Respiratory protective devices -- Human factors

This document contains information related to the interaction between respiratory protective devices and the human body functions of hearing and speech.

Appareils de protection respiratoire -- Facteurs humains

Le présent document contient des informations relatives aux interactions entre le port d'un appareil de protection respiratoire et les fonctions physiologiques de l'ouďe et de la parole.

General Information

Status
Published
Publication Date
05-Jan-2020
Current Stage
9092 - International Standard to be revised
Start Date
20-Apr-2021
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RELATIONS

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Technical specification
ISO/TS 16976-7:2020 - Respiratory protective devices -- Human factors
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ISO/TS 16976-7:2020 - Appareils de protection respiratoire -- Facteurs humains
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Standards Content (sample)

TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 16976-7
Second edition
2020-01
Respiratory protective devices —
Human factors —
Part 7:
Hearing and speech
Appareils de protection respiratoire — Facteurs humains —
Partie 7: Discours et audition
Reference number
ISO/TS 16976-7:2020(E)
ISO 2020
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/TS 16976-7:2020(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2020

All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, 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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Published in Switzerland
ii © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO/TS 16976-7:2020(E)
Contents Page

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

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

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

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

3 Terms and definitions, and abbreviated terms .................................................................................................................... 1

3.1 Terms and definitions ....................................................................................................................................................................... 1

3.2 Abbreviated terms ............................................................................................................................................................................... 2

4 Range of hearing and speech ................................................................................................................................................................... 2

5 Measurement of sound pressure ......................................................................................................................................................... 3

6 Physiology of the ear ........................................................................................................................................................................................ 4

6.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 4

6.2 Outer ear ....................................................................................................................................................................................................... 5

6.3 Middle ear ................................................................................................................................................................................................... 5

6.4 Inner ear ....................................................................................................................................................................................................... 6

7 Hearing loss ............................................................................................................................................................................................................... 6

7.1 Conductive hearing loss .................................................................................................................................................................. 6

7.2 Ototoxicity ................................................................................................................................................................................................... 6

7.3 Presbycusis ................................................................................................................................................................................................. 6

7.4 Noise induced hearing loss (NIHL) ....................................................................................................................................... 6

7.5 Other types of hearing loss ........................................................................................................................................................... 7

7.6 Other effects of noise ......................................................................................................................................................................... 7

7.6.1 General...................................................................................................................................................................................... 7

7.6.2 Effects on the wearer ................................................................................................................................................... 7

8 Noise exposure limits ...................................................................................................................................................................................... 9

8.1 Workplace exposure levels and durations ...................................................................................................................... 9

8.2 Peak limit value ...................................................................................................................................................................................12

9 Speech and hearing difficulties ..........................................................................................................................................................12

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................13

© ISO 2020 – All rights reserved iii
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ISO/TS 16976-7:2020(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 — Personal protective

equipment, Subcommittee SC 15, Respiratory protective devices.

This second edition cancels and replaces the first edition (ISO/TS 16976-7:2013), which has been

technically revised. The main changes compared to the previous edition are as follows:

— new definitions were added;
— introduction of references to IEC-standards;
— reference to B-weighting was removed;
— a number of references in Bibliography were removed.

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 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO/TS 16976-7:2020(E)
Introduction

For an appropriate design, selection and use of respiratory protective devices, basic physiological

demands of the user should be considered. The function of a respiratory protective device, the way

it is designed and used and the properties of its material can affect communications: either speech or

hearing or both.

This document belongs to a series of documents providing basic physiological and anthropometric data

on humans. It contains information about hearing and speech associated with wearing respiratory

protective devices.
© ISO 2020 – All rights reserved v
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TECHNICAL SPECIFICATION ISO/TS 16976-7:2020(E)
Respiratory protective devices — Human factors —
Part 7:
Hearing and speech
1 Scope

This document contains information related to the interaction between respiratory protective devices

and the human body functions of hearing and speech.
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 1999, Acoustics — Estimation of noise-induced hearing loss

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

measurement
IEC 61672, Electroacoustics — Sound Level Meters
3 Terms and definitions, and abbreviated terms

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 1999, ISO 16972 and the

following apply.
3.1.1
hearing

manner in which the brain and central nervous system recognizes and interprets sounds

