明が含まれています。

実験のメジャーの設定 外れ値検出タスクでは、時間、パス、角度のパフォーマンス指標が定義されました。測定値については 、図6 を参照してください。
赤でマークされたポイント(つまり、外れ値)が見つかるまでの時間を記録しました。このパフォーマンス指標は、参加者が赤でマークされたポイントを見つけるのに要した時間を...

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Evaluating Usability Aspects of a Mixed Reality Solution for Immersive Analytics in Industry 4.0 Scenarios

このプロトコルは、イマーシブ分析に使用される開発された Mixed Reality アプリケーションの技術設定を示します。これに基づいて、開発された技術ソリューションのユーザビリティの側面についての洞察を得るために研究で使用された対策が提示されます。

インダストリー 4.0 シナリオにおける没入型分析のための複合現実ソリューションのユーザビリティの側面の評価

In medicine or industry, the analysis of high-dimensional data sets is increasingly required. However, available technical solutions are often complex to ...

evaluating-usability-aspects-mixed-reality-solution-for-immersive

Research

JoVE Journal

Engineering

2.1K ビュー.  Ulm University. このプロトコルは、イマーシブ分析に使用される開発された Mixed Reality アプリケーションの技術設定を示します。これに基づいて、開発された技術ソリューションのユーザビリティの側面についての洞察を得るために研究で使用された対策が提示されます。

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Mechanical Expansion of Steel Tubing as a Solution to Leaky Wellbores

Wellbore cement, a procedural component of wellbore completion operations, primarily provides zonal isolation and mechanical support of the metal pipe (casing), and protects metal components from corrosive fluids. These are essential for uncompromised wellbore integrity. Cements can undergo multiple forms of failure, such as debonding at the cement/rock and cement/metal interfaces, fracturing, and defects within the cement matrix. Failures and defects within the cement will ultimately lead to fluid migration, resulting in inter-zonal fluid migration and premature well abandonment. Currently, there are over 1.8 million operating wells worldwide and over one third of these wells have leak related problems defined as Sustained Casing Pressure (SCP)1. 
The focus of this research was to develop an experimental setup at bench-scale to explore the effect of mechanical manipulation of wellbore casing-cement composite samples as a potential technology for the remediation of gas leaks. 
The experimental methodology utilized in this study enabled formation of an impermeable seal at the pipe/cement interface in a simulated wellbore system. Successful nitrogen gas flow-through measurements demonstrated that an existing microannulus was sealed at laboratory experimental conditions and fluid flow prevented by mechanical manipulation of the metal/cement composite sample. Furthermore, this methodology can be applied not only for the remediation of leaky wellbores, but also in plugging and abandonment procedures as well as wellbore completions technology, and potentially preventing negative impacts of wellbores on subsurface and surface environments.

This article reports on a laboratory scale investigation of an existing field procedure and its adaptation for sealing of leaky wellbores. It consists of mechanical expansion of metal pipe, which results in an improved metal/cement bond, ultimate sealing of hydraulic pathways and prevention of gas leaks caused by the presence of a microannular channel.

漏洩坑の解決策として鋼チューブの機械的な拡張

Wellbore cement, a procedural component of wellbore completion operations, primarily provides zonal isolation and mechanical support of the metal pipe ...

工学

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in industrialized countries. Here, the development of optical mesosensors/adsorbents (MSAs) for efficient recognition and selective recovery of Pd(II), Au(III), and Co(II) from urban mine was achieved. A simple, general method for preparing MSAs based on using high-order mesoporous monolithic scaffolds was described. Hierarchical cubic Ia3d wagon-wheel-shaped MSAs were fabricated by anchoring chelating agents (colorants) into three-dimensional pores and micrometric particle surfaces of the mesoporous monolithic scaffolds. Findings show, for the first time, evidence of controlled optical recognition of Pd(II), Au(III), and Co(II) ions and a highly selective system for recovery of Pd(II) ions (up to ~95%) in ores and industrial wastes. Furthermore, the controlled assessment processes described herein involve evaluation of intrinsic properties (e.g., visual signal change, long-term stability, adsorption efficiency, extraordinary sensitivity, selectivity, and reusability); thus, expensive, sophisticated instruments are not required. Results show evidence that MSAs will attract worldwide attention as a promising technological means of recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals.

Because of the importance and extensive use of palladium, gold and cobalt metals in high-technology equipment, their recovery and recycling constitute an important industrial challenge. The metal recovery system described herein is a simple, low-cost means for the effective detection, removal, and recovery of these metals from the urban mine.

