应对新冠病毒的 7 个开源硬件项目

开源硬件解决方案可以为抵御新型冠状病毒的传播和痛苦做出贡献。

开源硬件运动长期以来一直主张维修权的重要性，完全拥有所购买的技术，并能够像音乐一样重新组合和复制部件。因此，在这个充满挑战的时期内，开源硬件为由冠状病毒大流行引起的一些问题提供了一些答案。

背景概述

首先，全球的硬件开发人员正在努力使用开源解决供应链中的弱点，在过去 30 年中，这种理念推动了新软件技术的大量涌现。过去在硬件运动方面的成功，如 RepRap Project、Open Source Ecology 和 Open Source Beehives，证明了这一点是可以做到的。

对于使用 3D 打印和其他技术按需生产安全设备和按需制造它的替换零件，创客们的兴趣日益增加。例如，香港理工大学实验室为医院工作人员提供 3D 打印面罩。意大利初创公司 Isinnova 与米兰 FabLab 合作，为受重灾的意大利北部提供用于呼吸机的 3D 打印替换阀。公司们还发布了设计以适应我们的物理接触需求，例如 Materialise 的 3D 打印免提开门器。这些更换零件和解决问题的示例是一个很好的起点，为挽救生命做出了努力。

另一种传统的硬件技术正在加速发展：缝纫。法新社报道说，全球急需口罩，来自世界卫生组织的指导也指明了其重要性。随着一次性口罩要优先供给于医护人员，捷克共和国的人们开始缝制自己的口罩。（重复使用的口罩确实会带来细菌问题。）Facebook 小组“捷克缝制口罩”开始在他们的国家解决这个问题，成千上万的成员开始用起了他们的家用缝纫机。

开源硬件设备和机械项目也越来越受欢迎。首先，有一些测试性设备具备高精度且功能强大。其次，在没有其他选择方案的情况下，有一些医疗设备（顶多）可以归类为现场级。这些项目将在下面详细概述。

为了解更多信息，我与总部位于芝加哥的 Tapster Robotics 的创始人兼首席执行官 Jason Huggins 进行了交谈。Tapster Robotics 使用 3D 打印、计算机数控（CNC）加工和 Arduino 等开源电子产品设计和制造台式机器人。他兼具技术知识和工业能力，具有很高的影响力。他想投入自己公司的资源来帮助这场斗争。

“基本上，我们现在正处于第二次世界大战的动员时刻。即使我不是医生，我们仍然应该遵循希波克拉底誓言。无论我做什么，我都不想让问题变得更糟”，Huggins 解释，他认为：“作为对策，世卫组织执行主任 Michael Ryan 博士发表了这样的评论：‘速度胜过完美’。”

哇！

这个人是疾病传播的全球权威。如果您是领导者（无论以何种身份），请注意。如果不是，也请注意。

index_img.twitter.com/bFogaekehM

— Jim RichardsSh?wgram（@JIMrichards1010）2020 年 3 月 15 日

Huggins 在应需提供方面具有丰富的经验。他的努力有助于 Healthcare.gov 在挑战性的最初启动后得以扩展。他还创建了软件行业标准的测试框架 Selenium 和 Appium。有了这一经验，他的建议非常值得考虑。

我还与 Tyson Law 的西雅图律师 Mark Tyson 进行了交谈，他的合作对象是初创公司和小型企业。他在快速发展的行业中与敏捷公司合作有着直接的经验。在阐述整个问题时，Tyson 说到：

《善良的撒玛利亚人法 Good Samaritan law 》保护志愿者（即“好撒玛利亚人”）免于因其在紧急情况下提供援助的决定而承担责任。尽管这些法律的具体内容因州而异，但它们具有共同的公共政策依据：即鼓励旁观者帮助遇到紧急情况的其他人。可以想象，除了传统的把车祸的受害者从伤害中拉出来之外，这种理论依据可以证明在不太传统的环境中应用这类法律的合理性。

对于这种特定情况，Tyson 指出：

“在采取行动之前，创客们明智的做法是与律师沟通一下，以针对特定的州进行风险评估。还应谨慎地要求大型机构（例如医院或保险公司）通过合同接受潜在的责任风险，例如，通过使用赔偿协议，使医院或其保险人同意赔偿创客们的责任。”

Tyson 明白情况的紧迫性和严重性。使用合同的这种选择并不意味着障碍。相反，这可能是一种帮助其大规模采用的方法，以更快地产生更大的变化。这取决于你或你的机构。

综上所述，让我们探索正在使用或正在开发中的项目（可能很快就可以部署）。

7 个与新冠病毒对抗的开源硬件项目

Opentrons

Opentrons 的开源实验室自动化平台由一套开源硬件、经过验证的实验室器具、消耗品、试剂和工作站组成。Opentrons 表示，其产品可以“在下订单后几天内每天自动进行多达 2400 个测试”的系统，可以极大地帮助提高新冠病毒测试规模。它计划在 7 月 1 日之前提升到多达 100 万个测试样本。

