ISO 16976-6:2023
(Main)Respiratory protective devices — Human factors — Part 6: Psycho-physiological effects
Respiratory protective devices — Human factors — Part 6: Psycho-physiological effects
This document provides information on the psycho-physiological effects related to the wearing of respiratory protective devices (RPD) and it is intended for the preparation of standards for selection and use of RPD. It specifies for the writers of RPD standards, principles relating to — the interaction between RPD and the human physiological and psychological perception, — the acceptance by the wearer, and — the need for training to improve acceptance of the RPD by the wearer. This document does not cover requirements related to the specific hazard for which the RPD is designed.
Appareils de protection respiratoire — Facteurs humains — Partie 6: Effets psycho-physiologiques
Le présent document fournit des informations sur les effets psycho-physiologiques associés au port d'appareils de protection respiratoire (APR) et est destiné à être utilisé pour l'élaboration de normes relatives au choix et à l'utilisation des APR. Il spécifie aux rédacteurs de normes relatives aux APR les principes liés à — l'interaction entre l'APR et la perception physiologique et psychologique humaine, — l'acceptation par l'utilisateur, et — la nécessité d'une formation pour améliorer l'acceptation de l'APR par l'utilisateur. Le présent document ne traite pas des exigences liées au phénomène dangereux spécifique pour lequel l'APR est conçu.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16976-6
First edition
2023-02
Respiratory protective devices —
Human factors —
Part 6:
Psycho-physiological effects
Appareils de protection respiratoire — Facteurs humains —
Partie 6: Effets psycho-physiologiques
Reference number
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ISO 16976-6:2023(E)
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Published in Switzerland
ii
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ISO 16976-6:2023(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and abbreviated terms.3
5 Psycho-physiological effects influencing user acceptance of RPD .4
5.1 General . 4
5.2 Physiological responses to wearing RPD and impact on performance of work . 4
5.2.1 General . 4
5.2.2 Oxygen (O ) and carbon dioxide (CO ) in the breathing space . 4
2 2
5.2.3 Metabolic rate during RPD use . 5
5.3 Subjective feelings of discomfort . 5
5.3.1 General . 5
5.3.2 Subjective feelings of dyspnoea (air hunger) due to increased breathing
resistance and work of breathing . 6
5.3.3 Subjective feelings of dry respiratory passages . 7
5.3.4 Subjective feelings of heat stress . 7
5.4 Psychological responses to RPD wear . 8
5.4.1 General . 8
5.4.2 Subjective feelings of claustrophobia . 8
5.4.3 RPD phobia . 8
5.5 Objective measures of psycho-physiological effects . 9
5.5.1 General . 9
5.5.2 Use of screening tool to predict the psycho-physiological effect on the RPD
wearer . 9
5.5.3 Anxiety . 9
5.6 Selection criteria for potential RPD wearer . 10
5.7 Impact of the psychological and physiological responses . 10
Bibliography .11
iii
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ISO 16976-6:2023(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 94, Personal safety — Protective clothing
and equipment, Subcommittee SC 15, Respiratory protective devices.
This first edition of ISO 16976-6 cancels and replaces the second edition of the Technical Specification
ISO/TS 16976-6:2014, which has been technically revised.
The main changes are as follows:
— the document has been editorially revised.
A list of all parts in the ISO 16976 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
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ISO 16976-6:2023(E)
Introduction
This document addresses the psychological factors that can trigger physiological effects (psycho-
physiology effects) that contribute to user acceptance, or the ability to tolerate wearing respiratory
protective devices (RPD) for the duration needed. This document takes the position that the
psychological state has a physiological correlate (e.g. anxiety is accompanied by an increase in heart rate)
and that the physiological responses to wearing an RPD have an impact on the psychology of the wearer
(e.g. difficulty in breathing will result in anxiety). The following clauses focus on a separate psycho-
physiological situation that can impact user acceptance or contribute to the likelihood of the wearer
removing the RPD prematurely and, thus, being exposed to a respiratory hazard. The physiological
responses to wearing an RPD is addressed first followed by a discussion on the psychological responses
to wearing RPD. The discussion then turns to the methodologies used to measure the psycho-
physiological responses and how these measurements are used to predict whether an individual will
have difficulty wearing an RPD. Finally, this document addresses the selection criteria that can be used
to determine who is best suited to engage in an occupation requiring the use of RPD.
v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 16976-6:2023(E)
Respiratory protective devices — Human factors —
Part 6:
Psycho-physiological effects
1 Scope
This document provides information on the psycho-physiological effects related to the wearing of
respiratory protective devices (RPD) and it is intended for the preparation of standards for selection
and use of RPD.
It specifies for the writers of RPD standards, principles relating to
— the interaction between RPD and the human physiological and psychological perception,
— the acceptance by the wearer, and
— the need for training to improve acceptance of the RPD by the wearer.