3.1.2
ototoxicity
damage to hearing from overexposure to drugs or toxic substances
3.1.3
noise
unwanted sound
3.1.4
presbycusis
gradual sensorineural hearing loss due to natural ageing
© ISO 2020 – All rights reserved 1
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ISO/TS 16976-7:2020(E)
3.1.5
sound
form of energy that moves through media in waves of pressure
3.1.6
sound pressure

local pressure deviation from the ambient atmospheric pressure caused by a sound wave

Note 1 to entry: Measured in pascals (Pa).
3.1.7
RMS sound pressure

deviation from the ambient atmospheric pressure caused by a sound wave at an instant in time over a

given period of time
3.2 Abbreviated terms
SPL sound pressure level
NIHL noise induced hearing loss
TWA time-weighted average
STI speech transmission index
SII speech intelligibility index
RMS root mean square
4 Range of hearing and speech

Humans with normal hearing can usually hear sound pressure waves in a frequency range of about

20 Hz to 20 000 Hz, but the ear is most sensitive to frequencies from 500 Hz to around 4 000 Hz and

declines dramatically in sensitivity as frequencies drop below 500 Hz. Figure 1 depicts the frequency

response and sound pressure level response of human hearing and speech. The frequency range is

affected by ageing as explained further in 7.3.
2 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO/TS 16976-7:2020(E)
Key
X logarithmic sale of frequency (Hz)
Y sound pressure level (dB)
1 pain threshold
2 range of speech
3 hearing threshold
Figure 1 — Range of human hearing and speech
5 Measurement of sound pressure

The measurement of sound pressure is carried out using a sound level meter which shall meet the

requirements of IEC 61672.

The sound pressure level (SPL) is the logarithmic ratio of the sound pressure to a reference sound

pressure and is expressed in decibels (dB) by Formula (1)
p 
RMS
L =20log (1)
 
p 10
 
where
L is the sound pressure level, in dB,
p is the root mean square (RMS) sound pressure, in Pa,
RMS
p is the sound reference pressure, in Pa.

In air, the reference sound pressure is 20 μPa. That reference is based on the average human threshold

of hearing at a frequency of 1 000 Hz.

When measuring sound pressure level as it relates to human perception, weighting factors, as given

in IEC 61672, are used to represent human loudness perception at different frequencies. The most

common is the A weighted sound measurement which approximates the human loudness perception at

phon (40 dB at 1 000 Hz) and is expressed as dBA. Examples of some typical sound levels are:

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ISO/TS 16976-7:2020(E)
Library 40 dBA
Normal conversation 60 dBA
Traffic noise 80 dBA
Metal shop 100 dBA
Siren 120 dBA
Jet engine 140 dBA

A perceived difference in sound level occurs at approximately 3 dB, and a perceived doubling of sound

volume occurs with a 10 dB increase in sound pressure level.

Another sound weighting is the C-weighting, which approximates the human loudness perception at

100 phon.
6 Physiology of the ear
6.1 General

The human ear is the sense organ that detects sounds and changes the pressure waves into a signal of

nerve impulses that is sent to the brain. The ear not only receives and converts sound but also plays a

major role in the sense of balance and body position.

As shown in Figure 2, the ear is usually described in three sections: the outer ear (key 1), middle ear

(key 2) and inner ear (key 3).
4 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO/TS 16976-7:2020(E)
Key
1 outer ear 10 oval window
2 middle ear 11 semi-circular canals
3 inner ear 12 vestibular nerve
4 pinna 13 cochlear nerve
5 external auditory channel 14 cochlea
6 tympanic membrane 15 Eustachian tube
7 malleus 16 round window
8 incus 17 tympanic cavity
9 stapes
Figure 2 — Physiological ear terms
6.2 Outer ear

The outer ear is the most external portion of the ear. The outer ear includes the pinna (also called

auricle), the ear canal, and the very most superficial layer of the ear drum (also called the tympanic

membrane). In humans, the only visible portion of the ear is the outer ear. The outer ear does help get

sound (and imposes filtering), but the ear canal is very important. Unless the canal is open, hearing will

be damped. Ear wax (cerumen) is produced by glands in the skin of the outer portion of the ear canal.

The outer ear ends at the most superficial layer of the tympanic membrane.

The pinna helps direct sound through the ear canal to the tympanic membrane (eardrum).

