開源硬件運動長期以來一直倡導(dǎo)維修權(quán)、完全擁有您購買的技術(shù)以及能夠重新混合和復(fù)制小工具的重要性，就像您可以處理音樂一樣。 因此，在這個充滿挑戰(zhàn)的時期，開放硬件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(fā)生的事情的概述

其一，世界各地的硬件開發(fā)人員正在努力利用開源解決供應(yīng)鏈的弱點，同樣的理念在過去 30 年里推動了新軟件技術(shù)的激增。 硬件運動過去的成功包括 RepRap 項目、開源生態(tài)和開源蜂箱，證明這是可以做到的。

人們對使用 3D 打印和其他技術(shù)來按需制造安全設(shè)備的替換零件和制造的興趣越來越濃厚。 例如，香港理工大學(xué)實驗室為醫(yī)院工作人員提供 3D 打印面罩。 意大利初創(chuàng)公司 Isinnova 與米蘭的 FabLab 合作，為受災(zāi)嚴(yán)重的意大利北部的復(fù)活設(shè)備制作 3D 打印替換閥門。 公司還發(fā)布了適應(yīng)我們身體互動的設(shè)計，例如 Materialise 的這款 3D 打印免提開門器。 這些更換零件和解決問題的例子是一個很好的開始，并且似乎正在挽救生命。

另一種傳統(tǒng)的硬件技術(shù)正在蓬勃發(fā)展：縫紉。 法新社報道稱，世界各地都迫切需要口罩，世界衛(wèi)生組織也對其重要性提出了指導(dǎo)。 隨著醫(yī)護人員優(yōu)先使用一次性口罩，在捷克共和國，人們開始縫制自己的口罩。 （重復(fù)使用口罩確實會帶來無菌問題。）Facebook 小組“捷克縫制口罩”開始在他們的國家解決這個問題，數(shù)以萬計的成員使用他們的家用縫紉機。

開源硬件設(shè)備和機械項目也越來越受到關(guān)注。 首先，檢測設(shè)備精良、能力強。 接下來，對于沒有其他選擇的情況，可以將醫(yī)療設(shè)備歸類為現(xiàn)場級（最多）。 這些項目的詳細(xì)概述如下。

為了了解更多信息，我采訪了 Jason Huggins，他是芝加哥 Tapster Robotics 的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官。 Tapster Robotics 使用 3D 打印、計算機數(shù)控 (CNC) 加工和 Arduino 等開放式電子設(shè)備設(shè)計和制造桌面機器人。 他擁有產(chǎn)生影響的技術(shù)知識和工業(yè)能力。 他希望投入公司的資源來幫助這場斗爭。

“基本上，我們現(xiàn)在正處于二戰(zhàn)動員時刻。即使我不是醫(yī)生，我們?nèi)匀粦?yīng)該遵守希波克拉底誓言。無論我做什么，我都不想讓問題變得更糟?！?哈金斯解釋道。 “作為對比，世衛(wèi)組織執(zhí)行主任邁克爾·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(wù)方面擁有豐富的經(jīng)驗。 他的努力有助于幫助 Healthcare.gov 在最初推出時充滿挑戰(zhàn)后擴大規(guī)模。 他還創(chuàng)建了軟件行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測試框架 Selenium 和 Appium。 有了這次經(jīng)驗，他的建議非常值得考慮。

我還與泰森律師事務(wù)所駐西雅圖的律師馬克·泰森進行了交談，他與初創(chuàng)公司和小型企業(yè)合作。 他擁有與快速發(fā)展的行業(yè)中的靈活公司合作的直接經(jīng)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愿者（即“好撒瑪利亞人”）免于因決定在緊急情況下提供援助而被追究責(zé)任。 雖然這些法律的具體細(xì)節(jié)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。 可以想象，這一基本原理可以證明在不那么傳統(tǒng)的環(huán)境中應(yīng)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。

針對這一具體情況，泰森指出：

“在采取行動之前，創(chuàng)作者應(yīng)該明智地與律師交談，以進行針對特定州的風(fēng)險評估。要求較大的機構(gòu)（例如醫(yī)院或保險公司）通過合同接受潛在的責(zé)任風(fēng)險也是明智的，例如，通過 使用賠償協(xié)議，醫(yī)院或其保險公司同意賠償創(chuàng)作者的責(zé)任?！?/p>

泰森了解情況的緊迫性和嚴(yán)重性。 這種使用合同的選擇并不意味著成為障礙； 相反，它可能是一種幫助大規(guī)模采用的方法，以更快地產(chǎn)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(fā)的項目（并且可能很快即可部署）。

對抗 COVID-19 的 7 個開放硬件項目

Opentrons

Opentrons 的開源實驗室自動化平臺由一套開源硬件、經(jīng)過驗證的實驗室器具、耗材、試劑和工作站組成。 Opentrons 表示，其產(chǎn)品可以幫助大幅擴大 COVID-19 測試規(guī)模，其系統(tǒng)可以“在下訂單后的幾天內(nèi)每天自動執(zhí)行多達 2,400 項測試”。 它計劃在 7 月 1 日之前將測試樣本數(shù)量增加到 100 萬個。

該公司已經(jīng)與聯(lián)邦和地方政府機構(gòu)合作，以確定其系統(tǒng)是否可以在緊急使用授權(quán)下用于臨床診斷。 Opentrons 在 Apache 2.0 許可證下共享。 我首先從參與該項目的生物學(xué)家克里斯汀·埃利斯 (Kristin Ellis) 那里得知了這一點。

