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Contexte
De nombreux travailleurs sont quotidiennement exposés au bruit et à des vibrations dans le cadre de leur travail. Il est bien connu que l’exposition prolongée à des niveaux de bruit élevés mène à des pertes auditives et à des problèmes de surdité importants. En matière de prévention, des actions peuvent être engagées soit sur la source du bruit, soit sur l’environnement où s’effectue la propagation sonore ou encore au niveau du travailleur par l’intermédiaire d’équipements de protection individuelle. En ce qui concerne les vibrations, celles-ci peuvent être transmises par l’intermédiaire d’outils portatifs vibrants (ex. meuleuses, marteaux burineurs, perceuses) ou encore lors de la conduite de véhicules sur des surfaces plus ou moins irrégulières (ex. engins forestiers, chariots élévateurs, camions, autobus). Le premier cas implique l’exposition à des vibrations main-bras dont les principaux effets sont regroupés sous le nom de syndrome des vibrations main-bras, incluant les atteintes vasculaire (phénomène de Raynaud), neurologique et musculo-squelettique affectant les membres supérieurs. Le deuxième cas implique plus précisément l’exposition à des vibrations globales du corps qui représente un facteur de risque dans l’étiologie des douleurs du bas du dos et des lésions dégénératives de la colonne vertébrale.

Objectifs
La recherche dans le champ « Bruit et vibrations » est orientée principalement sur les aspects techniques de l’exposition au bruit industriel et aux vibrations main-bras et globales du corps. En matière de bruit, il s’agit de mener des actions en parallèle sur tous les maillons de la chaîne (source, milieu de propagation et travailleur). Ceci consiste à proposer des outils métrologiques ou de simulations pour aider les intervenants en milieu de travail à mieux diagnostiquer les problèmes et évaluer l’exposition sonore, à mettre en place les bonnes solutions de réduction du bruit et enfin à améliorer la communication dans le bruit pour prévenir les risques d’accident. En matière de vibrations, il s’agit de mieux caractériser les risques induits par les outils portatifs, l’opération de machines industrielles ainsi que la conduite de différentes catégories de véhicules. Les recherches visent aussi à mieux évaluer, sélectionner et concevoir les solutions antivibratiles tout en incluant certains éléments liés à la biodynamique pour mieux comprendre le comportement du corps humain lorsque soumis à un environnement vibratoire. Les recherches sont réalisées en laboratoire ou sur le terrain avec les deux composantes expérimentale et modélisation. Elles visent avant tout à diminuer les risques d’atteinte à la santé chez les travailleurs exposés (ex. surdité, syndrome des vibrations main-bras, lombalgies).

Axes de recherches

Vibrations:

• Caractérisation de l’exposition aux vibrations et d’environnements vibratoires;
• Outils d’aide au choix et à la conception de machines moins vibrantes et de produits antivibratiles (sièges, gants, poignée antivibratile);
• Relation dose-effets et biodynamique du corps humain.
 

Orientations privilégiées
L’accent est mis sur les outils de diagnostic de l’exposition au bruit et aux vibrations dans les lieux de travail ainsi que des outils d’aide à l’évaluation et à la conception de moyens techniques à mettre en œuvre pour limiter l’exposition. Des efforts de recherche plus fondamentaux sont en particulier accomplis afin de mieux comprendre l‘interaction du travailleur avec le champ sonore environnant (comportement acoustique des protecteurs auditifs couplés à l’oreille, communication dans le bruit), les réactions du corps lorsque soumis aux vibrations, élucider les relations exposition-réponse et évaluer l’effet de variables indépendantes (ex. posture, force de préhension) sur la dose vibratoire.

Les programmations thématiques pour le champ abordent les aspects bruit et vibration de façon équilibrée. Elles s’appuient sur les réflexions issues d’un colloque sur le bruit et sur les vibrations main-bras organisés respectivement en mars 2007 et en Septembre 2008. Outre la diffusion de connaissance, ces colloques ont permis en effet de faire émerger les besoins du milieu et de proposer à la fois des axes et des thèmes de recherche prioritaires en adéquation avec ces besoins. Les programmations thématiques associées au bruit couvrent les trois niveaux de la chaîne du bruit (la source, le milieu de propagation et le travailleur). Celle relative aux vibrations porte sur l'exposition aux vibrations mains-bras. Une autre concernant les vibrations globales du corps et en particulier les sièges à suspension est en cours de définition. Les programmations thématiques du champ sont au nombre de trois :

• Outils portatifs (bruit et vibrations) ;
• Propagation sonore en milieu de travail (bruit);
• Protection auditive (bruit).