6.3 Middle ear

The middle ear, an air-filled cavity behind the ear drum (tympanic membrane), includes the three ear

bones or ossicles: the malleus (or hammer), incus (or anvil), and stapes (or stirrup). The opening of

the Eustachian tube is also within the middle ear. The three bones are arranged so that movement

© ISO 2020 – All rights reserved 5
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ISO/TS 16976-7:2020(E)

of the tympanic membrane causes movement of the malleus, which causes movement of the incus,

which causes movement of the stapes. When the stapes footplate pushes on the oval window, it causes

movement of fluid within the cochlea (a portion of the inner ear).

In humans the middle ear (like the ear canal) is normally filled with air. Unlike the open ear canal,

however, the air of the middle ear is not in direct contact with the atmosphere outside the body. The

Eustachian tube connects from the chamber of the middle ear to the back of the pharynx.

The arrangement of the tympanic membrane and ossicles works to efficiently couple the sound from the

opening of the ear canal to the cochlea. There are several simple mechanisms that combine to increase

the sound pressure.

— The first is the “hydraulic principle”. The surface area of the tympanic membrane is many times that

of the stapes footplate. Sound energy strikes the tympanic membrane and is concentrated to the

smaller footplate.

— A second mechanism is the “lever principle”. The dimensions of the articulating ear ossicles lead to

an increase in the force applied to the stapes footplate compared with that applied to the malleus.

— A third mechanism channels the sound pressure to one end of the cochlea and protects the other

end from being struck by sound waves. In humans, this is called “round window protection”.

6.4 Inner ear

The inner ear includes both the organ of hearing (the cochlea) and a sense organ that is attuned to the

effects of both gravity and motion (labyrinth or vestibular apparatus). The balance portion of the inner

ear consists of three semi-circular canals and the vestibule. When sound strikes the ear drum, the

movement is transferred to the footplate of the stapes, which presses into one of the fluid-filled ducts of

the cochlea. The fluid inside this duct is moved, flowing against the receptor cells of the cochlear nerve,

which fire. These stimulate the spiral ganglion, which sends information through the auditory portion

of the eighth cranial nerve to the brain.
7 Hearing loss
7.1 Conductive hearing loss

Abnormalities such as impacted ear wax (occlusion of the external ear canal), fixed or missing ossicles,

or holes in the tympanic membrane generally produce conductive hearing loss. Conductive hearing loss

may also result from middle ear inflammation causing fluid build-up in the normally air-filled space. In

some cases conductive hearing loss is reversible.
7.2 Ototoxicity

A number of drugs in clinical use and some substances at the work place (e.g. styrol) are considered

“ototoxic” and have the potential to cause damage to hearing as a side effect, especially in combination

with noise exposure. Hearing loss caused by ototoxic drugs can be reversible or permanent.

7.3 Presbycusis

Hearing loss caused by natural aging affects the higher frequencies making word recognition difficult,

see Clause 8. It is permanent.
7.4 Noise induced hearing loss (NIHL)

NIHL is caused by exposure to sound levels or durations that damage the hair cells of the cochlea. Initially,

the noise exposure may cause a temporary threshold shift, that is, a decrease in hearing sensitivity that

typically returns to its former level within a few minutes to a few hours. Repeated exposures lead to a

permanent threshold shift, which is an irreversible sensorineural hearing loss. Hearing loss has causes

6 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO/TS 16976-7:2020(E)

other than occupational noise exposure. Hearing loss caused by exposure to nonoccupational noise is

collectively called sociocusis. It includes recreational and environmental noises (e.g. loud music, guns,

power tools, and household appliances) that affect the ear the same as occupational noise. Combined

exposures to noise and certain physical or chemical agents (e.g. vibration, organic solvents, carbon

[34][35]

monoxide, ototoxic drugs, and certain metals) appear to have synergistic effects on hearing loss

[36][37][39][40][42][43]

. Conductive hearing losses, as opposed to sensorineural hearing losses, are usually

traceable to diseases of the outer and middle ear.
7.5 Other types of hearing loss
For more information on other types of hearing loss, see ISO 1999.
7.6 Other effects of noise

Noise exposure is also associated with nonauditory effects such as psychological stress and disruption

[42][43][44]

of job performance and possibly hypertension. See References [45] to [57]. Noise may also be a

[58][59][60][61]
contributing factor in industrial accidents .
7.6.1 General

Hearing loss from long term exposure to noise has been recognized as a hazard. The effects of noise

can include increased st
...