柴開放 qPCR

Chai 的開放式 qPCR 設(shè)備使用聚合酶鏈反應(yīng) (PCR) 快速測試表面（例如門把手和電梯按鈕）的拭子，以查看是否存在新型冠狀病毒。 此開源硬件在 Apache 2.0 許可證下共享，使用 BeagleBone 低功耗 Linux 計算機。 來自 Chai Open qPCR 的數(shù)據(jù)可以幫助公共衛(wèi)生、公民和商業(yè)領(lǐng)袖就清潔、緩解、設(shè)施關(guān)閉、接觸者追蹤和檢測做出更明智的決策。

OpenPCR

OpenPCR 是由 Chai Open qPCR 的創(chuàng)始人 Josh Perfetto 和 Jessie Ho 開發(fā)的 PCR 測試設(shè)備套件。 與他們之前的項目相比，這更像是一個 DIY 開源設(shè)備，但它具有相同的用例：使用環(huán)境測試來識別現(xiàn)場的冠狀病毒。 正如項目頁面所述，“能夠檢測這些病原體的傳統(tǒng)實時 PCR 機器通常成本高達 30,000 美元，并且不適合現(xiàn)場使用?！?由于 OpenPCR 是用戶構(gòu)建的套件，并在 GPLv3.0 許可下共享，因此該設(shè)備旨在實現(xiàn)分子診斷的民主化。

而且，就像任何優(yōu)秀的開源項目一樣，有一個衍生項目！ 瑞士 GaudiLabs 的 WildOpenPCR 也在 GPLv3.0 許可下共享。

PocketPCR

Gaudi Labs 的 PocketPCR 熱循環(huán)儀用于通過升高和降低小試管中液體的溫度來激活生物反應(yīng)。 它可以通過簡單的 USB 電源適配器供電，可以連接到設(shè)備上，也可以單獨供電，并具有不需要計算機或智能手機的預(yù)設(shè)參數(shù)。

與本文中描述的其他 PCR 選項一樣，該設(shè)備可能有助于冠狀病毒的環(huán)境測試，盡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，采用袋閥面罩 (BVM)（也稱為 Ambu 袋）作為核心組件。 Ambu 袋可批量生產(chǎn)、經(jīng)過認(rèn)證、體積小、機械簡單，并且適用于侵入性導(dǎo)管和面罩。 OPEN LUNG 呼吸機將使用微電子技術(shù)來感應(yīng)和控制氣壓和流量，目標(biāo)是實現(xiàn)半自主操作。

這個早期項目擁有一支由數(shù)百名貢獻者組成的大型團隊，由 Colin Keogh、David Pollard、Connall Laverty 和 Gui Calavanti 領(lǐng)導(dǎo)。 它是在 GPLv3.0 許可下共享的。

流行病呼吸機

Pandemic 呼吸機是一款 DIY 呼吸機原型。 與 RepRap 項目一樣，它在設(shè)計中使用常用的硬件組件。 該項目由用戶 Panvent 十多年前上傳到 Instructables，制作過程有六個主要步驟。 該項目是在 CC BY-NC-SA 許可下共享的。 該視頻展示了系統(tǒng)的運行情況：

在家折疊

Folding at Home 是一個用于模擬蛋白質(zhì)動力學(xué)的分布式計算項目，包括蛋白質(zhì)折疊的過程以及與各種疾病有關(guān)的蛋白質(zhì)的運動。 這是對公民科學(xué)家、研究人員和志愿者的號召，讓他們在家中使用計算機來幫助運行模擬，類似于已退役的 SETI@Home 項目。 如果您是一名技術(shù)專家，擁有強大的計算機硬件，那么“在家折疊”就適合您。

Folding at Home 使用馬爾可夫狀態(tài)模型（如上所示）來模擬蛋白質(zhì)可能采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(xué)生物物理學(xué)家 Greg Bowman 的帖子中找到有關(guān)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。

該項目由來自許多國家的學(xué)術(shù)實驗室、貢獻者和企業(yè)贊助商組成，包括香港、克羅地亞、瑞典和美國。 Folding at Home 在 GitHub 上以 GPL 和專有許可證的混合方式共享，并且是適用于 Windows、macOS 和 GNU/Linux（例如 Debian、Ubuntu、Mint、RHEL、CentOS、Fedora）的多平臺。

許多其他有趣的項目

這些項目只是開放硬件領(lǐng)域解決或治療 COVID-19 活動的一小部分。 在研究本文時，我發(fā)現(xiàn)了其他值得探索的項目，例如：

• 冠狀病毒技術(shù)手冊中的開源呼吸機、制氧機等
• ProjectOpenAir 提供的有用工程
• Hackaday 上的開源呼吸機黑客馬拉松
• 約翰·霍普金斯大學(xué)急診醫(yī)學(xué)住院醫(yī)師朱利安·博塔 (Julian Botta) 的簡單開源機械呼吸機規(guī)格
• 與冠狀病毒相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)釣魚、惡意軟件和隨機軟件呈上升趨勢 作者：Shannon Morse
• jcl5m1 將低成本 CPAP 鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)換為基本呼吸機
• 論壇 A.I.R.E. 關(guān)于開放式呼吸器和風(fēng)扇的討論（西班牙語/西班牙語）
• Elsevier HardwareX 開源新冠肺炎醫(yī)療硬件特刊

這些項目遍布世界各地，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，因此我們需要一種分布式的方法。

正如我和同事 Steven Abadie 在 OSHdata 2020 報告中所寫，開源硬件運動是一場全球運動。 擁有認(rèn)證項目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件開發(fā)人員的對話，請加入開放硬件峰會 Discord 服務(wù)器，其中包含有關(guān) COVID-19 對話的專用頻道。 您可以找到機器人專家、設(shè)計師、藝術(shù)家、固件和機械工程師、學(xué)生、研究人員以及其他一起并肩作戰(zhàn)的人。 我們希望看到你在那里。