隨著 COVID-19 的迅速蔓延奮戰不懈，全球衛(wèi)生系統(tǒng)因需要診斷組成部分、隔離和治療的人數(shù)眾多而日益不堪重負(fù)。從人員配備製度保障、快速可靠的檢測設(shè)施到醫(yī)院病床和關(guān)鍵醫(yī)療級(jí)設(shè)備的可用性提供堅實支撐，各方面都存在明顯不足結構。問題的規(guī)模和廣度不僅需要醫(yī)務(wù)人員和科學(xué)家等第一線工作人員做出同樣實(shí)質(zhì)的回應(yīng)，還需要有時(shí)間資源配置、設(shè)施和知識(shí)的熟練公眾做出有意義的貢獻(xiàn)信息，以促進(jìn)全球的綜合回應(yīng)。在這裡大力發展，我們總結(jié)了基於免費(fèi)和開源科學(xué)和醫(yī)療硬體(FOSH) 以及個(gè)人防護(hù)設(shè)備(PPE) 的社群驅(qū)動(dòng)方法豐富內涵，這些方法目前正在開發(fā)和部署，以支援全球?qū)OVID-19 預(yù)防產能提升、患者治療和診斷的響應(yīng)適應性。發(fā)佈日期： 2020 年 4 月 24 日

介紹最近幾天和幾週，世界各國政府呼籲工業(yè)界解決全球應(yīng)對(duì)新冠肺炎疫情的關(guān)鍵缺陷通過活化，例如生產(chǎn)更多的個(gè)人防護(hù)設(shè)備 (PPE)落地生根、呼吸機(jī)和診斷工具 [ 1 , 2 ]。雖然這是任何國家應(yīng)對(duì)疫情的重要組成部分健康發展，但現(xiàn)有工業(yè)界應(yīng)對(duì)這項(xiàng)挑戰(zhàn)的能力可能不足 [ 3 – 5 ]有效保障。此外，這種方法將首先解決相關(guān)產(chǎn)業(yè)所在地區(qū)的短缺問題長效機製，而不是全球短缺問題講實踐，而且在經(jīng)濟(jì)受到重創(chuàng)的時(shí)候，透過這個(gè)過程生產(chǎn)的醫(yī)療級(jí)設(shè)備和套件將價(jià)格不菲製高點項目。顯然為產業發展，產(chǎn)品創(chuàng)新和新穎的製造流程是不可或缺的。

在這裡有所增加，獲取急需工具和設(shè)備的一種補(bǔ)充途徑是免費(fèi)和開源（科學(xué)和醫(yī)療）硬體(FOSH)各項要求。 FOSH 遵循開源軟體的精神，其中工具的所有藍(lán)圖均在適當(dāng)?shù)脑S可下免費(fèi)提供越來越重要的位置，以便任何人都可以研究新技術、學(xué)習(xí)、修改不要畏懼、定制和商業(yè)化它們 [ 6,7 ] 服務為一體。對(duì)FOSH的研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，它在災(zāi)難情況下至關(guān)重要的關(guān)鍵優(yōu)勢：基於許多人的貢獻(xiàn)實(shí)現(xiàn)快速和分散式開發(fā)逐漸顯現，這些大多數(shù)人都在遠(yuǎn)距工作 [ 8,9 ]全會精神∠到y穩定性？紤]到許多受 COVID-19 影響的國家實(shí)施的社交距離措施，這是非常有利的集中展示。 FOSH 的實(shí)施成本通常要低得多 [ 10 ]實力增強，並且易於適應(yīng)本地資源，這是開放硬體方法的另一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢探索創新。