SPÉCIFICATION ISO/TS
TECHNIQUE 16976-7
Deuxième édition
2020-01
Appareils de protection
respiratoire — Facteurs humains —
Partie 7:
Discours et audition
Respiratory protective devices — Human factors —
Part 7: Hearing and speech
Numéro de référence
ISO/TS 16976-7:2020(F)
ISO 2020
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ISO/TS 16976-7:2020(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2020

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, 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, 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.

ISO copyright office
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Fax: +41 22 749 09 47
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Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés
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ISO/TS 16976-7:2020(F)
Sommaire Page

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

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d'application ................................................................................................................................................................................... 1

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

3 Termes, définitions et abréviations .................................................................................................................................................. 1

3.1 Termes et définitions ......................................................................................................................................................................... 1

3.2 Abréviations .............................................................................................................................................................................................. 2

4 Gamme de fréquences pour l'ouïe et la parole ..................................................................................................................... 2

5 Mesurage de la pression acoustique ................................................................................................................................................ 3

6 Physiologie de l'oreille ................................................................................................................................................................................... 4

6.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 4

6.2 Oreille externe ......................................................................................................................................................................................... 5

6.3 Oreille moyenne ..................................................................................................................................................................................... 5

6.4 Oreille interne .......................................................................................................................................................................................... 6

7 Perte d’audition ..................................................................................................................................................................................................... 6

7.1 Perte auditive conductive .............................................................................................................................................................. 6

7.2 Ototoxicité ................................................................................................................................................................................................... 6

7.3 Presbyacousie .......................................................................................................................................................................................... 7

7.4 Perte d'audition due au bruit (NIHL) .................................................................................................................................. 7

7.5 Autres types de perte auditive ................................................................................................................................................... 7

7.6 Autres effets du bruit ......................................................................................................................................................................... 7

7.6.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 7

7.6.2 Conséquences sur les personnes concernées ......................................................................................... 7

8 Limites d'exposition au bruit .................................................................................................................................................................. 9

8.1 Niveaux et durées d'exposition sur le lieu de travail ............................................................................................. 9

8.2 Valeur limite maximale .................................................................................................................................................................12

9 Difficultés d'audition concernant la parole et l’audition ........................................................................................12

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................14

© ISO 2020 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/TS 16976-7:2020(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/ foreword .html.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 94, Sécurité individuelle — Équipement

de protection individuelle, sous-comité SC 15, Appareils de protection respiratoire.

Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO/TS 16976-7:2013), qui a fait l’objet

d’une révision technique. Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les

suivantes:
— l’ajout de nouvelles définitions;
— l’introduction de références à des normes IEC;
— la suppression de la référence faite à la pondération B;
— la suppression d’un certain nombre de références de la Bibliographie.

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 https:// www .iso .org/ fr/ members .html.
iv © ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO/TS 16976-7:2020(F)
Introduction

Il convient de prendre en compte les exigences physiologiques fondamentales de l'utilisateur

pour la conception, le choix et l'utilisation appropriés des appareils de protection respiratoire. Le

fonctionnement d'un appareil de protection respiratoire, la manière dont il est conçu et utilisé et les

propriétés du matériau qui le constitue peuvent gêner la communication en affectant l'ouïe, la parole ou

les deux.

Le présent document fait partie d'une série de documents fournissant des données physiologiques et

anthropométriques élémentaires relatives à l'être humain. Il contient des informations concernant

l'incidence sur l'ouïe et la parole du port d'appareils de protection respiratoire.

© ISO 2020 – Tous droits réservés v
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SPÉCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 16976-7:2020(F)
Appareils de protection respiratoire — Facteurs
humains —
Partie 7:
Discours et audition
1 Domaine d'application

Le présent document contient des informations relatives aux interactions entre le port d'un appareil de

protection respiratoire et les fonctions physiologiques de l'ouïe et de la parole.

