Respiratory protective devices -- Methods of test and test equipment

ISO 16900-5:2016 specifies the characteristics of breathing machines, metabolic simulators, RPD head forms/torso, RPD tools and RPD verification tools that are common to RPD test laboratories. Standardization of these items is essential for the standardization of the test methods. Standardization of the RPD verification tools is essential for demonstrating the delivery of comparable results in different test laboratories. Descriptions on the use of the RPD tools for the different tests are specified in the relevant parts of ISO 16900.

Appareils de protection respiratoire -- Méthodes d'essai et équipement d'essai

ISO 16900-5:2016 spécifie les caractéristiques des machines respiratoires, des simulateurs métaboliques, des tętes factices et torses pour APR, des outils de vérification des APR et des outils pour APR qui sont communs aux laboratoires d'essai des APR. La normalisation de ces éléments est essentielle ŕ l'uniformisation des méthodes d'essai. La normalisation des outils de vérification des APR est essentielle pour démontrer l'obtention de résultats comparables dans les différents laboratoires d'essai. Les descriptions relatives ŕ l'utilisation des outils pour APR pour les différents essais sont spécifiées dans les parties pertinentes de l'ISO 16900.

General Information

Status
Published
Publication Date
26-Jun-2016
Current Stage
9020 - International Standard under periodical review
Start Date
15-Apr-2021
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ISO 16900-5:2016 - Respiratory protective devices -- Methods of test and test equipment
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16900-5
First edition
2016-07-01
Respiratory protective devices —
Methods of test and test equipment —
Part 5:
Breathing machine, metabolic
simulator, RPD headforms and torso,
tools and verification tools
Appareils de protection respiratoire — Méthodes d’essai et
équipement d’essai —
Partie 5: Machine respiratoire, simulateur métabolique, têtes factices
et torses des APR, outils et outils de vérification
Reference number
ISO 16900-5:2016(E)
ISO 2016
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 16900-5:2016(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2016, Published in Switzerland

All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form

or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior

written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of

the requester.
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Tel. +41 22 749 01 11
Fax +41 22 749 09 47
copyright@iso.org
www.iso.org
ii © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 16900-5:2016(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Description of test equipment ................................................................................................................................................................ 2

4.1 RPD head forms ...................................................................................................................................................................................... 2

4.1.1 General...................................................................................................................................................................................... 2

4.1.2 RPD head form CAD files ........................................................................................................................................... 3

4.1.3 Surface finish and materials of construction ........................................................................................... 4

4.1.4 Trachea tube assembly and interface connections ............................................................................ 5

4.2 RPD torso ..................................................................................................................................................................................................10

4.3 Breathing machine ............................................................................................................................................................................13

4.4 Metabolic simulator .........................................................................................................................................................................14

4.5 Performance requirements of breathing machines and metabolic simulators............................14

4.5.1 General...................................................................................................................................................................................14

4.5.2 Minute ventilation .......................................................................................................................................................14

4.5.3 Ventilation setting switching ..............................................................................................................................15

4.5.4 Output characteristics ..............................................................................................................................................15

4.6 RPD verification tools ....................................................................................................................................................................15

4.6.1 General...................................................................................................................................................................................15

4.6.2 Verification orifices .....................................................................................................................................................15

4.6.3 Verification orifice adapter ..................................................................................................................................16

4.6.4 Verification procedure for work of breathing ......................................................................................18

4.6.5 RPD carbon dioxide verification tube and verification tube adapter ..............................19

4.7 RPD tools ...................................................................................................................................................................................................21

4.7.1 Filter simulator ..............................................................................................................................................................21

4.7.2 F force probe ..................................................................................................................................................................28

4.7.3 Exposed surface identification probe .........................................................................................................29

Annex A (informative) Dynamic procedure for leak testing of breathing machines and

metabolic simulators ....................................................................................................................................................................................31

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................34

© ISO 2016 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 16900-5:2016(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 on 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 the following URL: www.iso.org/iso/foreword.html.

The committee responsible for this document is ISO/TC 94, Personal safety — Protective clothing and

equipment, Subcommittee SC 15, Respiratory protective devices.

ISO 16900 consists of the following parts, under the general title Respiratory protective devices —

Methods of test and test equipment:
— Part 1: Determination of inward leakage
— Part 2: Determination of breathing resistance
— Part 3: Determination of particle filter penetration

— Part 4: Determination of gas filter capacity and migration, desorption and carbon monoxide

dynamic testing

— Part 5: Breathing machine, metabolic simulator, RPD head forms and torso, tools and verification tools

— Part 6: Mechanical resistance/strength of components and connections
— Part 7: Practical performance test methods
— Part 8: Measurement of RPD air flow rates of assisted filtering RPD
— Part 9: Determination of carbon dioxide content of the inhaled gas
— Part 10: Resistance to ignition, flame, radiant heat and heat
— Part 11: Determination of field of vision

— Part 12: Determination of volume-averaged work of breathing and peak respiratory pressures

— Part 13: RPD using regenerated breathable gas and special application mining escape RPD: Consolidated

test for gas concentration, temperature, humidity, work of breathing, breathing resistance, elastance

and duration
iv © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 16900-5:2016(E)
— Part 14: Measurement of sound level
© ISO 2016 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 16900-5:2016(E)
Respiratory protective devices — Methods of test and test
equipment —
Part 5:
Breathing machine, metabolic simulator, RPD headforms
and torso, tools and verification tools
1 Scope

This part of ISO 16900 specifies the characteristics of breathing machines, metabolic simulators, RPD

head forms/torso, RPD tools and RPD verification tools that are common to RPD test laboratories.

Standardization of these items is essential for the standardization of the test methods.

Standardization of the RPD verification tools is essential for demonstrating the delivery of comparable

results in different test laboratories.

Descriptions on the use of the RPD tools for the different tests are specified in the relevant parts of

ISO 16900.
2 Normative references

The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are

indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated

references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 16900-9:2015, Respiratory protective devices — Methods of test and test equipment — Part 9:

Determination of carbon dioxide content of the inhaled gas

ISO 16900-12:2016, Respiratory protective devices — Methods of test and test equipment — Part 12:

Determination of volume-averaged work of breathing and peak respiratory pressures

ISO 16972, Respiratory protective devices — Terms, definitions, graphical symbols and units of

measurement

ISO 17420-3, Respiratory protective devices — Performance requirements — Part 3: Thread connection

ISO/TS 16976-2, Respiratory protective devices — Human factors — Part 2: Anthropometrics

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 16972 and the following apply.

