國王的安全帽－隱形自行車安全帽

你騎自行車時會戴安全帽嗎？

今年 4 月起日本新規上路，所有騎士不分年齡，騎自行車都必須戴上安全帽，自行車用品店安全帽的銷量直線上升，熱門產品更賣到缺貨。

台灣目前道路相關法規僅規定機車、電動（輔助）自行車要戴安全帽，一般沒有電力輔助的腳踏自行車，還未特別規定要戴安全帽。

自行車的安全帽到底防護效果如何，得要從設計看起；最近的新科技 MIPS 號稱能降低側撞與旋轉衝擊，什麼是旋轉衝擊？什麼是 MIPS 呢？

都柏林大學腦創傷模型

想要知道這樣摔、那樣摔會有什麼下場？這就需要用假人頭來分析；最著名的實驗模型就是「都柏林大學腦創傷模型」（University College Dublin Brain Trauma Model , UCDBTM）。

UCDBTM 最初發表在 2003 年，是使用男性屍體的腦袋進行「電腦斷層掃描」（computed tomography , CT）和「核磁共振」（magnetic resonance imaging , MRI），開發模擬頭部幾何形狀及頭內部壓力反應的模型，透過一系列屍體衝擊測試，進行參數調整，觀察不同衝擊對於大腦和腦脊液（CSF）體積和剪應力的影響。

在研究的 3D 有限元素模型（three-dimensional finite element model），以大約 2 萬 6 千個六面體元素，來代表頭皮、顱骨、軟腦膜、腦鐮、腦幕、腦脊髓液、灰質與白質、小腦以及腦幹，也就是整個頭部重要的組成都涵蓋進去了。

安全帽衝擊測試

2022 年 5 月在《Scientific Reports》上的一篇研究，團隊利用先前提到的 UCDBTM 假人頭模型試砸，目的是想了解頭部撞擊的旋轉加速度。為什麼要那麼在意旋轉衝擊？

在全球車禍直接撞擊造成腦部損傷的機率較小，相比之下，側撞和旋轉衝擊才是最可怕的傷害方式，這是因為人在車禍中會有自主閃避的反應；物理上來說，我們就是身處在移動中的慣性狀態，所以旋轉衝擊，特別是導致腦部受損和致命傷的主要原因。

而在這篇安全帽衝擊研究，團隊選了 3 種已上市的自行車安全帽 ，每種各買 4 頂來 PK，這三款安全帽分別是：

1. 一般有「貼合棘輪機制」、「EPS 保麗龍」內襯的自行車安全帽。為最常見的安全帽規格，而棘輪的位置在後腦杓，轉動可以調整鬆緊，讓安全帽貼合頭部不會任意鬆脫。
   
2. 採用「多向衝擊保護系統」（Multi-Directional Impact Protection System）簡稱 MIPS，MIPS 是一層安裝在安全帽內部的保護裝置，當頭部受到衝擊時，減震層可以提供 1 到 1.5 公分  多方向的移動空間，利用在安全帽內部滑動，緩衝側面撞擊或是旋轉所造成的作用力。
   
3. 安裝數個裝著低黏度無色「礦物油」的「熱塑性胺甲酸乙酯 TPU」囊袋，利用這些囊袋緩衝頭部衝擊。

戴著安全帽的假人頭依序被送上「單軌掉落支架系統」之後，再分別以每秒 6.5 公尺的衝擊速度（時速每小時 23 km）自由落體撞擊貼上 80 粒度（grit）砂紙、45 度角的鐵砧表面上，模擬自行車摔車時的高摩擦衝擊狀態。

以實驗的結果來說，作為對照組的【一號】安全帽表現整體來說比較差，雖然一號傳統安全帽在線型加速度控制能力，不輸【二號】，但【二號】與【三號】所加持的旋轉控制科技，表現明顯出色；【二號】的減震層和【三號】的礦物油囊袋，不僅降低了線性和旋轉加速度的峰值（最大值），還減少腦部灰質與白質所受的衝擊。顯然 MIPS 以及類似這類防側撞和旋轉衝擊的新科技，確實有明顯的保護效果。

科學證實戴帽更安全！

2018 年刊登在《事故分析與預防》期刊（Accident Analysis & Prevention）的薈萃分析研究，從 1989 年至 2017 年的 55 項研究，共 179 個效果估計；結果顯示，使用安全帽可將頭部損傷減少 48％，嚴重頭部損傷減少 60％，創傷性腦損傷減少 53％，面部損傷減少 23％，造成死亡或重傷的總數減少 34％。