This document does not cover requirements related to the specific hazard for which the RPD is designed.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 16972, Respiratory protective devices — Vocabulary and graphical symbols
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 16972 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
aetiopathology
cause of the pathological state or disorder, pathogenesis
3.2
anxiety
state of being uneasy, apprehensive, or worried about what might happen, misgiving
3.3
blood pressure
BP
pressure in the large arteries of the body, typically measured in the bracheal artery
3.4
cardiac arrhythmia
variation from the normal rhythm of the heart beat
1
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ISO 16976-6:2023(E)
3.5
claustrophobia
abnormal fear or dread of being in an enclosed or confined space
3.6
dysphoria
sensation of disquiet, restlessness, or malaise
3.7
dyspnoea
sense of air hunger, difficult or laboured breathing, or a sense of breathlessness
3.8
heart rate
HR
number of times the heart beats in 1 min
3.9
hypercapnia
excess amount of CO in the blood
2
3.10
hyperventilation
increase in overall respiration resulting from an increase in both the depth and frequency of breathing
Note 1 to entry: This can be voluntary or result from an increase in activity, fear, or breathing excess carbon
dioxide (CO ).
2
3.11
hypoxia
volume fraction or partial pressure of oxygen in the breathing atmosphere below that found in the
atmosphere at sea level
3.12
metabolism
metabolic rate
energy produced in human cells by aerobic or anaerobic processes
3.13
minute ventilation
V
E
-1
total volume of air inspired (or expired) in the lungs during 1 min, in l·min (BTPS)
3.14
paresthesia
abnormal sensation without objective cause such as numbness, prickling, and tingling; heightened
sensitivity
3.15
psycho-physiological effect
psychological trait(s) and responses to a given situation which can provoke a physiological response
and the physiological responses to a given situation which can provoke a psychological reaction
3.16
respiratory rate
RR
number of breaths taken in 1 min
2
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3.17
SaO
2
degree of saturation of haemoglobin with oxygen in arterial blood
Note 1 to entry: Expressed as a percentage of total saturation.
3.18
stereoacuity
visual clarity in three dimensions
3.19
tachycardia
increased heart rate due to exercise, pain, anxiety (3.2), or pathophysiological state
3.20
tcCO
2
measured transcutaneous carbon dioxide
Note 1 to entry: The level of carbon dioxide in tissue vasculature, as measured by a transcutaneous CO detector
2
attached to the earlobe.
3.21
phobia
any persistent and irrational fear of a specific object, activity, or situation that results in a compelling
desire to avoid the feared stimulus
3.22
state-trait anxiety inventory
STAI
psychological assessment tool used to determine the presence and type of anxiety (3.2) in an individual
and is used to differentiate between situational anxiety (3.2) (state anxiety) and chronic feelings of
anxiety (3.2) as part of the overall personality structure (trait anxiety)
4 Symbols and abbreviated terms
BP blood pressure
FFR filtering facepiece respirator
HR heart rate
IDLH immediately dangerous to life and health
Pa Pascal
RPD respiratory protective device
RR respiratory rate
SA state anxiety
SaO arterial oxyhaemoglobin saturation
2
SARS severe acute respiratory syndrome
SCBA self-contained breathing apparatus
STAI state-trait anxiety inventory
TA trait anxiety
3
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ISO 16976-6:2023(E)
T skin temperature
sk
minute ventilation
V
E
VO rate of oxygen consumption during breathing
2
VCO rate of carbon dioxide production during breathing
2
WoB work of breathing
5 Psycho-physiological effects influencing user acceptance of RPD
5.1 General
Many occupations require workers to wear RPD to protect them from hazardous atmospheres.
However, a small but significant fraction of the workers find it difficult or even impossible to wear
RPD for longer than a few minutes. This might be due to the physical discomfort of a poorly fitting
RPD or due to dangerous situations under extreme circumstances or might be due to the particular
psychological traits of the wearer’s personality. Wearing an RPD provokes physiological responses in
essentially all wearers and it appears to be the psychological response to the physiological sensations
(air hunger, heat, narrowing of the visual field) that might provoke a psychological reaction that renders
the individual incapable of wearing the RPD. The following sections address first the physiological
responses to wearing RPD and the potential psychological reactions to those physiological responses.
5.2 Physiological responses to wearing RPD and impact on performance of work
5.2.1 General
The simple act of donning an RPD can elicit a number of psychological responses that can be independent
of the environment in which the RPD is used. Wearing an RPD can alter the concentration of oxygen
(O ) and carbon dioxide (CO ) in the breathing space that, if of sufficient magnitude, significantly affect
2 2
gross respiratory function (e.g. increase or decrease in minute ventilation). In addition, wearing an RPD
is associated with changes in cardiovascular function in response to sympathetic nervous system
stimulation, reduction in physical performance, work of breathing, changes in V (e.g. dyspnoea) as a
E
result of increased resistance to airflow, and sensation of heat. In most, if not all people, there will be a
psychological response to the physiological sensations that are experienced by the wearer of the RPD.
The psychological responses will determine the degree of wearer acceptance of the RPD and compliance
with the requirements of RPD necessary in providing an appropriate level of protection. Each of the
physiological responses is discussed in the following paragraphs.
5.2.2 Oxygen (O ) and carbon dioxide (CO ) in the breathing space
2 2
The physiological responses to O and CO in the breathing space have already been addressed in detail
2 2
[63]
in ISO 16976-3 and in a recent review article . Briefly, changes in the concentration of either O or
2
CO in the breathing space might significantly alter the cardiorespiratory system as evidenced by
2
changes in heart rate (HR), blood pressure (BP), V , blood pH, and other physiological parameters.