検出とパラジウムの回収は、都市鉱山からの金やコバルト金属は、ナノスケールワゴンホイール形の細孔を有する指定小説センサ/吸着剤を使用しました

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

Gain-compensation Methodology for a Sinusoidal Scan of a Galvanometer Mirror in Proportional-Integral-Differential Control Using Pre-emphasis Techniques

Galvanometer mirrors are used for optical applications such as target tracking, drawing, and scanning control because of their high speed and accuracy. However, the responsiveness of a galvanometer mirror is limited by its inertia; hence, the gain of a galvanometer mirror is reduced when the control path is steep. In this research, we propose a method to extend the corresponding frequency using a pre-emphasis technique to compensate for the gain reduction of galvanometer mirrors in sine-wave path tracking using proportional-integral-differential (PID) control. The pre-emphasis technique obtains an input value for a desired output value in advance. Applying this method to control the galvanometer mirror, the raw gain of a galvanometer mirror in each frequency and amplitude for sine-wave path tracking using a PID controller was calculated. Where PID control is not effective, maintaining a gain of 0 dB to improve the trajectory tracking accuracy, it is possible to expand the speed range in which a gain of 0 dB can be obtained without tuning the PID control parameters. However, if there is only one frequency, amplification is possible with a single pre-emphasis coefficient. Therefore, a sine wave is suitable for this technique, unlike triangular and sawtooth waves. Hence, we can adopt a pre-emphasis technique to configure the parameters in advance, and we need not prepare additional active control models and hardware. The parameters are updated immediately within the next cycle because of the open loop after the pre-emphasis coefficients are set. In other words, to regard the controller as a black box, we need to know only the input-to-output ratio, and detailed modeling is not required. This simplicity allows our system to be easily embedded in applications. Our method using the pre-emphasis technique for a motion-blur compensation system and the experiment conducted to evaluate the method are explained.

We propose a method to extend the corresponding frequency by using a pre-emphasis technique. This method compensates for the gain reduction of a galvanometer mirror in sine-wave path tracking using proportional-integral-differential control.

プリエンファシス技術を用いた比例積分微分制御におけるガルバノメータミラーの正弦波をスキャンするためのゲイン補償方法論

Galvanometer mirrors are used for optical applications such as target tracking, drawing, and scanning control because of their high speed and accuracy. ...

Three-electrode Coin Cell Preparation and Electrodeposition Analytics for Lithium-ion Batteries

As lithium-ion batteries find use in high energy and power applications, such as in electric and hybrid-electric vehicles, monitoring the degradation and subsequent safety issues becomes increasingly important. In a Li-ion cell setup, the voltage measurement across the positive and negative terminals inherently includes the effect of the cathode and anode which are coupled and sum to the total cell performance. Accordingly, the ability to monitor the degradation aspects associated with a specific electrode is extremely difficult because the electrodes are fundamentally coupled. A three-electrode setup can overcome this problem. By introducing a third (reference) electrode, the influence of each electrode can be decoupled, and the electrochemical properties can be measured independently. The reference electrode (RE) must have a stable potential that can then be calibrated against a known reference, for example, lithium metal. The three-electrode cell can be used to run electrochemical tests such as cycling, cyclic voltammetry, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Three-electrode cell EIS measurements can elucidate the contribution of individual electrode impedance to the full cell. In addition, monitoring the anode potential allows the detection of electrodeposition due to lithium plating, which can cause safety concerns. This is especially important for the fast charging of Li-ion batteries in electric vehicles. In order to monitor and characterize the safety and degradation aspects of an electrochemical cell, a three-electrode setup can prove invaluable. This paper aims to provide a guide to constructing a three-electrode coin cell setup using the 2032-coin cell architecture, which is easy to produce, reliable, and cost-effective.

Three-electrode cells are useful in studying the electrochemistry of lithium-ion batteries. Such an electrochemical setup allows the phenomena associated with the cathode and anode to be decoupled and examined independently. Here, we present a guide for construction and use of a three-electrode coin cell with emphasis on lithium plating analytics.

3 電極コイン セル準備およびリチウム イオン電池用電着分析

As lithium-ion batteries find use in high energy and power applications, such as in electric and hybrid-electric vehicles, monitoring the degradation and ...

