MIPS w kasku motocyklowym. Czy plastikowa czapeczka może chronić mózg podczas wypadku?
MIPS ogranicza ruch obrotowy głowy przy ukośnym uderzeniu. Badania pokazują, że może wyraźnie zmniejszyć obciążenia działające na mózg.
Wypadek motocyklisty rzadko kończy się idealnie prostym uderzeniem głową w asfalt. Kask najczęściej trafia w nawierzchnię pod kątem, gwałtownie rotuje, a w nim głowa i mózg. Właśnie ten ruch głowy ma ograniczyć MIPS. Ale czy ten system jest konieczny, czy to marketingowy wabik? Badania seryjnych kasków motocyklowych przyniosły naprawdę ciekawe wyniki.
Początek tej historii sięga znacznie dalej niż sam MIPS w kasku motocyklowym. Już w 1943 roku brytyjski fizyk Hugh Cairns Holbourn zwracał uwagę, że przy urazach mózgu ogromne znaczenie ma nie tylko siła uderzenia, ale również gwałtowny obrót głowy. Późniejsze eksperymenty prowadzone m.in. przez Thomasa Gennarellego i jego zespół pokazały, że przyspieszenie obrotowe głowy może powodować rozległe uszkodzenia tkanki mózgowej.
Na pomysł przeniesienia tej wiedzy do konstrukcji kasku trzeba było jednak czekać kilkadziesiąt lat. Dopiero w 1995 roku szwedzki neurochirurg Hans von Holst, związany z Karolinska Institutet, zaczął analizować, dlaczego ludzie nadal doznają poważnych obrażeń mózgu mimo używania certyfikowanych kasków. Skontaktował się z KTH Royal Institute of Technology w Sztokholmie, gdzie do prac dołączył inżynier Peter Halldin. W 1996 roku przedstawili pomysł systemu, który później otrzymał nazwę MIPS – Multi-Directional Impact Protection System.
MIPS narodził się z pytania: dlaczego dobry kask czasem nie wystarcza?
Von Holst zajmował się pacjentami po ciężkich urazach głowy. Spotkał się z wieloma przypadkami kiedy motocyklista podczas wypadku miał kask, skorupa wytrzymała, czaszka także, ale dochodziło do poważnego uszkodzenia mózgu.
Ówczesne normy były badały przede wszystkim uderzenie liniowe. Kask z głową testową spadał na kowadło, a czujniki mierzyły przeciążenia. Taki test dobrze sprawdzał, jak skorupa i warstwa EPS radzą sobie ze zgniataniem oraz pochłanianiem energii.
Tyle, że wypadek na motocyklu wygląda zazwyczaj inaczej.
Podatek PCC od pojazdu 2026. Kupujesz auto, motocykl lub motorower? Masz 14 dni na rozliczenie
Motocyklista leci do przodu, w bok albo koziołkuje. Głowa z dużą prędkością trafia w samochód, krawężnik lub asfalt pod kątem. W chwili kontaktu nawierzchnia hamuje skorupę kasku. Tarcie wywołuje gwałtowny ruch obrotowy.
To obrazuje dlaczego klasyczny test pionowego uderzenia nie potrafił dobrze wychwycić.
Szwedzki wniosek był w sumie prosty: skoro całego obrotu kasku nie da się uniknąć, warto ograniczyć część ruchu przekazywanego z kasku na głowę.
Mózg nie jest przyklejony do czaszki. Przy skręceniu zaczyna się deformować
Żeby zrozumieć sens MIPS, trzeba zajrzeć pod skorupę kasku. A dokładniej pod czaszkę.
Mózg jest miękką, bardzo podatną na deformację tkanką. Otaczają go opony mózgowe i płyn mózgowo-rdzeniowy. Kiedy głowa zostaje gwałtownie wprawiona w ruch, czaszka i tkanka mózgowa nie poruszają się jak jeden sztywny przedmiot.
Przy gwałtownym obrocie różne obszary mózgu przemieszczają się i deformują w różnym stopniu. Powstają naprężenia rozciągające, ściskające i przede wszystkim ścinające. Włókna nerwowe, naczynia krwionośne i inne struktury dostają potężne obciążenie mechaniczne.