E
[11]
Reduced atmospheric O (hypoxia) results in an increased ventilatory response and increased
2
[14]
cardiac output due to stimulation of the central nervous system in order to ensure adequate
oxygenation of the blood and elimination of metabolically produced CO . Severe hypoxia results in a
2
constellation of signs and symptoms including a decrease in exercise tolerance, a decrease in cold
tolerance, dizziness, euphoria, loss of consciousness, and if oxygen is not administered quickly, death
[33] [12]
from asphyxiation . Mild hypoxia results in little change in the healthy person and results in an
[14]
initial mild respiratory depression followed by an increase in V . Breathing hyperoxic gas mixtures
E
under higher atmospheric pressure (underwater diving, caisson work) can result in generalized
4
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seizures, hallucinations, involuntary movements, paresthesias, psychological changes (dysphoria,
[56]
amnesia), and problems with some autonomic (involuntary) nervous system function .
[57] [65]
Breathing elevated CO might result in changes in stereoacuity and perception of coherent motion
2
[32] [16]
reduced retinal blood flow increased rate of body heat loss during snow burial decreased
[46]
performance on reasoning tasks, subjective increases in both irritability and discomfort , and
[7]
reduced ability to exercise during simulated emergency escape procedures , an increase in resting V
E
-1[50] [33]
of up to 75 l·min , induction of anaesthesia, as well as inert gas narcosis . Increased partial
pressure of CO (PCO ) affects pulmonary V disproportionate to the level of exercise, thus, increasing
2 2 E
the metabolic cost of breathing as well as inducing a sense of “air hunger” (dyspnoea) that limits exercise
[7] [33]
tolerance and can increase the potential to induce cardiac arrhythmias .
For some workers, the RPD does not seem to present a significant problem during relatively short-term
[43] [45]
use . Roberge et al. found that O and CO in the breathing space remained relatively unchanged
2 2
but retention of CO (increased tcCO ) occurred after about one hour of wear. This level of tcCO did not
2 2 2
result in symptomatology but might be a cause for concern if the worker wore the RPD for longer than
an hour. It is interesting to note that there were small but statistically significant differences in SaO
2
between filtering facepiece respirator (FFR) RPD with and without an exhalation valve.
5.2.3 Metabolic rate during RPD use
Wearing an RPD generally results in an increase in the metabolic rate of the wearer over and above the
increase resulting from performing physical work alone. Clinically significant increases in metabolic
rate as measured by increased HR, BP, RR, and elevated skin temperature, T , in the immediate
sk
proximity underneath the RPD have been noted at moderate and higher workloads and attributable to
[22]
increased breathing resistance of the FFR . In other studies in which ventilator resistance was varied,
[18]
exercise tolerance to increased breathing resistance decreased . These general physiological
[51] [41]
responses were also noted by Smith et al. Raven et al. noted a 17 % to 21 % decrement in function,
a 37 % increase metabolic rate, a 24 % increase in BP, and a 27 % increase in submaximal HR. Increased
breathing resistance in RPD also resulted in a decrease in O uptake leading to increased O deficiency
2 2
[41] [63]
during exercise, and a decrease in V In studies by White et al. , subjects wearing protective
E
clothing including RPD also experienced an increased physiological burden as manifested by increased
HR and decreased work tolerance that worsened at higher work intensities. The increased HR and RR
[26]
have also been measured in subjects wearing FFR . These responses are a clear indicator of an
increase in the physiological cost of wearing respirators and the greater resistance to air flow, the
greater the workload and the greater the physiological effect.
5.3 Subjective feelings of discomfort
5.3.1 General
A commonly reported type of discomfort related to wearing RPD is headache. In a report by Lim et
[29]
al. , 37,3 % of respondents reported headache associated with wearing FFR during an epidemic of
severe acute respiratory syndrome (SARS) in Asia and Canada that required analgesic medication and
sick leave. Although some respondents reported that they had chronic headache that was exacerbated
[30]
by RPD use, others reported that the use of the RPD alone caused headache. Lim et al. suggested
that the aetiopathology could be hypoxemia, hypercapnia, mechanical factors (e.g. poor-fitting
respirator), or stress associated with the circumstances of use (dangerous epidemic). However, neither
the gas concentrations in the breathing space of the RPD nor blood gases were measured. Therefore,
it is difficult to determine the specific cause of RPD-associated headache in this study. Others have
suggested that excessive pressure on superficial nerves in the head, poor RPD fit, or pulling FFR straps
[29]
too tightly might be the root cause of the headaches .
Reports of headache during and after RPD use might also be due to exposure to an elevated level of CO
2
[3]
in the breathing environment. A report by NIOSH summarized 19 studies on the effects of CO on
2
human subjects. Both the physiological responses to acute and longer term exposure were described.
The results of these studies have been integrated into ISO 16976-3. In this summary, studies supported
5
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the notion that breathing CO at sufficient concentrations usually resulted in a CO -induced headache. As
2 2
mentioned in 5.2.1, breathing gas mixtures containing >6,5 % CO decreased performance on reasoning
2
[46]
tasks and subjectively increased both irritability and discomfort . The discomfort experienced by
breathing elevated levels of CO can also influence RPD use in hazardous environments. Nevertheless,
2
given the wide range of human tolerance to CO , it is likely that inhalation of even relatively low
2
concentrations of CO in the breathing space of an RPD might be responsible for headache and other
2
[44]
discomforts in the sensitive individual .
