應對新冠病毒的7個開源硬件項目
開源硬件解決方案可以為抵御新型冠狀病毒的傳播和痛苦做出貢獻。
開源硬件運動長期以來一直主張維修權的重要性，完全擁有所購買的技術，并能夠像音樂一樣重新組合和復制部件。因此，在這個充滿挑戰的時期內，開源硬件為由冠狀病毒大流行引起的一些問題提供了一些答案。
背景概述
首先，全球的硬件開發人員正在努力使用開源解決供應鏈中的弱點，在過去 30 年中，這種理念推動了新軟件技術的大量涌現。過去在硬件運動方面的成功，如 RepRap Project、Open Source Ecology 和 Open Source Beehives，證明了這一點是可以做到的。
對于使用 3D 打印和其他技術按需生產安全設備和按需制造它的替換零件，創客們的興趣日益增加。例如，香港理工大學實驗室為醫院工作人員提供 3D 打印面罩。意大利初創公司 Isinnova 與米蘭 FabLab 合作，為受重災的意大利北部提供用于呼吸機的 3D 打印替換閥。公司們還發布了設計以適應我們的物理接觸需求，例如 Materialise 的 3D 打印免提開門器。這些更換零件和解決問題的示例是一個很好的起點，為挽救生命做出了努力。
另一種傳統的硬件技術正在加速發展：縫紉。法新社報道說，全球急需口罩，來自世界衛生組織的指導也指明了其重要性。隨著一次性口罩要優先供給于醫護人員，捷克共和國的人們開始縫制自己的口罩。（重復使用的口罩確實會帶來細菌問題。）Facebook 小組“捷克縫制口罩”開始在他們的國家解決這個問題，成千上萬的成員開始用起了他們的家用縫紉機。
開源硬件設備和機械項目也越來越受歡迎。首先，有一些測試性設備具備高精度且功能強大。其次，在沒有其他選擇方案的情況下，有一些醫療設備（頂多）可以歸類為現場級。這些項目將在下面詳細概述。
為了解更多信息，我與總部位于芝加哥的 Tapster Robotics 的創始人兼首席執行官 Jason Huggins 進行了交談。Tapster Robotics 使用 3D 打印、計算機數控（CNC）加工和 Arduino 等開源電子產品設計和制造臺式機器人。他兼具技術知識和工業能力，具有很高的影響力。他想投入自己公司的資源來幫助這場斗爭。
“基本上，我們現在正處于第二次世界大戰的動員時刻。即使我不是醫生，我們仍然應該遵循希波克拉底誓言。無論我做什么，我都不想讓問題變得更糟”，Huggins 解釋，他認為：“作為對策，世衛組織執行主任 Michael Ryan 博士發表了這樣的評論：‘速度勝過完美’。”
哇！
這個人是疾病傳播的全球權威。如果您是領導者（無論以何種身份），請注意。如果不是，也請注意。
— Jim RichardsSh??wgram（@JIMrichards1010）2020 年 3 月 15 日
Huggins 在應需提供方面具有豐富的經驗。他的努力有助于 Healthcare.gov 在挑戰性的最初啟動后得以擴展。他還創建了軟件行業標準的測試框架 Selenium 和 Appium。有了這一經驗，他的建議非常值得考慮。
我還與 Tyson Law 的西雅圖律師 Mark Tyson 進行了交談，他的合作對象是初創公司和小型企業。他在快速發展的行業中與敏捷公司合作有著直接的經驗。在闡述整個問題時，Tyson 說到：
《善良的撒瑪利亞人法Good Samaritan law》保護志愿者（即“好撒瑪利亞人”）免于因其在緊急情況下提供援助的決定而承擔責任。盡管這些法律的具體內容因州而異，但它們具有共同的公共政策依據：即鼓勵旁觀者幫助遇到緊急情況的其他人。可以想象，除了傳統的把車禍的受害者從傷害中拉出來之外，這種理論依據可以證明在不太傳統的環境中應用這類法律的合理性。
對于這種特定情況，Tyson 指出：
“在采取行動之前，創客們明智的做法是與律師溝通一下，以針對特定的州進行風險評估。還應謹慎地要求大型機構（例如醫院或保險公司）通過合同接受潛在的責任風險，例如，通過使用賠償協議，使醫院或其保險人同意賠償創客們的責任。”
Tyson 明白情況的緊迫性和嚴重性。使用合同的這種選擇并不意味著障礙。相反，這可能是一種幫助其大規模采用的方法，以更快地產生更大的變化。這取決于你或你的機構。
綜上所述，讓我們探索正在使用或正在開發中的項目（可能很快就可以部署）。
7 個與新冠病毒對抗的開源硬件項目
Opentrons
Opentrons 的開源實驗室自動化平臺由一套開源硬件、經過驗證的實驗室器具、消耗品、試劑和工作站組成。Opentrons 表示，其產品可以“在下訂單后幾天內每天自動進行多達 2400 個測試”的系統，可以極大地幫助提高新冠病毒測試規模。它計劃在 7 月 1 日之前提升到多達 100 萬個測試樣本。
來自 Opentrons 網站，版權所有
該公司已經在與聯邦和地方政府機構合作，以確定其系統是否可以在緊急使用授權下用于臨床診斷。 Opentrons 在 Apache 2.0 許可證下共享。我最初是從與該項目有聯系的生物學家 Kristin Ellis 那里得知它的。
Chai 的 Open qPCR
Chai 的 Open qPCR 設備使用聚合酶鏈反應（PCR）快速檢測物品表面（例如，門把手和電梯按鈕）上的拭子，以查看是否存在新型冠狀病毒。這種在 Apache 2.0 許可證下共享的開源硬件使用 BeagleBone 低功耗 Linux 計算機。Chai 的 Open qPCR 提供的數據可以使公共衛生、公民和企業領導者做出有關清潔、緩解、關閉設施、接觸追蹤和測試的更明智的決策。
