致力於解決 COVID-19 問題的 7 個開放硬體項目

開源硬體運動長期以來一直倡導維修權、完全擁有您購買的技術以及能夠重新混合和複製小工具的重要性，就像您可以處理音樂一樣。 因此，在這個充滿挑戰的時期，開放硬體正在為冠狀病毒大流行造成的一些問題提供一些答案。

正在發生的事情的概述

其一，世界各地的硬體開發人員正在努力利用開源解決供應鏈的弱點，同樣的理念在過去 30 年推動了新軟體技術的激增。 硬體運動過去的成功包括 RepRap 專案、開源生態和開源蜂箱，證明這是可以做到的。

人們對使用 3D 列印和其他技術來按需製造安全設備的替換零件和製造的興趣越來越濃厚。 例如，香港理工大學實驗室為醫院工作人員提供 3D 列印面罩。 義大利新創公司 Isinnova 與米蘭的 FabLab 合作，為受災嚴重的義大利北部的復活設備製作 3D 列印替換閥門。 該公司還發布了適應我們身體互動的設計，例如 Materialise 的這款 3D 列印免持開門器。 這些更換零件和解決問題的例子是一個很好的開始，並且似乎正在挽救生命。

另一種傳統的硬體技術正在蓬勃發展：縫紉。 法新社報道稱，世界各地都迫切需要口罩，世界衛生組織也對其重要性提出了指導。 隨著醫護人員優先使用一次性口罩，在捷克共和國，人們開始縫製自己的口罩。 （重複使用口罩確實會帶來無菌問題。）Facebook 小組「捷克縫製口罩」開始在他們的國家解決這個問題，數以萬計的成員使用他們的家用縫紉機。

開源硬體設備和機械專案也越來越受到關注。 首先，檢測設備精良、能力強。 接下來，對於沒有其他選擇的情況，可以將醫療設備歸類為現場級（最多）。 這些項目的詳細概述如下。

為了了解更多信息，我採訪了 Jason Huggins，他是芝加哥 Tapster Robotics 的創始人兼執行長。 Tapster Robotics 使用 3D 列印、電腦數控 (CNC) 加工和 Arduino 等開放式電子設備設計和製造桌上型機器人。 他擁有產生影響力的技術知識和工業能力。 他希望投入公司的資源來幫助這場鬥爭。

「基本上，我們現在正處於二戰動員時刻。即使我不是醫生，我們仍然應該遵守希波克拉底誓言。無論我做什麼，我都不想讓問題變得更糟。」 哈金斯解釋道。 「作為對比，世衛組織執行董事邁克爾·瑞安博士的評論是：『速度勝過完美，』」哈金斯辯稱。

哈金斯在需要時提供服務方面擁有豐富的經驗。 他的努力有助於幫助 Healthcare.gov 在最初推出時充滿挑戰後擴大規模。 他還創建了軟體產業標準測試框架 Selenium 和 Appium。 有了這次經驗，他的建議非常值得考慮。

我還與泰森律師事務所駐西雅圖的律師馬克泰森進行了交談，他與新創公司和小型企業合作。 他擁有與快速發展的行業中的靈活公司合作的直接經驗。 在提出總體問題時，泰森開始說道：

好撒瑪利亞人法律保護志工（即「好撒瑪利亞人」）免於因決定在緊急情況下提供援助而被追究責任。 雖然這些法律的具體細節因州而異，但它們有一個共同的公共政策原理：即鼓勵旁觀者幫助面臨緊急情況的其他人。 可以想像，這個基本原理可以證明在不那麼傳統的環境中應用這些類型的法律是合理的，而不是把車禍的受害者從危險中拉出來。

針對此具體情況，泰森指出：

「在採取行動之前，創作者應該明智地與律師交談，以進行針對特定州的風險評估。要求較大的機構（例如醫院或保險公司）透過合約接受潛在的責任風險也是明智的，例如，透過使用賠償協議，醫院或其保險公司同意賠償創作者的責任。

泰森了解情況的緊迫性和嚴重性。 這種使用合約的選擇並不意味著成為障礙； 相反，它可能是一種幫助大規模採用的方法，以更快地產生更大的影響。 由您或您的組織做出此決定。

話雖如此，讓我們探討一下正在使用或正在開發的專案（並且可能很快即可部署）。

對抗 COVID-19 的 7 個開放硬體項目

open TR ONS

Opentrons 的開源實驗室自動化平台由一套開源硬體、經過驗證的實驗室器具、耗材、試劑和工作站組成。 Opentrons 表示，其產品可以幫助大幅擴大 COVID-19 測試規模，其係統可以「在下訂單後的幾天內每天自動執行多達 2,400 項測試」。 它計劃在 7 月 1 日之前將測試樣本數量增加到 100 萬個。

該公司已經與聯邦和地方政府機構合作，以確定其係統是否可以在緊急使用授權下用於臨床診斷。 Opentrons 在 Apache 2.0 授權下共用。 我首先從參與該計畫的生物學家克里斯汀·埃利斯 (Kristin Ellis) 那裡得知了這一點。