總之，科學實證強烈建議騎自行車必須佩戴安全帽。

只是在台灣這種亞熱帶氣候，夏天悶熱考驗也是避不掉的，另外也有不少反對強制立法配戴安全帽的人表示，不想要在騎 Ubike 時被強制戴「共用」安全帽，覺得很不衛生。而且覺得強制規定戴安全帽，反而會降低大眾使用自行車替代汽機車的都市減碳目標。

回到開頭，日本新規已上路，所有騎士不分年齡，騎自行車都必須戴上安全帽，而台灣目前還只有機車、電動自行車要戴安全帽；台灣該跟上，還是維持現況呢？

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在臺灣被國寶級的藍鵲巴頭，是無上的榮耀；^[1] 但在澳洲遭喜鵲攻擊，卻是送醫的前奏。^[2] 每年 7 月到 11 月，^[2] 澳洲喜鵲的季節性暴力行為，以及當地居民的壯烈犧牲，總是貢獻不少素材給國際新聞版面。^{[3, 4]} 為確保筆者生命安全與本專欄的續存，以下整理了預防澳洲喜鵲襲擊的專業建議，順便跟將來有興趣赴澳旅遊、留學或打工度假的讀者分享。

澳洲喜鵲的攻擊行為

澳洲喜鵲（學名：Cracticus tibicen）是澳大利亞極為常見的鳥類，^[5] 平時待人親和，但一到繁殖季節，地域性就變得特別強烈。^[6] 鳥巢附近方圓 100 到 150 公尺內的自行車騎士，是最頻繁的攻擊目標；^[6] 其次為行人；再來則是跑者。 ^[7] 具侵略性的多為公鳥，且僅佔澳洲喜鵲總數的 9% ；^[2] 然 而每年仍有數以千計的人受害，其中近 15% 受傷，^[7] 包含少數被狠啄耳朵或眼睛。^[2] 2021 年澳洲全國有超過 5,300 例的相關通報案件。^[7] 媒體報導有一名 5 個月大的女嬰，從倉皇躲避的母親手裡墜落，最後死於頭部重傷。^{[4, 8]}

研究顯示喜鵲認得超過 100 張人臉，一般傾向把陌生人當作威脅。值得注意的是， COVID-19 疫情期間，澳洲鳥盟（BirdLife Australia）的專家 Sean Dooley ，擔心有些封城地區的防疫政策，會造成更多人類受害。因為澳洲喜鵲若是認不得戴口罩的熟面孔，或許會展開一視同仁的無差別攻擊。^[9]

「喜鵲警報」民營通報系統

2013 年的時候，一名騎自行車被澳洲喜鵲攻擊的網站工程師，察覺沒有全國性的通報系統，可以舉發喜鵲的惡行，便自行架設一個供大眾使用。^[7] 如今，他的「喜鵲警報」（Magpie Alert）網站，每年發佈統計數據，並成為博物館與媒體不時引用的資料來源。^{[4, 6, 7]} 若比較該網站近年的圖表，某幾州的攻擊次數，在 COVID-19 疫情期間的確有成長的趨勢。^[7] 然而，這到底是因為民眾戴口罩，或是網站愈來愈熱門，還是大家突然比較有時間上網通報，就不得而知了。

各種失敗的預防方法

澳洲有個非常厲害的單位，叫做「聯邦科學與工業研究組織」（Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation，簡稱CSIRO），曾研發出 WiFi 、塑膠鈔票，還有連英國女王都用過的 Aerogard 防蚊液。^{[10, 11]} 2010 年的時候，某隻兇猛的澳洲喜鵲，搬到國立澳洲大學和 CSIRO 黑山園區之間的通道上。該喜鵲不顧先來後到，便鳩佔鵲巢，還唯恐別人侵門踏戶。牠居高臨下鳥瞰新居周圍的疆域，敏捷地驅逐任何過境者。讓 CSIRO 的科學家們逮到機會，進行了一個非正式的動物實驗。^[12]

興高采烈的幾位 CSIRO 科學家們自告奮勇，以千奇百怪的造型騎著自行車，接近這隻澳洲喜鵲；一邊再由同事錄下整個過程，作為是否遭受攻擊的證據。他們測試的重點以戴或不戴自行車安全帽，還有應該增添何種安全帽配件為主，例如：在上面黏假眼睛、綁毛根（絨毛鐵絲）或束線帶、綑上兩台攝影機、裝上假喜鵲、蓋上誇張的假髮，甚至完整露出灰髮稀疏的禿頭，期望喜鵲寬待長輩等。^[12]