3.1
RPD head form
laboratory test head simulating human heads used in testing RPD
3.2
RPD torso
generic body form used in combination with an RPD head form used in testing RPD
© ISO 2016 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 16900-5:2016(E)
3.3
trachea tube assembly

tube that simulates the human trachea, containing ports for the measurement of pressure, carbon

dioxide content and temperature of breathed breathable gas, and interface connections permitting

seating to the RPD head form, RPD torso or alternative (benchtop) fixture
3.4
RPD head form assembly
RPD head form with trachea tube assembly included
3.5
breathing machine assembly

breathing machine plus all connecting tubes, control valves and other necessary hardware leading to

the trachea tube assembly
3.6
metabolic simulator assembly

metabolic simulator plus all connecting tubes, control valves and other necessary hardware leading to

the trachea tube assembly
3.7
RPD verification tool

test device that simulates specific performance characteristic(s) of a respiratory protective device

Note 1 to entry: The theoretical results from the test device are known and are compared with the actual

results obtained in a given test laboratory when the test device is used with the appropriate test system in that

laboratory.
3.8
RPD tool
device that assists with the testing of RPD
4 Description of test equipment
4.1 RPD head forms
4.1.1 General

The five RPD head forms used for laboratory testing are based on the anthropometric measurements

and averaged head dimensions specified in ISO/TS 16976-2. Neck lengths are elongated and diameters

are sized in accordance with anthropometric data to permit the sealing of RPD interfaces with neck

dams. All RPD head forms contain the same sized trachea tube assembly so that the connection between

the neck and an RPD torso or alternative fixture is identical for all sizes. For the purpose of acoustic

measurements, the ears are flat and the position of the microphones is marked. For the purposes of field

of vision measurements, the positions of the pupils are marked to permit the fixing of light sources. The

RPD head forms are illustrated in Figure 1.
2 © ISO 2016 – All rights reserved
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 16900-5:2016(E)
Key
1 large
2 long/narrow
3 medium
4 short/wide
5 small
Figure 1 — RPD head forms front and side view
4.1.2 RPD head form CAD files

The RPD head forms are defined by the three-dimensional computer-aided design (CAD) files derived

from the dimensions specified in ISO/TS 16976-2. CAD files of the RPD head forms are available from

the source given in Reference [3] and these will permit the production of RPD head forms of the correct

dimensions. The CAD files represent the final surface geometry of the RPD head forms 1 to 5.

Each manufactured RPD head form shall be marked on the top or the back of the head with the head

form number consistent with key in Figure 1.

The conformance of the manufactured RPD head forms to the CAD file can be determined by reference

to the table of reference dimensions marked by small indents, contained in the CAD files, see Figure 2,

key X. The reference indents are located at the left and right side of the RPD head forms, the left and

right side of the nose and the centre of the pupils. The deviation of the manufactured RPD head form

from the source CAD file data shall be no more than ±1 mm in any of the referenced dimension.

© ISO 2016 – All rights reserved 3
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ISO 16900-5:2016(E)
Dimension in millimetres
a a
A B C D E
Head form
(see Figure 1)
All dimensions are subject to a tolerance of ±1.
1 161 68 40 42 138
2 153 63 43 35 125
3 152 64 37 36 121
4 152 65 39 39 121
5 144 59 36 32 115

These dimensions are for verification of head size only and are not the same as the anthropometric dimensions given in

ISO 16976-2.
Key
A maximum head width
B interpupilliary distance
C eye to nose diagonal
D nose breadth
E neck diameter in cylindrical section
X examples of reference indent

Figure 2 — Positions of the reference dimensions used to verify the RPD head form sizes

4.1.3 Surface finish and materials of construction

The general materials of construction of the RPD head form are not specified, but are related to the test

method in which the RPD head form is used. The surface finish of the RPD head forms shall be smooth

and can be hard or soft. A soft surface finish shall have a hardness between 10 Shore A and 30 Shore.

4 © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 16900-5:2016(E)

The hardness of a hard surface finish RPD head form is determined by the material of construction.

Irrespective of the surface finish of the RPD head form, the dimensions defined by the CAD file (see

Reference [3] and Figures 2) shall be met.

The materials of construction for the RPD head form for the flame and thermal exposure tests shall be

metal, ceramic or other heat-tolerant material and the surface finish shall be smooth.

4.1.4 Trachea tube assembly and interface connections

The same trachea tube assembly is used in all five RPD head forms. The trachea tube component shall

be manufactured from stainless steel. The trachea tube assembly may be designed so that it can be

inserted into hollow RPD head forms via the neck opening or be manufactured such that all components

of the trachea tube assembly are permanently fixed. The connection between the mouth opening and

the trachea tube assembly shall be sealed. The connection between the RPD head form and RPD torso

or alternative fixture is achieved using a mechanical socket (see Figures 3 to 5).

The volume of the trachea tube assembly and connecting tubes within the RPD head form and RPD torso

or alternative fixture up to the position of the control valves shall be (500 ± 150) ml. Figure 3 a) shows

the trachea tube assembly inside the RPD head form 1 positioned on an alternative fixture. Figure 3 b)

shows an overlay of all RPD head forms on an alternative fixture. Figure 4 shows an overlay of all RPD

head form sizes mounted on the RPD torso to demonstrate how the trachea tube assembly is positioned

inside the RPD head forms.

a) RPD head form 1 with inserted trachea tube b) Overlay of all RPD head forms 1 to 5 posi-

and control valve connection positioned on tioned on alternative fixture
alternative fixture

Figure 3 — Trachea tube assembly inside RPD head form(s) positioned on an alternative fixture

© ISO 2016 – All rights reserved 5
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ISO 16900-5:2016(E)

Figure 4 — Overlay of RPD head forms 1 to 5 positioned on RPD torso illustrating single size of

trachea tube assembly in RPD head forms

The dimensions of the trachea tube assembly, interface and interface socket for RPD torso or alternative

fixture are given in Figure 5.

The dimensions of the stainless steel trachea tube showing the drilled holes for the pressure pickup

ring (pitot ring) are given in Figure 6. It is deliberate that there are no holes drilled vertically top and

bottom. The holes are eliminated to prevent the possibility of liquid entering the pickup ring assembly.

The dimensions of the pressure pickup ring sampling port assembly are shown in Figure 7.

The dimensions of the sample tubes, either for temperature measurement by insertion of a temperature

sensor or for CO sampling, are shown in Figure 8.

NOTE It is intended that when using breath-by-breath CO analysis technique (ISO 16900-9, Method 3), a

narrow bore capillary tube is inserted into the CO sample tube (item C in Figure 5) to ensure rapid transfer of

the breathed air sample to the fast response CO analyser.
6 © ISO 2016 – All rights reserved
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 16900-5:2016(E)
Dimensions in millimetres
Key
1 temperature measuring port

2 pressure sampling port (pitot ring positioned over 14 holes, with a diameter of 1 mm each, equally distributed

over tube cross section, excluding vertically top and bottom)
3 CO sampling tube
4 trachea tube
5 RPD head form fixture
6 interface screw thread
7 RPD head form interface to RPD torso or alternative fixture
8 connection to control valves
NOTE Tolerances in accordance with ISO 2768-m.

Figure 5 — Dimensions of the trachea tube assembly, interface and interface socket

© ISO 2016 – All rights reserved 7
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 16900-5:2016(E)
Dimensions in millimetres
Key
Attention: No holes at this position.
NOTE Tolerances in accordance with ISO 2768-m.
Figure 6 — Dimensions of trachea tube assembly: Details of trachea tube
8 © ISO 2016 – All rights reserved
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 16900-5:2016(E)
Dimensions in millimetres
Key
1 bayonet socket
a According to ISO 1302.
NOTE Tolerances in accordance with ISO 2768-m.

Figure 7 — Dimensions of trachea tube assembly: Details of pressure pickup ring (pitot ring)

© ISO 2016 – All rights reserved 9
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 16900-5:2016(E)
Dimensions in millimetres
Key
Welded.
O-ring.
NOTE Tolerances in accordance with ISO 2768-m.
Figure 8 — Dimensions of trachea tube assembly: Details of sampling tubes
4.2 RPD torso

The RPD torso is a holder for the RPD and a support for the appropriate RPD head form. It is used to

mount an RPD which cannot be mounted on an RPD head form alone. The overall RPD torso design

is not specified, but it shall contain the specified interface socket assembly for the RPD head forms.