Skutki mogą być paskudne.
Jednym z najgroźniejszych jest rozlane uszkodzenie aksonalne, czyli DAI. Nagła deformacja tkanki może uszkadzać aksony, długie wypustki komórek nerwowych odpowiedzialne za przesyłanie sygnałów. Ciężkie DAI może prowadzić do długotrwałej utraty świadomości, ciężkich zaburzeń neurologicznych, śpiączki, a nawet śmierci. Badania biomechaniczne łączą powstawanie takich obrażeń właśnie z silnymi obciążeniami ścinającymi i ruchem obrotowym głowy.
Inny dramatyczny mechanizm dotyczy żył pomostowych biegnących pomiędzy mózgiem a oponą twardą. Gdy mózg gwałtownie przemieszcza się względem czaszki, naczynia mogą zostać rozciągnięte i przerwane. Krew gromadzi się wtedy pod oponą twardą. Powstaje krwiak podtwardówkowy, który może uciskać mózg i bez szybkiej pomocy neurochirurgicznej zagrozić życiu.
Dlatego w kasku liczy się nie tylko to, czy EPS zamortyzuje cios. Liczy się również jak gwałtownie po uderzeniu obróci się głowa.
Prawo jazdy kat. B na motocykl do 27 KM? Kierowcy podzieleni
Pomysł był banalnie prosty: pozwolić kaskowi minimalnie przesunąć się względem głowy
W 1998 roku Hans von Holst i Peter Halldin złożyli w Szwecji zgłoszenie patentowe dotyczące kasku z ruchomymi względem siebie elementami. W 2000 roku pierwszy prototyp sprawdzono na University of Birmingham. Rok później Halldin wraz z Adamem Gilchristem i Nigelem Millsem opublikował w International Journal of Crashworthiness pracę „A new oblique impact test for motorcycle helmets”.
To bardzo ważna publikacja, bo badacze nie tylko przedstawili pomysł nowego kasku. Zbudowali tak że stanowisko pozwalające symulować ukośne uderzenie motocyklisty w nawierzchnię albo w samochód.
Głowa testowa mogła poruszać się pionowo, a powierzchnia pod nią poziomo. Badacze zmieniali prędkość, miejsce kontaktu i rodzaj nawierzchni. Mierzyli jednocześnie przyspieszenia liniowe oraz obrotowe.
Eksperymentalna konstrukcja dostała warstwę o niskim współczynniku tarcia pomiędzy skorupą a warstwą pochłaniającą energię.
Rezultat był naprawdę ciekawy. W badanych warunkach nowa konstrukcja zmniejszała przyspieszenie obrotowe głowy nawet o około 50 proc. w porównaniu z tradycyjnymi kaskami.
Tak zaczęła się droga MIPS z laboratorium na głowy motocyklistów.
Kradzieże motocykli to plaga. Pancerny U-Lock uratował BMW R1300GS wart 140 tys. zł
Jak MIPS chroni głowę podczas uderzenia
W najpowszechniejszej wersji systemu pod wyściółką znajduje się cienki element wykonany z tworzywa o niewielkim tarciu. Zwykle łatwo go rozpoznać po żółtym kolorze.
MIPS umożliwia drobne przesunięcia kasku względem głowy. To ruch rzędu około 10–15 mm. Wszystko dzieje się w ciągu zaledwie kilku milisekund. Przy uderzeniu pod kątem skorupa uderza i trze o nawierzchnię i zaczyna gwałtownie zmieniać kierunek ruchu. Warstwa MIPS pozwala na niewielkie przesunięcie między głową i konstrukcją kasku, dzięki czemu część ruchu nie zostaje natychmiast przekazana na czaszkę.
To właśnie te kilka czy kilkanaście milimetrów ma ograniczyć przyspieszenie obrotowe głowy.