2 Références normatives

Les documents suivants cités dans le texte 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 1999, Acoustique — Estimation de la perte auditive induite par le bruit

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

de mesure
IEC 61672, Électroacoustique — Sonomètres
3 Termes, définitions et abréviations

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 http:// www .electropedia .org/
3.1 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions donnés dans l’ISO 1999, l’ISO 16972

ainsi que les suivants s’appliquent.
3.1.1
ouïe

fonction/capacité permettant au cerveau et au système nerveux central de reconnaître et d'interpréter

les sons
3.1.2
ototoxicité

détérioration de l'ouïe due à une surexposition à des substances médicamenteuses ou toxiques

3.1.3
bruit
son indésirable
© ISO 2020 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO/TS 16976-7:2020(F)
3.1.4
presbyacousie
perte neuro-sensorielle progressive d'audition ou d'ouïe liée à l'âge
3.1.5
son
forme d'énergie qui se déplace par ondes de pression
3.1.6
pression acoustique

variation locale de pression par rapport à la pression atmosphérique ambiante causée par une onde

Note 1 à l'article: mesurée en pascals (Pa).
3.1.7
valeur efficace de pression acoustique

variation de la pression atmosphérique ambiante causée par une onde sonore à un moment donné sur

une période donnée
3.2 Abréviations
SPL niveau de pression acoustique
NIHL perte d'audition due au bruit
TWA moyenne pondérée dans le temps
STI indice de transmission de la parole
SII indice d’intelligibilité de la parole
RMS valeur efficace
4 Gamme de fréquences pour l'ouïe et la parole

Un être humain doté d’une ouïe normale peut généralement percevoir des ondes de pression acoustique

dans une gamme de fréquences approximativement comprise entre 20 Hz et 20 000 Hz, mais l'oreille

est plus sensible à une fréquence comprise entre 500 Hz et 4 000 Hz environ, et sa sensibilité décroît

considérablement lorsqu'il s'agit de fréquences inférieures à 500 Hz. La Figure 1 illustre la réponse

en fréquence et la réponse du niveau de pression acoustique de l'ouïe et de la parole. La gamme de

fréquences est affectée par le vieillissement, comme expliqué en 7.3.
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Légende
X échelle logarithmique de la fréquence (Hz)
Y niveau de pression acoustique (dB)
1 seuil de douleur
2 gamme de fréquences de la parole
3 seuil d'audition
Figure 1 — Gamme de fréquences de l'ouïe et de la parole chez l'être humain
5 Mesurage de la pression acoustique

Le mesurage de la pression acoustique s’effectue à l’aide d’un sonomètre qui doit satisfaire aux exigences

de l’IEC 61672.

Le niveau de pression acoustique (SPL) est le rapport logarithmique de la pression acoustique à une

pression acoustique de référence; il s'exprime en décibels (dB) selon la Formule (1):

p 
RMS
L =20log (1)
 
p 10
 
L est le niveau de pression acoustique, en dB;
p est la pression acoustique efficace (RMS), en Pa;
RMS
p est la pression acoustique de référence, en Pa.

Dans l'air, la pression acoustique de référence est de 20 μPa. Cette référence est fondée sur le seuil

moyen d'audition à une fréquence de 1 000 Hz chez l'être humain.

Pour la mesure du niveau de pression acoustique lié à la perception humaine, des facteurs de

pondération, tels que décrits dans l’IEC 61672, sont utilisés pour représenter la perception sonore

humaine à différentes fréquences. Le plus courant est la mesure du son pondéré A qui se rapproche

de la perception sonore humaine en phones (40 dB à 1 000 Hz) et qui s’exprime en dBA. Exemples de

niveaux sonores types:
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Bibliothèque 40 dBA
Conversation normale 60 dBA
Bruits de circulation 80 dBA
Atelier de travail des métaux 100 dBA
Sirène 120 dBA
Moteur à réaction 140 dBA

Une différence de niveau sonore est perçue à environ 3 dB, et un doublement du volume sonore est

perçu lorsque le niveau de pression acoustique augmente de 10 dB.

Un autre type de pondération du son est la pondération C, qui se rapproche de la perception sonore

humaine à 100 phones.
6 Physiologie de l'oreille
6.1 Généralités

L'oreille humaine est l'organe sensoriel qui détecte les sons et transforme les ondes de pression en un

signal d'impulsions nerveuses qui est envoyé au cerveau. Non seulement l'oreille reçoit et convertit les

sons, mais elle joue également un rôle essentiel pour le sens de l'équilibre et la posture.

