Van CBRN-laboratorium naar strijdveld: internationale veldproeven met gasmaskers

TNO’s Unit Defence, Safety & Security (DSS) ondersteunt het Nederlandse Ministerie van Defensie met een brede technologische basis voor bescherming tegen chemische, biologische, radiologische en nucleaire (CBRN) wapens, variërend van detectie- en waarschuwingssystemen, tot ontsmettings- en evacuatieprotocollen. Een van de recente DSS-projecten op dit gebied stond in het teken van het testen van de combinatie van beschermende pakken en gasmaskers in realistische operationele omstandigheden.

Esmée, projectmanager binnen de divisie Protection, Munitions & Weapons, geeft meer inzicht in de opzet en uitvoering van deze tests. Daarnaast licht Paul, hoofd van de Protection and Contamination Countermeasures Group van het Canadese Defence Research and Development Centre, toe wat het doel van de onderzoeken van de Canadese delegatie was en welke methoden ze daarbij hanteerde.

Onderzoeksdoelen en -opzet

“Toen Defensie enkele jaren geleden begon met het vernieuwen van haar volledige CBRN-uitrusting, vervulde TNO een onderzoekende en adviserende rol bij de selectie van de nieuwe beschermende pakken en gasmaskers”, start Esmée haar uitleg. “TNO beschikt daarvoor over geavanceerde faciliteiten die zorgen dat we veilig met biologische en chemische stoffen kunnen omgaan. Voorbeelden zijn een ‘High Tox Lab’, een ‘Aerosol Test Chamber’ en een ‘Breeze Tunnel’.

Naast de eerder uitgevoerde afzonderlijke laboratoriumtests, is de volledige uitrusting met de maskers nu in realistische omstandigheden getest als gecombineerd systeem. Het doel van deze veldtest was niet om de beschermingsgraad opnieuw te meten, maar om te onderzoeken hoe de combinatie van de pakken, helmen, ballistische vesten, handschoenen en laarzen samen met het gasmasker functioneert tijdens fysieke activiteiten. Zijn er bijvoorbeeld nog zwakke plekken waar onderdelen op elkaar aansluiten of zien we patronen waardoor bestaande gebruiksprotocollen moeten worden aangepast?”

Zoutdeeltjes voor semi-natuurlijke metingen

“De ‘Breeze Tunnel’ is een uitermate geschikte testfaciliteit voor dit soort onderzoeken”, vervolgt Esmée. “Deze unieke windtunnel biedt de mogelijkheid voor blootstelling aan testsubstanties en is uitgerust met geavanceerde sensortechnologieën. Daarbij maken de afmetingen van de ‘Breeze Tunnel’ het mogelijk om verschillende praktijksituaties na te bootsen waarin de beschermende pakken en gasmaskers kunnen worden getest.

Voor deze onderzoeken zijn in de windtunnel zoutdeeltjes op nanoschaal (aerosolen) gecontroleerd in de lucht verspreid. De zoutdeeltjes vertegenwoordigen het groottebereik van chemische en biologische strijdmiddelen waarbij het systeem het minst goed functioneert. Zo kunnen we onder semi-natuurlijke omstandigheden veilig deeltjesmetingen uitvoeren.

Samen met onderzoekers van onze Canadese partner hebben we een aantal opstellingen en activiteiten bepaald die representatief zijn voor de situaties waar militairen mee te maken kunnen krijgen op het strijdveld. Denk aan rennen, traplopen, scheppen, springen, schieten en het verslepen van objecten.”

Samenwerking met Canada: focus op huid- en ademhalingsbescherming

Paul, een van de aanwezige Canadese wetenschappers, licht toe: “Waar onze Nederlandse collega’s zich voornamelijk concentreerden op de aansluiting van de gasmaskers op de pakken, lag onze focus op de huidbescherming. Wij wilden testen in hoeverre de aerosolen de beschermende uitrusting konden doordringen tot op de huid, gedurende hun fysieke inspanningen. Deze groots opgezette veldproef in de ‘Breeze Tunnel’ maakte het mogelijk om onze afzonderlijke testdoelen te combineren in een gezamenlijk onderzoek.