最後帶來全新智能，或許是最重要的一點(diǎn)，任何新的硬體設(shè)計(jì)或其改進(jìn)從定義上來說都是全球可用的新產品。任何具備必要知識(shí)去完善、工具和時(shí)間的人都可以利用這些知識(shí)為其所在社區(qū)提供有意義的支持。後者的重要性怎麼強(qiáng)調(diào)也不為過：不同的社區(qū)在訓(xùn)練有素的工作人員長遠所需、醫(yī)療耗材和機(jī)器以及診斷工具的可用性方面面臨著不同的限制求索。因此，在一個(gè)地方的限制可能在另一個(gè)地方並不適用生產創效，因此任何全球回應(yīng)都必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行調(diào)整結構。在這裡，F(xiàn)OSH 方法的許多好處使其能夠快速進(jìn)行本地部署優化上下，從而可以繞過傳統(tǒng)生產(chǎn)鏈能力建設，在受影響地區(qū)出現(xiàn)時(shí)靈活地為其提供物資。雖然這在世界範(fàn)圍內(nèi)都很有用生產體系，但對(duì)於那些傳統(tǒng)上通信聯(lián)繫較少和/或醫(yī)療和科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施通常不太發(fā)達(dá)的地區(qū)來說服務，它可能尤其重要 [ 11 ]。

支援全球衛(wèi)生系統(tǒng)的FOSH 方法近年來能力和水平，科學(xué)家覆蓋、工程師和業(yè)餘愛好者越來越多地共同開發(fā)和測試大量令人印象深刻的開源和先進(jìn)工具，這些工具以某種方式涉及現(xiàn)代生物學(xué)研究、醫(yī)學(xué)和災(zāi)難應(yīng)變的各個(gè)面向（例如[ 12 – 23 ]）高效。例如，在 2011 年福島核災(zāi)發(fā)生後競爭激烈，Safecast [ 9 ] 開發(fā)了 FOSH 蓋革計(jì)數(shù)器以及一個(gè)開放取用的日誌系統(tǒng)持續創新，從而繪製了該地區(qū)由公民科學(xué)驅(qū)動(dòng)的大規(guī)模核污染地圖 [ 9 ]。現(xiàn)在空白區，同一個(gè)團(tuán)隊(duì)正在加緊應(yīng)對(duì) COVID-19 的挑戰(zhàn) [ 24 ]協調機製。與當(dāng)前情況相關(guān)的其他社區(qū)驅(qū)動(dòng)的FOSH 設(shè)計(jì)包括簡單的工具，例如DIY 口罩[ 25形勢、26 ] 或用於調(diào)節(jié)呼吸機(jī)管道氣流的3D 列印閥門[ 27 ]實踐者，以及用於診斷的最先進(jìn)的科學(xué)儀器，例如自動(dòng)移液機(jī)器人[ 28 ]約定管轄、酶標(biāo)儀[ 29 ] 以及各種醫(yī)療工具和用品[ 22 ]數據。各種進(jìn)一步的措施正在順利進(jìn)行中創新的技術，包括針對(duì) FOSH 呼吸器的眾多設(shè)計(jì) [ 30 – 38 ]。在這裡顯著，我們簡要概述了目前可用的設(shè)計(jì)和正在進(jìn)行的社區(qū)計(jì)畫的最新進(jìn)展就此掀開，這些計(jì)畫旨在利用 FOSH 為全球應(yīng)對(duì)當(dāng)前危機(jī)做出有意義的貢獻(xiàn)（另見方框 1）。在 COVID-19 的特定背景下今年，我們重點(diǎn)介紹了一組可用的項(xiàng)目，主要圍繞以下內(nèi)容：

個(gè)人防護(hù)設(shè)備（PPE）結構不合理，如口罩和護(hù)目鏡患者治療動手能力，重點(diǎn)在於呼吸器診斷工具，並專注於科學(xué)設(shè)備和測試套件

建築個(gè)人防護(hù)裝備（PPE）現(xiàn)在購買現(xiàn)成的口罩變得越來越困難意見征詢，人們自然而然地開始尋找可以作為有用替代品的 DIY 選項(xiàng)提升。同樣，醫(yī)院也快用完了醫(yī)務(wù)人員專用的個(gè)人防護(hù)設(shè)備 (PPE)的必然要求，這些設(shè)備通常包括口罩和護(hù)目鏡研究成果，以及專用服裝和手套。在這裡完善好，我們將重點(diǎn)介紹 DIY 口罩和護(hù)目鏡（圖 1大面積、表 1）。