The socket shall be positioned in the RPD torso such that the centre of the trachea tube assembly at

the mouth area of the RPD head form is vertically in line with the front of the breast. The centre of the

trachea tube assembly shall be at a fixed height of (165 ± 3) mm from the breastbone position. The

breastbone position is located at the RPD torso breast area (50 ± 3) mm behind the front of breast

(Figure 9).
10 © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 16900-5:2016(E)
Dimensions in millimetres

Figure 9 — RPD head form position in relation to the RPD torso (breastbone point)

The RPD torsos shall have the following attributes:
— space to mount hoses and valves internally;
— access to breathing hoses and valves;
— a closed surface, not an open wireform construction;
— horizontal shoulders large enough to hold harnesses without slipping;

— a base section (shaded area in Figure 10) to allow 150 mm room between the floor/table and the

bottom of the RPD torso.

Figure 10 shows a suitable RPD torso, taken from ISO 16976-2. The typical reference dimensions are

derived from averaging anthropometric dimensions of male and female populations (see Reference [4]).

Figure 11 shows an RPD head form 1 positioned on a typical RPD torso with front, cross-sectional and

rear views.
© ISO 2016 – All rights reserved 11
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ISO 16900-5:2016(E)
Dimension
Key
ADULTDATA Handbook reference All dimensions are subject
reference
to a tolerance of ±3.
A (51) 611
B (55) 437
C (59) 587
D (61) 606
E (64) 306
F (66) 919
G (68) 250
H (73) 267
I (74) 262
J (75) 804
K (82) 237
L (83) 161
M (84) 324
N (87) 1 058
Dimensions are derived from Reference [4].
Dimension modified to correlate with RPD head form neck geometry.
Key
A height of prominent neck vertebra (sitting) H lower abdominal depth
B shoulder breadth (deltoid) I waist breadth

C shoulder (acromion) height (sitting) J waist circumference – natural indentation

D mid-shoulder height (sitting) K height of maximum lumbar curvature, sitting
E chest breadth, at level of nipples L sacral height (sitting)
F chest circumference, at level of nipples M hip breadth
G chest depth, at level of nipples N mid hip circumference
Figure 10 — Typical RPD torso
12 © ISO 2016 – All rights reserved
---------------------- Page: 17 ----------------------
ISO 16900-5:2016(E)

Figure 11 — RPD head form 1 positioned on typical RPD torso: Front, cross-sectional and

rear views
4.3 Breathing machine

The simple laboratory breathing machine simulates the human inhalation and exhalation function

using untreated laboratory air and a sinusoidal breathing pattern.

The breathing machine and associated components that make up the breathing machine assembly shall

have the following specific attributes.

a) Pipework and connecting tube diameter: The design of test system pipe work and routing valves

are critical, particularly with regard to accurate measurement at high ventilation rates. Avoidance

of sharp 90° elbows is recommended. Connecting tubes shall have an internal diameter sufficiently

large such that the highest air flow is not restricted.

NOTE It has been found that tubes with diameter of 25 mm or larger are sufficient to meet this attribute.

b) Constrictions within the breathing circuit: The maximum constriction within the breathing circuit,

including valves, shall have a cross-sectional area sufficiently large such that the highest air flow is

not restricted.

NOTE It has been found that a cross-sectional area equivalent to a tube of 20 mm diameter is sufficient

to meet this attribute.

c) Externally triggered valve response time: Externally triggered valves, if used in the breathing

circuit, shall have a response time of not more than 5 ms from triggering to fully open/closed.

© ISO 2016 – All rights reserved 13
---------------------- Page: 18 ----------------------
ISO 16900-5:2016(E)

d) Total volume of connecting tube: The effective tubing volume between the output of the breathing

machine to the mouth of the RPD head form shall be not more than 4 l.

e) Leak tightness: The breathing machine assembly and trachea tube assembly shall be leak tight

such that the decay in vacuum or overpressure is not more than 0,1 kPa in 1 min from 2,0 kPa

overpressure or vacuum.

NOTE The leak tightness can additionally be checked by a dynamic method, see Annex A.

f) Operating temperature: All components of the breathing machine assembly and associated

test apparatus, such as controllers, pressure transducers or computerised waveform control

mechanisms, shall operate satisfactorily over the expected temperature range of the tests to be

conducted.
4.4 Metabolic simulator

The metabolic simulator is a breathing machine using a sinusoidal breathing pattern but with additional

features to condition the exhaled gas to simulate human metabolic functions. Oxygen is removed and

carbon dioxide and humidity are added to the exhaled gas. The exhaled gas temperature and humidity

are set to a given level simulating human physiology.

The metabolic simulator and associated components that make up the metabolic simulator assembly

shall have the specific attributes given in 4.3 a) to e) together with the following.

a) Addition of carbon dioxide to exhaled air circuit: The metabolic simulator shall be capable of

adding sufficient carbon dioxide to the exhaled air to cover all operating ranges specified in the

performance standards.

b) Oxygen consumption: The metabolic simulator shall be capable of simulating the consumption of

oxygen between 0,3 l/min and 4,3 l/min oxygen over the full operating range.

c) Temperature: The metabolic simulator shall be capable of delivering exhaled gas at a temperature

of (37 ± 2) °C at the entry to the control valve that carries exhaled gas to the trachea tube.

d) Humidity: The metabolic simulator shall be capable of delivering exhaled gas with humidity levels

of 95 % to 100 %, without exhaling liquid condensate, measured at the entry to the control valve

leading to the RPD head form.
4.5 Performance requirements of breathing machines and metabolic simulators
4.5.1 General

Breathing machines and metabolic simulators shall meet the following performance requirements.

4.5.2 Minute ventilation

The breathing machine or metabolic simulator shall be capable of delivering the minute ventilation

settings given in Table 1, using a sinusoidal waveform.
14 © ISO 2016 – All rights reserved
---------------------- Page: 19 ----------------------
ISO 16900-5:2016(E)
Table 1 — Breathing machine/metabolic simulator minute ventilation settings
Minute ventilation settings Tidal volume Breathing frequency
l/min (BTPS) l (BTPS) Breathing cycles/min
(10 ± 0,3) 1 10
(20 ± 0,4) 1,0 20
(30 ± 0,6) 1,5 20
(35 ± 0,7) 1,5 23,3
(40 ± 0,8) 2 20
(50 ± 1,0) 2 25
(65 ± 1,3) 2 32,5
(85 ± 1,7) 2,5 34
(105 ± 1,1) 2,5 42
(135 ± 1,4) 3 45
4.5.3 Ventilation setting switching

The breathing machine or metabolic simulator shall be capable of switching from one ventilation setting

to another in less than 60 s. It is permissible to stop the device once during the switching process from

one setting to another.
4.5.4 Output characteristics

The breathing machine or metabolic simulator shall display output characteristics which are within the

specified values of the work of breathing diagram in ISO 16900-12:2016, Table 1, when the appropriate

RPD verification tool is attached to the RPD head form assembly or trachea tube assembly. A pressure-

volume diagram is generated by plotting pressure versus the change in volume during a breathing

cycle. The area of the diagram is proportional to the work of breathing (WOB); see ISO 16900-12.