雖然上述裝扮大多不具實質效果，純粹把騎士搞得像隻花俏的驚弓之鳥，其中倒是有幾個嘗試略顯成功：一是整頭真髮，不戴安全帽；二是在騎乘途中脫帽，暴露禿頭；三則是在安全帽外包上非洲捲假髮，以致完全看不到帽子。^[12] 總之，好像外表看起來沒有安全帽，反而能倖免於難；但要是假髮滑動影響騎士視線，或是倒楣發生車禍，頭部卻缺乏保護，那豈不是更加危險？

假如真的不幸碰上澳洲喜鵲攻擊，自行車騎士該做的就是下車，步行離開牠的勢力範圍，並用帽子、眼鏡和雨傘保護自己的頭部與眼睛。^[2] 不過千萬也別跑得太快或是反擊，否則會導致情勢惡化。^[6]

化敵為友

既然連國家級的智囊團介入都無效，難道人類就只能任憑澳洲喜鵲追著跑嗎？澳洲新英格蘭大學的動物行為學榮譽教授 Gisela Kaplan ，可不這麼覺得。根據 Kaplan 教授的說法， 80% 順利繁衍後代的澳洲喜鵲，住在人類社區，^[13] 牠們的平均壽命約在 25 到 30 歲之間。^{[6, 13]} 基於喜鵲擅長認人又有良好的記憶力，人類不妨近水樓台，化敵為友，跟牠們培養長期的親善關係。^[13]

友誼是雙向的。對人類來說，能保障人身安全，還有無須照顧的喜鵲陪玩，簡直比養寵物還划算。然而，牠們何必跟我們攀關係？針對這個問題， Kaplan 教授解釋，澳洲喜鵲有置產壓力，偏偏適合的育幼環境有限，造成嚴重的市場競爭。多數的喜鵲 5 歲以前，無法鞏固屬於自己的勢力範圍，而最終能成功繁衍後代的成鳥也僅佔 14% 。所以，與澳洲喜鵲交友的方法很簡單，完全沒有必要用食物利誘，光是當個人畜無害的鄰居，就別具吸引力。^[13]

一旦澳洲喜鵲認證您是位和平的人類，牠們可能會正式把自家的孩子介紹給您認識，允許牠們在周遭玩耍。此外，還會就近觀察您的一舉一動，並積極模仿。比方說， Kaplan 教授的喜鵲朋友，就曾趁她不注意，偷敲鍵盤，再看看螢幕上出現什麼結果；或是當她在院子裡除草時，於一旁跟著堆土。^[13] 人類與動物本來就不一定得相互敵對，如果哪天真遇上了澳洲喜鵲，不妨花點時間彼此瞭解，試著交個朋友吧！

參考資料

1. 台灣藍鵲護巢巴學生頭 文大教授拍下精彩一刻（中央通訊社，2021）
2. Stay safe from swooping magpies (Queensland Government – Department of Environment and Science, 2021)
3. 澳洲「恐怖之鳥」今年傷人特別多 疑與口罩有關[影]（中央通訊社，2021）
4. Baby dies in Australia after magpie swooping attack (CNN, 2021)
5. Australian Magpie (BirdLife Australia, accessed in 2022)
6. Why do Magpies swoop? (Australian Museum, 2021)
7. Magpie Alert (Jon Clark, 2022)
8. Parents of baby girl who died after magpie attack thank community for ‘overwhelming kindness’ (ABC News, 2021)
9. Magpie-swooping season could be worse in Victoria this year as face masks confuse birds (The Guardian, 2020)
10. We Are CSIRO (CSIRO, 2022)
11. Aerogard (CSIROpedia, 2011)
12. You make me wanna swoop: dispelling magpie myths (CSIROscope, 2015)
13. Magpies can form friendships with people – here’s how (The Conversation, 2019)

不管是看泛科學小編計算「九天玄女的加速度」，還是挑戰怎麼包裝「雞蛋自由落體」才不會破，結果成功與否都歡樂無限。^[1]因為摔完死活都是別人，一概事不關己。

然而，如果今天摔的是您的腦袋呢？

都柏林大學腦創傷模型

秉持著「死道友，無死貧道_（臺語）」的精神，一群加拿大的科學家拿假人頭來試砸，再用「都柏林大學腦創傷模型」（University College Dublin Brain Trauma Model，簡稱 UCDBTM）加以分析。

UCDBTM 的根據，是一顆被拿去做了「電腦斷層掃描」（computed tomography，簡稱 CT）和「核磁共振」（magnetic resonance imaging，簡稱 MRI）的死人腦袋。這個 3D 有限元素模型（three-dimensional finite element model），以大約 2 萬 6 千個六面體元素，來代表頭皮、顱骨、軟腦膜、腦鐮、腦幕、腦脊髓液、灰質與白質、小腦以及腦幹。換句話說，頭部重要的組成都涵蓋進去了。^[2]