Nos moyens  
Dans le domaine du bruit, l’équipe dispose des appareils de mesure de base : dosimètres, sonomètres, microphones, ces derniers pouvant être liés au système d’analyse PULSE de B&K ou au système 01dB. Le champ possède également une sonde intensimétrique B&K. Une activité de recherche qui vient de démarrer permettra à l’IRSST de se doter d’un système de cartographie d’intensité acoustique avec capteur de position intégré permettant de faire l’identification des sources de bruit et de mesurer leur puissance acoustique. Les chercheurs du champ ont accès à une chambre anéchoïque de dimensions réduites utilisée à des fins d’étalonnage des appareils de mesure de bruit pour l’ensemble des intervenants du réseau SST au Québec. Le service de laboratoire qui gère cette chambre détient une accréditation CLAS (Calibration Laboratory Assessment Service) du Conseil canadien des normes, attestant ainsi d’un haut standard de précision et de qualité de ses méthodes et équipements. Enfin, un partenariat avec l’École de Technologie Supérieure (ÉTS) est actuellement en cours de création pour mettre en place une infrastructure expérimentale commune IRSST/ÉTS pour mener à bien les études de recherche de l’IRSST et de l’ÉTS portant sur l’acoustique, en particulier sur le bruit et les vibrations mécaniques qui le génèrent ou en résultent. Cette infrastructure constituée d’une chambre semi-anéchoique (100m3) couplée à une chambre réverbérante (216m3) se situera dans les locaux de l’ÉTS. Les chercheurs de l’équipe ont développé plusieurs logiciels de recherche :

• code de calcul vibroacoustique basé sur la SEA
• code de prédiction des performances acoustiques des encoffrements de machine
• code de prédiction du champ acoustique dans les locaux basé sur la méthode des sources images
• code de calcul de la perte par transmission acoustique en champ diffus des orifices rectangulaires et circulaires

Ils ont également accès à des outils numériques de type éléments finis et éléments finis de frontière.

Sur le plan de l’exposition aux vibrations globales du corps, l’équipe dispose d’un simulateur de vibrations permettant de reproduire les vibrations verticales de diverses catégories de véhicules, évaluer l’efficacité des sièges et étudier le comportement du corps humain lorsque soumis à des vibrations. Le simulateur comporte une plateforme montée sur deux vérins hydrauliques procurant une course totale de ±100 mm. La réponse utile en basse fréquence du système s’étend jusqu’à 25Hz. L’équipe bénéficie également de deux systèmes multi-canaux d’acquisition et d’analyse de signaux vibratoires et acoustiques (PULSE et 01dB).

Pour les recherches portant sur l’exposition aux vibrations main-bras, un excitateur électro-dynamique capable de reproduire les vibrations de différentes catégories d’outils est utilisé. Des bancs d’essai sont disponibles pour évaluer l’efficacité des gants antivibratiles et des matériaux de recouvrement de poignées, et évaluer les valeurs d’émission vibratoire de différentes catégories d’outils (e.g. marteaux-burineurs, marteaux-riveteurs, etc.). Un système de capteur laser de vibrations est également disponible pour effectuer des mesures sans contact. L’équipe dispose également d’un système de mesure de la distribution de pression incluant une matrice de 176 capteurs et d’une poignée instrumentée comportant des capteurs pour mesurer les forces de poussée et de préhension pour les études portant sur l’évaluation du comportement biodynamique du système main-bras.

En plus des logiciels standards d’analyse et de traitement des signaux vibratoires, des logiciels internes ont été spécialement développés pour automatiser en laboratoire le traitement des signaux enregistrés suivant les méthodes définies dans les normes internationales en vigueur et produire les rapports de mesure de l’exposition aux vibrations main-bras et globale du corps.