4.6 RPD verification tools
4.6.1 General

The RPD verification tools shall be used to demonstrate, through verification test

...

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 16900-5
ISO/TC 94/SC 15 Secretariat: DIN
Voting begins on: Voting terminates on:
2015-07-27 2015-10-27
Respiratory protective devices — Methods of test and
test equipment —
Part 5:
Breathing machine/metabolic simulator/RPD headforms/
torso, tools and verification tools
Appareils de protection respiratoire — Méthodes d’essai et équipement d’essai —

Partie 5: Machine respiratoire/simulateur métabolique/têtes factices et torses des APR/outils et outils

de vérification
ICS: 13.340.30
THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED
FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS
THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY
NOT BE REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL
STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL,
TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND
USER PURPOSES, DRAFT INTERNATIONAL
STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO
BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR
POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
Reference number
NATIONAL REGULATIONS.
ISO/DIS 16900-5:2015(E)
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED
TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS,
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ISO/DIS 16900-5:2015(E)
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ISO/DIS 16900-5
Contents Page

Foreword ............................................................................................................................................................ iv

1 Scope ...................................................................................................................................................... 1

2 Normative references ............................................................................................................................ 1

3 Terms and definitions ........................................................................................................................... 1

4 Description of test equipment .............................................................................................................. 2

4.1 RPD head forms ..................................................................................................................................... 2

4.1.1 RPD head form CAD files...................................................................................................................... 3

4.1.2 Surface finish and materials of construction ..................................................................................... 5

4.1.3 Trachea tube assembly and interface connections ........................................................................... 5

4.2 RPD torso ............................................................................................................................................... 9

4.3 Breathing machine .............................................................................................................................. 12

4.4 Metabolic Simulator ............................................................................................................................ 13

4.5 Delivery requirements of breathing machines and metabolic simulators .................................... 13

4.5.1 General ................................................................................................................................................. 13

4.6 RPD verification tools ......................................................................................................................... 14

4.6.1 General ................................................................................................................................................. 14

4.6.2 Verification orifices ............................................................................................................................. 14

4.6.3 Verification orifice adapter ................................................................................................................. 15

4.6.4 Verification procedure for work of breathing ................................................................................... 16

4.6.5 RPD Carbon dioxide verification tube and adapter ......................................................................... 17

4.7 RPD Tools............................................................................................................................................. 19

4.7.1 Filter simulator ..................................................................................................................................... 19

4.7.2 F – Force Probe ................................................................................................................................. 25

4.7.3 Exposed surface identification probe ............................................................................................... 25

Annex A (informative) Dynamic procedure for leak testing of breathing machines and metabolic

simulators............................................................................................................................................. 27

A.1 General ................................................................................................................................................. 27

A.2 Background .......................................................................................................................................... 27

A.3 Equipment and configuration ............................................................................................................ 27

A.4 Example ................................................................................................................................................ 27

A.5 Procedure ............................................................................................................................................. 28

A.6 Quantifiable limit ................................................................................................................................. 29

Bibliography ...................................................................................................................................................... 30

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ISO/DIS 16900-5
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. 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. 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.
The committee responsible for this document is ISO/TC 94/SC 15.

ISO 16900 consists of the following parts, under the general title Respiratory protective devices — Methods of

test and test equipment:
 Part 1: Determination of inward leakage
 Part 2: Determination of breathing resistance
 Part 3: Determination of particle filter penetration

 Part 4: Determination of gas filter capacity and migration, desorption and carbon monoxide dynamic

testing

 Part 5: Breathing machine/metabolic simulator/RPD head forms/torso, tools and verification tools

 Part 6: Mechanical Resistance – Strength of Components
 Part 7: Practical performance tests
 Part 8: Measurement of airflow
 Part 9: Carbon dioxide content of the inhaled air
 Part 10: Resistance to heat, ignition and flame
 Part 11: Determination of field of vision

 Part 12: Determination of volume-averaged work of breathing and peak respiratory pressures

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ISO/DIS 16900-5

 Part 13: RPD using regenerated breathable gas and special application mining escape RPD;

Consolidated test for gas concentration, temperature, humidity, work of breathing, breathing resistance

and duration
 Part 14: Measurement of sound level
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DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 16900-5
Respiratory protective devices — Methods of test and test
equipment — Part 5: Breathing machine, metabolic simulator,
RPD head forms and torso, tools and verification tools
1 Scope

This part of ISO 16900 specifies the characteristics of breathing machines, metabolic simulators, RPD head

forms/torso, RPD verification tools and RPD tools that are common to RPD test laboratories. Standardization

of these items is essential for the standardization of the test methods.

Standardization of the RPD verification tools is essential for demonstrating the delivery of comparable results

in different test laboratories.

Descriptions on the use of the RPD tools for the different tests are specified in the relevant parts of

ISO 16900.
2 Normative references

The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are

indispensable for its application. 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 — Terms, definitions, graphical symbols and units of measurement

ISO/TS 16976-2, Respiratory Protective Devices — Human Factors — Part 2: Anthropometrics

ISO 17420-3, Respiratory protective devices — Performance requirements — Part 3: Thread connection

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 16972 and the following apply.

3.1
RPD head form
laboratory test head simulating human heads used in testing RPD
3.2
RPD torso
generic body form used in combination with a RPD head form used in testing RPD
3.3
Trachea tube assembly

tube that simulates the human trachea, containing ports for the measurement of pressure, carbon dioxide

content and temperature of breathed air, and interface connections permitting seating to the RPD head form,

RPD torso or alternative (benchtop) fixture
3.4
RPD head form assembly
RPD head form with trachea tube assembly included
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ISO/DIS 16900-5
3.5
Breathing machine assembly

breathing machine plus all connecting tubes, control valves and other necessary hardware leading to the

trachea tube assembly
3.6
Metabolic simulator assembly

metabolic simulator plus all connecting tubes, control valves and other necessary hardware leading to the

trachea tube assembly
3.7
RPD verification tool

test device that simulates specific performance characteristic(s) of a respiratory protective device; the

theoretical results from the test device are known, and are compared with the actual results obtained in a

given test laboratory when the test device is used with the appropriate test system in that laboratory

3.8
RPD tool
device that assists with the testing of RPD
4 Description of test equipment
4.1 RPD head forms

The five RPD head forms used for laboratory testing are based on the anthropometric measurements and

averaged head dimensions specified in ISO/TS 16976-2. Neck lengths are elongated and diameters sized in

accordance with anthropometric data to permit the sealing of RPD interfaces with neck dams. All RPD head

forms contain the same sized trachea tube assembly so that the connection between the neck and a RPD

torso or alternative fixture is identical for all sizes. For the purpose of acoustic measurements, the ears are

flat and the position of the microphones is marked. For the purposes of field of vision measurements the

positions of the pupils are marked to permit the fixing of light sources. The RPD head forms are illustrated in

Figure 1.
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ISO/DIS 16900-5
Key
1 large
2 long/narrow
3 medium
4 short/wide
5 small
Figure 1 — RPD head forms front and side view
4.1.1 RPD head form CAD files

The RPD head forms are defined by the 3-dimensional computer aided design (CAD) files derived from the

dimensions specified in ISO/TS 16976-2. CAD files of the RPD head forms and are available from the source

[2]

given in and these will permit laboratories to produce RPD head forms of the correct dimensions.