Although nearly everyone who wears an RPD experiences some level of discomfort, and the tolerance
[13]
to discomfort varies greatly among people , there is no question that the correct fitting of an
RPD is critical to wearer comfort and acceptance especially when the RPD is worn in an extreme
[38]
environment . An RPD that is too tight on the face, has straps or other features that create pressure
[15]
on the skin might cause such extreme discomfort or pain that the wearer might remove the RPD .
Other sources of discomfort might arise from an undiagnosed medical condition experienced by the
wearer. Other wearers might feel discomfort due to a perceived sense of an increased difficulty in
[22]
performing mentally stressing tasks .
5.3.2 Subjective feelings of dyspnoea (air hunger) due to increased breathing resistance and
work of breathing
Sensations of dyspnoea might be due to physical or physiological stressors that do not have a
psychological basis. Increased breathing resistance imposed by wearing an RPD might result in a
feeling of not being able to inhale sufficient air during the breathing cycle. Resistance to either inhalation
[48][49]
or exhalation that did not alter V have been reported to be acceptable to the wearer . In these
E
studies, work of breathing (WoB) caused by resistance to breathing was acceptable over the long term
if the inspiratory and expiratory work of breathing per tidal volume (WoB/V ) each was ≤ 0,9 kPa and
T
with a peak inspiratory and peak expiratory pressures of ≤ 1,2 kPa. Short-term tolerances were greater.
Resistances that exceeded these values were deemed unacceptable and might create a sense of dyspnoea
that could induce the wearer to remove the RPD while still in a hazardous environment. As mentioned
previously, the tolerance to discomfort varies widely among individuals but might be related to psycho-
physical (as distinct from psycho-physiological) effects with associated physiological responses that
[18]
are not completely related to exercise limitations .
Breathing elevated PCO or decreased PO might also result in a sensation of dyspnoea and the resulting
2 2
increased discomfort might reduce RPD tolerance. As mentioned previously, both hypoxia and
hypercapnia are powerful stimulators of ventilation and, if the inhaled PO is low enough or PCO is
2 2
high enough, the person might have a sense of dyspnoea. The sense of dyspnoea might even occur when
[63]
there is sufficient O in the presence of a high concentration CO to prevent hypoxia . This situation is
2 2
exacerbated in the presence of an increased breathing resistance or load. Hypoxic or hypercapnic
stimulation of V against an increased resistance to breathing might induce a sense of dyspnoea or a
E
sense of discomfort even when workloads are minimal and more so with increasing workloads or
[17][24]
increases in breathing resistance . In persons with high psycho-physical load, sensitivity might
[18]
have an even lower tolerance than average even if the person is “physiologically normal” . Increased
breathing resistance also results in a decrease in submaximal VO , V and respiratory exchange ratio
2 E
(decreased exhaled CO relative to O consumed resulting in CO retention) leading to an increase in
2 2 2
[40]
energy being supplied through anaerobic metabolism . If the resistance to breathing is increased
beyond a certain level, an O deficit might arise leading to attempts to increase ventilation against the
2
[2][9]
resistance leading to dyspnoea . If the inspired CO is above 3 % by volume (an alveolar
2
PCO > 40 mmHg) and breathing resistance is above 1 kPa (as measured at a constant air flow of
2
-1 [31] [49]
100 L min ) , subjects were unable to continue exercise due to dyspnoea and headache . Therefore,
increased resistance to breathing coupled with an inhaled CO > 3 % reduced tolerance to the RPD with
2
[23]
complaints of dyspnoea, headache, and reduced ability to work .
Previously, disordered breathing (e.g. rapid breathing in the absence of exercise), awareness of
breathing sensations (e.g. sensation of increased effort of breathing), or hyperventilation syndrome
was thought to be secondary to psychological conditions such as anxiety. However, it is now understood
that anxiety might be a response to, and not the cause of, the awareness of breathing (e.g. dyspnoea
6
© ISO 2023 – All rights reserved
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[38]
from increased resistance to breathing) by the healthy wearer . This implies that in the case of many
(but not all) healthy wearers, the respiratory or other physiological responses to wearing an RPD are
what provoke a psychological response that affects wearer tolerance of the RPD (“hyperventilation
syndrome”). In other cases, pre-existing psychological conditions in the wearer which are exacerbated
[38]
by the physiological responses to RPD wear are what influence RPD tolerance .