Nos partenaires
L’IRSST est en relation avec des partenaires tant académiques, qu’institutionnels et industriels.

En ce qui concerne les partenaires académiques, le Groupe d’acoustique de l’Université de Sherbrooke (GAUS) a depuis longtemps contribué aux recherches de l’IRSST, et a même détenu une Chaire industrielle sur le sujet. Ce groupe assure toujours un lien privilégié avec l’IRSST en collaborant à des activités et projets de recherche d’intérêt commun. Le département de génie mécanique et industriel de l’Université Concordia constitue un partenaire important des activités de recherche de l’IRSST dans le domaine des vibrations. L’École de Technologie Supérieure est également un collaborateur important en particulier en ce qui a trait aux recherches sur la protection auditive. Ce partenariat est en train d’être renforcé par la mise en place d’infrastructures expérimentales de recherche communes IRSST/ÉTS. L’Université d’Ottawa travaille de façon concertée avec l’IRSST sur les problèmes de communication dans le bruit. Les Universités Laurentienne, Western Ontario et de Guelph sont également des collaborateurs dans le domaine des vibrations globales du corps. Les chercheurs du champ sont tous professeurs associés dans au moins une des Universités telles que l’Université de Sherbrooke, l’École de Technologie Supérieure et l’Université Concordia. Ces partenariats permettent la mise en commun des expertises pour la formation de personnel hautement qualifié via le coencadrement d’étudiants au doctorat ou à la maitrise.

Par ailleurs, plusieurs entreprises (Sonomax, SoftdB, Canmet, Soredem, Optisplit, Chicago Pneumatic, Audeval, Part Headquarters) ont contribué à la mise au point d’outils de diagnostic sonore et de solutions techniques pour réduire l’exposition au bruit et vibrations des travailleurs. Ces dernières font ou ont pu faire l’objet d’actions concertées avec l’IRSST ou être évaluées par les chercheurs du champ dans le cadre d’expertises.

Enfin, des collaborations scientifiques ont été mises en place avec des partenaires institutionnels comme l’INRS en France dans le domaine du bruit. Plusieurs associations du domaine de la SST ont collaboré au fil des années à rendre possible la réalisation d’études en procurant les terrains nécessaires à la collecte des données et en rendant possible l’application des résultats issus de ces recherches.

Retombées
En plus des retombées directes dans les milieux de travail qui permettent l’identification des risques et des moyens destinés à réduire l’exposition, les recherches dans le champ Bruit et vibration visent à générer de nouvelles connaissances et à accroître le bassin de chercheurs dans ce domaine. C’est ainsi que les résultats des études sont largement publiés dans des rapports de recherches, des thèses et des revues scientifiques, tout en étant également diffusés dans les évènements d’envergure scientifique. Selon les besoins exprimés, des guides et fiches techniques sont développés et mis à la disposition des entreprises et des intervenants en santé et en sécurité du travail. Dans le cadre des animations scientifiques du champ, des évènements sont organisés périodiquement pour faire connaitre aux acteurs du milieu des travaux de recherche ciblés dans le domaine du bruit et des vibrations en SST, pour faire émerger les besoins du milieu, pour dégager de nouvelles avenues de recherche et de nouveaux partenariats. Des participations actives au comité de normalisation internationale sur les vibrations (ISO TC 108/SC4) ou sur la protection auditive (ISO TC 159 WG5) permettent également d’intégrer les résultats des recherches dans le développement de normes. Les chercheurs du champ sont impliqués dans les comités organisateurs de colloques internationaux (Vibrations 2009, INTER-NOISE 2009, Congrès Français d’Acoustique 2010). L’accueil de stagiaires et d’étudiants participant à certaines des activités de recherche permet de transférer les connaissances et contribuer au développement de ressources hautement spécialisées. En plus de la réalisation de projets et activités de recherche, la réalisation de certaines expertises ponctuelles permet enfin de maintenir un lien direct avec les milieux de travail, tout en leur procurant des pistes de solution pour résoudre certaines problématiques pour lesquelles il peut exister un manque de ressources spécialisées.