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Pourquoi un test d'ajustement de masques respiratoires quantitatif surpasse un test qualitatif
APPLICATION NOTE ITI-032
Test d'ajustement qualitatif ou quantitatif pour les masques respiratoires : Contexte
Depuis les premiers masques à gaz utilisés pendant la Première Guerre Mondiale, il est clair que les masques mal ajustés mettent les utilisateurs en danger. Pour améliorer les résultats, les chercheurs ont mis au point des méthodes permettant de tester l'ajustement d'un masque au visage de la personne qui le porte. Les premiers tests d'ajustement de masques respiratoires impliquaient généralement l'exposition de l’utilisateur à une odeur concentrée à l'intérieur d'une hotte. Si la personne détectait l'odeur, l'ajustement du masque était inadéquat.
Pendant des décennies, cette méthode, appelée test d’ajustement qualitatif a été le seul test disponible. Elle reposait entièrement sur l'honnêteté du sujet et sa capacité à détecter les odeurs ou les irritants chimiques. Les inquiétudes concernant l'efficacité et la subjectivité des tests d'ajustement qualitatifs étaient très répandues. Les chercheurs se sont appliqués à développer de meilleures méthodes de tests d'ajustement, davantage axées sur des données.
Qu'est-ce que le test d'ajustement quantitatif ?
Les tests d'ajustement quantitatifs (QNFT = Quantitative Fit Testing) sont apparus au milieu des années 1980. Le testeur d'ajustement de masques respiratoires PortaCount a été un produit pionnier pour les tests quantitatifs. Développé par TSI, le PortaCount est équipé d’une sonde d'échantillonnage fixée au masque respiratoire permettant de prélever l'air à l'intérieur du masque.
Le PortaCount utilise les aérosols ambiants pour tester l’ajustement d’un masque. En utilisant un instrument appelé compteur de particules à noyaux de condensation (CNC), le PortaCount agrandit les particules/aérosols microscopiques prélevés dans l’environnement à une taille optiquement détectable. Ensuite, il les compte et les mesure à la fois à l'intérieur et à l'extérieur du masque. Le logiciel du PortaCount calcule un ratio – (Cout/Cin = Comptage extérieur/Comptage intérieur)- pour déterminer un facteur d'ajustement (Fit Factor = FF) du masque respiratoire. Le test quantitatif d'ajustement de masques respiratoires à base d'aérosols ambiants technologie CNC) ne dépend pas de l'odorat ou du goût de l’utilisateur comme le test qualitatif, mais il compte les particules et calcule un facteur d'ajustement pour une lecture objective.
Des tests qualitatifs (QLFT) aux tests quantitatifs (QNFT)
Les experts de la santé et sécurité au travail ont reconnu que la mesure du facteur d'ajustement par l'utilisation des aérosols ambiants (QNFT) est une méthode plus efficiente que la méthode qualitative (QLFT). Cette reconnaissance a été rapidement intégrée dans le droit du travail américain. Le 8 janvier 1998, l'administration américaine de la santé et de la sécurité au travail (OSHA: Occupational Safety and Health Administration) a publié la mise à jour de la norme de protection respiratoire OSHA 29 CFR 1910.134.
La norme OSHA 29 CFR 1910.134 spécifie le mode de test d'ajustement requis par types de masques respiratoires. OSHA attribue un numéro à la classe de masques respiratoires, appelé facteur de protection assigné (FPA). Il indique le niveau de protection fourni par le masque respiratoire.
Facteur de protection assigné (FPA) par OSHA
OSHA attribue un facteur de protection respiratoire de 10 aux demi-masques en élastomère et aux masques filtrants FFP2. En d'autres termes, ces masques sont considérés comme une protection respiratoire jusqu'à 10 fois la limite d'exposition admissible pour un danger donné. Les masques respiratoires complets en élastomère ont un facteur de protection respiratoire de 50.
OSHA 29 CFR 1910.134 autorise les essais qualitatifs d'ajustement de masques uniquement pour les masques de protection respiratoire étanches ou filtrants ayant un facteur de protection assigné de 10, avec un niveau de réussite/échec de 100. OSHA exige des masques complets étanches avec un FPA de 50 pour atteindre un niveau de réussite ou d'échec de 500. Il n'existe actuellement aucun protocole de test d’ajustement qualitatif approuvé capable de déterminer un niveau de réussite ou d'échec pour les masques respiratoires ayant un FPA supérieur à 10.