5.3.3 Subjective feelings of dry respiratory passages
5.3.3.1 Mouth breathing
Many wearers of RPD revert to mouth breathing after donning a respirator. The switch fr
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 16976-6
Première édition
2023-02
Appareils de protection
respiratoire — Facteurs humains —
Partie 6:
Effets psycho-physiologiques
Respiratory protective devices — Human factors —
Part 6: Psycho-physiological effects
Numéro de référence
ISO 16976-6:2023(F)
© ISO 2023
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ISO 16976-6:2023(F)
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y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et abréviations .3
5 Effets psycho-physiologiques influant sur l'acceptation de l'APR par l'utilisateur .4
5.1 Généralités . 4
5.2 Réactions physiologiques au port d'un APR et impact sur la réalisation du travail . 4
5.2.1 Généralités . 4
5.2.2 Oxygène (O ) et dioxyde de carbone (CO ) dans l'espace respiratoire . 5
2 2
5.2.3 Régime métabolique pendant le port d'un APR . 5
5.3 Sensations subjectives de gêne . 6
5.3.1 Généralités . 6
5.3.2 Sensations subjectives de dyspnée (manque d'air) dues à une augmentation
de la résistance respiratoire et du travail respiratoire . 6
5.3.3 Sensations subjectives de sécheresse des voies respiratoires . 7
5.3.4 Sensations subjectives de stress thermique . 8
5.4 Réactions psychologiques au port d'un APR . 8
5.4.1 Généralités . 8
5.4.2 Sensations subjectives de claustrophobie . 9
5.4.3 Phobie des APR . . 9
5.5 Mesures objectives des effets psycho-physiologiques . 9
5.5.1 Généralités . 9
5.5.2 Utilisation d'un outil de dépistage pour prédire l'effet psycho-physiologique
sur l'utilisateur d'un APR . 10
5.5.3 Anxiété . 10
5.6 Critères de sélection d'un utilisateur potentiel d'APR . 11
5.7 Impact des réactions psychologiques et physiologiques. 11
Bibliographie .12
iii
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ISO 16976-6:2023(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 94, Sécurité individuelle — Équipement
de protection individuelle, sous-comité SC 15, Apppareils de protection respiratoire.
Cette première édition de l’ISO 16976-6 annule et remplace la deuxième édition de la Spécification
Technique ISO/TS 16976-6:2014, qui a fait l’objet d’une révision technique.
Les principales modifications par rapport à l'édition précédente sont les suivantes:
— le document a fait l'objet d'une révision éditoriale.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 16976 se trouve sur le site Web de l’ISO.
Il convient que l'utilisateur adresse tout retour d'information ou toute question concernant le présent
document à l'organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l'adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
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ISO 16976-6:2023(F)
Introduction
Le présent document traite des facteurs psychologiques pouvant déclencher des effets physiologiques
(effets psycho-physiologiques) qui contribuent à l'acceptation par l'utilisateur ou à l'aptitude de
l'utilisateur à tolérer le port d'appareils de protection respiratoire (APR) pendant la durée requise. Le
présent document considère que l'état psychologique a un corrélat physiologique (par exemple l'anxiété
s'accompagne d'une augmentation de la fréquence cardiaque) et que les réactions physiologiques au
port d'un APR ont un impact sur la psychologie de l'utilisateur (par exemple la difficulté de respirer se
traduit par une anxiété). Les articles suivants se concentrent sur une situation psycho-physiologique
distincte pouvant avoir une incidence sur l'acceptation de l'utilisateur ou augmenter la probabilité
que l'utilisateur retire l'APR prématurément et s'expose ainsi à un risque respiratoire. Les réactions
physiologiques au port d'un APR sont traitées en premier et suivies d'une discussion sur les réactions
psychologiques au port d'un APR. La discussion mène ensuite aux méthodologies utilisées pour
mesurer les réactions psycho-physiologiques et à la façon dont ces mesures sont utilisées pour prédire
si un individu aura des difficultés à porter un APR. Enfin, le présent document traite des critères de
sélection pouvant être utilisés pour déterminer le candidat le plus approprié pour occuper une fonction
nécessitant l'utilisation d'un APR.
v
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NORME INTERNATIONALE ISO 16976-6:2023(F)
Appareils de protection respiratoire — Facteurs
humains —
Partie 6:
Effets psycho-physiologiques
1 Domaine d'application
Le présent document fournit des informations sur les effets psycho-physiologiques associés au port
d'appareils de protection respiratoire (APR) et est destiné à être utilisé pour l'élaboration de normes
relatives au choix et à l'utilisation des APR.
Il spécifie aux rédacteurs de normes relatives aux APR les principes liés à
— l'interaction entre l'APR et la perception physiologique et psychologique humaine,
— l'acceptation par l'utilisateur, et
— la nécessité d'une formation pour améliorer l'acceptation de l'APR par l'utilisateur.
Le présent document ne traite pas des exigences liées au phénomène dangereux spécifique pour lequel
l'APR est conçu.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu'ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 16972, Appareils de protection respiratoire — Vocabulaire et symboles graphiques
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 16972 ainsi que les
suivants s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
étiopathologie
cause d'un état pathologique ou d'un trouble, pathogénie
3.2
anxiété
état caractérisé par un sentiment de malaise, d'appréhension ou d'inquiétude sur ce qui pourrait
arriver, crainte
1
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ISO 16976-6:2023(F)
3.3
tension artérielle
TA
pression dans les artères du corps, généralement mesurée dans l'artère brachiale
3.4
arythmie cardiaque
variation par rapport au rythme normal des battements du cœur
3.5
claustrophobie
peur ou crainte anormale de se trouver dans un espace clos ou confiné
3.6
dysphorie
sentiment d'inquiétude, d'agitation ou de malaise
3.7
dyspnée
sensation de manque d'air, de respiration difficile ou pénible, ou sensation d'essoufflement
3.8
fréquence cardiaque
FC
nombre de battements de cœur par minute
3.9
hypercapnie
quantité excessive de CO dans le sang
2
3.10
hyperventilation
augmentation de la respiration globale liée à une augmentation de l'amplitude et de la fréquence
respiratoires
Note 1 à l'article: Elle peut être volontaire ou résulter d'une augmentation de l'activité, de la peur ou de la
respiration d'une quantité excessive de dioxyde de carbone (CO ).