Manufactured RPD head form size can be determined by reference to the table of reference dimensions

marked by small indents, see Figure 2, index X. The reference indents are located at the left and right side of

the RPD head forms, the left and right side of the nose and the centre of the pupils. The deviation of the

manufactured RPD head form size from the source CAD file data shall be no more than ± 1 mm in any

dimension.
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ISO/DIS 16900-5
Dimension in millimetres
a a
A B C D E
Head form
(see Figure 1)
All dimensions are subject to a tolerance of ± 1
1 161 68 40 42 138
2 153 63 43 35 125
3 152 64 37 36 121
4 152 65 39 39 121
5 144 59 36 32 115

These dimensions are for verification of head size only and are not the same as the anthropometric dimensions given in

ISO 16976-2
Key
A Maximum head width
B Interpupilliary distance
C Eye to nose diagonal
D Nose breadth
E Neck diameter in cylindrical section
X Examples of reference indent

Figure 2 — Positions of the reference dimensions used to verify the RPD head form sizes

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ISO/DIS 16900-5
4.1.2 Surface finish and materials of construction

The surface finish of the RPD head forms shall be smooth and can be hard or soft. A soft surface finish shall

have a hardness between 10 Shore A and 30 Shore A. The general materials of construction of the head are

not specified. Irrespective of the surface finish of the RPD head form, the dimensions defined by the CAD file

[2] shall be met.

The materials of construction for the RPD head form for the flame and thermal exposure tests shall be metal,

ceramic or other heat-tolerant material and the surface finish shall be smooth.
4.1.3 Trachea tube assembly and interface connections

The trachea tube assembly fits to all five RPD head forms. The trachea tube component shall be

manufactured from stainless steel and may be designed so that it is inserted into all RPD head forms via the

neck opening. The connection between the mouth opening and the trachea tube assembly shall be sealed.

The connection between the RPD head form and RPD torso or alternative fixture is achieved using a

mechanical socket –see Figure 3, Figure 4 and Figure 5.

The volume of the trachea tube assembly and connecting tubes within the RPD head form and RPD torso or

alternative fixture, up to the position of the control valves shall be (500 ±150) ml. Figure 3 shows the trachea

tube assembly inside the RPD head form 1 positioned on an alternative fixture. Figure 4 shows an overlay of

all RPD head form sizes mounted on the RPD torso to demonstrate how the trachea tube assembly is

positioned inside the RPD head forms.

a) RPD head form 1 with inserted trachea tube b) Overlay of all RPD head forms 1 to 5

and control valve connection fixed positioned on positioned on alternative fixture

alternative fixture

Figure 3 — Trachea tube assembly inside RPD head form(s) positioned on an alternative fixture.

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ISO/DIS 16900-5
NOTE Overlay of all RPD head forms 1 to 5 positioned on alternative fixture

Figure 4 — Overlay of RPD head forms 1 to 5 positioned on RPD torso illustrating single size of

trachea tube assembly in RPD head forms

The dimensions of the trachea tube assembly, interface and interface socket for RPD torso or alternative

fixture are given in Figure 5.

The dimensions of the stainless steel trachea tube showing the drilled holes for the pressure pickup ring (pitot

ring) are given in Figure 6. It is deliberate that there are no holes drilled vertically top and bottom. The holes

are eliminated to prevent the possibility of liquid entering the pickup ring assembly and direct pressure taken

opposite of pressure collecting connection.

The dimensions of the pressure pickup ring sampling port assembly are shown in Figure 7.

The dimensions of the sample tubes, either for temperature measurement by insertion of a thermocouple

probe, or for CO sampling, are shown in Figure 8.
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ISO/DIS 16900-5
Dimensions in millimetres
Key
A temperature measuring port

B pressure sampling port (pitot-ring positioned over 14 holes, with a diameter of 1mm each, equally

distributed over tube cross section, excluding vertically top and bottom)
C CO sampling tube
D trachea tube
E head form fixture
F Interface screw thread
G RPD head form interface to RPD torso or alternative fixture
H connection to control valves

Figure 5 — Dimensions of the trachea tube assembly, interface and interface socket

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ISO/DIS 16900-5
Dimensions in millimetres
Key
1 Attention: No holes at this position
Figure 6 — Dimensions of trachea tube assembly: details of - trachea tube
Dimensions in millimetres
Key
1 Bayonet socket
according to ISO 1302

Figure 7 — Dimensions of trachea tube assembly: details of- pressure pickup ring (pitot-ring)

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ISO/DIS 16900-5
Dimensions in millimetres
Key
A welded
Figure 8 — Dimensions of trachea tube assembly: details of -sampleing tubes
4.2 RPD torso

The RPD torso is a holder for RPD and a support for the appropriate RPD head forms. It is used to mount an

RPD which cannot be mounted on a RPD head form alone. The overall torso design is not specified, but it

shall contain the specified interface socket assembly for the RPD head forms. The socket shall be positioned

in the RPD torso such that the centre of the trachea tube assembly at the mouth area of the RPD head form is

vertically in line with the front of the breast. The centre of the trachea tube assembly shall be at a fixed height

of (165 ±3) mm from the breastbone position. The breastbone position is located at the torso breast (50 ±3)

mm behind the front of breast (Figure 9)
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ISO/DIS 16900-5
Dimensions in millimetres
Figure 9 — Head form position in relation to torso (breast bone point)
The RPD torsos shall have the following attributes:
• Internal mounting of hoses and valves
• access to breathing hoses and valves front and back
• a closed surface, not an open wireform construction
• horizontal shoulders large enough to hold harnesses without slipping

• contain a base section to allow at least 150 mm room between the floor/table and the bottom of the

torso

Figure 10 shows a suitable RPD torso, taken from ISO 16976-2. The typical reference dimensions are derived

from averaging anthropometric dimensions of male and female populations see reference [3]

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ISO/DIS 16900-5
Dimensions in millimetres
Dimension
Key
ADULTDATA Handbook reference
All dimensions are subject
reference
to a tolerance of ± 3
A (51)
611
B (55) 437
C (59) 587
D (61) 606
E (64) 306
F (66) 919
G (68) 250
H (73) 267
I (74) 262
J (75) 804
K (82) 237
L (83) 161
M (84) 324
N (87) 1058
a [3]
Dimensions are derived from ADULTDATA Handbook
Dimension modified to correlate with RPD head form neck geometry
Key
A Height of prominent neck vertebra, (sitting) H Lower abdominal depth
B Shoulder breadth (deltoid) I Waist breadth

C Shoulder (acromion) height, (sitting) J Waist circumference – natural indentation

D Mid-shoulder height, (sitting) K Height of maximum lumbar curvature, sitting
E Chest breadth, at level of nipples L Sacral height, (sitting)
F Chest circumference, at level of nipples M Hip Breadth
G Chest depth,
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 16900-5
Première édition
2016-07-01
Appareils de protection
respiratoire — Méthodes d’essai et
équipement d’essai —
Partie 5:
Machine respiratoire, simulateur
métabolique, têtes factices et torses
APR, outils et outils de vérification
Respiratory protective devices — Methods of test and test
equipment —
Part 5: Breathing machine, metabolic simulator, RPD headforms and
torso, tools and verification tools
Numéro de référence
ISO 16900-5:2016(F)
ISO 2016
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ISO 16900-5:2016(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée

sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur

l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à

l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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ISO 16900-5:2016(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

