ORCID
Olivier Doutres : 0000-0003-3103-488X
Franck Sgard : 0000-0002-8344-9895
Alessia Negrini : 0000-0002-6463-4913
Alain Berry : 0000-0002-0655-5504
Chantal Gauvin : 0000-0001-7250-4003
Type de document
États de la question, rapports d'expertise et revues de littérature
Année de publication
2026
Langue
Français
Résumé
L'utilisation de protecteurs auditifs individuels (PICB), tels que les casques ou les bouchons d’oreilles souvent recommandés comme mesure temporaire, reste souvent le seul moyen d'assurer la protection des travailleuses et travailleurs exposés quotidiennement à des niveaux de bruit dangereux. Actuellement, le choix d'un PICB est principalement basé sur des considérations liées à l’atténuation acoustique qu’il offre (et mesurée en laboratoire par des organisations certifiées), et/ou à des caractéristiques de l'environnement de travail, telles que la chaleur, l'hygiène et la compatibilité avec d'autres équipements de protection individuelle (EPI). Le port de PICB est connu pour générer de nombreux inconforts qui peuvent amener la personne exposée au bruit à ne pas utiliser correctement ni de manière constante son protecteur, qui sera alors rapidement inefficace. Même si les barrières à l’utilisation des PICB existent et souvent prédominent, un PICB peut être également une source de confort, notamment en favorisant le sentiment de se sentir protégé du bruit, en améliorant la communication dans le bruit ou en impactant positivement la concentration, la productivité et la réalisation du travail. Le confort n’est donc pas seulement l’absence d’inconfort. Néanmoins, par souci de simplicité, nous utiliserons dans la suite le terme « confort » pour désigner les deux facettes, négative (inconfort) et positive (confort) du concept. L’évaluation du confort résulte d'interactions complexes entre la personne (l’utilisateur), le PICB porté et l’environnement dans lequel elle travaille, formant ainsi le concept d'une triade, où chacune des trois composantes est définie par des caractéristiques à la fois physiques et psychosociales. Ce projet visait à améliorer la compréhension du confort des PICB de type bouchon d'oreille en identifiant les caractéristiques de la triade qui influencent de manière significative les principaux attributs du confort.
Ce rapport synthétise un ensemble de publications issu des travaux de l’équipe de recherche dans le cadre d’un projet de recherche multidisciplinaire d’envergure. Celui-ci a permis des avancées significatives dans la compréhension du confort des PICB. D’abord, un cadre théorique a été établi pour étudier du confort de ces EPI. Une définition holistique du confort fondée sur le concept de triade ainsi qu’un modèle conceptuel qui en capture la complexité, en intégrant les dimensions physique, fonctionnelle, acoustique et psychologique, ont été élaborés. Ce cadre théorique a été complété par le développement et la validation d’un questionnaire innovant pour le contexte québécois, le COPROD-NAQ, qui mesure le confort des bouchons d’oreilles de manière multidimensionnelle, avec des indices de confort spécifiques et un indice global. Le confort a ainsi été mesuré auprès de participants à la fois sur le terrain et en laboratoire. Les caractéristiques psychosociales de la triade ont été évaluées par questionnaire, tandis que les caractéristiques physiques ont été obtenues grâce à des techniques de mesures éprouvées et à des approches originales. Les caractéristiques physiques résultant de la phase d’interaction du système oreille-bouchon (p. ex. géométrie déformée du canal auditif, pression mécanique induite sur le canal auditif par le bouchon, niveau sonore dans le canal occlus, etc.) peuvent être mesurées directement sur sujets humains ou estimées à l’aide d’outils de laboratoire innovants, appelés « testeurs de confort ». Ces testeurs peuvent opérer dans le monde réel à l'aide de capteurs physiques; on parle alors de testeur « expérimental » ou bien dans une idéalisation du monde réel à l'aide de modèles numériques; on parle alors de testeur « virtuel ». Des analyses statistiques, principalement centrées sur les bouchons jetables ou réutilisables conçus pour s’adapter à la plupart des conduits auditifs, ont été effectuées pour identifier les principales caractéristiques physiques et psychosociales de la triade qui influencent les différents attributs et sous-dimensions du confort. Les résultats ouvrent la voie à l’élaboration d’indices de confort objectivés et à la conception de bouchons plus confortables.