2
3.11
hypoxie
fraction volumique ou pression partielle d'oxygène dans l'atmosphère respiratoire inférieure à celle de
l'atmosphère au niveau de la mer
3.12
métabolisme
métabolisme énergétique
énergie produite dans les cellules humaines par des processus aérobie ou anaérobie
3.13
ventilation minute
V
E
-1
volume total d'air inspiré (ou expiré) dans les poumons pendant 1 min, en l.min (BTPS)
3.14
paresthésie
sensation anormale sans cause objective, par exemple engourdissements, picotements et
fourmillements; sensibilité accrue
2
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ISO 16976-6:2023(F)
3.15
effet psycho-physiologique
trait(s) psychologique(s) et réactions à une situation donnée qui peuvent provoquer une réaction
physiologique, et réactions physiologiques à une situation donnée qui peuvent provoquer une réaction
psychologique
3.16
fréquence respiratoire
FR
nombre de respirations par minute
3.17
SaO
2
degré de saturation en oxygène de l'hémoglobine dans le sang artériel
Note 1 à l'article: Exprimé en pourcentage de la saturation totale.
3.18
stéréoacuité
clarté visuelle dans les trois dimensions
3.19
tachycardie
augmentation de la fréquence cardiaque due à l'exercice, la douleur, l'anxiété (3.2) ou un état
physiopathologique
3.20
tcCO
2
dioxyde de carbone transcutané mesuré
Note 1 à l'article: Concentration en dioxyde de carbone dans le système vasculaire des tissus, telle que mesurée
par un détecteur de CO transcutané fixé sur le lobe de l'oreille.
2
3.21
phobie
peur persistante et irrationnelle d'un objet, d'une activité ou d'une situation spécifique se traduisant
par un désir impérieux d'éviter le stimulus de la peur
3.22
questionnaire sur l'anxiété réactionnelle et chronique
STAI
outil d'évaluation psychologique utilisé pour déterminer la présence et le type d'anxiété (3.2) chez un
individu et pour faire la distinction entre une anxiété (3.2) situationnelle (anxiété réactionnelle) et des
sensations chroniques d'anxiété (3.2) faisant partie de la structure globale de la personnalité (anxiété
chronique)
4 Symboles et abréviations
ventilation minute
V
E
AC anxiété chronique
APR appareil de protection respiratoire
ARI appareil respiratoire isolant autonome
FC fréquence cardiaque
FR fréquence respiratoire
3
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ISO 16976-6:2023(F)
IDLH présentant un danger immédiat pour la vie ou la santé (immediately dangerous to life or
health)
Pa Pascal
PFF pièce faciale filtrante
SA anxiété réactionnelle
SaO saturation artérielle en oxyhémoglobine
2
SRAS syndrome respiratoire aigu sévère
STAI questionnaire sur l'anxiété réactionnelle et chronique
TA tension artérielle
T température cutanée
sk
VCO taux de production de dioxyde de carbone pendant la respiration
2
VO taux de consommation d'oxygène pendant la respiration
2
WoB travail respiratoire
5 Effets psycho-physiologiques influant sur l'acceptation de l'APR par
l'utilisateur
5.1 Généralités
De nombreuses professions nécessitent le port d'un APR par les travailleurs pour les protéger
d'atmosphères dangereuses. Cependant, une proportion faible, mais significative, des travailleurs
trouve difficile, voire impossible, de porter un APR plus de quelques minutes. Cela peut être dû à la gêne
physique occasionnée par un APR mal ajusté ou à des situations dangereuses dans des circonstances
extrêmes ou à des traits psychologiques particuliers de la personnalité de l'utilisateur. Le port d'un APR
provoque des réactions physiologiques chez pratiquement tous les utilisateurs et il semble que ce soit la
réponse psychologique aux sensations physiologiques (manque d'air, chaleur, rétrécissement du champ
visuel) qui puisse provoquer une réaction psychologique rendant l'individu incapable de porter l'APR.
Les paragraphes suivants traitent tout d'abord des réactions physiologiques au port d'un APR et des
réactions psychologiques potentielles à ces réactions physiologiques.
5.2 Réactions physiologiques au port d'un APR et impact sur la réalisation du travail
5.2.1 Généralités
Le simple fait de mettre en place un APR peut susciter un certain nombre de réactions psychologiques
qui peuvent ne pas être liées à l'environnement dans lequel l'APR est utilisé. Le port d'un APR peut
modifier la concentration en oxygène (O ) et en dioxyde de carbone (CO ) dans l'espace respiratoire et,
2 2
si cette variation est suffisamment importante, affecter de façon significative la fonction respiratoire
dans son ensemble (par exemple, augmentation ou diminution de la ventilation minute). De plus, le port
d'un APR est associé à des variations de la fonction cardiovasculaire en réponse à la stimulation du
système nerveux sympathique, à une réduction des performances physiques, au travail respiratoire, à
des variations de V (par exemple dyspnée) dues à une augmentation de la résistance à l'écoulement de
E
l'air, et à une sensation de chaleur. La plupart des individus, voire tous, présenteront une réaction
psychologique aux sensations physiologiques engendrées par le port de l'APR. Les réactions
psychologiques détermineront le degré d'acceptation de l'APR par l'utilisateur et le respect des
4
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ISO 16976-6:2023(F)
exigences nécessaires pour que l'APR assure un niveau de protection approprié. Chacune des réponses
physiologiques est décrite dans les paragraphes suivants.