Comme le montre la Figure 2, l'oreille est généralement représentée en trois sections: oreille externe (1),

oreille moyenne (2) et oreille interne (3).
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Légende
1 oreille externe 10 fenêtre ovale
2 oreille moyenne 11 canaux semi-circulaires
3 oreille interne 12 nerf vestibulaire
4 pavillon 13 nerf cochléaire
5 canal auditif externe 14 cochlée
6 membrane tympanique 15 trompe d'Eustache
7 malléus 16 fenêtre ronde
8 incus 17 caisse du tympan
9 stapès
Figure 2 — Termes relatifs à la physiologie de l'oreille
6.2 Oreille externe

L'oreille externe est la partie la plus extérieure de l'oreille. Elle inclut le pavillon (également appelé

auricule), le conduit auditif et la couche la plus superficielle du tympan (également appelé membrane

tympanique). Chez l'être humain, la seule partie visible de l'oreille est l'oreille externe. L'oreille externe

aide effectivement à percevoir les sons (et exerce un filtrage), mais le conduit auditif joue un rôle très

important. Si le conduit n'est pas ouvert, les sons perçus seront assourdis. Le cérumen est produit par

des glandes situées dans la peau de la partie extérieure du conduit auditif. L'oreille externe se termine

au niveau de la couche la plus superficielle de la membrane tympanique.

Le pavillon aide à diriger le son dans le conduit auditif jusqu'à la membrane tympanique (tympan).

6.3 Oreille moyenne

L'oreille moyenne, qui est une cavité remplie d'air située derrière le tympan (membrane tympanique),

inclut les trois osselets de l'ouïe: le malléus (ou marteau), l'incus (ou enclume) et le stapès (ou étrier).

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L'ouverture de la trompe d'Eustache se trouve également dans l'oreille moyenne. Les trois osselets sont

disposés de sorte qu'un mouvement de la membrane tympanique entraîne un mouvement du malléus,

qui entraîne un mouvement de l'incus, qui entraîne un mouvement du stapès. Lorsque la base de l'étrier

exerce une poussée sur la fenêtre ovale, elle entraîne un mouvement de fluide à l'intérieur de la cochlée

(qui fait partie de l'oreille interne).

Chez l'être humain, l'oreille moyenne (tout comme le conduit auditif) est normalement remplie d'air.

Cependant, contrairement au conduit auditif ouvert, l'air de l'oreille moyenne n'est pas en contact

direct avec l'atmosphère, à l'extérieur du corps. La trompe d'Eustache s'étend de la chambre de l'oreille

moyenne à l'arrière du pharynx.

La disposition de la membrane tympanique et des osselets permet de transmettre efficacement le son

entre l'ouverture du conduit auditif et la cochlée. Plusieurs mécanismes simples se combinent pour

augmenter la pression acoustique.

— Le premier est le «principe hydraulique». La surface de la membrane tympanique est égale à

plusieurs fois celle de la base de l'étrier. L'énergie acoustique heurte la membrane tympanique et se

concentre sur le petit étrier.

— Un deuxième mécanisme est le «principe du levier». Les dimensions des osselets articulés de l'oreille

induisent une augmentation de la force appliquée à la base de l'étrier par comparaison avec celle

appliquée au malléus.

— Un troisième mécanisme canalise la pression acoustique vers une extrémité de la cochlée et protège

l'autre extrémité des ondes acoustiques. Chez l'être humain, ce mécanisme est appelé «protection

de la fenêtre ronde».
6.4 Oreille interne

L'oreille interne comprend à la fois l'organe de l'ouïe (cochlée) et un organe sensoriel qui s’adapte aux

effets de la gravité et du mouvement (labyrinthe ou appareil vestibulaire). La partie de l'oreille interne

associée à l'équilibre est constituée de trois canaux semi-circulaires et du vestibule. Lorsque le son

atteint le tympan, le mouvement est transféré à la base de l'étrier, qui exerce une pression dans un des

conduits de la cochlée remplis de fluide. Le fluide qui se trouve dans le conduit est mis en mouvement et

s'écoule contre les cellules réceptrices du nerf cochléaire, ce qui provoque leur étirement. Ces cellules

stimulent le ganglion spiral, qui envoie l'information au cerveau par la partie auditive du huitième nerf

crânien.
7 Perte d’audition
7.1 Perte auditive conductive

Des anomalies telles que l’accumulation de cérumen (occlusion du conduit auditif externe), des osselets

calcifiés ou manquants, ou une perforation de la membrane tympanique, provoquent généralement une

perte auditive conductive. Celle-ci peut également résulter d'une inflammation de l'oreille moyenne

ayant entraîné une formation de fluide dans la cavité normalement remplie d'air. Dans certains cas, la

perte auditive conductive est réversible.
7.2 Ototoxicité

Un certain nombre de médicaments d'usage clinique et certaines substances utilisées en milieu

professionnel (par exemple, le styrol) sont considérés comme ototoxiques et peuvent avoir pour effet

secondaire une détérioration de l’audition, notamment lorsque ces médicaments ou substances sont

associés à une exposition au bruit. La perte d'audition liée à la prise de médicaments ototoxiques peut