Tijdens de veldtest voerden militairen, volledig uitgerust met pakken, maskers, handschoenen en laarzen, verschillende activiteiten uit. Op verschillende plekken op hun lichaam waren sensoren bevestigd. Terwijl zij renden, sprongen en obstakels overwonnen, registreerde de sensoren hoeveel aerosolen de beschermende uitrusting wisten binnen te dringen en waar op het lichaam de kans daarop het grootst was. Camera’s die op hun helmen waren bevestigd, gaven ons daarbij de mogelijkheid om de tellingen van aerosolen direct te koppelen aan beelden van de fysieke inspanningen van elke afzonderlijke militair.

Over het focuspunt van het Nederlandse onderzoek vervolgt Esmée: “Voor het ademhalingsonderzoek werd een nieuw, draagbaar instrument gebruikt. Dit kleine instrument, een OmniCount, is ontwikkeld door TSI, een toonaangevende fabrikant van meetinstrumenten voor deeltjesmeting. Dit meetapparaat werd bevestigd op de rug en rechtstreeks gekoppeld aan het masker van de militair. Dit stelde ons in staat om real time de concentratie van aerosolen binnen en buiten het masker te meten. Op elke seconde werden waarden geregistreerd, zodat precies te zien was of en bij welke activiteit of beweging de bescherming minder effectief werd.”

Waardevolle inzichten en verbeterpunten

“De analyses die we tot nu toe hebben kunnen doen, leveren al zeer waardevolle inzichten op”, zegt Paul. “Zowel voor de Nederlandse als de Canadese onderzoekers. Zo zien we dat bepaalde bewegingen of zware fysieke activiteiten het risico dat de aerosolen de beschermende uitrusting binnendringen, vergroten. Het raken van het masker tijdens een handeling of het aannemen van bepaalde houdingen tijdens een activiteit kan het masker licht verplaatsen. In zo’n geval is het mogelijk dat kortstondig kleine lekkages ontstaan, die in de operationele militaire context direct dodelijk kunnen zijn. Dankzij de nieuwe meetapparatuur die op het lichaam gedragen kan worden, kon dat nu voor het eerst exact worden vastgesteld.

De eerste resultaten zijn bemoedigend. We zien dat de uitrusting goede bescherming biedt, maar er kwamen ook verbeterpunten naar voren. Dat is precies de reden waarom zulke realistische tests nodig zijn. In het laboratorium kun je niet altijd zien hoe uitrusting zich gedraagt tijdens fysieke inspanning of in combinatie met andere onderdelen.”

“De tests zijn succesvol geweest”, concludeert ook Esmée. “Ze hebben aangetoond dat de combinatie van beschermende pakken en gasmaskers werkt en met aanvullende inzichten kan het gebruik ervan verder worden geoptimaliseerd. Nadat alle onderzoeksdata is geanalyseerd, kunnen optimalisaties betrekking hebben op het aanpassen van gebruiksprotocollen voor CBRN-situaties. We komen mogelijk tot aanbevelingen voor maatvoering van het masker, de draagwijze van de overige uitrusting of het aanpassen van bepaalde handelingen.”

Toekomst van CBRN-onderzoek en internationale samenwerking

Naast waardevolle data heeft de veldtest in de ‘Breeze Tunnel’ ook een nieuwe testmethodiek opgeleverd,” zegt Esmée tot besluit. “Voor het eerst waren we in staat in realistische veldomstandigheden ‘real time’ te meten hoe ademhalingsbescherming en huidbescherming zich gedragen. Deze tests richtten zich op de individuele uitrusting, maar een wens voor de toekomst is om in deze gecontroleerde omgeving meer onderzoek te doen naar complete operationele systemen, zoals tanks of tenten. TNO ziet hierin een kans om de Nederlandse krijgsmacht te versterken en om zo bij te dragen aan een veiliger operationeel speelveld voor militairen en hulpdiensten wereldwijd.”

Paul voegt daaraan toe: “Van de samenwerking tussen TNO en het Canadese Defence Research and Development Centre (DRDC) profiteren zowel de Nederlandse als Canadese Defensie. Wij verwachten de samenwerking en kennisuitwisseling in de toekomst voort te zetten, mogelijk ook met onze Zweedse partners, die als observatoren aanwezig waren. In welke vorm dat gebeurt is nog onduidelijk maar ons uiteindelijke doel staat vast: wetenschappelijk onderbouwde bescherming bieden, en ervoor zorgen dat militairen en hulpverleners de best mogelijke bescherming krijgen zodat ze in gevaarlijke omstandigheden hun werk met vertrouwen kunnen doen. We willen dat zij veilig terugkeren, wat er ook gebeurt.”