5.2.2 Oxygène (O ) et dioxyde de carbone (CO ) dans l'espace respiratoire
2 2
Les réponses physiologiques à l'O et au CO dans l'espace respiratoire ont déjà été traitées de manière
2 2
[63]
détaillée dans l'ISO 16976-3 et dans un article paru récemment . En résumé, les variations de la
concentration en O ou en CO dans l'espace respiratoire peuvent avoir un impact significatif sur le
2 2
système cardiorespiratoire, comme le prouvent les variations de la fréquence cardiaque (FC), de la
tension artérielle (TA), de laV , du pH sanguin et d'autres paramètres physiologiques. Une concentration
E
[11]
réduite en O atmosphérique (hypoxie) provoque une augmentation de la réponse ventilatoire et du
2
[14]
débit cardiaque due à la stimulation du système nerveux central pour assurer une oxygénation
adéquate du sang et l'élimination du CO produit par le métabolisme. Une hypoxie sévère entraîne une
2
constellation de signes et de symptômes comprenant une diminution de la tolérance à l'exercice, une
diminution de la tolérance au froid, des étourdissements, une euphorie, une perte de connaissance et, si
[33]
de l'oxygène n'est pas administré rapidement, la mort par asphyxie . Une hypoxie modérée entraîne
[12]
peu de modifications chez une personne en bonne santé et se traduit par une légère dépression
[14]
respiratoire initiale suivie d'une augmentation de la V . Respirer des mélanges de gaz hyperoxiques
E
sous une pression supérieure à la pression atmosphérique (plongée sous-marine, travail en caisson)
peut provoquer des crises généralisées, des hallucinations, des mouvements involontaires, des
paresthésies, des changements psychologiques (dysphorie, amnésie) et des problèmes avec certaines
[56]
fonctions du système nerveux autonome (végétatif) .
Respirer une concentration élevée de CO peut entraîner des modifications de stéréoacuité et de la
2
[57][65] [32]
perception d'un mouvement cohérent , une diminution du débit sanguin rétinien, une
[16]
augmentation de la vitesse de déperdition de chaleur du corps en cas d'enfouissement dans la neige,
[46]
une baisse des performances intellectuelles, un accroissement subjectif de l'irritabilité et de la gêne,
[7]
et une capacité d'exercice réduite pendant les simulations d'évacuation d'urgence, une augmentation
-1[50]
de la V au repos pouvant aller jusqu'à 75 l·min , un début d'anesthésie ainsi qu'une narcose aux
E
[33]
gaz inertes . Une augmentation de la pression partielle de CO (PCO ) provoque une V pulmonaire
2 2 E
disproportionnée par rapport au niveau de l'exercice, augmentant ainsi le coût métabolique de la
[7]
respiration et induisant une sensation de «manque d'air» (dyspnée) qui limite la tolérance à l'exercice
[33]
et peut augmenter le risque de déclencher des arythmies cardiaques .
Pour certains travailleurs, l'APR ne semble pas poser de problème significatif pendant une utilisation
[43] [45]
relativement courte . Roberge et al. ont découvert que les concentrations en O et CO dans l'espace
2 2
respiratoire restent relativement stables, mais qu'une rétention de CO (augmentation de tcCO ) se
2 2
produit après environ une heure de port. Ce niveau de tcCO n'entraîne pas de symptômes, mais peut
2
être une source de problème si le travailleur porte l'APR pendant plus d'une heure. Il est intéressant de
noter qu'il existe des différences faibles, mais statistiquement significatives, de SaO selon que l'APR
2
avec une pièce faciale filtrante (PFF) comporte ou non une soupape d'expiration.
5.2.3 Régime métabolique pendant le port d'un APR
Le port d'un APR entraîne généralement une augmentation du régime métabolique de l'utilisateur allant
au-delà de l'augmentation due à la seule exécution du travail physique. Des augmentations cliniquement
significatives du régime métabolique, telles que l'augmentation de la FC, de la TA, de la FR et de la
température de la peau, T , mesurées sous effet du port d'un APR, ont été relevées à des charges de
sk
travail modérées à élevées et peuvent être attribuées à une augmentation de la résistance respiratoire
[22]
de la PFF . Dans d'autres études où l'on a fait varier la résistance du ventilateur, la tolérance à
[18]
l'exercice avec une résistance respiratoire accrue a diminué . Ces réactions physiologiques générales
[51] [41]
ont également été observées par Smith et al. Raven et al. ont constaté une diminution de 17 % à
21 % de la fonction, une augmentation de 37 % du régime métabolique, une augmentation de 24 % de la
TA et une augmentation de 27 % de la FC sous-maximale. L'augmentation de la résistance respiratoire
d'un APR entraîne également une diminution de l'absorption d'O conduisant à une augmentation du
2
[41] [63]
déficit en O pendant l'exercice et une diminution de la V . Lors d'études menées par White et al. ,
2 E
des sujets portant des vêtements de protection comportant un APR ont également subi une charge
5
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ISO 16976-6:2023(F)
physiologique accrue se manifestant par une augmentation de la FC et une baisse de la tolérance à
l'exercice s'aggravant avec l'augmentation d'intensité du travail. L'augmentation de la FC et de la FR a
[26]
également été mesurée sur des sujets portant une PFF . Ces réactions indiquent clairement une
augmentation du coût physiologique du port des APR et montrent que plus la résistance à l'écoulement
de l'air est élevée, plus la charge de travail est élevée et plus l'effet physiologique est important.