Par conséquent, les employeurs qui utilisent des masques complets à ajustement serré doivent soit mettre en place des contrôles techniques pour éliminer la nécessité d'utiliser des masques complets, soit adopter des tests d'ajustement quantitatifs.
Limite d'exposition admissible (PEL) et concentration maximale d'utilisation (MUC)
Aux États-Unis, OSHA établit des limites d'exposition admissibles. Une limite d’exposition admissible est la limite légale d'exposition d'un travailleur à une substance physique, chimique ou biologique. La concentration maximale d'utilisation est une autre limite importante à comprendre. Pour la calculer, deux chiffres sont nécessaires, le facteur de protection assigné du masque respiratoire et la limite d’exposition admissible à la substance dangereuse. La formule est MUC = PEL x FPA.
Voici un exemple utilisant le benzène chimique. La limite d’exposition au benzène est de 0,5 ppm. Pour les masques respiratoires dont le FPA est de 10, le calcul pour assurer une protection respiratoire contre le benzène serait Limite d’exposition maximale = 0,5 ppm x 10 = 5 ppm de benzène. Pour les masques respiratoires avec un FPA de 50, le calcul pour le benzène serait Limite d’exposition maximale = 0,5 ppm x 50 = 25 ppm de benzène.
Comprendre la position d'OSHA
La position d'OSHA sur cette question est logique. Un facteur d'ajustement inférieur à 500 pour un masque complet indique un ajustement extrêmement mauvais. Les masques complets actuellement sur le marché ont généralement un facteur d'ajustement beaucoup plus élevé. OSHA et les diverses autres organisations qui publient des réglementations et des normes de test d'ajustement utilisent invariablement 100 comme facteur d'ajustement minimum acceptable pour les demi-masques. Certaines normes relatives aux masques complets exigent un facteur d'ajustement d'au moins 1 000. L'article en anglais de TSI, "Standards and Regulations Pertaining to Respirator Fit Testing", comprend un tableau faisant correspondre les exigences des tests d'ajustement aux normes pertinentes.
OSHA fournit une explication détaillée de la raison d'être de la norme 29 CFR 1910.134 dans son préambule. Vous pouvez trouver cet article et d'autres articles connexes sur ww.osha.gov. TSI a également publié un guide en anglais sur la norme dans “Respirator Fit Testing Highlights for OSHA Respiratory Protection Standard 29 CFR 1910.134".
Utilisation limitée des méthodes de tests qualitatifs d'ajustement de masques respiratoires
OSHA n'autorise que quatre méthodes de tests d’ajustement qualitatifs (QLFT = Qualitative Fit Testing), à utiliser dans des circonstances limitées : acétate d'isoamyle, saccharine de sodium, Bitrex et fumée irritante. Examinons chacune d'entre elles séparément.
Protocole QLFT à l'acétate d'isoamyle (huile de banane)
Ce protocole utilise l'acétate d'isoamyle, plus communément appelé huile de banane ou AIA, comme agent d'essai. Ce test d'ajustement qualitatif repose sur l'odorat d'une personne. Si le porteur de masque détecte une odeur de banane lors du test d'ajustement, l'ajustement n'est pas acceptable.
Le premier test évalue l'odorat du porteur de masque. Deux bocaux d'eau sont préparés, l'un avec une faible concentration d'acétate d'isoamyle, l'autre avec de l'eau ordinaire. L’employé doit identifier correctement le bocal avec l'odeur de banane afin de se qualifier pour cette méthode de test d'ajustement. Ceux qui ne peuvent pas identifier le bon bocal doivent attendre que leur odorat se rétablisse (ils peuvent temporairement souffrir d'un rhume ou d'une fatigue olfactive). Les employés souffrant d'une déficience sensorielle permanente ne peuvent pas bénéficier de cette méthode qualitative.
Les administrateurs du test utilisent une hotte en plastique de 200 litres pour servir d'enceinte et créer une concentration reproductible d'AIA autour de la tête du sujet du test. L'administrateur applique 0,75 cc d'AIA sur une serviette en papier de 5 pouces sur 6 exactement, pliée en deux. Il introduit l'AIA dans la chambre en accrochant l'essuie-tout au-dessus de la tête du sujet. Une attente de deux minutes suit. Chaque test nécessite une serviette en papier nouvellement préparée.