4 Description de l’équipement d’essai ............................................................................................................................................... 2

4.1 Têtes factices pour APR ................................................................................................................................................................... 2

4.1.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 2

4.1.2 Fichiers de CAO des têtes factices pour APR ........................................................................................... 3

4.1.3 État de surface et matériaux de construction ......................................................................................... 4

4.1.4 Raccordements du tube trachéal complet et de l’interface ......................................................... 5

4.2 Torse pour APR ....................................................................................................................................................................................10

4.3 Machine respiratoire .......................................................................................................................................................................13

4.4 Simulateur métabolique ..............................................................................................................................................................14

4.5 Exigences de performance des machines respiratoires et des simulateurs métaboliques 14

4.5.1 Généralités .........................................................................................................................................................................14

4.5.2 Ventilation par minute .............................................................................................................................................14

4.5.3 Changement de réglage de la ventilation .................................................................................................15

4.5.4 Caractéristiques de sortie .....................................................................................................................................15

4.6 Outils de vérification des APR.................................................................................................................................................15

4.6.1 Généralités .........................................................................................................................................................................15

4.6.2 Orifices de vérification .............................................................................................................................................15

4.6.3 Adaptateur pour orifice de vérification ....................................................................................................16

4.6.4 Procédure de vérification du travail respiratoire .............................................................................18

4.6.5 Tube et adaptateur pour la vérification du dioxyde de carbone dans les APR .......19

4.7 Outils pour APR ...................................................................................................................................................................................21

4.7.1 Simulateur de filtre .....................................................................................................................................................21

4.7.2 Sonde d’identification pour application de force F ........................................................................

x 27

4.7.3 Sonde d’identification de la surface exposée........................................................................................28

Annexe A (informative) Méthode dynamique d’essai d’étanchéité des machines

respiratoires et des simulateurs métaboliques ................................................................................................................30

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................33

© ISO 2016 – Tous droits réservés iii
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ISO 16900-5:2016(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 appelée 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 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 comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 94, Sécurité individuelle — Vêtements

et équipements de protection, sous-comité SC 15, Appareils de protection respiratoire.

L’ISO 16900 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Appareils de protection

respiratoire — Méthodes d’essai et équipement d’essai:
— Partie 1: Détermination des fuites vers l’intérieur
— Partie 2: Détermination de la résistance respiratoire
— Partie 3: Détermination de la pénétration d’un filtre à particules

— Partie 4: Détermination de la capacité d’un filtre à gaz et essais dynamiques de migration, de désorption

et au monoxyde de carbone

— Partie 5: Machine respiratoire/simulateur métabolique/têtes factices et torses des APR, outils et outils

de vérification
— Partie 6: Résistance mécanique – Résistance des composants
— Partie 7: Méthodes d’essai pratique de performance
— Partie 8: Mesurage des débits d’air des APR filtrants à ventilation assistée
— Partie 9: Détermination de la teneur en dioxyde de carbone de l’air inhalé

— Partie 10: Résistance à la combustion, à la flamme, à la chaleur radiante et à la chaleur

— Partie 11: Détermination du champ de vision
iv © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 16900-5:2016(F)

— Partie 12: Détermination du travail respiratoire en fonction du volume respiratoire et des pics de

pressions respiratoires

— Partie 13: Appareils de protection respiratoire à gaz respirable régénéré et appareils de protection

respiratoire pour utilisation particulière telle que l’évacuation de mines – Tests consolidés pour

concentration de gaz, température, humidité, travail respiratoire, élastance, résistance respiratoire

et durée
— Partie 14: Mesurage du niveau sonore
© ISO 2016 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 16900-5:2016(F)
Appareils de protection respiratoire — Méthodes d’essai et
équipement d’essai —
Partie 5:
Machine respiratoire, simulateur métabolique, têtes
factices et torses APR, outils et outils de vérification
1 Domaine d’application

La présente partie de l’ISO 16900 spécifie les caractéristiques des machines respiratoires, des

simulateurs métaboliques, des têtes factices et torses pour APR, des outils de vérification des APR et des

outils pour APR qui sont communs aux laboratoires d’essai des APR. La normalisation de ces éléments

est essentielle à l’uniformisation des méthodes d’essai.

La normalisation des outils de vérification des APR est essentielle pour démontrer l’obtention de

résultats comparables dans les différents laboratoires d’essai.

Les descriptions relatives à l’utilisation des outils pour APR pour les différents essais sont spécifiées

dans les parties pertinentes de l’ISO 16900.
2 Références normatives

Les documents suivants, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à

l’application 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 16900-9:2015, Appareils de protection respiratoire — Méthodes d’essai et équipement d’essai —

Partie 9: Détermination de la teneur en dioxyde de carbone du gaz inhalé

ISO 16900-12:2016, Appareils de protection respiratoire — Méthodes d’essai et équipement d’essai —

Partie 12: Détermination du travail respiratoire en fonction du volume respiratoire et détermination des

pics de pressions respiratoires

ISO 16972, Appareils de protection respiratoire — Termes, définitions, symboles graphiques et unités

de mesure

ISO 17420-3, Appareils de protection respiratoire — Exigences de performances — Partie 3: Raccord

normalisé

ISO/TS 16976-2, Appareils de protection respiratoire — Facteurs humains — Partie 2: Anthropométrie

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.
3.1
tête factice pour APR

tête pour essais en laboratoire imitant une tête humaine et utilisée lors des essais sur l’APR

© ISO 2016 – Tous droits réservés 1
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ISO 16900-5:2016(F)
3.2
torse pour APR

forme générique de corps utilisée en combinaison avec une tête factice pour APR lors des essais sur l’APR

3.3
tube trachéal complet

tube qui imite la trachée humaine, comportant des orifices pour le mesurage de la pression, de la

teneur en dioxyde de carbone et de la température du gaz respirable respiré, et des raccords d’interface

permettant le montage sur la tête factice pour APR, le torse pour APR ou tout autre dispositif (fixe)

3.4
tête factice pour APR complète
tête factice pour APR incluant le tube trachéal complet
3.5
machine respiratoire complète

machine respiratoire plus l’ensemble des tubes de raccordement, robinets de réglage et autre matériel

nécessaire conduisant jusqu’au tube trachéal complet
3.6
simulateur métabolique complet

simulateur métabolique plus l’ensemble des tubes de raccordement, robinets de réglage et autre

matériel nécessaire conduisant jusqu’au tube trachéal complet
3.7
outil de vérification d’APR

dispositif d’essai qui simule la ou les caractéristiques de performance spécifiques d’un appareil de

protection respiratoire

Note 1 à l’article: Les résultats théoriques du dispositif d’essai sont connus et comparés aux résultats réels

obtenus dans un laboratoire d’essai donné lorsque le dispositif d’essai est utilisé avec le système d’essai approprié

dans ce laboratoire
3.8
outil pour APR
dispositif qui facilite les essais de l’APR
4 Description de l’équipement d’essai
4.1 Têtes factices pour APR
4.1.1 Généralités

Les cinq têtes factices pour APR utilisées pour réaliser les essais en laboratoire sont basées sur les

mesures anthropométriques et les dimensions moyennes de la tête spécifiées dans l’ISO/TS 16976-2. Les

longueurs de cou sont allongées et les diamètres adaptés conformément aux données anthropométriques

afin d’assurer l’étanchéité des interfaces pour APR avec les limites du cou. Toutes les têtes factices pour

APR comprennent un tube trachéal complet de même dimension de sorte que le raccordement entre le

cou et le torse pour APR ou tout autre dispositif fixe est identique pour toutes les tailles. Pour les besoins

des mesurages acoustiques, les oreilles sont planes et la position des microphones est marquée. Pour les

besoins des mesurages du champ de vision, les positions de pupilles sont marquées pour permettre la

fixation de sources de lumière. Les têtes factices pour APR sont représentées à la Figure 1.

