開源硬件運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)期以來(lái)一直倡導(dǎo)維修權(quán)、完全擁有您購(gòu)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(gè)充滿挑戰(zhàn)的時(shí)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(diǎn)，同樣的理念在過去 30 年里推動(dòng)了新軟件技術(shù)的激增。 硬件運(yùn)動(dòng)過去的成功包括 RepRap 項(xiàng)目、開源生態(tài)和開源蜂箱，證明這是可以做到的。

人們對(duì)使用 3D 打印和其他技術(shù)來(lái)按需制造安全設(shè)備的替換零件和制造的興趣越來(lái)越濃厚。 例如，香港理工大學(xué)實(shí)驗(yàn)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(dòng)的設(shè)計(jì)，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(gè)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(bào)道稱，世界各地都迫切需要口罩，世界衛(wèi)生組織也對(duì)其重要性提出了指導(dǎo)。 隨著醫(yī)護(hù)人員優(yōu)先使用一次性口罩，在捷克共和國(guó)，人們開始縫制自己的口罩。 （重復(fù)使用口罩確實(shí)會(huì)帶來(lái)無(wú)菌問題。）Facebook 小組“捷克縫制口罩”開始在他們的國(guó)家解決這個(gè)問題，數(shù)以萬(wàn)計(jì)的成員使用他們的家用縫紉機(jī)。

開源硬件設(shè)備和機(jī)械項(xiàng)目也越來(lái)越受到關(guān)注。 首先，檢測(cè)設(shè)備精良、能力強(qiáng)。 接下來(lái)，對(duì)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(chǎng)級(jí)（最多）。 這些項(xiàng)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(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC) 加工和 Arduino 等開放式電子設(shè)備設(shè)計(jì)和制造桌面機(jī)器人。 他擁有產(chǎn)生影響的技術(shù)知識(shí)和工業(yè)能力。 他希望投入公司的資源來(lái)幫助這場(chǎng)斗爭(zhēng)。

“基本上，我們現(xiàn)在正處于二戰(zhàn)動(dòng)員時(shí)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(wú)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(duì)比，世衛(wèi)組織執(zhí)行主任邁克爾·瑞安博士的評(píng)論是：‘速度勝過完美，’”哈金斯辯稱。

哈金斯在需要時(shí)提供服務(wù)方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)。 他的努力有助于幫助 Healthcare.gov 在最初推出時(shí)充滿挑戰(zhàn)后擴(kuò)大規(guī)模。 他還創(chuàng)建了軟件行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試框架 Selenium 和 Appium。 有了這次經(jīng)驗(yàn)，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(jìn)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(yàn)。 在提出總體問題時(shí)，泰森開始說(shuō)道：

好撒瑪利亞人法律保護(hù)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(gè)共同的公共政策原理：即鼓勵(lì)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(xiǎn)中拉出來(lái)。

針對(duì)這一具體情況，泰森指出：

“在采取行動(dòng)之前，創(chuàng)作者應(yīng)該明智地與律師交談，以進(jìn)行針對(duì)特定州的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。要求較大的機(jī)構(gòu)（例如醫(yī)院或保險(xiǎn)公司）通過合同接受潛在的責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)也是明智的，例如，通過 使用賠償協(xié)議，醫(yī)院或其保險(xiǎn)公司同意賠償創(chuàng)作者的責(zé)任。”

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(xiàng)目（并且可能很快即可部署）。

對(duì)抗 COVID-19 的 7 個(gè)開放硬件項(xiàng)目

Opentrons

Opentrons 的開源實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化平臺(tái)由一套開源硬件、經(jīng)過驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)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(kuò)大 COVID-19 測(cè)試規(guī)模，其系統(tǒng)可以“在下訂單后的幾天內(nèi)每天自動(dòng)執(zhí)行多達(dá) 2,400 項(xiàng)測(cè)試”。 它計(jì)劃在 7 月 1 日之前將測(cè)試樣本數(shù)量增加到 100 萬(wàn)個(gè)。

該公司已經(jīng)與聯(lián)邦和地方政府機(jī)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(xiàng)目的生物學(xué)家克里斯汀·埃利斯 (Kristin Ellis) 那里得知了這一點(diǎn)。