首先開展面對面，重要的是要考慮需要什麼程度的防護(hù)系統。例如，口罩種類繁多進一步提升，用途和監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)也各不相同 [ 48-51 ]空間廣闊。一些較簡單的口罩（通常稱為外科口罩）供感染者使用，透過捕捉大飛沫來減少感染的傳播改革創新，例如在咳嗽和打噴嚏後知識和技能。這種口罩很容易在家中製作（例如 [ 52 ]，表 1A）新模式，但人們一般不認(rèn)為它們是一種有效的預(yù)防感染的方式 [21實現、22、35]組織了。儘管如此服務體系，有人認(rèn)為它們可以減少病毒顆粒從感染者體內(nèi)傳播[ 53 ] 。最近一篇有影響力的論文 [ 54 ] 詳細(xì)闡述了這一點(diǎn)搶抓機遇，但這項(xiàng)研究並沒有研究 SARS-CoV-2分析，也沒有研究無癥狀攜帶者的可能傳播（另見 [ 55 ]）。另一項(xiàng)針對(duì)四名 COVID-19 患者的研究發(fā)現(xiàn)全面闡釋，醫(yī)用口罩無法有效防止 SARS-CoV2 的傳播 [ 56 ]非常激烈。是否應(yīng)建議民眾使用醫(yī)用口罩，以及在何種特定情況下使用引人註目，仍是一個(gè)爭論不休的問題實力增強。在撰寫本文時(shí)，世界衛(wèi)生組織 (WHO) 建議：

如果你身體健康共享，只有在照顧疑似 2019-nCoV 感染者時(shí)才需要戴口罩信息化。如果您咳嗽或打噴嚏，請(qǐng)戴上口罩生動。有關(guān)各種口罩的作用和用途的最新摘要新型儲能，請(qǐng)參閱其官方建議 [ 57 ]。值得注意的是新品技，美國疾病管制中心 (CDC) 目前建議在難以維持其他社交距離措施的公共場所佩戴口罩範圍，尤其是在社區(qū)傳播嚴(yán)重的地區(qū) [ 58 ]。此外紮實做，其他國家也有可能效仿空間廣闊，尤其是在世界重新開放之際。

與醫(yī)用口罩不同提供深度撮合服務，所謂的 N95 過濾式面罩呼吸器 (FFR) 旨在為佩戴者提供高水準(zhǔn)的保護(hù)服務品質，例如，醫(yī)務(wù)人員在照顧感染患者時(shí)會(huì)使用這種口罩組成部分。與醫(yī)用口罩不同的是影響，這種口罩旨在密封以防止空氣從皮膚和口罩之間的縫隙中溜走新的動力，並且口罩內(nèi)含有專門的過濾器，可作為阻擋小至 0.3 微米的顆粒的物理屏障發展契機。這仍然比實(shí)際病毒（約 0.12 微米）大 [ 59 ]廣泛關註，但比打噴嚏或咳嗽時(shí)噴出的大多數(shù)飛沫小得多。此類口罩的性能標(biāo)準(zhǔn)受到嚴(yán)格監(jiān)管 [ 48-51 ]發力，任何 DIY 複製這些口罩的方法都必須仔細(xì)參考這些規(guī)定優勢領先，這些規(guī)定在各地也可能有所不同。因此共創美好，對(duì)現(xiàn)有和即將推出的 N95 類 FFR 原型進(jìn)行受控測試至關(guān)重要改善。此外，如果佩戴不當(dāng)協調機製，它們最終可能和醫(yī)用口罩沒什麼用 [ 57 ]。為了保護(hù)眼睛形勢，N95 可以與緊身護(hù)目鏡或面罩結(jié)合使用實踐者。

目前，市場上有許多不同類型的口罩DIY 設(shè)計(jì)約定管轄，從基於餐巾紙貢獻力量、布或胸罩罩杯的簡單視頻教程（表1A）[ 60-62 ] 到3D 打印選項(xiàng)[ 63 ]，再到同行評(píng)審的科學(xué)研究中開發(fā)和/或測試的設(shè)計(jì)[ 25大幅拓展、26 ]（圖1）發行速度。有些設(shè)計(jì)非常有效 [ 25 ]，但據(jù)我們所知與時俱進，迄今為止沒有一個(gè)完全符合監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)性能。不過，隨著設(shè)計(jì)目前每天都在發(fā)布綜合運用，這種情況可能很快就會(huì)改變供給。表 1B總結(jié)了本文撰寫時(shí)可用的 DIY N95 項(xiàng)目子集。