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ISO 16900-5:2016(F)
Légende
1 grand
2 long/étroit
3 moyen
4 court/large
5 petit
Figure 1 — Vues de côté et de face de têtes factices pour APR
4.1.2 Fichiers de CAO des têtes factices pour APR

Les têtes factices pour APR sont définies par les fichiers de conception assistée par ordinateur (CAO)

tridimensionnelle élaborés à partir des dimensions spécifiées dans l’ISO/TS 16976-2. Les fichiers de CAO

relatifs aux têtes factices pour APR sont disponibles auprès de la source indiquée dans la Référence [3]

et permettront aux laboratoires de produire des têtes factices pour APR ayant les dimensions correctes.

Les fichiers de CAO correspondent à la géométrie finale des têtes factices pour APR 1 à 5.

Chaque tête factice pour APR fabriquée doit comporter en son sommet ou à l’arrière, un numéro de

référence correspondant à la légende de la Figure 1.

La conformité des têtes fabriquées par rapport au fichier de CAO peut être déterminée en se reportant

au tableau des dimensions de référence marquées par de petites empreintes, contenues dans les fichiers

de CAO, voir Figure 2, légende X. Ces empreintes de référence sont situées au niveau des côtés gauche et

droit des têtes factices pour APR, des côtés gauche et droit du nez et au centre des pupilles. L’écart entre

les dimensions de la tête factice pour APR fabriquée et les données du fichier source de CAO ne doit pas

être supérieur à ±1 mm pour toute dimension référencée.
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ISO 16900-5:2016(F)
Dimensions en millimètres
a a
Tête factice A B C D E
(voir Figure 1) Toutes les dimensions font l’objet d’une tolérance de ±1.
1 161 68 40 42 138
2 153 63 43 35 125
3 152 64 37 36 121
4 152 65 39 39 121
5 144 59 36 32 115

Ces dimensions sont uniquement destinées à la vérification des dimensions de la tête et ne sont pas identiques aux

dimensions anthropométriques données dans l’ISO 16976-2.
Légende
A largeur maximale de la tête
B distance interpupillaire
C diagonale entre œil et nez
D largeur du nez
E diamètre du cou dans une section cylindrique
X exemples d’empreinte de référence

Figure 2 — Positions des dimensions de référence utilisées pour vérifier les dimensions des

têtes factices pour APR
4.1.3 État de surface et matériaux de construction

Les matériaux généraux employés pour la fabrication de la tête ne sont pas spécifiés mais sont en

rapport avec la méthode d’essai dans le cadre de laquelle la tête factice est utilisée. L’état de surface des

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ISO 16900-5:2016(F)

têtes factices pour APR doit être lisse et peut être dur ou mou. Un état de surface mou doit correspondre

à une dureté comprise entre 10 Shore A et 30 Shore. La dureté de la tête factice dépend du matériau

dans lequel elle a été fabriquée. Quel que soit l’état de surface de la tête factice, les dimensions définies

dans le fichier de CAO (voir Référence [3] et Figure 2) doivent être respectées.

Les matériaux de construction de la tête factice pour APR utilisée pour les essais d’exposition à

la flamme et à la chaleur doivent être un métal, une céramique ou tout autre matériau résistant à la

chaleur et l’état de surface doit être lisse.
4.1.4 Raccordements du tube trachéal complet et de l’interface

Les cinq têtes factices pour APR utilisent le même tube trachéal complet, lequel doit être fabriqué

en acier inoxydable. Le tube trachéal complet peut être conçu de manière à pouvoir être inséré dans

toutes les têtes factices pour APR creuses, par l’ouverture du cou ou être fabriqué de façon que tous

ses composants soient fixés en permanence. Le raccordement entre l’ouverture de la bouche et le

tube trachéal complet doit être étanche. Le raccordement entre la tête factice et le torse ou tout autre

dispositif fixe est effectué à l’aide d’un manchon mécanique (voir Figures 3 à 5).

Le volume du tube trachéal complet et des tubes de raccordement à l’intérieur de la tête factice et

du torse ou du dispositif fixe jusqu’aux robinets de réglage doit être de (500 ± 150) ml. La Figure 3

a) représente le tube trachéal complet à l’intérieur de la tête factice 1 pour APR positionnée sur un

dispositif fixe. La Figure 3 b) représente une superposition de toutes les têtes factices pour APR

positionnées sur un dispositif fixe. La Figure 4 représente une superposition de toutes les tailles de tête

factice pour APR montées sur le torse pour APR afin de montrer comment le tube trachéal complet est

positionné à l’intérieur des têtes factices pour APR.

a) Tête factice 1 pour APR avec tube trachéal b) Superposition de toutes les têtes fac-

inséré et raccordement au robinet de réglage, tices 1 à 5 pour APR positionnées sur un dispo-

positionnée sur un dispositif de montage sitif de montage alternatif
alternatif

Figure 3 — Tube trachéal complet à l’intérieur d’une (de) tête(s) factice(s) pour APR

positionnée(s) sur un dispositif de montage alternatif
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ISO 16900-5:2016(F)

Figure 4 — Superposition des têtes factices 1 à 5 pour APR positionnées sur un torse pour APR

illustrant la taille unique du tube trachéal complet dans les têtes factices pour APR

Les dimensions du tube trachéal complet, de l’interface et du connecteur d’interface pour le torse pour

APR ou le dispositif fixe sont indiquées à la Figure 5.

La Figure 6 indique les dimensions du tube trachéal en acier inoxydable et montre les trous percés

pour le manchon de prise de pression (manchon de Pitot). Délibérément, aucun trou n’est percé dans

les parties verticales supérieure et inférieure. Les trous sont exclus afin d’empêcher toute possibilité

d’entrée de liquide dans le manchon de prise de pression.

Les dimensions de l’ensemble de l’orifice de prélèvement et du manchon de prise de pression sont

indiquées à la Figure 7.

Les dimensions des tubes de prélèvement, pour le mesurage de la température par insertion d’un

capteur de température ou pour l’échantillonnage de CO , sont indiquées à la Figure 8.

NOTE Il est prévu, lors de l’application de la technique d’analyse du CO à chaque respiration (ISO 16900-9,

Méthode 3), d’insérer un tube capillaire étroit dans le tube de prélèvement de CO (C à la Figure 5) pour assurer le

transfert rapide de l’échantillon d’air respiré vers l’analyseur de CO à réponse rapide.