Application of Design Aspects in Uniaxial Loading Machine Development

In terms of accurate and precise mechanical testing, machines run the continuum. Whereas commercial platforms offer excellent accuracy, they can be cost-prohibitive, often priced in the $100,000 - $200,000 price range. At the other extreme are stand-alone manual devices that often lack repeatability and accuracy (e.g., a manual crank device). However, if a single use is indicated, it is over-engineering to design and machine something overly elaborate. Nonetheless, there are occasions where machines are designed and built in-house to accomplish a motion not attainable with the existing machines in the laboratory. Described in detail here is one such device. It is a loading platform that enables pure uniaxial loading. Standard loading machines typically are biaxial in that linear loading occurs along the axis and rotary loading occurs about the axis. During testing with these machines, a load is applied to one end of the specimen while the other end remains fixed. These systems are not capable of conducting pure axial testing in which tension/compression is applied equally to the specimen ends. The platform developed in this paper enables the equal and opposite loading of specimens. While it can be used for compression, here the focus is on its use in pure tensile loading. The device incorporates commercial load cells and actuators (movers) and, as is the case with machines built in-house, a frame is machined to hold the commercial parts and fixtures for testing.

Here we present a protocol to develop a pure uniaxial loading machine. Critical design aspects are employed to ensure accurate and reproducible testing results.

一軸荷重マシン開発のデザイン面のアプリケーション

In terms of accurate and precise mechanical testing, machines run the continuum. Whereas commercial platforms offer excellent accuracy, they can be ...

3D Printing - Evaluating Particle Emissions of a 3D Printing Pen

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament fabrication (FFF) is an inexpensive method used most frequently by consumers. Studies with 3D printers have shown that during the printing process particulate and volatile substances are released. Handheld 3D printing pens also use the FFF method but the consumer&#8217;s proximity to the 3D pens gives reason to higher exposure compared to a 3D printer. At the same time, 3D printing pens are often marketed for children who could be more sensitive to the printing emission. The aim of this study was to implement a low cost method to analyze the emissions of 3D printing pens. Polylactide (PLA) and acrylonitrile butadiene styrene (ABS) filaments of different colors were tested. In addition, filaments containing metal and carbon nanotubes (CNTs) were analyzed. An 18.5 L chamber and sampling close to the emission source was used to characterize emissions and concentrations near the breathing zone of the user.
Particle emissions and particle size distributions were measured and the potential release of metal particles and CNTs investigated. Particle number concentrations were found in a range of 105 - 106 particles/cm3, which is comparable to previous reports from 3D printers. Transmission electron microscopy (TEM) analysis showed nanoparticles of the different thermoplastic materials as well as of metal particles and CNTs. High contents of metal were observed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).
These results call for a cautious use of 3D pens due to potential risk to the consumers.

This protocol presents a method to analyze the emission of 3D printing pens. Particle concentration and particle size distribution of the released particle is measured. Released particles are further analyzed with transmission electron microscopy (TEM). Metal content in filaments is quantified by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).

3D プリント - 3D プリント ペンのパーティクル放出の評価

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament ...

Solution Blow Spinning of Polymeric Nano-Composite Fibers for Personal Protective Equipment

Light-weight, protective armor systems typically consist of high modulus (&#62;109 MPa) and high-strength polymeric fibers held in place with an elastic resin material (binder) to form a non-woven, unidirectional laminate. While significant efforts have focused on improving the mechanical properties of the high-strength fibers, little work has been undertaken to improve the properties of the binder materials. To improve the performance of these elastomeric polymer binders, a relatively new and simple fabrication process, known as solution blow spinning, was used. This technique is capable of producing sheets or webs of fibers with average diameters ranging from the nanoscale to the microscale. To achieve this, a solution blow spinning (SBS) apparatus has been designed and built in the laboratory to fabricate non-woven fiber mats from polymer elastomer solutions.
In this study, a commonly used binder material, a styrene-butadiene-styrene block-co-polymer dissolved in tetrahydrofuran, was used to produce nanocomposite fiber mats by adding metallic nanoparticles (NPs), such as iron oxide NPs, that were encapsulated with silicon oil and thus incorporated in the fibers formed via the SBS process. The protocol described in this work will discuss the effects of the various critical parameters involved in the SBS process, including the polymer molar mass, the selection of the thermodynamically appropriate solvent, the polymer concentration in solution, and the carrier gas pressure to assist others in performing similar experiments, as well as provide guidance to optimize the configuration of the experimental setup. The structural integrity and morphology of the resultant non-woven fiber mats were examined using scanning electron microscopy (SEM) and elemental X-ray analysis via energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The goal of this study is to evaluate the effects of the various experimental parameters and material selections to optimize the structure and morphology of the SBS fiber mats.