或者實事求是，醫(yī)護(hù)人員也可以使用防濺外科口罩（IIR進行探討，耐 160 mmHg）和麵罩 [ 42 ]。後者組合可能比 N95 口罩 [ 56 ]更容易達(dá)到監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)服務水平，部分原因是它們不需要緊密貼合皮膚最新。線上搜尋很快就能找到幾種面罩（和 IIR [44]）的設(shè)計(jì)，相關(guān)測試的水平也各不相同 [ 64,65 ]（表 1C處理方法、圖1E）重要作用。例如，3D Crowd 是一個(gè)總部位於英國的公民網(wǎng)絡(luò)習慣，正在動(dòng)員志工生產(chǎn) DIY 面罩並送到醫(yī)院和醫(yī)療機(jī)構(gòu) [ 66 ]有望。透過「The Big Print」 進一步推進，他們已經(jīng)收集了 37 萬個(gè)單位的請(qǐng)求。目前有 5,500 多名志工正在生產(chǎn)其中的 80,000 個(gè)方案。另一種方法是基於現(xiàn)有的全臉呼吸管面罩 [ 67 ]應用的選擇，它可以有效地用作面罩和護(hù)目鏡的組合。諸如此類的努力左右，包括其重要的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證背景下，都可以透過最少的投資輕鬆擴(kuò)大規(guī)模。與口罩相比可靠保障，它們也可能更容易消毒以供重複使用 [ 68 , 69 ]自然條件。

此外，更專業(yè)的個(gè)人防護(hù)裝備也在積極開發(fā)中開展。這包括用於診斷的DIY 檢測室（檢測前需要在生物安全2 級(jí)設(shè)施BSL2 中進(jìn)行病毒滅活互動互補，見下文）和DIY 氣霧劑盒，例如用於給患者插管（圖1F提單產、表1D） 深入實施。與所有醫(yī)療設(shè)備一樣，這些也需要監(jiān)管部門的批準(zhǔn) [ 48-51 ]發展空間。

PPE 的建築材料選擇應(yīng)仔細(xì)考慮建築材料效果。例如，有人認(rèn)為 3D 列印材料的孔隙率可能使其成為製作口罩的危險(xiǎn)選擇足了準備，因?yàn)樗鼈兛赡苁共《撅w沫長時(shí)間存在 [ 68 ]合作關系。材料本身可能存在的間隙（例如由於印刷過程中起泡或分層不完美）進(jìn)一步增加了擔(dān)憂的空間。在撰寫本文時(shí)深刻內涵，我們尚不清楚上述幾點(diǎn)的可用數(shù)據(jù)傳遞。同樣，在雷射切割零件時(shí)深入闡釋，應(yīng)仔細(xì)權(quán)衡使用丙烯酸樹脂與使用可與丙烯酸樹脂發(fā)生反應(yīng)的酒精或過氧化氧對(duì)其進(jìn)行消毒的需要更加廣闊。如果可用，並且手邊的雷射切割機(jī)可以處理（許多不能）提高，聚碳酸酯或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 (PETG) 板材可能是更安全的選擇可以使用。可在此處找到 DIY PPE 消毒指南 [ 70 ]紮實。在整個(gè)過程中效高化，考慮由於建築過程本身而可能造成的品質(zhì)變化也很重要。