Sur le terrain, les résultats montrent que le confort psychologique (bien-être, satisfaction) et fonctionnel (facilité d’utilisation) influencent davantage le confort global que les aspects purement physiques ou acoustiques. Plusieurs facteurs influencent le confort : l’environnement de travail (horaires, température), les caractéristiques individuelles (âge, latéralité) et le type de bouchon. Les bouchons sur mesure se révèlent généralement plus confortables. En laboratoire, la famille de bouchons d’oreille influence significativement le confort, principalement déterminé par sa dimension physique et influencé par les caractéristiques physiques du protecteur. Les effets de la famille diffèrent des observations sur le terrain, à l’exception de la dimension physique, ce qui souligne la complexité du phénomène. Les résultats indiquent également que les tests en laboratoire réalisés avec des utilisateurs novices peuvent suffire pour évaluer l'inconfort physique, cette dimension du confort étant principalement déterminée par les caractéristiques physiques du protecteur. Pour cette dimension, les conclusions observées en laboratoire et sur le terrain sont identiques vis-à-vis des caractéristiques influentes des bouchons d’oreille ainsi que de leurs effets. Les résultats en laboratoire ont aussi révélé que pour évaluer le confort des bouchons d’oreille, il n’est pas nécessaire d’y reproduire fidèlement un environnement sonore réaliste enregistré sur le terrain. En revanche, cette reproduction demeure indispensable pour mesurer l’effet des bouchons sur la détection d’alarmes et la compréhension de la parole, ce qui met en évidence que la perception d'un effet, mesurée par des tests perceptifs objectifs, et le confort, évalué à l'aide de questionnaires, représentent deux concepts distincts. Des testeurs de confort innovants, à la fois expérimentaux et virtuels, ont été conçus pour mesurer ou simuler les caractéristiques physiques liées à l’interaction entre le conduit auditif et le bouchon. Ces outils, combinant imagerie, modélisation et essais, ont permis d’approfondir la compréhension des mécanismes en jeu. L’analyse des facteurs influençant le confort révèle que les propriétés mécaniques des bouchons déterminent principalement le confort physique, tandis que les dimensions fonctionnelle et acoustique sont davantage liées aux caractéristiques individuelles et à l’expérience d’utilisation. Enfin, une étude ciblée en laboratoire sur la dimension acoustique a conduit, grâce à la conception d’un méta-bouchon intégrant des résonateurs de Helmholtz et destiné à réduire l’effet d’occlusion, à établir des liens entre l’effet d’occlusion perçu, ressenti et objectif, la taille de l’embout ainsi que certaines variables psychosociales des participants.
Le projet a généré plusieurs retombées technologiques telles que des outils et méthodes innovants pour améliorer la conception et la sélection des bouchons d’oreilles. Le questionnaire COPROD-NAQ, validé scientifiquement, permet d’évaluer le confort multidimensionnel tant sur le terrain qu’en laboratoire et est déjà utilisé par des manufacturiers pour le développement de produit et l’analyse des retours client. Une étude morphologique réalisée sur 242 conduits auditifs a permis de concevoir des oreilles artificielles représentatives des participants afin de couvrir la variabilité interindividuelle de l’atténuation acoustique des bouchons testés. Intégrés aux têtes artificielles du commerce, ces conduits permettraient de concevoir de bouchons d'oreille adaptés au plus grand nombre possible. L’équipe de recherche a également mis au point la première méthode in vivod’estimation des déplacements des tissus du conduit auditif par IRM lorsque le conduit auditif est occlus par un PICB. Les données ainsi recueillies peuvent être utiles pour valider les testeurs virtuels capables de prédire des variables acoustiques et mécaniques, tout en ouvrant la voie à la conception d’oreilles artificielles plus réalistes. Un outil simple, peu coûteux et utilisable sur le terrain (EST 3M™ Eargage « étendu ») a été proposé pour mesurer la taille du conduit auditif. Comparable à un pédimètre, il permet d’identifier les conduits exceptionnellement larges, à risque de moindre protection, et d’aider au choix de bouchons adaptés à la morphologie de la personne. Des testeurs de confort expérimentaux et virtuels développés pour estimer les caractéristiques telles que la pression mécanique, la force d’extraction, le frottement, l’atténuation acoustique et l’effet d’occlusion, résultant de l’interaction entre bouchon et canal auditif, ouvrent la voie à la conception de bouchons plus confortables. Par exemple, ce projet a permis de développer le premier conduit auditif artificiel doté d’une peau intelligente permettant de mesurer la pression mécanique exercée par le bouchon sur les parois du conduit. Une première oreille artificielle tronquée bio-fidèle (i.e., présence de tissus mous, os et cartilages artificiels) a aussi été conçue spécifiquement pour mesurer l’effet d’occlusion objectif et utilisée pour concevoir un bouchon qui réduit l’inconfort acoustique associé à la perception désagréable de sa propre voix lorsque les oreilles sont occluses. Enfin, les avancées du projet (quant à la mesure de l’inconfort acoustique associé à l’effet d’occlusion et au développement de testeurs de confort expérimentaux et virtuels dédiés à cet inconfort) ont permis le dépôt d’un brevet de méta-bouchon réduisant l’effet d’occlusion tout en maintenant une atténuation efficace.