The primary goal of this study is to describe a protocol to prepare polymeric fiber mats with consistent morphology via solution blow spinning (SBS). We aim to use SBS to develop novel, tunable, flexible polymeric fiber nanocomposites for various applications, including protective materials, by incorporating nanoparticles in a polymer-elastomer matrix.

個人用保護具用高分子ナノコンポジット繊維の溶液ブロー紡糸

Light-weight, protective armor systems typically consist of high modulus (&#62;109 MPa) and high-strength polymeric fibers held in place with an elastic ...

Evaluating the Electrochemical Properties of Supercapacitors using the Three-Electrode System

The three-electrode system is a basic and general analytical platform for investigating the electrochemical performance and characteristics of energy storage systems at the material level. Supercapacitors are one of the most important emergent energy storage systems developed in the past decade. Here, the electrochemical performance of a supercapacitor was evaluated using a three-electrode system with a potentiostat device. The three-electrode system consisted of a working electrode (WE), reference electrode (RE), and counter electrode (CE). The WE is the electrode where the potential is controlled and the current is measured, and it is the target of research. The RE acts as a reference for measuring and controlling the potential of the system, and the CE is used to complete the closed circuit to enable electrochemical measurements. This system provides accurate analytical results for evaluating electrochemical parameters such as the specific capacitance, stability, and impedance through cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge-discharge (GCD), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Several experimental design protocols are proposed by controlling the parameter values of the sequence when using a three-electrode system with a potentiostat device to evaluate the electrochemical performance of supercapacitors. Through these protocols, the researcher can set up a three-electrode system to obtain reasonable electrochemical results for assessing the performance of supercapacitors.

The protocol describes the evaluation of various electrochemical properties of supercapacitors using a three-electrode system with a potentiostat device.

3電極システムを用いたスーパーキャパシタの電気化学的特性評価

The three-electrode system is a basic and general analytical platform for investigating the electrochemical performance and characteristics of energy ...

The Immersive Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping Platform for the Assessment of Instrumental Activities of Daily Living

A decline in the performance of instrumental activities of daily living (IADLs) has been proposed as a prodromal marker of neurological disease. Existing clinical and performance-based IADL assessments are not feasible for integration into clinical medicine. Virtual reality (VR) is a powerful yet underutilized tool that could advance the diagnosis and treatment of neurological disease. An impediment to the adoption and scaling of VR in clinical neurology is VR-related sickness resulting from sensory inconsistencies between the visual and vestibular systems (i.e., locomotion problem).
The Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping (CC-VRS) platform attempts to solve the locomotion problem by coupling an omnidirectional treadmill with high-resolution VR content, enabling the user to physically navigate a virtual grocery store to simulate shopping. The CC-VRS consists of Basic and Complex shopping experiences; both require walking 150 m and retrieving five items. The Complex experience has additional scenarios that increase the cognitive and motor demands of the task to better represent the continuum of activities associated with real-world shopping. The CC-VRS platform provides objective and quantitative biomechanical and cognitive outcomes related to the user&#39;s IADL performance. Initial data indicate that the CC-VRS results in minimal VR-sickness and is feasible and tolerable for older adults and patients with Parkinson&#39;s disease (PD). The considerations underlying the development, design, and hardware and software technology are reviewed, and initial models of integration into primary care and neurology are provided.

Virtual reality (VR) is a powerful yet underutilized approach to advance the diagnosis and treatment of neurological disease. The Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping platform combines state-of-the-art VR content with an omnidirectional treadmill to quantify instrumental activities of daily living-a proposed prodromal marker of neurological disease.

没入型クリーブランドクリニックバーチャルリアリティショッピングプラットフォームは、日常生活の機器活動の評価のための

A decline in the performance of instrumental activities of daily living (IADLs) has been proposed as a prodromal marker of neurological disease. Existing ...

Development of Efficient OLEDs from Solution Deposition

The use of highly efficient organic emitters based on the thermally activated delayed fluorescence (TADF) concept is interesting due to their 100% internal quantum efficiency. Presented here is a solution deposition method for the fabrication of efficient organic light-emitting diodes (OLEDs) based on a TADF emitter in a simple device structure. This fast, low-cost, and efficient process can be used for all OLED emissive layers that follow the host-guest concept. The fundamental steps are described along with necessary information for further reproduction. The goal to establish a general protocol that can be easily adapted for principal organic emitters currently under study and development.

Presented here is a protocol for the fabrication of efficient, simple, solution-deposited organic light-emitting diodes with low roll-off.