FOSH 呼吸器呼吸器是一種醫(yī)療設(shè)備投入力度，透過輸送空氣或其他混合氣體來支持或接管患者呼吸創造。能夠自主呼吸的患者通常透過插管或正壓面罩 (PPM) 的恆定氣流進(jìn)行治療。在更嚴(yán)重的情況下，患者需要插管（將管子插入患者的氣道）設備製造。在這種情況下發展需要，一些現(xiàn)代呼吸機(jī)可以將氣體的釋放與任何剩餘的自然呼吸嘗試同步。在其他情況下管理，呼吸器可以完全接管（通常與患者鎮(zhèn)靜相結(jié)合）顯示。在治療結(jié)束時(shí)，必須小心地讓患者脫離呼吸器效率和安。一般來說設計能力，使用呼吸機(jī)會(huì)帶來感染風(fēng)險(xiǎn)，包括肺炎深入開展、肺部損傷和氧中毒提供有力支撐。後兩者有時(shí)可能與設(shè)備使用不當(dāng)有關(guān)（例如氣壓過高和/或氧氣濃度過高）。

從技術(shù)角度來看建議，呼吸器可以簡單到手動(dòng)操作的壓縮袋（氣囊面罩- BVM）品率，也可以複雜到完全電腦化的機(jī)器，可調(diào)節(jié)氣體壓力不斷發展、濕度積極影響、氣體相對(duì)濃度以及循環(huán)速率，同時(shí)進(jìn)行即時(shí)測量以監(jiān)測患者狀況集成。一些較現(xiàn)代的系統(tǒng)增加了這種複雜性，使它們更適合長期使用互動講，因?yàn)樗鼈兡芨玫啬M生理狀況穩定性，並可根據(jù)患者的特定需求進(jìn)行調(diào)整。美國國立衛(wèi)生研究院 (NIH) 對(duì)呼吸機(jī)及其使用進(jìn)行了概述 [ 71 ]過程中，包括各種介面類型去突破、呼吸機(jī)功能和本文未涉及的其他細(xì)節(jié)。英國最近也發(fā)布了自己的醫(yī)院用呼吸器規(guī)範(fàn) [ 72 ]達到。

目前智能設備，醫(yī)院對(duì) COVID-19 患者使用非侵入式呼吸系統(tǒng)存在爭議，因?yàn)榇祟愊到y(tǒng)可能會(huì)產(chǎn)生氣溶膠蓬勃發展，增加感染他人的風(fēng)險(xiǎn) [ 73 ]特點。儘管如此，有些人認(rèn)為重要性，在某些情況下又進了一步，非侵入式呼吸系統(tǒng)還是有用的 [ 74 ]，而且隨著情況惡化多元化服務體系，此類系統(tǒng)的使用可能會(huì)增加規劃。然而，只有侵入式呼吸系統(tǒng)才能在必要時(shí)完全接管呼吸。

現(xiàn)在帶動擴大，用於病患照護(hù)的呼吸器已經(jīng)很有限核心技術體系，在不久的將來這種情況可能會(huì)更加嚴(yán)重 [ 75–77]。目前為解決這一僵局所做的努力包括停止選擇性手術(shù)以釋放現(xiàn)有系統(tǒng) [78 ] 持續發展、重新啟用倉庫中棄用的型號(hào)必然趨勢，以及呼籲工業(yè)界提高產(chǎn)量 [ 1 , 79 ]。同時(shí)供給，世界各地的不同團(tuán)體正在召集他們的社區(qū)來設(shè)計(jì) FOSH 解決方案要素配置改革，以幫助提高呼吸器的可用性（圖 2、表 2）保障性。一些例子包括開發(fā)完整和獨(dú)立的系統(tǒng) [ 80 , 81 ]帶動產業發展、手動(dòng)呼吸器的自動(dòng)化 [ 31 , 33 , 37 ] 以及修理現(xiàn)有但停用的設(shè)備，例如使用 3D 列印的替換零件 [ 82 , 83 ]十分落實。許多計(jì)畫都在積極尋找具有不同背景的合作者倍增效應。有創(chuàng)使用的 FOSH 呼吸器需要實(shí)施基於感測器的回饋系統(tǒng)，以測量壓力製造業、二氧化碳和氧氣水平優化服務策略、潮氣量和死腔體積以及空氣濕度。這些都是必要的測量發展基礎，可以了解機(jī)器是否按預(yù)期運(yùn)行兩個角度入手，並且不會(huì)對(duì)患者造成更多傷害。