A teraz najciekawsze. Wzięli normalne kaski ze sklepów i zaczęli nimi walić
W 2022 roku Xiancheng Yu, Ingrid Logan, Itziar de Pedro Sarasola, Atulit Dasaratha i Mazdak Ghajari z Imperial College London opublikowali w Annals of Biomedical Engineering pracę „The Protective Performance of Modern Motorcycle Helmets Under Oblique Impacts”.
Badacze kupili siedem seryjnych kasków motocyklowych dostępnych na rynku brytyjskim. Nie były to laboratoryjne prototypy.
Do grupy tradycyjnej trafiły HJC C70, Bell Qualifier DLX i Icon Airflite. Z MIPS testowano Bell Qualifier DLX MIPS oraz Icon Airflite MIPS. Do tego Bell Race Star z systemem Flex oraz 6D ATS-1 z systemem ODS.
To szczególnie ciekawe zestawienie, ponieważ Bell Qualifier DLX i Icon Airflite występowały w badaniach zarówno w zwykłej wersji, jak i odmianie z MIPS. Można więc było znacznie lepiej określić wpływ samego rozwiązania.
Każdy model testowano w kilku egzemplarzach. Kaski spadały z prędkością 8 m/s, czyli około 28,8 km/h, na powierzchnię nachyloną pod kątem 45 stopni. Uderzenia wykonywano w pięciu różnych miejscach.
Czujniki mierzyły ruch głowy testowej, a naukowcy dodatkowo wykorzystali komputerowy model ludzkiej głowy, aby oszacować deformacje powstające w mózgu.
I właśnie tutaj robi się naprawdę interesująco.
Czy chińskie motocykle to szpiedzy na dwóch kółkach?
MIPS obniżył przyspieszenie obrotowe średnio o 31,2 proc.
W porównaniu z grupą konwencjonalnych kasków modele wyposażone w MIPS uzyskały średnio o 31,2 proc. niższe szczytowe przyspieszenie obrotowe PRA. To sporo.
System Flex Bella również poprawił ten parametr, ale słabiej. Redukcja wyniosła średnio 19,3 proc. W kasku z ODS różnica względem tradycyjnych konstrukcji nie była statystycznie istotna.
Na jednym parametrze się nie skończyło.
W kaskach MIPS naukowcy zmierzyli również średnio 11,5 proc. niższą maksymalną prędkość obrotową głowy. Wartość BrIC, czyli wskaźnika wykorzystywanego do oceny ryzyka obrażeń związanych z ruchem obrotowym, była średnio o 10,7 proc. niższa.
Co jeszcze ciekawsze, MIPS obniżył również o około 8,5 proc. szczytowe przyspieszenie liniowe.
Model komputerowy pokazał także mniejsze deformacje tkanki mózgowej. Efekt zależał od miejsca uderzenia, a poszczególne okolice mózgu reagowały inaczej.
Badacze zauważyli na przykład bardzo ciekawą rzecz: uderzenie z tyłu dawało relatywnie małe przyspieszenie liniowe, ale jednocześnie największe przyspieszenie obrotowe. W symulacji powodowało też największe odkształcenia w ciele modzelowatym, strukturze łączącej obie półkule mózgu.
To świetnie pokazuje, dlaczego samo mierzenie tradycyjnych przeciążeń liniowych nie odpowiada specyfice wypadku.
Motocykl A2 tylko w papierach. Po wypadku zapłacisz fortunę
ECECE 22.06 zaczęła badać rotację. I to jest ważna zmiana
Nowa seria przepisów ECE 22.06 weszła w życie 3 stycznia 2021 roku. Jedną z najważniejszych zmian było dodanie testu ukośnego uderzenia. Kask z głową pomiarową uderza z prędkością około 8 m/s, czyli 28,8 km/h, w powierzchnię nachyloną pod kątem 45 stopni.
Norma określa graniczne wartości PRA na poziomie 10 400 rad/s² oraz BrIC na poziomie 0,78.
To istotne, bo homologacja zaczęła wreszcie badać także ruch obrotowy głowy. Ale jest tu pewien haczyk.