Avec le test d'ajustement quantitatif comme norme de comparaison, les chercheurs ont testé l'efficacité du protocole de test d'ajustement de l'acétate d'isoamyle. Le protocole à l'acétate d'isoamyle est validé pour un facteur d'ajustement de 100. En d'autres termes, un test d'ajustement AIA correctement mené peut donner un facteur d'ajustement de 100, mais pas plus.
Protocole QLFT utilisant une solution de saccharine
Le second type de tests d’ajustement qualitatifs utilise une solution de saccharine. La saccharine de sodium est le nom chimique de l'agent de test. Utilisé le plus souvent pour les masques respiratoires filtrants jetables, le test à la saccharine peut également s'appliquer à d'autres masques. Le test à la saccharine repose sur le sens du goût d'une personne. Si le porteur du masque respiratoire détecte le goût sucré de la saccharine, le masque ne s'adapte pas suffisamment bien.
Les administrateurs du test à la saccharine effectuent d'abord un test de sensibilité pour déterminer la concentration de saccharine nécessaire pour atteindre le seuil de goût du sujet testé. Comme pour le test AIA, les administrateurs introduisent une concentration reproductible de solution dans une hotte placée sur la tête du porteur de masque, à l'aide d'un nébuliseur DeVilbiss. Le test de seuil du sujet détermine le nombre de pressions de nébulisation nécessaires (généralement entre 10 et 30). L'administrateur doit demander au sujet de respirer par la bouche - avec la langue tendue - tout au long du test.
Le protocole de la solution de saccharine a les mêmes limites de facteur d’ajustement que le test à l’huile de banane. Un test d'ajustement basé sur la solution de saccharine réussi peut prétendre à un facteur d'ajustement de 100, mais pas plus.
NIOSH, l'Institut National Américain de la Sécurité et de la Santé au Travail, s'est prononcé contre l'utilisation du protocole de la solution de saccharine, déclarant : "Parce que la saccharine de sodium est un cancérigène professionnel potentiel, nous recommandons de ne pas l'utiliser pour les tests d'ajustement de masques respiratoires. 1" OSHA est indifférente à la position de NIOSH et continue d'autoriser les tests d'ajustement à la saccharine. Voir le préambule de la norme 29 CFR 1910.134 pour plus d'informations.
Protocole QLFT à base de Bitrex
Ce protocole de test d’ajustement qualitatif utilise un agent de test au goût amer appelé Bitrex®. Le Bitrex est un arôme approuvé par la FDA, développé à l'origine comme un agent d'aversion. Les fabricants ont ajouté le Bitrex à des produits chimiques ménagers toxiques pour dissuader les enfants de les avaler. Le nom chimique du Bitrex est le benzoate de dénatonium.
Le test au Bitrex utilise la même hotte, le même nébuliseur, la même procédure et la même solution de sensibilité pour déterminer le seuil de goût que le test à la saccharine. Le Bitrex a la réputation de produire une forte réaction chez les sujets testés lors de tests d'ajustement qui ont échoués. Comme pour la saccharine, l'administrateur du test doit demander au sujet de respirer par la bouche, la langue tendue, pendant le test.
Le protocole Bitrex a permis d'atteindre des limites de facteur de test identiques à celles des tests AIA et à la saccharine. Un test Bitrex correctement effectué et réussi permet de valider un facteur d'ajustement de 100, mais pas plus.
Protocole QLFT basé sur la fumée irritante
Ce protocole utilise un produit chimique corrosif, le chlorure stannique (SnCl4). Le SnCl4 est pulvérisé par un tube de ventilation autour de la tête du sujet à l'aide d'une poire de compression. Un pincement de la poire force l'air ambiant à passer dans le tube. Le SnCl4 réagit à l'humidité de l'air et produit du chlorure d'hydrogène (HCl), un gaz acide. Lorsque le SnCl4 sort du tube, il réagit à l'humidité de l'air pour former une fumée visible. Si une quantité suffisante de fumée irritante s'échappe dans le masque, le porteur réagit en toussant ou en larmoyant. OSHA exige qu'une personne qui subit un test de fumée irritante ferme les yeux.
La fumée irritante est problématique pour un certain nombre de raisons. En 19832, le laboratoire national de Los Alamos a mené une étude sur l'efficacité de la méthode. Les chercheurs ont rapporté un niveau de confiance de 92 % seulement pour un facteur d'ajustement de 100. Les experts de l'industrie s'accordent généralement à dire qu'un niveau de confiance de 95 % est nécessaire.
