Tools and methods dedicated to the design and selection of earplugs that are adapted to the user' earcanal morphology and physically comfortable

Résumé

Les bouchons d'oreille jetables et réutilisables sont largement utilisés pour prévenir la perte d'audition sur le lieu de travail. Pour protéger efficacement les utilisateurs, les bouchons d'oreilles doivent fournir une atténuation sonore adéquate et être portés de manière constante. L'atténuation des bouchons d'oreille dépend de nombreux facteurs, notamment de la morphologie du conduit auditif de l'utilisateur et des caractéristiques physiques du bouchon d'oreille, qui doit pouvoir s'adapter au conduit auditif et créer un joint acoustique. Même s’il est possible d’obtenir un fit correct, l’inconfort subit par le l’utilisateur peuvent l'amener à détériorer intentionnellement la qualité de l'ajustement ou à retirer le bouchon, ce qui entraîne une réduction drastique de la protection. Les têtes artificielles, dédiées à la mesure d'atténuation des bouchons d'oreille, sont équipées de conduits cylindriques droits de taille unique et sont donc incapables d'évaluer dans quelle mesure les bouchons d'oreille peuvent s'adapter à différentes morphologies de conduits auditifs. Une tête artificielle destinée à tester la façon dont les bouchons d'oreille peuvent s'adapter à différents utilisateurs (dans la phase de conception du bouchon d'oreille par exemple) devraient permettre une variété de formes de conduits auditifs. Il est donc nécessaire de disposer d'oreilles artificielles plus réalistes, disponibles dans une variété de tailles et de formes et morphologiquement représentatives des populations ciblées. En outre, les bouchons d'oreilles jetables et réutilisables sont disponibles dans une grande variété de formes et de matériaux, mais il n'existe pas de consensus sur une méthode de sélection simple et directe qui garantirait une atténuation suffisante pour un travailleur donné (il existe des systèmes d'estimation de l'atténuation sur le terrain, mais ils ne sont pas largement déployés sur le terrain). On ne sait pas quel modèle et quelle taille de bouchon d'oreille convient le mieux à chaque conduit auditif, et l'emballage des bouchons d'oreilles donne peu d'indications à ce sujet. Il est donc nécessaire de mettre au point des méthodes de sélection des bouchons à l'aide d'outils simples et adaptés au terrain. Enfin, même si un bouchon d'oreille fournit à l'utilisateur la bonne atténuation lorsqu'il est bien ajusté, son efficacité diminue considérablement s'il est porté de manière intermittente. L'une des principales causes de la mauvaise utilisation ou de la non-utilisation des bouchons d'oreilles est l’inconfort qu'ils provoquent chez l'utilisateur. L’inconfort résulte d'interactions entre diverses caractéristiques du bouchon (par exemple, sa forme ou sa souplesse), l’utilisateur (par exemple, la morphologie du conduit auditif) et l'environnement de travail (par exemple, la température, la durée du temps de travail), qui forment le concept de la triade. La connaissance de la relation entre les caractéristiques de la triade et le confort pourrait aider à la conception de bouchons d'oreille plus confortables. Cette thèse adresse les défis suivants : (i) concevoir des outils dédiés (oreilles artificielles) pour tester et concevoir des bouchons d'oreille qui offrent une bonne adaptation et une bonne atténuation à la plus large gamme de morphologies de l'oreille, (ii) sélectionner des bouchons d'oreilles adaptés aux morphologies des utilisateurs en utilisant des outils de dimensionnement du conduit auditif facilement accessibles sur le terrain, et (iii) comprendre l'inconfort physique des bouchons en identifiant les caractéristiques de la triade liées aux principaux attributs de cette dimension du confort et évaluées sur le terrain. Trois articles abordent successivement ces défis. Dans le premier article, une méthodologie permettant de regrouper les conduits auditifs en fonction de leur morphologie afin de concevoir des oreilles artificielles dédiées à la mesure de l'atténuation sonore a été développée et appliquée à un échantillon de conduits auditifs de travailleurs canadiens. Les indicateurs morphologiques des conduits auditifs qui sont en corrélation avec les atténuations de six modèles de bouchons d'oreille commerciaux ont d'abord été identifiés. Trois clusters de conduits auditifs ont ensuite été générés à l'aide d'une analyse statistique et d'un algorithme basé sur l'intelligence artificielle. Les clusters diffèrent par la longueur du conduit auditif et par la surface et l'ovalité de la section transversale du premier coude. Le cluster avec de petits conduits auditifs et une section transversale de la première courbure ronde présente une atténuation induite par le bouchon d'oreille significativement plus élevée que le cluster avec une section transversale du premier coude plus large et plus ovale. Dans le second article, la base de données morphologiques construite dans le premier article est comparée à la taille des conduits auditifs évaluée à l'aide de l'outil 3MTM Eargage earcanal sizing tool (EST) (dimensionnement de conduit auditif) (qui est un outil simple et peu coûteux pouvant être déployé sur le terrain pour évaluer la taille des conduits auditifs). Les relations entre l'atténuation mesurée sur les participants pour 6 bouchons d'oreille différents et la taille du conduit auditif évaluée avec l'EST sont établies à l'aide de diagrammes en boîte et de tests de comparaison. Les résultats montrent que l'EST peut aider à sélectionner les bouchons d'oreilles en détectant les personnes dont les conduits auditifs sont très larges et qui sont le plus susceptibles d'être sous-protégées. Dans le troisième article, le confort de 7 modèles différents de bouchons jetables et réutilisables a été évalué sur le terrain avec 173 participants exposés quotidiennement au bruit sur leur lieu de travail à l'aide de questionnaires. Les caractéristiques de la triade (personne/bouchon/environnement) ont été évaluées à la fois par des questionnaires et en laboratoire par des mesures objectives. Des analyses à mesures répétées ont montré que la force radiale et le coefficient de frottement élevés des bouchons favorisent l'inconfort physique. En outre, les travailleurs ont trouvé leurs bouchons moins inconfortables physiquement s'ils avaient l'habitude de les porter avant de participer à l'étude. Les travailleurs dont la section d'entrée du conduit auditif est large et circulaire ont trouvé leurs bouchons d'oreille plus gênants et douloureux. Dans l'ensemble, cette thèse fournit des outils de conception et de sélection pour concevoir et sélectionner des bouchons d'oreille plus confortables physiquement et adaptés à la morphologie de l'utilisateur.

Date	27 juin 2023
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Olivier Doutres (Directeur(-trice)) & Franck Sgard (Codirecteur(-trice))