Ce projet a également eu plusieurs retombées pour les milieux de travail. Outre la formation de personnel hautement qualifié, deux outils méritent d’être mentionnés. Le questionnaire COPROD-NAQ, par exemple, pourra être intégré aux programmes de prévention de la perte auditive afin d’optimiser la sélection et l’utilisation des bouchons d’oreilles, en tenant compte du confort et des caractéristiques des travailleurs. De même, l’outil EST 3M™ Eargage « étendu » vise à améliorer le processus du choix des bouchons en fonction de la morphologie des conduits auditifs. Une autre retombée concerne les aspects organisationnels et ergonomiques. Les résultats de l’évaluation du confort et des facteurs individuels et organisationnels qui l’influencent confirment certaines pratiques de prévention existantes, tout en ouvrant de nouvelles pistes pour améliorer la protection auditive, dont certaines nécessitent des validations scientifiques supplémentaires. Ces recommandations portent notamment sur l’adaptation des bouchons à la morphologie du canal auditif, à la compatibilité avec les autres EPI portés, aux conditions thermiques, aux environnements sonores pour préserver la détection des signaux ainsi qu’à l’organisation du travail. Le rôle des différents acteurs dans la sélection des bouchons les plus adaptés aux travailleurs constitue également une retombée importante. L’identification des caractéristiques physiques et psychosociales de la triade influençant les dimensions physique, acoustique et fonctionnelle du confort des bouchons d’oreille fournit des repères aux manufacturiers pour concevoir des produits plus confortables et aux préventionnistes pour sélectionner les modèles les mieux adaptés. La dimension physique dépend principalement des propriétés du bouchon, relevant des manufacturiers, tandis que les dimensions fonctionnelle et acoustique sont liées aux caractéristiques individuelles, ce qui confère aux milieux de travail un rôle clé dans le choix des dispositifs appropriés. Une hiérarchisation des familles de bouchon selon le confort est également une autre retombée. Il s’avère que les bouchons sur mesure apparaissent comme les plus confortables, tandis que les bouchons prémoulés sont les moins appréciés. À l’avenir, l’intégration d’indices de confort objectivés dans les normes de certification pourrait être envisagée. Enfin, une dernière retombée concerne un conseil pratique : le confort physique des bouchons en mousse à comprimer pourrait être amélioré par de simples gestes lors de leur insertion.
AbstractThe use of individual hearing protection devices (HPDs), such as earmuffs or earplugs, which are often recommended as a temporary measure, is often the only means of protecting workers who are exposed to dangerous noise levels every day. At present, the choice of an HPD is mainly based on considerations related to the sound attenuation it provides (measured in a laboratory by certified organizations) and/or the characteristics of the work environment, such as heat, hygiene and compatibility with other personal protective equipment (PPE). Wearing HPDs is known to create considerable discomfort, which may lead the person exposed to noise not to use their hearing protection correctly or consistently, in which case it quickly becomes ineffective. Although barriers to the use of HPDs exist and often prevail, a HPD can also be a source of comfort, particularly by fostering the feeling of being protected from noise; improving communication in noise; or having a positive impact on concentration, productivity and work execution. Thus, comfort is not merely the absence of discomfort. Nevertheless, for reasons of simplicity, we will use the word “comfort” herein to designate the two facets of the concept: negative (discomfort) and positive (comfort). The assessment of comfort examines complex interactions among the person (the user), the HPD they are wearing and the environment in which they are working, thereby forming the concept of a triad, where each of the three components is defined by both physical and psychosocial characteristics. This project was intended to improve our understanding of the comfort of earplug-type HPDs by identifying the characteristics of the triad that significantly affect the main attributes of comfort.