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(cè)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(jì)算機(jī)。 來(lái)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(cè)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(cè)試設(shè)備套件。 與他們之前的項(xiàng)目相比，這更像是一個(gè) DIY 開源設(shè)備，但它具有相同的用例：使用環(huán)境測(cè)試來(lái)識(shí)別現(xiàn)場(chǎng)的冠狀病毒。 正如項(xiàng)目頁(yè)面所述，“能夠檢測(cè)這些病原體的傳統(tǒng)實(shí)時(shí) PCR 機(jī)器通常成本高達(dá) 30,000 美元，并且不適合現(xiàn)場(chǎng)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(shí)現(xiàn)分子診斷的民主化。

而且，就像任何優(yōu)秀的開源項(xiàng)目一樣，有一個(gè)衍生項(xiàng)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(lái)激活生物反應(yīng)。 它可以通過簡(jiǎn)單的 USB 電源適配器供電，可以連接到設(shè)備上，也可以單獨(dú)供電，并具有不需要計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)的預(yù)設(shè)參數(shù)。

與本文中描述的其他 PCR 選項(xiàng)一樣，該設(shè)備可能有助于冠狀病毒的環(huán)境測(cè)試，盡管其項(xiàng)目頁(yè)面沒有明確說(shuō)明。 PocketPCR 在 GPLv3.0 許可下共享。

開肺低資源呼吸機(jī)

開肺低資源呼吸機(jī)是一種快速部署呼吸機(jī)，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(jī)械簡(jiǎn)單，并且適用于侵入性導(dǎo)管和面罩。 OPEN LUNG 呼吸機(jī)將使用微電子技術(shù)來(lái)感應(yīng)和控制氣壓和流量，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)半自主操作。

這個(gè)早期項(xiàng)目擁有一支由數(shù)百名貢獻(xiàn)者組成的大型團(tuán)隊(duì)，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(jī)

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

在家折疊

Folding at Home 是一個(gè)用于模擬蛋白質(zhì)動(dòng)力學(xué)的分布式計(jì)算項(xiàng)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(yùn)動(dòng)。 這是對(duì)公民科學(xué)家、研究人員和志愿者的號(hào)召，讓他們?cè)诩抑惺褂糜?jì)算機(jī)來(lái)幫助運(yùn)行模擬，類似于已退役的 SETI@Home 項(xiàng)目。 如果您是一名技術(shù)專家，擁有強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)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(lái)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(jī)會(huì)。 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(xiàng)目的更多信息，了解該項(xiàng)目如何運(yùn)作以及您可以如何提供幫助。

該項(xiàng)目由來(lái)自許多國(guó)家的學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)室、貢獻(xiàn)者和企業(yè)贊助商組成，包括香港、克羅地亞、瑞典和美國(guó)。 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(tái)。

許多其他有趣的項(xiàng)目

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

• 冠狀病毒技術(shù)手冊(cè)中的開源呼吸機(jī)、制氧機(jī)等
• ProjectOpenAir 提供的有用工程
• Hackaday 上的開源呼吸機(jī)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(jiǎn)單開源機(jī)械呼吸機(jī)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(jī)軟件呈上升趨勢(shì) 作者：Shannon Morse
• jcl5m1 將低成本 CPAP 鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)換為基本呼吸機(jī)
• 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(yǔ)/西班牙語(yǔ)）
• Elsevier HardwareX 開源新冠肺炎醫(yī)療硬件特刊

這些項(xiàng)目遍布世界各地，這種全球合作正是我們所需要的，因?yàn)椴《緹o(wú)國(guó)界。 新冠病毒大流行在不同時(shí)間、以不同方式影響各國(guó)，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(bào)告中所寫，開源硬件運(yùn)動(dòng)是一場(chǎng)全球運(yùn)動(dòng)。 擁有認(rèn)證項(xiàng)目的參與個(gè)人和組織遍布全球超過 35 個(gè)國(guó)家和每個(gè)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(duì)話，請(qǐng)加入開放硬件峰會(huì) Discord 服務(wù)器，其中包含有關(guān) COVID-19 對(duì)話的專用頻道。 您可以找到機(jī)器人專家、設(shè)計(jì)師、藝術(shù)家、固件和機(jī)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。