5.3 Sensations subjectives de gêne
5.3.1 Généralités
Un type de gêne fréquemment rapporté en relation avec le port d'un APR est un mal de tête. Dans un
[29]
rapport de Lim et al. , 37,3 % des personnes interrogées ont signalé des maux de tête associés au port
d'une PFF pendant une épidémie de syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS) en Asie et au Canada,
ces maux de tête ayant nécessité la prise de médicaments analgésiques et un arrêt maladie. Bien que
certaines des personnes interrogées aient indiqué qu'elles souffraient des maux de tête chroniques
qui ont été aggravés par l'utilisation de l'APR, d'autres ont indiqué que la seule utilisation de l'APR
[30]
avait provoqué leurs maux de tête. Lim et al. ont suggéré que l'étiopathologie pourrait être une
hypoxémie, une hypercapnie, des facteurs mécaniques (par exemple, un APR mal ajusté) ou le stress
associé aux circonstances de l'utilisation (épidémie dangereuse). Toutefois, ni les concentrations de gaz
dans l'espace respiratoire de l'APR ni les gaz du sang n'ont été mesurés. Par conséquent, dans cette
étude, il est difficile de déterminer la cause spécifique des maux de tête associés à l'APR. D'autres ont
suggéré qu'une pression excessive sur les nerfs superficiels de la tête, un mauvais ajustement de l'APR
[29]
ou un serrage excessif des sangles de la PFF pouvaient être la cause profonde des maux de tête .
Les maux de tête rapportés pendant et après l'utilisation d'un APR peuvent également être dus à
[3]
une exposition à un niveau élevé de CO dans l'environnement respiratoire. Un rapport du NIOSH
2
résume 19 études sur les effets du CO sur des sujets humains. Les réactions physiologiques à une
2
exposition aiguë et à une exposition prolongée sont décrites. Les résultats de ces études ont été
intégrés dans l'ISO 16976-3. Dans ce récapitulatif, les études confortent l'idée que respirer du CO à
2
des concentrations suffisantes provoque généralement des maux de tête induits par le CO . Comme
2
indiqué en 5.2.1, des mélanges de gaz respiratoires contenant plus de 6,5 % de CO entraînent une
2
[46]
baisse des performances intellectuelles et une augmentation subjective de l'irritabilité et de la gêne .
La gêne occasionnée en respirant des niveaux élevés de CO peut également influer sur l'utilisation d'un
2
APR dans des environnements dangereux. Néanmoins, compte tenu du large éventail de tolérance de
l'homme au CO , il est probable que l'inhalation de concentrations de CO même relativement faibles
2 2
dans l'espace respiratoire d'un APR puisse être responsable des maux de tête et d'autres gênes chez les
[44]
individus sensibles .
Bien que la quasi totalité des personnes portant un APR ressente un certain degré de gêne, et que
[13]
la tolérance à la gêne varie fortement d'une personne à l'autre , il est indubitable que l'ajustement
correct d'un APR est essentiel au confort et à l'acceptation de l'utilisateur, en particulier lorsque l'APR
[38]
est porté dans un environnement extrême . Un APR trop serré sur le visage ou dont les sangles ou
autres éléments créent une pression sur la peau peut provoquer une gêne ou une douleur tellement
[15]
extrême que l'utilisateur est susceptible de retirer l'APR . D'autres sources de gêne peuvent être liées
à un état de santé non diagnostiqué de l'utilisateur. D'autres utilisateurs peuvent ressentir une gêne due
[22]
à la perception d'une plus grande difficulté à réaliser des tâches mentalement stressantes .
5.3.2 Sensations subjectives de dyspnée (manque d'air) dues à une augmentation de la
résistance respiratoire et du travail respiratoire
Les sensations de dyspnée peuvent être dues à des facteurs de stress physique ou physiologique qui
n'ont pas de fondement psychologique. L'augmentation de la résistance respiratoire imposée par le port
d'un APR peut provoquer la sensation de ne pas pouvoir inspirer suffisamment d'air pendant le cycle
respiratoire. Il a été rapporté qu'une résistance à l'inspiration ou à l'expiration qui ne modifie pas la V
E
[48][49]
est jugée acceptable par l'utilisateur . Dans ces études, le travail respiratoire (WoB) engendré par
la résistance respiratoire était acceptable à long terme si le travail respiratoire par volume courant à
l'inspiration et à l'expiration (WoB/V ) était ≤ 0,9 kPa, avec des pics de pression à l'inspiration et à
T
l'expiration ≤ 1,2 kPa. Les tolérances à court terme étaient plus élevées. Les résistances dépassant ces
6
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ISO 16976-6:2023(F)
valeurs étaient jugées inacceptables et pouvaient provoquer une sensation de dyspnée susceptible
d'amener l'utilisateur à retirer l'APR alors qu'il se trouvait encore dans un environnement dangereux.
Comme indiqué précé
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.