Opentrons roadmap graphic

该公司已经在与联邦和地方政府机构合作，以确定其系统是否可以在紧急使用授权下用于临床诊断。 Opentrons 在 Apache 2.0 许可证下共享。我最初是从与该项目有联系的生物学家 Kristin Ellis 那里得知它的。

Chai 的 Open qPCR

Chai 的 Open qPCR 设备使用聚合酶链反应（PCR）快速检测物品表面（例如，门把手和电梯按钮）上的拭子，以查看是否存在新型冠状病毒。这种在 Apache 2.0 许可证下共享的开源硬件使用 BeagleBone 低功耗 Linux 计算机。Chai 的 Open qPCR 提供的数据可以使公共卫生、公民和企业领导者做出有关清洁、缓解、关闭设施、接触追踪和测试的更明智的决策。

OpenPCR

OpenPCR 是 Chai Open qPCR 的创建者 Josh Perfetto 和 Jessie Ho 的 PCR 测试设备套件。与他们的前一个项目相比，这更像是一种 DIY 开源设备，但它具有相同的使用场景：使用环境测试来识别野外冠状病毒。正如该项目页面所指出的那样，“能够检测这些病原体的传统实时 PCR 设备通常花费超过 30,000 美元，而且不适合在现场使用。”由于 OpenPCR 是用户构建的工具包，并且在 GPLv3.0 许可证下共享，因此该设备旨在使分子诊断的访问大众化。

OpenPCR

而且，就像任何优秀的开源项目一样，它也有一个衍生产品！瑞士的 Gaudi Labs 推出的 WildOpenPCR 也以 GPLv3.0 许可证共享。

PocketPCR

Gaudi Labs 的 PocketPCR 热循环仪可通过升高和降低小试管中液体的温度来激活生物反应。它可以通过简单的 USB 电源适配器供电，该适配器可以绑定到设备上，也可以单独使用，不使用计算机或智能手机时可使用预设参数。

PocketPCR

与本文所述的其他 PCR 产品一样，此设备可能有助于对冠状病毒进行环境测试，尽管其项目页面并未明确说明。PocketPCR 在 GPLv3.0 许可证下共享。

Open Lung 低资源呼吸机

Open Lung 低资源呼吸机是一种快速部署的呼吸机，它以气囊阀罩（BVM）（也称为 Ambu 气囊）为核心组件。Ambu 气囊已批量生产，经过认证，体积小，机械简单，并且适用于侵入性导管和口罩。 Open Lung 呼吸机使用微电子技术来感测和控制气压和流量，以实现半自主运行。

Open Lung ventilator

Open Lung，GitLab

这个早期项目拥有一支由数百名贡献者组成的大型团队，领导者包括：Colin Keogh、David Pollard、Connall Laverty 和 Gui Calavanti。它是以 GPLv3.0 许可证共享的。

Pandemic 呼吸机

Pandemic 呼吸机是 DIY 呼吸机的原型。像 RepRap 项目一样，它在设计中使用了常用的硬件组件。该项目已由用户 Panvent 于 10 多年前上传到 Instructables，并且有六个主要的生产步骤。该项目是以 CC BY-NC-SA 许可证共享的。

Folding at Home

Folding at Home 是一个分布式计算项目，用于模拟蛋白质动力学，包括蛋白质折叠的过程以及与多种疾病有关的蛋白质运动。这是一个面向公民科学家、研究人员和志愿者的行动呼吁，类似于退役的 SETI@Home 项目使用家中的计算机来运行解码计算。如果你是具备强大计算机硬件功能的技术人员，那么这个项目适合你。

Markov state model

Vincent Voelz，CC BY-SA 3.0

Folding at Home 项目使用马尔可夫状态模型（如上所示）来建模蛋白质可能采取的形状和折叠途径，以寻找新的治疗机会。你可以在华盛顿大学生物物理学家 Greg Bowman 的帖子《它是如何运作的以及如何提供帮助》中找到有关该项目的更多信息。

该项目涉及来自许多国家和地区（包括香港、克罗地亚、瑞典和美国）的财团的学术实验室、贡献者和公司赞助者。在 GitHub 上，在混合了 GPL 和专有许可证下共享，并且可以在 Windows、macOS 和 GNU/Linux（例如 Debian、Ubuntu、Mint、RHEL、CentOS、Fedora）。