être réversible ou permanente.
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7.3 Presbyacousie

La perte d’audition liée à l'âge affecte les fréquences élevées, entraînant des difficultés de compréhension

de la parole; voir Article 8. Cette perte est permanente.
7.4 Perte d'audition due au bruit (NIHL)

La perte d’audition liée au bruit est due à l'exposition à des niveaux sonores de plus ou moins longue

durée, qui ont endommagé les cellules ciliées de la cochlée. L'exposition au bruit peut tout d'abord

entraîner un déplacement temporaire du seuil, c'est-à-dire une diminution de l'acuité auditive, avec un

retour à la normale en quelques minutes ou quelques heures. Des expositions répétées entraînent un

déplacement permanent du seuil et, par conséquent, une perte d'audition neurosensorielle irréversible.

La perte d'audition a d'autres causes que l'exposition au bruit en milieu professionnel. La perte d'audition

liée à l'exposition au bruit en milieu non professionnel est communément appelée «socioacousie». Celle-

ci concerne notamment les bruits engendrés par les loisirs ou par l'environnement (musique à un niveau

sonore excessif, armes à feu, outils à moteur, appareils ménagers, par exemple) qui agressent l'oreille

au même titre que le bruit en milieu professionnel. Des expositions combinées au bruit et à certains

agents physiques ou chimiques (vibrations, solvants organiques, monoxyde de carbone, médicaments

ototoxiques et certains métaux) semblent engendrer des effets synergiques sur la détérioration de

[34][35][36][37][39][40][42][43]
l’audition . Contrairement à la perte d'audition neurosensorielle, la perte

d'audition conductive peut généralement être associée à une affection de l'oreille externe ou moyenne.

7.5 Autres types de perte auditive

Pour toute information complémentaire concernant d'autres types de perte auditive, voir l’ISO 1999.

7.6 Autres effets du bruit

L'exposition au bruit est également associée à des effets ne concernant pas l'audition, comme le stress et

[42][43][44]

la perte d'efficacité professionnelle , voire l'hypertension. Voir références [45] à [57]. Le bruit

[58][59][60][61]
peut aussi être un facteur contribuant à la survenue d'accidents industriels .
7.6.1 Généralités

La perte d’audition due à une exposition prolongée au bruit a été reconnue comme risque. Stress accru,

troubles des fonctions cardiovasculaires (hypertension, modification de la pression sanguine et/ou de

la fréquence cardiaque), gêne, troubles du sommeil et troubles psychiques peuvent notamment être des

conséquences du bruit. En milieu professionnel, les problèmes de communication orale font notamment

partie des effets du bruit non associés à l’audition.
7.6.2 Conséquences sur les personnes concernées
7.6.2.1 Effets physiologiques

Les conséquences physiologiques du bruit peuvent être temporaires ou permanentes.

Exemples de conséquences physiologiques:

— réponse spontanée à un bruit fort: les muscles sont appelés à protéger le système auditif;

— réponse par tension musculaire: les muscles ont tendance à se contracter en présence d’un bruit fort

en continu;

— réflexes respiratoires; le rythme respiratoire a tendance à se modifier en présence d’un bruit;

— modifications du battement cardiaque, et

— modifications du diamètre des vaisseaux sanguins, en particulier les vaisseaux cutanés.

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7.6.2.2 Effets sur les performances
Les effets sur les performances peuvent par exemple concerner:
a) l’intelligibilité de la parole.

Le bruit interfère avec la compréhension des paroles prononcées par d’autres personnes, notamment

lorsqu'il s’agit d’entendre des consignes de sécurité au travail. Par exemple, discussions en face à face,

conversations téléphoniques, signaux de danger/d’avertissement audibles et paroles diffusées via un

système de sonorisation font partie de ce type d’échange.