安全帽衝擊測試

實驗設計與過程

就像「雞蛋自由落體」賽事，東西若直接丟，多沒看頭。絕對要拿出誠意，用心較量包裝技術。在這個砸假人頭的實驗中，加拿大科學家們選了 3 款市面上買得到的自行車安全帽，每款各買 4 頂來「拚場」_{（臺語發音：piànn-tiûnn）：^[2]}

1. 【一號】：一般有「貼合棘輪機制」（fit ratchet mechanism）、「保麗龍」（expanded polystyrene，簡稱 EPS）^{【註釋1】}內襯和「舒適泡棉」（comfort foam）的自行車安全帽。^[2]棘輪的位置在後腦杓的方向，轉動即可調整鬆緊貼合頭部，不會任意鬆脫。^[3][4]
2. 【二號】：採「多向衝擊保護系統」（Multi-Directional Impact Protection System，縮寫 MIPS），含有「旋轉科技減震層」（rotational technology low-friction layer）的自行車安全帽 。^[2]當頭部受到衝擊時，減震層可以提供 10～15 mm 多方向的移動空間，減少旋轉的作用力。^[5][6]
3. 【三號】：「旋轉科技」（rotational technology）自行車安全帽，內附數個裝著低黏度無色「礦物油」的「熱塑性胺甲酸乙酯」（thermoplastic urethane）囊袋。^[2]

戴著安全帽的假人頭依序被送上「單軌掉落支架系統」（monorail drop rig system）之後，緊張刺激的時刻便來臨了。^[2]鑼鼓聲催落去～

碰、碰、碰！3 組皆以每秒 6.5 公尺的衝擊速度（impacting velocity），撞在 45 度角、80 粒度（grit）^[註2]的鐵砧表面上。^[2]

實驗結果

愉悅的時光稍縱即逝，徒留感傷的驗屍工作：整體來說，【一號】安全帽慘敗；而【二號】與【三號】的精湛科技，表現不同凡響。

【二號】的減震層和【三號】的礦物油囊袋，不僅降低了線性和旋轉加速度的峰值（最大值），還減少腦部灰質與白質所受的衝擊。此外，【三號】對頭部前方、兩側以及頭頂的保護，更勝【二號】。^[2]總歸，一般自行車安全帽雖然也不是完全沒用，但保護力就是不及「旋轉科技」。該研究成果於 2022 年 5 月 11 日，登上《科學報告》（Scientific Reports）期刊。^[2]

挑選適合的安全帽保護腦袋

然而「旋轉科技」不僅有實驗中的類型，其運用也不單出現在自行車安全帽上。制定安全帽國際認證標準的「Snell 紀念基金會」，2021 年講解「旋轉科技」衝擊測試的資料中，採用了一款全罩式安全帽。^[7]專攻 MIPS 技術的廠商官網，介紹機車安全帽時，則提及全罩式、可樂帽（modular）、半罩式和開放式等類型。不過，該廠商最後依然強調開放式安全帽，僅適用於低速騎乘；為了安全起見，速度稍快時，全罩式才是首選。^[8]

所以從科學實證的角度來說，讀者一定知道要怎麼挑，只是生活於臺灣這種亞熱帶國家，在夏天無疑會是殘酷的耐熱考驗。

註釋

1. 原文「expanded polystyrene」，縮寫「EPS」，直譯為「發泡性聚苯乙烯」，就是俗稱的「保麗龍」（styrofoam）。^[9][10]
2. 粒度（grit）：砂紙表面粗糙程度的單位。數字愈大，表面愈細緻；數字愈小，表面愈粗糙。^[11]

參考資料

1. 九天玄女的加速度（泛科學，2022）
2. Evaluation of two rotational helmet technologies to decrease peak rotational acceleration in cycling helmets（Scientific Reports, 2022）
3. Difference Between Slide Lock and Mega Ratchet Safety Helmet Adjustments（Direct Textile Store, 2019）
4. H700 H800 Hard Hat Video（3M Worker Health and Safety, 2017）
5. Frequently asked questions about the science and technology behind Mips（Mips）
6. MIPS多向衝擊防護系統（捷安特）
7. Snell Premium Protection Helmet Standards（Snell Memorial Foundation, 2021）
8. Checklist for choosing a motorcycle helmet（Mips）
9. 包裝用保麗龍常識篇（中華民國保麗龍回收再生協會）
10. Styrofoam（國家教育研究院，2012）
11. Sandpaper Grit Charts & Grades（Grainger, 2017）