IRSST - Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail

Efficiency Evaluation of N95 FFRs under Cyclic and Constant Flows

Résumé

On trouve des particules ultrafines (PUF), soit des particules dont le diamètre (Dp) est inférieur à 100 nm, dans de nombreux milieux de travail industriels, où leur inhalation peut, à long terme, causer de graves problèmes de santé. Dans certains contextes, les mesures d’ingénierie et les contrôles administratifs sont insuffisants pour protéger adéquatement les travailleurs contre l’exposition aux PUF. Un dispositif de protection personnel est alors requis, et les appareils de protection respiratoire à pièce faciale filtrante (APR) de type N95 sont ceux qu’utilisent le plus couramment les travailleurs de l’industrie et de la santé.

Une étude antérieure sur l’efficacité des filtres N95 à capter un aérosol polydispersé dans des conditions de débit d’air constant a révélé qu’avec ces filtres, le taux de pénétration maximale était dû à des particules dont la taille était inférieure à 100 nm, et que ce taux dépassait le seuil de pénétration de 5 % lorsque le débit d’air était supérieur à 85 l/min. La présente étude porte sur l’évaluation de l’efficacité des APR de type N95 dans des conditions de débit d’air cyclique plus représentatives de la respiration humaine.

La méthodologie expérimentale précédemment utilisée pour évaluer l’efficacité des APR de type N95 dans des conditions de débit d’air constant a été adaptée à des conditions de débit d’air cyclique. Un premier objectif était d’étudier l’impact de la fréquence respiratoire et du débit d’inhalation sur l’efficacité des APR de type N95. Des essais ont ainsi été effectués pour deux débits d’inhalation de pointe (DIP), soit 135 et 360 l/min, et deux fréquences respiratoires, soit 24 et 42 respirations par minute (RPM), pour un total de quatre débits d’air cycliques. Un second objectif était de comparer l’efficacité des APR de type N95 dans des conditions de débit d’air cyclique avec les résultats obtenus dans des conditions de débit d’air constant égal au volume minute, au débit d’inhalation moyen (DIM) et au DIP du débit d’air cyclique. Le volume minute se définit comme le volume moyen d’air inhalé pendant une minute de respiration, alors que le DIM correspond au volume moyen d’air inhalé par cycle inhalatoire, et que le DIP correspond au débit maximal enregistré durant un quelconque cycle inhalatoire. Les débits d’air cycliques et constants retenus (et les DIM équivalents) allaient de 42 à 360 l/min. Enfin, l’impact du temps de colmatage sur l’efficacité des APR de type N95 a été étudié dans des conditions de débit d’air cyclique et constant sur des périodes allant jusqu’à six heures. Un débit d’air cyclique (avec un DIM équivalent de 170 l/min) et deux débits d’air constants, respectivement de 85 et 170 l/min, ont été retenus à cette fin. Dans tous les essais, les filtres ont été exposés à des particules de NaCl polydispersées dont la taille variait de 10 à 205,4 nm.

Les résultats obtenus indiquent qu’une augmentation du DIP et de la fréquence respiratoire est susceptible de rehausser le taux de pénétration des particules à travers les APR de type N95. Cela dit, l’effet du DIP s’est avéré beaucoup plus important que l’effet de la fréquence respiratoire. Il a par ailleurs été démontré que parmi trois conditions de débit d’air constant égal au volume minute, au DIM et au DIP du débit d’air cyclique, celle où le débit d’air constant était égal au DIM constituait le meilleur prédicteur du taux de pénétration initiale observé avec des APR de type N95 dans des conditions d’air cyclique.

Enfin, on a constaté que le colmatage du filtre avait un impact significatif sur la pénétration des particules à travers les APR de type N95, et que la variation du taux de pénétration, selon le temps de colmatage, dépendait grandement du degré d’humidité relative (HR). À un faible degré d’HR, le niveau de protection augmentait avec le colmatage du filtre par des particules. Le taux de pénétration des plus petites particules (généralement < 100 nm) diminuait sensiblement à la suite d’une exposition prolongée du filtre, et on observait parallèlement une nette augmentation de la taille des particules les plus pénétrantes (TPPP). À un degré élevé d’HR, par contre, la tendance était inversée, et le taux de pénétration des particules augmentait généralement avec le temps de colmatage. Cette étude a en outre révélé que, sous l’angle du temps de colmatage, un débit d’air constant (égal au DIM du débit d’air cyclique) ne permettait pas nécessairement de prédire le taux de pénétration des particules dans des conditions de débit d’air cyclique en cas d’exposition prolongée des filtres.

Informations complémentaires

Collection : Rapports scientifiques
Catégorie : Rapport
Auteur(s) :
  • Ali Bahloul
  • Fariborz Haghighat
  • Reza Mostofi
  • Alireza Mahdavi
  • Claude Ostiguy
Projet de recherche : 2011-0035
N° de publication : R-919
N° de publication traduite : R-932
Langue : Anglais
Date de publication : 23 juin 2016
Format : Texte