En raison de l'absence d'un test de seuil accepté, le protocole sur la fumée irritante ne peut pas vraiment être validé. Avant le test, les administrateurs fixent une concentration de 100 % de fumée irritante sur le visage du sujet testé comme référence. Étant donné que la concentration de fumée irritante est élevée, non contrôlée et non reproductible, cela ne peut pas être considéré comme un test de seuil. Contrairement aux tests AIA et à la saccharine, le protocole sur la fumée irritante n'utilise pas de hotte ou d'enceinte.
Les méthodes du protocole sur la fumée irritante ne permettent pas d'obtenir un facteur d'ajustement spécifique après un test réussi. Certaines études citées par OSHA suggèrent qu'il est efficace pour déterminer un facteur d'ajustement de 100. Comme d'autres protocoles QLFT, OSHA permet à un test d'ajustement de fumée irritante réussi et correctement mené de revendiquer un facteur d'ajustement de 100, mais pas plus.
NIOSH a identifié un autre problème avec le protocole sur la fumée irritante. Dans un rapport d'évaluation des risques sanitaires de 19933, NIOSH a déclaré que des concentrations malsaines de gaz acide de chlorure d'hydrogène pouvaient résulter de la réaction de la fumée irritante avec l'humidité ambiante. Dans un cas, les sujets ont rencontré des concentrations de chlorure d'hydrogène de 100 ppm à 14 400 ppm lors de tests d'ajustement. La limite d'exposition admissible pour le chlorure d'hydrogène est de 5 ppm et 100 ppm est la concentration déterminée par NIOSH comme étant immédiatement dangereuse pour la vie et la santé.
En outre, des rapports ont été publiés sur la fatigue respiratoire liée aux tests de fumée irritante. La fiche de données de sécurité pour le chlorure stannique avertit les utilisateurs de ne pas respirer la fumée ni de la laisser toucher leurs vêtements ou leur peau. Des inquiétudes quant à la responsabilité ont amené certains fournisseurs de tubes de ventilation à cesser la promotion du produit à des fins de tests d'ajustement des masques respiratoires.
Le 4 mai 1999, NIOSH a publié une déclaration de politique d'utilisation des masques respiratoires. Dans ce document, NIOSH a indiqué sa position selon laquelle la fumée irritante n'est pas sûre pour les tests d'ajustement. Néanmoins, OSHA a inclus le protocole sur la fumée irritante dans la norme 29 CFR 1910.134. OSHA répond aux préoccupations relatives à l'exposition en interdisant l'utilisation d'une hotte ou d'une cagoule et en exigeant que les yeux du sujet soient fermés pendant le test. Une explication détaillée du raisonnement d'OSHA pour le maintien du protocole de la fumée irritante se trouve dans le préeamble du 29 CFR 1910.134.
Conclusion
Les protocoles actuels de tests qualitatifs d'ajustement ne sont pas adaptés aux masques respiratoires testés avec des facteurs de protection assignés (FAP) >10, où un facteur d'ajustement ≥100 est requis. La norme de protection respiratoire 29 CFR 1910.134 d’OSHA reconnaît cette réalité et la codifie dans le droit du travail. La norme a remplacé les diverses dispositions relatives aux tests d'ajustement dans les autres réglementations spécifiques aux substances, garantissant ainsi que les employeurs et leurs représentants effectuent des tests d'ajustement de masques respiratoires de manière sûre et cohérente dans toutes les situations.
La méthode de test d'ajustement quantitatif du compteur d'aérosols ambiants à noyaux de condensation (CNC) est la norme pour une utilisation sûre des masques respiratoires. Les preuves sont claires et bien étayées. L'utilisation de tests d'ajustement quantitatifs plutôt que qualitatifs garantit un meilleur ajustement, une meilleure documentation et une meilleure conformité pour des employés mieux protégés.
1Lettre de J. Donald Millar, M.D., Directeur NIOSH, à M. Darell A. Bevis, Hygiéniste Industriel, 31 janvier 1992.
2James L. Marsh, Evaluation of Irritant Smoke Qualitative Fitting Test for Respirators, Laboratoire National de Los Alamos, document LA-9778-MS, 1983
3HETA 93-040-2315 Service Incendie d’Anchorage, Alaska, U.S. Dept. of Health and Human Services, National Institute for Occupational Safety and Health, May 1993 (pour un exemplaire gratuit, faxez une demande au bureau des publications du NIOSH au (513) 533-8573.)