This report summarizes all the publications resulting from the research team’s work over the course of a large-scale multidisciplinary research project, which allowed for significant advances in our understanding of HPDs’ comfort. First, a theoretical framework was established to study the comfort of this kind of PPE. A holistic definition based on the triad concept and a conceptual model that captures its complexity, integrating the physical, functional, acoustic and psychological dimensions, were developed. This theoretical framework was complemented by the development and validation of an innovative questionnaire to be used in Quebec: the COPROD-NAQ, which measures earplugs’ comfort multidimensionally, with specific comfort indices and an overall index. Participants’ comfort was measured both in the field and in the laboratory. The psychosocial characteristics of the triad were assessed with the questionnaire, while the physical characteristics were obtained using proven measurement techniques and original approaches. The physical characteristics resulting from the interaction phase of the ear-HPD system (e.g., deformed geometry of the auditory canal, mechanical pressure on the earcanal caused by the earplug, sound level in the occluded earcanal, etc.) can be measured directly with human subjects or estimated with the help of innovative laboratory tools, known as “comfort testers.” These testers can function in the real world, using physical sensors, in which case we refer to an “experimental” tester, or in an idealized version of the real world, using digital models; in that case, we speak of a “virtual” tester. Statistical analyses, mainly focusing on disposable or reusable earplugs designed to adapt to most earcanals, were conducted to identify the main physical and psychosocial characteristics of the triad that influence the various attributes and subdimensions of comfort. The results open the door for the development of objective comfort indices and the design of more comfortable earplugs.
In the field, the results show that psychological (well-being, satisfaction) and functional (ease of use) comfort influence overall comfort more than purely physical or acoustic aspects. Several factors affect comfort: working environment (schedules, temperature), individual characteristics (age, laterality) and type of earplug. Custom-molded earplugs are generally more comfortable. In the lab, earplug family significantly affects comfort, which is mainly determined by the HPD’s physical dimension and influenced by its physical characteristics. The effects of family differ from observations in the field, except for physical dimensions, which highlights the complexity of this phenomenon. The results also indicate that lab tests conducted with novice users may be sufficient to assess physical discomfort, this dimension of comfort being mainly determined by the HPD’s physical characteristics. For this dimension, conclusions observed in the lab and in the field are identical regarding the pivotal characteristics of earplugs and their effects. The laboratory results also revealed that, to assess earplugs’ comfort, it is not necessary to faithfully reproduce a realistic sound environment recorded in the field. On the other hand, this kind of reproduction remains indispensable to measure earplugs’ effects on alarm detection and speech comprehension, which underscores the fact that the perception of an effect, measured by objective perceptual tests, and comfort, assessed with questionnaires, represent two separate concepts.
Innovative comfort testers, both experimental and virtual, were designed to measure or simulate the physical characteristics related to the interaction between the earcanal and the earplug. These tools, which combine imaging, modelling and testing, allowed us to gain a better understanding of the mechanisms involved. The analysis of the factors affecting comfort shows that the earplugs’ mechanical properties mainly determine physical comfort, whereas the functional and acoustic dimensions are more related to individual characteristics and use experience. Finally, a targeted laboratory study of the acoustic dimension, in which a meta-earplug incorporating Helmholtz resonators was designed to reduce occlusion, enabled us to establish, on the one hand, links between the perceived occlusion effect, the eartip size and certain psychosocial characteristics of the participants and, on the other hand, links between the experienced occlusion effect and those same variables.
The project generated several technological outcomes, such as innovative tools and methods to improve the design and selection of earplugs. The COPROD-NAQ questionnaire, which has been scientifically validated, makes it possible to assess multidimensional comfort both in the field and in the lab; manufacturers are already using it for product development and customer feedback analysis. A morphological study carried out on 242 earcanals enabled us to design artificial ears that are representative of participants to cover interindividual variability in the sound attenuation of the earplugs tested. When integrated into commercial artificial heads, these earcanals would allow for the design of earplugs that are adapted to the largest possible number of users. The research team has also developed the first in vivo method using MRI to assess tissue displacement in the earcanal when it is occluded by an HPD. The data collected in this way may be useful for validating virtual testers that can predict the acoustic and mechanical variables, while paving the way for the design of more realistic artificial ears.