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ISO 16900-5:2016(F)
Dimensions en millimètres
Légende
1 orifice de mesure de la température

2 orifice de prise de pression (manchon de Pitot positionné au-dessus de 14 trous ayant chacun un diamètre

de 1 mm, répartis uniformément sur la section du tube en excluant les parties verticales supérieure et inférieure)

3 tube d’échantillonnage de CO
4 tube trachéal
5 dispositif de montage pour tête factice
6 filetage d’interface

7 interface entre la tête factice pour APR et le torse pour APR ou le dispositif de montage alternatif

8 raccordement aux robinets de réglage
NOTE Tolérances conformément à l’ISO 2768-m.

Figure 5 — Dimensions du tube trachéal complet, de l’interface et du manchon d’interface

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ISO 16900-5:2016(F)
Dimensions en millimètres
Légende
Attention: aucun trou à cet endroit.
NOTE Tolérances conformément à l’ISO 2768-m.
Figure 6 — Dimensions du tube trachéal complet: détails du tube trachéal
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ISO 16900-5:2016(F)
Dimensions en millimètres
Légende
1 douille à baïonnette
a Conformément à l’ISO 1302.
NOTE Tolérances conformément à l’ISO 2768-m.

Figure 7 — Dimensions du tube trachéal complet: détails du manchon de prise de pression

(manchon de Pitot)
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ISO 16900-5:2016(F)
Dimensions en millimètres
Légende
Soudé.
Joint torique.
NOTE Tolérances conformément à l’ISO 2768-m.
Figure 8 — Dimensions du tube trachéal complet: détails des tubes de prélèvement
4.2 Torse pour APR

Le torse pour APR est un support pour l’APR et un support pour la tête factice appropriée pour APR.

Il est utilisé pour monter un APR qui ne peut pas être monté sur une tête factice seule. La conception

globale du torse pour APR n’est pas spécifiée mais il doit contenir le connecteur d’interface complet

spécifié pour les têtes factices pour APR. Le connecteur doit être positionné dans le torse pour APR de

sorte que le centre du tube trachéal complet au niveau de la zone buccale de la tête factice soit aligné

verticalement sur la face antérieure de la poitrine. Le centre du tube trachéal complet doit être à une

hauteur fixe de (165 ± 3) mm par rapport à la position du sternum. La position du sternum est située au

niveau de la poitrine (50 ± 3) mm en arrière de la face antérieure de la poitrine (Figure 9).

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ISO 16900-5:2016(F)
Dimensions en millimètres

Figure 9 — Position de la tête factice pour APR par rapport au torse pour APR (point du

sternum)
Les torses pour APR doivent avoir les attributs suivants:
— espace pour monter les tuyaux et soupapes à l’intérieur;
— accès aux tuyaux respiratoires et soupapes;
— surface fermée, pas de construction ouverte en forme de fils;

— épaules horizontales et suffisamment larges pour maintenir les harnais sans glissement;

— section de base (zone hachurée à la Figure 10) pour maintenir un espace de 150 mm entre le

plancher/la table et la partie inférieure du torse pour APR.

La Figure 10 représente un torse approprié pour APR, extrait de l’ISO 16976-2. Les dimensions de

référence caractéristiques sont dérivées des dimensions anthropométriques moyennes de populations

d’hommes et de femmes (voir Référence [4]).

La Figure 11 illustre une tête factice 1 pour APR positionnée sur un torse type pour APR avec des vues

de face, en coupe et de dos.
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ISO 16900-5:2016(F)
Dimension
Référence Référence dans le manuel
Toutes les dimensions font l’objet
clé ADULTDATA
d’une tolérance de ± 3.
A (51) 611
B (55) 437
C (59) 587
D (61) 606
E (64) 306
F (66) 919
G (68) 250
H (73) 267
I (74) 262
J (75) 804
K (82) 237
L (83) 161
M (84) 324
N (87) 1058
Les dimensions sont extraites de la Référence [4].

Dimension modifiée pour s’adapter à la géométrie du cou de la tête factice pour APR.

Légende

A hauteur de la vertèbre proéminente du cou (sujet assis) H épaisseur de l’abdomen inférieur

B largeur aux épaules (deltoïde) I largeur à la taille
C hauteur de l’épaule (acromion) (sujet assis) J tour de taille – creux naturel

D hauteur du milieu de l’épaule (sujet assis) K hauteur de la courbure lombaire maximale,

sujet assis
E largeur thoracique, au niveau des mamelons L hauteur du sacrum (sujet assis)
F périmètre thoracique, au niveau des mamelons M largeur du bassin
G épaisseur du thorax, au niveau des mamelons N tour de bassin à mi-hauteur
Figure 10 — Torse type pour APR
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Figure 11 — Tête factice 1 pour APR positionnée sur un torse type pour APR: vues de face, en

coupe et de dos
4.3 Machine respiratoire

La machine respiratoire simple de laboratoire simule la fonction d’inspiration et d’expiration humaine

en utilisant l’air du laboratoire non traité et un mouvement respiratoire sinusoïdal.

La machine respiratoire et les composants associés qui constituent la machine respiratoire complète

doivent avoir les attributs spécifiques suivants.

a) Diamètre de la tuyauterie et du tube raccordement: la conception de la tuyauterie et des soupapes

d’acheminement du système d’essai est critique, en particulier pour un mesurage précis à des

débits ventilatoires élevés. Il est recommandé d’éviter les coudes serrés à 90 degrés. Les tubes de

raccordement doivent avoir un diamètre intérieur suffisamment grand pour ne pas limiter le débit

d’air le plus élevé.

NOTE Il a été démontré que des tubes de 25 mm de diamètre ou plus suffisent pour obtenir cet attribut.

b) Étranglements dans le circuit respiratoire: l’étranglement maximal dans le circuit respiratoire, y

compris les soupapes, doit avoir une section transversale suffisamment grande pour ne pas limiter

le débit d’air le plus élevé.

NOTE Il a été démontré qu’une aire de section transversale équivalente à un tube de 20 mm de diamètre

suffit pour obtenir cet attribut.
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ISO 16900-5:2016(F)

c) Temps de réponse des soupapes actionnées de l’extérieur: lorsque des soupapes actionnées

de l’extérieur sont utilisées dans le circuit respiratoire, elles doivent avoir un temps de réponse

maximal de 5 ms à compter du déclenchement de l’ouverture/fermeture totale.

d) Volume total du tube de raccordement: le volume effectif du tube entre la sortie de la machine

respiratoire et la bouche de la tête factice pour APR ne doit pas être supérieur à 4 l.

e) Étanchéité: la machine respiratoire complète et le tube trachéal complet doivent être étanches de

sorte que la chute de vide ou de surpression ne soit pas supérieure à 0,1 kPa en 1 min pour une

surpression ou une pression négative de 2,0 kPa.

NOTE L’étanchéité peut également être vérifiée par une méthode dynamique; voir l’Annexe A.

f) Température de fonctionnement: tous les composants de la machine respiratoire complète et de

l’appareillage d’essai associé, tels que régulateurs, capteurs de pression ou mécanisme informatisé

de commande de forme de ventilation, doivent fonctionner de façon satisfaisante sur la plage de

température prévue pour les essais à effectuer.
4.4 Simulateur métabolique

Le simulateur métabolique est une machine respiratoire utilisant un mouvement respiratoire sinusoïdal,

mais ayant des ca
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.