Norma nie mówi, który kask jest lepszy
Na podstawie ECE 22.06 nie da się po prostu porównać kasku z MIPS z kaskiem bez MIPS. Homologacja działa zero-jedynkowo: kask spełnia wymagania albo ich nie spełnia.
Model z wynikiem bliskim dopuszczalnej granicy dostaje takie samo oznaczenie ECE 22.06 jak kask, który osiągnął wynik znacznie lepszy. Klient nie dostaje przy tym pełnej tabeli z wartościami PRA i BrIC.
Ważne jest więc przede wszystkim to, że nowa norma zaczęła ten rodzaj obciążenia w ogóle badać.
Tyle że pojawia się kolejna ciekawa rzecz. W badaniu opublikowanym w 2026 roku porównano 63 modele kasków, w tym konstrukcje homologowane według ECE 22.05 i ECE 22.06.
Kaski z nowszą homologacją wypadły średnio tylko nieznacznie lepiej.
Czyli sama zmiana normy nie przyniosła wielkiego skoku wyników. ECE 22.06 podniosła wymagania i zaczęła kontrolować rotację, ale nie sprawiła automatycznie, że wszystkie nowe kaski zaczęły znacznie lepiej chronić głowę.
Sezon motocyklowy ruszył. Ekspert ostrzega: „Prawo jazdy nie robi z nikogo motocyklisty”
Imperial College porównał te same modele z MIPS i bez
Wyraźniejsza różnica pojawia się dopiero wtedy, gdy porówna się ten sam model kasku z MIPS i bez MIPS.
Zespół Imperial College London przetestował między innymi Bell Qualifier DLX i Bell Qualifier DLX MIPS oraz Icon Airflite i Icon Airflite MIPS. Wyniki opublikowano w 2022 roku w Annals of Biomedical Engineering.
Kaski uderzały z prędkością 8 m/s w powierzchnię nachyloną pod kątem 45 stopni, a próby wykonywano w pięciu miejscach.
Bell poprawił wynik o 23 proc., Icon o ponad 40 proc.
W Bell Qualifier DLX średnie PRA wyniosło bez MIPS około 9976 rad/s², a w wersji MIPS 7671 rad/s². To redukcja o 23,1 proc.
W Icon Airflite wynik spadł z około 10 297 do 6119 rad/s², czyli o 40,6 proc.
Co ważne, wersje MIPS uzyskiwały niższe PRA we wszystkich pięciu badanych miejscach uderzenia. W Bellu różnica wynosiła około 11–33 proc., a w Iconie 30–55 proc.
W jednym z testów Icon bez MIPS osiągnął około 11 186 rad/s², a wersja MIPS około 6028 rad/s².
Spadły też inne parametry. BrIC zmniejszył się w Bellu z 0,71 do 0,63, a w Iconie z 0,73 do 0,62. W komputerowym modelu głowy Icon z MIPS osiągnął również około 25 proc. mniejsze odkształcenie tkanki mózgowej.
Wycieczki motocyklowe do Hiszpanii i Maroka. Karlik Events i Honda szykują jesienne wyprawy
I dopiero tu widać, co naprawdę daje MIPS
Sama homologacja ECE 22.06 nie odpowiada więc na pytanie, czy kask z MIPS chroni lepiej od modelu bez tego systemu. Mówi tylko, że oba spełniają wymagania.
Co więcej, porównanie kasków homologowanych według starej i nowej normy pokazało tylko niewielką średnią poprawę wyników.
Znacznie wyraźniejsza różnica pojawiła się dopiero w bezpośrednim porównaniu tych samych modeli. Bell z MIPS obniżył PRA o około 23 proc., a Icon o ponad 40 proc.
Najbezpieczniejszy wniosek jest taki, że w tych samych konstrukcjach, podczas identycznych prób, MIPS wyraźnie ograniczał obciążenia obrotowe działające na głowę. I tyle. Choć chyba wystarczająco, aby dało do myślenia.
Źródła: KTH Royal Institute of Technology, Mips AB, International Journal of Crashworthiness, Annals of Biomedical Engineering, PubMed/NCBI, UNECE – UN Regulation No. 22.
Czytaj więcej