A simple tool, which is inexpensive and usable in the field (extended version of the 3M™ Eargage) was proposed to measure the size of the earcanal. Comparable to a foot measurement tool, it allows users to identify exceptionally wide earcanals, which are at risk of lower protection, and to assist in the choice of earplugs that are suitable for each individual’s morphology. The experimental and virtual comfort testers developed to assess such characteristics as mechanical pressure, extraction force, friction, sound attenuation and occlusion effect, resulting from the interaction between the earplug and the earcanal, open the door for the design of more comfortable earplugs. For example, this project led to the development of the first artificial earcanal equipped with a smart skin that measures the mechanical pressure the earplug exerts on the canal’s walls. A first biofidelic truncated artificial ear (i.e., presence of artificial soft tissue, bone and cartilage) was also designed specifically to measure the objective occlusion effect and used to design an earplug that reduces the acoustic discomfort associated with the unpleasant perception of one’s own voice when the ears are occluded. Finally, the project’s advances (regarding the measurement of the acoustic discomfort associated with the occlusion effect and the development of experimental and virtual comfort testers to assess this discomfort) led to the filing of a patent for the meta-earplug that reduces the occlusion effect while maintaining effective attenuation.
This project also had several outcomes for workplaces. In addition to the training of highly qualified personnel, two tools should be mentioned. The COPROD-NAQ questionnaire, for example, can be integrated into hearing loss prevention programs to optimize the selection and use of earplugs, while taking workers’ comfort and individual characteristics into account. Similarly, the extended 3M™ Eargage is intended to improve the process of choosing earplugs based on earcanal morphology. Another outcome concerns organizational and ergonomic aspects. The results of the assessment of comfort and individual and organizational factors that affect it confirm certain existing preventive practices, while opening up new avenues for improving hearing protection, some of which require additional scientific validation. In particular, these recommendations concern the adaptation of earplugs to earcanal morphology and compatibility with other PPE being worn, thermal conditions and sound environments to preserve signal detection and work organization.
The role of different players in selecting the best adapted earplugs for workers is another important outcome. The identification of the physical and psychosocial characteristics of the triad that affect the physical, acoustic and functional dimensions of earplug comfort provides guidelines for manufacturers, so they can design more comfortable products, and for prevention officers, so they can select the best adapted models. The physical dimension depends primarily on the earplug’s properties, which are the manufacturer’s responsibility, while the functional and acoustic dimensions are related to individual characteristics, which gives workplaces a key role in choosing appropriate devices. The ranking of earplug families based on comfort is another outcome. Custom-molded earplugs appear to be the most comfortable, while premolded earplugs have the lowest rating. In future, the incorporation of objective comfort indices into certification standards could be envisaged. Finally, one last outcome concerns a practical piece of advice: the physical comfort of compressible foam earplugs can be improved by some simple actions when inserting them.
ISBN
9782897973438 (PDF)
Mots-clés
Protection de l'ouïe, Hearing protection, Protège-tympan, Earplug, Bouchon d'oreille, Évaluation du confort, Comfort assessment, Propagation du son, Sound propagation, Imagerie par résonance magnétique, Magnetic resonance imaging, Oreille, Ear, Essai du matériel, Equipment testing, Critère de confort, Comfort criteria, Coefficient d'absorption acoustique, Sound absorption coefficient, Atténuation du bruit, Sound attenuation, Bruit basse fréquence, Low-frequency noise, Coquille antibruit, Earmuff, Vibration basse fréquence, Low frequency vibration, Modèle, Model, Simulation, Choix du matériel, Choice of equipement, Méthodologie, Methodology, Questionnaire, Bruyance, Noisiness, Détermination expérimentale, Experimental determination
Numéro de projet IRSST
2015-0014
Numéro de publication IRSST
RS-1233-fr
Licence Creative Commons
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Citation recommandée
Doutres, O., Sgard, F., Negrini, A., Berry, A. et Gauvin, C. (2026). Étude multidisciplinaire du confort des bouchons d'oreilles : vers une protection auditive efficace en milieu de travail (Rapport n° RS-1233-fr). IRSST. https://doi.org/10.70010/FCRZ6556