Pour qu’elle soit intelligible, une parole doit avoir un niveau sonore supérieur à celui du bruit de fond

perçu par l’oreille de l’auditeur. Les personnes dont la perte auditive passerait inaperçue en d’autres

circonstances peinent à comprendre les mots prononcés dans un environnement bruyant.

Dans un environnement de travail bruyant, les employés parviennent, quoique difficilement, à discuter

pendant un court moment en se tenant à un mètre de distance lorsque le bruit atteint 78 dB(A). En cas

de conversation prolongée, le bruit de fond doit être inférieur à 78 dB(A).

Dans un environnement de travail où le bruit de fond n’excède pas 55 dB(A) à 60 dB(A), les employés

peuvent facilement se tenir à une distance comprise entre 2 m et 4 m (voir Tableau 1).

Tableau 1 — Communication orale par rapport au niveau sonore d'un bruit de fond
Type de (50 à 70) dB(A) (70 à 90) dB(A) (90 à 100) dB(A) (100 à 130) dB(A)
Communication

Face-à-face Élévation du volume Volume de la voix Volume de la voix De très difficile

(parole non de la voix à une très élevé ou cri au maximum à à impossible, même à

amplifiée) distance supérieure à une distance une distance une distance de 1 cm

à 2 m supérieure supérieure
à 50 cm à 25 cm
Téléphone De satisfaisant De difficile à Utilisation d'un Utilisation d’un
à légèrement insatisfaisant commutateur de équipement spécial
difficile parole et d’une
cabine isolée sur le
plan acoustique
Système Satisfaisant Utilisation Utilisation du Utilisation du
d’interphone insatisfaisante haut-parleur haut-parleur
du haut-parleur impossible impossible

Type d’écouteur Tout type Utilisation de tout Utilisation de tout Utilisation d’écouteurs

en complément type d’écouteur type d’écouteur intra-auriculaires
du haut-parleur dans un serre-tête (bouchons) ou de
ou un casque, sauf casques audios;
le type de conduc- efficacité jusqu’à
tion osseuse (ossi- 120 dB(A) pour une utili-
vibrateur) sation de courte durée
Système de Satisfaisant De satisfaisant Difficile Très difficile
sonorisation à difficile
Type de Tout type Tout type Tout type de Microphone anti-bruit
microphone microphone anti- de bonne qualité
nécessaire bruit

NOTE Les informations données dans ce tableau ont été compilées d’après les données de la Référence [32]. Bien qu'il

s’agisse d'une référence ancienne, aucune information récente venant modifier ces exemples n’a été trouvée.

b) Gêne

Dans un environnement bruyant, les gens préfèrent généralement réduire l’intensité du bruit, éviter ce

bruit ou quitter l’environnement bruyant si c’est possible. Ce même bruit peut gêner certaines personnes,

tandis que d’autres le trouveront supportable. Il n’existe aucune relation établie entre le degré de gêne

ou le caractère désagréable du bruit et le risque d’effets secondaires sur la santé. Par exemple, une

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musique à très haut volume peut être agréable pour un groupe de personnes et désagréable pour un

autre. Toutefois, ces deux groupes de personnes sont exposés au même risque.

Outre l’intensité du son, plusieurs autres facteurs contribuent à une sensation de gêne. Le Tableau 2 ci-

dessous liste des exemples de ces facteurs.

Tableau 2 — Facteurs ayant une incidence sur la gêne individuelle causée par le bruit

Domaines concernés Facteurs
Facteurs acoustiques primaires Niveau sonore
Fréquence
Durée
Facteurs acoustiques secondaires Complexité spectrale
Fluctuations du niveau sonore
Fluctuations de la fréquence
Temps de montée du bruit
Localisation de la physiologie de la source de bruit
Facteurs non-acoustiques Adaptation et expérience antérieure
Manière dont l’activité de l’auditeur influe sur
la gêne occasionnée
Prévisibilité du moment où survient un bruit
Question de la nécessité du bruit
Différences individuelles et personnalité

NOTE Les informations données dans ce tableau ont été compilées d’après les données de la

Référence [32]. Bien qu'il s’agisse d'une référence ancienne, aucune information récente venant

modifier ces exemples n’a été trouvée.
c) Interférence en milieu profession
...

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