OpenPCR
OpenPCR 是 Chai Open qPCR 的創建者 Josh Perfetto 和 Jessie Ho 的 PCR 測試設備套件。與他們的前一個項目相比，這更像是一種 DIY 開源設備，但它具有相同的使用場景：使用環境測試來識別野外冠狀病毒。正如該項目頁面所指出的那樣，“能夠檢測這些病原體的傳統實時 PCR 設備通常花費超過 30,000 美元，而且不適合在現場使用。”由于 OpenPCR 是用戶構建的工具包，并且在 GPLv3.0 許可證下共享，因此該設備旨在使分子診斷的訪問大眾化。
來自 OpenPCR 網站，版權所有
而且，就像任何優秀的開源項目一樣，它也有一個衍生產品！瑞士的 Gaudi Labs 推出的 WildOpenPCR 也以 GPLv3.0 許可證共享。
PocketPCR
Gaudi Labs 的 PocketPCR 熱循環儀可通過升高和降低小試管中液體的溫度來激活生物反應。它可以通過簡單的 USB 電源適配器供電，該適配器可以綁定到設備上，也可以單獨使用，不使用計算機或智能手機時可使用預設參數。
來自 PocketPCR 網站，版權所有
與本文所述的其他 PCR 產品一樣，此設備可能有助于對冠狀病毒進行環境測試，盡管其項目頁面并未明確說明。PocketPCR 在 GPLv3.0 許可證下共享。
Open Lung 低資源呼吸機
Open Lung 低資源呼吸機是一種快速部署的呼吸機，它以氣囊閥罩（BVM）（也稱為 Ambu 氣囊）為核心組件。Ambu 氣囊已批量生產，經過認證，體積小，機械簡單，并且適用于侵入性導管和口罩。 Open Lung 呼吸機使用微電子技術來感測和控制氣壓和流量，以實現半自主運行。
Open Lung，GitLab
這個早期項目擁有一支由數百名貢獻者組成的大型團隊，領導者包括：Colin Keogh、David Pollard、Connall Laverty 和 Gui Calavanti。它是以 GPLv3.0 許可證共享的。
Pandemic 呼吸機
Pandemic 呼吸機是 DIY 呼吸機的原型。像 RepRap 項目一樣，它在設計中使用了常用的硬件組件。該項目已由用戶 Panvent 于 10 多年前上傳到 Instructables，并且有六個主要的生產步驟。該項目是以 CC BY-NC-SA 許可證共享的。
Folding at Home
Folding at Home 是一個分布式計算項目，用于模擬蛋白質動力學，包括蛋白質折疊的過程以及與多種疾病有關的蛋白質運動。這是一個面向公民科學家、研究人員和志愿者的行動呼吁，類似于退役的 SETI@Home 項目使用家中的計算機來運行解碼計算。如果你是具備強大計算機硬件功能的技術人員，那么這個項目適合你。
Vincent Voelz，CC BY-SA 3.0
Folding at Home 項目使用馬爾可夫狀態模型（如上所示）來建模蛋白質可能采取的形狀和折疊途徑，以尋找新的治療機會。你可以在華盛頓大學生物物理學家 Greg Bowman 的帖子《它是如何運作的以及如何提供幫助》中找到有關該項目的更多信息。
該項目涉及來自許多國家和地區（包括中國香港、克羅地亞、瑞典和美國）的財團的學術實驗室、貢獻者和公司贊助者。 在 GitHub 上，在混合了 GPL 和專有許可證下共享，并且可以在 Windows、macOS 和 GNU/Linux（例如 Debian、Ubuntu、Mint、RHEL、CentOS、Fedora）。
許多其他有趣的項目
這些項目只是在開源硬件領域中解決或治療新冠病毒活動中的一小部分。在研究本文時，我發現了其他值得探索的項目，例如：
- Coronavirus Tech Handbook 提供的開源呼吸機、氧氣濃縮器等
- 來自 ProjectOpenAir 的有用的工程
- Hackaday 上的開源呼吸機黑客馬拉松
- 約翰·霍普金斯急診醫學住院醫師 Julian Botta 的簡單開源機械呼吸機規范
- 與冠狀病毒有關的網絡釣魚、惡意軟件和隨機軟件正在增加，作者：Shannon Morse
- 將低成本的 CPAP 鼓風機轉換為基本呼吸機，作者： jcl5m1
- A.I.R.E. 論壇上關于開源呼吸器和風扇的討論（西班牙語）
- 關于新冠病毒的開源醫療硬件的特殊問題，作者：Elsevier HardwareX
這些項目遍布全球，而這種全球合作正是我們所需要的，因為病毒無視國界。新冠病毒大流行在不同時期以不同方式影響國家，因此我們需要一種分布式方法。
正如我和同事 Steven Abadie 在 OSHdata 2020 報告中所寫的那樣，開源硬件運動是全球性運動。參與該認證項目的個人和組織遍布全球 35 個國家地區和每個半球。
如果你有興趣加入這場與全球開源硬件開發人員的對話，請加入開源硬件峰會的 Discord 服務器，并通過專用渠道進行有關新冠病毒的討論。你在這里可以找到機器人專家、設計師、藝術家、固件和機械工程師、學生、研究人員以及其他共同為這場戰爭而戰的人。希望可以看到你。