柴開放 qPCR

Chai 的開放式 qPCR 設備使用聚合酶鏈反應 (PCR) 快速測試表面（例如門把手和電梯按鈕）的拭子，以查看是否有新型冠狀病毒。 此開源硬體在 Apache 2.0 許可證下共享，使用 BeagleBone 低功耗 Linux 電腦。 來自 Chai Open qPCR 的數據可以幫助公共衛生、公民和商業領袖就清潔、緩解、設施關閉、接觸者追蹤和檢測做出更明智的決策。

open PCR

OpenPCR 是由 Chai Open qPCR 的創辦人 Josh Perfetto 和 Jessie Ho 開發的 PCR 測試設備套件。 與他們之前的專案相比，這更像是 DIY 開源設備，但它具有相同的用例：使用環境測試來識別現場的冠狀病毒。 正如專案頁面所述，「能夠檢測這些病原體的傳統即時PCR 機器通常成本高達30,000 美元，並且不適合現場使用。」 由於OpenPCR 是用戶構建的套件，並在GPLv3.0 許可下共享，因此該設備旨在實現分子診斷的民主化。

而且，就像任何優秀的開源專案一樣，有一個衍生專案！ 瑞士 GaudiLabs 的 WildOpenPCR 也在 GPLv3.0 許可下共享。

pocket PCR

Gaudi Labs 的 PocketPCR 熱循環儀用於透過升高和降低小試管中液體的溫度來激活生物反應。 它可以透過簡單的 USB 電源轉接器供電，可以連接到設備上，也可以單獨供電，並具有不需要電腦或智慧型手機的預設參數。

與本文中描述的其他 PCR 選項一樣，該設備可能有助於冠狀病毒的環境測試，儘管其項目頁面沒有明確說明。 PocketPCR 在 GPLv3.0 許可下共享。

開肺低資源呼吸機

開肺低資源呼吸機是一種快速部署呼吸機，採用袋閥面罩 (BVM)（也稱為 Ambu 袋）作為核心組件。 Ambu 袋可大量生產、經過認證、體積小、機械簡單，並且適用於侵入性導管和麵罩。 OPEN LUNG 呼吸器將使用微電子技術來感應和控制氣壓和流量，目標是實現半自主操作。

這個早期計畫擁有一支由數百名貢獻者組成的大型團隊，由 Colin Keogh、David Pollard、Connall Laverty 和 Gui Calavanti 領導。 它是在 GPLv3.0 許可下共享的。

流行病呼吸機

Pandemic 呼吸器是一款 DIY 呼吸器原型。 與 RepRap 專案一樣，它在設計中使用常用的硬體元件。 該專案由用戶 Panvent 十多年前上傳到 Instructables，製作過程有六個主要步驟。 該專案是在 CC BY-NC-SA 許可下共享的。 影片展示了系統的運作：

在家折疊

Folding at Home 是一個用於模擬蛋白質動力學的分散式計算項目，包括蛋白質折疊的過程以及與各種疾病相關的蛋白質的運動。 這是對公民科學家、研究人員和志工的號召，讓他們在家中使用電腦來幫助運行模擬，類似於已退役的 SETI@Home 計畫。 如果您是技術專家，擁有強大的電腦硬件，那麼「在家折疊」就適合您。

Folding at Home 使用馬可夫狀態模型（如上圖）來模擬蛋白質可能採取的形狀和折疊途徑，以尋找新的治療機會。 您可以在華盛頓大學生物物理學家 Greg Bowman 的帖子中找到有關該項目的更多信息，了解該項目如何運作以及您可以如何提供幫助。

該計畫由來自許多國家的學術實驗室、貢獻者和企業贊助商組成，包括香港、克羅埃西亞、瑞典和美國。 Folding at Home 在 GitHub 上以 GPL 和專有授權的混合方式共享，並且是適用於 Windows、macOS 和 GNU/Linux（例如 Debian、Ubuntu、Mint、RHEL、CentOS、Fedora）的多平台。

許多其他有趣的項目

這些項目只是開放硬體領域解決或治療 COVID-19 活動的一小部分。 在研究本文時，我發現了其他值得探索的項目，例如：

• 冠狀病毒技術手冊中的開源呼吸器、制氧機等
• ProjectOpenAir 提供的實用工程
• Hackaday 上的開源呼吸器黑客馬拉松
• 約翰霍普金斯大學急診醫學住院醫師朱利安博塔 (Julian Botta) 的簡單開源機械呼吸器規格
• 與冠狀病毒相關的網路釣魚、惡意軟體和隨機軟體呈上升趨勢 作者：Shannon Morse
• jcl5m1 將低成本 CPAP 鼓風機轉換為基本呼吸機
• 論壇 A.I.R.E. 關於開放式呼吸器和風扇的討論（西班牙語/西班牙語）
• Elsevier HardwareX 開源新冠肺炎醫療硬體特刊

這些計畫遍布世界各地，這種全球合作正是我們所需要的，因為病毒無國界。 新冠病毒大流行在不同時間、以不同方式影響各國，因此我們需要分散式的方法。

正如我和同事 Steven Abadie 在 OSHdata 2020 報告中所寫，開源硬體運動是一場全球運動。 擁有認證計畫的參與個人和組織遍布全球超過 35 個國家和每個半球。

如果您有興趣加入與世界各地開源硬體開發人員的對話，請加入開放硬體高峰會 Discord 伺服器，其中包含有關 COVID-19 對話的專用頻道。 您可以找到機器人專家、設計師、藝術家、韌體和機械工程師、學生、研究人員以及其他一起並肩作戰的人。 我們希望看到你在那裡。